DE102014208280A1 - Energy distribution device for electrical power distribution for a medium-voltage or high-voltage circuit system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Energieverteilungseinrichtung (10) zur Verteilung elektrischer Energie in einer Mittelspannungs- oder Hochspannungs-Schaltungsanlage, wobei diese Einrichtung (10) – eine Sammelschieneneinrichtung (14) und – eine die Sammelschieneneinrichtung (14) bezüglich einer ortsfesten Basis (20) lagernde Lagerungsvorrichtung (18) aufweist. Es ist vorgesehen, dass die Lagerungsvorrichtung (18) ein eine Linearbewegung der Sammelschieneneinrichtung (14) in deren Längsrichtung bezüglich der ortsfesten Basis (20) ermöglichendes Linearführungssystem (30) und – mindestens eine Dämpfungseinrichtung (32, 34) zum Dämpfen dieser Linearbewegung oder – eine Befestigungsvorrichtung zur Fixierung genau eines Längsabschnitts der Sammelschieneneinrichtung (14) bezüglich der ortsfesten Basis (20) aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Schaltungsanlage mit einer entsprechenden Energieverteilungseinrichtung (10).The invention relates to an energy distribution device (10) for distributing electrical energy in a medium-voltage or high-voltage circuit system, said device (10) - a busbar device (14) and - a storage device supporting the busbar device (14) with respect to a stationary base (20) (18). It is provided that the bearing device (18) has a linear guide system (30) enabling linear movement of the busbar device (14) in its longitudinal direction relative to the stationary base (20) and - at least one damping device (32, 34) for damping this linear movement or - a Fastening device for fixing exactly one longitudinal section of the busbar device (14) with respect to the stationary base (20). The invention further relates to a circuit system with a corresponding energy distribution device (10).
Description
Die Erfindung betrifft eine Energieverteilungseinrichtung zur Verteilung elektrischer Energie in einer Mittelspannungs-oder Hochspannungs-Schaltungsanlage, wobei diese Einrichtung
- – eine Sammelschieneneinrichtung und
- – eine die Sammelschieneneinrichtung bezüglich einer ortsfesten Basis lagernde Lagerungsvorrichtung aufweist.
- A busbar device and
- - Has a busbar device with respect to a fixed base bearing storage device.
Bei derartigen Energieverteilungseinrichtungen kommt es im Betrieb zu Temperaturunterschieden und damit einhergehender Wärmeausdehnung der Komponenten dieser Einrichtung. Um diese Wärmedehnung in der Einrichtung zu kompensieren, ist diese Einrichtung in Abschnitte eingeteilt, wobei zur Kompensation von Relativbewegungen der Abschnitte untereinander zwischen diesen Abschnitten Kompensationselemente angeordnet sind. In the case of such energy distribution devices, temperature differences occur during operation and the associated thermal expansion of the components of this device. To compensate for this thermal expansion in the device, this device is divided into sections, wherein compensating elements are arranged between these sections to compensate for relative movements of the sections.
Die
Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Energieverteilungseinrichtung und eine Schaltungsanlage mit alternativen Maßnahmen zur Wärmekompensation anzugeben. It is the object of the invention to provide an energy distribution device and a circuit system with alternative measures for heat compensation.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. The object is achieved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments are specified in the subclaims.
Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Verteilung elektrischer Energie (kurz: Energieverteilungseinrichtung) ist vorgesehen, dass die Lagerungsvorrichtung ein eine Linearbewegung der Sammelschieneneinrichtung in deren Längsrichtung bezüglich der ortsfesten Basis ermöglichendes Linearführungssystem und (i) entweder mindestens eine Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen dieser Linearbewegung (ii) oder eine Befestigungsvorrichtung zur Fixierung genau eines Längsabschnitts der Sammelschieneneinrichtung bezüglich der ortsfesten Basis aufweist. Die Lagerung der Einrichtung zur Verteilung elektrischer Energie erfolgt also mittels einer Lagerungsvorrichtung, die eine gewisse Expansion der gesamten Elektroenergieverteilungseinrichtung in Längsrichtung der Sammelschieneneinrichtung ermöglicht. Somit müssen innerhalb der Sammelschieneneinrichtung keine Kompensationselemente eingebaut werden, denn die einzelnen Längsabschnitte der Sammelschieneneinrichtung können sich relativ zueinander bewegen. Mit anderen Worten kann die Sammelschieneneinrichtung also eine Kompensationselemente-freie Sammelschieneneinrichtung einer Einrichtung zur Verteilung elektrischer Energie in einer Schaltungsanlage sein. Das Dämpfungssystem beziehungsweise die Befestigungsvorrichtung sorgen jeweils dafür, dass zwar ein Dehnen entlang der Längsrichtung der Sammelschieneneinrichtung vom Linearführungssystem ermöglicht wird, ein Driften der kompletten Anlage jedoch unterbleibt. Das Dämpfungssystem bringt dazu eine Rückstellkraft auf, die die Einrichtung quasi fixiert während die Einrichtung durch die Befestigungsvorrichtung an der entsprechenden Stelle immer eindeutig fixiert ist. Bevorzugt fixiert die Befestigungsvorrichtung einen Längsabschnitt in der Mitte der Längsausdehnung der Sammelschieneneinrichtung. In the inventive device for distributing electrical energy (short: energy distribution device) is provided that the storage device is a linear movement of the busbar device in the longitudinal direction with respect to the stationary base enabling linear guide system and (i) either at least one damping device for damping this linear movement (ii) or a Fastening device for fixing exactly one longitudinal section of the busbar device with respect to the stationary base has. The storage of the device for distributing electrical energy is thus effected by means of a storage device which allows a certain expansion of the entire electric power distribution device in the longitudinal direction of the busbar device. Thus, no compensation elements must be installed within the busbar device, because the individual longitudinal sections of the busbar device can move relative to each other. In other words, the busbar device can thus be a compensation element-free busbar device of a device for distributing electrical energy in a circuit system. The damping system or the fastening device in each case ensures that, although stretching along the longitudinal direction of the busbar device is made possible by the linear guide system, drifting of the complete system is prevented. The damping system applies to a restoring force, which virtually fixes the device while the device is always clearly fixed by the fastening device at the appropriate location. The fastening device preferably fixes a longitudinal section in the middle of the longitudinal extension of the busbar device.
Die erfindungsgemäße Elektroenergieverteilungseinrichtung weist bei der ersten Alternative mit dem Dämpfungssystem neben Wärmekompensationseigenschaften auch eine gewisse Erdbebenfestigkeit auf. Bei einer Erwärmung der Sammelschieneneinrichtung dehnt sich diese quasistatisch aus und komprimiert die Dämpfungselemente des Dämpfungssystems nahezu rückstellungsfrei. Im Falle eines Erdbebens verhalten sich die Dämpfungselemente aufgrund seiner hohen internen Reibung wie eine starre Verbindung und blockiert somit das gesamte System. In the first alternative with the damping system, the electric power distribution device according to the invention also has a certain earthquake resistance in addition to heat compensation properties. When heating the busbar device, this expands quasi-statically and compresses the damping elements of the damping system almost without reset. In the case of an earthquake, the damping elements behave like a rigid connection due to their high internal friction and thus block the entire system.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Verteilung elektrischer Energie hat die folgenden weiteren Vorteile gegenüber bekannten Elektroenergieverteilungseinrichtungen: (a) Einsparung der Wärmedehnungskompensatoren und Zugankern in der Sammelschieneneinrichtung, (b) verbesserte Zugänglichkeit der Sammelschieneneinrichtung durch Entfall der Zuganker, (c) flexible Bauweise, die verschiedene Feldaufbauten ermöglicht, (d) Anpassung an die Gebäudebeschaffenheit und Ausgleich bei Fugen, Unebenheiten, etc., (e) Verkürzung der Aufstellungsmontage- und Inbetriebsetzungszeiten, (f) vereinfachtes Engineering, da standardisierte Lastpunkte und (g) leicht erhöhte Aufstellung, die zu verbesserter Bodenfreiheit führt. The electrical energy distribution device according to the invention has the following further advantages over known electric power distribution devices: (a) saving the thermal expansion compensators and tie rods in the busbar device, (b) improving the accessibility of the busbar device by eliminating the tie rods, (c) flexible construction allowing different field configurations (d) adaptation to building conditions and compensation for joints, bumps, etc., (e) reduction of installation and commissioning times, (f) simplified engineering due to standardized load points and (g) slightly increased installation resulting in improved ground clearance ,
Vorzugsweise ist die ortsfeste Basis als Bodenplatte ausgebildet oder weist eine solche Bodenplatte auf. Preferably, the stationary base is formed as a bottom plate or has such a bottom plate.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Linearführungssystem als schienengebundenes Schlittensystem mit mindestens einer Führungsschiene und mindestens einem an der mindestens einen Schiene entlang geführten Schlitten ausgebildet. Die den Führungsweg des Schlittensystems vorgebende längere Komponente ist die Führungsschiene, die in der Regel kürzere Komponente, die entlang dieser Führungsschiene geführt wird, ist der Schlitten. Bei einem derartigen schienengebundenen Schlittensystem wird die mindestens eine Schiene relativ zu dem mindestens einen Schlitten bewegt oder der mindestens eine Schlitten relativ zu der mindestens einen Schiene. Dabei sind bevorzugt mehrere Schlitten vorgesehen, die an mehreren Führungsschienen geführt werden. According to a preferred embodiment of the invention, the linear guide system as rail-mounted carriage system with at least one guide rail and at least one carriage guided along the at least one rail. The longer component predetermining the guide path of the carriage system is the guide rail, the generally shorter component which is guided along this guide rail is the carriage. In such a rail-mounted carriage system, the at least one rail is moved relative to the at least one carriage or the at least one carriage relative to the at least one rail. In this case, a plurality of slides are preferably provided, which are guided on a plurality of guide rails.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die mindestens eine Schiene an der ortsfesten Basis und der mindestens eine Schlitten an der Sammelschieneneinrichtung befestigt. In accordance with a further preferred embodiment of the invention, the at least one rail is fastened to the stationary base and the at least one carriage is fastened to the busbar device.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die mindestens eine Schiene an der Sammelschieneneinrichtung und der mindestens eine Schlitten an der ortsfesten Basis befestigt. In an alternative embodiment of the invention, the at least one rail is fastened to the busbar device and the at least one carriage is fixed to the stationary base.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der mindestens eine Schlitten die mindestens eine Schiene beidseitig übergreift. Ein solcher Schlitten wird auch als „Reiter“ bezeichnet. According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the at least one carriage overlaps the at least one rail on both sides. Such a slide is also called a "rider".
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen der Linearbewegung mehrere Dämpfungselemente aufweist, wobei an jedem Ende der Sammelschieneneinrichtung mindestens eines dieser Dämpfungselemente angeordnet ist und dieses jeweilige Ende dämpfend mit einem jeweiligen ortsfesten Fixpunkt verbindet. Die ortsfesten Fixpunkte sind bevorzugt Fixpunkte an der ortsfesten Basis. According to yet another preferred embodiment of the invention, it is provided that the damping device for damping the linear movement has a plurality of damping elements, wherein at each end of the busbar device at least one of these damping elements is arranged and connects this respective end damping with a respective fixed fixed point. The fixed fixed points are preferably fixed points on the stationary base.
Die ortsfeste Basis weist beispielsweise eine Bodenplatte und zwei Bodenbefestigungselemente auf. Das Schlittensystem der Lagerungsvorrichtung ist dann zum Beispiel auf der Bodenplatte angebracht und die Dämpfungselemente an den Bodenbefestigungselementen. The stationary base has, for example, a bottom plate and two bottom attachment elements. The carriage system of the storage device is then mounted, for example, on the bottom plate and the damping elements on the floor mounting elements.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Sammelschieneneinrichtung mindestens einen elektrischen Strompfad und in diesem mindestens einen Strompfad verschaltete Abzweige für einzelne Schaltfelder der Schaltungsanlage auf. According to a further preferred embodiment of the invention, the busbar device has at least one electrical current path and branches connected in this at least one current path for individual switching fields of the circuit system.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Einrichtung zur Verteilung elektrischer Energie mehrere an die elektrischen Abzweige angeschlossene Schalteinrichtungen zur Bildung der Schaltfelder auf. An diese Schalteinrichtungen werden dann weitere elektrische Komponenten der Schaltungsanlage angeschlossen. Die Einrichtung zur Verteilung elektrischer Energie mit diesen Schalteinrichtungen kann auch als Schaltfeldanordnung bezeichnet werden. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Schalteinrichtungen ebenfalls über die Lagerungsvorrichtung bezüglich der ortsfesten Basis gelagert sind. Die Lagerungsvorrichtung lagert also die Schaltfeldanordnung oder sogar die gesamte Schaltungsanlage. Diese ist beispielsweise als gasisolierte Schaltungsanlage (GIS) ausgebildet. According to a further preferred embodiment of the invention, the device for distributing electrical energy has a plurality of switching devices connected to the electrical branches for forming the switching fields. At this switching devices then other electrical components of the circuit system are connected. The device for distributing electrical energy with these switching devices can also be referred to as a switching field arrangement. It is provided in particular that the switching devices are also mounted on the storage device with respect to the stationary base. The storage device so stored the switching field arrangement or even the entire circuit system. This is designed for example as a gas-insulated circuit system (GIS).
In Mittelspannungs- oder Hochspannungs-Schaltungsanlagen umfasst ein Feld in der Regel eine gewisse Anzahl von Schaltelementen, die als Sammelschienentrenner (entsprechend der Anzahl paralleler Sammelschieneneinrichtungen), Leistungsschalter und Leitungstrenner (auch Abgangstrenner genannt) bezeichnet werden. Mit Hilfe mehrfach vorhandener Sammelschienentrenner kann man die jeweilige Anschlusseinrichtung zum Anschließen der weiteren Komponente der Anlage auf verschiedene Sammelschieneneinrichtungen legen. In medium voltage or high voltage switchgear, a panel typically includes a number of switching elements, referred to as busbar disconnectors (corresponding to the number of parallel busbars), circuit breakers, and line disconnectors (also called feeder disconnectors). With the help of multiple existing busbar disconnector you can put the respective connection device for connecting the other component of the system to different busbar systems.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sammelschieneneinrichtung von einer Aneinanderreihung von gekapselten, gasisolierten Modulen gebildet wird. Die Module können dabei den einzelnen Schaltfeldern zugeordnet sein. According to yet another preferred embodiment of the invention, it is provided that the busbar device is formed by a series of encapsulated, gas-insulated modules. The modules can be assigned to the individual cubicles.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Schaltungsanlage, insbesondere gasisolierte Schaltungsanlage (GIS), mit einer vorstehend genannten Energieverteilungseinrichtung zur Verteilung elektrischer Energie und mit weiteren elektrischen Komponenten, wobei jede der weiteren Komponenten an die Energieverteilungseinrichtung angeschlossen ist. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass je eine der weiteren Komponenten an je eine der Schalteinrichtungen angeschlossen ist. The invention further relates to a circuit system, in particular gas-insulated circuit installation (GIS), with an aforementioned energy distribution device for distributing electrical energy and with further electrical components, wherein each of the further components is connected to the energy distribution device. In particular, it is provided that each one of the other components is connected to each one of the switching devices.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt die An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to drawings. In it shows the
Die
Die Energieverteilungseinrichtung
Der Kabelabgangsbaustein eines jeden Schaltfeldes
Das Linearführungssystem
Die
Die
Die
Bei der in
Die
Die erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind durch folgende Funktionen und folgende Vorteile gekennzeichnet:
Die Lagerung der als Schaltfeldanordnung mit den Schaltfeldern
The storage of the as a switching field arrangement with the
Die Schaltfelder
Um die (GIS-)Schaltungsanlage zu fixieren, müssen die Dämpfungselemente
Bei einer Erwärmung der Sammelschieneneinrichtung
Im Falle eines Erdbebens (plötzliche horizontale Beschleunigungen) verhält sich jedes der Dämpfungselemente
Entscheidend ist also die Kombination der folgenden Punkte:
- a) Lagerung der Felder
16 (bzw. der Anlage) mittels eines eine Linearbewegung der Sammelschieneneinrichtung14 in deren Längsrichtung ermöglichendes Linearführungssystem30 und - b)
Verwendung einer Dämpfungseinrichtung 32 ,34 , welche die Wärmedehnung rückstellungsfrei zulässt, aber im Erdbebenfall als starre Verbindung fungiert.
- a) Storage of the fields
16 (or the system) by means of a linear movement of thebusbar device 14 in the longitudinal direction enabling linear guide system30 and - b) Use of a damping
device 32 .34 , which allows the thermal expansion without reserve, but acts as a rigid connection in the earthquake case.
Es ergeben sich die folgenden Vorteile:
- – verringerte Gehäusebelastungen durch freie Wärmedehnung;
- – gleichartiges Wärmedehnungs- und Aufstellungskonzept für alle Baureihen von Anlagen;
- – Verwendung von Gleichteilen (
Schiene 38 , Schlitten40 ) über das gesamte Portfolio von Schaltungsanlagen; - – Einsparung der Wärmedehnungskompensatoren und Zugankern in
den Sammelschieneneinrichtungen 14 ; - – verbesserte Zugänglichkeit in
den Sammelschieneneinrichtungen 14 durch Entfall der Zuganker; - – flexible Bauweise (für verschiedene Feldaufbauten möglich);
- – Anpassung/Ausgleich an Gebäudebeschaffenheit z.B. Fugen, Unebenheiten etc.;
- – Verkürzung der Aufstellungsmontage- und Inbetriebsetzungszeiten;
- – vereinfachtes Engineering, da standardisierte Lastpunkte und
- – leicht erhöhte Aufstellung führt zu verbesserter Bodenfreiheit.
- - reduced housing loads due to free thermal expansion;
- - similar thermal expansion and installation concept for all series of systems;
- - Use of identical parts (
rail 38 , Sledges40 ) across the entire portfolio of switchgear; - - Saving the thermal expansion compensators and tie rods in the
busbar devices 14 ; - - improved accessibility in the
busbar facilities 14 by omission of the tie rods; - - flexible construction (for different field constructions possible);
- - Adaptation / compensation to building conditions, eg joints, bumps, etc .;
- - Shortening installation and commissioning times;
- Simplified engineering, as standardized load points and
- - slightly raised position leads to improved ground clearance.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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