DE4014099A1 - Schaltfeld einer gekapselten mittelspannungs-schaltanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltfeld einer gekapselten Mittelspannungs-Schaltanlage nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.

Schaltfelder der genannten Art sind aus der Druckschrift DE 38 12 507 A1 bekannt. Die allseitig geschlossene, formsteife Wanne ist dabei in Verbindung mit den profilierten Seitenholmen und einem Rahmen für die Fronttür zu einem stabilen Gehäuse des Schaltfeldes zusammengebaut. Die Wanne bildet außerdem mit den die Rückseite des Schaltfeldes nicht durchdringenden Befestigungsmitteln für die Sammelschienen und die anderen fest eingebauten Betriebsmittel eine flach ausgerichtete Vormontagegruppe, die einen besonders ökonomischen Ablauf des Schaltfeld-Zusammenbaus ermöglicht und zusätzlich wegen der nicht durch Öffnungen geschwächten Rückseite einen absolut sicheren Personenschutz für das Bedienungspersonal bietet.

Das bekannte Schaltfeld ist hauptsächlich in trennerlosen Schaltanlagen eingesetzt, bei denen die Schaltgeräte, insbesonders die Leistungsschalter auf Schaltwagen aufgebaut sind. Trennerlose Schaltanlagen bestehen meist aus einem gemeinsamen Raum ohne innere Trennwände zwischen den einzelnen Funktionsteilen, wie Sammelschienen, Kabelanschluß und Schalter.

Sollen Schaltanlagen eine besonders große Sicherheit gegen die Ausbreitung innerer Störungen und somit eine hohe Verfügbarkeit aufweisen, so werden sie als geschottete Anlagen ausgeführt. Geschottete Schaltanlagen sind durch Trennwände in Funktionsräume für die Sammelschienen, die Anschlüsse und das Schaltgerät unterteilt. Um im Störungsfall eine Zerstörung des Schaltfeldes vermeiden zu können, muß in jedem Funktionsraum eine Druckentlastung vorgesehen sein. Bei unterhalb der Sammelschiene angeordneten Kabelanschlüssen wird der Anschlußraum dabei entweder in den Kabelkanal entlastet oder über einen Schacht zur Oberseite der Schaltanlage. In der Druckschrift "ZS - Ein neues Schaltanlagensystem für Mittelspannung"; A. Aufermann und K. Schepers; Sonderdruck aus den CALOR-EMAG-Mitteilungen I/II/1986 ist eine geschottete Schaltanlage beschrieben, bei der gemäß Bild 2 zwischen der Rückseite und dem Sammelschienenraum A ein solcher Schacht vorgesehen ist. Auf Seite 4 des Sonderdrucks wird dabei erwähnt, daß das Gehäuse eines solchen Schaltfelds durch Verschweißen abgekanteter Stahlbleche hergestellt wird. Ein solches kubusförmiges Gehäuse erfordert im vormontierten Zustand sowohl im Zwischenlager als auch auf dem innerbetrieblichen Transport viel Platz und belastet darüber hinaus die Fläche der Endmontageabteilung eine verhältnismäßig lange Zeit, da erst dort sämtliche Betriebsmittel eingebaut und justiert werden können. Die in der zum Stand der Technik genannten Druckschrift DE 38 12 507 A1 angegebenen Nachteile für den Ablauf des Zusammenbaus treffen also auch für die genannte geschottete Schaltanlage zu.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Merkmale der bekannten Schaltanlage so weiter zu bilden und zu ergänzen, daß sie auf Schaltanlagen mit einem geschottetem Sammelschienensystem angewendet werden können. Mit der Erfindung soll es möglich sein, die Personensicherheit der geschotteten Schaltanlage zu verbessern und eine Vorfertigung von Baugruppen mit geringer Bautiefe zu ermöglichen, deren Endmontage die entsprechende Werksabteilung nur noch eine kurze Zeit belastet.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die im kennzeichnenden Teil des ersten Patentanspruchs genannten Merkmale. Die erfindungsgemäße Ausbildung der Rückwand mit ihren im oberen Teil befindlichen Borden und Abkantungen bildet zusammen mit der an den Abkantungen befestigten Trennwand einen in vertikaler Richtung wirkenden Entlastungskanal für den Anschlußraum. An den Abkantungen sind ferner auch horizontal gerichtete Träger zur Versteifung der Trennwand befestigt. Auf diese Weise gelingt eine in hohem Maße biege- und verwindungssteife Ausführung der Schaltfeldrückseite. Der Entlastungskanal ist dabei so aufgebaut, daß durch die unter der Wirkung von inneren Druckwellen sich ergebenden Verformungen keine Spalte zur Außenseite der Schaltanlage entstehen können.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens angegeben.

Die wesentlichen Einzelheiten der Erfindungsidee sollen anhand der folgenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellen dar:

Fig. 1 . . . Querschnitt durch ein Schaltfeld mit geschottetem Sammelschienenraum.

Fig. 2 . . . Schnitt A-B zu Fig. 1

Fig. 3 . . . Schnitt C-D-E-F zu Fig. 2

Fig. 4 . . . Querschnitt durch den oberen Teil des Entlastungskanals

Fig. 5 . . . Schnitt mit modifiziertem Träger

Fig. 6 . . . Schnitt durch den oberen Teil des Entlastungskanals mit versteifter Platte

Fig. 7 . . . Schnitt durch den oberen Teil des Entlastungskanals mit gesickter Platte und

Fig. 8 . . . Vormontage der Rückwand.

Die Erfindung wird an einem Schaltfeld nach Fig. 1 erläutert, in dem der Sammelschienenraum durch eine Schottwand 10a vom Schalterraum und durch eine Zwischenwand 11a vom Anschlußraum abgetrennt ist. Weitere Schottwände 10b und 11b trennen den Schalterraum außerdem vom Anschlußraum. Die drei Sammelschienen 1 sind im vorliegenden Fall übereinander angeordnet und über Verbindungen 27 mit den Einfahrgegenkontakten 28 verbunden. Der Leistungsschalter 6 ist auf einem Einschub befestigt und über Einfahrkontakte mit den Gegenkontakten 28 in der Betriebsstellung verbunden. Der Leistungsschalter kann mittels des Einschubs 7 in eine Trennstellung und eine Außenstellung ausgefahren werden. Im Anschlußraum befinden sich die Meßwandler 3 und 4, ein Erdungsschalter 5 sowie die Kabelendverschlüsse 2. Verbindungen 27 sorgen für den Energietransport vom Leistungsschalter zu den angeschlossenen Kabeln. Die Vorderseite des Schaltfelds ist im vorliegenden Beispiel durch eine Tür 17 abgeschlossen, während darüber der ebenfalls geschottete Niederspannungskasten 18 angebracht ist.

Die Rückwand 8 ist in vertikaler Richtung durch Borde 21 versteift, die im Bereich der Sammelschienen 1 gemäß Fig. 3 eine Höhe H2 haben, die der Tiefe des Entlastungskanals 24 entspricht. In diesem Bereich sind die Borde 21 mit Abkantungen 22 versehen. Im unteren Teil des Schaltfeldes haben die Borde eine geringere Höhe und sind mit einem im allgemeinen eingeschraubten Träger 29 versehen, auf dem im vorliegenden Beispiel die Stromwandler (3) und die Erdungsschalter 5 aufgebaut sind. Ihre Befestigung ist derart, daß die Schrauben oder sonstigen Befestigungsmittel nicht die Rückseite der Rückwand 8 durchdringen.

Auf den Abkantungen 22 ist als Trennwand die Platte 9 angebracht, die den Sammelschienenraum vom Entlastungskanal 24 abtrennt. Dieser Entlastungskanal hat die Aufgabe im Falle einer Störung im Anschlußraum die entstehenden Lichtbogengase gefahrlos nach der Oberseite des Schaltfelds abzuleiten. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel sind außerdem Träger 13 und 14 zur Befestigung der Isolatoren 12 an den Abkantungen 22 angebracht. Aus Fig. 2 kann man erkennen, daß zur Durchführung einer sinnvollen Montage die Träger 13 und 14 auf der Rückseite der Abkantungen mit den Befestigungsmitteln 16 angeschraubt sind. Die Isolatoren 12 können dabei vor oder nach dem Einbau der Träger 13 und 14 an dieselben angeschraubt werden. Bei U-förmigen offenen Trägern 13 und 14 kann es sinnvoll sein, die Montage der Isolatoren 12 erst nach dem Einbau der Träger vorzunehmen. Bei Trägern aus geschlossenem Profilen, wie in Fig. 4 gezeigt, ist es besser die Isolatoren vor dem Einbau der Träger 13 an dieselben anzuschrauben. Nach Fig. 3 wird die als ebene Trennwand ausgeführte Platte 9 nach dem Einbau der Träger 13 und 14 auf die gesamte Anordnung aufgeschoben und nachträglich befestigt. In Fig. 2 ist eine Ansicht der Platte 9 in strichpunktierter Darstellung angegeben. Man erkennt, daß an den Stellen, an denen die Isolatoren 12 oder die Befestigungsmittel 16 für die Träger 13 und 14 sitzen die Platte 9 entsprechend ausgespart ist. Auf der Fig. 3 sind außerdem die unteren Holme 30 zu erkennen, die die Rückwand 8 mit dem Frontrahmen für die Tür 17 verbinden. Um eine Durchbiegung der Platte 9 bei Überdruck im Entlastungskanal 24 zu verhindern ist die Platte 9 mit zusätzlichen Befestigungsmitteln 16b mit beiden Trägern 13 und 14 verbunden. Bei völlig ebener Platte 9 ist es dazu erforderlich mit Beilagen 23 die Dicke der Abkantungen 22 zu kompensieren. Anstelle der Beilagen 23 kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung nach Fig. 5 die Anbringung von Sicken 25 auf den Trägern 13 oder 14 vorgesehen sein. In Fig. 1 ist außerdem erkennbar, daß die Rückwand 8 in vorteilhafter Weise auch an den horizontalen Kanten mit Borden 21a und 21b versehen ist, deren Höhe H1 jedoch deutlich geringer als die Höhe der Borde 21 ist.

Durch den Verbund der mit den hohen Borden 21 versehenen Rückwand 8 mit der Platte 9 und den Trägern 13 und 14 in der eben beschriebenen Weise entsteht für das gesamte Schaltfeld eine in jeder Achse formsteife Rückenpartie, mit deren Hilfe das gesamte Schaltfeld auch bei extremen Belastungen formstabil gehalten wird. Die erfindungsgemäße Ausbildung dieser Rückenpartie, verhindert außerdem den Austritt heißer Gase, die den Entlastungskanal durchströmen. Dies wird dadurch sichergestellt, daß die Borde 21 und die daran anschließenden Abkantungen 22 auch bei Verformungen keine Ausbrüche oder Spalte, die an die Außenseite des Schaltfelds führen, öffnen.

Anstelle der getrennten Verwendung einer Platte 9 als Trennwand und der Träger an 13 und 14 als Befestigungsmittel für die Isolatoren 12 kann auch gemäß Fig. 6 eine Platte 9b Verwendung finden auf die in Höhe der Isolatoren 12 Blechprofile, in diesem Fall ein U-förmiges Profil 26, aufgeschweißt sind. Eine andere Abwandlung ist in Fig. 7 zu erkennen, in der die Platte 9a als durchgehende Trennwand Sicken 25 zur Versteifung enthält. Sowohl die Sicken 25 als auch die aufgeschweißten Versteifungen 26 verlaufen horizontal zwischen den beiden Abkantungen 22. Wenn es die Fragen der Spannungsfestigkeit im Sammelschienenraum zulassen, sollte man die Versteifungen 25 oder 26 auf der den Sammelschienen zugekehrten Seite anbringen, da sie dann die Abkantungen 22 mit überdecken können und ein Höchstmaß an Steifigkeit bieten. Im anderen Fall ist es auch denkbar, die Versteifungen 25 oder 26 auf der dem Entlastungskanal zugekehrten Seite anzubringen, wobei ihre Länge etwas kleiner als die lichte Weite zwischen den Innenkanten der Abkantungen 22 sein muß.

Die Vormontage der erfindungsgemäßen Rückwand ist in Fig. 8 dargestellt. Dabei wird die Rückwand 8 auf eine geeignete Fläche, hier auf Stützen 31 aufgelegt und auf diesen in horizontaler Lage montiert. Nach der Anbringung der Platte 9 mit oder ohne die getrennten Träger 13 und 14 und der Isolatoren 12 erfolgt der Aufbau der Sammelschienen 1 und der zugehörigen Verbindungen 27 zu den Einfahrgegenkontakten 28. Auf dem unteren Träger 29 werden in gleicher Weise die Meßwandler 3 sowie gegebenenfalls der Erdungsschalter 5 aufgebaut. Mit einer Montagevorrichtung lassen sich nun folgende Maße einstellen bevor, die Schrauben oder sonstigen Befestigungsmittel endgültig fixiert werden:

Maß a: Anschlußhöhe
Maß b: Höhe des unteren Einfahrgegenkontakts und
Maß c: Höhe für die Einfahrgegenkontakte im Sammelschienenbereich.

Die genannten Bauteile können dabei auch innerhalb dieser Vormontagegruppe in horizontaler Richtung eingestellt und fixiert werden. Dieses Montageverfahren ist bereits aus der zum Stand der Technik angegebenen Druckschrift bekannt. Es läßt sich nach dem eben dargelegten erfindungsgemäß auch für die Rückwand einer geschotteten Schaltanlage verwenden.

Abschließend sei unter Hinweis auf Fig. 1 gesagt, daß in allen dargestellten Beispielen die Platte 9 als Trennwand als ebenes Formteil eingesetzt werden kann, aber es ist auch denkbar die im Schaltfeld horizontal angeordnete Zwischenwand 11a mit an die Platte 9 anzuformen. Dies hätte den Vorteil, daß der Sammelschienenraum nicht nur gegen den Entlastungskanal 24 sondern auch gegen den Anschlußraum fugenfrei abgeschlossen ist. Die Vormontage nach Fig. 8 bleibt auch bei kombinierter Trennwand (Teile 9 und 11a) in der geschilderten Weise erhalten.

Claims (15)

1. Schaltfeld einer gekapselten Mittelspannungsschaltanlage mit einer in sich formsteifen Rückwand mit wenigstens in vertikaler Richtung verlaufenden Borden, zwischen denen die Rückseite nicht durchdringende Befestigungsmöglichkeiten für alle ortsfesten Betriebsmittel, wie Sammelschienen (1), Meßwandler (3, 4) und Erdungsschalter (5) vormontierbar sind und die mit profilierten Gerüstteilen und einem Rahmen (17) für eine Fronttür zu einem Gehäuse zusammenbaubar ist, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• a) die in vertikaler Richtung verlaufenden Borde (21) der Rückwand (8) sind wenigstens in Höhe des Bereichs der Sammelschienen (1) mit in das Feldinnere gerichteten Abkantungen (21) versehen, und
• b) mit den Abkantungen (21) sind eine den Raum der Sammelschienen (1) nach hinten begrenzende Platte (9, 9a, 9b) und biegesteife Träger (13, 14) für die Befestigung von die Sammelschienen (1) aufnehmenden Isolatoren (12) so verbunden, daß die Rückwand (8) mit den vertikalen Borden (21) und der Platte (9, 9a, 9b) einen nach den Außenseiten des Schaltfeldes spaltfrei geschlossenen Entlastungskanal (24) für den Anschlußraum bilden.

2. Schaltfeld nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwand (8) an allen Seiten Borde (21, 21a, 21b) aufweist, die zu einer geschlossenen Wanne z. B. durch Schweißung verbunden sind, wobei die horizontalen Borde (21a, 21b) sowie die vertikalen Borde (21) im Bereich der Anschlüsse (2) eine geringere Höhe (H1) aufweisen als die Borde (21) im Bereich der Sammelschienen (1) und daß im Bereich der Anschlüsse (2) zwischen den Borden (21) wenigstens ein Träger (29) vorgesehen ist, an dem die Meßwandler (3), der Erdungsschalter (5) und andere Betriebsmittel mittels die Rückwand (8) nicht durchdringende Befestigungsmittel angebracht sind.

3. Schaltfeld nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (13, 14) von der Seite des Entlastungsschachtes (24) aus und die mit Aussparungen (19, 20) für die Isolatoren (12) und für die Befestigungsmittel (16) der Träger (13, 14) versehene Platte (9) von der Seite des Sammelschienenraums aus an den Abkantungen (22) befestigt sind.

4. Schaltfeld nach Patentanspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger (13, 14) offene Blechprofile vorzugsweise mit U-förmigem Querschnitt vorgesehen sind.

5. Schaltfeld nach Patentanspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger (13, 14) geschlossene Blechprofile vorzugsweise mit rechteckförmigem Querschnitt vorgesehen sind.

6. Schaltfeld nach einem der Patentansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (9) unter Verwendung geeigneter Beilagen (23) zum Ausgleich der Werkstoffdicke der Abkantung (22) mit den Trägern (13, 14) verbunden ist.

7. Schaltfeld nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (13, 14) an den Verbindungsstellen mit der Platte (9) Sicken (25) zum Ausgleich der Werkstoffdicke der Abkantung (22) aufweisen.

8. Schaltfeld nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (9a, 9b) durch geeignete Formgebung die erforderliche Biegesteifigkeit aufweist und gleichzeitig als Träger der Isolatoren (12) eingesetzt ist.

9. Schaltfeld nach Patentanspruch (8), dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (9a) zwischen den Anschraubflächen der Isolatoren (12) horizontale, durchlaufende Sicken (25) zur Versteifung aufweist.

10. Schaltfeld nach Patentanspruch (8), dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (9b) zwischen den Anschraubflächen der Isolatoren (12) horizontale, durchlaufende, aufgeschweißte Blechprofile (26) aufweist.

11. Schaltfeld nach einem der Patentansprüche 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungen (25, 26) auf der Seite des Entlastungskanals (24) angebracht sind und eine Länge aufweisen, die gleich oder geringfügig kleiner als das lichte Maß zwischen den Innenkanten der Abkantungen (22) ist.

12. Schaltfeld nach einem oder mehreren der voranstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Befestigung (16) oder als Verbindungsteile Schraubverbindungen vorgesehen sind.

13. Verfahren zur Vormontage der Rückwand des Schaltfeldes nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch die folgende Arbeitsfolge:.

• a) Die Träger (13, 14) werden von der Seite des Entlastungskanals (24) mit dem Befestigungsmitteln (16) an den Abkantungen (22) der Rückwand (8) befestigt,
• b) die Isolatoren (12) werden auf den Trägern (13, 14) verschraubt,
• c) die Platte (9) wird von der Seite des Sammelschienenraumes an den Abkantungen (22) und den Trägern (13, 14) befestigt.
• d) die Sammelschienen (1) werden mit den zugehörigen Verbindungen (27) und Einfahrgegenkontakten (28) an den Isolatoren (12) verschraubt, und
• e) die Meßwandler (3, 4) und Erdungsschalter (5) werden mit den zugehörigen Verbindungen (27) und Einfahrgegenkontakten (28) an dem Träger (29) verschraubt.

14. Verfahren zur Vormontage der Rückwand des Schaltfelds nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch folgende Arbeitsfolge:

• a) Die Isolatoren (12) werden auf den Trägern (13, 14) verschraubt,
• b) die Träger (13, 14) werden von der Seite des Entlastungskanals (24) mit den Befestigungsmitteln (16) an den Abkantungen (22) der Rückwand (8) befestigt,
• c) die Platte (9) wird von der Seite des Sammelschienenraums an den Abkantungen (22) und den Trägern (13, 14) befestigt.
• d) die Sammelschienen (1) werden mit den zugehörigen Verbindungen (27) und Einfahrgegenkontakten (28) an den Isolatoren (12) verschraubt, und
• e) die Meßwandler (3, 4) und Erdungsschalter (5) werden mit den zugehörigen Verbindungen (27) und Einfahrkontakten (28) an den Träger (29) verschraubt.

15. Verfahren zur Vormontage der Rückwand des Schaltfeldes nach einem der Patentansprüche 8 bis 12, gekennzeichnet durch folgende Arbeitsfolge:

• a) die Isolatoren (12) werden auf der biegesteifen Platte (9a, 9b) verschraubt,
• b) die biegesteife Platte (9a, 9b) wird von der Seite des Sammelschienenraums an den Abkantungen (22) befestigt,
• c) die Sammelschienen (1) werden mit den zugehörigen Verbindungen (27) und Einfahrgegenkontakten (28) an den Isolatoren (12) verschraubt, und
• d) die Meßwandler (3, 4) und Erdungsschalter (5) werden mit den zugehörigen Verbindungen (27) und Einfahrgegenkontakten (28) an den Träger (29) verschraubt.