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Mittelspannungs- oder Hochspannungsschalt- und -vertei-
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leranlagen Die Erfindung bezieht sich auf eine Mittelspannungs-oder
Hochspannungsschalt- und -verteileranlage mit einem ein- oder mehrphasigen, für
hohe Stromlasten ausgelegten Stromsammelschienensystem, welches wenigstens streckenweile
durch das Innere von zu Schaltfeldern-aneinandergerügten Anlagecschränken geführt
ist und von welchem zu Schalt- oder TrennQtellen führende und von diesen Schalt-
beziehungsweise Trennstellen weiterführende Abzweigleitungen ausgehen.
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Derartige Schalt- und Verteileranlagen werden infolge des nach wie
vor noch ansteigenden Bedarfes an elektrischer Energie für zunehmend hohe Stromlasten
ausgelegt. Gleichzeitig besteht aber der Wunsch, die höher belastbaren Anlagenschränke
sowie die sich aus mehreren Anlagenschränken zusammensetzenden Schalt felder im
Ausmaß möglichst klein zu halten, da das Platzangebot in
den entsprechenden
Baulichkeiten, in welchen die genannt ten Schaltfelder aufzustellen sind, häufig
beschränkt sind. Außerdem wirkt sich ein geringeres Transportvolumen auch günstig
auf die Transportkosten aus.
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Diese genannten Bestrebungen beziehungsweise Forderungen des Marktes
führen nun aber zu Problemen, wenn die von den Stromsammelschienensystemen zu bewältigenden
Spitzenlasten einen Wert von 3000 A erreichen oder gar überschreiten. Mit zunehmender
Stromstärke werden nämlich auch die um die stromführenden Sammelschienen sich bildenden
Magnetfelder stärker, so daß sich Ummagnetisierungsverluste bilden, wodurch Metallteile,
die in der Nähe des Stromsammelschienensystems oder davon abgehender Abzweigleitungen
und Schaltstellen angeordnet sind, ungünstig beeinflußt werden, insbesondere in
unerwünsch ter Weise erwärmt werden. Eine Vergrößerung der Abstände zwischen den
einzelnen Stromsammelschienen und auch zu umliegenden Metallteilen würde eine erhebliche
Vergrößerung des Bauvolumens bedeuten. Auch eine Vergrößerung der Querschnitte der
einzelnen Stromsammelschienen beziehungsweise der davon abgehenden Abzweigleitungen
löst die geschilderte Problematik nicht oder höchstens nur sehr bedingt, und würde
zudem einhergehen mit erheb lich höheren Kosten für das Leitermaterial, häufig also
Kupfer.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Mittel und Maßnahmen zu
finden, welche den genannten Problemen entgegentreten, also eine höhere Belastung
des Stromsammelschienensystems gestatten.
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r Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, wenigstens
wesentliche Streckenbereiche der
stromführenden Elemente (insbesondere
also das Stromsammelschienensystem) mit gesonderten distanzierten, magnetisch nichtleitenden
Metallabschirmungen zu umgeben, welche der Beeinflussung der sich um die stromführenden
Elemente ausbildenden Magnetfelder dienen. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß
derartige, womöglich durch die einzelnen Anlagenschränke verbundenen Metallabschirmungen
einen günstigen Einfluß auf die Wirbelstrombildungen ausüben und insbesondere die
Wärmebelastungen umliegender Funktionsräume wie zum Beispiel den Kabelabgang oder
den Leistungsschalter-Raum erheblich zu mindern vermögen. Diese Wirkung erklärt
sich durch die Entstehung einer entgegen dem Feld des jeweiligen stromführenden
Elementes gerichteten elektromotorischen Kraft (EMK), was also zu entgegengesetzt
dem Stromfluß in den besagten Elementen (zum Beispiel den Stromsammelschienen) gerichteten
Strömen in den Abschirmungen führt.
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Weiterbildungen des Erfindungsgedankens zufolge wird vorgeschlagen,
nicht nur diejenigen stromführenden Elemente mit magnetisch nicht leitenden Metallabschirmungen
zu versehen, welche das Stromsammelschienensystem bilden oder die davon abgehenden
Abzweigleitungen, sondern auch die als ortsfest installierte Trennschalter, Umschalter
oder Leistungsschalter beziehungsweise als einfahrbare Schaltwagen mit darauf installierten
Leistungsschaltern ausgebildeten Schaltstellen mit in die Maßnahmen der Metallabschirmung
einzubeziehen, soweit diese den hohen Nennströmen von 3000 oder mehr Ampere ausgesetzt
sein können. Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung dieses eben genannten Gedankens
wird vorgeschlagen, die genannten Schaltstellen mit ihnen gesondert zugeordneten
Metallabschirmungen der genannten Art zu versehen. Einem
weiteren
Vorschlag zufolge ist es vorgesehen, auch an den für solche hohen Nennströme ausgelegten
Verbindungsstellen zwischen den Schaltstellen und Endbereichen von Abzweigleitungen,
wo üblicherweise sogenannte Kontaktapparate die stromleitenden Verbindungen herstellen,
ebenfalls erfindungsgemäße Metallabschirmungen sorzux sehen, und zwar auch hier
gesonderte, eben diese Kontaktapparate beziehungsweise die angrenzenden Leitungsteile
umgebende Metallabschirmungen. Diese letztgenannten Metallabschirmungen können unmittelbar
an benachm barte erfindungsgemäße Metallabschirmungen grenzen und auch an diesen
befestigt sein. Abzweigungen im Stromlaufsystem mit herkömmlichen Nennströmen bis
ca 2500 A können hingegen in bisheriger Art und Weise mit Abschirmungen aus magnetisch
leitendem Material wie insbesonu dere Stahlblech versehen werden.
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Zweckmäßig ist es, die genannten erfindungsgemäßen Metallabschirmungen
so auszubilden, daß sie die extrem hoche Ströme führenden Elemente, wovon nun also
auch Schaltstellen beziehungsweise die genannten Kontaktapparate betroffen sein
können, etwa parallel zur Stromflußrichtung rundum umgeben.
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Ein weiterer vorteilhafter Ausgestaltungsvorschlag ist darin zu sehen,
die Metallabschirmungen für die durch benachbarte Anlagenschränke geführten Stromsammelschie
nen, als geschlossene Gehäuse auszubilden und an Schottplatten aus Isoliermaterial,
beispielsweise aus Phenolharzpreßmassen, zu befestigen, welche gleichzeitig der
Abstützung beziehungsweise der Halterung der Stromsammelschienen dienen. Hierbei
können die Metallabschirmungen in benachbarten Anlagenschränken elektrisch leitend
miteinander verbunden sein.
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Preislich vertretbar und hinsichtlich der Åbschirmwirkung besonders
wirkungsvoll sind Metallabschirmungen aus nichtmagnetisierbaren Metallblechen, insbesondere
solche aus Aluminium dickerer Wandstärke.
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Anhand der in der Zeichnung dargestellten seitlichen Sicht in zwei
Anlagenschränke der eingangs bezeichneten Art sowie anhand der nachfolgenden Beschreibung
hierzu soll der Erfindungsgedanke noch einmal erläutert und verdeutlicht werden.
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Es zeigt: Fig. 1 eine seitliche Sicht in einen Anlagenschrank mit
der Stromeinspeisung in ein Stromsammelschienensystem und einen zugeordneten Leistungsschalter
Fig. 2 eine Seitensicht in einen vom Stromsammelschienensystem durchquerten Anlagenschrank
mit einer Abzweigleitung zu einem Netzzweig und einem zwischengeschalteten Leistungsschalter.
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Figur 1 zeigt also die Sicht in einen seitlich offenen Anlagenschrank
10 mit einer Aufstellfläche 11, einer frontseitigen Tür 12 und einem Einspeisekanal
13. Durch diesen Einspeisekanal 13 erfolgt die Stromeinspeisung über Stromschienen
14, 15 und 16, welche im Bereich ihres Eintrittes in den Anlagenschrank 10 von Isolatoren
17 umgeben sind. Von jeder der einspeisenden Stromschienen 14, 15 und 16 führt -
infolge der hohen aufzunehmenden Stromlasten - ein Schienenpaar (von der Strom-
schiene
16 das Schienenpaar 18 und 19) zu einem Stromwandler 20 und von diesem Stromwandler
20 aus wiederum ein Schienenpaar 21 und 22 zu einem Kontaktapparat 23, welcher mit
dem Stromeingang 24 eines Leistungsschalters 25 in Kontaktverbindung steht. Zu erwähnen
ist, daß der Leistungsschalter 25, welcher sich übrigens auf einem ein- und ausfahrbaren
Schaltwagen 26 befindet, für jede der drei Stromphasen einen gesonderten Stromeingang
aufweist und dementsprechend auch je einen Stromausgang.
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Erkennbar ist hier der Stromausgang 27, welcher mit einem Kontaktapparat
28 in Kontakt steht, von welchem aus nun ein Schienenpaar 29, 30 zur Stromsammelschiene
31 eines dreiphasigen Stromsammelschienensystems führt.
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Die beiden anderen Stromsammelschienen dieses Systems sind mit den
Ziffern 32 und 33 versehen.
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Wie bereits eingangs des Beschreibungsteiles ausgeführt wurde, bilden
sich infolge der hohen Nennstromlasten von 3000 oder mehr Ampere um die stromführenden
Elemente starke Magnetfelder aus, welche zu Wirbelstrombildungen und somit zur Erhitzung
angrenzender Metallbereiche führen. Zur Vermeidung derartiger unerwünschter und
teilweise auch unkontrollierbarer Erwärmungen sind nun wesentliche Streckenbereiche
der stromführenden Elemente mit gesonderten erfindungsgemäßen Metallabschirmungen
aus magnetisch nicht leitendem Material wie insbesondere Aluminium umgeben worden,
welche der Beeinflussung der genannten Magnetfelder dienen. Eine derartige Metallabschirmung
ist zunächst im Bereich der einspeisenden Stromschienen 14, 15 und 16 durch den
bereits erwähnten Einspeisekanal 13 gegeben. Weitere Metallabschirmungen sind um
die Stromeingänge 24 und Stromausgänge 27 angeordnet, wobei die Metallabschirmungen
34 und 35 in der Darstellung erkennbar sind
Aber auch der Leistungsschalter
25 ist von einer Metallkapselung 36 umgeben und ebenso das von den Stromsammelschienen
31, 32 und 33 gebildete Stromsammelschienensystem, welches von einer Metallabschirmung
37 weiträumig umschlossen ist. Die letztgenannte Metallabschirmung 37 um das Stromsammelschienensystem
ist vorteilhafterweise an seitlichen Schottplatten (mit der Ziffer 38 ist die jenseits
der Zeichenebene montierte Schottplatte gekennzeichnet) aus einer Phenolharzpreßmasse
befestigt, welche ihrerseits außer der isolierenden Abschottung auch noch der Abstützung
beziehungsweise der Halterung der einzelnen Stromsammelschienen dienen.
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Durch diese Maßnahmen der Metallabschirmung sind, wie Versuche gezeigt
haben, störende Einflüsse durch Wirbelstrombildung bei hohen Stromlasten hinreichend
beherrschbar, so daß Beeinträchtigungen anderer Anlagenteile ausgeschlossen werden
können.
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Figur 2 veranschaulicht eine seitliche Sicht in einen (seitlich offenen)
Anlagenschrank 40, welcher dem in Figur 1 gezeigten Stromsammelschienensystem mit
den Stromsammelschienen 31, 32 und 33 angeschlossen ist. Von diesem hier als Einspeisung
dienenden Stromsammelschienensystem führen nun einzelne Kontaktschienen zu zugeordneten
Kontaktapparaten, die wiederum zu Schaltereingängen, einem Leistungsschalter und
zugeordneten Schalterabgängen, ebenfalls mit Kontaktapparaten ausgestattet, weiterführen.
Verbunden beispielsweise mit der Stromsammelschiene 31 ist eine Kontaktschiene 41,
welche zu einem Kontaktapparat 42 führt und dieser Kontaktapparat 42 wiederum ist
mit einem Schaltereingang 43 eines bereits angedeuteten Leistungsschalters 44 elektrisch
verbunden. Der zugeordnete Schalterausgang ist
mit der Ziffer 45
und der daran grenzende Kontaktapparat mit der Ziffer 46 verstehen. Über eine weitere
kleine Schiene 47 ist ein Stromwandler 48 mit in den Stromkreis einbezogen, von
welchem aus nun eine Schiene 49 zum Kabel 50 eines Verbraucher- oder weiteren Verteilernetzzweiges
führt. Erkennbar in dieser Darstellung ist nun auch eine Metallabschirmung 51, welche
das Stromsammelschienensystem 31, 32 und 33 umgibt. Da die zum genannten Kabel 50
führende Abzweigleitung, bestehend aus der Kontaktschiene 41, dem Kontaktapparat
42 und so weiter bis hin zur Schiene 49 und zum genannten Kabel 50, für einen wesentlich
geringeren Nennstrom ausgelegt ist als das Stromsammelschienensystem, werden für
die gesamte Abzweigführung keine weiteren Metallabschirmungen benötigt, wie dieses
für den Leistungsschalter 25 gemäß Figur 1 dargestellt ist. Die Metallabschirmung
51 um das Stromsammelschienensystem vermag aber auch in diesem Anlagenschrank 40
die sonst gefährdeten Bereiche innerhalb dieses Anlagenschrankes vor unerwünschten
Einflüssen durch Wirbelstrombildung zu schützen.