DE202017103880U1

DE202017103880U1 - Modulares Druckausleitsystem

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Publication number: DE202017103880U1
Application number: DE202017103880.7U
Authority: DE
Original assignee: Horstmann & Schwarz & Co KG GmbH
Current assignee: Horstmann & Schwarz & Co KG GmbH
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2017-07-21
Anticipated expiration: 2027-06-30

Abstract

Druckausleitsystem für eine Schaltanlage (10) mit Schaltfeldern (10.1) eines Schaltraums, – mit einem Sockelsystem (4) geeignet zur Anordnung unterhalb der Schaltanlage (10) und – mit einem mit dem Sockelsystem (4) verbundenen und zumindest ein Rohr (6.2) umfassenden Rohrsystem (6), wobei das Sockelsystem (4) und das Rohrsystem (6) derart vorgesehen sind, dass ein Ausleiten von Druck und/oder Gasen aus der Schaltanlage (10) und aus dem Schaltraum über das Sockelsystem (4) und das Rohrsystem (6) erfolgen kann, und wobei das Sockelsystem (4) Schaltfeldern (10.1) zugeordnete modulare Sockelelemente (4.1, 4.2, 4.3) umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckausleitsystem für eine Schaltanlage mit Schaltfeldern eines Schaltraums. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein System umfassend ein Druckausleitsystem und ein Baukastensystem zur Herstellung eines Druckausleitsystems.
Aus dem Stand der Technik sind Druckableitsysteme für Schaltanlagen bekannt. Diese sind erforderlich, da bei Schaltanlagen Störlichtbögen oder Fehlerlichtbögen, also technisch unerwünscht auftretende Lichtbögen zwischen elektrischen Anlagenteilen, auftreten können. Das Gebäude, die (übrigen) Anlagen und insbesondere im Schaltraum oder in der Nähe der Schaltanlage befindlichen Personen müssen hier geschützt werden.
Allerdings wird beispielsweise in den Normen IEC 62271-200: 2011-10 und IEC 62271-202: 2014-03 häufig nur von einem Schutz soweit wie praktisch möglich oder einem Schutz falls erforderlich gesprochen. In der Norm DIN EN 62271-202 (VDE 0671-2012) für fabrikfertige Stationen für Hochspannung/Niederspannung wird beispielsweise davon ausgegangen, dass giftige Gase, die im Falle eines Störlichtbogens auftreten können, die Sicherheit des Bedieners nicht beeinträchtigen, weil in solchen Situationen die Evakuierung des Schaltraumes vorgeschrieben ist.
Es hat sich allerdings gezeigt, dass Störlichtbogengase sich äußerst schnell ausbreiten können. Bis zu einer in der Norm genannten Evakuierung kann es für den Bediener oder einen beispielsweise im Kabelboden befindlichen Arbeiter bereits zu spät sein.
Eine weitere Erhöhung der Sicherheit würde allerdings die Herstellung der Druckableitsysteme aufwendiger machen. Insbesondere müsste bei Schaltanlagen oder Schaltfeldern unterschiedlichen Typs oder unterschiedlicher Hersteller gegebenenfalls unterschiedliche konstruktionelle Änderungen an den Druckableitsystemen vorgenommen werden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Druckausleitsystem, ein System und Baukastensystem anzugeben, mit dem eine wirtschaftliche Herstellung von Druckausleitsystemen einerseits und zudem vorrangig eine hohe Personen- und Gebäudesicherheit andererseits erreicht wird.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Druckausleitsystem für eine Schaltanlage mit Schaltfeldern eines Schaltraums beschrieben mit einem Sockelsystem geeignet zur Anordnung unterhalb der Schaltanlage und mit einem mit dem Sockelsystem verbundenen und zumindest ein Rohr umfassenden Rohrsystem, wobei das Sockelsystem und das Rohrsystem derart vorgesehen sind, dass ein Ausleiten von Druck und/oder Gasen aus der Schaltanlage und aus dem Schaltraum über das Sockelsystem und das Rohrsystem erfolgen kann, und wobei das Sockelsystem Schaltfeldern zugeordnete modulare Sockelelemente umfasst.
Es hat sich gezeigt, dass eine besonders wirtschaftliche Herstellung von Druckausleitsystemen erreicht werden kann, wenn das Sockelsystem modulare Sockelelemente, welche Schaltfeldern der Schaltanlage zugeordnet sind, umfasst. Dabei können nicht nur die gleichen Sockelelemente oder Sockelsysteme für Schaltanlagen oder Schaltfelder unterschiedlicher Typen oder Hersteller verwendet werden, sondern das Druckausleitsystem kann zudem flexibel an den Einsatzort angepasst werden. Es hat sich dabei insbesondere herausgestellt, dass trotz dieser erreichten hohen Flexibilität die durch die bestehenden Normen gestellten Anforderungen an die Druckableitsysteme nicht nur eingehalten sondern durch das Ausleiten aus dem Schaltraum sogar übertroffen werden können.
Unter einer Schaltanlage wird dabei insbesondere eine Anlage verstanden, in der elektrische Energie verteilt wird.
Unter einem Schaltfeld wird insbesondere ein Teil der Schaltanlage verstanden. Mehrere Schaltfelder sind zumeist über eine gemeinsame Sammelschiene zu einer Schaltanlage verbunden. In der Hochspannungstechnik wird als Schaltfeld die Zusammenschaltung aller erforderlichen Betriebsmittel zur Realisierung einer speziellen Übertragungs- oder Verteilungsaufgabe bezeichnet, wobei mehrere Schaltfelder dann die Schaltanlage bilden.
Wie bereits ausgeführt, ist das Ableiten oder Ausleiten von Druck und/oder Gasen aus der Schaltanlage insbesondere im Falle eines Störlichtbogens notwendig. Dies ist darauf zurückzuführen, dass es bei ungenügendem Abstand oder ungenügender Isolation zwischen zwei elektrischen Potenzialen zu einem ungewollten Spannungsüberschlag kommen kann, in dessen Verlauf der Lichtbogen entsteht. Dies kann insbesondere im Falle von Schaltanlagen für den Mittelspannungsbereich, beispielsweise 10 kV oder 20 kV, einen explosionsähnlichen Vorgang auslösen, der zu einem schlagartigen Druckanstieg und dem Freisetzen von Gasen führen kann.
Die modularen Sockelelemente sind beispielsweise im Wesentlichen quaderförmige Elemente oder Module. Beispielsweise umfassen die Sockelelemente jeweils vertikal verlaufenden Seitenwände und einen unterseitigen Boden und optional eine oberseitige Abdeckung.
Vorzugsweise ist ein Sockelelement einem einzigen Schaltfeld (1:1 Zuordnung) zugeordnet. Es ist jedoch grundsätzlich auch denkbar, dass ein Sockelelement zwei (oder mehr) Schaltfeldern zugeordnet (bzw. unterhalb diesen angeordnet) werden kann oder dass mehr als ein Sockelelement einem einzigen Schaltfeld zugeordnet (bzw. unterhalb diesem) angeordnet werden kann.
Ein modulares Sockelelement kann insofern als eine Art Grundelement angesehen werden, welches insbesondere unabhängig von der später zum Einsatz kommenden Schaltanlage verwendet werden kann.
Das mindestens eine Rohr des Rohrsystems weist beispielsweise einen runden oder ovalen Querschnitt auf. Das mindestens eine Rohr des Rohrsystems ist beispielsweise aus Aluminium oder Stahl hergestellt. Das mindestens eine Rohr weist vorzugsweise eine Dicke von 1,5–3 mm auf. Das außenseitige Ende des mindestens einen Rohrs kann beispielsweise mit einer sich im Falle einer Druckausleitung lösenden Haube oder Klappe verschlossen sein.
In der vorliegenden Anmeldung verwendete Begriffe wie „oben”, „unten”, „vorne”, „hinten”, „seitlich” (oder hiervon abgeleitete Begriffe) sollen jeweils auf die Orientierung im Betriebszustand verstanden werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckausleitsystems sind die Sockelelemente des Sockelsystems jeweils zur Anbindung an ein zugehöriges Schaltfeld der Schaltanlage ausgebildet. Das Schaltfeld kann beispielsweise unmittelbar oberhalb des Sockelelements des Sockelsystems angeordnet werden und an dieses angebunden werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckausleitsystems sind die Sockelelemente des Sockelsystems jeweils zur seitlichen Anbindung, insbesondere mittels Koppelelemente, an seitlich benachbarte Sockelelemente ausgebildet. Dies ermöglicht eine besonders wirtschaftliche Herstellung und genügt hohen Belastungsanforderungen. Bevorzugt können die einzelnen Sockelelemente unmittelbar seitlich nebeneinander angeordnet und miteinander verbunden werden. Hierzu sind bevorzugt Koppelelemente vorgesehen.
Die Sockelelemente werden beispielsweise kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden. Beispielsweise werden geschweißte Blöcke durch Koppelelemente miteinander verbunden oder genietete Einzelelemente miteinander verschraubt. Die Verbindung kann dabei vorzugsweise von außen durchgeführt werden, was eine einfache Montage und eine einfache spätere Erweiterung ermöglicht.
Eine besonders wirtschaftliche und trotzdem stabile Bauweise wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckausleitsystems erreicht, indem die Sockelelemente des Sockelsystems in Blechbauweise ausgebildet sind. Beispielsweise sind die Sockelelemente aus im Wesentlichen flächigen Blechelementen hergestellt. Beispielsweise sind die Sockelsysteme aus Stahl hergestellt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckausleitsystems weist das Sockelsystem seitlich endseitig einseitig oder beidseitig ein Verschlussblech auf. Auf diese Weise kann das Sockelsystem trotz der Sockelelemente, welche eigentlich zur seitlichen Anbindung an seitlich benachbarte Sockelelemente ausgebildet sind, seitlich abgeschlossen werden. Insbesondere kann ein Verschlussblech lösbar angebracht werden, so dass dieses bei Bedarf wieder entfernt werden kann, beispielsweise um das Sockelsystem mit weiteren Sockelelementen seitlich zu erweitern.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckausleitsystems definieren die Sockelelemente des Sockelsystems jeweils einen Anschlussraum, insbesondere im vorderen Bereich des Sockelsystems, und einen Drucksammelraum, insbesondere im hinteren Bereich des Sockelsystems.
Der Anschlussraum eines Sockelelements nimmt beispielsweise in etwa die vordere Hälfte eines Sockelelements ein. Der Drucksammelraum eines Sockelelements nimmt beispielsweise in etwa die hintere Hälfte eines Sockelelements ein. Der Anschlussraum und Drucksammelraum können vorteilhaft die bereits im Schaltfeld vorhandene Trennung zwischen einem hinten gelegenen Gasbereich und einem vorne gelegenen Kabelanschlussbereich des Schaltfeldes fortführen. Es hat sich insbesondere gezeigt, dass eine herstellerunabhängige Ausbildung von Anschlussraum und Drucksammelraum im Sockelelement möglich ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckausleitsystems ist der Anschlussraum zumindest eines Teils der Sockelelemente (vorzugsweise aller Sockelelemente) zur Durchführung von elektrischen Verbindungen zu einem Kabelanschlussbereich eines zugehörigen Schaltfelds der Schaltanlage ausgebildet. Beispielsweise weisen die jeweiligen Anschlussräume ein oder mehrere Öffnung im oberen Bereich auf, sodass elektrische Verbindungen zu dem Kabelanschlussbereich des zugehörigen Schaltfelds der Schaltanlage geführt werden können. Die elektrischen Verbindungen können insbesondere als Kabel ausgebildet sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckausleitsystems ist der Anschlussraum zumindest eines Teils der Sockelelemente (vorzugsweise aller Sockelelemente) zur unterseitigen, vorderseitigen und/oder seitlichen Zuführung von elektrischen Verbindungen von außen ausgebildet ist. Mit einer unterseitigen Zuführung können die elektrischen Verbindungen insbesondere über einen Doppelboden, sofern vorhanden, zugeführt werden. Eine seitliche Zuführung ist insbesondere bei fehlendem Doppelboden oder endseitigen bzw. seitlich abschließenden Sockelelementen vorteilhaft.
Besonders vorteilhaft in Bezug auf eine hohe Sicherheit des Druckausleitsystems ist es, wenn gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckausleitsystems der Anschlussraum zumindest eines Teils der Sockelelemente (vorzugsweise aller Sockelelemente) gegen Anschlussräume seitlich benachbarter Sockelelemente (druckstabil) geschottet ist. Hierdurch kann eine feldweise Begrenzung der Auswirkungen von Störlichtbögen verbessert werden. Tritt beispielsweise ein Störlichtbogen in einem über dem Anschlussraum gelegenen Kabelanschlussbereich eines Schaltfeldes auf, können Druck und Gase in den Anschlussraum des Sockelelements geleitet und vor hier in den dahintergelegenen Drucksammelraum geführt werden. Eine Auswirkung auf seitlich benachbarte Schaltfelder kann so unterbunden oder minimiert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckausleitsystems ist der Drucksammelraum zumindest eines Teils der Sockelelemente zu Drucksammelräumen seitlich benachbarter Sockelelemente offen. Auf diese Weise können Druck und/oder Gase im Falle eines Störfalls effektiv durch die Drucksammelräume der Sockelelemente seitlich abgeführt werden, ohne notwendigerweise zu weiteren Schaltfeldern, in den Schaltraum und/oder einen Doppelboden gelangen zu können.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckausleitsystems ist der Drucksammelraum zumindest eines Teils der Sockelelemente (vorzugsweise aller Sockelelemente) zur Herstellung einer druckausgleichenden Verbindung mit einem Gasbereich eines zugehörigen Schaltfelds der Schaltanlage ausgebildet. Hierdurch wird verhindert, dass Druck und/oder Gase aus dem Gasbereich des Schaltfeldes in den vorderen Kabelanschlussbereich des Schaltfeldes gelangen, sondern stattdessen in den daruntergelegenen Drucksammelraum des Sockelelements geführt werden. Der Drucksammelraum und der Gasbereich sind dabei nicht notwendigerweise dauerhaft miteinander verbunden. Vielmehr kann auch nur im Falle eines Störfalls (und damit steigenden Drucks im Gasbereich) eine Verbindung vom Gasbereich zum Drucksammelraum hergestellt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckausleitsystems weist der Drucksammelraum zumindest eines Teils der Sockelelemente (vorzugsweise aller Sockelelemente) in Richtung eines zugehörigen Schaltfeldes der Schaltanlage eine Öffnung auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckausleitsystems sind der Anschlussraum und der Drucksammelraum zumindest eines Teils der Sockelelemente mittels einer (vertikalen) Trennwand gegeneinander geschottet. Wie bereits ausgeführt, kann durch die Trennwand vorteilhaft erreicht werden, dass durch den Anschlussraum und der Drucksammelraum des jeweiligen Sockelelements vorteilhaft die bereits im Schaltfeld vorhandene Trennung zwischen einem hinten gelegenen Gasbereich und einem vorne gelegenen Kabelanschlussbereich des Schaltfeldes fortgeführt wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckausleitsystems ist die Trennwand des jeweiligen Sockelelements jeweils unabhängig vom Typ des zugehörigen Schaltfeldes und insbesondere unabhängig von der Position einer im zugehörigen Schaltfeld vorgesehenen Trennplatte zur Trennung von Gasbereich und Kabelanschlussbereich des zugehörigen Schaltfeldes gleich positioniert. Das heißt insbesondere, dass die Trennwand des jeweiligen Sockelelements und die Trennplatte des Schaltfeldes nicht unbedingt in der gleichen vertikalen Ebene zu liegen brauchen. Vielmehr kann die Trennwand im jeweiligen Sockelelement nach vorne oder hinten im Vergleich zu der Trennplatte des darüber gelegenen Schaltfeldes versetzt sein. Es hat sich gezeigt, dass eine herstellerunabhängige Ausbildung von Anschlussraum und Drucksammelraum und insbesondere Positionierung der Trennwand im Sockelelement möglich ist, auch wenn die gegebenenfalls im Schaltfeld vorgesehene Trennplatte zur Trennung von Gasbereich und Kabelanschlussbereich je nach Typ und/oder Hersteller an unterschiedlichen Orten angeordnet ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckausleitsystems weist die Trennwand jeweils eine mit einer Druckklappe verschlossenen Öffnung auf. Dabei ist die Druckklappe vorzugsweise jeweils derart ausgebildet, dass sich die Druckklappe bei einem Überdruck im Anschlussraum in Richtung des Drucksammelraums des jeweiligen Sockelelements öffnen kann. Beispielsweise ist die Öffnung zwischen Anschlussraum und Drucksammelraum mit gitterförmigen Streben versehen, während drucksammelraum-seitig die Druckklappe angeordnet ist, sodass sich diese nur in Richtung des Drucksammelraums öffnen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckausleitsystems ist das Sockelsystem in seinem Bodenbereich nach unten hin (druckstabil) geschottet. Bei einem Störfall werden Druck und/oder Gas also entlang der Drucksammelräume der Sockelelemente geleitet, jedoch nicht in einen gegebenenfalls vorhandenen Doppelboden. Es hat sich gezeigt, dass auch ohne ein Ableiten von Druck und/oder Gas in den Boden Druck und/oder Gas ausreichend abgeleitet werden können. Hierdurch wird der Schutz von beispielsweise sich im Doppelboden befindlichen Arbeitern effektiv erhöht.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckausleitsystems umfasst das Druckausleitsystem ein oder mehrere Deckbleche zur Anpassung der Sockelelemente und/oder des Sockelsystems an den Typ des jeweiligen Schaltfelds und/oder der Schaltanlage. Es hat sich herausgestellt, dass es bereits ausreichend ist, eine möglicherweise erforderliche Anpassung der Sockelelemente bzw. des Sockelsystems mithilfe von Deckblechen, welche insbesondere zwischen dem Sockelelement bzw. Sockelsystem und dem Schaltfeld bzw. der Schaltanlage angeordnet sind, zu realisieren. Die Sockelelemente hingegen können vielmehr unabhängig von dem zu verwendenden Schaltfeld bzw. der zu verwendenden Schaltanlage ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckausleitsystems weist das Rohrsystem ein sockelartiges Rohranschlusselement zur Verbindung mit dem Sockelsystem auf. Das Rohranschlusselement dient insbesondere dazu, im Störfall entstehenden Druck und/oder Gase von den Drucksammelräumen der Sockelelemente in das Rohrsystem zu leiten. Beispielsweise ist das Rohranschlusselement im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet. Beispielsweise umfasst das Rohranschlusselement verlaufenden Seitenwände, einen Boden und eine oberseitige Abdeckung. Das Rohranschlusselement weist vorzugsweise einen Anbindungsbereich für das mindestens eine Rohr des Rohrsystems auf. Vorzugsweise ist in dem Rohranschlusselement ein Leitblech vorgesehen, welches der Umlenkung einer (im Wesentlichen horizontal verlaufenden) Strömung aus den Drucksammelräumen in das mindestens eine (zunächst im Wesentlichen vertikal verlaufende) Rohr des Rohrsystems dient.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckausleitsystems umfasst das Rohrsystem mindestens ein Rohr, bevorzugt drei parallel verlaufende Rohre. Es hat sich insbesondere gezeigt, dass bei mehreren Rohren und/oder einem längeren Rohr sich das entstehende Raumvolumen positiv auf den Druckverlauf auswirken kann, da hierdurch Druckanstiege im Sockelsystem verringert oder vermieden werden können.
Insbesondere kann das mindestens eine Rohr des Rohrsystems eine Länge von bis zu 5 m, 10 m oder sogar 15 m aufweisen. Das mindestens eine Rohr ist vorzugsweise so ausgeführt, dass es im Betrieb in einer Höhe von mehr als 2 m, vorzugsweise mehr als 2,5 m Höhe über dem Boden endet, um die Personensicherheit zu gewährleisten.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckausleitsystems weist das mindestens eine Rohr des Rohrsystems zumindest eine insbesondere im Wesentlichen rechtwinklige Biegung auf. Insbesondere kann das mindestens eine Rohr des Rohrsystems zumindest abschnittsweise vertikal und/oder horizontal verlaufen. Mittels einer im Wesentlichen rechtwinkligen Biegung kann das zunächst vertikal verlaufende mindestens eine Rohr in horizontaler Richtung aus dem Schaltraum geführt werden. Durch eine zweifache insbesondere im Wesentlichen rechtwinklige Biegung des zumindest einen Rohres kann das zumindest eine Rohr zunächst horizontal durch eine Wand geführt und anschließend in vertikaler Richtung beispielsweise ins Freie geführt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckausleitsystems ist das Rohrsystem seitlich endseitig, im Verlauf oder rückseitig des Sockelsystems angeordnet. Es hat sich gezeigt, dass das Rohrsystem nicht nur seitlich endseitig, sondern insbesondere auch im Verlauf (also beispielsweise zwischen zwei Sockelelementen) oder auch rückseitig angeordnet werden kann. Es ist lediglich erforderlich, dass eine Verbindung der Drucksammelräume mit dem Rohrsystem vorhanden ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckausleitsystems ist das Druckausleitsystem zur Ausleitung von Druck und/oder Gasen aus der Schaltanlage ins Freie ausgebildet. Hierzu kann insbesondere zumindest ein entsprechend langes Rohr des Rohrsystems vorgesehen sein. Das Rohrsystem kann in diesem Fall auch vorteilhaft frei von Filtern ausgebildet werden, welche beispielsweise notwendig wären, wenn eine Ausleitung in einen Innenraum erfolgt.
Alternativ kann gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckausleitsystems das Druckausleitsystem zur Ausleitung von Druck und/oder Gasen aus der Schaltanlage in einen Innenraum ausgebildet sein. Der Innenraum kann beispielsweise der Schaltraum selbst oder ein Nebenraum sein.
Insbesondere in diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn das Druckausleitsystem, vorzugsweise das Rohrsystem, gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung einen Absorber umfasst. Der Absorber kann beispielsweise aus diversen Streckmetalllagen bestehen. Der Absorber dient insbesondere dazu Partikel aus dem ausgeleiteten Gasstrom zu filtern. Alternativ oder zusätzlich wird das ausgeleitete Gas dabei gekühlt. Der Absorber ist beispielsweise im Fußbereich des Rohrsystems angeordnet.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein System beschrieben, umfassend ein Druckausleitsystem nach dem ersten Aspekt und eine Schaltanlage. Wie bereits ausgeführt, hat sich herausgestellt, dass ein Druckausleitsystem betriebssicher modular hergestellt und an die jeweilige Schaltanlage angepasst werden kann und dabei unabhängig vom Typ oder Hersteller der Schaltanlage die gleichen Sockelelemente verwendet werden können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems ist die Schaltanlage eine Mittelspannungsschaltanlage. Da Schaltanlagen für Mittelspannungen typischerweise in geschlossenen Gebäuden ausgeführt werden, ist hier eine zuverlässige Druckausleitung und ein Schutz von im Innenraum befindlichen Personen besonders relevant. Unter Mittelspannung wird dabei eine Hochspannung von 1 kV bis 52 kV, insbesondere von mindestens 6 kV und/oder von höchstens 30 kV verstanden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems ist die Schaltanlage eine luftisolierte oder eine gasisolierte, insbesondere SF₆-isolierte, Schaltanlage. Unter einer gasisolierten Schaltanlage wird eine vollständig gasdicht gekapselte Schaltanlage für Hochspannung und Mittelspannung verstanden, die zur Isolierung den oder die elektrischen Leiter mit einem Schutzgas (beispielsweise Schwefelhexafluorid SF₆) umgibt. Damit sind, im Gegensatz zu luftisolierten Schaltanlagen, kompakte Schaltanlagen in engen Räumen realisierbar. Allerdings ist insbesondere für luftisolierte Schaltanlagen eine effektive Druckableitung notwendig, da hier bis zu 30% höhere Drücke als im Normalbetrieb mit SF₆ erreicht werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems ist die Schaltanlage eine Schaltanlage der sekundären Verteilerebene.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein Baukastensystem zur Herstellung eines Druckausleitsystems gemäß dem ersten Aspekt beschrieben, mit modularen Sockelelementen für Schaltfelder einer Schaltanlage zur Bildung eines Sockelsystems geeignet zur Anordnung unterhalb der Schaltanlage und mit zumindest einem zumindest ein Rohr umfassenden Rohrsystem, wobei die Sockelelemente unabhängig vom Typ des Schaltfeldes oder der Schaltanlage zur Bildung des Sockelsystems verwendbar sind.
Wie bereits ausgeführt, können nicht nur baugleiche Sockelelemente oder Sockelsysteme für Schaltanlagen oder Schaltfelder unterschiedlichen Typs oder unterschiedlicher Hersteller verwendet werden, sondern das Druckausleitsystem kann zudem durch eine modulare Zusammenstellung flexibel an Einsatzort und Anlage angepasst werden. Trotz dieser erreichten hohen Flexibilität können die durch die bestehenden Normen gestellten Anforderungen an das Druckausleitsystem nicht nur eingehalten sondern sogar übertroffen werden.
Beispielsweise umfasst das Baukastensystem zumindest zwei, vorzugsweise drei unterschiedliche Sockelelementtypen, welche beispielsweise unterschiedliche Breiten aufweisen. Diese können insbesondere herstellerunabhängig eingesetzt werden, wobei eine etwaige notwendige Anpassung über ein Deckblech erfolgen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Baukastensystems umfasst das Baukastensystem unterschiedliche Rohrsysteme, wobei die unterschiedlichen Rohrsysteme mit dem Sockelsystem kombinierbar sind, insbesondere an unterschiedlichen Positionen des Sockelsystems mit dem Sockelsystem kombinierbar sind. Die unterschiedlichen Rohrsysteme ermöglichen insbesondere eine flexible Anpassung des Druckausleitsystems an unterschiedliche Einsatzorte und unterschiedliche Arten der Druckausleitung (z. B. ins Freie oder in den Innenraum).
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Baukastensystems umfasst das Baukastensystem weiterhin unterschiedliche Deckbleche zur Anpassung der Sockelelemente oder des Sockelsystems an einen Typ des jeweiligen Schaltfelds oder der Schaltanlage. Wie bereits ausgeführt, hat es sich herausgestellt, dass baugleiche Sockelelemente verwendet werden können und die (einzige) erforderliche Anpassung an unterschiedliche Hersteller oder Typen von Schaltanlagen oder Schaltfeldern mittels Deckblechen erfolgen kann.
Die in dieser Beschreibung beschriebenen beispielhaften Ausgestaltungen der unterschiedlichen Aspekte der vorliegenden Erfindung sollen auch in allen Kombinationen miteinander und in Kombination mit den übrigen Aspekten offenbart verstanden werden.
Weitere vorteilhafte beispielhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden detaillierten Beschreibung einiger beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, insbesondere in Verbindung mit den Figuren, zu entnehmen. Die Figuren sollen jedoch nur dem Zwecke der Verdeutlichung, nicht aber zur Bestimmung des Schutzbereiches der Erfindung dienen. Die Figuren sind nicht maßstabsgetreu und sollen lediglich das allgemeine Konzept der vorliegenden Erfindungbeispielhaft widerspiegeln. Insbesondere sollen Merkmale, die in den Figuren enthalten sind, keineswegs als notwendiger Bestandteil der vorliegenden Erfindung erachtet werden.
In der Zeichnung zeigen
1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Druckausleitsystems in einem Schaltraum;
2 eine schematische perspektivische Darstellung des Druckausleitsystems aus 1 nur mit Rohranschlusselement;
3 eine schematische perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Druckausleitsystems;
4 eine schematische perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Druckausleitsystems mit einer Schaltanlage;
5 eine schematische Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Druckausleitsystems mit einer Schaltanlage; und
6 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines einzelnen Sockelelements.
Im Folgenden werden die gleichen Bezugszeichen für die gleichen oder ähnliche Elemente in den Zeichnungen verwendet, auch wenn es sich um unterschiedliche Ausführungsbeispiele handelt.
1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Druckausleitsystems 1 in einem Schaltraum 2. Das Druckausleitsystem 1 ist (ohne die Rohre) auch in 2 dargestellt.
Das Druckausleitsystem umfasst ein Sockelsystem 4 geeignet zur Anordnung unterhalb einer Schaltanlage (vgl. 4 und 5) und ein Rohrsystem 6. Das Sockelsystem 4 umfasst in diesem Fall insgesamt sechs modulare Sockelelemente drei unterschiedlicher Typen 4.1, 4.2 und 4.3. Die Sockelelemente 4.1, 4.2, 4.3 sind jeweils zur Anbindung an ein zugehöriges Schaltfeld einer Schaltanlage ausgebildet. Die Sockelelemente 4.1, 4.2, 4.3 sind dabei jeweils zur seitlichen Anbindung an seitlich benachbarte Sockelelemente 4.1, 4.2, 4.3 ausgebildet. Das Sockelsystem 4 weist seitlich endseitig ein Verschlussblech 4.4 auf. Auf der gegenüberliegenden Seite schließt sich seitlich endseitig ein Rohranschlusselement 6.1 des Rohrsystems 6 an.
Die Sockelelemente 4.1, 4.2, 4.3 des Sockelsystems 4 definieren jeweils im vorderen Bereich einen Anschlussraum 4.5 und im hinteren Bereich einen Drucksammelraum 4.6.
Die Anschlussräume 4.5 der Sockelelemente 4.1, 4.2, 4.3 sind jeweils gegen Anschlussräume 4.5 seitlich benachbarter Sockelelemente 4.1, 4.2, 4.3 druckstabil geschottet. Auch ist das das Sockelsystem 4 in seinem Bodenbereich nach unten hin druckstabil geschottet. Hingegen sind die Drucksammelräume 4.6 der Sockelelemente 4.1, 4.2, 4.3 jeweils zu Drucksammelräumen 4.6 seitlich benachbarter Sockelelemente 4.1, 4.2, 4.3 offen.
An das Rohranschlusselement 6.1 des Rohrsystems 6 schließen sich in diesem Fall drei vertikal parallel verlaufende Rohre 6.2 an. Die Rohre 6.2 führen nach außen, sodass das Druckausleitsystem 1 im Falle eines Störlichtbogens zur Ausleitung von Druck und/oder Gasen ins Freie ausgebildet ist.
Durch die modularen Sockelelemente 4.1, 4.2, 4.3 und das Rohrsystem 6 wird ein Baukastensystem zur Bildung eines Sockelsystems 4 für Schaltfelder einer Schaltanlage gebildet. Das hierdurch gebildete Sockelsystem 4 ist zur Anordnung unterhalb der Schaltanlage geeignet. Dabei sind die Sockelelemente 4.1, 4.2, 4.3 und das Rohrsystem 6 unabhängig vom Typ des Schaltfeldes oder der Schaltanlage zur Bildung des Sockelsystems 4 verwendbar.
3 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Druckausleitsystems 1. Im Unterschied zu dem in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist in diesen Fall das Rohrsystem 6 nicht seitlich endseitig, sondern rückseitig des Sockelsystems 4 angeordnet. Zudem weisen die zunächst vertikal verlaufenden Rohre 6.2 eine im Wesentlichen rechtwinklige Biegung auf, um Druck und/oder Gase nicht durch die Decke, sondern die Wand des Schaltraums 2 abzuführen.
Weiterhin sind in 3 Deckbleche 8 dargestellt, welche ein Anpassen des Sockelsystems 4 bzw. der Sockelelemente 4.1, 4.2, 4.3 an darauf anzuordnende Schaltfelder der Schaltanlage anpasst. Eine weitere Anpassung des Sockelsystems 4 und insbesondere der Positionen der darin angeordneten Trennwände (vgl. 5 und 6) ist nicht erforderlich.
4 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Druckausleitsystems 1 mit einer Schaltanlage 10. Das Rohrsystem 6 ist hier seitlich endseitig des Sockelsystems auf der linken Seite angeordnet. Die zunächst vertikal verlaufenden Rohre 6.2 weisen eine im Wesentlichen rechtwinklige Biegung auf.
In 4 ist zudem die auf dem Sockelsystem 4 angeordnete Schaltanlage 10 mit Schaltfeldern 10.1 abgebildet. Die Schaltanlage 10 ist in diesem Fall eine Mittelspannungsschaltanlage der sekundären Verteilerebene.
5 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Druckausleitsystems 1 mit einer Schaltanlage 10 im Querschnitt. Das im Schnitt dargestellte Schaltfeld 10.1 der Schaltanlage 10 weist einen hinten gelegenen Gasbereich 10.1.1 mit einem Gasraum auf und einen vorne gelegenen Kabelanschlussbereich 10.1.2.
Das hier dargestellte Sockelelement 4.1 wird nun in Zusammenhang mit 6 näher beschrieben, welche eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines einzelnen Sockelelements 4.1 zeigt, welches auch für die übrigen Sockelelemente 4.2, 4.3 repräsentativ ist.
Wie insbesondere in 6 zu sehen ist, ist das Sockelelement 4.1 des Sockelsystems 4 in Blechbauweise gefertigt.
Der Anschlussraum 4.5 des Sockelelements 4.1 ist zur Durchführung von elektrischen Verbindungen 14 zu dem Kabelanschlussbereich 10.1.2 des zugehörigen Schaltfelds 10.1 der Schaltanlage 10 ausgebildet. Der Anschlussraum 4.5 des Sockelelements 4.1 ist mit der Kabelzuführung 4.5.1 zur unterseitigen Zuführung von Kabeln 14 von außen ausgebildet.
Der Drucksammelraum 4.6 des Sockelelements 4.1 ist zur Herstellung einer druckausgleichenden Verbindung mit dem Gasbereich 10.1.1 des zugehörigen Schaltfelds 10.1 der Schaltanlage 10 ausgebildet. Hierzu weist der Drucksammelraum 4.6 des Sockelelements 4.1 in Richtung des zugehörigen Schaltfeldes 10.1 der Schaltanlage 10 eine Öffnung 12 auf.
Der Anschlussraum 4.5 und der Drucksammelraum des Sockelelements 4.1 sind mittels einer Trennwand 16 gegeneinander geschottet. Die Trennwand 16 ist jedoch im Fall eines Störlichtbogens in Richtung des Drucksammelraums 4.6 nicht druckstabil. Vielmehr weist die Trennwand 16 eine mit einer Druckklappe 16.1 verschlossenen Öffnung auf, welche derart ausgebildet ist, dass sich die Druckklappe 16.1 bei einem Überdruck im Anschlussraum 4.5 in Richtung des Drucksammelraums 4.6 öffnen kann.
Vorteilhaft kann die Trennwand 16 eines jeweiligen Sockelelements jeweils unabhängig vom Typ des zugehörigen Schaltfeldes 10.1 und insbesondere unabhängig von der Position einer im zugehörigen Schaltfeld 10.1 vorgesehenen Trennplatte 10.1.3 zur Trennung von Gasbereich 10.1.1 und Kabelanschlussbereich 10.1.2 des zugehörigen Schaltfeldes 10 gleich positioniert sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Normen IEC 62271-200: 2011-10 [0003]
IEC 62271-202: 2014-03 [0003]
Norm DIN EN 62271-202 [0003]
VDE 0671-2012 [0003]

Claims

Druckausleitsystem für eine Schaltanlage (10) mit Schaltfeldern (10.1) eines Schaltraums, – mit einem Sockelsystem (4) geeignet zur Anordnung unterhalb der Schaltanlage (10) und – mit einem mit dem Sockelsystem (4) verbundenen und zumindest ein Rohr (6.2) umfassenden Rohrsystem (6), wobei das Sockelsystem (4) und das Rohrsystem (6) derart vorgesehen sind, dass ein Ausleiten von Druck und/oder Gasen aus der Schaltanlage (10) und aus dem Schaltraum über das Sockelsystem (4) und das Rohrsystem (6) erfolgen kann, und wobei das Sockelsystem (4) Schaltfeldern (10.1) zugeordnete modulare Sockelelemente (4.1, 4.2, 4.3) umfasst.
Druckausleitsystem nach Anspruch 1, wobei die Sockelelemente (4.1, 4.2, 4.3) des Sockelsystems (4) jeweils zur Anbindung an ein zugehöriges Schaltfeld (10.1) der Schaltanlage (10) ausgebildet sind.
Druckausleitsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sockelelemente (4.1, 4.2, 4.3) des Sockelsystems (4) jeweils zur seitlichen Anbindung, insbesondere mittels Koppelelemente, an seitlich benachbarte Sockelelemente (4.1, 4.2, 4.3) ausgebildet sind.
Druckausleitsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sockelelemente (4.1, 4.2, 4.3) des Sockelsystems (4) in Blechbauweise ausgebildet sind.
Druckausleitsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sockelsystem (4) seitlich endseitig einseitig oder beidseitig ein Verschlussblech (4.4) aufweist.
Druckausleitsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sockelelemente (4.1, 4.2, 4.3) des Sockelsystems (4) jeweils einen Anschlussraum (4.5), insbesondere im vorderen Bereich des Sockelsystems (4), und einen Drucksammelraum (4.6), insbesondere im hinteren Bereich des Sockelsystems (4), definieren.
Druckausleitsystem nach Anspruch 6, wobei der Anschlussraum (4.5) zumindest eines Teils der Sockelelemente (4.1, 4.2, 4.3) zur Durchführung von elektrischen Verbindungen (14) zu einem Kabelanschlussbereich (10.1.2) eines zugehörigen Schaltfelds (10.1) der Schaltanlage (10) ausgebildet ist.
Druckausleitsystem nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Anschlussraum (4.5) zumindest eines Teils der Sockelelemente (4.1, 4.2, 4.3) zur unterseitigen, vorderseitigen und/oder seitlichen Zuführung von elektrischen Verbindungen (14) von außen ausgebildet ist.
Druckausleitsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Anschlussraum (4.5) zumindest eines Teils der Sockelelemente (4.1, 4.2, 4.3) gegen Anschlussräume (4.5) seitlich benachbarter Sockelelemente (4.1, 4.2, 4.3) geschottet ist.
Druckausleitsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der Drucksammelraum (4.6) zumindest eines Teils der Sockelelemente (4.1, 4.2, 4.3) zu Drucksammelräumen (4.6) seitlich benachbarter Sockelelemente (4.1, 4.2, 4.3) offen ist.
Druckausleitsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei der Drucksammelraum (4.6) zumindest eines Teils der Sockelelemente (4.1, 4.2, 4.3) zur Herstellung einer druckausgleichenden Verbindung mit einem Gasbereich (10.1.1) eines zugehörigen Schaltfelds (10.1) der Schaltanlage (10) ausgebildet ist.
Druckausleitsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei der Drucksammelraum (4.6) zumindest eines Teils der Sockelelemente (4.1, 4.2, 4.3) in Richtung eines zugehörigen Schaltfeldes (10.1) der Schaltanlage (10) eine Öffnung 12 aufweist.
Druckausleitsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei der Anschlussraum (4.5) und der Drucksammelraum (4.6) zumindest eines Teils der Sockelelemente (4.1, 4.2, 4.3) mittels einer Trennwand (16) gegeneinander geschottet sind.
Druckausleitsystem nach Anspruch 13, wobei die Trennwand (16) des jeweiligen Sockelelements (4.1, 4.2, 4.3) jeweils unabhängig vom Typ des zugehörigen Schaltfeldes (10.1) und insbesondere unabhängig von der Position einer im zugehörigen Schaltfeld (10.1) vorgesehenen Trennplatte (10.1.3) zur Trennung von Gasbereich (10.1.1) und Kabelanschlussbereich (10.1.2) des zugehörigen Schaltfeldes (10.1) gleich positioniert ist.
Druckausleitsystem nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Trennwand (16) jeweils eine mit einer Druckklappe (16.1) verschlossenen Öffnung aufweist.
Druckausleitsystem nach Anspruch 15, wobei die Druckklappe (16.1) jeweils derart ausgebildet ist, dass sich die Druckklappe (16.1) bei einem Überdruck im Anschlussraum (4.5) in Richtung des Drucksammelraums (4.6) des jeweiligen Sockelelements (4.1, 4.2, 4.3) öffnen kann.
Druckausleitsystem nach Anspruch 15, wobei das Sockelsystem (4) in seinem Bodenbereich nach unten hin geschottet ist.
Druckausleitsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Druckausleitsystem (1) ein oder mehrere Deckbleche (8) zur Anpassung der Sockelelemente (4.1, 4.2, 4.3) und/oder des Sockelsystems (4) an den Typ des jeweiligen Schaltfelds (10.1) und/oder der Schaltanlage (10) umfasst.
Druckausleitsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Rohrsystem (6) ein sockelartiges Rohranschlusselement (6.1) zur Verbindung mit dem Sockelsystem (4) aufweist.
Druckausleitsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Rohrsystem (6) mindestens ein Rohr, bevorzugt drei parallel verlaufende Rohre (6.2) umfasst.
Druckausleitsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Rohr (6.2) des Rohrsystems (6) zumindest eine insbesondere im Wesentlichen rechtwinklige Biegung aufweist.
Druckausleitsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Rohr (6.2) des Rohrsystems (6) zumindest abschnittsweise vertikal und/oder horizontal verläuft.
Druckausleitsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Rohrsystem (6) seitlich endseitig, im Verlauf oder rückseitig des Sockelsystems (4) angeordnet ist.
Druckausleitsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Druckausleitsystem (1) zur Ausleitung von Druck und/oder Gasen aus der Schaltanlage (10) ins Freie ausgebildet ist.
Druckausleitsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Druckausleitsystem (1) zur Ausleitung von Druck und/oder Gasen aus der Schaltanlage (10) in einen Innenraum (2) ausgebildet ist.
Druckausleitsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Druckausleitsystem (1), insbesondere das Rohrsystem (6) einen Absorber umfasst.
System umfassend – ein Druckausleitsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 26 und – eine Schaltanlage (10).
System nach Anspruch 27, wobei die Schaltanlage (10) eine Mittelspannungsschaltanlage ist.
System nach Anspruch 27 oder 28, wobei die Schaltanlage (10) eine luftisolierte oder eine gasisolierte, insbesondere SF₆-isolierte, Schaltanlage (10) ist.
System nach einem der Ansprüche 27 bis 29, wobei die Schaltanlage (10) eine Schaltanlage (10) der sekundären Verteilerebene ist.
Baukastensystem zur Herstellung eines Druckausleitsystems (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 26, – mit modularen Sockelelementen (4.1, 4.2, 4.3) für Schaltfelder (10.1) einer Schaltanlage (10) zur Bildung eines Sockelsystems (4) geeignet zur Anordnung unterhalb der Schaltanlage (10) und – mit zumindest einem zumindest ein Rohr (6.2) umfassenden Rohrsystem (6), wobei die Sockelelemente (4.1, 4.2, 4.3) unabhängig vom Typ des Schaltfeldes (10.1) oder der Schaltanlage (10) zur Bildung des Sockelsystems (4) verwendbar sind.
Baukastensystem nach Anspruch 31, wobei das Baukastensystem unterschiedliche Rohrsysteme (6) umfasst, wobei die unterschiedlichen Rohrsysteme (6) mit dem Sockelsystem (4) kombinierbar sind.
Baukastensystem nach Anspruch 31 oder 32, wobei das Baukastensystem weiterhin unterschiedliche Deckbleche (8) zur Anpassung der Sockelelemente (4.1, 4.2, 4.3) oder des Sockelsystems (4) an einen Typ des jeweiligen Schaltfelds (10.1) oder der Schaltanlage (10) umfasst.