DE102017207973A1 - switchgear arrangement - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltanlagenanordnung mit einem ersten und einem zweiten gekapselten Schaltanlagenpol (10, 20) mit jeweils vertikal angeordneter Vakuumschaltröhre. Die Schaltanlagenpole weisen Gehäuse (11, 21) auf, die jeweils zumindest eine metallische Seitenfläche (12, 22) aufweisen. Der erste und zweite Schaltanlagenpol sind derart montiert, dass die zumindest eine metallische Seitenfläche (12) des Gehäuses (11) des ersten Schaltanlagenpols (10) und die zumindest eine metallische Seitenfläche (22) des Gehäuses (21) des zweiten Schaltanlagenpols (20) einander zugewandt sind und einen Zwischenraum (50) bilden. Ferner weist die Schaltanlagenanordnung eine Ventilatoranordnung mit mindestens einem Ventilator (51, 52) auf, die im unterem Bereich des Gehäuses des zweiten Schaltanlagenpols angeordnet ist und Luft aus dem unteren Bereich der Schaltanlagenanordnung und/oder von außerhalb der Schaltanlagenanordnung ansaugt und in den Zwischenraum (50) einleitet. The present invention relates to a switchgear arrangement having a first and a second encapsulated switchgear pole (10, 20), each with a vertically arranged vacuum interrupter. The switchgear poles have housings (11, 21) which each have at least one metallic side surface (12, 22). The first and second switchgear pole are mounted such that the at least one metallic side surface (12) of the housing (11) of the first switchgear pole (10) and the at least one metallic side surface (22) of the housing (21) of the second switchgear pole (20) are mutually connected facing and form a gap (50). Furthermore, the switchgear arrangement has a fan arrangement with at least one fan (51, 52), which is arranged in the lower region of the housing of the second switchgear pole and sucks in air from the lower region of the switchgear assembly and / or from outside the switchgear assembly and into the intermediate space (50 ).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Schaltanlagenanordnung.The present invention relates to an improved switchgear arrangement.
In gasisolierten Schaltanlagen kommt es während des Betriebes zur einer erheblichen Erwärmung der stromführenden Teile. Die Wärmeentwicklung resultiert aus der durch den elektrischen Widerstand der stromführenden Teile hervorgerufenen Verlustleistung. Dieser elektrische Widerstand setzt sich aus verschiedenen Bestandteilen zusammen: zum einen aus den Leitungswiderständen der stromführenden Teile selbst, bestimmt durch deren Querschnitt, Länge und Leitermaterial; und zum anderen aus den Übergangswiderständen an den Kontaktstellen zwischen verschiedenen stromführenden Teilen.In gas-insulated switchgear there is a considerable heating of the live parts during operation. The heat development results from the caused by the electrical resistance of the current-carrying parts power loss. This electrical resistance is composed of various components: on the one hand from the line resistance of the current-carrying parts themselves, determined by their cross-section, length and conductor material; and on the other hand from the contact resistances at the contact points between different live parts.
Die Erwärmung ist die begrenzende Größe bei der Auslegung einer Schaltanlage für einen bestimmten Bemessungsstrom, da bestimmte, durch Normen vorgegebene Temperaturen an stromführenden Bauteilen nicht überschritten werden dürfen.Heating is the limiting factor in the design of a switchgear for a given rated current, as certain specified by standards temperatures at live components must not be exceeded.
In gasisolierten Schaltanlagen ist es im wesentlichen Aufgabe des Isoliergases, die Wärme von den stromführenden Teilen im Inneren der Schaltanlage an das äußere Metallgehäuse zu transportieren. Entsprechend erwärmt sich das Metallgehäuse im laufenden Betrieb und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltanlagenanordnung anzugeben, bei welcher die Wärme vom Metallgehäuse der Schaltanlage effektiv abgeführt wird.In gas-insulated switchgear it is essentially the task of the insulating gas to transport the heat from the live parts in the interior of the switchgear to the outer metal housing. Accordingly, the metal housing heats up during operation and it is an object of the present invention to provide a switchgear arrangement in which the heat is effectively removed from the metal housing of the switchgear.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schaltanlagenanordnung mit einem ersten einpolig gekapselten Schaltanlagenpol mit vertikal angeordneter Vakuumschaltröhre, dessen Gehäuse zumindest eine metallische Seitenfläche aufweist und einem zweiten einpolig gekapselten Schaltanlagenpol mit vertikal angeordneter Vakuumschaltröhre, dessen Gehäuse ebenfalls zumindest eine metallische Seitenfläche aufweist. Dabei sind der erste und zweite Schaltanlagenpol derart montiert, dass die zumindest eine metallische Seitenfläche des Gehäuses des ersten Schaltanlagenpols und die zumindest eine metallische Seitenfläche des Gehäuses des zweiten Schaltanlagenpols einander zugewandt sind und einen Zwischenraum bilden. Eine Ventilatoranordnung mit mindestens einem Ventilator saugt Luft aus dem unteren Bereich der Schaltanlagenanordnung und/oder von außerhalb der Schaltanlagenanordnung an und leitet diese in den Zwischenraum ein.This object is achieved by a switchgear assembly with a first single pole encapsulated switchgear pole with vertically arranged vacuum interrupter, the housing has at least one metallic side surface and a second single pole encapsulated Schaltungsanpol with vertically arranged vacuum interrupter, the housing also has at least one metallic side surface. Here, the first and second switchgear pole are mounted such that the at least one metallic side surface of the housing of the first switchgear pole and the at least one metallic side surface of the housing of the second switchgear pole face each other and form a gap. A fan arrangement with at least one fan draws in air from the lower area of the switchgear arrangement and / or from outside the switchgear arrangement and introduces this into the intermediate space.
In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die Schaltanlagenanordnung einen dritten einpolig gekapselten Schaltanlagenpol mit vertikal angeordneter Vakuumschaltröhre auf, dessen Gehäuse zumindest eine metallische Seitenfläche aufweist. In dieser Weiterbildung ist der zweite Schaltanlagenpol zwischen dem ersten und dem dritten Schaltanlagenpol angeordnet und das Gehäuse des zweiten Schaltanlagenpols weist zumindest eine zweite metallische Seitenfläche auf. Der zweite und der dritte Schaltanlagenpol sind derart montiert, dass diese zumindest eine metallische Seitenfläche des Gehäuses des dritten Schaltanlagenpols und die zumindest eine zweite metallische Seitenfläche des Gehäuses des zweiten Schaltanlagenpols einander zugewandt sind und einen zweiten Zwischenraum bilden. Die Ventilatoranordnung leitet Luft auch in den zweiten Zwischenraum ein.In a development of the present invention, the switchgear arrangement has a third single-pole encapsulated switchgear pole with a vertically arranged vacuum interrupter, the housing of which has at least one metallic side face. In this development, the second switchgear pole is arranged between the first and the third switchgear pole, and the housing of the second switchgear pole has at least one second metallic side face. The second and the third switchgear pole are mounted such that they face at least one metallic side surface of the housing of the third switchgear pole and the at least one second metallic side surface of the housing of the second switchgear pole form a second gap. The fan assembly also introduces air into the second space.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Ventilatoranordnung eine Ansaugkanalanordnung mit mehreren Ansaugkanälen auf, durch welche Luft aus mehreren Richtungen innerhalb und/oder außerhalb der Schaltanlagenanordnungen angesaugt wird.In an advantageous embodiment of the invention, the fan arrangement has an intake duct arrangement with a plurality of intake ducts, through which air is drawn in from several directions inside and / or outside the switchgear arrangements.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Ventilatoranordnung eine Auslasskanalanordnung mit mehreren Auslasskanälen auf.In a further advantageous embodiment of the invention, the fan arrangement has an outlet channel arrangement with a plurality of outlet channels.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Ventilatoranordnung zwei Ventilatoren pro Zwischenraum auf, die an verschiedenen Seiten des jeweiligen Zwischenraums angeordnet sind.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the fan assembly has two fans per gap, which are arranged on different sides of the respective gap.
Dabei kann die Ventilatoranordnung so ausgestaltet werden, dass zwischen Anstellwinkel α der jeweils zwei Ventilatoren pro Zwischenraum gegenüber der Vertikalen in Richtung des jeweiligen Zwischenraums, Abstand a der Ventilatoren und kühlwirksamer Höhe h der den jeweiligen Zwischenraum begrenzenden Schaltanlagenseitenflächen die Beziehung gilt:
Ein wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, dass mit einer relativ einfachen Ventilatoranordnung (zwei Ventilatoren oder ein Ventilator mit entsprechenden Luftführungs- bzw. Auslasskanälen) die Kühlung der Gehäuse jeweils zweier benachbarter Schaltanlagenpole bewirkt werden kann. Durch die Erfindung werden kompaktere Abmessungen und/oder höhere Strom-Ratings der Schaltanlagen ermöglicht.An important advantage of the present invention is the fact that with a relatively simple fan arrangement (two fans or a fan with corresponding air ducts or outlet channels), the cooling of the housing each two adjacent switchgear poles can be effected. The invention enables more compact dimensions and / or higher current ratings of the switchgear.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand von Figuren näher erläutert.In the following, embodiments of the present invention will be explained in more detail with reference to figures.
In
In der Darstellung der
Im Inneren einer solchen Schaltanlage bildet sich im Betrieb ein thermischer Konvektionsstrom. Stromdurchflossene Elemente der Schaltanlage erwärmen sich aufgrund der durch den Stromfluss hervorgerufenen Verlustleistung und geben Wärme an ein Isoliergas im Inneren der Schaltanlage ab. Dieses erwärmte Isoliergas zirkuliert in der Schaltanlage
Für das Funktionieren der vorliegenden Erfindung ist es allerdings nicht erforderlich, dass das gesamte Gehäuse
Die zur Wärmeabfuhr dienenden Teile der Seitenflächen (im folgenden zur Vereinfachung Seitenflächen genannt) sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel die dem zweiten Schaltanlagenpol
Die Schaltanlagenpole sind so montiert, dass diese Seitenflächen zwei Zwischenräume
Die Gestaltung der zur Kühlung dienenden Seitenflächen spielt für die vorliegende Erfindung keine besondere Rolle. Die Seitenflächen können eben oder gewölbt und/oder mit Kühlrippen oder anderen Kühlstrukturen versehen sein. Die Seitenflächen
In dem in
Im Ausführungsbeispiel der
Die Schaltanlagenpole sind im Beispiel der
Diese jeweils einem anderen Schaltanlagenpol zugewandten Seitenflächen können, müssen aber nicht, gleich sein. Beispielsweise sind die erste Seitenfläche
Zwischenraum
Im Bereich der Verjüngung des Gehäuses
Die Ventilatoranordnung umfasst in einem konstruktiv einfachen und daher bevorzugten Fall zwei Ventilatoren
Der Ort des Ansaugens der Luft kann durch eine Ansaugkanalanordnung bestimmt werden und insbesondere kann so ein Ansaugort mit besonders kühler Luft gewählt werden, um den Wirkungsgrad der Ventilatorkühlung zu verbessern. Beispielsweise kann mittels der Ansaugkanalanordnung Luft von außerhalb des Schaltraumes angesaugt oder von einem Kühlaggregat zugeleitet werden (nicht dargestellt).The location of the suction of the air can be determined by a Ansaugkanalanordnung and in particular can be chosen as a Ansaugort with extra cool air to improve the efficiency of the fan cooling. For example, by means of the intake duct arrangement, air may be drawn in from outside the control room or supplied by a cooling unit (not shown).
Die Einleitung des Luftstromes in den Zwischenraum kann anstelle durch die beiden Ventilatoren
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind, wie erläutert, zwei Ventilatoren
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Ventilatoren
Die Neigung der Ventilatoren bestimmt sich im bevorzugten Ausführungsbeispiel nach der Formel
In
In der Formel bezeichnet a die Breite der Gehäuseseitenfläche
α bezeichnet in
In einem Ausführungsbeispiel sind die Lüfter
Wie schon erwähnt ist es allerdings nicht notwendig, Ventilatoren
Für den weiteren Zwischenraum
Im dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel mit vier Ventilatoren
Durch die vorliegende Erfindung kann im Zusammenhang mit weiteren rein konstruktiven Maßnahmen zur Verbesserung der Konvektion im Inneren der Schaltanlagen
Die vorstehende Beschreibung stellt nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und soll nicht als Definition der Grenzen und des Bereiches der Erfindung dienen. Insbesondere sind vielfältige Schaltanlagenanordnungen denkbar, bei denen die vorliegende Erfindung vorteilhaft eingesetzt werden kann.The foregoing description represents only the preferred embodiments of the invention and is not intended to serve as a definition of the limits and scope of the invention. In particular, a variety of switchgear arrangements are conceivable in which the present invention can be advantageously used.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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