DE2636410A1

DE2636410A1 - Schalteinrichtung fuer mittelspannungskabelnetze

Info

Publication number: DE2636410A1
Application number: DE19762636410
Authority: DE
Inventors: Werner Ing Grad Kohler; Bruno Dr Ing Mueller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-08-11
Filing date: 1976-08-11
Publication date: 1978-02-16
Also published as: US4187437A; DE2636410C2; JPS5321751A; GB1567822A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT -J,- Unser Zeichen

Berlin und München VPA 76 P 3764 BRD

Schalteinrichtung; für Ifattels'pannungskabelnetze

Die Erfindung befaßt sich mit einer im Erdboden einzubettenden Schalteinrichtung für Hixtalspannungskabelnetze mit Schalteinheiten. Einrichtungen dieser Art, wie sie beispielsweise in den DT-OS 24 21 760. 25 00 156 und in der US-PS 2 785 319 beschrieben sind, ist gemeinsam, daß die Kabel in einen unterirdischen Raum eingeführt werden, der eine Schalteinheit, z. B. in der Gestalt eines mit Isolierstoff gekapselten Lasttrennschalters, enthält. Die Betätigung der Schalteinheiten kann von der Erdoberfläche her, beispielsweise mittels einer in den unterirdisehen Raum einzuführenden Schaltstange, erfolgen. Gegenüber den für Mittelspannungskabelnetze weiterhin bekannten überirdisch angeordneten Schalteinrichtungen haben die Anlagen der vorliegenden Art den Vorzug, daß sie ein wesentlich geringeres Bauvolumen erfordern und daher preisgünstiger errichtet werden können. Bei der Anwendung in städtischen Ballungsgebieten ist ferner der Fortfall jedes überirdischen Baukörpers vorteilhaft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einerseits den bautechnischen Aufwand für die Errichtung im Erdboden einzubettender . Schalteinrichtungen der genannten Art so gering wie möglich zu halten, andererseits jedoch die Vorzüge der modernen Schaltanlagentechnik, wie Fernbedienbarkeit, Strommessung, Schaltstellungsanzeige oder ähnliche Funktionen, auch bei der unterirdischen Bauweise beizubehalten und dadurch ein hohes Maß /on Übersichtlichkeit und Betriebssicherheit zu erreichen.

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Gemäß der Erfindung ist hierzu vorgesehen, daß die Schalteinheiten einpolig ausgebildet und mit einer unmittelbar im Erdboden einzubettenden Kapselung sowie mit einer Einrichtung zur Fernbetätigung versehen sind. Damit entfällt ein gesonderter Raum für die Unterbringung von Schaltgeräten. Ferner wird die Verlegung der Kabel erleichtert, weil keine Bögen zur Einführung in einen Kabelkeller oder einen unterirdischen Schaltraum gelegt werden müssen.

Die in der Schalteinheit befindliche Einrichtung zur Fernbetätigung kann sowohl mechanisch als auch elektromechanisch ausgebildet und damit elektrisch fernsteuerbar sein. Als mechanische Antriebsvorrichtungen eignen sich beispielsweise Kurbel-,, Nocken-, Pneumatikoder Hydraulikantriebe, die durch eine Zugstange oder eine Welle bzw. eine Rohrleitung betätigbar sind« Elektromechanische Antriebsvorrichtungen können in dem vorliegenden Zusammenhang vorteilhaft als Magnet- oder Motorantriebe ausgebildet sein. Zur Fernsteuerung dieser Art von Antriebsvorrichtungen benötigt man lediglich eine elektrische Steuerleitung, die im Erdboden ohne besondere Schutzmaßnahmen verlegbar ist.

Die Kabel können an die Schalteinheiten etwa in der Art von Kabelmuffen angeschlossen werden* Vorteilhaft ist es jedoch, die Schalteinheiten bei im wesentlichen zylindrischer Gestalt an wenigstens einer Stirnseite mit einer Anschlußvorrichtung nach Art einer Kabelste ölvorrichtung zu versehen. Diese an sich bekannten Vorrichtungen £ ITS-PS 3 471 669J erlauben die Verbindung der Kabel mit den Sehalteinheiten mit besonders geringem Arbeitsaufwand.. Es empfiehlt sich, die Schalteinheiten an einer Stirnseite mit einer Anschlußvorriehtung fur zwei Kabel zu versehen, damit die Schalteinheiten für Ringkabel&tationen ebenfalls in einfacher Weise verwendbar sind.

Im Rahmen der Erfindung können die Schalteinheiten derart aufgebaut sein, daß innerhalb eines korrosionsgeschützten Rohres in gleichachsiger Anordnung ein Schaltelement und ein Antriebselement sowie zusätzlich Meß- und Meldeelemente vorgesehen sind und daß diese Elemente durch einheitliche Kupplungsvorrichtungen verbindbar sind. Die Kupplungsvorrichtungen können hierbei sowohl

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elektrische als auch mechanische Verbindungen oder beide Arten von Verbindungen herstellen. Auf diese Weise lassen sich die Schalteinheiten den jeweils gestellten Anforderungen anpassen. Während es für einfach aufgebaute Schalteinrichtungen ausreichend sein kann, wenn die Schalteinheiten lediglich ein Schaltelement und ein mechanisch zu betätigendes Antriebselement enthalten, . kann es an einer anderen Stelle des Mittelspannungsnetzes erwünscht sein, wenn die Schalteinheiten zusätzlich Stromwandler und Schaltstellungsmelder besitzen. Der vorgesehene Aufbau aus

!0 einzelnen Elementen, die durch Kupplungsvorrichtungen verbindbar sind, erlaubt es, die jeweils geforderten Schalteinheiten fabrikmäßig ohne zusätzlichen Konstruktionsaufwand zusammenzustellen.

Da die Mittelspannungsnetze d?r bei den Verbrauchern benötigten Niederspannung unmittelbar übergeordneten Spannungsebene angehören, werden aus ihnen die Verteilungstransformatoren gespeist. Mit Hilfe der Schalteinheiten nach der Erfindung kann eine Mittelspannungs-Transformatorenstation mit besonders geringem Bauaufwand in der Weise errichtet werden, daß die Schalteinheiten mit ihrer IQ einen Stirnseite an einem im Erdboden versenkt angeordneten Transformator angebracht sind. Der Transformator bildet daher zusammen mit den Schalteinheiten eine gemeinsam in das Erdreich einzubettende Baugruppe.

>5 Im Unterschied zu den bisher erwähnten Ausführungsformen der Schalteinheiten können diese auch beidseitig mit Anschlußvorrichtungen versehen sein in der Weise_r daß sie im Zuge einadriger Kabel angeordnet werden können. Mit Schalteinheiten dieser Art können Kabelschaltstationen errichtet werden, ohne daß ein. Baukörper hierfür benötigt wird. Der zugehörige Bedienungsraum kann durch ein einfaches und preiswertes Baufertigteil gebildet werden.

Die Erfindung wird im.folgenden anhand der"in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Schalteinrichtung mit drei Lastschalteinheiten und einem Bedienungsraum.

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In der Fig. 2 ist eine Schalteinrichtung dargestellt, die ebenfalls Lastschalteinheiten, einen Bedienungsraum und zusätzlich einen Transformator aufweist.

Die Schalteinrichtung nach der Fig. 3 umfaßt zwei Transformatoren und daran angesetzte Lastschalteinheiten.

Die Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung im Schnitt eine Lastschalteinheit, die aus Einzelelementen zusammengesetzt ist. 10

Ein Ausführungsbeispiel einer Lastschalteinheit mit einer Anschlußvorrichtung für zwei Kabel ist in der Fig. 5 gezeigt.

Die Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lastschalteinheit.

Die in der Fig. 1 dargestellte Anordnung bildet eine Kabelschaltstation für Mittelspannungsnetze. Im Zuge von drei Einleiterkabeln 1 ist je eine Lastschalteinheit 2 angeordnet, die in ihren Abmessungen und ihrer äußeren Ausführung etwa den bekannten Kabelmuffen entsprechen. Die Lastschalteinheiten 2 sind parallel und im Abstand voneinander unmittelbar im Erdreich angeordnet, wobei durch eine Magerbetonbettung 3 für eine Unterstützung gesorgt ist. Seitlich im Abstand von den Lastschalteinheiten 2 befindet sich ebenfalls im Erdreich ein unterirdischer Bedienungsraum 4, der aus Betonfertigteilen besteht, wie sie beispielsweise zum Aufbau der Einstiegschächte unterirdischer Kanäle verwendet werden. Zwischen dem Bedienungsraum 4 und den Lastschalteinheiten 2 erstreckt sich ein Steuerkanal 5» der mechanische, elektrische oder sonstige Einrichtungen zur Betätigung der Lastschalteinheiten 2 enthält. Beispielsweise kann in dem Steuerkanal 5 eine drehbar gelagerte Welle angeordnet sein, die über geeignete Getriebe, Gelenkwellen - o. dgl. auf die in den Lastschalteinheiten 2 befindlichen Antriebsvorrichtungen für die Schaltelemente einwirkt. Diese Welle kann .35 ^an d^em Steuerkasten 6 in dem Bedienungsraum 4 zugänglich und durch einen Handgriff betätigbar sein. Die Lastschalteinheiten 2 können ab.er auch unabhängig voneinander durch getrennte Wellen betätigbar sein. Sinngemäß in gleicher Weise kann eine elektrische oder pneumatische Betätigung der Lastschalteinheiten 2 erfolgen. Bei

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elektrischer Betätigung der Lastschalteinheiten ergibt sich der einfachste Aufbau des Steuerkanals 5, da in diesem Fall lediglich ein Schutzrohr für ein Kabel oder ein Kabel mit entsprechender Bewehrung benötigt wird.

Wie die Fig. 1 zeigt, beschränken sich die Baumaßnahmen zur Errichtung der Kabelschaltstation auf eine mit einfachen Mitteln herzustellende Magerbetonbettung 3 und das Einsetzen der Betonfertigteile für den Bedienungsraum 4 in eine vorbereitete Baugrube. Der Steuerkanal 5 und der Steuerkasten 6 sind ebenfalls Fertigteile, die nur mit den Lastschalteinheiten 2 bzw. mit dem Bedienungsraum 4 zu verbinden und an den Verbindungsstellen mit geeigneten Abdichtungen zu versehen sind.

Die Mittelspannungsnetzstation gemäß der Fig. 2 umfaßt neben den Lastschalteinheiten und einem Bedienungsraum entsprechend der Fig. 1 zusätzlich einen Transformator, der zur Speisung der Niederspannungsverbräucher dient.

Die Einleiterkabel 10, 11 und 12 sowie 13, 14 und 15 gehören zu einem Ringkabelsystem, an das ein Transformator 16 angeschlossen ist. Die von diesem abgehenden Niederspannungskabel und Schaltgeräte sind zur Verbesserung der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Der Transformator"16 ist an das Ringkabelsystem über Lastschalteinheiten 17, 18 und 19 angeschlossen, deren netzseitige Enden 20, 21 und 22 Anschlußvorrichtungen für jeweils ein ankommendes und weiterführendes Kabel besitzen. Zum Beispiel besitzt die Lastschalteinheit 17 eine Anschlußvorrichtung für das ankommende Kabel 10 und das weiterführende Kabel 13 an einem Ende und am anderen Ende eine Anschlußvorrichtung für das zu dem Transformator 16 führende Kabel. Um das.Ringkabelsystem auftrennen zu können, sind im Zuge der Kabel 13, 14 und 15 weitere Lastschalteinheiten 23, 24 und 25 vorgesehen.

Beide Gruppen von Lastschalteinheiten 17, 18 und 19 sowie 23, 24 und 25 sind von einem gemeinsamen Bedienungsraum 26 aus ein- und ausschaltbar; Hierzu ist für jede Gruppe von Lastschalteinheiten ein Steuerkanal 27 bzw. 28 vorgesehen, dem ein im Bedienungsraum 26 angebrachter Steuerkasten 29 bzw. 30 zugeordnet ist. Die

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Lastschalteinheiten können vorzugsweise eine elektromagnetisch oder elektromotorisch wirkende Antriebsvorrichtung besitzen, da zu ihrem Betrieb auf der Sekundärsei'te des Transformators 16 die benötigte Hilfsenergie entnommen werden kann. Die Steuerkästen 29 und 30 können daher nach der Art bekannter Schalttafeln mit Druckknöpfen zum Ein- und Ausschalten sowie mit Organen zum Anzeigen der Schaltstellung sowie mit Strommeßgeräten ausgerüstet sein.

Wie die Fig. 2 noch zeigt, verlaufen die zu dem Transformator 16 führenden Kabelabzweige, in denen sich die Lastschalteinheiten 17, 18 und 19 befinden, etwa senkrecht zu den Ringkabeln 10, 11 und 12 sowie 13j 14 und 15. Infolgedessen münden auch die Steuerkanäle 27 und 28 etwa senkrecht aufeinanderstellend in den Bedienungsraum 26, was eine übersichtliche Anordnung der Steuerkästen 29 und 30 gestattet. Die bauliche Zuordnung des Transformators 16 zu dem Bedienungsraum 26 ist derart getroffen, daß für beide Komponenten der Netzstation eine gemeinsame Baugrube ausgehoben werden kann. Es ist zweckmäßig, für den Bedienungs- und den Transformatorraum die gleichen Fertigteile zu verwenden. Der Transformator kann aber auch in einer Bauweise ausgeführt sein, die ein unmittelbares Einbetten im Erdreich gestattet, wodurch ein Baukörper zum Einbau des Transformators entfällt. Die unmittelbar aneinander angrenzende Anordnung des Transformators und des Bedienungsraumes hat noch den Vorteil, daß in dem Bedienungsraum auch Organe zur Überwachung des Transformators untergebracht werden können, z. B.

Temperaturwächter und Bedienungsorgane für einen eventuell vorgesehenen Stufenschalter.

Zur Verbesserung der Übersichtlichkeit ist in der Fig. 2 die Darstellung des Erdreiches fortgelassen worden. Die Erdoberfläche verläuft etwa bündig mit der Oberfläche, der Bauteile, die den oberen Abschluß des Bedienungsraumes 26 bilden.

Ein weiteres Beispiel für eine Transformatorenstation zeigt die Fig. 3, .bei der zwei Transformatoren 31 und 32 mit daran unmittelbar angesetzten einpoligen Lastschalteinheiten 33» 34 und 35 bzw. 36, 37 und 38 verwendet sind. Die beiden jeweils aus einem Transformator und drei Lastschalteinheiten bestehenden Baugruppen sind im Erdreich eingebettet und schließen sich unmittelbar an einen

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VPA 76 P 3764 BRD Bedienungsraum 40 an, der einen Steuerkasten 41 zur Betätigung der Lastschalteinheiten enthält. Die Transformatoren 31 und 32 sind derart ausgebildet, daß ihre Niederspannungsanschlüsse 42 bzw. 43 in dem Bedienungsraum 40 zugänglich sind, so daß die Niederspannungsschaltgeräte und Verteilungseinrichtungen dort untergebracht werden können.Auf der den Transformatoren 31 und gegenüberliegenden Seite des Bedienungsraumes 40 sind mehrere abgehende Niederspannungskabel 39 gezeigt.

Der Aufbau einer Lastschalteinheit 44 ist in der Fig. 4 in vereinfachter Darstellung veranschaulicht. In einem Schutzrohr 45, das eine innere Isolation 46, einen Erdungsmantel 47 und einen äußeren Schutzmantel 48 besitzt, befinden sich mehrere Elemente, die durch einheitliche Steckvorrichtungen 50 miteinander verbunden sind. Am linken Ende des Schutzrohres 45 befindet sich das negative Teil 51 einer Kabelsteckvorrichtung, das mit einer Dichtungslippe 52 versehen ist. Das anschließende Element ist ein Stromwandler 53, der für Meß- und Auslösezwecke benutzt werden kann. Das nächste Element ist eine Antriebsvorrichtung 54, die z. B.

elektromagnetisch oder pneumatisch wirken kann. Die Antriebsbewegung wird auf das Schaltelement 55 übertragen, bei dem es sich vorzugsweise um ein Vakuumschaltgefäß handeln kann. An der rechten Stirnseite der Lastschalteinheit ist wiederum das negative Teil 57 einer Kabelsteckvorrichtung angeordnet. Sine Einrichtung zur Meldung der Schaltstellung kann mit der Antriebseinheit 54 verbunden sein. Es kann aber auch zwischen die Antriebseinheit 54 und das Schaltelement 55 ein zusätzliches Meldeelement eingefügt sein.

Wie die Fig. 4 zeigt, können Lastschalteinheiten unterschiedlicher Ausrüstung aus den Elementen zusammengestellt werden, indem z. B. der Wandler 53, fortgelassen wird, wenn eine Strommessung nicht erforderlich ist. In diesem Fall kann der für den Stromwandler benötigte Raum durch ein-Leerelement ersetzt werden, das lediglich einen Verbindungsleiter enthält. Ein Leerelement 56 dieser Art ist zwischen dem Wandlerelement 53 und dem Antriebselement 54 eingefügt. Dies hat den Vorteil, daß für alle vorgesehenen Ausführungen von Lastschalteinheiten das gleiche Schutzrohr 45 verwen-

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det werden kann. Andererseits können auch Schutzrohre 45 verschiedener Länge für die unterschiedlichen Ausführungen der Lastschalteinheiten verwendet werden.

In Ringkabelnetzen ist es im allgemeinen erforderlich, an eine Lastschalteinheit zwei Kabel anzuschließen, wenn nicht zusätzliche Klemmvorrichtungen o. dgl. verwendet werden sollen. Um den Anschluß von zwei Kabeln an einer Lastschalteinheit zu erleichtern, kann eine Gestaltung nach der Fig. 5 vorgesehen sein. In dieser ist die in der Fig. 2 mit 17 bezeichnete Lastschalteinheit gezeigt, und zwar in der Fig. 5a als Ansicht der Stirnfläche und in der Fig. 5b in der Draufsicht auf das Ende der Lastschalteinheit. Wie diese Figuren zeigen, weist die an der Stirnfläche der Lastschalteinheit 27 befindliche Anschlußvorrichtung zwei Aufnahmeöffmangen für die Kabel 10 und 10' auf. Beide können in der Art der bekannten Kabelsteckvorrichtungen gestaltet sein.

Eine- v/eitere Lastschalteinheit 60 ist in der Fig. 6 gezeigt. Diese Lastschalteinheit besitzt ebenfalls ein Schutzrohr 61, das eine innere Isolierschicht 62, einen Erdungsmantel 63 und einen äußeren Schutzmantel 64 aufweist. Der Innenraum des Schutzrohres 64 ist durch Zwischenwände in mehrere Abteile unterteilt, in denen die verschiedenen Komponenten der Lastschalteinheit angeordnet sind.

An der linken Stirnseite des Schutzrohres 64 befindet sich ein Anschlußbolzen 65, der Bestandteil einer nicht dargestellten Kabelsteckvorrichtung sein kann. Durch einen Verbindungsleiter Ist der Anschlußbolzen 65 mit einem in der Trennwand 67 befestigten Vakuumschaltgefäß 70 verbunden, das an seinem gegenüberliegenden Ende in einer weiteren Trennwand 71 gelagert ist. Der nach rechts an das Vakuumschaltgefäß 70 anschließende Raum enthält ein mit einer Kontaktkraftfeder 72 versehenes Koppelglied 73, das mit einer mechanischen Antriebsvorrichtung in dem anschließenden Raum verbunden ist. Die Antriebsvorrichtung 74 umfaßt eine Antriebswelle 75 mit einem Kurbelarm 76 und eine Schubstange 77. Der Kurbelarm 76 ist mit einer Anschlagfläche 80 versehen, die mit einem Meldeschalter 81 zusammenwirkt. Den Abschluß der Lastschalteinheit 60 bildet an der rechten Stirnfläche ein weiterer Anschluß-

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bolzen 82, der mit dem Vakuumschaltgefäß 70 durch einen Leiter 83 verbunden ist. Dieser ist durch den die Antriebsvorrichtung 74 enthaltenden Raum isoliert hindurchgeführt.

Die Antriebswelle 75 ist durch das Schutzrohr 61 abgedichtet hindurchgeführt und kann durch eine äußere, in einem der erwähnten Steuerkanäle verlegte Welle angetrieben werden.

Auch der in Fig. 6 gezeigte Aufbau der Lastschalteinheit gestattet es, weitere erwünschte Zusatzeinrichtungen vorzusehen, z. B. einen Stromwandler, der im Bereich des Verbindungsleiters 66 angebracht werden kann. Ferner kann ohne Schwierigkeit anstelle des mechanischen Antriebes 74 ein Magnetantrieb oder ein Motorantrieb eingebaut werden.

¥ie die Ausführungsbeispiele zeigen, gestatten die neuen Lastschalteinheiten den Aufbau von Schalt- und Transformatorenstationen für Mittelspannungskabelnetze mit besonders geringem Aufwand für Bauleistungen. Im allgemeinen ist nur das Ausheben einer Grube erforderlich, in der die Lastschalteinheiten mit den Kabelenden verbunden werden, von denen durch einen Steuerkanal eine Verbindung mit einem aus Fertigteilen bestehenden Bedienungsraum hergestellt wird. Die gesamte Anordnung kann anschließend wieder mit Erdreich bedeckt werden, so daß keine über das Straßen- oder Geländeniveau vorspringenden Teile vorhanden sind.

Die Schalteinheiten können darüber hinaus auch als Leistungsschalter ausgebildet sein. Hierzu eignen sich besonders Vakuumschal tgefäße oder Eindruök-SFg-Schalter.

7 Ansprüche
6 Figuren

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Leerseite

Claims

- XT- VPA 76 P 3764 BRD Patentansprüche

1. Im Erdboden einzubettende Schalteinrichtung für Mittelspannungskabelnetze mit Schalteinheiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinheiten (44) einpolig ausgebildet und mit einer unmittelbar im Erdboden einzubettenden Kapselung (45) sowie mit einer Einrichtung (54) zur Fernbetätigung versehen sind.

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinheiten (44) bei im wesentlichen zylindrischer Gestalt an wenigstens einer Stirnseite eine Anschlußvorrichtung (51) nach Art einer Kabelsteckvorrichtung besitzen.

3. Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinheiten (17) an einer Stirnseite eine Anschlußvorrichtung für zwei Kabel (10, 10') besitzen.

4. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schaiteinheit (45) innerhalb eines korrosionsgeschützten Rohres (46) in gleichachsiger Anordnung ein Schaltelement (55) und ein Antriebselement (54) sowie zusätzlich Meß- und Meldeelemente (53, 57) enthält, und daß die Elemente durch einheitliche Kupplungsvorrichtungen (50) verbindbar sind.

5. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein unterirdischer Bedienungsraum (4) in der Nähe der Schalteinheiten (2) vorgesehen ist, mit denen er durch eine Bedienungseinrichtung (5) verbunden ist.

6. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinheiten (33, 34, 35) an einem im Erdboden versenkt angeordneten Transformator (31) angebracht sind.

7. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinheiten (2) beidseitig mit Anschlußvorrichtungen versehen und im'Zuge einadriger Kabel (1) angeordnet sind.

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