DE2243383C3 - Elektrische Umspannstation für Unterflurauf stellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Umspannstation für Unierfluraufstellung aus einem für Kühlflüssigkeiten undurchlässigen Betonkessel für einen flüssigkeitsgekiililtcn Transformator und oberhalb lies Transformators angeordnetem Hoch- und NiederspaniHingsieil.

Die Aufstellung von Umspannstationen in diehibesiedelten Gebieten stößt auf immer größere PIaIzschwierigkeiien. Oll ist es zwingend erforderlich, daß sie m uniuiiielbarer Näh«' von Straßenkreuzungen aufgestellt werden, da hier üblicherweise die Energieleitungeii zusammenlaufen. Der ständig steigende Bedarf an elekirischer Hnergie erfordert eine stets dichter werdendes Energieverleilungsneiz. Das führt dazu, daß nicht nur die Anzahl der zu errichtenden Umspannslalioiien sieigt, sondern in zunehmendem Maße auch Stationen kleinerer Abmessungen in größerer Dichte installieri werden müssen.

Überirdische Umspannstationen im Stadtgebiei stören aber nicht nur das Stadtbild, sondern behindern auch in starkem Maße den Verkehr, da sie siets eine Sjchihchindcrimg darstellen. Um diesen Nachteil zu vermeiden, sind elektrische Umspannstaiionci: gelegentlich schon als Unierflursiatioiien erstellt worden. Derartige UnierHursiaiioiien bringen aber andere Nachteile mit sich, da sie in der Kegel schwierig /\\ uallen sind und insbesondere die Belüftung des Transformators nur mil erheblichem Aufwand bewerkstellig! werden kann.

.So isl beispielsweise bei einer vorbekannien Trans· iormaiorenstaiion (CH-PS 74 718) der Transformator zusammen mit dem ihn umgebenden Kühl- und Isolieröl ohne Abdeckung in einen Grubenbehälter gestelli. so daß die Hoch- und Niederspannungssicherungen unmittelbar oberhalb des freien Ölspiegels liegen. Eine derartige Anordnung isl im höchsten Maße gefährlich, da bei Kurzschlüssen in den elektrischen Sehaltanlaaenteilen stets vorhandene Öldämpfe über dem Ölspieiiel entzündet werden können und das gesamt Ölbad in Brand gesteckt wird. Dies führt nicht nur zu einer vollsiändigen Zerstörung der Station, sondern auch zu einer erheblichen Gefährdung von Passanten in der Umgebung der Station. Wünschenswert wäre deshalb die Verwendung von vollgckapselien. flüssigkeitsgekühlien Transformatoren. Derartige Transformatoren sind völlig wartungsfrei und können deshalb an beliebiger Stelle in das Erdreich eingelassen werden. Die bekai.niL.i vollgekapselten und flüssigkeitsgekühlien Transformatoren weisen als Mantel einen Stahlbehälter auf. Das Versenken dieses Stahlbehälters in das Erdreich verbietet sich aber, da der Stahlbehälter im Erdreich einer erhöhten Korrosionsgefahr ausgesetzt isl. Die gesetzlichen Vorschriften zwingen deshalb dazu, daß derartige Stahlbehäller mil einer Kühlflüssigkeit, insbesondere Öl, in einen gesonderten korrosionsl'reien Ölsanimelbehällcr gesetzt werden. Dies aber führt nicht nur zu einer erheblichen Verteuerung der Baukosten, sondern auch zu einem höheren Platzbedarf für die Unicrflustation. der aber gerade unter den oben geschilderten Voraussetzungen oft nicht erfüllt werden kann.

Einen hohen Platzbedarf erfordert auch eine andere UnteiTlursiation (DT-AS 11 08 775). bei der die Hochspaniiuiigssclialigeräte und die Niederspannungsverteilung nebeneinander angeordnet sind, was zu einer erheblichen Vergrößerung der Querschnittsflächc der Station oberhalb desjenigen Teils der Station führt, in dem der Transformator untergebracht isl. Aber auch das Problem der Sicherheit ist bei dieser vorbekannten Unierl'liistalion nicht in befriedigender Weise gelöst, da der Transl'ormaiorenraum nicht zuverlässig abgesichert ist.

Bei einer anderen vorbekannten Transformatoranordnung für eine Unterflurstaiion (DT-PS 6 42 462) ist der den Transformator umgebende Kessel in ein gesondertes Gehäuse gestellt. Dies erhöht nicht nur den Platzbedarf. sondern führt auch zu wesentlich höheren I lcrsicllungskoslen. Auch bei dieser vorbekannten Anordnung sind die Hoch- und Niederspannungsteile neben dem Tra.'isformatorenkessel angeordnet, was ebenfalls einen erhöhten Platzbedarf bedingt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Umspannstation der eingangs beseht iebenen An zu entwickeln, bei der die Nachteile der vorbekannien Stationen vermieden sind, die also in ihren äußeren Abmessungen so begrenzt gehalten sind, daß sie auch unter ungünstigsten örtlichen Verhältnissen, beispielsweise in einen Gehweg eingelassen wer-

den können, ohne d;il.i dabei die Forderungen nach größtmöglicher Sicherheit für den UiMrieb der Station Lind etwaige sicli in tier I lingehiing der Station aufhaltende Bedicnungspcrsonen oder l'assanien veniachläs sigt werden. s

Diese Aufgabe wird CiIiIKIiIUi-SgCInULi dadurch gelöst, daß der für die Aufnahnc des Transformators bestimmte untere Teil ties lietoiikesscls ein drucklesier Teilkessel mti einer druckdichten Abdeckung isi und daß das I loch und das Niederspamuin^steil derart oberhalb des Teilkessels angeordnet sind, daß das I lod'spannungsteil auf der Abdeckung und das Niedcrspannungstcil vertikal darüber und unmittelbar unierha!b eines ilen oberen Betonkesseltcil erdgleich und leuchiigkc!tsd:chi abdeckenden Deckels montiert sind.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Beton ein Schwerbeton hoher Wärmeleitfähigkeit ist. Die erfindungsgemäße Anordnung hat gegenüber den bekannten Unterflurstaiioiien den Vorteil, daß der Stahlbchälier eingespart wird, daß eine absolute Korrosions- und iixplosionssichcrhcit des 1 ranslormalorenkessels gegeben ist und daß der l'latzbedarf auf das kleinstmögiiche Maß redu/iert ist.

Die erfinilungsgemiiße Anordnung erlaubt es. den gekapselten Transformatorkessel in beliebigen Tiefen unterhalb der Erdoberfläche aufzustellen. Das hat den Vorteil, daß die Temperatur des den Betonkessel umgebenden Erdreiches unabhängig von der Witterung und den Jahres/eilen im wesentlichen konstant ist. so daß bei der Berechnung der Ableitung der durch den Transformator erzeugten Warme stets von gleichbleibenden Werten ausgegangen werde kann. Die meisten Böden garantieren darüber hinaus schon in einer Tiefe unterhalb einem Meter ein Vorhandensein von Grundwasser, das die Wärmeableitungsbedingungen für den Betonkessel günstig beeinflußt. Um die Wärmeableitung des Betonkessels jedoch noch zusätzlich /11 verbessern, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, mindestens die Außenwand des unteren Teilkessels zur Vergrößerung der Wandfläche mir Rippen zu versehen. so daß seine die Wärme abstrahlende Wandfläche vergrößert wird.

Eine weitere Möglichkeil, die Kühlung ties Betonkessels zu verbessern, besteht nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung darin, daß der Betonkessel in einem oben offenen Behälter angeordnet ist, der Kühlwasser aufnehmen kann, und daß der Behälter nach oben gerichtete Schlitze aufweist, durch die die Vertlampfungswärme des Kühlwassers abluhrbar ist. In den offenen Behälter kann Abwasser. Regenwasser oder Bodenwasser ein- und abgeleitet werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung und zweckmäßige Weiterbildungen sind in den Unteriüisprüchen angegeben und werden nachfolgend an Hand dreier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispielc näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen vollgekapscllen Transformator in Hnterflurausführung im Längsschnitt.

I i g. 2 den Transformator gemäß Γ i g. I im Querschnitt.

F i g. i eine erfindungsgemäße elektrische Umspannstation in Unierflurbauweise im Längsschnitt und

F" i g. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erl'indungsgemäßcn elektrischen Umspannstation in Unterllurbauweise im Längsschnitt.

In dem Ausführungsbeispeil gemäß F i g. 1 ist mit 10 ein Transformator angedeutet, der in einem mit Öl gefüllten druekfestcn Kessel Il gekapselt ist. Der Kessel

I I lsi durch eine flüssigkeit und druckdicht nut ihm verbundene Abdeckung (2 verschlossen.

Kessel I I uiitl Abdeckung 12 vveisjn .111 ihrer lnnenwaiiduiiL¹ Line für das Öl undurchlässige, ölbesiäiuligc Schicht I 5 aiii. Obwohl tier aus Schwel beton bestehende Kessel Il und die Abdeckung 12 oldiihl sind, lsi somit eine v-, eitere Sicherheit gegen das Austreten von Ol aus dem Kessel gegeben. Dadurch dient d^v Kessel

I1 gleichzeitig als Cieiäleinan'el für den Translormaior IU uiitl als Sammelbehälter tür das Öi.

Als W ei kMolf für den Kessel It isi ein Scliwerbcion besonders hoher Wärmeleitfähigkeit gewählt. Um die Wärmeableitung an das den Kessel 11 umgebende Erdreich zu erhöhen, weist der Kessel an seiner Mantelfläche und .111 seiner Bodenlläche Rippen 14 auf. durch the die Aiil.ienwandl'läelie des KesseK veigrößerl wird (E ig 2).

Der Kessel H ist soweit in das Erdreich eingelassen, dall seine Abdeckung 12 eben mit der Erdoberfläche abschließt. Die Abdeckung 12 ist begeh- und befahrbar. Dadurch stellt tier vollgekapselte und ölgekühlte Transformator keinerlei Sichibehinderung für ilen Verkehr da. Als Abdeckung 12 kann auch eine handelsübliche Abdeckung verwendet werden, wie sie bei Kabelschächlen oiler Abwasserkanälen üblich sind. Eine derartige Abdeckung besteht aus einem Stahlgiiterrahnien. tier mit Beton und/oder Asphalt gefüllt ist.

y.weekmäl.tigerweise wird beim Auffüllen der für den Kessel 11 ausgehobencn Grube Material verwendet, tlas seinerseiis ein gutes Wärmeleitvermögen besitzt, beispielsweise also feinkörniger Kies. Wie aus F ig. 2 ersichtlich, besitzt der Kessel 11 einen kreisförmigen Querschnitt. Ein Körper mit einem kreisförmigen Querschnitt kann bekannterweise besonders gioße Druckkräfte aufnehmen. Wo derartige große Druckkräfte nicht auftreten, kann selbstverständlich jede beliebige andere Querschnittsform für den Kessel 11 verwendet w eitlen.

In dem Aiislührungsbeispiel gemäß F i g. 3 ist tier Kessel 11 ties Transformators 10 mit einem den I lochspannungsteil 20 und den Niederspannungsieil 21 einer elektrischen Umformstation enthaltenden Gehäuse 22 zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt. Gleiche Teile wie in dem ersten Ausführungsbeispiel sind hier und im Auslührungsbeispiel gemäß E i g. 4 mil den gleichen Bezugszeichen verschen. Der Innenraum ties Kessels 11 ist gegenüber dem Innenraum des Gehäuses 22 durch einen Stahldcckel 23 dicht abgeschlossen. Auf diesem Stahldeckel ist der Hochspannungsieil 20 montiert, über dem der Niederspannungsteil 21 unmittelbai unterhalb des Deckels 24, der das Gehäuse 22 oben abschließt, angeordnet ist. Der Deckel 24 schließt wie die Abdeckung 12 im ersten Ausführungsbeispiel eben mit der Erdoberfläche ab. Er besteht in diesem Ausl'ührungsbeispiel aus einer Stahlplatte, kann jedoch wie im ersten Ausführungsbeispiel aus einem Stahlgitterrahmen bestehen, der mit Beton gefüllt ist.

Als I lochspannungstei! 20 ist eine vollgekapsclte Anlage vorgesehen, die keiner Wartung bedarf. Einziges Teil tier gesamten Umspannstation, das gelegentlich gewartet oiler bedient weiden muß, ist der Nicdcrspunnungsteil 21 tier — wie gesagt — gut zugänglich unmittelbar unterhalb ties Deckels 24 angeordnet ist. D
Gehäuse 22 besitzt zweckmäßigervveise einen c|iiadratischen Querschnitt; selbstverständlich sind abc auch alle alitieren Querschitislormen möglich.

Die Durchführung für die Hochspannungskabcl 2j uiitl die NiedersnnnnuntJskühi»! 2fi rlnr"h rIi.-- YA/:ui<l rl.·..

Gehäuses 22 sind von herkömmlicher feuehiigkeils dichter Art und deshalb in der Zeichnung nicht näher dargestellt. Das gleiche gilt für die Gicßhaivdurchführungen durch die Wand des Kessels 11 für den elektrischen Anschluß des Transformators 10.

Die Umlormsiation gemäß I" i g. 3 erfordert einen minimalen Platzbedarf, stellt einerlei Verkehrshindernis dar und ist deshalb an jedem beliebigen Ort. insbesondere in Bürgersteigen. Straßen usw. unterbringbar. Die vertikale Anordnung mit dem unten liegenden Translormatorraum hat darüber hinaus den entscheidenden Vorteil daß der Transformator in eine Tiefe /u liegen kommt, in der in aller Regel niedrige Temperaluren, eventuell sogar Grundwasser anzutreffen ist. Dadurch wird die Ableitung der vom Transformator erzeugten Wärme wesentlich erleichtert.

Erfordern es die besonderen Bodenverhältnisse, daß zur Ableitung der Transformatorwärme zusätzlich Aufwendungen gemacht werden müssen, so ist eine Anordnung, wie sie in F i g. 4 dargestellt ist. besonders zweckmäßig. Kessel 11 und Gehäuse 22 sind in diesem Ausrührungsbeispiel in einen oben offenen Behälter 30 gestellt, der Kühlwasser 31 aufnehmen kann. Als Kühlwasser dient in diesem Ausführungsbeispiel das durch Gitterroste 32 eindringende Regenwasser. Steht Regenwasser nicht in ausreichendem Maße zur Verfügung, so kann aus wasserhaltigen Bodenschichten in der Umgebung des Behälters 30 oder aus einer besonderen Quelle Wasser in den Behälter eingeführt werden. l^:.twa auf der Höhe des Deckels 23. der den Innenraum iles Kessels Il von demjenigen des Gehäuses 22 irenni. isi in der Wandung des Behälters 30 ein Abflußrohr 33 vorgesehen, durch das überschüssiges Kühlwasser 31 abfließen kann.

/um Auffangen des Schmutzes sind unmittelbar unterhalb der Gitterroste 32 Siebkörbe 34 angeordnet.

Selbstverständlich ist es nicht notwendig, daß der Kessel Il und das Gehäuse 22 eine bauliche Einheit bilden. In gewissen Rillen mag es durchaus zweckmäßig sein, daß beide Teile lediglich eine Kombination bilden, ohne zu einem einheitlichen Ganzen zusammengefügt zu sein. In jedem Falle empfiehlt es sich aber, den vollgekapselten Transformator unter dem Gehäuse mit dem liochspannungs- und Nicdcrspumumgstcil anzuordnen. Soweit das Gehäuse ebenfalls in das Erdreich versenkt wird, ist wie für den Kessel ein korrosionsbeständiger Werkstoff, vorzugsweise ebenfalls Beton zu verwenden. Gehäuse 22 und Kessel 11 können einzeln oder als Ganzes zweckmäßigerweise aus vorlabrizierten Fertigteilen bestehen.

Die Schicht 13 auf der Innenwandung des Kessels Il kann eine gesondert aufgetragene Färb- oder Kunststoffschicht, ein dünner Blechniantel, beispielsweise eine Aluminiumfolie, docr auch eine besonders präparicrte Betonschicht sein. Eine derartige Betonschicht kann nachträglich auf die Innenwandung des fertigen Kessels 11 aufgetragen werden oder bereits bei der Fertigung des Kessels an der Innenseite hergestellt werden. Für die letztgenannte Vorgehensweise bidet

sich beispielsweise das bekannte Vakuumverfahren an.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektrische Umspannstation für Unierl'luraiilsielluiig aus einem für Kühlllüssigkeiieii undurehlässigen Beionkessel für einen flüssigkeitsgekühlieu Transformator und oberhalb des Transformators angeordnetem Hoch und Niederspanniingsuil.

d a d u r c h g e k e η η ζ e i c Ii net. daß der für die Aufnahme des Transformators (10) bestimmte milerc Teil des Betonkessels (U und 22) ein driicklesier Teilkessel (II).mit einer druckdichten Abdeckung (23) ist und daß das I loch- und das Niederspanniiiigsieii derart oberhalb des Teilkessels angeordnet sind, daß das llochpsamuingstcil (20) auf iler Abdeckung und das Niederspaniiungsieil (21) vertikal darüber und unmiiielbar unterhalb eines den oberen Bcionkesselteil (22) erdgleieh und feuchtigkeiisilichl abdeckenden Deckels (24) montiert sind.

2. Umspannstation nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß der Beton ein Seliwerbeion hoher Wärmeleitfähigkeit isl.

3. Umspannstation nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Inncnwandung des Beionkessels (I I und 22). mindestens aber des liniereu Teilkessels (II) eine für die Kühlflüssigkeit undurchlässige und gegen sie beständige Schicht aufweisi.

4. Umspannstation nach einem der Ansprüche I

bis J. dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Außenwand des unteren Teilkessels (11) Rippen zur Vergrößerung der Wandfläche aufweist.

5. Umspannstation nach einen" der Ansprüche I bis 4. dadurch gekennzeichnet. d;.ß die druckdichte Abdeckung (23) flüssigkeits- und druckdichte Durchführungen für den elektrischen Anschluß des Transformators aufweist.

6. Umspannstation nach einem der Ansprüche I bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß der Beionkessel (I I und 22) in einem oben offenen Behälter (30) angeordnet ist. der Kühlwasser (31) aufnehmen kann, und daß der Behälter nach oben gerichiete Schlitze (32) aufweist, durch die die Verdampfungswärme des Kühlwassers abführbar isl.

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