DE29622657U1 - Elektrische Anlage für den Mittelspannungsbereich - Google Patents

Description

Dres. Fitzner &

Rechts- und Patentanwälte " "· Ratingen - Berlin

Gebrauchsmusteranmeldung

Ratingen:

Dr. iur. Ulrich Fitzner

Rechtsanwalt

Dr.-Ing. Dr. iur. Uwe Fitzner

Rechts- und Patentanwalt /European Trademark Attorney

Dipl.-Chem. Dr. Ruth Christophersen

Patentanwältin / European Patent Attorney / European Trademark Attorney

Berlin:

Dipl.-Chem. Dr. Bernhard Jungblut

Patentanwalt / European Patent Attorney / European Trademark Attorney

Anwaltsakte: RIT/G/972

Datum: 27.01.1997

Anmelder: Ritter Starkstromtechnik GmbH & Co. Luisenglück 20
44225 Dortmund (Barop)

Titel:

Elektrische Anlage für den Mittelspannungsbereich

Priorität: —

Abzweigung: aus 196 45 304.6-34 (Ant: 25.10.1996)

Büro Ratingen: Kaiserswerther Straße 74 - 40878 Ratingen Tel.: 02102/42370 Fax: 02102/46851 Büro Berlin: Habersaathstr. 58-10115 Berlin Tel.: 030/283052-0, Fax: 030/283052-25 Berliner Bank AG, Berlin, (BLZ 100 200 00) Kto. 405 749 030

Dres. Fitzner & Christophersen, Ratingep*-: Berlin :

Elektrische Anlage für den Mittelspannungsbereich

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine elektrische Anlage für den Mittelspannungsbereich in geschlossener Bauweise, insbesondere Schaltanlage, mit gekapselten elektrischen Funktionsmodulen, welche Mittelspannung führende Funktionsräume aufweisen und mit einem an die Mittelspannung führenden Funktionsräume über Störfalldruckentlastungselemente angeschlossenen Druckentlastungskanal, wobei der Druckentlastungskanal zumindest einen als Öffnung in der Kapselung der elektrischen Anlage ausgebildeten Druckentlastungskanalauslaß zum Entlasten der elektrischen Anlage von Druckstößen aus einem Störlichtbogen aufweist und wobei an den Druckentlastungskanalauslaß ein Dämpfelement zur Absorption der thermischen Energie und des Druckstoßes aus einem Störlichtbogen angeschlossen ist. - Elektrische Anlagen im Sinne der Erfindung dienen im weitesten Sinne der elektrischen Energieverteilung, umfassen also neben Schaltanlagen auch beispielsweise Transformatoren, elektrische Maschinen und Leitungen wie Sammelschienen oder ähnliches. Als Mittelspannungsbereich ist bezeichnet eine Betriebsspannung von mehr als 1 kv bis ca. 4 0 kV, wobei die Obergrenze auch höher liegen kann, sofern in geschlossener Bauweise und im wesentlichen mit Luft als Isolationsmittel gearbeitet wird. Eine elektrische Anlage in geschlossener Bauweise

Dres. Fitzner & Christophersen, Ratinge[£-*8§rlirj**j

weist keine nennenswerten Öffnungen zwischen dem Anlageninneren und der Umgebung der Anlage auf und ist in dem Sinne gasdicht, daß im Inneren der Anlage auftretende Druckstöße allenfalls geringfügig in die Umgebung der Anlage durchschlagen. Als gekapselte Module sind jeweils gegeneinander geschlossene Zellen der Anlage bezeichnet. Ein elektrisches Funktionsmodul enthält meist lediglich eine bestimmte funktioneile Baugruppe mit zugehörigen Funktionselementen. Es versteht sich, daß die Module in der Regel elektrisch über Sammelschienen miteinander verbunden sind. Mittelspannung führende Funktionsräume eines elektrischen Funktionsmoduls sind gegeneinander meist druckfest abgeschlossene Bereiche mit Mittelspannung führenden Funktionselementen, wie beispielsweise Sammelschienen, Leistungsschalter, Transformatoren, Kabelanschlußelemente, u.a. Üblicherweise sind geeignete druckfeste Durchführungen, z.B. für elektrische Leitungen, vorgesehen zur Verbindung der elektrischen Funktionselemente verschiedener Funktionsräume untereinander vorgesehen. Ebenso sind in der Regel an den elektrischen Funktionsmodulen seitlich (druckfeste) elektrische Sainmelschienenanschlüße für die meist in Querrichtung des elektrischen Funktionsmoduls und darin verlaufenden Sammelschienen eingerichtet, so daß mehrere elektrische Funktionsmodule elektrisch miteinander verbunden werden können. Der Ableitung von störlichtbogenbedingten Druckstößen aus dem elektrischen Funktionsmodul dienen die Störfalldruckentlastungselemente sowie der Druckentlastungskanal. Störfalldrucke^ntlastungselemente sind im einfachsten Fall Öffnungen, meist werden jedoch als Ventil funktionierende Druckentlastungsklappen

Ores. Fitzner & Christophersen, Ratingep'-B^rlin;"*; ··

eingesetzt. Es ist aber auch der Einsatz von Berstelementen möglich.

Ein Störlichtbogen kann im Zuge einer (äußerst unwahrscheinlichen) Betriebsstörung in einem Mittelspannung führenden Funktionsraum auftreten. Der Störlichtbogen bildet dabei einen Kurzschluß zwischen elektrischen Elementen, die auf unterschiedlichem elektrischen Potential liegen. Bei elektrischen Anlagen für den Mittelspannungsbereich kann ein Störlichtbogen einen Kurzschlußstrom von 16 kA und mehr aufweisen. Üblicherweise sind verschiedene Schutzmaßnahmen eingerichtet zur Löschung eines Störlichtbogens, so daß die Dauer des Störlichtbogens meist weniger als eine Sekunde beträgt. Mit dem Auftreten eines Störlichtbogens wird kurzzeitig eine sehr beachtliche Energiemenge frei, die sich vor allem in Form von Wärmestrahlung und Druckwellen sehr hoher thermischer Energie, aber auch durch Strömung heißer Gase, Schall und Auswurf fester Partikel ausbreitet. Insbesondere zur Beherrschung der Druckwellen sehr hoher thermischer Energie sind aus Gründen des Personenschutzes und des Schutzes eines die elektrische Anlage beherbergenden Gebäudes besondere Maßnahmen erforderlich. Bezüglich der thermischen Energie ist dies vor allem hinsichtlich des Personenschutzes offensichtlich, wenn berücksichtigt wird, daß die Plasmatemperatur eines Störlichtbogens bis zu 20.000 ⁰C betragen kann. Bezüglich des Gebäudeschutzes {und letztlich damit ebenfalls des Personenschutzes) sei zur Verdeutlichung der Problematik folgendes Beispiel gegeben: Tritt in einem elektrischen Funktionsmodul einer üblichen Schaltanlage, welche in

Dres. Fitzner & Christophersen,

einem Gebäude von etwa 2000 m³ Volumen untergebracht ist, ein Störlichtbogen von 32 kA Kurzschlußstrom und 1 s Dauer auf, so würde ohne Druckentlastung des elektrischen Funktionsmoduls darin ein Druck von bis zu 50 bar entstehen, welcher nur sehr schwer beherrschbar ist. Sind Druckentlastungsmaßnahmen für das elektrische Funktionsmodul eingerichtet und ist das Gebäude selbst jedoch seinerseits nicht mit weiteren Druckentlastungseinrichtungen versehen, so würde im Gebäudeinneren ein Druckstoß mit ca. 40 mbar Überdruck entstehen. Dem damit verbundenen Kraftstoß mit hoher Anstiegsflanke sind jedoch Ziegelwände, Türen und Fenster eines Gebäudes meist nicht gewachsen. Aus dem Gesagten wird deutlich, daß die Druckwellen hoher thermischer Energie (aber auch Strömungen heißer Gase) entweder abgeleitet, vorzugsweise aber weitgehend vollständig absorbiert werden müssen. Diesem Zweck dient ein Dämpfelement.

Eine elektrische Anlage des eingangs genannten Aufbaus ist beispielsweise aus der Literaturstelle DE-3525143A1 bekannt. Bei der insofern bekannten Anlage ist das Dach einer Transformatorenstation als Hohlraum ausgeführt und mit Stahlwolle gefüllt und insofern als Dämpfelement ausgebildet. Dieser Aufbau ist jedoch baulich sehr aufwendig und weist einen sehr großen Raumbedarf auf. Zudem ist ein Austausch des Dämpfelementes nach einem Störfall nicht möglich, zumindest aber sehr aufwendig. Aus der Literaturstelle DE-2817418A1 ist es bekannt, ein im wesentlichen aus einer Aluminiumoxidfüllung bestehendes Dämpfelement in einen Druckentlastungskanal zu integrieren, wobei jedes

Dres. Fitzner & Christophersen, Ratinge(T?-jB$rlirj*^#; ·;

Funktionsmodul einer elektrischen Anlage einen eigenen Druckentlastungskanal und folglich ein eigenes Dämpfelement aufweist. Diese Zuordnung jeweils eines Druckentlastungskanals und eines oder sogar mehrerer Dämpfelemente zu jedem Funktionsmodul ist aufwendig. Zudem ist das Dämpfelement nicht ohne weiteres austauschbar, da es fest in den Druckentlastungskanal eingebaut ist. Ein Austausch im strengen Sinne ist aber auch schon deshalb nicht möglich, weil die Aluminiumoxidfüllung in Verfolg eines Störfalles in weite Bereiche der Anlage verteilt wird.

Der Erfindung liegt demgegenüber das technische Problem zugrunde, eine elektrische Anlage für den Mittelspannungsbereic.h anzugeben, die allen Anforderungen der Störfallbeherrschung genügt, dennoch aber einfacher und wartungsfreundlicher, insbesondere aber auch weniger Raum beanspruchend ausgebildet ist.

Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung, daß das Dämpfelement als Patrone ausgebildet und mit einem Dämpfelementeinlaß unmittelbar an den Druckentlastungskanalauslaß angeschlossen ist, wobei ein Dämpfelementeinlaßflansch lösbar mit einem Druckentlastungskanalauslaßflansch verbunden ist, daß das Dämpfelement bezüglieh der Anordnung des Dämpfelementeinlaßes und eines Dämpfelementauslaßes strömungstechnisch mit dem Druckentlastungskanal in Reihe und auf verzweigungsfreien Durchfluß geschaltet ist, und daß das Dämpfelement eine Vielzahl von bezogen auf die Strömungsrichtung gegeneinander versetzt angeordnete, als Strömungswiderstände sowie als

Dres. Fitzner & Christophersen, Ratingejt «"ßprlirj*"; ·;

Absorptionselemente für thermische Elnergie funktionierende Deflektorelemente aufweist. - Als Deflektorelemente sind einen Strömungswiderstand bildende Bauelemente bezeichnet, die zwischen dem Dämpfelementeinlaß und dem Dämpfelementauslaß angeordnet sind und Gasflüsse umlenken. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß überraschenderweise eine allen Anforderungen genügende Absorption thermischer Energie und Dissipation von Druckwellen möglich wird, wenn in dem Patronengehäuse des Dämpfelementes mittels der Deflektorelemente gleichsam ein Labyrinth für Druckwellen und strömende Gase eingerichtet wird. Der Ausdruck Labyrinth meint dabei, daß Gasströme zwischen dem Dämpfelementeinlaß und dem Dämpfelementauslaß einen Weg nehmen, dessen Länge erheblich länger, ggf. sogar vielfach langer ist als der Abstand zwischen dem Dämpfelementeinlaß und dem Dämpfelementauslaß. In anderen Zusammenhängen werden solche Vehältnisse mit einem sogenannten Labyrinthfaktor charakterisiert. Bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten elektrischen Anlage empfiehlt es sich meist, den Labyrinthfaktor größer als 1,4 auszubilden. Die Deflektorelemente tragen aufgrund der beachtlichen Vielzahl von Umlenkungsvorgängen weiterhin zur Bildung von Turbulenzen bei, die eine Streuung von laminaren Gasströmen und Vergleichmäßigung von Druckwellen fördern. Zu dem rein geometrisehen Labyrintheffekt tritt somit noch ein strömungstechnischer Labyritheffekt hinzu. Damit stellt das Dämpfelement aber auch einen Strömungwiderstand dar, der steile Druckflanken dämpft. Der insofern durch Umlenkungen an den Deflektorelementen beachtlich erhöhte Weg der Gase führt in übrigen zu einem sehr hohen Wärmeübergang aus der

Dres. Fitzner & Christophersen, Ratinger* »"Berlin**. .J .**.*"*;

Gasphase in die Deflektorelemente, da die Kontaktzeiten der Gasphase mit den Deflektorelementen lang sind {Verringerung der Gasgeschwindigkeiten und Verlängerung der Kontaktwege) und da zudem aufgrund der Turbulenzen die stationären Grenzschichten unmittelbar an den Oberflächen der Deflektorelemente vergleichweise dünn sind. Insofern funktionieren die Deflektorelemente auch als hochwirksame Kühlelemente. Es versteht sich, daß die Deflektorelemente dabei eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen sollten.

Zweckmäßigerweise sind sie deshalb aus Metall, beispielsweise rostfreiem Stahl, gefertigt. Schließlich werden Druckwellen vermutlich zusätzlich durch Beugungseffekte der Druckwellen an den Deflektorelementen mit der Folge von Interferenzabschwächung abgebaut, Insgesamt führt die erfindungsgemäße Einrichtung von Deflektorelementen zu einem beachtlichen synergistischen Effekt hinsichtlich der Dämpfung bzw. Absorption von thermischen Energien und Druckstößen aufgrund eines Störlichtbogens mit dem Ergebnis, daß in einem Störfall am Dämpfelementauslaß leicht beherrschbare bzw. ungefährliche Verhältnisse herrschen. Weiterhin dürfte eine Beschädigung des Dämpfelementes nur durch schwere Störfälle möglich sein, so daß nicht notwendigerweise nach jedem Störfall ein Austausch des Dämpfelementes geboten sein wird. Bei Verwendung von beispielsweise Stahlwolle zur Dämpfung tritt demgegenüber oft bereits bei relativ leichten Störfällen eine thermische Überlastung der Stahlwolle im Einlaßbereich statt mit der Folge von Verschmelzungen, weshalb dann stets ein Austausch notwendig ist. Die Ausbildung des Dämpfelementes als wieder lösbares Bauteil hat neben den offensichtlichen Vorteilen

Dres. Fitzner & Christophersen, RatingegS-jS^rlinj**;

den Vorteil, daß lediglich der Druckkanalauslaßflansch und der Dämpfelementeinlaßflansch gleichsam genormt sein müssen, das Dämpfelement aber den jeweils geltenden Anforderungen bemessen werden kann. Bei sich ändernden Änforderungen kann ein altes Dämpfelement dann ohne weiteres gegen ein neu bemessenes Dämpfelement ausgetauscht werden. Der erfindungsgemäße Einsatz von Deflektorelementen erlaubt es im übrigen, daß der Druckentlastungskanal und das Dämpfelement strömungstechnisch in einer Linie, d.h. ohne sonstige Umlenkvorrichtungen, angeordnet sein können.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist das Dämpfelement hinsichtlich der Anzahl, der Ausbildung, der Anordnung und des Werkstoffes der Deflektorelemente mit der Maßgabe ausgebildet, daß im wesentlichen die Energie eines Druckstoßes aus einem Störlichtbogen von zumindest 16 kA Kurzschlußstrom und 1 s Dauer absorbiert und so die Kriterien 1 bis 6 der DIN VDE 0670, Teil 6, erfüllt werden. Die Kriterien 1 bis 6 der DIN VDE 0670, Teil 6, lauten: 1) Ordnungsgemäß gesicherte Türen, Abdeckungen usw. dürfen sich nicht öffnen. 2) Teile, die eine Gefährdung verursachen können, dürfen nicht wegfliegen. 3) Durch Lichtbogeneinwirkung dürfen keine Löcher in den frei zugänglichen äußeren Teilen der Kapselung infolge Durchbrennens oder aufgrund anderer Effekte entstehen. A) Senkrecht angebrachte Indikatoren entzünden sich nicht. 5) Waagerecht angebrachte Indikatoren entzünden sich nicht. 6) Alle Erdverbindungen bleiben wirksam. Diese Kriterien beziehen sich bei dieser Norm auf einen Störlichtbogen mit einem Kurzschlußwechselstrom von beispielsweise 25 kA und 1 s

Dres. Fitzner & Christophersen, Ra'tjnge'rj - Berlin«

Dauer. Es versteht sich, daß auch Störlichtbögen mit weniger als 16 kA beherrschbar sind. Die Bemessung des Dämpfelementes läßt sich aber auch mit einfachen Versuchen so auslegen, daß Störlichtbögen mit mehr als 25 kA beherrschbar sind.

Vorteilhafterweise sind die Deflektorelemente als quer zur Strömungsrichtung angeordnete und vorzugsweise perforationsfreie Winkelbleche ausgebildet, wobei die Winkelspitzen der Winkelbleche dem Druckentlastungskanalauslaß zugewandt sind. Ist der von den Winkelblechen aufgespannte Winkel beispielsweise 90°, so beträgt die Umlenkung an den ersten Deflektorelementen durch Stömung bei symmetrischer Anordnung bezüglich der Strömungsrichtung bereits etwa 45°, die Umlenkung durch Druck- bzw. Schallwellenreflektion sogar etwa 90°. Die Umlenkungswinkel bei nachgeordneten Deflektorelementen sind aufgrund des Versatzes sogar noch höher, bis zu fast 180°.

Im einzelnen ist es bevorzugt, daß jeweils eine Mehrzahl von Deflektorelementen nebeneinander in senkrecht zur Strömungsrichtung stehenden Deflektorebenen Deflektorelementreihen bildend angeordnet sind und daß in den Deflektorebenen einander benachbarte Deflektorelemente mit Zwischenräumen zueinander angeordnet sind. Dabei kann die Anordnung so getroffen sein, daß die Deflektorelementreihen verschiedener Deflektorebenen in Projektion in Strömungsrichtung so zueinander versetzt angeordnet sind, daß die Deflektorelemente aufeinanderfolcjender Deflektorebenen die Zwischenräume zwischen Deflektorelementen unmittelbar

Dres. Fitzner & Christophersen, Ffäfifi€je« - Be"riin.j

vor- und/oder nachgeordneter Deflektorebenen abdecken. Einen besonders guten Labyrintheffekt erzielt man, wenn die Deflektorelementreihen aufeinanderfolgender Deflektorebenen um 180° gegeneinander phasenverschoben sind. 5

Weiterhin empfiehlt es sich, den Dämpfelementauslaß als Dämpfelementauslaßflansch auszubilden, insbesondere wenn der Dämpfelementauslaß lösbar an einen Kaminkanal angeschlossen sein soll. Ein solcher Kaminkanal kann zweckmäßig sein, wenn aus gebäudetechnischen Gründen beispielsweise die Ableitung von Druckstoßresten sichergestellt sein soll. Im allgemeinen ist ein solcher Kaminkanal jedoch nicht zwingend anzuordnen.

Eine hinsichtlich Aufbau und Montage sowie des Raumbedarfes vorteilhafte elektrische Anlage ist dadurch gebildet, daß die elektrischen Funktionsmodule hermetisch geschlossen als selbständige Einheiten ausgebildet sind, und daß alle Funktionsräume für Mittelspannung führende Funktionselemente unmittelbar an den im Inneren der elektrischen Funktionsmodule angeordneten Druckentlastungskanal angrenzend ausgebildet sind, wobei der Druckentlastungskanal in Querrichtung der elektrischen Funktionsmodule und geradlinig in Richtung des Druckentlastungskanalauslaßes verlaufend ausgebildet ist. - Der Ausdruck hermetisch geschlossen meint, daß daß auch im Falle eines Störlichtbogens keine Öffnungen nach außen in der Kapselung eines elektrischen Funktionsmoduls entstehen können bzw. keine Drukkentlastung über irgendeine freiliegende Außenfläche eines elektrischen Funktionsmoduls erfolgt. Jede Druckentlastung

Dres. Fitzner & Christophersen, RiitftSgon.- Berlin .:

findet vielmehr über die Störfalldruckentlastungselemente funktionsmodulintern in den integrierten Druckentlastungskanal hinein statt. Mit dem Begriff einer selbständigen Einheit soll ausgedrückt werden, daß die elektrischen Funktionsmodule nicht nur hinsichtlich der elektrischen Funktionen ein Module bilden, sondern daß die elektrischen Funktionsmoduie auch hinsichtlich der Beherrschung eines Störlichtbogens als Einheiten gebaut sind und funktionieren, und zwar ohne zusätzliche außenseitige Anbauten an elektrischen Funktionsmodulen im Zuge der Erstellung einer elektrischen Anlage aus den Funktionsmodulen. Eine solche elektrische Anlage kann zwei Druckentlastungskanalausläße oder auch nur einen aufweisen. In letzterem Falle ist eines der Enden des Druckentlastungskanals mit einem druckfesten Verschluß versehen und nur ein Dämpfelement an das andere Ende angeschlossen. In ersterem Fall sind zwei Dämpfelemente an die Druckenlastungskanalausläße, d.h. beidseitig der elektrischen Funktionsraodule, angeschlossen. Eine solche elektrische Anlage läßt sich vorteilhafterweise auf besonders einfache Weise aufbauen, da die Grundkonzeption des modularen Aufbaus konsequent zu Ende entwickelt und ausgeführt worden ist. Zum Aufbau ist es lediglich notwendig, elektrische Funktionsmodule mit den gewünschten Funktionen sowie zumindest einem Dämpfelement auszuwählen, am Standort in der gewünschten Reihenfolge nebeneinander aufzustellen und miteinander zu verbinden. Das Verbinden erstreckt sich dabei im wesentlichen auf die Kontaktierung von Sammelschienenanschlüßen und die ausreichend druckdichte Aneinanderfügung der Druckentlastungskanalteile jedes elektrischen Funktionsmoduls sowie dem

Dres. Fitzner & Christophersen, RJrtTiiicjjSh. - Boflin.j

ausreichend druckfesten Anschluß zumindest eines Dämpfelements. Es entfällt die bei bekannten Anlagen erforderliche individuelle Dimensionierung und Herstellung eines aufzusetzenden Druckentlastungskanals. Insgesamt ergibt sich eine beachtliche montagetechnische Erleichterung verbunden nicht nur mit einer Materialeinsparung bezüglich des Drukkentlastungskanals sondern insbesondere auch verbunden mit einer erheblichen Raumersparnis. Eine solche elektrische Anlage baut weniger hoch, ohne daß die sonstigen Außenabmessungen störend vergrößert werden müssen. Auch ist eine Ergänzung der elektrischen Anlage durch zusätzliche Funktionsmodule ohne weiteres, insbesondere ohne Neuanfertigung eines separaten, erweiterten Druckentlastungskanals, möglich. Im einzelnen sind die elektrischen Funktionsmodu-Ie hinsichtlich der internen Anordnung der Funktionsräume dann beispielsweise wie folgt ausgebildet. Der Druckentlastungskanal ist im oberen Bereich des Funktionsmoduls, vorzugsweise an eine obere Abschlußwand des Funktionsmoduls angrenzend, angeordnet. Im oberen Bereich des Funktionsmoduls sind rückseitig ein Sammelschienenraum sowie frontseitig ein Niederspannungsraum eingerichtet. Der Druckentlastungskanal ist zwischen dem Sammelschienenraum und dem Niederspannungsraum angeordnet. Im unteren Bereich des Funktionsmoduls sind rückseitig ein Kabelanschlußraum und frontseitig ein Leistungselementeraum, beispielsweise ein Leistungsschalterraum, eingerichtet. Der Leistungselementeraum und der Kabelanschlußraum grenzen aneinander an. Der Kabelanschlußraum kann so ausgebildet sein, daß er den Leistungselementeraum seitlich umgreift, vorzugsweise beidseitig umgreift, und sich bis zum Druckentlastungkanal

Dres. Fitzner & Christophersen, Rätifif en - BerHn-j

erstreckt.

Schießlich ist es auch möglich, das Dämpfelement teilweise oder auch ganz in den Druckentlastungskanal zu integrieren, wobei dann der Druckentlastungskanalauslaß gleichsam verlagert ist in das Innere der elektrischen Anlage.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen

Fig.l: eine Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen elektrischen Anlage,

Fig.2: Einen Querschnit durch ein elektrisches Funktionsmodul aus Fig. 1,

Fig.3: eine Seitenansicht des Dämpfelementes aus Fig.l in

Durchsicht,
20

Fig.4: einen Schnitt durch den Gegenstand der Fig. 3 entlang der Querschnittsebene B-B und

Fig.5: einen Schnitt durch den Gegenstand der Fig. 3 entlang der Querschnittsebene A-A.

Die in der Fig. 1 dargestellte elektrische Anlage 1 ist in geschlossener Bauweise ausgeführt und für den Mittelspannungsbereich ausgebildet. Die elektrische Anlage 1 besteht im Ausführungsbeispiel aus einer Mehrzahl von gekapselten

Dres. Fitzner & Christophersen, Rät&T^Öci - &psgr;&eacgr;&phgr;&eegr;,&Igr;

elektrischen Funktionsmodulen 2, die nebeneinander angeordnet und miteinander verbunden sind. Weiterhin ist rechtsseitig des rechtesten Funktionsmoduls 2 ein patronenartiges Dämpfelement 3 zur Absorption der thermischen Energie und des Druckstoßes aus einem Störlichtbogen angeschlossen. Anhand der gestrichelten Linien erkennt man einen in Querrichtung der Funktionsmodule 2 verlaufenden Druckentlastungskanal 4, welcher an seinem rechten Ende mit einem Druckentlastungskanalauslaß 5 zum Entlasten der elektrischen Anlage von Druckstößen aus einem Störlichtbogen endet. Der Druckentlastungskanalauslaß 5 ist unmittelbar an einen Dämpfelementeinlaß 6 des Dämpfelements 3 angeschlossen. Nicht erkennbar ist, daß am linken Ende des Druckentlastungskanals 4 eine druckfeste Abdeckplatte angebracht ist, die dieses Ende auch im Falle eines Störlichtbogens druckdicht verschließt. Stattdessen kann aber auch an dem linkesten elektrischen Funktionsmodul 2 ein (zusätzliches) Dämpfelement vorgesehen sein.

In der Fig. 2 ist erkennbar, daß die elektrischen Funktionsmodule 2 eine Mehrzahl von gegeneinander abgeschlossene Funktionsräume 7,8,9 für Mittelspannung führende Funktionselemente 10,11,12 aufweist. Dies sind beispielsweise als Funktionselemente Sammelschienen 10 in einem Sammelschienenraum 7, ein Leistungsschalter 11 in einem Leistungsschalterraum 8 und Kabelanschlußelemente 12 in einem Kabelanschlußraum 9. Zusätzlich ist ein Niederspannungsraum eingerichtet, in welchem Schwachstromkreise bzw. Niederspannungskreise zu Steuerungs-, Regelungs- und Meßzwecken angeordnet sind. Der Druckentlastungskanal 4 ist über

Dres. Fitzner & Christophersen, FRftifigen - Berlin.:

Druckentlastungsklappen 14,15 direkt mit den Funktionsräumen 7,8 verbunden ist. Alle elektrischen Funktionsmodule sind hermetisch geschlossen und als selbständige Einheiten ausgebildet. Insbesondere ist der Fig. 1 entnehmbar, daß auch die Oberseite der aus den Funktionsmodulen 2 zusammengefügten elektrischen Anlage 1 eine auch in Falle eines Störlichtbogens hermetisch geschlossene Fläche bildet. Um dies darzustellen, sind die Stoßkanten zwischen den Funktionsmodulen 2 an deren Oberseite nicht gezeichnet.

Durch Betrachtung der Fig. 2 erkennt man, daß die Funktionsräume 7,8 unmittelbar an den einzigen, im Inneren des Funktionsmoduls 2 angeordeten Druckentlastungskanal 3 angrenzend ausgebildet sind. Nicht darcfestellt ist, daß der Kabelanschlußraum 9 so ausgebildet, daß er sich den Leistungselementeraum 8 beidseitig umgreifend bis zum Druckentlastungkanal 4 erstreckt und an diesen über zumindest eine Druckentlastungsklappe angeschlossen ist. Alle Funktionsräume 7,8,9 sind sowohl nach außen, als auch gegeneinander druckfest abgetrennt, lediglich in den Bereichen der Druckentlastungsklappen kann ein Überdruck direkt in den Druckentlastungskanal 4 entweichen. In der Fig. 1 erkennt man weiterhin, daß der Druckentlastungskanal 4 in die elektrische Anlage 1 integriert ist und geradlinig in Richtung des Druckentlastungskanalauslaßes 5 verlaufend ausgebildet ist. Aus einer vergleichenden Betrachtung mit Fig. 2 ist entnehmbar, daß alle Funktionsräume 7,8,9 für Mittelspannung führende Funktionselemente 10,11,12 unmittelbar an den einzigen, im Inneren der Funktionsmodule 2 angeordeten Druckentlastungskanal 4 angrenzend ausgebildet

Dres. Fitzner & Christophersen, (Ta^ragen -

sind. Alle Funktionsräume 7,8,9 sind sowohl nach außen, als auch gegeneinander druckfest abgetrennt, lediglich in den Bereichen der Druckentlastungsklappen kann ein Überdruck direkt in den Druckentlastungskanal 4 entweichen. 5

In der Fig. 3 erkennt man zunächst, daß der Dämpfelementeinlaß 6 als Dämpfelementeinlaßflansch 16 ausgebildet ist, der lösbar mit einem Druckenlastungskanalauslaßflansch verbindbar ist. Weiterhin ist durch vergleichende Betrachtung mit der Fig. 1 entnehmbar, daß das Dämpfelement 3 bezüglich der Anordnung des Dämpfelementeinlaßes 6 und eines Dämpfelementauslaßes 17 strömungstechnisch mitdem Druckentlastungskanal 4 in Reihe und auf verzweigungsfreien Durchfluß geschaltet ist.

Bei vergleichender Betrachtung der Figuren 3,4 und 5 enkennt man, daß das Dämpfelement 3 eine Vielzahl von bezogen auf die Strömungsrichtung gegeneinander versetzt angeordnete, als Strömungswiderstände sowie als Absorptionselemente für thermische Energie funktionierende Deflektorelemente 18 aufweist. Die Deflektorelemente 18 sind als quer zur Strömungsrichtung angeordnete und vorzugsweise perforationsfreie Winkelbleche ausgebildet, wobei die Winkelspitzen 19 der Winkelbleche dem Druckentlastungskanalauslaß 5 zugewandt sind. Jeweils eine Mehrzahl von Deflektorelemente 18 sind nebeneinander in senkrecht zur Strömungsrichtung stehenden Deflektorebenen Deflektorelementreihen 20 bildend angeordnet. In den Deflektorebenen einander benachbarte Deflektorelemente 18 sind mit Zwischenräumen 21 zueinander angeordnet. Die Deflektor-

Dres. Fitzner & Christophersen, Ratifrcfdra - B&rJin.j

elementreihen 20 verschiedener Deflektorebenen sind in Projektion in Strömungsrichtung so zueinander versetzt angeordnet, daß die Deflektorelemente 18 aufeinanderfolgender Deflektorebenen die Zwischenräume 21 zwischen Deflektorelementen 18 unmittelbar vor- und/oder nachgeordneter Deflektorebenen bzw. -reihen 20 abdecken. Dies ist insbesondere aus den Figuren 4 und 5 erkennbar. In Fig.5 ist weiterhin dargestellt, daß die Deflektorelementreihen 20 aufeinanderfolgender Deflektorebenen um 180° gegeneinander phasenverschoben sind.

In der Fig. 3 ist erkennbar, daß der Dämpfelementauslaß als Dämpfelementauslaßflansch 22 ausgebildet ist. Fig. 1 wiederum ist entnehmbar, der Dämpfelementauslaß 17 lösbar an einen Kaminkanal 23 angeschlossen ist.

Das in den Figuren 1 und 3 bis 5 dargestellte Dämpfelement 3 ist im einzelnen so bemessen, daß es hinsichtlich der Anzahl, der Ausbildung, der Anordnung und des Werkstoffes der Deflektorelemente 18 mit der Maßgabe ausgebildet ist, daß im wesentlichen die Energie eines Druckstoßes aus einem Störlichtbogen von zumindest 16 kA Kurzschlußstrom und 1 s Dauer absorbiert und so die Kriterien 1 bis 6 der DIN VDE 0670, Teil 6, erfüllt werden.

Claims (9)

Dres. Fitzner & Christophersen/Ratjfi&en .-' Schutzansprüche :

1. Elektrische Anlage (1) für den Mittelspannungsbereich in geschlossener Bauweise, insbesondere Schaltanlage,

mit gekapselten elektrischen Funktionsmodulen (2), welche Mittelspannung führende Funktionsräume (7,8,9) aufweisen und

mit einem an die Mittelspannung führenden Funktionsräume (7,8,9) über Störfalldruckentlastungselemente (14,15) angeschlossenen Druckentlastungskanal (4),

15

wobei der Druckentlastungskanal (4) zumindest einen als Öffnung in der Kapselung der elektrischen Anlage (1) ausgebildeten Druckentlastungskanalauslaß (5) zum Entlasten der elektrischen Anlage (1) von Druckstößen aus einem Störlichtbogen aufweist und

KJ wobei an den Druckentlastungskanalauslaß (5) ein Dämpfelement (3) zur Absorption der thermischen Energie und des Druckstoßes aus einem Störlichtbogen angeschlossen ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Dämpfelement (3) als Patrone ausgebildet und mit einem Dämpfelementeinlaß (6) unmittelbar an den

Dres. Fitzner & Christophersen, FTä"iiiafj*an -

Druckentlastungskanalauslaß (5) angeschlossen ist,

wobei ein Dämpfelementeinlaßflansch (16) lösbar mit einem Druckentlastungskanalauslaßflansch verbunden ist, 5

daß das Dämpfelement (3) bezüglich der Anordnung des Dämpfelementeinlaßes (6) und eines Dämpfelementauslaßes (17) strömungstechnisch mit dem Druckentlastungskanal (4) in Reihe und auf verzweigungsfreien Durchfluß geschaltet ist, und

daß das Dämpfelement (3) eine Vielzahl von bezogen auf die Strömungsrichtung gegeneinander versetzt angeordnete, als Strömungswiderstände sowie als Absorptionselemente für thermische Energie funktionierende Deflektorelemente (18) aufweist.

2. Elektrische Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfelement (3) hinsichtlich der Anzahl, der Ausbildung, der Anordnung und des Werkstoffes der Deflektorelemente (18) mit der Maßgabe ausgebildet ist, daß im wesentlichen die Energie eines Druckstoßes aus einem Störlichtbocjen von zumindest 16 kA Kurzschlußstrom und 1 s Dauer absorbiert und so die Kriterien 1 bis 6 der DIN VDE 0670, Teil 6, erfüllt werden.

3. Elektrische Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

Dres. Fitzner & Christophersen, Fteijggt^n -,

gekennzeichnet, daß die Deflektorelemente (18) als quer zur Strömungsrichtung angeordneter und vorzugsweise perforationsfreie Winkelbleche ausgebildet sind, wobei die Winkelspitzen {19) der Winkelbleche dem Druckentlastungskanalauslaß (5) zugewandt sind.

4. Elektrische Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Mehrzahl von Deflektorelementen (18) nebeneinander in senkrecht zur Strömungsrichtung stehenden Deflektorebenen Deflektorelementreihen {20) bildend angeordnet sind und daß in den Deflektorebenen zueinander benachbarte Deflektorelemente (18) mit Zwischenräumen (21) zueinander angeordnet sind.

5. Elektrische Anlage nach Anspruch A, dadurch gekennzeichnet, daß die Deflektorelementreihen (20) verschiedener Deflektorebenen in Projektion in Strömungsrichtung so zueinander versetzt angeordnet sind, daß die Deflektorelemente (18) aufeinanderfolgender Deflektorebenen die Zwischenräume (21) zwischen Deflektorelementen (18) unmittelbar vor- und/oder nachgeordneter Deflektorebenen abdecken.

6. Elektrische Anlage nach Anspruch A oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Deflektorelementreihen (20)

Dres. Fitzner & Christophersen, R^tfri^gsi - Be"dia: ,**. **^#&iacgr;

H* mm ·* ··· ♦·

aufeinanderfolgender Deflektorebenen um 180° gegeneinander phasenverschoben sind.

7. Elektrische Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfelementauslaß (17) als Dämpfelementauslaßflansch (22) ausgebildet ist.

8. Elektrische Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfelementauslaß (17) lösbar an einen Kaminkanal (23) angeschlossen ist.

9. Elektrische Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Funktionsmodule (2) hermetisch geschlossen als selbständige Einheiten ausgebildet sind, und daß alle Funktionsräume (7,8,9) für Mittelspannung führende Funktionselemente (10,11,12) unmittelbar an den einen, im Inneren der elektrischen Funktionsmodule (2) angeordneten Druckentlastungskanal (4) angrenzend ausgebildet sind, wobei der Druckentlastungskanal (4) in Querrichtung der elektrischen Funktionsmodule (2) und geradlinig in Richtung des Druckentlastungskanalauslaßes (5) verlaufend ausgebildet ist.