DE1590276C3 - Mittel- bzw. Hochspannungsverteilungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mittel- bzw. Hochspannungsverteilungsanordnung in einphasig vollisolierter Innenraum- oder Freiluftausführung, wobei die Phasen der Felder einzeln mit metallischen und geerdeten Umkleidungen versehen sind und wobei zentrisch in den Umkleidungen verlaufende Leiterelemente von Isolierträgem in Isoliermittel, vorzugsweise Luft, gehalten werden, und die Phasenleitungen in einem rechtwinkeligen, räumlichen Gitter verlaufen.

Bei einer bekannten Anordnung dieser Art (französische Patentschrift 1 440 625) sind die Zellen gleicher Phasen räumlich nebeneinander gruppiert und von den zu anderen Phasen gehörigen Zellen getrennt. Dadurch soll eine kurze Verbindung der Zellen im Feld erreicht werden, und es brauchen nicht mehr die Zellen anderer Phasen mit Verbindungsleitungen übersprungen werden. Mit dieser Maßnahme soll unter anderem eine Normung der Metallumkleidungstypen erreicht werden. Es sind fünf Elemententypen, insbesondere T-Rohrkreuze, angegeben, mit denen eine Anlage in jeder gewünschten Anzahl von Zellen zu erstellen sei. Hierbei handelt es sich jedoch nur um einen einzigen Zellentyp. Beliebige andere Zellenaufbauten lassen sich mit diesen Elemententypen nicht erstellen. '

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen äußerst kompakten Aufbau von Anlagen verschiedener Ausführung aus möglichst wenig Bauteilarten, die jeweils in beliebig großer Zahl und austauschbar verwendbar sind, zu ermöglichen. Gelöst ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Phasenleitungen nach in einem kubischen Gitter einheitlieher Teilung möglichen Linienzügen verlaufen und mittels an Gitterpunkten liegender Verbindungskörper aus Leiterstücken zusammengesetzt sind, und daß die Umkleidungen aus aneinandergereihten Rohrkreuzen kubischen Umrisses gebildet sind,
ίο Hält man hierbei die wenigen erforderlichen Bauteilarten in jeweils großer Stückzahl am Lager vorrätig, so ist man ständig in der Lage, jede beliebige Verteilungsanlage ohne weitere Vorkehrungen zu erstellen. Dies bedeutet nicht nur eine erhebliche Arbeitsverringerung durch eine weitestgehende Vereinheitlichung der Mittel, sondern ergibt auch eine noch raumsparendere Zusammensetzung der Elemententypen.

Zwar ist in der französischen Patentschrift 1 444 667 ein kugelförmiges metallenes Anschlußelement zum Umkleiden der Leitungen einer gekapselten Schaltanlage dargestellt, dessen einheitliche Flanschflächen auf den Seitenflächen eines Kubus liegen; jedoch ist dieses Element nicht für die Verwendung eines kubischen Gitters gedacht. Vielmehr ist die Leitungsführung von Sammelschienen bzw. der Schalteranschluß abweichend von einem rechtwinkeligen Gitter in einem 45°-Winkel vorgesehen, weshalb die Anschlußelemente auch kreisrunde Flanschflächen mit 45° versetzten Bohrungen aufweisen.

Zweckmäßigerweise sind die Verbindungskörper bei der erfindungsmäßigen Anordnung Kugeln, die die Leiterstücke fest, lösbar oder gleitend durchsteckbar aufnehmen.

An Hand der schematischen Zeichnungen sollen weitere Vorteile der Erfindung näher erläutert werden. Dabei ist auf Einzelheiten, die nicht zum Verständnis der Erfindung wichtig sind, verzichtet worden.

F i g. 1 zeigt das Prinzipbild der Bauform in kubischen Rohrgittern in einer isometrischen Darstellungsform,

F i g. 2 stellt vereinfacht einen Schnitt durch ein solches Gitter dar, in

F i g. 3 ist ein Leiterelement im Längsschnitt dargestellt, die

Fig.4 bis 18 zeigen beispielhafte Ausführungen der erfindungsmäßigen Schaltanlage.
Das kubische Gitter in F i g. 1 besteht aus zylindrischen Leiterelementen 1 gleicher Länge, deren Mittelachsen von jeweils 12 Stück einen Würfel beschreiben, die an den Knotenstellen Kugelelemente 2 aufweisen und die konzentrisch von Rohrelementen 3 umgeben sind.

Eine derartige Bauweise bietet den Vorteil äußerster Kompaktheit bei Verwendung einer Vielzahl von gleichartigen Bauelementen. Dieses kubische Gitter ist in der aus Übersichtsgründen vollständig dargestellten Form für eine Anlage nicht verwendbar. Erst durch das Herausnehmen einzelner Leiterelemente kann eine Stromführung in beliebiger Richtung erfolgen.

F i g. 2 stellt den Schnitt durch ein kubisches Gitter, bestehend aus den zylindrischen Leitern 4 mit dem Durchmesser d₂, die an den Knotenstellen mit den Kugeln 5 mit dem Durchmesser d₃ versehen sind. Die Seitenlängen haben den Wert α. Die Leiter sind

konzentrisch von einem Rohrgitter 6 umgeben, mit dem Innendurchmesser d_v dessen innere Schnittkanten mit einem Mindestdurchmesser von ά_Λ abgerundet sind. Wird das Leitergitter an eine bestimmte Hochspannung gelegt, und das metallische Rohrgitter geerdet und werden ferner die angeführten Durchmesser in bestimmte Beziehungen, die teils rechnerisch, teils empirisch ermittelt wurden, gebracht, dann ergibt sich für eine bestimmte Spannungsfestigkeit ein Mindestwert für die Seitenlänge α. Dieser Mindestwert α bildet die Basis für die Auslegung der theoretisch kleinsten Schaltanlage, bei der sämtliche Phasen einzeln in geerdeten Ummantelungen verlegt sind. Zur Erstellung einer derartigen Anlage wird erfindungsgemäß der Einbauraum in Würfelform mit der Seitenlänge α aufgeteilt. Mitten in den Würfel werden metallische Kugelkörper mit dem Durchmesser d_z angeordnet, die mit den verschiedensten Funktionen ausgestattet sein können, z. B. feste oder lösbare Kontaktstellen, Einsteck- oder Durchsteckkontakte usw., die durch entsprechende Leiter miteinander verbunden sind, wobei der Verlauf der einzelnen Leiter der oben aufgeführten Gitterstruktur entspricht.

Wenn es gelingt^ möglichst viele benachbarte Würfei mit erforderlichen Kontakt- bzw. Leiterelementen zu bestücken, und die Gesamtzahl der 'Würfel zweckmäßig gedrängt anzuordnen, dann ergibt sich ein kleinstmöglicher Einbauraum für die Anlage. Dieses Leitergerippe wird von einheitlichen Rohrelementen umgeben, die vorwiegend an den seitlichen Begrenzungsflächen der Würfel miteinander verbunden sind. Dadurch lassen sich unter Verwendung einheitlicher Bauelemente Anlagen in den verschiedensten Ausführungsformen wirtschaftlich erstellen. Da die Leiterelemente nur rohr- bzw. kugelförmige Gestalt aufweisen müssen, ist es zweckmäßig, weitgehend auf Schraubverbindungen zu verzichten. Sinnvoll ist ein Verlöten der Kugeln mit den zylindrischen Körpern. Für die Halterung derartiger Elemente sind besondere Maßnahmen erforderlich.

In F i g. 3 ist eine beispielhafte Ausführungsform dargestellt. Sie zeigt einen Längsschnitt durch ein Leiterelement 7, das innerhalb von zwei Rohrelementen, in diesem Fall die Rohrkreuze 8, mittels des Isolierkegels 9 ortsfest gehalten wird. Letzterer weist an seiner Basis den Wulst 10 auf, der an der Flanschstelle 11 in Zentriernuten eingesetzt ist. Der untere Kugelkörper 12 stellt in Verbindung mit dem zweiten Leiterelement 13 einen Leiterwinkel dar, der in seiner Lage durch den Kegelisolator 14 fixiert ist. Der obere Kugelkörper 15 stellt in Verbindung mit dem axial verschiebbaren Schaltstift 16 einen Trennkontakt dar.

Die eingelagerten federnden Kontaktelemente 17 werden mit dem Deckel 18 in ihrer Lage gehalten. Derartige Isolierkegel werden einheitlich in der gesamten Anlage verwendet, da sie nur druckmäßig beansprucht werden, können sie zweckmäßig aus Keramik oder Glas hergestellt werden. In diesem Fall enthält die Anlage keinerlei brennbare Stoffe, ein offensichtlicher Vorteil.

F i g. 4 zeigt einen Längsschnitt durch die Phase R eines Schaltfeldes, F i g. 5 und 6 entsprechend durch die Phasen 5 und T des gleichen Schaltfeldes. Es handelt sich um ein freistehendes Schaltfeld mit zwei Bedienungsseiten und Doppelsammelschienensystem, mit zwei Sammelschienentrennschaltem und einem Kabeltrennschalter, ferner Strom- und Spannungswandlern. Die Kabelader der Zuleitung 19 ist über das Anschlußstück 20 mit dem Leiter 21 verbunden. Über einen Druckkontakt ist der Spannungswandler 22 mit dem Anschlußstück 20 elektrisch leitend verbunden. Der Strompfad verläuft weiter über den Leiter 23, Stromwandler 24, Leiter 25 und 26, Durchsteckkontakt 27, Schaltstift 28, Einsteckkontakt 29. Letzterer ist mit den Schaltelementen des Schalterpols 30 verbunden.

Der Schaltstift 28 ist linksseitig auf dem Isolator 31 befestigt, der über eine Stange 32 und eine Handhabe 33 von außen axial verschoben werden kann, so daß zwischen den Teilen 27 und 29 eine freie Trennstelle entsteht.

Der zweite Anschluß des Schalterpoles 30 mündet im Einsteckkontakt 34 und ferner über den Leiter 35 im Einsteckkontakt 36. Diese Einsteckkontakte 34 und 36 stehen über die Schaltstifte 37 und 38, die analog Schaltstift 28 betätigt werden, über die Durchsteckkontakte 39 und 40 und über die Leiter 41 und 42 mit den beiden Sammelschienen 43 und 44 in Verbindung. Das Sammelschienensystem I (s. Fig. 5) besteht aus den Sammelschienen 43 (Phase R), 45 (PhaseS), sie steht mit dem Schalterpol 46 in Verbindung und 47 (Phase Γ), sie steht mit dem Schalterpol 48 in Verbindung. Zu den Sammelschienen 43, 45 und 47 is,t in entsprechender Weise das Sammelschienensystem II (s. F i g. 5) zugeordnet, mit den Sammelschienen 44, 49, 50.

Die Achsen des kubischen Gitters in der Zeichenebene sind eingestrichelt in Quaderform erkennbar. Die Seitenlänge eines solchen Quadrates entspricht dem vorgenannten Wert a. Beträgt letzterer für 10 kV mit guten Sicherheitszuschlägen 250 mm, dann ergibt sich für diese Anlage eine Gesamthöhe von 2 m, eine Feldbreite von 750 mm und eine Tiefe von 1 m. Bei Vernachlässigung des Sicherheitszuschlages oder bei erhöhtem Innendruck, gegebenenfalls auch mit einer Füllung von elektronegativem Gas, z. B. Schwefelhexafluorid, kann man entweder die Nennspannung heraufsetzen oder die Gitterteilung α heruntersetzen. Im letzteren Fall, z. B. für eine Gitterteilung von 200 mm, reduziert sich die Höhe von 2 m auf 1,60 m und die Feldteilung von 750 auf 600 mm.

Das Leitergitter ist von einer Anzahl einheitlicher Rohrformen ummantelt, die zum Teil in relativ hoher Stückzahl verwendet werden. So werden beispielsweise für diese Anlagenform insgesamt pro Feld 30 Rohrkreuze verwendet, d.h., gewisse Rationalisierungsmaßnahmen werden äußerst wirksam, mit dem Endeffekt einer hohen Wirtschaftlichkeit. Die Gußteile lassen sich mit geringen Toleranzen herstellen. Es kann mit einer Höhentoleranz von 2000 ± 1,0 gerechnet werden.

Das Ausführungsbeispiel zeigt eine recht umfangreiche freistehende Bauart, an dem der vielfache Einsatz der einzelnen Bauelemente demonstriert werden soll. Soll dieses Schaltfeld zunächst für Einfachsammelschienensystem ausgelegt sein, um später eventuell ergänzt zu werden, dann entfallen die Bauelemente oberhalb der strichpunktierten Linien in F i g. 4 und entsprechend in F i g. 5 und 6.

Als weiteres Beispiel wird in den Fi g. 7 bis 10 ein Einfachsammelschienensystem mit ortsfest angeflanschten Leistungsschalterpolen 51, Sammelschienentrennschalter 52, Kabeltrennschalter 53, Spannungswandler 54 und Stromwandler 55 gezeigt. Die-

ses System ist äußerst flach und ist für Wandmontage bestimmt.

F i g. 7 zeigt die geschlossene Seitenansicht,
F i g. 8 einen Längsschnitt durch die Phase R,
Fig. 9 und 10 entsprechend durch die PhasenS

und T,
Fig. 11 bis 14 zeigen ein Schaltfeld für Wandmontage mit Schaltwagen 56. Dieses Schaltfeld weist einen minimalen Aufwand auf,

Fig. 15 bis 18 sind ein wenig aufwendiger, benötigen aber dafür einen minimalen Einbauraum.

Für die Erfindung kann außer Luft und Isoliergas als Isoliermittel selbstverständlich auch ein harter Isolierstoff, wie z. B. Gießharz, verwendet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   ^; 1. Mittel- bzw. Hochspannungsverteilungsanordnung in einphasig vollisolierter Innenraum- oder Freiluftausführung, wobei die Phasen der Felder einzeln mit metallischen und geerdeten Umkleidungen versehen sind und wobei zentrisch in den Umkleidungen verlaufende Leiterelemente von Isolierträgern in Isoliermittel, vorzugsweise Luft, gehalten werden, und die Phasenleitungen in einem rechtwinkeligen, räumlichen Gitter verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenleitungen nach in einem kubischen Gitter einheitlicher Teilung möglichen Linienzügen verlaufen und mittels an Gitterpunkten liegender Verbindungskörper aus Leiterstücken zusammengesetzt sind, und daß die Umkleidungen aus aneinandergereihten Rohrkreuzen kubischen Umrisses gebildet sind.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskörper Kugeln sind, die die Leiterstücke fest, lösbar oder gleitend durchsteckbar aufnehmen.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierträger in an sich bekannter Weise kegel- bzw. doppelkegelstumpfförmig mit an der Basis angeordnetem Wulst für die Aufnahme in die an den Flanschflächen gelassenen Zentriernuten der Rohrkreuze ausgebildet sind.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierträger aus keramischen Isolierstoffen, vorzugsweise Hartglas, hergestellt sind.