DE19605712C2 - Luftisolierte Schaltanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft luftisolierte Schaltanlagen gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Aus der DE 44 10 916 A1 ist eine elektrische Schaltanlage bekannt. Derartige Schaltanlagen werden vorzugsweise in luftisolierter Technik ausgeführt. Um die Auswirkungen von Störlichtbögen zu begrenzen, werden diese Schaltanlagen oft ab einer gewissen Spannung gekapselt ausgeführt. Sie enthalten dann Schaltfelder und in diesen Schaltfeldern Schaltgeräte. Ein derartiger Schaltschrank kann auch der Aufnahme von Schaltern für Mittelspannung dienen. Dabei sind in derartigen Schaltschränken oft in der Nähe von spannungsführenden Bauteilen diesen zugeordnet oder benachbart brennbare Isolierteile angeordnet. Auch wenn diese Bauteile üblicherweise aus ausgesucht schlecht brennbaren Materialien hergestellt werden, sind sie doch leichter brennbar als die sonst verwendeten Materialien, insbesondere wenn ein Störlichtbogen ins Spiel kommt, der die Zündung übernimmt. Deshalb wird in der DE 44 10 916 A1 vorgeschlagen, dass von der Störlichtbogen-Erkennungseinrichtung eine Löschvorrichtung betätigt wird. Es ist aber nicht erkennbar, wo diese Feuerlöscheinrichtung angeordnet ist.

Entsprechend der DE 89 13 487 U1 ist es bekannt eine Löschvorrichtung im Schaltschrank anzuordnen. Dabei handelt es sich um einen CO₂-Löscher.

Aus der DE 44 19 099 A1 ist eine Feuerlöscheinrichtung mit einem aerosolerzeugenden Feuerlöschgenerator bekannt.

Aus der DE 94 17 398 U1 ist ein Lichtbogendetektor zur Erkennung eines Störlichtbogens bekannt.

Es ist damit bei offenen oder gekapselten Schaltanlagen für Mittelspannung ganz allgemein bekannt, spannungsführenden Bauteilen elektrische Isolierstoffteile zuzuordnen, welche die elektrischen Bauteile gegenüber einer anderen Spannungsphase oder geerdeten Bauteilen elektrisch isoliert halten. Dabei kann es vorkommen, dass zwischen Phasenleitern oder einem Phasenleiter und geerdeten Teilen ein elektrischer Überschlag stattfindet, durch den ein Störlichtbogen mit hoher thermischer Energie entsteht. Die dadurch entstehende Hitze kann zu einer Entzündung von Isolierstoffteilen führen. Daher sind solche Isolierstoffteile aus selbstverlöschenden Isolierwerkstoffen hergestellt, so dass das Feuer an den betroffenen Isolierstoffteilen nach dem Erlöschen des Lichtbogens selbsttätig verlischt. Von Nachteil ist dabei jedoch, dass selbstverlöschende Isolierwerkstoffe technisch aufwendig herzustellen und zu verarbeiten sind und dennoch nicht die Gewähr dafür bieten, dass die Brandpfade frei von elektrisch leitenden Partikeln bleiben. Die Gefahr eines erneuten Überschlags an so durch das Nachbrennen geschwächten Isolierstrecken ist relativ groß, nachdem selbstverlöschende Isolierstoffe nach einem Lichtbogenereignis noch eine gewisse Zeit nachbrennen. Zudem können Spaltprodukte und eine relativ große Druckentwicklung entstehen. Auch das Weiterbrennen der Isolierstoffe ist bei ungünstigen geometrischen Anordnungen nicht zu verhindern, sondern nur abzuschwächen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Schaltgerät gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs Maßnahmen zu treffen, durch welche eine verminderte Schädigung von Isolierstoffteilen nach dem Einwirken eines Störlichtbogens erreicht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs.

Bei einer Ausgestaltung einer Schaltanlage oder auch nur eines Schaltfeldes derselben bzw. eines entsprechenden Schaltgerätes gemäß der Erfindung wird nach dem Detektieren eines Störlicht­ bogens und dessen Erlöschen unmittelbar danach ein Aerosol- Feuerlöschgenerator gezündet, der im Bereich der zu schützenden Isolierstoffteile angeordnet ist, so daß ein Weiterbrennen der Isolierstoffteile in jedem Fall ausge­ schlossen werden kann. Seine Anordnung erfolgt zweckmäßiger­ weise nahe bei den am meisten gefährdeten Isolierstoffteilen, jedoch genügt in einem gekapselten Schaltfeld, einer gekap­ selten Schaltanlage oder dergl. Schaltgerät die Anordnung innerhalb der Kapselung, weil die Ausbreitung des vom Feuer­ löschgenerator erzeugten Aerosols bereits nach z. B. 2 ms beginnt und die Aerosolerzeugung beispielsweise 8 Sekunden andauert. Das partikelförmige, fein verteilte Löschmittel unterbricht die Reaktionskette bei der Verbrennung in der zu löschenden Flamme. Dabei entsteht Kohlenstoffdioxyd CO₂ und Wasserdampf H₂O.

Die Auslösung dieses Feuerlöschgenerators erfolgt über eine ihm zugeordnete elektrische Auslösevorrichtung, wobei im Bereich der spannungsführenden Bauteile ein Lichtbogenwächter vorge­ sehen ist, der nicht nur beim Auftreten eines Störlichtbogens ein Schaltsignal generieren kann, welches die Abschaltung der Energiezufuhr zu den elektrischen Bauteilen bewirken kann, vielmehr generiert dieser Lichtbogenwächter nach dem Erlöschen des Störlichtbogens ein Steuersignal, welches die Auslöse­ einrichtung des Feuerlöschgenerators aktiviert und denselben zur Wirkung bringt. Dadurch wird sichergestellt, daß das Aerosol im Lichtbogen nicht in brennbare oder toxische Spaltprodukte umgewandelt wird und insbesondere auch nicht zu einer unzulässigen Druckerhöhung führt. Der Lichtbogen wird also bereits vorher abgeschaltet.

Wenn vermieden werden soll, daß der Feuerlöschgenerator gezündet wird, wenn der Störlichtbogen zu keinem Brand an einem Isolierstoffteil geführt hat, dann ist es zweckmäßig, zusätzlich einen Flammensensor vorzusehen, der nach dem Erlöschen eines Störlichtbogens insbesondere durch den Lichtbogenwächter aktiviert wird und der nur auf Flammen­ ereignisse im Bereich der Isolierstoffteile anspricht. Das Ausgangssignal eines solchen Flammensensors kann dabei elektrisch derart mit dem Steuersignal des Lichtbogenwächters verknüpft sein, daß dessen Steuersignal nur dann eine Auslösung des Feuerlöschgenerators bewirkt, wenn auch der Flammensensor ein Ausgangssignal erzeugt.

Infolge der erzwungenen Löschung von brennenden Kunststoffen, die dabei in äußerst kurzer Zeit erfolgt, brauchen die betroffenen Isolierstoffteile keine die selbstverlöschende Wirkung auslösenden chemischen Zusätze zu enthalten, die z. B. durch Halogenide oder kristallwasserhaltiges Aluminiumoxid gebildet sind und im Störlichtbogenfall toxische Spaltprodukte und einen erhöhten Druckanstieg verursachen.

Neben der elektrischen Auslösung des Feuerlöschgenerators ist daran vorzugsweise auch eine mechanische, manuell betätigbare Zusatzauslösevorrichtung vorgesehen, deren manuell zugängliches Auslöseelement aus der Kapselung oder Schottung des die stromführenden Bauteile umschließenden Gehäuses nach außen geführt ist. Bei Erkennen eines Brandes in der Schaltanlage kann dadurch selbst bei einem Versagen der elektrischen Steuereinrichtung eine Löschung des Feuers eingeleitet werden. Dabei kann diese mechanische Auslöseeinrichtung auch z. B. durch elektromechanische Steuermittel ausgelöst werden, die vom Lichtbogenwächter und/oder Flammensensor ermittelt werden.

In größeren, räumlich ausgedehten Schaltanlagen kann es zweckmäßig sein, zwei oder mehr Feuerlöschgeneratoren vorzu­ sehen und dieselben unterschiedlichen Isolierstoffteilen oder Isolierstoffgruppen benachbart zuzuordnen. Bei Anordnung eines Lichtbogenwächters kann es dabei zweckmäßig sein, den einzelnen Isolierstoffteilgruppen je einen Flammensensor zuzuordnen, die alle von dem einen, dem zu überwachenden Raum zugeordneten Lichtbogenwächter nach dem Verlöschen eines Störlichtbogens elektrisch angesprochen werden, die jedoch das Auslösesignal an den zugeordneten Feuerlöschgenerator nur dann abgeben, wenn im Bereich der überwachten Isolierstoffteilgruppe tatsächlich ein Flammenereignis detektiert wird.

Als Feuerlöschgenerator wird insbesondere ein Feuerlöscher mit einer Füllung verwendet, die im wesentlichen aus Nitrozellulose und Kaliumnitrat besteht sowie elektrisch wie mechanisch gezündet werden kann und dann aus einer geeigneten Umhüllung 2ms nach der Zündung über einen Zeitraum von z. B. 8 Sekunden in den überwachten Raum bzw. auf die zu schützenden Bauteile strömt.

Claims (8)

1. Luftisolierte elektrische Schaltanlage, insbesondere gekapselte Schaltanlage, Schaltfeld, Schaltgerät oder Schaltschrank für Mittelspannung, mit spannungsführenden Bauteilen und denselben zugeordneten oder benachbarten brennbaren Isolierstoffteilen, dadurch gekennzeichnet, daß ein abhängig von einem Störlichtbogen auszulösender Aerosol-Feuerlöschgenerator im Bereich der Isolierstoffteile angeordnet ist.

2. Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuerlöschgenerator eine elektrische Auslösevorrichtung aufweist, daß im Bereich der spannungsführenden Bauteile ein Lichtbogenwächter angeordnet ist und daß der Lichtbogenwächter nach einem Erlöschen eines Störlichtbogens ein Steuersignal generiert, welches die Auslöseeinrichtung des Feuerlöschgenerators aktiviert.

3. Schaltanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flammensensor vorgesehen ist, der nach dem Erlöschen eines Störlichtbogens aktiviert wird und der Flammenereignisse im Bereich der Isolierstoffteile erfaßt und daß das Ausgangssignal des Flammensensors elektrisch derart mit dem Steuersignal des Lichtbogenwächters verknüpft ist, daß das Steuersignal nur dann eine Auslösung des Feuerlöschgenerators bewirkt, wenn der Flammensensor ein Ausgangssignal erzeugt.

4. Schaltanlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuerlöschgenerator eine mechanische, manuell betätigbare Zusatzauslöseeinrichtung aufweist.

5. Schaltanlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in einem gekapselten Raum wenigstens zwei Feuerlöschgeneratoren vorgesehen sind.

6. Schaltanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuerlöschgeneratoren unterschiedlichen Isolierstoffteilen benachbart zugeordnet sind.

7. Schaltanlage nach Anspruch 3 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gruppen von Isolierstoffteilen vorgesehen sind, welchen je ein Flammensensor und ein Feuerlöschgenerator zugeordnet sind und daß die Ausgangssignale der Flammensensoren mit einem gemeinsamen Steuersignal eines Lichtbogenwächters verknüpft sind.

8. Schaltanlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Feuerlöschgenerator ein Feuerlöscher mit einer Füllung aus im wesentlichen Nitrozellulose und Kaliumnitrat verwendet wird.