DE19908303A1 - Electrical heating system for cabinet for electrical switching system has internal thermal capacitance in cabinet to maintain internal temp. above threshold for given time with no heating - Google Patents

Electrical heating system for cabinet for electrical switching system has internal thermal capacitance in cabinet to maintain internal temp. above threshold for given time with no heating

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Abstract

The system has at least one additional internal thermal capacitance (4) in the interior of the cabinet (1), whose dimensions are selected so that the heat energy stored in it is adequate to hold the temp. in the cabinet above a defined lower temp. threshold, which is required for proper functioning of the controller/regulator (2,9), for a defined period with the heating not functioning An Independent claim is also included for a control method for an electrical heating system.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Heizungssystem für einen Schrank einer elektrischen Schaltanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf ein Re­ gelverfahren hierzu. Die Erfindung kann insbesondere bei Freiluftschaltanlagen ver­ wendet werden.The invention relates to an electrical heating system for a cabinet electrical switchgear according to the preamble of claim 1 and on a Re gel procedure for this. The invention can be used particularly in outdoor switchgear be applied.

Elektrische Schaltanlagen werden häufig auch in Gebieten der Erde betrieben, in de­ nen zumindest zeitweise sehr niedrige Temperaturen auftreten können, so daß es zwingend erforderlich ist, Schränke (Steuerschränke) dieser elektrischen Schaltanlagen gegen Wärmeverluste zu isolieren und mit elektrischen Heizungen zu versehen. Dabei ist die Funktionsfähigkeit derartiger Heizungen laufend zu überwachen und es ist si­ cherzustellen, daß bei Ausfall der Heizung bei gleichzeitig sehr tiefen Temperaturen die in den Schränken befindlichen elektronischen Steuerungs/Regelungs-Einrichtungen während einer vorgegebenen Zeitspanne auf einem genügend hohen Temperaturni­ veau gehalten werden können, bei dem die volle Funktionsfähigkeit gewährleistet ist. Die vorgegebene Zeitspanne bemißt sich beispielsweise nach der Montagezeit, die für den Ausbau einer defekten Heizung und den nachfolgenden Einbau einer funktions­ tüchtigen Heizung erforderlich ist. Das Temperaturniveau ist derart zu bemessen, daß insbesondere Halbleiterelemente sicher betrieben werden können.Electrical switchgear are often operated in areas of the world, in de NEN, at least at times, very low temperatures can occur, so that it is absolutely necessary cabinets (control cabinets) of these electrical switchgear Insulate against heat loss and provide it with electrical heaters. Here the functionality of such heaters must be continuously monitored and it is si ensure that if the heating fails at very low temperatures electronic control devices in the cabinets for a given period of time at a sufficiently high temperature veau can be kept, in which the full functionality is guaranteed. The predefined period of time is measured, for example, according to the assembly time required for the removal of a defective heater and the subsequent installation of a functional one  efficient heating is required. The temperature level should be measured in such a way that in particular semiconductor elements can be operated safely.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Heizungssystem für einen Sehrank einer elektrischen Schaltanlage der eingangs genannten Art anzugeben, das auch bei Ausfall der elektrischen Heizung die Funktionstüchtigkeit von im Schrank be­ findlicher elektronischer Steuerungs/Regelungs-Einrichtung zumindest während einer vorgegebenen Zeitspanne sicherstellt. Des weiteren soll ein Regelverfahren hierzu an­ gegeben werden.The invention has for its object an electrical heating system for one Very thanks to an electrical switchgear of the type mentioned to indicate that even if the electrical heating fails, the functionality of be in the cabinet sensitive electronic control device at least during one ensures predetermined period of time. Furthermore, a control procedure for this purpose are given.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des elektrischen Heizungssystems in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This task is related to the electrical heating system the features of the preamble according to the invention by the in the characteristics of Features specified claim 1 solved.

Die Aufgabe wird hinsichtlich des Regelverfahrens durch die Anspruch 3 angegebenen Merkmale gelöst.The task is specified with respect to the control method by claim 3 Features resolved.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die zusätzliche Wärmekapazität zuverlässig sichergestellt ist, daß die Funktionstüchtigkeit der im Schrank montierten elektronischen Steuerungs/Regelungs-Einrichtungen und damit die Funktionsfähigkeit der Schaltanlage zumindest während einer vorgegebenen Zeitspanne auch bei Ausfall der elektrischen Heizung des Schrankes bei gleichzeitig sehr tiefen Außentemperaturen erhalten bleibt. Des weiteren ist gewährleistet, daß die zusätzliche Wärmekapazität im Fall relativ hoher Außentemperaturen nicht eine zusätz­ liche Temperaturerhöhung innerhalb des Schrankes bewirkt. Im Gegenteil, die Wärme­ kapazität kann mit Hilfe des vorgeschlagenen Regelverfahrens dazu dienen, daß sich die Innentemperatur des Schrankes beispielsweise bei intensiver Sonneneinstrahlung nicht in einem zu hohen Maße erhöht, da die Wärmekapazität die in den Innenraum des Schrankes eingebrachten Wärmeenergie zum Teil aufnimmt und speichert.The advantages that can be achieved with the invention consist in particular in that additional heat capacity is reliably ensured that the functionality the electronic control devices and thus the functionality of the switchgear at least during a given one Time span even if the electrical heating of the cabinet fails at the same time very low outside temperatures are maintained. Furthermore, it is guaranteed that the additional heat capacity in the case of relatively high outside temperatures not an additional one temperature increase inside the cabinet. On the contrary, the warmth Capacity can serve with the help of the proposed control procedure that the inside temperature of the cabinet, for example, in intense sunlight not increased to a high degree, since the heat capacity is in the interior of the cabinet takes part of the heat energy and stores.

Wie vorstehend erläutert, trägt die zusätzliche Kapazität vorteilhaft dazu bei, die In­ nentemperatur des Schrankes innerhalb vorgegebener Grenzen zu halten. Dies hat eine vorteilhafte Auswirkung auf die Lebensdauer der hochwertigen Baukomponenten der elektronischen Steuerungs/Regelungs-Einrichtung, insbesondere der Halbleiter­ bauelemente.As explained above, the additional capacity advantageously helps to keep the In keep the temperature of the cabinet within the specified limits. this has  a beneficial effect on the life of the high quality components the electronic control device, in particular the semiconductor components.

Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.Further advantages are evident from the description below.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeich­ net.Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims net.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispieles erläutert. In der einzigen Figur ist ein Schrank 1 (Steuerschrank) einer elektrischen Schaltanlage, insbesondere Freiluftschaltanlage, zu erkennen, welcher neben weiteren Baukomponenten zumindest eine elektronische Steuerungs/Rege­ lungs-Einrichtung 2 enthält. Eine elektrische Heizung 3 dient zur Beheizung des Innen­ raumes des Schrankes, insbesondere zur Beheizung der elektronischen Steue­ rungs/Regelungs-Einrichtung 2 und stellt damit sicher, daß die Baukomponenten, ins­ besondere elektronischen Baukomponenten, auch bei niedrigen Außentemperaturen den für eine hohe Lebensdauer und sichere Funktion optimalen Temperaturbereich vorfinden.The invention is explained below using the exemplary embodiment shown in the drawing. In the single figure, a cabinet 1 (control cabinet) of an electrical switchgear, in particular outdoor switchgear, can be seen, which contains at least one electronic control / regulation device 2 in addition to other structural components. An electric heater 3 is used to heat the interior of the cabinet, in particular for heating the electronic control / regulation device 2 and thus ensures that the components, in particular electronic components, even at low outside temperatures for a long life and safe Find function optimal temperature range.

Mit Ziffer 9 ist eine gegebenenfalls vorhandene weitere elektronische Steuerungs/Re­ gelungs-Einrichtung gestrichelt angedeutet.Numeral 9 indicates a possibly existing electronic control / regulation device with dashed lines.

Es ist selbstverständlich, daß die Wände des Schrankes 1 mit einer Wärmeisolation versehen sind.It goes without saying that the walls of the cabinet 1 are provided with thermal insulation.

Es besteht die Anforderung, daß die elektronische Steuerungs/Regelungs-Einrichtung 2 bei einem Ausfall der elektrischen Heizung 3 und sehr niedrigen Außentemperaturen noch mindestens zwei Stunden in Betrieb bleiben kann, d. h. das Temperaturniveau innerhalb des Schrankes 1 darf einen vorgegebenen Grenzwert nicht unterschreiten. Um diese Anforderung erfüllen zu können, ist eine zusätzliche Wärmekapazität 4 inner­ halb des Schrankes 1 vorgesehen, die derart bemessen ist, daß die in ihr gespeicherte Wärmeenergie genügend groß ist, daß die Innenraum-Temperatur des Schrankes 1 auch nach Ablauf von zwei Stunden ohne funktionsfähige elektrische Heizung 3 noch über einem vorgegebenen unteren Temperatur-Grenzwert liegt, der Voraussetzung für die einwandfreie Funktionsfähigkeit der elektronischen Steuerungs/Regelungs- Einrichtung 2 ist. Die beispielsweise aus Metallplatten bestehende zusätzliche Wärme­ kapazität 4 befindet sich vorzugsweise sowohl in der Nähe der elektrischen Heizung 3 als auch in der Nähe der elektronischen Steuerungs/Regelungs-Einrichtung 2.There is a requirement that the electronic control device 2 can remain in operation for at least two hours in the event of a failure of the electrical heater 3 and very low outside temperatures, ie the temperature level inside the cabinet 1 must not fall below a predetermined limit value. In order to be able to meet this requirement, an additional heat capacity 4 is provided within half of the cabinet 1 , which is dimensioned such that the thermal energy stored in it is sufficiently large that the interior temperature of the cabinet 1 is functional even after two hours electric heater 3 is still above a predetermined lower temperature limit, which is a prerequisite for the proper functioning of the electronic control device 2 . The additional heat capacity 4, for example made of metal plates, is preferably located both in the vicinity of the electric heater 3 and in the vicinity of the electronic control device 2 .

Eine Regeleinrichtung 5 dient zur optimalen Regelung der elektrischen Heizung 3, wo­ durch ein vorgegebenes Temperaturniveau innerhalb des Schrankes gewährleistet wird und wodurch gleichzeitig sichergestellt wird, daß sich die zusätzliche Wärmekapa­ zität 4 stets auf einem Temperaturniveau befindet, welches unter Berücksichtigung der momentanen Außentemperatur und der in die Atmosphäre abgegebenen Wärmeverlu­ ste des Schrankes 1 ausreichend ist, um die vorstehend erläuterte "Zwei-Stunden- Anforderung" sicher zu erfüllen.A control device 5 is used for optimal control of the electric heater 3 , where it is ensured by a predetermined temperature level within the cabinet and at the same time ensures that the additional heat capacity 4 is always at a temperature level, which takes into account the current outside temperature and in the atmosphere emitted heat loss of the cabinet 1 is sufficient to safely meet the "two-hour requirement" explained above.

Die Regeleinrichtung 5 empfängt den aktuellen Temperaturwert Tw eines Temperatur­ fühlers 6 der Wärmekapazität 4, den aktuellen Temperaturwert Ta eines Außentempe­ raturfühlers 7 und den aktuellen Temperaturwert Ti eines Innentemperaturfühlers 8 bzw. Temperaturfühlers der elektronischen Steuerungs/Regelungs-Einrichtung 2.The control device 5 receives the current temperature value Tw of a temperature sensor 6 of the heat capacity 4 , the current temperature value Ta of an outside temperature sensor 7 and the current temperature value Ti of an inside temperature sensor 8 or temperature sensor of the electronic control device 2 .

Die Kennzeichen des vorgeschlagenen Regelverfahrens sind folgende: Die Regelein­ richtung 5 steuert die elektrische Heizung 3 in Abhängigkeit der erfaßten aktuellen Temperaturwerte Tw, Ta, Ti derart an, daß einerseits unter allen auftretenden Bedin­ gungen die vorstehend erläuterte "Zwei-Stunden-Anforderung" sicher erfüllt werden kann (wobei der aktuelle Temperaturwert Ta ein Maß für den aktuellen Wärmeenergie­ inhalt der Wärmekapazität 4 ist) und daß andererseits durch die Wärmekapazität 4 be­ dingte nachteilige Temperaturerhöhungen über einen vorgegebenen oberen Grenzwert hinaus zuverlässig verhindert werden.The characteristics of the proposed control method are as follows: The control device 5 controls the electric heater 3 as a function of the detected current temperature values Tw, Ta, Ti in such a way that, on the one hand, the above-described "two-hour requirement" is reliably met under all conditions can be (where the current temperature value Ta is a measure of the current thermal energy content of the heat capacity 4 ) and that on the other hand be prevented by the heat capacity 4 conditional adverse temperature increases beyond a predetermined upper limit.

Vorteilhaft steuert die Regeleinrichtung 5 die elektrische Heizung 3 bei relativ warmen Außentemperaturen derart an, daß die Wärmekapazität 4 nur relativ wenig aufgewärmt wird und so zusätzliche, durch eventuelle starke Sonneneinstrahlung verursachte Wärmeenergie aufnehmen kann, um derart den Anstieg der Innentemperatur des Schrankes 1 zu limitieren.The control device 5 advantageously controls the electric heater 3 at relatively warm outside temperatures in such a way that the heat capacity 4 is warmed up only relatively little and can thus absorb additional thermal energy caused by possible strong solar radiation in order to limit the increase in the inside temperature of the cabinet 1 .

Claims (3)

1. Elektrisches Heizungssystem für einen Schrank (1) einer elektrischen Schaltanlage mit einer elektrischen Heizung (3) zur bedarfsweisen Beheizung des Schrankinnenraumes mit darin befindlicher elektronischer Steuerungs/Regelungs- Einrichtung (2, 9), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine zusätzliche Wärme­ kapazität (4) im Schrankinnenraum vorgesehen ist, welche derart bemessen ist, daß die in ihr gespeicherte Wärmeenergie genügend groß ist, daß die Innenraum-Tempera­ tur des Schrankes zumindest bis zum nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne oh­ ne funktionsfähige elektrische Heizung (3) noch über einem vorgegebenen unteren Temperatur-Grenzwert liegt, der Voraussetzung für die einwandfreie Funktionsfähigkeit der elektronischen Steuerungs/Regelungs-Einrichtung (2) ist.1. Electric heating system for a cabinet ( 1 ) of an electrical switchgear with an electric heater ( 3 ) for heating the cabinet interior as required with the electronic control device ( 2 , 9 ) therein, characterized in that at least one additional heat capacity ( 4 ) is provided in the interior of the cabinet, which is dimensioned such that the thermal energy stored in it is sufficiently large that the interior temperature of the cabinet at least until after a predetermined period of time oh ne functional electric heater ( 3 ) still above a predetermined the lower temperature limit is the prerequisite for the proper functioning of the electronic control device ( 2 ). 2. Elektrisches Heizungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine zusätzliche Wärmekapazität (4) aus Metallplatten gebildet ist.2. Electrical heating system according to claim 1, characterized in that the at least one additional heat capacity ( 4 ) is formed from metal plates. 3. Regelverfahren für das elektrische Heizungssystem nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Beheizung des Schrankinnenraumes in Abhängigkeit der aktuellen Außentemperatur, der aktuellen Schrankinnentemperatur und der aktuel­ len Temperatur der zusätzlichen Wärmekapazität (4) derart erfolgt, daß bei relativ war­ men Außentemperaturen die Wärmekapazität nur relativ wenig aufgewärmt wird und so zusätzliche, beispielsweise durch starke Sonneneinstrahlung verursachte Wärmeener­ gie aufnehmen kann.3. Control method for the electrical heating system according to claim 1, characterized in that the heating of the interior of the cabinet depending on the current outside temperature, the current inside temperature of the cabinet and the current temperature of the additional heat capacity ( 4 ) takes place in such a way that at relatively low outside temperatures Heat capacity is warmed up relatively little and can absorb additional heat energy, for example caused by strong solar radiation.
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