DE19748587A1 - Anordnung zur elektrischen Leistungsübertragung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur elektrischen Leistungsübertragung mittels Stromschienen, insbesondere für Erregerleitungen von Generatoren großer Lei­ stung.

Es ist allgemein bekannt, daß bei der Übertragung elektrischer Leistung auf ausrei­ chende Bemessung der Leiterquerschnitte zu achten ist, um die infolge der Strom­ durchflutung erzeugte Wärme in den Leitern aufgrund Ohmscher Verluste mög­ lichst niedrig zu halten.

Bei der Übertragung hoher elektrischer Ströme (I < 2500 A bis 7000 A), wie zum Beispiel bei Erregerleitungen von elektrischen Generatoren großer Leistung (mit P ≧ 1000 MW) für die Verbindung zwischen dem Erregertransformator und dem Generator, werden üblicherweise Stromschienen aus gut leitfähigem Material ein­ gesetzt, vorzugsweise aus E-Kupfer (DIN 1787), deren Querschnitte im Hinblick auf die erforderliche Stromtragfähigkeit bemessen sind.

Hierbei sind die Stromschienen aus einzelnen Profilen, üblicherweise aus U- Profilen oder aus Flachprofilen gebildet, das heißt aus Schienenstücken des erfor­ derlichen Querschnitts, die miteinander verschweißt sind und in Isolierbeton oder Gießharz eingegossen sind. Unter Isolierbeton wird in diesem Zusammenhang und im folgenden ein Material verstanden, welches sich ähnlich verarbeiten läßt wie herkömmlicher Beton, dabei aber neben ausreichender Festigkeit über ausge­ zeichnete elektrische Isolationswirkung verfügt.

Aufgrund der erwähnten Strombelastung, die abhängig von der jeweiligen zu über­ tragenden Leistung zu unterschiedlichen Schienenquerschnitten führt, wird übli­ cherweise die Schienenanordnung für jede Anlage separat ausgelegt, das heißt, jede einzelne Schienenanordnung wird speziell geplant und dementsprechend ge­ fertigt.

Dies verursacht verständlicherweise einen beträchtlichen Aufwand bei der Herstel­ lung hinsichtlich Zeit und Kosten, da das Vormaterial mit dem erforderlichen Quer­ schnitt jeweils für jeden Auftrag separat beschafft werden muß. Abweichungen oder Fehler infolge nachträglicher Änderungen der Querschnitte lassen sich nicht korri­ gieren.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine An­ ordnung zur elektrischen Leistungsübertragung entsprechend der eingangs ge­ nannten Art zu schaffen, welche einfach gestaltet ist und mit möglichst geringem Aufwand die Anpassung an unterschiedliche Leistungsstufen entsprechend Quer­ schnitte erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Weitere vorteilhaften Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Entsprechend der Erfindung ist daher vorgesehen, daß die Stromschienen von Leitermodulen gebildet sind, die miteinander verbunden sind. Diese Leitermodule, sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in Weiterbildung der Erfindung standardisiert und vorzugsweise als gerade und gebogene Stromschienen ausge­ bildet, wobei insbesondere Standardflachstromschienen Verwendung finden. Sie ermöglichen auf einfache Weise die Gestaltung jeder beliebigen Stromübertra­ gungsleitung, ohne daß speziell für die betreffende Anordnung passende Strom­ schienen beschafft werden müssen.

Vorzugsweise sind die einzelnen Standardflachstromschienen übereinander ange­ ordnet, das heißt aufeinander gestapelt, und mittels Durchsteckschrauben oder mittels Klemmteilen aneinander gepreßt. Doch kann gemäß einer erfindungsgemä­ ßen Alternative ebenso vorgesehen sein, daß die einzelnen Standardflachstrom­ schienen nebeneinander, das heißt hochkant aufgestellt, angeordnet sind und in entsprechender Weise zusammengefügt sind.

Die Besonderheit der erfindungsgemäß vorgesehenen Anordnung beruht darauf, daß die einzelnen Module stets die gleiche Länge aufweisen und somit auch die gleiche Stützweite, nämlich vorzugsweise 500 mm Abstand zwischen zwei Stützen beziehungsweise Aufhängungen. Hierdurch ist eine ausreichende mechanische Stabilität gewährleistet, insbesondere für den Fall von nicht auszuschließenden Stoßkurzschlußströmen, die über die Erregerleitung abgeleitet werden.

Die Verbindung der so gebildeten benachbarten Modulabschnitte ist vorteilhafter­ weise ebenfalls mittels der bereits erwähnten Klemmteile vorgesehen, wobei die Länge der einzelnen Module so festgelegt ist, daß übliche Abstände ohne Nachar­ beiten, wie Ablängen, einstellbar sind.

Zur Anpassung des Querschnitts der Leitermodule an den erforderlichen Leiter­ querschnitt sind die Standardflachstromschienen lediglich in entsprechender An­ zahl aneinandergefügt, so daß der benötigte Querschnitt erreicht wird. Dabei kann es vorteilhaft sein, daß die einzelnen Standardflachstromschienen stets die gleiche Breite und Dicke aufweisen entsprechend einer bestimmten Stromtragfähigkeit, so daß im Hinblick auf eine erforderliche höhere Stromtragfähigkeit auf einfache Wei­ se die erforderliche Anzahl an Einzelschienen bestimmbar ist.

Bevorzugterweise werden die erwähnten Standardflachstromschienen für die Bil­ dung der Module verwendet, welche an ihren Enden jeweils einander überlappen und so die Stromübertragung sicherstellen. Bei aus mehreren Standardflachstrom­ schienen gebildeten Modulen sind die Modulenden jeweils zahn- oder kammförmig ausgebildet, so daß benachbarte Module zahnend ineinandergreifen und sich hier­ bei die einzelnen Stromschienenenden überlappen. Hierdurch ist eine wider­ standsarme Stromübertragung gewährleistet.

Die Bereitstellung der jeweils benötigten Stromschienen, welche, wie vorstehend beschrieben, miteinander leitend verbunden sind, ist in Verbesserung der Erfindung dadurch ermöglicht, daß die für die Leitermodule vorgesehenen Standardflach­ stromschienen stets den gleichen Querschnitt aufweisen, der einem Mindestquer­ schnitt entspricht.

Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Leitermodule auf Tragkörpern aus Isoliermaterial abgestützt, wobei hier als Tragkörper auch ein Stützteil bezeichnet wird, welches sich auf einem weiteren Unterbau, zum Beispiel aus Nichtisoliermaterial abstützt beziehungsweise, wie weit verbreitet, von einer Decke abgehängt ist.

Hier kann die Befestigung der Module am Tragkörper mit der Befestigung der ein­ zelnen Standardflachstromschienen kombiniert sein, indem diese gemeinsam an dem Tragkörper befestigt sind.

An Stelle der Standardflachstromschienen können die Module auch aus Rundma­ terial oder Hohlmaterial gebildet sein, da beide Varianten gegenüber den Flach­ schienen bestimmte Vorteile haben. So ist die Stromübertragung mit Rundmaterial gleichen Querschnitts günstiger als mit Flachmaterial.

Die Verwendung von Hohlmaterial bietet darüber hinaus die Möglichkeit der zu­ sätzlichen erzwungenen Kühlung der Stromschienen mittels eines durch die Hohl­ leiter strömenden Kühlmediums, welches einen unzulässigen Temperaturanstieg der Stromschienen verhindert.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß die Leitermodule mittels einer aus antimagnetischen Werkstoff bestehenden Abdeckung, die vorzugsweise von einer im Abstand angeordneten Hülle aus Aluminiumblech gebildet ist, gegen Be­ rührung wie auch gegen sonstige Einwirkungen geschützt sind. Darüber hinaus dient die metallische Hülle auch als Wärmeableitelement, welches die von den in­ folge Strom erwärmten Leitern abgegebene ohmsche Verlustwärme aufnimmt und an die Umgebung abstrahlt.

Die Wanddicke der Hülle hängt einerseits vom Material ab und andererseits von der Größe der mit den Stromschienen zu übertragenden Leistung, da, wie erwähnt, die Abdeckung auch die Strahlungswärme der Stromschienen aufnehmen und ab­ führen muß. Sie beträgt dementsprechend zwischen 2 und 8 mm, für Aluminium­ blech vorzugsweise 3 mm. Bei der Materialauswahl ist ferner zu berücksichtigen, daß der Werkstoff für die Hülle möglichst unmagnetisch ist und sich in dem von den stromdurchflossenen elektrischen Leitern ausgehenden Magnetfeld neutral verhält.

Die erfindungsgemäße Anordnung der Module eignet sich bestens zur Drehstrom­ übertragung, wenn drei Stromschienen nebeneinander im Abstand angeordnet sind, oder zur Gleichstromübertragung, wenn nur zwei Stromschienen nebeneinan­ der im Abstand angeordnet sind, zum Beispiel wenn bei einer ursprünglich für die Drehstromübertragung konzipierten Anordnung die mittlere Stromschiene wegge­ lassen ist.

Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Anhand eines in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels sollen die Erfindung, vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen sowie be­ sondere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Anordnung;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang Schnittlinie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine alternative Ausgestaltung der Erfindung und

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang Schnittlinie IV-IV in Fig. 3.

In Fig. 1 ist eine Anordnung 10 zur Leistungsübertragung zwischen einer Erre­ gungseinrichtung 12 und einem Erregertransformator 14 entsprechend der Erfin­ dung in schematischer Darstellung in Draufsicht gezeigt. Diese Anordnung 10 be­ steht aus drei parallel zueinander angeordneten Leitungen 16, 17, 18, die auf ein­ zelnen Tragkörpern 20 abgestützt, welche auf Stützkonsolen 21, zum Beispiel aus Porzellan, aufliegen und, wie aus der Schnittdarstellung in Fig. 2 ersichtlich ist, von einer Haube 22 aus dünnem Blech mit einer Dicke von etwa 2 bis 8 mm, vorzugs­ weise aus Aluminiumblech mit 3 mm Blechdicke, abgedeckt sind.

Gemäß der Darstellung in Fig. 2 sind die Stützkonsolen 21 oberhalb der Leitungen 16, 17, 18, zum Beispiel an der Decke, befestigt, so daß die Gefahr einer zufälligen Berührung durch Personen weitestgehend ausgeschlossen ist.

Jede der Leitungen 16, 17, 18 ist in gleicher Weise aus einzelnen Flachstrom­ schienen 24 aufgebaut, die übereinander angeordnet sind und aus längengleichen Einzelmodulen gebildet sind.

Diese Einzelmodule dieser Ausführungsvariante sind aus geraden Leiterstäben 26 gebildet, welche übereinander im Stapel angeordnet sind und an ihren Enden zahn- oder kammartig ineinandergreifen, wobei die Überlappungsbereiche der Ein­ zelschienen 24 die Form eines Rechtecks haben, dessen Länge der Breite einer Schiene und dessen Breite wenigstens der Dicke einer Schiene entsprechen. Vor­ zugsweise sind die einzelnen Stromschienen 24 quadratisch, wobei die Seitenlän­ ge jeweils der Breite einer Schiene entspricht. Bei Richtungsänderungen im Verlauf sind die Module winklig, insbesondere rechtwinklig, aneinander gefügt und eben­ falls miteinander verzahnt. Sie weisen jeweils gleiche Breite und Dicke auf und bil­ den damit jeweils gemeinsam den erforderlichen Leiterquerschnitt.

In Fig. 3 ist eine alternative Anordnung 11 zur Leistungsübertragung zwischen ei­ ner Erregungseinrichtung 12 und einem Erregertransformator 14 entsprechend der Erfindung in schematischer Darstellung in Draufsicht gezeigt. Diese Anordnung 10 besteht ebenfalls aus drei parallel zueinander angeordneten Leitungen 16, 17, 18, die auf einzelnen Tragkörpern 20 abgestützt, welche auf am Boden abgestützten Stützkonsolen 23 aus Isolierbeton aufliegen und, wie aus der Schnittdarstellung in Fig. 4 ersichtlich ist, von einer Haube 22 aus dünnem Blech mit einer Dicke von etwa 2 bis 8 mm, vorzugsweise aus Aluminiumblech mit 3 mm, abgedeckt sind.

Jede der Leitungen 16, 17, 18 ist in gleicher Weise aus einzelnen Flachstrom­ schienen 24 aufgebaut, die übereinander angeordnet sind und aus Einzelmodulen gebildet sind.

Diese Einzelmodule setzen sich aus geraden Leiterstäben 26 und aus im Kreisbo­ gen gekrümmten Leiterstäben 28 zusammen. Hierbei dienen die gekrümmten Lei­ terstäbe zur Verbindung bei Richtungsänderungen anstelle der rechtwinkligen An­ schlüsse gemäß der ersten Alternative. Sowohl die geraden als auch die gekrümm­ ten Stromschienen weisen jeweils gleiche Breite und Dicke auf.

Gemäß der Erfindung wird damit erreicht, daß jedes Einzelmodul eine definierte Strombelastbarkeit oder Stromtragfähigkeit aufweist und daß durch Aneinanderfü­ gen einer bestimmten Anzahl von Einzelmodulen entsprechend einer elektrischen Parallelschaltung der Einzelmodule der stromführende Querschnitt und damit die Stromtragfähigkeit der so geschaffenen Leitung erhöht wird.

In Fig. 4 ist eine Schnittansicht durch ein auf einer Stütze 23, die auf einem Bo­ den/Untergrund angeordnet ist, abgestütztes Modul 26 gezeigt, wobei die Stütze 23 aus Isolierbeton gebildet ist.

Gegebenenfalls kann die Stütze aus einem Sockelteil 23.1 und einer Isolierauflage 23.2 gebildet sein, wobei in jedem Fall die ausreichende Isolierwirkung gewährlei­ stet ist.

Claims (8)

1. Anordnung (10) zur elektrischen Leistungsübertragung mittels Strom­ schienen (16, 17, 18), insbesondere für Erregerleitungen von Generatoren großer Leistung, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschienen (16, 17, 18) von Leiter­ modulen (26, 28) gebildet sind, die miteinander verbunden sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter­ module (26, 28) standardisiert sind und als aus Standardflachstromschienen (24) gebildete gerade und gebogene Einzelmodule (26, 28) vorgesehen sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Leitermodule (26, 28) vorgesehenen Standardflachstromschienen (24) stets den gleichen Querschnitt aufweisen, der einem Mindestquerschnitt entspricht, und daß zur Anpassung des Querschnitts der Leitermodule (26, 28) an den erforderli­ chen Leiterquerschnitt die Standardflachstromschienen (24) in entsprechender An­ zahl aneinandergefügt sind.

4. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Leitermodule (26, 28) auf Tragkörpern (20) aus Isoliermaterial abgestützt sind.

5. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Leitermodule (26, 28) mit einer im Abstand angeordneten Hülle (22) aus Aluminiumblech abgedeckt sind.

6. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß drei Stromschienen (16, 17, 18) nebeneinander im Abstand angeord­ net sind und zur Drehstromübertragung vorgesehen sind.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Stromschienen (16, 18) nebeneinander im Abstand angeordnet sind und zur Gleichstromübertragung vorgesehen sind.

8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Stromschiene (17) weggelassen ist und daß die verbleibenden äußeren Strom­ schienen (16, 18) zur Gleichstromübertragung vorgesehen sind.