DE19645304C2 - Elektrische Anlage für den Mittelspannungsbereich - Google Patents
Elektrische Anlage für den MittelspannungsbereichInfo
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- DE19645304C2 DE19645304C2 DE1996145304 DE19645304A DE19645304C2 DE 19645304 C2 DE19645304 C2 DE 19645304C2 DE 1996145304 DE1996145304 DE 1996145304 DE 19645304 A DE19645304 A DE 19645304A DE 19645304 C2 DE19645304 C2 DE 19645304C2
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- H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02B13/00—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle
- H02B13/02—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle with metal casing
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Anlage für den
Mittelspannungsbereich in geschlossener Bauweise, ins
besondere Schaltanlage, mit gekapselten elektrischen
Funktionsmodulen, welche Mittelspannung führende
Funktionsräume aufweisen und mit einem an die Mittel
spannung führenden Funktionsräume über Störfall
druckentlastungselemente angeschlossenen Druckent
lastungskanal, wobei der Druckentlastungskanal zumin
dest einen als Öffnung in der Kapselung der elektri
schen Anlage ausgebildeten Druckentlastungskanalaus
laß zum Entlasten der elektrischen Anlage von Druck
stößen aus einem Störlichtbogen aufweist und wobei an
den Druckentlastungskanalauslaß ein Dämpfelement
zur Absorption der thermischen Energie und des
Druckstoßes aus einem Störlichtbogen angeschlossen
ist.
Elektrische Anlagen im Sinne der Erfindung dienen
im weitesten Sinne der elektrischen Energieverteilung,
umfassen also neben Schaltanlagen auch beispielsweise
Transformatoren, elektrische Maschinen und Leitungen
wie Sammelschienen oder ähnliches. Als Mittelspan
nungsbereich ist bezeichnet eine Betriebsspannung von
mehr als 1 kV bis ca. 40 kV, wobei die Obergrenze auch
höher liegen kann, sofern in geschlossener Bauweise
und im wesentlichen mit Luft als Isolationsmittel gear
beitet wird.
Eine elektrische Anlage in geschlossener Bauweise
weist keine nennenswerten Öffnungen zwischen dem
Anlageninneren und der Umgebung der Anlage auf und
ist in dem Sinne gasdicht, daß im Inneren der Anlage
auftretende Druckstöße allenfalls geringfügig in die
Umgebung der Anlage durchschlagen. Als gekapselte
Module sind jeweils gegeneinander geschlossene Zellen
der Anlage bezeichnet.
Ein elektrisches Funktionsmodul enthält meist ledig
lich eine bestimmte funktionelle Baugruppe mit zugehö
rigen Funktionselementen. Es versteht sich, daß die Mo
dule in der Regel elektrisch über Sammelschienen mit
einander verbunden sind. Mittelspannung führende
Funktionsräume eines elektrischen Funktionsmoduls
sind gegeneinander meist druckfest abgeschlossene Be
reiche mit Mittelspannung führenden Funktionselemen
ten, wie beispielsweise Sammelschienen, Leistungs
schalter, Transformatoren, Kabelanschlußelemente, u. ä.
Üblicherweise sind geeignete druckfeste Durchführun
gen, z. B. für elektrische Leitungen, vorgesehen zur Ver
bindung der elektrischen Funktionselemente verschie
dener Funktionsräume untereinander. Ebenso sind in
der Regel an den elektrischen Funktionsmodulen seit
lich (druckfeste) elektrische Sammelschienenanschlüsse
für die meist in Querrichtung des elektrischen Funk
tionsmoduls und darin verlaufenden Sammelschienen
eingerichtet, so daß mehrere elektrische Funktionsmo
dule elektrisch miteinander verbunden werden können.
Der Ableitung von störlichtbogenbedingten Druckstö
ßen aus dem elektrischen Funktionsmodul dienen die
Störfalldruckentlastungselemente sowie der Druckent
lastungskanal. Störfalldruckentlastungselemente sind
im einfachsten Fall Öffnungen, meist werden jedoch als
Ventil funktionierende Druckentlastungsklappen einge
setzt. Es ist aber auch der Einsatz von Berstelementen
möglich.
Ein Störlichtbogen kann im Zuge einer (äußerst un
wahrscheinlichen) Betriebsstörung in einem Mittelspan
nung führenden Funktionsraum auftreten. Der Stör
lichtbogen bildet dabei einen Kurzschluß zwischen elek
trischen Elementen, die auf unterschiedlichem elektri
schen Potential liegen.
Bei elektrischen Anlagen für den Mittelspannungsbe
reich kann ein Störlichtbogen einen Kurzschlußstrom
von 16 kA und mehr aufweisen. Üblicherweise sind ver
schiedene Schutzmaßnahmen eingerichtet zur Lö
schung eines Störlichtbogens, so daß die Dauer des
Störlichtbogens meist weniger als eine Sekunde beträgt.
Mit dem Auftreten eines Störlichtbogens wird kurzzei
tig eine sehr beachtliche Energiemenge frei, die sich vor
allem in Form von Wärmestrahlung und Druckwellen
sehr hoher thermischer Energie, aber auch durch Strö
mung heißer Gase, Schall und Auswurf fester Partikel
ausbreitet. Insbesondere zur Beherrschung der Druck
wellen sehr hoher thermischer Energie sind aus Grün
den des Personenschutzes und des Schutzes eines die
elektrische Anlage beherbergenden Gebäudes beson
dere Maßnahmen erforderlich. Bezüglich der thermi
schen Energie ist dies vor allem hinsichtlich des Perso
nenschutzes offensichtlich, wenn berücksichtigt wird,
daß die Plasmatemperatur eines Störlichtbogens bis zu
20.000°C betragen kann. Bezüglich des Gebäudeschutz
es (und letztlich damit ebenfalls des Personenschutzes)
sei zur Verdeutlichung der Problematik folgendes Bei
spiel gegeben: Tritt in einem elektrischen Funktionsmo
dul einer üblichen Schaltanlage, welche in einem Ge
bäude von etwa 2000 m3 Volumen untergebracht ist, ein
Störlichtbogen von 32 kA Kurzschlußstrom und 1 s
Dauer auf, so würde ohne Druckentlastung des elektri
schen Funktionsmoduls darin ein Druck von bis zu
50 bar entstehen, welcher nur sehr schwer beherrschbar
ist. Sind Druckentlastungsmaßnahmen für das elektri
sche Funktionsmodul eingerichtet und ist das Gebäude
selbst jedoch seinerseits nicht mit weiteren Druckentla
stungseinrichtungen versehen, so würde im Gebäudein
neren ein Druckstoß mit ca. 40 mbar Überdruck entste
hen. Dem damit verbundenen Kraftstoß mit hoher An
stiegsflanke sind jedoch Ziegelwände, Türen und Fen
ster eines Gebäudes meist nicht gewachsen. Aus dem
Gesagten wird deutlich, daß die Druckwellen hoher
thermischer Energie (aber auch Strömungen heißer
Gase) entweder abgeleitet, vorzugsweise aber weitge
hend vollständig absorbiert werden müssen. Diesem
Zweck dient ein Dämpfelement.
Eine elektrische Anlage des eingangs genannten Auf
baus ist beispielsweise aus der Literaturstelle DE-
35 25 143 A1 bekannt. Bei der insofern bekannten Anla
ge ist das Dach einer Transformatorenstation als Hohl
raum ausgeführt und mit Stahlwolle gefüllt und insofern
als Dämpfelement ausgebildet. Dieser Aufbau ist jedoch
baulich sehr aufwendig und weist einen sehr großen
Raumbedarf auf. Zudem ist ein Austausch des Dämpf
elementes nach einem Störfall nicht möglich, zumindest
aber sehr aufwendig. Aus der Literaturstelle DE-
28 17 418 A1 ist es bekannt, ein im wesentlichen aus
einer Aluminiumoxidfüllung bestehendes Dämpfele
ment in einen Druckentlastungskanal zu integrieren,
wobei jedes Funktionsmodul einer elektrischen Anlage
einen eigenen Druckentlastungskanal und folglich ein
eigenes Dämpfelement aufweist. Diese Zuordnung je
weils eines Druckentlastungskanals und eines oder so
gar mehrerer Dämpfelemente zu jedem Funktionsmo
dul ist aufwendig. Zudem ist das Dämpfelement nicht
ohne weiteres austauschbar, da es fest in den Druckent
lastungskanal eingebaut ist. Ein Austausch im strengen
Sinne ist aber auch schon deshalb nicht möglich, weil die
Aluminiumoxidfüllung nach einem Störfall in weite Be
reiche der Anlage verteilt wird.
Aus der Literaturstelle DE 195 20 698 A1 (PatG §3(2))
ist eine elektrische Anlage bekannt, die neben den ein
gangs genannten Merkmalen zusätzlich folgende Merk
male aufweist.
Das Dämpfelement ist als Patrone ausgebildet und
mit einem Dämpfelementeinlaß unmittelbar an den
Druckentlastungskanalauslaß angeschlossen. Ein
Dämpfelementeinlaßflansch ist lösbar mit einem Druck
entlastungskanalauslaßflansch verbunden. Das Dämpf
element ist bezüglich der Anordnung des Dämpfele
menteinlasses und eines Dämpfelementauslasses strö
mungstechnisch mit dem Druckentlastungskanal in Rei
he und auf verzweigungsfreien Durchfluß geschaltet.
Aus der Literaturstelle DE 34 24 363 A1 ist eine
Dämpfpatrone an sich bekannt, wobei die Dämpfpatro
ne ebene Kühlbleche aufweist, deren Hauptebenen par
allel zur (Ein-)Strömungsrichtung ausgerichtet sind.
Der Erfindung liegt demgegenüber das technische
Problem zugrunde, eine elektrische Anlage für den Mit
telspannungsbereich anzugeben, die allen Anforderun
gen der Störfallbeherrschung genügt, dennoch aber ein
facher und wartungsfreundlicher, insbesondere aber
auch weniger Raum beanspruchend ausgebildet ist.
Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Er
findung gegenüber der Literaturstelle DE-35 25 143 A1,
eine elektrische Anlage gemäß Anspruch 1.
Als Deflektorelemente sind einen Strömungswider
stand bildende Bauelemente bezeichnet, die zwischen
dem Dämpfelementeinlaß und dem Dämpfelementaus
laß angeordnet sind und Gasflüsse umlenken. Die Erfin
dung beruht auf der Erkenntnis, daß überraschender
weise eine allen Anforderungen genügende Absorption
thermischer Energie und Dissipation von Druckwellen
möglich wird, wenn in dem Patronengehäuse des
Dämpfelementes mittels der Detektorelemente gleich
sam ein Labyrinth für Druckwellen und strömende Gase
eingerichtet wird. Der Ausdruck Labyrinth meint dabei,
daß Gasströme zwischen dem Dämpfelementeinlaß und
dem Dämpfelementauslaß einen Weg nehmen, dessen
Länge erheblich länger, ggf. sogar vielfach länger ist als
der Abstand zwischen dem Dämpfelementeinlaß und
dem Dämpfelementauslaß. In anderen Zusammenhän
gen werden solche Verhältnisse mit einem sogenannten
Labyrinthfaktor charakterisiert. Bei einer erfindungsge
mäß ausgebildeten elektrischen Anlage empfiehlt es
sich meist, den Labyrinthfaktor größer als 1,4 auszubil
den. Die Deflektorelemente tragen aufgrund der be
achtlichen Vielzahl von Umlenkungsvorgängen weiter
hin zur Bildung von Turbulenzen bei, die eine Streuung
von laminaren Gasströmen und Vergleichmäßigung von
Druckwellen fördern. Zu dem rein geometrischen Laby
rintheffekt tritt somit noch ein strömungstechnischer
Labyrintheffekt hinzu. Damit stellt das Dampfelement
aber auch einen Strömungswiderstand dar, der steile
Druckflanken dämpft. Der insofern durch Umlenkun
gen an den Deflektorelementen beachtlich erhöhte Weg
der Gase führt im übrigen zu einem sehr hohen Wärme
übergang aus der Gasphase in die Deflektorelemente,
da die Kontaktzeiten der Gashase mit den Deflektor
elementen lang sind (Verringerung der Gasgeschwin
digkeiten und Verlängerung der Kontaktwege) und da
zudem aufgrund der Turbulenzen die stationären
Grenzschichten unmittelbar an den Oberflächen der
Deflektorelemente vergleichweise dünn sind. Insofern
funktionierten die Deflektorelemente auch als hochwirk
same Kühlelemente. Es versteht sich, daß die Deflektor
elemente dabei eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen
sollten. Zweckmäßigerweise sind sie deshalb aus Metall,
beispielsweise rostfreiem Stahl, gefertigt. Insgesamt
führt die erfindungsgemäße Einrichtung von Deflektor
elementen zu einem beachtlichen synergistischen Effekt
hinsichtlich der Dämpfung bzw. Absorption von thermi
schen Energien und Druckstößen aufgrund eines Stör
lichtbogens mit dem Ergebnis, daß in einem Störfall am
Dämpfelementauslaß leicht beherrschbare bzw. unge
fährliche Verhältnisse herrschen. Weiterhin dürfte eine
Beschädigung des Dämpfelementes nur durch schwere
Störfälle möglich sein, so daß nicht notwendigerweise
nach jedem Störfall ein Austausch des Dämpfelementes
geboten sein wird. Bei Verwendung von beispielsweise
Stahlwolle zur Dämpfung tritt demgegenüber oft be
reits bei relativ leichten Störfällen eine thermische
Überlastung der Stahlwolle im Einlaßbereich auf mit
der Folge von Verschmelzungen, weshalb dann stets ein
Austausch notwendig ist. Die Ausbildung des Dämpfele
mentes als wieder lösbares Bauteil hat neben den offen
sichtlichen Vorteilen den Vorteil, daß lediglich der
Druckkanalauslaßflansch und der Dämpfelementeinlaß
flansch gleichsam genormt sein müssen, das Dämpfele
ment aber den jeweils geltenden Anforderungen ent
sprechend bemessen werden kann. Bei sich ändernden
Anforderungen kann ein altes Dämpfelement dann oh
ne weiteres gegen ein neu bemessenes Dämpfelement
ausgetauscht werden.
Der erfindungsgemäße Einsatz von Deflektorelemen
ten erlaubt es im übrigen, daß der Druckentlastungska
nal und das Dämpfelement strömungstechnisch in einer
Linie, d. h. ohne sonstige Umlenkvorrichtungen, ange
ordnet sein können.
In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist
das Dämpfelement hinsichtlich der Anzahl, der Ausbil
dung, der Anordnung und des Werkstoffes der Deflek
torelemente mit der Maßgabe ausgebildet, daß im we
sentlichen die Energie eines Druckstoßes aus einem
Störlichtbogen von zumindest 16 kA Kurzschlußstrom
und 1 s Dauer absorbiert und so die Kriterien 1 bis 6 der
DIN VDE 0670, Teil 6, erfüllt werden. - Die Kriterien 1
bis 6 der DIN VDE 0670, Teil 6, lauten: 1) Ordnungsge
mäß gesicherte Türen, Abdeckungen usw. dürfen sich
nicht öffnen. 2) Teile, die eine Gefährdung verursachen
können, dürfen nicht wegfliegen. 3) Durch Lichtbogen
einwirkung dürfen keine Löcher in den frei zugängli
chen äußeren Teilen der Kapselung infolge Durchbren
nens oder aufgrund anderer Effekte entstehen. 4) Senk
recht angebrachte Indikatoren entzünden sich nicht. 5)
Waagerecht angebrachte Indikatoren entzünden sich
nicht. 6) Alle Erdverbindungen bleiben wirksam. Diese
Kriterien beziehen sich bei dieser Norm auf einen Stör
lichtbogen mit einem Kurzschlußwechselstrom von bei
spielsweise 25 kA und 1 s Dauer. Es versteht sich, daß
auch Störlichtbögen mit weniger als 16 kA beherrsch
bar sind. Die Bemessung des Dämpfelementes läßt sich
aber auch mit einfachen Versuchen so auslegen, daß
Störlichtbögen mit mehr als 25 kA beherrschbar sind.
Vorteilhafterweise sind die Deflektorelemente als
perforationsfreie Winkelbleche ausgebildet.
Ist der von den
Winkelblechen aufgespannte Winkel beispielsweise 90°,
so beträgt die Umlenkung an den ersten Deflektorele
menten durch Strömung bei symmetrischer Anordnung
bezüglich der Strömungsrichtung bereits etwa 45°, die
Umlenkung durch Druck- bzw. Schallwellenreflexion
sogar etwa 90°. Die Umlenkungswinkel bei nachgeord
neten Deflektorelementen sind aufgrund des Versatzes
sogar noch höher, bis zu fast 180°.
Im einzelnen ist es bevorzugt, daß jeweils eine Mehr
zahl von Deflektorelementen nebeneinander in senk
recht zur Strömungsrichtung stehenden Deflektorebe
nen Deflektorelementreihen bildend angeordnet sind
und daß in den Deflektorebenen einander benachbarte
Deflektorelemente mit Zwischenräumen zueinander an
geordnet sind. Dabei kann die Anordnung so getroffen
sein, daß die Deflektorelementreihen verschiedener De
flektorebenen in Projektion in Strömungsrichtung so
zueinander versetzt angeordnet sind, daß die Deflektor
elemente aufeinanderfolgender Deflektorebenen die
Zwischenräume zwischen Deflektorelementen unmit
telbar vor- und/oder nachgeordneter Deflektorebenen
abdecken. Einen besonders guten Labyrintheffekt er
zielt man, wenn die Deflektorelementreihen aufeinan
derfolgender Deflektorebenen in Projektion in Strö
mungsrichtung in einzelnen um den halben Abstand in
einer Deflektorebene benachbarter Deflektorelemente
gegeneinander seitlich versetzt angeordnet sind.
Weiterhin empfiehlt es sich, den Dämpfelementauslaß
als Dämpfelementauslaßflansch auszubilden, insbeson
dere wenn der Dämpfelementauslaß lösbar an einen
Kaminkanal angeschlossen sein soll. Ein solcher Kamin
kanal kann zweckmäßig sein, wenn aus gebäudetechni
schen Gründen beispielsweise die Ableitung von Druck
stoßresten sichergestellt sein soll. Im allgemeinen ist ein
solcher Kaminkanal jedoch nicht zwingend anzuordnen.
Eine hinsichtlich Aufbau und Montage sowie des
Raumbedarfes vorteilhafte elektrische Anlage ist da
durch gebildet, daß die elektrischen Funktionsmodule
hermetisch geschlossen als selbständige Einheiten aus
gebildet sind, und daß alle Funktionsräume für Mittel
spannung führende Funktionselemente unmittelbar an
den im Inneren der elektrischen Funktionsmodule ange
ordneten Druckentlastungskanal angrenzend ausgebil
det sind, wobei der Druckentlastungskanal in Querrich
tung der elektrischen Funktionsmodule und geradlinig
in Richtung des Druckentlastungskanalauslasses verlau
fend ausgebildet ist. - Der Ausdruck hermetisch ge
schlossen meint, daß auch im Falle eines Störlichtbogens
keine Öffnungen nach außen in der Kapselung eines
elektrischen Funktionsmoduls entstehen können bzw.
keine Druckentlastung über irgendeine freiliegende Au
ßenfläche eines elektrischen Funktionsmoduls erfolgt.
Jede Druckentlastung findet vielmehr über die Störfall
druckentlastungselementfunktionsmodulintern in den
integrierten Druckentlastungskanal hinein statt. Mit
dem Begriff einer selbständigen Einheit soll ausgedrückt
werden, daß die elektrischen Funktionsmodule nicht nur
hinsichtlich der elektrischen Funktionen ein Module bil
den, sondern daß die elektrischen Funktionsmodule
auch hinsichtlich der Beherrschung eines Störlichtbo
gens als Einheiten gebaut sind und funktionieren, und
zwar ohne zusätzliche außenseitige Anbauten an elek
trischen Funktionsmodulen im Zuge der Erstellung ei
ner elektrischen Anlage aus den Funktionsmodulen. Ei
ne solche elektrische Anlage kann zwei Druckentla
stungskanalauslässe oder auch nur einen aufweisen. In
letzterem Falle ist eines der Enden des Druckentla
stungskanals mit einem druckfesten Verschluß versehen
und nur ein Dämpfelement an das andere Ende ange
schlossen. In ersterem Fall sind zwei Dämpfelemente an
die Druckentlastungskanalauslässe, d. h. beidseitig der
elektrischen Funktionsmodule, angeschlossen. Eine sol
che elektrische Anlage läßt sich vorteilhafterweise auf
besonders einfache Weise aufbauen, da die Grundkon
zeption des modularen Aufbaus konsequent zu Ende
entwickelt und ausgeführt worden ist. Zum Aufbau ist es
lediglich notwendig, elektrische Funktionsmodule mit
den gewünschten Funktionen sowie zumindest einem
Dämpfelement auszuwählen, am Standort in der ge
wünschten Reihenfolge nebeneinander aufzustellen und
miteinander zu verbinden. Das Verbinden erstreckt sich
dabei im wesentlichen auf die Kontaktierung von Sam
melschienenanschlüssen und die ausreichend druckdich
te Aneinanderfügung der Druckentlastungskanalteile
jedes elektrischen Funktionsmoduls sowie dem ausrei
chend druckfesten Anschluß zumindest eines Dämpfele
ments. Es entfällt die bei bekannten Anlagen erforderli
che individuelle Dimensionierung und Herstellung eines
auf zusetzenden Druckentlastungskanals. Insgesamt er
gibt sich eine beachtliche montagetechnische Erleichte
rung verbunden nicht nur mit einer Materialeinsparung
bezüglich des Druckentlastungskanals sondern insbe
sondere auch verbunden mit einer erheblichen Raumer
sparnis. Eine solche elektrische Anlage baut weniger
hoch, ohne daß die sonstigen Außenabmessungen stö
rend vergrößert werden müssen. Auch ist eine Ergän
zung der elektrischen Anlage durch zusätzliche Funk
tionsmodule ohne weiteres, insbesondere ohne Neuan
fertigung eines separaten, erweiterten Druckentla
stungskanals, möglich. Im einzelnen sind die elektri
schen Funktionsmodule hinsichtlich der internen An
ordnung der Funktionsräume dann beispielsweise wie
folgt ausgebildet. Der Druckentlastungskanal ist im
oberen Bereich des Funktionsmoduls, vorzugsweise an
eine obere Abschlußwand des Funktionsmoduls angren
zend, angeordnet. Im oberen Bereich des Funktionsmo
duls sind rückseitig ein Sammelschienenraum sowie
frontseitig ein Niederspannungsraum eingerichtet. Der
Druckentlastungskanal ist zwischen dem Sammelschie
nenraum und dem Niederspannungsraum angeordnet.
Im unteren Bereich des Funktionsmoduls sind rückseitig
ein Kabelanschlußraum und frontseitig ein Leistungs
elementeraum, beispielsweise ein Leistungsschalter
raum, eingerichtet. Der Leistungselementeraum und der
Kabelanschlußraum grenzen aneinander an. Der Kabel
anschlußraum kann so ausgebildet sein, daß er den Lei
stungselementeraum seitlich umgreift, vorzugsweise
beidseitig umgreift, und sich bis zum Druckentlastungs
kanal erstreckt.
Schließlich ist es auch möglich, das Dämpfelement
teilweise oder auch ganz in den Druckentlastungskanal
zu integrieren, wobei dann der Druckentlastungskanal
auslaß gleichsam verlagert ist in das Innere der elektri
schen Anlage.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich
ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen er
läutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen
elektrischen Anlage,
Fig. 2 einen Querschnitt durch ein elektrisches Funk
tionsmodul aus Fig. 1,
Fig. 3 eine Seitenansicht des Dämpfelementes aus
Fig. 1 in Durchsicht,
Fig. 4 einen Schnitt durch den Gegenstand der Fig. 3
entlang der Querschnittsebene B-B und
Fig. 5 einen Schnitt durch den Gegenstand der Fig. 3
entlang der Querschnittsebene A-A.
Die in der Fig. 1 dargestellte elektrische Anlage 1 ist
in geschlossener Bauweise ausgeführt und für den Mit
telspannungsbereich ausgebildet. Die elektrische Anla
ge 1 besteht im Ausführungsbeispiel aus einer Mehrzahl
von gekapselten elektrischen Funktionsmodulen 2, die
nebeneinander angeordnet und miteinander verbunden
sind. Weiterhin ist rechtsseitig des rechtesten Funk
tionsmoduls 2 ein patronenartiges Dämpfelement 3 zur
Absorption der thermischen Energie und des Drucksto
ßes aus einem Störlichtbogen angeschlossen. Anhand
der gestrichelten Linien erkennt man einen in Querrich
tung der Funktionsmodule 2 verlaufenden Druckentla
stungskanal 4, welcher an seinem rechten Ende mit ei
nem Druckentlastungskanalauslaß 5 zum Entlasten der
elektrischen Anlage von Druckstößen aus einem Stör
lichtbogen endet. Der Druckentlastungskanalauslaß 5
ist unmittelbar an einen Dämpfelementeinlaß 6 des
Dämpfelements 3 angeschlossen. Nicht erkennbar ist,
daß am linken Ende des Druckentlastungskanals 4 eine
druckfeste Abdeckplatte angebracht ist, die dieses Ende
auch im Falle eines Störlichtbogens druckdicht ver
schließt. Statt dessen kann aber auch an dem in Fig. 1
links angeordneten elektrischen Funktionsmodul 2 ein
(zusätzliches) Dämpfelement vorgesehen sein.
In der Fig. 2 ist erkennbar, daß die elektrischen Funk
tionsmodule 2 eine Mehrzahl von gegeneinander abge
schlossenen Funktionsräumen 7, 8, 9 für Mittelspannung
führende Funktionselemente 10, 11, 12 aufweist. Dies
sind beispielsweise als Funktionselemente Sammel
schienen 10 in einem Sammelschienenraum 7, ein Lei
stungsschalter 11 in einem Leistungsschalterraum 8 und
Kabelanschlußelemente 12 in einem Kabelanschluß
raum 9. Zusätzlich ist ein Niederspannungsraum 13 ein
gerichtet, in welchem Schwachstromkreise bzw. Nieder
spannungskreise zu Steuerungs-, Regelungs- und Meß
zwecken angeordnet sind. Der Druckentlastungskanal 4
ist über Druckentlastungsklappen 14, 15 direkt mit den
Funktionsräumen 7, 8 verbunden ist. Alle elektrischen
Funktionsmodule 2 sind hermetisch geschlossen und als
selbständige Einheiten ausgebildet. Insbesondere ist der
Fig. 1 entnehmbar, daß auch die Oberseite der aus den
Funktionsmodulen 2 zusammengefügten elektrischen
Anlage 1 eine auch in Falle eines Störlichtbogens her
metisch geschlossene Fläche bildet. Um dies darzustel
len, sind die Stoßkanten zwischen den Funktionsmodu
len 2 an deren Oberseite nicht gezeichnet.
Durch Betrachtung der Fig. 2 erkennt man, daß die
Funktionsräume 7, 8 unmittelbar an den einzigen, im
Inneren des Funktionsmoduls 2 angeordneten Druck
entlastungskanal 3 angrenzend ausgebildet sind. Nicht
dargestellt ist, daß der Kabelanschlußraum 9 so ausge
bildet ist, daß er sich den Leistungselementeraum 8
beidseitig umgreifend bis zum Druckentlastungskanal 4
erstreckt und an diesen über zumindest eine Druckent
lastungsklappe angeschlossen ist. Alle Funktionsräume
7, 8, 9 sind sowohl nach außen, als auch gegeneinander
druckfest abgetrennt, lediglich in den Bereichen der
Druckentlastungsklappen kann ein Überdruck direkt in
den Druckentlastungskanal 4 entweichen. In der Fig. 1
erkennt man weiterhin, daß der Druckentlastungskanal
4 in die elektrische Anlage 1 integriert ist und geradlinig
in Richtung des Druckentlastungskanalauslasses 5 ver
laufend ausgebildet ist. Aus einer vergleichenden Be
trachtung mit Fig. 2 ist entnehmbar, daß alle Funktions
räume 7, 8, 9 für Mittelspannung führende Funktionsele
mente 10, 11, 12 unmittelbar an den einzigen, im Inneren
der Funktionsmodule 2 angeordneten Druckentla
stungskanal 4 angrenzend ausgebildet sind. Alle Funk
tionsräume 7, 8, 9 sind sowohl nach außen, als auch
gegeneinander druckfest abgetrennt, lediglich in den
Bereichen der Druckentlastungsklappen kann ein Über
druck direkt in den Druckentlastungskanal 4 entwei
chen.
In der Fig. 3 erkennt man zunächst, daß der Dämpf
elementeinlaß 6 als Dämpfelementeinlaßflansch 16 aus
gebildet ist, der lösbar mit einem Druckentlastungska
nalauslaßflansch verbindbar ist. Weiterhin ist durch ver
gleichende Betrachtung mit der Fig. 1 entnehmbar, daß
das Dämpfelement 3 bezüglich der Anordnung des
Dämpfelementeinlasses 6 und eines Dämpfelementaus
lasses 17 strömungstechnisch mit dem Druckentla
stungskanal 4 in Reihe und auf verzweigungsfreien
Durchfluß geschaltet ist.
Bei vergleichender Betrachtung der Fig. 3, 4 und 5 er
kennt man, daß das Dämpfelement 3 eine Vielzahl von
bezogen auf die Strömungsrichtung gegeneinander ver
setzt angeordnete, als Strömungswiderstände sowie als
Absorptionselemente für thermische Energie funktio
nierende Deflektorelemente 18 aufweist. Die Deflektor
elemente 18 sind als quer zur Strömungsrichtung ange
ordnete und vorzugsweise perforationsfreie Winkelble
che ausgebildet, wobei die Winkelspitzen 19 der Win
kelbleche dem Druckentlastungskanalauslaß 5 zuge
wandt sind. Jeweils eine Mehrzahl von Deflektorele
menten 18 sind nebeneinander in senkrecht zur Strö
mungsrichtung stehenden Deflektorebenen Deflektor
elementreihen 20 bildend angeordnet. In den Deflektor
ebenen einander benachbarte Deflektorelemente 18
sind mit Zwischenräumen 21 zueinander angeordnet.
Die Deflektorelementreihen 20 verschiedener Deflek
torebenen sind in Projektion in Strömungsrichtung so
zueinander versetzt angeordnet, daß die Deflektorele
mente 18 aufeinanderfolgender Deflektorebenen die
Zwischenräume 21 zwischen Deflektorelementen 18 un
mittelbar vor- und/oder nachgeordneter Deflektorebe
nen bzw. -reihen 20 abdecken. Dies ist insbesondere aus
den Fig. 4 und 5 erkennbar. In Fig. 5 ist weiterhin darge
stellt, daß die Deflektorelemente (18) aufeinanderfol
gender Deflektorebenen in Projektion in Strömungs
richtung in einzelnen um den halben Abstand in einer
Deflektorebene benachbarter Deflektorelemente (18)
gegeneinander seitlich versetzt angeordnet sind.
In der Fig. 3 ist erkennbar, daß der Dämpfelement
auslaß 17 als Dämpfelementauslaßflansch 22 ausgebil
det ist. Fig. 1 wiederum ist entnehmbar, daß der Dämpf
elementauslaß 17 lösbar an einen Kaminkanal 23 ange
schlossen ist.
Das in den Fig. 1 und 3 bis 5 dargestellte Dämpfele
ment 3 ist im einzelnen so bemessen, daß es hinsichtlich
der Anzahl, der Ausbildung, der Anordnung und des
Werkstoffes der Deflektorelemente 18 mit der Maßga
be ausgebildet ist, daß im wesentlichen die Energie eines
Druckstoßes aus einem Störlichtbogen von zumindest
16 kA Kurzschlußstrom und 1 s Dauer absorbiert und so
die Kriterien 1 bis 6 der DIN VDE 0670, Teil 6, erfüllt
werden.
Claims (8)
1. Elektrische Anlage (1) für den Mittelspannungs
bereich in geschlossener Bauweise, insbesondere
Schaltanlage,
mit gekapselten elektrischen Funktionsmodulen (2), welche Mittelspannung führende Funktionsräu me (7, 8, 9) aufweisen und
mit einem an die Mittelspannung führenden Funk tionsräume (7, 8, 9) über Störfalldruckentlastungs elemente (14, 15) angeschlossenen Druckentla stungskanal (4),
wobei der Druckentlastungskanal (4) zumindest ei nen als Öffnung in der Kapselung der elektrischen Anlage (1) ausgebildeten Druckentlastungskanal auslaß (5) zum Entlasten der elektrischen Anlage (1) von Druckstößen aus einem Störlichtbogen auf weist und
wobei an den Druckentlastungskanalauslaß (5) ein Dämpfelement (3) zur Absorption der thermischen Energie und des Druckstoßes aus einem Störlicht bogen angeschlossen ist,
wobei das Dämpfelement (3) als Patrone ausgebil det und mit einem Dämpfelementeinlaß (6) unmit telbar an den Druckentlastungskanalauslaß (5) an geschlossen ist,
wobei ein Dämpfelementeinlaßflansch (16) lösbar mit einem Druckentlastungskanalauslaßflansch verbunden ist,
wobei das Dämpfelement (3) bezüglich der Anord nung des Dämpfelementeinlasses (6) und eines Dämpfelementauslasses (11) strömungstechnisch mit dem Druckentlastungskanal (4) in Reihe und auf verzweigungsfreien Durchfluß geschaltet ist,
wobei das Dämpfelement (3) eine Vielzahl von be zogen auf die Strömungsrichtung gegeneinander versetzt angeordnete, als Strömungswiderstände sowie als Absorptionselemente für thermische Energie funktionierende Deflektorelemente (18) aufweist, und
wobei die Deflektorelemente (18) als quer zur Strömungsrichtung angeordnete Winkelbleche ausgebildet sind, wobei die Winkelspitzen (19) der Winkelbleche dem Druckentlastungskanalauslaß zugewandt sind.
mit gekapselten elektrischen Funktionsmodulen (2), welche Mittelspannung führende Funktionsräu me (7, 8, 9) aufweisen und
mit einem an die Mittelspannung führenden Funk tionsräume (7, 8, 9) über Störfalldruckentlastungs elemente (14, 15) angeschlossenen Druckentla stungskanal (4),
wobei der Druckentlastungskanal (4) zumindest ei nen als Öffnung in der Kapselung der elektrischen Anlage (1) ausgebildeten Druckentlastungskanal auslaß (5) zum Entlasten der elektrischen Anlage (1) von Druckstößen aus einem Störlichtbogen auf weist und
wobei an den Druckentlastungskanalauslaß (5) ein Dämpfelement (3) zur Absorption der thermischen Energie und des Druckstoßes aus einem Störlicht bogen angeschlossen ist,
wobei das Dämpfelement (3) als Patrone ausgebil det und mit einem Dämpfelementeinlaß (6) unmit telbar an den Druckentlastungskanalauslaß (5) an geschlossen ist,
wobei ein Dämpfelementeinlaßflansch (16) lösbar mit einem Druckentlastungskanalauslaßflansch verbunden ist,
wobei das Dämpfelement (3) bezüglich der Anord nung des Dämpfelementeinlasses (6) und eines Dämpfelementauslasses (11) strömungstechnisch mit dem Druckentlastungskanal (4) in Reihe und auf verzweigungsfreien Durchfluß geschaltet ist,
wobei das Dämpfelement (3) eine Vielzahl von be zogen auf die Strömungsrichtung gegeneinander versetzt angeordnete, als Strömungswiderstände sowie als Absorptionselemente für thermische Energie funktionierende Deflektorelemente (18) aufweist, und
wobei die Deflektorelemente (18) als quer zur Strömungsrichtung angeordnete Winkelbleche ausgebildet sind, wobei die Winkelspitzen (19) der Winkelbleche dem Druckentlastungskanalauslaß zugewandt sind.
2. Elektrische Anlage nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Dämpfelement (3) hin
sichtlich der Anzahl, der Ausbildung, der Anord
nung und des Werkstoffes der Deflektorelemente
(18) mit der Maßgabe ausgebildet ist, daß im we
sentlichen die Energie eines Druckstoßes aus einem
Störlichtbogen von zumindest 16 kA Kurzschluß
strom und 1 s Dauer absorbiert und so die Kriterien
1 bis 6 der DIN VDE 0670, Teil 6, erfüllt werden.
3. Elektrische Anlage nach einem der Ansprüche 1
bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine
Mehrzahl von Deflektorelementen (18) nebenein
ander in senkrecht zur Strömungsrichtung stehen
den Deflektorebenen Deflektorelementreihen (20)
bildend angeordnet sind und daß in den Deflektor
ebenen zueinander benachbarte Deflektorelemen
te (18) mit Zwischenräumen (21) zueinander ange
ordnet sind.
4. Elektrische Anlage nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Deflektorelementreihen
(20) verschiedener Deflektorebenen in Projektion
in Strömungsrichtung so zueinander versetzt ange
ordnet sind, daß die Deflektorelemente (18) aufein
anderfolgender Deflektorebenen die Zwischenräu
me (21) zwischen Deflektorelementen (18) unmit
telbar vor- und/oder nachgeordneter Deflektor
ebenen abdecken.
5. Elektrische Anlage nach Anspruch 3 oder 4, da
durch gekennzeichnet, daß die Deflektorelemente
(18) aufeinanderfolgender Deflektorebenen in Pro
jektion in Strömungsrichtung um den halben Ab
stand in einer Deflektorebene benachbarter De
flektorelemente (18) gegeneinander seitlich ver
setzt angeordnet sind.
6. Elektrische Anlage nach einem der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfele
mentauslaß (17) als Dämpfelementauslaßflansch
(22) ausgebildet ist.
7. Elektrische Anlage nach einem der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfele
mentauslaß (17) lösbar an einen Kaminkanal (23)
angeschlossen ist.
8. Elektrische Anlage nach einem der Ansprüche 1
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen
Funktionsmodule (2) hermetisch geschlossen als
selbständige Einheiten ausgebildet sind, und daß
alle Funktionsräume (7, 8, 9) für Mittelspannung
führende Funktionselemente (10, 11, 12) unmittel
bar an den einen, im Inneren der elektrischen Funk
tionsmodule (2) angeordneten Druckentlastungs
kanal (4) angrenzend ausgebildet sind, wobei der
Druckentlastungskanal (4) in Querrichtung der
elektrischen Funktionsmodule (2) und geradlinig in
Richtung des Druckentlastungskanalauslasses (5)
verlaufend ausgebildet ist.
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