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Die Erfindung betrifft eine Schaltfeldanordnung für eine Mittelspannungs- oder Hochspannungs-Schaltanlage, wobei diese Schaltfeldanordnung
- – mindestens eine Sammelschieneneinrichtung mit einem elektrischen Strompfad und in diesem Strompfad verschalteten Abzweigen und
- – mehrere an die elektrischen Abzweige angeschlossene gasisolierte, gekapselte Schalteinrichtungen zum Anschluss von weiteren elektrischen Komponenten der Schaltanlage aufweist, wobei jede der Schalteinrichtungen ihrerseits eine Schaltungsanordnung sowie mindestens ein Gehäuse aufweist, das die Schaltungsanordnung gasisoliert einhaust, wobei die Schaltungsanordnung eine Anschlusseinrichtung zum elektrischen Anschluss der weiteren elektrischen Komponente und mindestens ein Schaltelement zum wahlweisen elektrischen Verbinden der angeschlossenen Komponente mit der mindestens einen Sammelschieneneinrichtung oder dem elektrischen Trennen der angeschlossenen Komponente von der mindestens einen Sammelschieneneinrichtung aufweist.
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Bei vielen Schaltanlagen erfolgt der Anschluss der Leitungen, Transformatoren oder anderer Komponenten der Schaltanlage an die Sammelschieneneinrichtung über von derartigen Schalteinrichtungen gebildete Schaltfelder, die üblicherweise gleichartig aufgebaut sind und zusammen mit der mindestens einen Sammelschieneneinrichtung die Schaltfeldanordnung bilden. In Hochspannungs-Schaltanlagen besteht ein Schaltfeld in der Regel aus einer Anzahl von Schaltelementen, die als Sammelschienentrenner, Sammelschienenerder (entsprechend der Anzahl paralleler Sammelschieneneinrichtungen), Leistungsschalter und Abgangstrenner sowie -erder bezeichnet werden.
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Eine solche Schaltfeldanordnung ist beispielsweise als vollständig gasisolierte, gekapselte Schaltfeldanordnung oder teilweise gasisolierte, gekapselte Schaltfeldanordnung bekannt. Die vollständig gasisolierte, gekapselte Schaltfeldanordnung besteht vollständig aus gasisolierten, gekapselten Komponenten während die teilweise gasisolierte, gekapselte Schaltfeldanordnung neben solchen gasisolierten, gekapselten Komponenten beispielsweise auch feststoffisolierte Komponenten aufweisen kann.
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Die
EP 1 513 236 A2 zeigt als druckgasisolierte Kabelanschlussbausteine bezeichnete gasisolierte, gekapselte Schalteinrichtungen zum Anschluss an Kabel und/oder andere druckgasisolierte Komponenten und beschreibt weiterhin den Aufbau einer Sammelschieneneinrichtung mit einem elektrischen Strompfad und in diesem Strompfad verschalteten Abzweigen, wobei diese Sammelschieneneinrichtung aus Kabeln und druckgasisolierten Kabelbausteinen aufgebaut ist.
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Schaltfeldanordnungen in gasisolierter Technik sind raumfordernd und benötigen bei der Installation Gasarbeiten um die einzelnen Felder zu verbinden. Da die entsprechenden Gasräume in der Regel voneinander getrennt sind, benötigt man jeweils eine Gasüberwachung. Die Produkt- und Installationskosten sowie die Baukosten sind bei derartigen Sammelschieneneinrichtungen relativ hoch.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen anzugeben, die einen einfachen Austausch von Komponenten der Schaltungsanordnung ermöglicht.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei der erfindungsgemäßen Schaltfeldanordnung für eine Mittelspannungs- oder Hochspannungs-Schaltanlage ist vorgesehen, dass die Sammelschieneneinrichtung als eine feststoffisolierte Sammelschieneneinrichtung mit rein feststoffisoliertem Strompfad und rein feststoffisolierten Abzweigen ausgebildet ist. Eine Gasisolierung der Sammelschieneneinrichtung und ihrer Komponenten ist nicht vorhanden. Der Strompfad bildet die eigentliche Sammelschiene der Sammelschienenreinrichtung. Die Sammelschieneneinrichtung ist auf Basis von rein feststoffisolierten Komponenten aufgebaut. Eine zusätzliche Kapselung und Gasisolation ist nicht vorhanden (weder bei der Realisierung des Strompfades noch bei der Realisierung der Abzweige). Die an diese Sammelschieneneinrichtung angeschlossenen Schalteinrichtungen bilden die Schaltfelder der Schaltfeldanordnung und sind in gasisolierter Technik aufgebaut. Bei der entsprechenden Schaltanlage erfolgt der Anschluss der Leitungen, Transformatoren und anderer elektrischer Komponenten an die Sammelschieneneinrichtung über die von den gasisolierten, gekapselten Schalteinrichtungen gebildeten Schaltfelder, wobei die einzelnen Schaltfelder üblicherweise gleichartig aufgebaut sind.
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Die erfindungsgemäße Kontakteinrichtung hat die folgenden Vorteile: (a) geringer Platzbedarf, (b) keine Gasarbeiten bei der Installation und dem Service sowie (c) geringe Produktkosten der Sammelschieneneinrichtung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind der rein feststoffisolierte Strompfad und/oder mindestens einer der rein feststoffisolierten Abzweige mittels mindestens einem rein feststoffisolierten Kabel gebildet. Vorzugsweise sind der feststoffisolierte Strompfad und die feststoffisolierten Abzweige von rein feststoffisolierten Kabeln gebildet. Mit anderen Worten ist die Sammelschieneneinrichtung komplett auf Basis von rein feststoffisolierten Kabeln aufgebaut. Alternativ ist die Sammelschieneneinrichtung mittels Kabeln und an beziehungsweise zwischen diesen Kabeln angeschlossenen Winkel- und/oder T-Stecker zur Bildung der Abzweige gebildet. Eine zusätzliche Kapselung und Gasisolation ist nicht vorhanden (weder bei der Realisierung des Strompfades noch bei der Realisierung der Abzweige).
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Vorzugsweise ist die Schaltfeldanordnung eine Schaltfeldanordnung für eine als Windenergieanlage oder als Windparks mit mehreren Windenergieanlagen ausgebildete Schaltanlage. Die Schaltanlage ist also insbesondere eine Schaltanlage einer Windenergieanlage oder eines Windparks mit mehreren Windenergieanlagen. Die Windenenergieanlage ist vorzugsweise eine Offshore-Windenergieanlage; der Windpark ist vorzugsweise ein Offshore-Windpark mit entsprechenden Offshore-Windenergieanlagen. Bei derartigen Anlagen sind die oben genannten Vorteile (a)–(c) besonders bedeutend.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Schaltelemente der gasisolierten, gekapselten Schalteinrichtungen als Leistungsschalter und/oder als Schalter zum leistungslosen Schalten ausgebildet. Vorzugsweise weist jede der Schalteinrichtungen einen Leistungsschalter und mindestens einen Schalter zum leistungslosen Schalten auf.
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In Mittelspannungs- oder Hochspannungs-Schaltanlagen besteht ein Feld in der Regel aus einer Anzahl von Schaltelementen, die als Sammelschienentrenner, Sammelschienenerder (entsprechend der Anzahl paralleler Sammelschieneneinrichtungen), Leistungsschalter und Abgangstrenner sowie -erder bezeichnet werden. Mit Hilfe mehrfach vorhandener Sammelschienentrenner kann man die jeweilige Anschlusseinrichtung zum Anschließen der weiteren Komponente der Anlage auf verschiedene Sammelschieneneinrichtungen legen.
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Dabei ist der mindestens eine Schalter zum leistungslosen Schalten als Trennungs- und Erdungsschalter ausgebildet. Ein solcher Trennungs- und Erdungsschalter erdet den an den Schalter angeschlossenen Teil der Schaltungsanordnung bei entsprechender Schaltstellung des Erdungsschalters.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Schaltungsanordnung jeder der Schalteinrichtungen für jeden der angeschlossenen Abzweige der mindestens einen Sammelschieneneinrichtung einen Strompfad auf, der den jeweiligen Abzweig mit einer Anschlusseinrichtung zum Anschluss der jeweilige weiteren Komponente elektrisch leitend verbindet. Mehrere solcher Strompfade können einen gemeinsamen Teilanschnitt aufweisen.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass jede der gasisolierten, gekapselten Schalteinrichtungen mindestens zwei Anschlussvorrichtungen zum Anschluss an je einen elektrischen Abzweig einer Mehrzahl von Sammelschieneneinrichtungen aufweist, wobei die Schaltungsanordnung je einen Strompfad zur Verbindung einer dieser Anschlussvorrichtungen mit der Anschlusseinrichtung bereitstellt. Dadurch ergibt sich die Option eine Schaltfeldanordnung mit mehreren Sammelschieneneinrichtungen aufzubauen, beziehungsweise ohne Änderungen an den Schalteinrichtungen einen Einfach-Sammelschienenaufbau oder einen Mehrfach-Sammelschienenaufbau der Schaltfeldanordnung zu realisieren. Bevorzugt sind genau zwei Anschlussvorrichtungen zum Anschluss an je einen elektrischen Abzweig einer Mehrzahl von Sammelschieneneinrichtungen pro Schalteinrichtung vorgesehen.
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Insbesondere ist auch tatsächlich vorgesehen, dass die Schaltfeldanordnung mehrere, insbesondere genau zwei, Sammelschieneneinrichtungen aufweist.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Sammelschieneneinrichtung mehrphasig ausgebildet ist. Bei einer mehrphasigen Sammelschieneneinrichtung ist eine der Anzahl der Pole entsprechende Anzahl von elektrischen Strompfaden und in diesen Strompfaden verschaltete Abzweige vorgesehen.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Schaltanlage mit einer vorstehend genannten Schaltfeldanordnung und mit weiteren elektrischen Komponenten, insbesondere elektrischen Windenergieanlagen-Komponenten, wobei je eine der weiteren Komponenten an je eine der gasisolierten, gekapselten Schalteinrichtungen angeschlossen ist. Die Schaltanlage ist bevorzugt als Schaltanlage einer Windenergieanlage oder eines Windparks mit mehreren Windenergieanlagen ausgebildet. Die Windenenergieanlage ist besonders bevorzugt eine Offshore-Windenergieanlage; der Windpark ist besonders bevorzugt ein Offshore-Windpark mit entsprechenden Offshore-Windenergieanlagen.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt die
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1 einen Schaltplan (SLD: Single Line Diagram) einer Schaltfeldanordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
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2 eine bevorzugte Ausführungsform einer gasisolierten, gekapselten Schalteinrichtung für eine Schaltfeldanordnung,
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3 die Schaltfeldanordnung mit einer Sammelschieneneinrichtung (Einfach-Sammelschiene) gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und
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4 die Schaltfeldanordnung mit zwei Sammelschieneneinrichtungen (Doppel-Sammelschiene) gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Die 1 zeigt eine Schaltfeldanordnung 10 für eine Mittelspannungs- oder Hochspannungs-Schaltanlage in einem Schaltplan. Diese Schaltfeldanordnung 10 weist eine Sammelschieneneinrichtung 12 mit einem elektrischen Strompfad 14 und sechs in diesem Strompfad 14 verschalteten Abzweigen 16 auf. An jedem der Abzweige 16 ist je eine Schalteinrichtung 18 zum Anschluss von weiteren elektrischen Komponenten der Schaltanlage verschaltet. Diese Komponenten sind nicht explizit dargestellt, jedoch als Pfeile 20 angedeutet.
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Jede dieser Schalteinrichtungen 18 ist als gasisolierte, gekapselte Schalteinrichtung 18 ausgebildet, die eine Schaltungsanordnung 22 sowie mindestens ein Gehäuse 24 aufweist, das die Schaltungsanordnung 22 gasisoliert einhaust. Jede der Schaltungsanordnungen 22 weist ihrerseits eine Anschlussvorrichtung 26 zum Anschluss an einen der Abzweige 16 der Sammelschieneneinrichtung 12 und eine Anschlussvorrichtung 28 zum Anschluss an einen der Abzweige 30 einer (teilweise gestrichelt eingezeichneten) weiteren Sammelschieneneinrichtung 32 mit einem Strompfad 34 auf. Weiterhin weist jede der Schaltungsanordnungen 22 eine oder zwei Anschlusseinrichtungen 36 zum Anschließen der weiteren elektrischen Komponenten sowie Schaltelemente zum wahlweisen elektrischen Verbinden der angeschlossenen Komponente mit der mindestens einen Sammelschieneneinrichtung 12, 32 oder dem elektrischen Trennen der angeschlossenen Komponente von der mindestens einen Sammelschieneneinrichtung 12, 32 auf.
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Der konkrete Aufbau der Schalteinrichtungen ist am Beispiel einer der Schalteinrichtungen 18 exemplarisch gezeigt. Diese Schalteinrichtung 18 ist in 2 in einer räumlichen Ansicht gezeigt. Die Schaltungsanordnung 22 verbindet jede der Anschlussvorrichtungen 26, 28 über einen von ihr bereitgestellten Strompfad mit der Anschlusseinrichtung 36. Somit erfolgt der Anschluss der weiteren elektrischen Komponenten der Schaltanlage an die Abzweige 16 der Sammelschieneneinrichtung 12 über die Anschlussvorrichtungen 26, 30, Anschlusseinrichtungen 36 und die von dem von der Schaltungsanordnung 22 bereitgestellten Strompfade. Die Strompfade innerhalb einer Schalteinrichtung 18 haben einen gemeinsamen Abschnitt und Abschnitte, bei denen die einzelnen Strompfade getrennt voneinander sind. In jedem der Strompfade ist ein als Leistungsschalter 38 und mehrere als Schalter zum leistungslosen Schalten 40 ausgebildete Schaltelemente angeordnet. Der Leistungsschalter 38 ist in dem gemeinsamen Abschnitt der Strompfade angeordnet, die Schalter zum leistungslosen Schalten 40 in den Abschnitten, in denen die Strompfade getrennt voneinander sind. Die Schalter zum leistungslosen Schalten 40 sind Trennungs- und Erdungsschalter.
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Das Gehäuse 24 der Schalteinrichtung 18 ist zylinderförmig, genauer gesagt kreiszylinderförmig, kann aber beispielsweise auch zylinderförmig mit ovaler Basis sein. Die Anschlussvorrichtungen 26, 30 zum Anschluss an die Abzweige 16, 30 sind in einer unteren Ebene einander gegenüberliegend angeordnet. Die Anschlusseinrichtung 36 zum Anschluss der weiteren elektrischen Komponente in einer (über der unteren Ebene angeordneten) oberen Ebene oberhalb einer der Anschlussvorrichtungen 26 angeordnet.
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Da die Sammelschieneneinrichtung 12 der Schaltfeldanordnung 10 als eine feststoffisolierte Sammelschieneneinrichtung mit rein feststoffisoliertem Strompfad und rein feststoffisolierten Abzweigen 16 in Form von Kabeln ausgebildet ist, ergeben sich die folgenden Vorteile: (a) geringer Platzbedarf, (b) keine Gasarbeiten bei der Installation und dem Service sowie (c) geringe Produktkosten der Sammelschieneneinrichtung 12.
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Die Sammelschieneneinrichtung(en) 12 ist/sind bevorzugt von Kabeln und an beziehungsweise zwischen die Kabel angeschlossenen Winkel- oder T-Stecker (zur Bildung der Abzweige 16, 30) gebildet. Die Anschlussvorrichtungen 26, 28 sowie die Anschlusseinrichtungen 36 sind vorzugsweise als Kabeldurchführungen in Außenkonus-Bauweise realisiert. Bei dieser Ausführung können die platzsparenden Winkelstecker und/oder T-Stecker verwendet werden.
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Die in den 3 und 4 gezeigten Schaltfeldanordnungen 10 sind die Schaltfeldanordnungen Schaltanlagen von Offshore-Windenergieanlagen beziehungsweise von Plattformen mit derartigen Offshore-Windenergieanlagen. Bei derartigen Anlagen sind die oben genannten Vorteile (a)–(c) besonders bedeutend. Zum Aufbau dieser konkreten Schaltfeldanordnungen 10 werden mehrere (in den gezeigten Beispielen je sechs) der in 2 gezeigten gasisolierten, gekapselten Schalteinrichtungen 18 verwendet.
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Die konkrete Schaltfeldanordnung 10 mit der kompletten Sammelschieneneinrichtung 12 und einer rudimentären weiteren Sammelschieneneinrichtung 32 zur Stromaufteilung (einer Stromaufteilungseinrichtung) ist in 3 gezeigt. In dieser Ausführungsform ist einen Einfach-Sammelschienenanordnung (ESS) realisiert. Die die Schaltfelder bildenden Schalteinrichtungen 18 sind in zwei Reihen à drei Schalteinrichtungen 18 angeordnet. Die Sammelschieneneinrichtung 12 ist zwischen den beiden Reihen von Schalteinrichtungen 18 angeordnet und mit ihren Abzweigen 16 an die Anschlussvorrichtungen 26 der Schalteinrichtungen 18 angeschlossen. Die weitere rudimentäre Sammelschieneneinrichtung 32 verbindet drei in einer Reihe angeordnete Schalteinrichtungen 18.
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Die an die Anschlusseinrichtungen 36 angeschlossenen weiteren elektrischen Komponenten der Offshore-Plattform sind: ein Generator der Windenergieanlage der Plattform selbst, weitere Plattformen, ein Transformator, Filter, etc.
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Die konkrete Anordnung 10 mit den beiden kompletten Sammelschieneneinrichtungen 12, 32 ist in 4 gezeigt. In dieser Ausführungsform ist einen Doppel-Sammelschienenanordnung (DSS) realisiert. Die komplette Sammelschieneneinrichtung 12 ist auch hier zwischen den beiden Reihen von Schalteinrichtungen 18 angeordnet und mit ihren Abzweigen 16 an die Anschlussvorrichtungen 26 angeschlossen. Die nunmehr komplette Sammelschieneneinrichtung 32 ist U-förmig um die Schalteinrichtungen 18 herum angeordnet und mit ihren Abzweigen 16 an die anderen Anschlussvorrichtungen 28 der Schalteinrichtungen 18 angeschlossen.
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Bei den Darstellungen der 3 und 4 ist nur ein Kabelanschluss dargestellt. Drei einphasige Kabel lassen sich jedoch zu einem 3-phasigen Kabel zusammenfassen (insbesondere bis 72,5 kV).
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Der Stromwandler ist als Kabelumbauwandler dargestellt.
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Der Kabelstrang zur Stromaufteilung (falls Kabelstecker Strombegrenzung darstellt) kann für die Doppel-Sammelschiene (DSS) mitgenutzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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