DE3143663A1 - "mittelspannungs- oder hochspannungsschalt- und -verteileranlagen" - Google Patents

"mittelspannungs- oder hochspannungsschalt- und -verteileranlagen"

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DE3143663A1
DE3143663A1 DE19813143663 DE3143663A DE3143663A1 DE 3143663 A1 DE3143663 A1 DE 3143663A1 DE 19813143663 DE19813143663 DE 19813143663 DE 3143663 A DE3143663 A DE 3143663A DE 3143663 A1 DE3143663 A1 DE 3143663A1
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Wilhelm 6902 Sandhausen Krämer
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BBC Brown Boveri AG Germany
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BBC Brown Boveri AG Germany
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02BBOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H02B1/14Shutters or guards for preventing access to contacts

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Patch Boards (AREA)

Description

  • Mittelspannungs- oder Hochspannungsschalt- und -vertei-
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Mittel und Maßnahmen zu finden, welche den genannten Problemen entgegentreten, also eine höhere Belastung des Stromsammelschienensystems gestatten.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Preislich vertretbar und hinsichtlich der Åbschirmwirkung besonders wirkungsvoll sind Metallabschirmungen aus nichtmagnetisierbaren Metallblechen, insbesondere solche aus Aluminium dickerer Wandstärke.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die beiden anderen Stromsammelschienen dieses Systems sind mit den Ziffern 32 und 33 versehen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (8)

  1. A r. s p r ü c h e (1.# Mittelspannungs- oder Hochspannungsschalt- und -verteileranlage mit einem ein- oder mehrphasigen, für hohe Stromlasten ausgelegten Stromsammelschienensystem, welches wenigstens streckenweise durch das Innere von zu Schaltfeldern aneinandergefügten Anlagenschränken (10, 40) geführt ist und von welchem zu Schalt- oder Trennstellen (25) führende und von diesen Schalt- beziehungsw weise Trennstellen weiterführende Abzweigleitungen (18, 19; 21, 22; 28, 29) ausgehen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens wesentliche Streckenbereiche der strom führenden Elemente von gesonderten distanzierten magnetisch nichtleitenden Metallabschirmungen (13; 34, 35. 36, 37) umgeben sind, welche der Beeinflussung von sich um die stromführenden Elemente ausbildenden Magnetfeldern dienen.
  2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als ortsfest installierte Trennschalter, Umschalter oder Leistungsschalter oder als einfahrbare Schaltwagen (26) mit darauf installierten Leistungsschaltern (25) ausgebildeten Schalt- oder Trennstellen mit in die Maßnahmen der Metallabschirmung einbezogen sind.
  3. 3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt- oder Trennstellen (25) von gesonderten Metallabschirmungen (36) umgeben sind.
  4. 4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Verbindungsstellen zwischen den Schalt- beziehungsweise Trennstellen (25) und den Endbereichen von Abzweigleitungen (21, 22) angeordnete Kontaktapparate (23, 28) ebenfalls von ihnen gesondert zugeordneten Metallabschirmungen (34, 35) umgeben sind.
  5. 5. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallabschirmungen (34... 37) die stromführenden Elemente etwa parallel zur Stromflußrichtung rundum umgeben.
  6. 6. Anlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallabschirmungen (37) für die durch benachbarte Anlagenschränke (zum Beispiel 40) geführten Stromsammelschienen (31, 32, 33) an Schottplatten (38) aus Phenolharzpreßmassen befestigt sind, welche gleichzeitig der Abstützung beziehungsweise Halterung der Stromsammelschienen dienen.
  7. 7. Anlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallabschirmungen (34.. .37) aus nichtmagnetisierbaren Metallblechen, insbesondere aus Aluminiumblechen bestehen.
  8. 8. Anlage nach wenigsten einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daR die Metallabschirmungen geschlossene Gehäuse bilden, welche mit benachbarten Metallabschirmungen im gleichen Anlagenschrank und in benachbarten Anlagenschränken elektrisch leitend verbun den sind.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2358170A1 (de) * 1973-11-22 1975-05-28 Licentia Gmbh Druckgasisolierte, gekapselte hochspannungsanlage
DE2423165A1 (de) * 1974-05-10 1975-11-13 Siemens Ag Unmagnetisches, druckbeanspruchtes maschinenbauteil

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Title
DE-Z: Energie, 1966, H.1, S.2 *
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