DE102015009843A1 - Switchgear ladder arrangement and switchgear - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltanlagen-Leiteranordnung (1a–1e), umfassend einen Leiter, der als Hohlzylinder ausgebildet ist, insbesondere einrohrförmigen Leiter mit einem kreisförmigen Querschnitt; eine erste (2a–2d) und zweite Kühleinrichtung (4a–4d), die am und/oder im hohlzylindrischen Leiter angeordnet sind; und wobei mittels der ersten (2a–2d) und der zweiten (4a–4d) Kühleinrichtung ein Führen oder Leiten wenigstens eines Kühlmediums (6a–6d) durch den hohlzylindrischen Leiter bewirkbar ist, so dass die Temperatur des Schaltanlagenleiters durch einen Wärmetransfer zum Kühlmedium (6a–6d) lokal verringerbar ist und/oder die Wärmeleitfähigkeit des hohlzylindrischen Leiters erhöht wird. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Schaltanlage (30a, 30b), umfassend einen Abzweig (32) und wenigstens eine Stromschiene (14), die durch wenigstens eine derartige Schaltanlagen-Leiteranordnung verbunden sind.The invention relates to a switchgear conductor arrangement (1a-1e), comprising a conductor, which is designed as a hollow cylinder, in particular a tubular conductor having a circular cross section; a first (2a-2d) and second cooling means (4a-4d) arranged on and / or in the hollow cylindrical conductor; and wherein, by means of the first (2a-2d) and the second (4a-4d) cooling device, it is possible to guide or guide at least one cooling medium (6a-6d) through the hollow-cylindrical conductor so that the temperature of the switchgear conductor is transferred to the cooling medium ( 6a-6d) is locally reducible and / or the thermal conductivity of the hollow cylindrical conductor is increased. The invention further relates to a switchgear (30a, 30b) comprising a branch (32) and at least one bus bar (14) connected by at least one such switchgear ladder arrangement.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltanlagen-Leiteranordnung zum elektrischen Verbinden wenigstens eines Abzweigs oder einer Speiseleitung beziehungsweise „feeder” mit wenigstens einer Stromschiene einer Schaltanlage, insbesondere einer Niederspannungsschaltanlage. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Schaltanlage, die wenigstens eine Schaltanlagen-Leiteranordnung gemäß der Erfindung umfasst.The invention relates to a switchgear conductor arrangement for electrically connecting at least one branch or a feed line or "feeder" with at least one busbar of a switchgear, in particular a low-voltage switchgear. Furthermore, the invention relates to a switchgear comprising at least one switchgear conductor arrangement according to the invention.
In einem üblichen elektrischen Energie- oder Energieverteilungssystem ist wenigstens eine Schaltanlage vorgesehen, die typischerweise wenigstens eines von elektrischen Schaltern, Sicherungen oder Leitungsschutzschaltern umfasst und/oder vorsieht, die verwendet werden, um verschiedene elektrische Ausrüstung zu steuern, zu schützen, zu isolieren und mit Energie zu versorgen.In a common electrical energy or power distribution system, at least one switchgear is provided which typically includes and / or provides at least one of electrical switches, fuses, or circuit breakers used to control, protect, isolate, and power various electrical equipment to supply.
Im Niederspannungsbereich werden Schaltanlagen für Spannungen bis zu 1 kV und für Ströme bis zu einigen tausend Ampere, insbesondere 6300 A, verwendet.In the low-voltage sector, switchgear for voltages up to 1 kV and for currents up to a few thousand amperes, in particular 6300 A, are used.
Eine Schaltanlage oder eine Schaltanlagenanordnung erfordert immer einen ankommenden Abzweig beziehungsweise eine ankommende Speiseleitung und in vielen Fällen auch große abgehende Abzweige beziehungsweise abgehende Speise- oder Versorgungsleitungen, um Energie zu anderen Teilen der jeweiligen Installation zu verteilen. Diese Abzweige („feeder”)/Speiseleitungen sind an einem Anschluss auf einer Seite (oben oder unten) durch flache einzelne gebogene Kupferverbindungssätze mit dem Hauptstromschienensystem der Schaltanlage verbunden. Ein zweiter Verbindungssatz wird auf der anderen Seite des Abzweigs/Speiseleitung verwendet, um Kabel oder Stromleitungen zu verbinden. Die Verbindungssätze sind unterschiedlich, auf der Basis des Nennstroms und der Abzweigrahmengröße. Ferner sind die Verbindungsblöcke beziehungsweise Schienenverbinder an den Abzweigen/Speiseleitungen oder Leiterschienen, insbesondere Sammel-/Verteilerschienen, für alle Rahmengrößen unterschiedlich.A switchgear or switchgear assembly always requires an incoming feeder and, in many cases, large outgoing feeder lines or outgoing feeder or utility lines to distribute energy to other parts of the particular installation. These feeder / feeder lines are connected to one side (top or bottom) connection by flat single curved copper link sets to the switchgear main busbar system. A second set of connections is used on the other side of the branch / feed line to connect cables or power lines. The connection sets are different based on the rated current and the branch frame size. Furthermore, the connection blocks or rail connectors at the branches / feed lines or conductor rails, in particular busbars / distributor rails, are different for all frame sizes.
Ferner ist auch das Leistungsverhalten des jeweiligen Abzweigs/Speiseleitung von der IP-Klasse der Schaltanlage und der Umgebungstemperatur des Schaltanlagenorts abhängig. In den meisten Fällen muss auch ein Derating-Faktor für den Abzweignennstrom angewendet werden.Furthermore, the performance of the respective branch / feed line of the IP class of the switchgear and the ambient temperature of the substation location depends. In most cases, a derating factor for the branch current must also be used.
In vielen Fällen muss ein noch größerer Abzweig/Speiseleitung oder feeder ausgewählt werden, was zu einer größeren Materialmenge, schwierigeren Handhabung und Verarbeitung sowie höheren Kosten und größerer Grundfläche führt.In many cases, an even larger branch / feeder or feeder must be selected, resulting in a larger amount of material, more difficult handling and processing, as well as higher costs and larger footprint.
Eine Strom- oder Leiterschiene ist im Allgemeinen als flacher Streifen oder Schiene aus Kupfer oder Aluminium ausgebildet, die typischerweise keine Funktion oder eine geringfügige Funktion als strukturelles Glied hat. Die maximale Strommenge, die von einer Stromschiene sicher getragen werden kann, wird durch ihre Querschnittsgröße bestimmt.A current or conductor rail is generally formed as a flat strip or rail of copper or aluminum, which typically has no function or minor function as a structural member. The maximum amount of current that can be safely carried by a busbar is determined by its cross-sectional size.
In Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung und/oder Größe der Schaltanlage sowie dem einzelnen Aufbau und Kundenanforderungen müssen für jede Schaltanlage die jeweiligen Strom- oder Leiterschienen vorverarbeitet und einzeln montiert oder installiert werden.Depending on the particular application and / or size of the switchgear and the individual structure and customer requirements, the respective power or conductor rails must be pre-processed and individually assembled or installed for each switchgear.
Vorteilhaft sind flache Streifen einfach zu assemblieren und/oder zu handhaben, nach der Vorverarbeitung ist jedoch vor Ort keine kurzfristige Änderung des Aufbaus mehr möglich. Ferner ermöglicht die Form des flachen Streifens, dass Wärme aufgrund ihres Oberflächenbereichs verteilt wird, aber gemäß der dichten Packung der Stromschienen, insbesondere einiger Schichten, innerhalb des Schaltanlagengehäuses in Abhängigkeit vom angelegten Strom kann die Temperatur innerhalb des Gehäuses einen kritischen Wert erreichen, so dass der Strom reduziert werden muss und/oder weitere Kühleinrichtungen auf die Schaltanlage angewendet werden müssen, um eine Beschädigung der elektrischen Vorrichtungen innerhalb der Schaltanlage zu vermeiden.Advantageously, flat strips are easy to assemble and / or handle, but after preprocessing on-site no short-term change in the structure is no longer possible. Further, the shape of the flat strip allows heat to be distributed due to its surface area, but according to the dense packing of the bus bars, particularly some layers, inside the switch cabinet depending on the applied current, the temperature within the housing may reach a critical value such that Electricity must be reduced and / or other cooling devices must be applied to the switchgear in order to avoid damage to the electrical devices within the switchgear.
Strom- oder Leiterschienen beziehungsweise Leitungsschienen sind durch elektrisch leitende Verbinder, im Weiteren auch als Leitungsschienenverbinder bezeichnet, mit den jeweiligen Speiseleitungen/Abzweigen verbunden, wobei die Verbinder für gewöhnlich eine der größten punktuellen Wärmequellenbei heutigen Schaltanlagen sind. Übliche Leitungsschienenverbinder sind dabei im Allgemeinen als flache Schienen gebaut, die durch Wärmeleitung gekühlt werden. Wenn der Verbinder unter Strom gesetzt wird, wird er aufgrund seines elektrischen Widerstandes, insbesondere spezifischen elektrischen Widerstandes, sowie der AC Einflüsse erhitzt. Die Wärme, die vom Leitungsschienenverbinder generiert oder erzeugt wird, wird hauptsächlich durch die Struktur der Schaltanlage beziehungsweise deren Strukturkomponenten, wie beispielsweise Rahmen und Gehäuse abgeleitet, die dann die Wärmeenergie durch Wärmestrahlung und/oder Konvektion an die Umgebung verteilen.Power or busbars are connected to the respective feeders / branches by electrically conductive connectors, hereafter also referred to as busbar connectors, which connectors are usually one of the largest point heat sources in today's switchgear. Conventional rail connectors are generally constructed as flat rails, which are cooled by heat conduction. When the connector is energized, it is heated due to its electrical resistance, in particular electrical resistivity, as well as the AC influences. The heat that is generated or generated by the rail connector is mainly derived by the structure of the switchgear or its structural components, such as frame and housing, which then distribute the heat energy by heat radiation and / or convection to the environment.
Da sich die Leitungsschienenverbinder sehr leicht erhitzen, kann dies nachteilig zu einer erhöhten Temperatur innerhalb der Schaltanlage führen, was die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer der Schaltanlage selbst beeinflusst. Wenn die Lebensdauer der Schaltanlage nachteilig verringert wird, müssen die Intervalle für die Wartung der Schaltanlage verkürzt werden, um einen gesicherten Betrieb der Anlage zu gewährleisten, was wiederum mit einem erhöhten Aufwand einhergeht. Dies gilt insbesondere für Leistungsschalter in zentralen Positionen, insbesondere für einen eingangsseitigen Leistungsschalter einer Schaltanlage, bei welchem die Wärmeverteilung Probleme verursacht, so dass die Leistungsschalter normalerweise nicht bis zu ihren elektrischen Leistungsgrenzen verwendet werden können, sondern diesbezüglich ein genügend großer Pufferbereich einzurechnen ist, um Beschädigungen zu vermeiden. Auch ist der zur Verfügung stehende Raum begrenzt, so dass weder eine Überdimensionierung des Schutzschalters geboten scheint, noch es nicht möglich ist, weitere raum- beziehungsweise platzfressende Kühleinrichtungen vorzusehen und/oder anzuwenden beziehungsweise anzuschließen.Since the busbar connectors heat up very easily, this can disadvantageously lead to an increased temperature within the switchgear, which affects the reliability and the life of the switchgear itself. If the life of the switchgear is reduced adversely, the intervals for the maintenance of the switchgear must be shortened to ensure a safe operation of the system, which in turn is associated with an increased effort. This applies in particular to circuit breakers in central positions, in particular for an input side circuit breaker of a switchgear, in which the heat distribution causes problems, so that the circuit breakers can not normally be used up to their electrical power limits, but in this regard, a sufficiently large buffer area is included, to damage to avoid. Also, the space available is limited, so that neither over-dimensioning of the circuit breaker seems necessary, nor is it possible to provide additional space- or space-consuming cooling devices and / or apply or connect.
Zusätzlich zur Wärmebelastung eines Leistungsschalters ist die Wärmeleitfähigkeit einer Stromschiene in aller Regel nicht hoch beziehungsweise groß genug, um die heißen Bereiche durch die thermischen Eigenschaften/Leitfähigkeit der Stromschiene selbst abzukühlen.In addition to the heat load of a circuit breaker, the thermal conductivity of a busbar is usually not high or large enough to cool the hot areas by the thermal properties / conductivity of the busbar itself.
Außerdem sind zur Verbindung eines Leistungsschalters mit dem Stromschienensystem Verbindungs-Kits verfügbar. Im Zusammenhang mit diesem Verbindungs-Kit werden Verteilschienen verwendet, um das Hauptstromschienensystem zu verbinden. Für Messzwecke können Stromtransformatoren an den Verteilschienen angeordnet und/oder an diese elektrisch gekoppelt werden. Die genannten Stromtransformatoren sind entweder mit Amperemetern oder Multimetern verbunden, die in ein Messabteil oder in die Abschnittsabdeckung platziert werden.In addition, connection kits are available for connecting a circuit breaker to the busbar system. In connection with this connection kit, distribution rails are used to connect the main busbar system. For measurement purposes, current transformers can be arranged on the distribution rails and / or electrically coupled to them. The mentioned current transformers are connected either with amperemeter or multimeter, which are placed in a measuring compartment or in the section cover.
Die jeweiligen Stromtransformatoren sind in der Regel gemäß dem Nennstrom des Leistungsschalters auszuwählen, was zu vielen Varianten von Stromtransformatoren führt, die sich elektrisch und mechanisch unterscheiden, da sie in Abhängigkeit von der Größe der Verteilschienen ausgewählt werden müssen.The respective current transformers are typically selected according to the rated current of the circuit breaker, resulting in many variants of current transformers that differ electrically and mechanically as they must be selected depending on the size of the distribution bars.
Demgemäß ist es ein Ziel der Erfindung, eine einfach zu handhabende und einzeln einstellbare beziehungsweise konfigurierbare Schaltanlagen-Leiteranordnung mit einer verbesserten Kühlfunktionalität vorzusehen.Accordingly, it is an object of the invention to provide an easy-to-use and individually configurable switchgear ladder assembly with improved cooling functionality.
Dieses Ziel wird durch eine Schaltanlagen-Leiteranordnung nach den Merkmalen von Anspruch 1 erreicht. Weitere Entwicklungen und Ausführungsformen der genannten Anordnung sowie eine Schaltanlage, die wenigstens eine der genannten Leiteranordnungen umfasst, werden in den weiteren Ansprüchen und der folgenden Beschreibung angegeben.This object is achieved by a switchgear conductor arrangement according to the features of claim 1. Further developments and embodiments of said arrangement as well as a switchgear comprising at least one of said conductor arrangements are given in the further claims and the following description.
Die Schaltanlagen-Leiteranordnung gemäß der Erfindung umfasst
- – einen Leiter, der als Hohlzylinder oder hohlzylindrischer Leiter ausgebildet ist, insbesondere einrohrförmigen Leiter mit einem kreisförmigen Querschnitt;
- – eine erste und zweite Kühleinrichtung, die am und/oder im hohlzylindrischenLeiter angeordnet sind; und wobei
- – mittels der ersten und der zweiten Kühleinrichtung ein Führen oder Leiten wenigstens eines Kühlmediums durch den hohlzylindrischen Leiter bewirkbar ist, so dass die Temperatur des Schaltanlagenleiters durch einen Wärmetransfer zum Kühlmedium lokal verringerbar ist und/oder die Wärmeleitfähigkeit des hohlzylindrischen Leiters erhöht wird.
- - A conductor which is formed as a hollow cylinder or hollow cylindrical conductor, in particular a tubular conductor having a circular cross-section;
- A first and a second cooling device, which are arranged on and / or in the hollow cylindrical conductor; and where
- - By means of the first and the second cooling means guiding or guiding at least one cooling medium through the hollow cylindrical conductor is effected, so that the temperature of the switchgear conductor is locally reduced by a heat transfer to the cooling medium and / or the thermal conductivity of the hollow cylindrical conductor is increased.
Abweichend von der Kreisgeometrie kann der hohlzylindrische Leiter dabei auch eine beliebige andere Querschnittsgeometrie, wie beispielsweise elliptisch oder mehreckig, aufweisen,Deviating from the circular geometry, the hollow cylindrical conductor can also have any other cross-sectional geometry, such as, for example, elliptical or polygonal,
Der Grundgedanke der Erfindung ist, dass der Schaltanlagenleiter als hohlzylindrischer, insbesondere rohrförmiger, Leiter vorgesehen ist, der vorteilhaft ein beliebiges Kühlmedium durch den inneren Teil des Hohlzylinders, insbesondere das Rohr, passieren lässt, was die Wärmeverteilung signifikant gegenüber einem nicht von einem Kühlmedium passierten beziehungsweise durchströmten Leiter verbessert.The basic idea of the invention is that the switchgear conductor is provided as a hollow-cylindrical, in particular tubular, conductor, which advantageously allows any cooling medium to pass through the inner part of the hollow cylinder, in particular the tube, which significantly reduces the heat distribution compared to one not passed by a cooling medium perfused conductor improved.
Die erste Kühleinrichtung und die zweite Kühleinrichtung sind an der jeweiligen Seite der Schaltanlagen-Leiteranordnung und insbesondere dem Hohlzylinder angebracht. Die jeweiligen Kühleinrichtungen sind so ausgelegt, dass ein gasförmiges und/oder flüssiges Kühlmedium, beispielsweise kühle Luft, durch den Hohlzylinder und die Schaltanlagen-Leiteranordnung führbar oder leitbar ist. Daher kann Luft vorteilhaft durch den Zylinder strömen, was zu einer verbesserten Kühlrate führt. Letztlich wird die Wärmeenergie, die im Leiter aufgrund des elektrischen Widerstands und der AC Verluste des Leiters generiert wird, vorteilhaft verteilt. Das Kühlmedium kann dabei beispielsweise eine beliebige Art eines Kühlmediums sein, das zwischen der typischen Temperatur des Leiters, beispielsweise zwischen T = 50° Grad und T = 100° Grad, verdampft.The first cooling device and the second cooling device are mounted on the respective side of the switchgear conductor arrangement and in particular the hollow cylinder. The respective cooling devices are designed such that a gaseous and / or liquid cooling medium, for example cool air, can be guided or guided through the hollow cylinder and the switchgear conductor arrangement. Therefore, air can advantageously flow through the cylinder, resulting in an improved cooling rate. Ultimately, the heat energy generated in the conductor due to the electrical resistance and the AC losses of the conductor is advantageously distributed. The cooling medium can be, for example, any type of cooling medium which evaporates between the typical temperature of the conductor, for example between T = 50 ° degrees and T = 100 ° degrees.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
- – ist das Kühlmedium eine Kühlflüssigkeit, wobei die Kühlflüssigkeit die Temperatur des hohlzylindrischen Leiters an einer lokalen Wärmequelle, beispielsweise einem hot-spot oder Heißpunkt einer Verbindungsstelle, durch Verdampfungskühlung verringert;
- – umfasst die erste Kühleinrichtung die Kühlflüssigkeit;
- – umfasst die zweite Kühleinrichtung wenigstens einen Kondensator beziehungsweise Kondensationsmittel, das ausgelegt und dafür eingerichtet ist, die verdampfte Kühlflüssigkeit zu kondensieren, so dass die kondensierte Kühlflüssigkeit zur ersten Kühleinrichtung rückführbar oder leitbar ist.
- - The cooling medium is a cooling liquid, wherein the cooling liquid reduces the temperature of the hollow cylindrical conductor at a local heat source, such as a hot spot or hot spot of a junction, by evaporative cooling;
- - The first cooling device comprises the cooling liquid;
- - The second cooling device comprises at least one condenser or condensing agent, which is designed and adapted to condense the evaporated cooling liquid, so that the condensed cooling liquid to the first cooling device is traceable or controllable.
Das Kühlmedium wird in der ersten Kühleinrichtung vorgehalten, die beispielsweise als Abschlusselement zum Verschließen und/oder Abdichten des Hohlzylinders und/oder der Schaltanlagen-Leiteranordnung oder ein separates Gefäß sein kann, das am Hohlzylinder angebracht ist.The cooling medium is kept in the first cooling device, which may be, for example, as a closing element for closing and / or sealing the hollow cylinder and / or the switchgear conductor arrangement or a separate vessel which is mounted on the hollow cylinder.
Vorteilhaft kann als Kühlmedium ein beliebiges Medium verwendet werden, das verdampft, wenn der jeweilige Schaltanlagenleiter durch den Stromfluss durch den Zylinder erwärmt wird.Advantageously, any medium can be used as the cooling medium, which evaporates when the respective switchgear conductor is heated by the flow of current through the cylinder.
In einer Ausführungsform ist das Kühlmedium Wasser, insbesondere demineralisiertes Wasser.In one embodiment, the cooling medium is water, in particular demineralized water.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die erste und die zweite Kühleinrichtung gegen den Hohlzylinder, insbesondere den rohrförmigen Leiter, durch jeweilige Isoliermittel elektrisch isoliert, wobei bei einem flüssigen Kühlmedium unter Ausnutzung der Thermosyphon oder Heat-Pipe Funktionalität stets eine Gas- und/oder Druckdichtigkeit des hohlzylindrischen Leiters mit elektrischer Isolierung zu gewährleisten ist.In a further preferred embodiment, the first and the second cooling device against the hollow cylinder, in particular the tubular conductor, electrically insulated by respective insulating means, wherein in a liquid cooling medium by utilizing the thermosiphon or heat pipe functionality always a gas and / or pressure tightness of the hollow cylindrical conductor with electrical insulation is to ensure.
Vorteilhaft ist das jeweilige Isoliermittel aus Isolierstoff, wie insbesondere Kunststoffe und/oder Polymerverbundmaterialien und/oder Polyolefine und/oder Polyamide, wie beispielsweise PA6 oder PA66, du/oder Polycarbonate und/oder Polystyrole und/oder Polyuretane und/oder Polypropylene bildbar.Advantageously, the particular insulating agent of insulating material, in particular plastics and / or polymer composite materials and / or polyolefins and / or polyamides, such as PA6 or PA66, du / or polycarbonates and / or polystyrenes and / or polyuretanes and / or polypropylene propylene.
Vorteilhaft ist zur Gewährleistung der Druck- und/oder Gasdichtigkeit von Hohlleiter und Isoliermittel ein Verguss derselben mit Epoxidharzen oder Ähnlichem vorsehbar.Advantageously, in order to ensure the pressure and / or gas tightness of the waveguide and insulating agent, the same can be provided with epoxy resins or the like.
Gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung sind die erste und die zweite Kühleinrichtung durch wenigstens eine Kühlmittelleitung, insbesondere ein Rohr, strömungstechnisch verbunden, welche dafür eingerichtet und ausgelegt ist, die kondensierte Kühlflüssigkeit von der zweiten Kühleinrichtung zu der ersten Kühleinrichtung zurückzuführen.According to yet another exemplary embodiment of the invention, the first and the second cooling device are fluidly connected by at least one coolant line, in particular a tube, which is set up and designed to return the condensed cooling liquid from the second cooling device to the first cooling device.
Indem die kondensierte Kühlflüssigkeit durch die wenigstens eine Kühlmittelleitung, insbesondere ein Rohr von der zweiten Kühleinrichtung und/oder Kondensationsmittel zur ersten Kühleinrichtung zurückführbar ist, ist die Effizienz der Kühlung weiter erhöht, da zwei getrennte Kreisläufe zum Führen des Kühlmediums in Verwendung stehen beziehungsweise vorgesehen sind. Der erste Kreislauf ist der Leiter selbst, in dem das Kühlmedium verdampft wird, und der Dampf des Kühlmediums steigt auf, bis er die zweite Kühleinrichtung und/oder den Kondensator erreicht.By virtue of the condensed cooling liquid being able to be returned to the first cooling device through the at least one coolant line, in particular a tube from the second cooling device and / or condensing means, the efficiency of the cooling is further increased since two separate circuits for guiding the cooling medium are in use or provided. The first circuit is the conductor itself, in which the cooling medium is evaporated, and the vapor of the cooling medium rises until it reaches the second cooling device and / or the condenser.
Insbesondere der Kondensator kühlt das verdampfte Kühlmedium ab und wandelt den Dampf des Kühlmediums wieder in Flüssigkeit um, wobei die Flüssigkeit durch die Kühlmittelleitung, insbesondere das Rohr, zurückfließt und sich erneut in der ersten Kühleinrichtung ansammelt oder in dieses eintritt.In particular, the condenser cools the vaporized cooling medium and converts the vapor of the cooling medium back into liquid, wherein the liquid flows back through the coolant line, in particular the tube, and re-accumulates in the first cooling device or enters it.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Schaltanlagen-Leiteranordnung wenigstens eine Messeinheit, die dafür eingerichtet beziehungsweise ertüchtigt und ausgelegt ist, wenigstens den Temperaturwert, insbesondere an der Außenfläche des Hohlzylinders und/oder des rohrförmigen Leiters, zu bestimmen und/oder zu messen.In a further advantageous embodiment of the invention, the switchgear conductor arrangement comprises at least one measuring unit which is set up or adapted and designed to determine and / or measure at least the temperature value, in particular on the outer surface of the hollow cylinder and / or the tubular conductor.
In einer Ausführungsform kann der gemessene Temperaturwert verarbeitet werden und/oder kann an der Außenseite der Schaltanlage angezeigt werden. Hier kann der Temperaturwert von technischem Personal abgelesen werden. Ferner kann die maximale und minimale Temperatur des jeweiligen Schaltanlagenleiters gespeichert werden, um eine Temperaturverfolgung zu ermöglichen.In one embodiment, the measured temperature value may be processed and / or displayed on the outside of the switchgear. Here the temperature value can be read by technical personnel. Furthermore, the maximum and minimum temperature of the respective switchgear conductor can be stored to allow temperature tracking.
In einer weiteren Ausführungsform können die Temperaturvariationen vorteilhaft verwendet werden, um die erwartete Lebensdauer der Schaltanlagen-Leiteranordnung und somit der Schaltanlage vorherzusagen.In another embodiment, the temperature variations may be used to advantage to predict the expected life of the switchgear conductor assembly, and thus the switchgear.
Ferner kann wenigstens ein Mess-Shunt vorgesehen werden, der die Messeinheit umfasst und der ausgelegt ist, den Stromfluss des Hohlzylinders oder rohrförmigen Leiters oder durch diese zu bestimmen. Durch das Vorsehen des Mess-Shunts kann vorteilhaft der Stromfluss und/oder der Spannungsabfall über den jeweiligen Shunt bestimmt werden. Vorteilhaft wird die Messeinheit am Mess-Shunt angeordnet oder eingerichtet und misst oder bestimmt den Spannungsabfall über den Shunt-Widerstand, der zum Strom im hohlzylindrischen Leiter äquivalent ist oder damit korreliert. Durch das Anordnen der Messeinheit über oder auf dem Shunt kann der Verkabelungsaufwand vorteilhaft reduziert oder verringert werden.Furthermore, at least one measuring shunt may be provided, which comprises the measuring unit and which is designed to determine the current flow of the hollow cylinder or tubular conductor or through it. By providing the measuring shunt, the current flow and / or the voltage drop across the respective shunt can advantageously be determined. Advantageously, the measuring unit is arranged or arranged on the measuring shunt and measures or determines the voltage drop across the shunt resistor, which is equivalent to or correlates to the current in the hollow cylindrical conductor. By arranging the measuring unit above or on the shunt, the wiring effort can be advantageously reduced or reduced.
In einer weiteren Ausführung wird wenigstens einer der gemessenen Werte zu einem Steuersystem weitergeleitet. Da der gemessene Temperaturwert und/oder der gemessene Stromfluss zu einem weiteren Steuersystem weitergeleitet werden, können diese Werte verwendet werden, um die Schaltanlage und/oder Schaltanlagenvorrichtungen zu steuern. Falls die Temperatur der Schaltanlagen-Leiteranordnung oder des Hohlzylinders einen vordefinierten Wert überschreitet oder unter diesen fällt, kann daher die Schaltanlage so gesteuert werden, dass sich die Temperatur und/oder der Strom in den geeigneten Bereich zurückbewegt.In a further embodiment, at least one of the measured values is forwarded to a control system. Since the measured temperature value and / or the measured current flow to a be forwarded to another control system, these values can be used to control the switchgear and / or switchgear devices. Therefore, if the temperature of the switchgear ladder assembly or the hollow cylinder exceeds or falls below a predefined value, the switchgear can be controlled so that the temperature and / or the current moves back into the appropriate range.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Kühlmedium Luft sein, die durch die erste Kühleinrichtung einströmt und durch die zweite Kühleinrichtung ausströmt. Daher ist die erste Kühleinrichtung als Lufteinlass ausgelegt und die zweite Kühleinrichtung ist als Luftauslass ausgelegt. Der Lufteinlass zieht vorteilhaft frische und kühle Luft von der Außenseite des Schaltanlagenkastens oder -gehäuses in die Innenseite der Schaltanlagen-Leiteranordnung und/oder des Hohlzylinders, während der Luftauslass ausgelegt ist, den erhitzten Luftstrom an die Außenseite des Kastens oder der Schaltanlage zu führen. Daher wird die jeweilige Leiteranordnung und somit die Schaltanlage effektiv gekühlt. Da die Schaltanlagen-Leiteranordnung durch Belüftung gekühlt wird, kann sie sehr zweckmäßig ohne signifikante Konstruktionsänderungen oder große Mühe gekühlt werden.In a further advantageous embodiment, the cooling medium may be air which flows in through the first cooling device and flows out through the second cooling device. Therefore, the first cooling device is designed as an air inlet and the second cooling device is designed as an air outlet. The air inlet advantageously draws fresh and cool air from the outside of the switchgear box or housing into the inside of the switchgear ladder assembly and / or the hollow cylinder while the air outlet is designed to direct the heated airflow to the outside of the box or switchgear. Therefore, the respective conductor arrangement and thus the switchgear is effectively cooled. Since the switchgear ladder assembly is cooled by aeration, it can be conveniently cooled without significant design changes or great effort.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird der Luftstrom durch wenigstens eine Luftfördereinrichtung, insbesondere ein Gebläse, beschleunigt. Durch die weitere Beschleunigung des Luftstroms mittels Luftfördereinrichtung, insbesondere eines Gebläses, kann die Effizienz des Kühlprozesses signifikant erhöht werden. Dies führt zu einer höheren Kühlrate, daher kann die Leiteranordnung vorteilhaft mit einem größeren Stromflussbereich versehen werden.In a further advantageous embodiment, the air flow is accelerated by at least one air conveying device, in particular a fan. By further acceleration of the air flow by means of air conveying device, in particular a fan, the efficiency of the cooling process can be significantly increased. This leads to a higher cooling rate, therefore, the conductor arrangement can be advantageously provided with a larger current flow area.
Die Luftfördereinrichtung, insbesondere das Gebläse, bewegt oder richtet die heiße oder erwärmte Luft durch den Hohlzylinder oder rohrförmigen Leiter, nachdem kühle Luft durch den Lufteinlass gezogen oder gefördert und durch den Luftauslass ausgestoßen wird. Ferner kann vorteilhaft wenigstens eine weitere Fördereinrichtung, insbesondere ein weiteres Gebläse, an dem und/oder innerhalb des Leiters, insbesondere in der Mitte des Leiters angebracht werden.The air conveyor, in particular the fan, moves or directs the hot or heated air through the hollow cylinder or tubular conductor after cool air is drawn or conveyed through the air inlet and expelled through the air outlet. Furthermore, advantageously at least one further conveying device, in particular a further fan, can be attached to and / or within the conductor, in particular in the middle of the conductor.
Ferner kann die an den Leitern angebrachte Luftfördereinrichtung, insbesondere Gebläse, in Kombination mit einer jeweiligen Wärmesenke verwendet werden, um den Bereich der erhitzten Fläche in Kontakt mit der Luft zu erhöhen. Dadurch wird die Effizienz der Kühlung vorteilhaft weiter gesteigert. Ferner könnten vorteilhaft Luftfilter für die Fördereinrichtung, insbesondere das Einlassgebläse, verwendet werden, um zu verhindern, dass Staub eindringt. Die Fördereinrichtung oder das Gebläse liefern zwei Funktionalitäten, indem sie nicht nur verhindern, dass die Leiteranordnung überhitzt wird, und indem sie die Leiteranordnung gegen ein Überhitzen schützen, sondern auch die Schaltanlage selbst.Further, the air conveyor mounted on the ladders, particularly fans, may be used in combination with a respective heat sink to increase the area of the heated area in contact with the air. This advantageously further increases the efficiency of the cooling. Furthermore, it would be advantageous to use air filters for the conveyor, in particular the inlet fan, in order to prevent dust from penetrating. The conveyor or blower provides two functionalities by not only preventing the conductor assembly from overheating and protecting the conductor assembly from overheating, but also the switchgear itself.
Ferner wird eine Schaltanlage, insbesondere eine Niederspannungsschaltanlage vorgesehen, umfassend einen Abzweig/Speiseleitung und wenigstens eine Stromschiene, insbesondere Sammelschiene, die durch wenigstens eine Schaltanlagen-Leiteranordnung gemäß wenigstens einer der oben beschriebenen Ausführungsformen verbunden sind.Further, a switchgear, in particular a low-voltage switchgear is provided, comprising a branch / feed line and at least one busbar, in particular busbar, which are connected by at least one switchgear conductor arrangement according to at least one of the embodiments described above.
In einer weiteren Ausführungsform der Schaltanlage wird eine rohrförmige Verteilschiene mit einem integrierten Mess-Shunt und einer Messeinheit vorgesehen, wobei der Shunt zwischen eine Leistungschalterverbindung und der Hauptstromschienenverbindung und/oder den Verbindungskabeln oder Schienenleitungen platziert wird.In a further embodiment of the switchgear, a tubular distribution rail with an integrated measuring shunt and a measuring unit is provided, wherein the shunt is placed between a power switch connection and the main busbar connection and / or the connecting cables or rail lines.
Ferner kann die Messeinheit auf dem Shunt platziert werden und misst den Spannungsabfall über den Shunt-Widerstand, der zum Strom im hohlzylindrischen Leiter äquivalent ist oder damit korreliert.Further, the measuring unit can be placed on the shunt and measures the voltage drop across the shunt resistor that is equivalent to or correlates to the current in the hollow cylindrical conductor.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Messeinheit auch die Temperatur des hohlzylindrischen Leiters messen, wobei, insbesondere die rohrförmige, Ausbildung des Leiters eine zusätzliche verbesserte Kühlung mittels des geführten Luftstroms zu den Verteilschienen sowie eine Wärmerohrfunktion ermöglicht, indem das Rohr an beiden Enden verschlossen wird und/oder ein zusätzlicher Kondensator vorgesehen wird, der insbesondere außerhalb des Schaltschrankgehäuses oder Kastens anordenbar ist.In a further embodiment, the measuring unit can also measure the temperature of the hollow cylindrical conductor, wherein, in particular the tubular, formation of the conductor allows an additional improved cooling by means of the guided air flow to the distribution rails and a heat pipe function by the tube is closed at both ends and / / or an additional capacitor is provided, which can be arranged in particular outside the cabinet housing or box.
Außerdem kann eine elektrische Isolierung zwischen dem Kondensator und dem Hohlzylinder oder Rohr vorgesehen werden.In addition, an electrical insulation between the capacitor and the hollow cylinder or tube can be provided.
Ferner wird eine Schaltanlage, insbesondere eine Niederspannungsschaltanlage beansprucht, die wenigstens eine Schaltanlagen-Leiteranordnung wie oben beschrieben und gemäß der Erfindung umfasst.Furthermore, a switchgear, in particular a low-voltage switchgear is claimed which comprises at least one switchgear conductor arrangement as described above and according to the invention.
Ferner kann für jede Phase eine Schaltanlagen-Leiteranordnung vorgesehen werden.Furthermore, a switchgear conductor arrangement can be provided for each phase.
Außerdem wird in einer weiteren Ausführung eine Kombination runder Rohre mit integrierter Isolierpassung als Leiter vorgesehen, um den Abzweig mit der Hauptstromschiene und mit den Verbindungskabeln oder Schienenleitungen zu verbinden.In addition, in another embodiment, a combination of round tubes with integrated insulation fit is provided as a conductor to connect the branch to the main bus bar and to the connection cables or bus lines.
Ferner kann das Leiterrohr mehreren Rohren, insbesondere Kupferrohren, beziehungsweise Leitersegmenten mit jeweils einem zwischengeschalteten Isoliersegment aus einem Isolierverbundstoff aufweisen, deas Isolierpassung dient, wobei diese elektrische Isolierpassung die obere und untere Verbindung des Abzweigs trennt.Furthermore, the conductor tube a plurality of tubes, in particular copper tubes, or conductor segments, each with an intermediate Have insulating segment of an insulating composite, deas insulating fit, said electrical insulation fit separates the upper and lower connection of the branch.
In einer weiteren Ausführung können die Leitersegmente in unterschiedlicher Länge vorgefertigt werden, so kann durch das Kombinieren von zwei oder mehreren der genannten Segmente die Länge des Hohlzylinderleiters gemäß den jeweiligen Anforderungen eingestellt werden.In a further embodiment, the conductor segments can be prefabricated in different lengths, so by combining two or more of said segments, the length of the hollow cylinder conductor can be adjusted according to the respective requirements.
Ferner ist auch wenigstens ein elektrisch isolierendes Leitersegment zwischen zwei elektrisch leitfähigen Leitersegmenten vorgesehen und/oder eingerichtet, so werden zwei elektrisch leitfähige Leitersegmente, insbesondere aus Kupfer und/oder Aluminium, gegeneinander isoliert.Furthermore, at least one electrically insulating conductor segment is provided and / or arranged between two electrically conductive conductor segments, so two electrically conductive conductor segments, in particular of copper and / or aluminum, are insulated from one another.
Vorteilhaft ist dabei vorsehbar, dass auch das isolierende Leitersegment beziehungsweise Isoliersegment als im Wesentlichen Hohlzylinder oder zumindest hohlzylinderartig ausgebildet ist, wobei insbesondere die innere lichte Weite des Isoliersegmentes auf die innere lichte Weite der Leitersegmente angepasst und/oder abgestimmt ist.It is advantageously conceivable that the insulating conductor segment or insulating segment is formed as a substantially hollow cylinder or at least hollow cylinder-like, in particular, the inner clear width of the insulating segment adapted to the inner clear width of the conductor segments and / or tuned.
Vorteilhaft ist das Isoliersegment aus Isolierstoff, wie insbesondere Kunststoffe und/oder Verbundpolymermaterialien und/oder Polyolefine und/oder Polyamide, wie beispielsweise PA6 oder PA66, du/oder Polycarbonate und/oder Polystyrole und/oder Polyuretane und/oder Polypropylene bildbar.Advantageously, the insulating segment of insulating material, such as in particular plastics and / or composite polymer materials and / or polyolefins and / or polyamides, such as PA6 or PA66, du / or polycarbonates and / or polystyrenes and / or polyuretanes and / or polypropylene propylene.
Außerdem sind die Endbereiche von Isoliersegment und den elektrisch leitenden Segmenten aufeinander angepasst, wobei das Isoliersegment eine ringförmig umlaufende Nut aufweisen kann in welche das jeweilige elektrisch leitende Segment endseitig über zumindest einen Teilbereich eingreift und/oder druck- und/oder gasdicht miteinander vergossen sind. Dies ermöglicht das Vorliegen nur eines geraden, strömungstechnisch durchgängigen hohlzylindrischen Leiters, um den Abzweig/Speiseleitung auf einer Seite mit der Hauptstromschiene und auf der anderen Seite mit den Kabeln oder Schienenleitungen zu verbinden.In addition, the end regions of the insulating segment and the electrically conductive segments are adapted to each other, wherein the insulating segment may have an annular circumferential groove in which engages the respective electrically conductive segment end over at least a portion and / or pressure and / or gas-tight shed each other. This allows the presence of only a straight, fluidically continuous hollow cylindrical conductor to connect the branch / feed line on one side with the main busbar and on the other side with the cables or busbars.
In einer weiteren Ausführung sind, um die Kühlleistung der Leiter zu erhöhen, die Rohrenden mit vorzugsweise flexiblen Rohren aus Isoliermaterialien verbunden.In another embodiment, to increase the cooling capacity of the conductors, the tube ends are connected to preferably flexible tubes of insulating materials.
Diese Rohre werden zu Öffnungen in der unteren Vorderseite des Gehäuses des Schaltanlagenpanels gerichtet, um kühle Luft zu den Leitern zu bringen und dann warme Luft aus dem Panel durch Öffnungen am oberen Ende des Gehäuses abzuführen, wobei der Luftstrom durch natürliche Konvektion oder durch erzwungene Belüftung mit Luftfördereinrichtungen, insbesondere Ventilatoren oder Gebläse, erzielt werden kann.These tubes are directed to openings in the lower front of the enclosure of the switchgear panel to bring cool air to the conductors and then remove warm air from the panel through openings at the top of the enclosure, wherein the airflow is by natural convection or by forced ventilation Air handling equipment, especially fans or blowers, can be achieved.
Diese Merkmale und weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen umfasst und sollen als Beispiele in den Figuren veranschaulicht werden, die in den dieser Beschreibung beigefügten Zeichnungen enthalten sind.These features and other advantageous embodiments are included in the claims and are to be exemplified in the figures contained in the drawings attached to this description.
Die beigefügten Zeichnungen zeigen inThe attached drawings show in
In dieser Figur ist ferner ein Gebläse
In
Jedoch ist in
Die Leitersegmente
Ferner ist auch wenigstens ein elektrisch isolierendes Leitersegment
Das isolierende Leitersegment beziehungsweise Isoliersegment
Die Endbereiche vom jeweiligen Isoliersegment
In
Die Figur zeigt eine rohrförmige Verteilschienenausbildung mit integriertem Mess-Shunt und Messeinheit. Der Shunt ist zwischen der Leistungsschalterverbindung und der Hauptstromschienenverbindung und/oder den Verbindungskabeln oder Schienenleitungen angeordnet. Die Messeinheit ist am Shunt platziert und misst den Spannungsabfall über den Shunt-Widerstand, der zum Strom im hohlzylindrischen Leiter äquivalent ist. Die Messeinheit kann auch die Temperatur des hohlzylindrischen Leiters messen. Die Shunt-Messung ist dabei mit den Ausführungsformen nach
Um die Leistung der Leiter zu erhöhen, sind die Rohrenden mit flexiblen Rohren aus Isoliermaterialien verbunden. Diese Rohre werden zu Öffnungen in der unteren Vorderseite des Gehäuses des Schaltanlagenpanels gerichtet, um kühle Luft zu den Leitern zu bringen und dann warme Luft aus dem Panel oder Schaltschrankgehäuse durch Öffnungen am oberen Ende des Gehäuses abzuführen. Der Luftstrom kann durch natürliche Konvektion oder durch erzwungene Belüftung mit Ventilatoren erzielt werden.To increase the power of the conductors, the pipe ends are connected to flexible pipes of insulating materials. These tubes are directed to openings in the lower front of the switchgear panel housing to deliver cool air to the conductors and then remove warm air from the panel or enclosure housing through openings at the top of the housing. The air flow can be achieved by natural convection or by forced ventilation with fans.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1a1a
- Erster SchaltanlagenleiterFirst switchboard conductor
- 1b1b
- Zweiter SchaltanlagenleiterSecond switchgear conductor
- 1c1c
- Dritter SchaltanlagenleiterThird switchboard conductor
- 1d1d
- Vierter SchaltanlagenleiterFourth switchgear conductor
- 1e1e
- Fünfter SchaltanlagenleiterFifth switchgear conductor
- 2a2a
- Erste KühleinrichtungFirst cooling device
- 2b2 B
- Weitere erste KühleinrichtungFurther first cooling device
- 2c2c
- Weitere erste KühleinrichtungFurther first cooling device
- 2d2d
- Weitere erste KühleinrichtungFurther first cooling device
- 3a3a
- Erster rohrförmiger LeiterFirst tubular conductor
- 3b3b
- Zweiter rohrförmiger LeiterSecond tubular conductor
- 3c3c
- Dritter rohrförmiger LeiterThird tubular conductor
- 3d3d
- Vierter rohrförmiger LeiterFourth tubular conductor
- 3d3d
- Fünfter rohrförmiger LeiterFifth tubular conductor
- 4a4a
- Zweite KühleinrichtungSecond cooling device
- 4b4b
- Weitere zweite KühleinrichtungFurther second cooling device
- 4c4c
- Weitere zweite KühleinrichtungFurther second cooling device
- 6a6a
- Kühlmediumcooling medium
- 6b6b
- Weitere KühlflüssigkeitFurther cooling liquid
- 6c6c
- Weitere KühlflüssigkeitFurther cooling liquid
- 6d6d
- Weitere KühlflüssigkeitFurther cooling liquid
- 8a8a
- Erster KondensatorFirst capacitor
- 8b8b
- Zweiter KondensatorSecond capacitor
- 8c8c
- Dritter KondensatorThird capacitor
- 8d8d
- Vierter KondensatorFourth capacitor
- 10a10a
- Erstes IsoliermittelFirst insulating agent
- 10b10b
- Zweites IsoliermittelSecond insulating agent
- 10c10c
- Drittes IsoliermittelThird insulating agent
- 10d10d
- Viertes IsoliermittelFourth insulating agent
- 1212
- Rohrpipe
- 1414
- Messeinheitmeasuring unit
- 1616
- Mess-ShuntMeasuring shunt
- 1818
- Steuersystemcontrol system
- 2020
- Gebläsefan
- 30a30a
- Erste SchaltanlageFirst switchgear
- 30b30b
- Zweite SchaltanlageSecond switchgear
- 3232
- Abzweigjunction
- 3434
- Stromschieneconductor rail
- 3636
- Lufteinlassair intake
- 4040
- Kabelverbindungcable connection
- 4242
- Führungsrohrguide tube
- 43a43a
- oberes LeitersegmentUpper conductor segment
- 43b43b
- unteres Leitersegmentlower conductor segment
- 4545
- Isoliersegmentinsulating segment
- 4848
- Schaltschrank-/SchaltanlagengehäuseEnclosure / switchgear housing
Claims (10)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP14002716.0 | 2014-08-04 | ||
EP14002716 | 2014-08-04 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102015009843A1 true DE102015009843A1 (en) | 2016-02-04 |
Family
ID=51266076
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102015009843.8A Withdrawn DE102015009843A1 (en) | 2014-08-04 | 2015-08-04 | Switchgear ladder arrangement and switchgear |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102015009843A1 (en) |
-
2015
- 2015-08-04 DE DE102015009843.8A patent/DE102015009843A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: ABB SCHWEIZ AG, CH Free format text: FORMER OWNER: ABB TECHNOLOGY AG, ZUERICH, CH |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: MUELLER, ANDREAS, DIPL.-PHYS. DR. RER. NAT., DE |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |