DE4107673A1 - Gekapselte, mit einem isoliergas gefuellte schaltanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine gekapselte, mit einem Isoliergas gefüllte Schaltanlage nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.

Mit dem Einsatz von geerdeten Trennwänden mit spaltförmigen Verbindungsöffnungen zwischen den aktiven Teilen der einzelnen Phasen in gekapselten Schaltanlagen lassen sich mehrere Funktionen erfüllen:

• a) Die Trennwände verhindern im Fall einer inneren Störung die Entstehung von stromstarken Lichtbögen zwischen den Phasen und die Ausbildung von dreiphasigen Kurzschlüssen, sie lassen vielmehr nur die Bildung von Erdschlußlichtbögen zu.
• b) Die Wände versteifen die mit ihnen verschweißten Teile der Kapselung oder Schottung sehr wirkungsvoll.
• c) Durch die Verbindungsöffnungen ist außerdem im Störungsfall ein wirksamer Druckausgleich zwischen den Räumen der einzelnen Phasen möglich.

Eine dreiphasig metallgekapselte, mit Druckgas gefüllte Hochspannungsschaltanlage der bekannten Art ist in der DE 37 15 053 C2 beschrieben. Die Trennwände zwischen den einzelnen Phasen sind zu dem Schalterraum insbesondere aus der Fig. 5 und für den Sammelschienenraum aus den Fig. 4 und 9 der genannten Druckschrift zu erkennen. Die spaltförmigen Verbindungsöffnungen sind in den Fig. 5 und 9 mit der Kennzahl 35 angegeben; sie befinden sich immer zwischen dem Ende der jeweiligen Trennwand und der anschließenden, für Montagezwecke abnehmbaren Abdeckung. Ihre wirksame Länge entspricht dabei der Dicke der Trennwand. Die Schweißnähte zur Befestigung der Trennwände sind mindestens an der der Verbindungsöffnung gegenüberliegenden Seite zwischen Trennwand und Schottung angebracht, sie können aber auch an den beiden Seitenabschnitten der Trennwand in der ganzen Länge oder in einer Teillänge vorgesehen sein.

Weil die spaltförmigen Öffnungen einen relativ kleinen Durchlaßquerschnitt besitzen, ergeben sich in dem von der Lichtbogenstörung betroffenen Raum Druckanstiege, die zu Verformungen sowohl der Trennwände als auch der an diese anschließenden Abdeckung führen. Durch eine so gebildete Verbiegung der Abdeckung entsteht eine beträchtliche Vergrößerung der Verbindungsöffnung, was eine zu schnelle Durchströmung der heißen Gase ohne Abkühlung zur Folge und was wiederum die Gefahr von Folgezündungen in einem der benachbarten Räume nach sich ziehen kann. Bei nur an einer Seite angeordneten Schweißnähten zur Befestigung der Trennwand verursacht der Überdruck darüber hinaus eine Verbiegung derselben mit einer unzulässigen Annäherung an benachbarte aktive Teile, was ebenfalls zu Sekundärzündungen und Ausweitungen der Lichtbogenstörung führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schaltanlagen der bekannten Art so zu verbessern, daß im Störungsfall der Gasaustausch aus den betroffenen in einen benachbarten Raum ohne die Gefahr von Sekundärzündungen stattfinden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen genannten Merkmale gelöst.

Die Trennwände und die mit ihnen zusammenwirkenden Abdeckungen sind so ausgebildet, daß auch unter der Wirkung von durch innere Lichtbögen hervorgehobene Drücke die Verbindungsöffnungen zwischen den Räumen in ihren Querschnitten erhalten bleiben. Dazu sind sehr einfach zu realisierende konstruktive Maßnahmen vorgesehen, die in jedem Fall auch noch eine Verlängerung des Gaswegs an der durch den Verbindungsquerschnitt gegebenen Drosselstelle ergeben.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in den Unteransprüchen enthalten.

Zum besseren Verständnis der Erfindungsidee sind mehrere Ausführungsbeispiele in den folgenden Zeichnungen dargestellt:

Fig. 1 Querschnitt durch einen Sammelschienenraum der bekannten Schaltanlage bei einer einphasigen Störung.

Fig. 2a glatte Trennwand in zwei Ausführungen mit Begrenzung der seitlichen Auslenkung.

Fig. 2b Draufsicht auf die obere Trennwand von Fig. 2a.

Fig. 3 gewellte Trennwand mit Begrenzung zur seitlichen Auslenkung.

Fig. 4 Längsschnitt A-B zur Fig. 3.

Fig. 5 abgewinkelte Trennwand mit Begrenzung der Auslenkungen von Trennwand und Abdeckung; Schnitt E-F von Fig. 6.

Fig. 6 Längsschnitt C-D zur Fig. 5.

Fig. 7 beidseitig abgewinkelte Trennwand mit Begrenzung der Auslenkung von Trennwand und Abdeckung; Schnitt I-K von Fig. 8.

Fig. 8 Schnitt G-H zur Fig. 7.

Fig. 9 Trennwand mit doppelseitiger, labyrinthförmiger Verbindungsöffnung.

In einer gekapselten Schaltanlage nach dem Stand der Technik sei gemäß Fig. 1 der Raum für die drei Sammelschienen 3 durch einseitig an der Kapselung 1 angeschweißte Trennwände 4 unterteilt. Durch die Schweißverbindung findet gleichzeitig eine einwandfreie Erdung der Trennwände statt. Nimmt man eine Lichtbogenstörung an der untersten Sammelschiene 3 an, so treten die erwärmten Gase durch die spaltförmige Verbindungsöffnung 12 in die darüberliegenden beiden Sammelschienenräume aus. Der dabei entstehende Überdruck im untersten Raum verbiegt die Trennwand 4, was zu einer Verringerung des Abstands a zwischen Sammelschiene 3 und Trennwand 4 auf das Maß a′ führt. Außerdem verbiegt sich die Abdeckung 2 zu einer größten Verformung b. Durch die dadurch hervorgerufene Vergrößerung der Verbindungsöffnung 12 wird der Druckanstieg im untersten Raum zwar verringert, aber die heißen Gase treten nun mehr oder weniger ungedrosselt, d. h. ungekühlt in die Nachbarräume und erhöhen dort die Gefahr einer Sekundärzündung zwischen einer der Sammelschienen 3 und einer benachbarten Trennwand 4. Eine solche Sekundärzündung ist gleichbedeutend mit dem Übergang des Erdschlußlichtbogens in einen Kurzschlußlichtbogen zwischen den Phasen. Diese Tendenz wird durch die Verringerung des Abstandes a in a′ noch vergrößert.

Durch die Anordnung von mit der Abdeckung 2 fest verbundenen U-förmigen Blechprofilen 6, zwischen deren Schenkel die Trennwand 4a hineinragt, wird die Auslenkung der Trennwand im Störungsfall verhindert oder weitgehend eingeschränkt. Die Länge t der Schenkel des U-Profils 6 ist dabei erfindungsgemäß so bemessen, daß auch unter der Wirkung des Lichtbogendruckes die Verformung der Abdeckung 2 noch einen Teil der spaltförmigen Verbindungsöffnung 12 aufrecht erhält. Damit die Verformung der Trennwand 4a oder 4b im Störungsfall nicht zu einem Verschluß der Verbindungsöffnung 12 führt, sind beispielsweise an der Trennwand 4b Anschläge 5 befestigt, zwischen denen im Falle der Anlage an einen Schenkel des U-förmigen Profils 6 eine genügend große Verbindungsöffnung erhalten bleibt. Die Strecke s zwischen dem Ende der Schenkel des U-Profils 6 und den Anschlägen ist so zu dimensionieren, daß auch im Falle der Verbiegung der Abdeckung 2 die Anschläge noch zur Anlage kommen können.

In dem oberen Beispiel der Fig. 2a ist die Trennwand 4a glatt und ohne Anschläge.

Gemäß Fig. 2b sind die Schenkel des U-Profils 6 bei dieser Lösung vorschlagsgemäß in durch Öffnungen 14 unterteilte Abschnitte 13 gegliedert. Die Abschnitte 13 der oberen Seite liegen dabei den Öffnungen 14 der unteren Seite gegenüber, wobei die Länge k der Abschnitte 13 erfindungsgemäß größer als die Länge l der Öffnungen ist. Auf diese Weise muß das unter Überdruck stehende Gas aus einem von einer Störung befallenen Raum immer durch einen Spalt von der Länge t der entweder auf der Ober-oder Unterseite der Trennwand 4a gebildet ist, strömen. Im oberen Teil der Fig. 2a ist dieser Weg durch einen Pfeil angedeutet.

Der Erfindung kann auch mit einer profilierten Trennwand 7 gemäß Fig. 3 und Fig. 4 realisiert werden. In den genannten Fig. ist eine gewellte Trennwand, die einseitig an der Kapselung 1 angeschweißt ist, vorgesehen und die mit ihrem der Abdeckung 2 zugewendeten Ende in ein einfaches U-förmiges Blechprofil 6 eingreift. Legt sich die Trennwand unter der Wirkung eines Überdrucks an einen der Schenkel des U-Profils 6 an, so bildet sich längs der wellenförmigen Gestaltung der Trennwand 7 eine Reihe von parallel gestalteten Verbindungsöffnungen 12 aus. Durch entsprechende Dimensionierung der Welligkeit kann erreicht werden, daß der Verbindungsquerschnitt entsprechend klein ist, um eine ausreichende Drosselung der austretenden Gase zu erzielen. Die Welligkeit erhöht außerdem die Steifigkeit der Trennwand 7 in Richtung auf die Abdeckung 2 und vermindert so deren Verformungsfähigkeit im Falle eines Überdrucks, ohne daß die Seitenkanten mit der Kapselung 1 verbunden sein müssen.

In den bisher gezeigten Ausführungsbeispielen der Erfindungsidee gemäß den Fig. 2a bis 4 verhindern die mit der Abdeckung 2 verbundenen Bauteile eine Verbiegung der Trennwände 4a, 4b und 7, die Formgebung der mit der Abdeckung 2 verbundenen Bauteile, z. B. der U-Profile 6 ist dabei so durchgeführt, daß auch bei einer möglichen Verbiegung der Abdeckung 2 eine Verbindungsöffnung 12 des ursprünglich vorgesehenen Querschnitts 5 bei ausreichender wirksamer Länge zur Drosselung und zur Abkühlung der abziehenden Lichtbogengase bestehen bleibt.

Die nächsten Ausführungsbeispiele der Erfindungsidee beinhalten nicht nur eine Begrenzung der Auslenkung der Trennwand im Störungsfall, sondern auch eine solche der Abdeckung. Letztere trägt nach den Fig. 5 und 6 einen geraden Steg 10 und ein Winkelprofil 9, hinter dessen Schenkel 91 der Schenkel 81 der in diesem Fall abgewinkelten Trennwand 8 greift. Die spaltförmige Verbindungsöffnung 12 ist hier zwischen dem Steg 10 und dem geraden Teil der Trennwand vorgesehen, seine Spalthöhe wird dabei durch wenigstens einen mit dem Steg verbundenen Anschlag 5 festgelegt. Die beiden übereinandergreifenden Schenkel 91 und 81 sind jeweils abschnittsweise durch Öffnungen 82 bzw. 92 unterbrochen. Die Längen K1 und K2 der jeweiligen Schenkelabschnitte 81 und 91 sind dabei jeweils etwas kürzer als die Längen L1 bzw. L1 der Öffnungen 82 bzw. 92 des jeweils anderen Teils. Im Störungsfall wird der heiße Gasstrahl durch die Verbindungsöffnung 12 zwischen Trennwand 8 und Steg 10 geführt und tritt über diese überdeckende Öffnungen 82-92 in den Nachbarraum ein. Die Abstufung der Längen K1, K2 der Schenkelabschnitte und der Längen L1, L2 der Öffnungen dient der sinnvollen Montage der beispielsweise als Abschlußdeckel ausgebildeten Abdeckung 2. Dabei wird zunächst die Abdeckung so über die Trennwände geschoben, daß die Schenkelabschnitte 81 bzw. 91 in die korrespondierenden Öffnungen 92 bzw. 82 eingeschoben werden, um dann durch seitliches Verschieben der Abdeckung die Endstellung innerhalb der Kapselung 1 der Schaltanlage zu erreichen und dort durch beispielsweise Verschraubung fixiert zu werden.

Die Fig. 7 und 8 zeigen ein weiteres Beispiel, bei dem die Ausbildung der Trennwand 8 und der Abdeckung 2 so ausgeführt ist, daß ein Ausweichen der Abdeckung unter der Wirkung eines Störlichtbogens nicht mehr möglich ist. Dazu ist die Trennwand 8 mit wechselseitig nach oben und nach unten abgewinkelten Abschnitten 81 ausgebildet. An der Abdeckung 2 befinden sich zwei U-förmige Profile 9, deren freie Schenkel 91 im montierten Zustand hinter die Abschnitte 81 der Trennplatte 8 greifen. Zwischen den Abschnitten 91 sind wiederum Öffnungen 92 vorgesehen, die beim Einbau der Abdeckung 2 über die Abschnitte 81 der Trennwand greifen. Durch seitliches Versetzen der über die Trennwand 8 geschobenen Abdeckung 2 ist auch hier die endgültige Plazierung der Abdeckung 2 in die Kapselung 1 der Schaltanlage ermöglicht. Bei dieser Lösung stehen die in Deckung befindlichen Öffnungen 82, 92 der Winkelprofile 9 und der abgewinkelten Schenkel 81 der Trennwand auf der Unterseite und auf der Oberseite der Trennwand einander diagonal gegenüber. Die heißen Gase treten also beispielsweise in die Öffnungen an der Unterseite ein und verlaufen dann schräg nach oben zu entsprechenden Öffnungen auf der Oberseite der Trennwand 8. Die Verbindungsöffnung wird dabei durch den Abstand zwischen dar Abdeckung 2 und der dieser zugekehrten Seite der Schenkelabschnitte 81 der Trennwand 8 gebildet.

Jede der bisher angegebenen Ausführungsbeispiele der Erfindungsidee läßt sich durch eine labyrinthartige Anordnung der Verbindungsöffnung noch weiter verbessern. Ein mögliches Beispiel ist in der Fig. 9 angegeben. Die Trennwand 4 hat dort an ihrem der Abdeckung 2 zugekehrten Ende nach oben und nach unten ein angesetztes Winkelprofil 11, welches mit an der Abdeckung 2 befestigten Stegen 10 korrespondiert. In dem gezeigten Beispiel werden die heißen Schaltgase insgesamt fünfmal umgelenkt bevor sie in den nächsten Schaltanlagenraum eintreten. Eine dreimalige Umlenkung ergibt sich wenn man z. B. nach Fig. 9 jeweils den unteren Winkel 11 an der Trennwand 4 sowie den untersten Steg 10 an der Abdeckung 2 wegläßt. Die dann erzielte Verlängerung der spaltförmigen Verbindungsöffnung 12 ist immer noch sehr groß. Durch die in Fig. 9 angegebenen Möglichkeiten kann eine sehr wirksame Wärmeabgabe der heißen Gase an die den Verbindungsweg begrenzenden Teile stattfinden.

Claims (12)

1. Gekapselte, mit einem Isoliergas gefüllte mehrphasige Schaltanlage, die mit Hilfe geerdeter Trennwände zwischen den Leitern und Betriebsmitteln der einzelnen Phasen in getrennte Räume unterteilt ist, und bei der die Trennwände mit einem Teil ihres Umfangs an der Innenseite von Abdeckungen und/oder Schottwänden vorzugsweise mittels Schweißung befestigt sind, während längs des anderen Teils des Umfangs vorzugsweise gegenüber einer zu Montagezwecken lösbaren Abdeckung spaltförmige Verbindungsöffnungen zwischen den Räumen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite der lösbaren Abdeckung (2) Bauteile (6, 13, 14, 9, 10) befestigt sind, die das der Abdeckung (2) zugekehrte Ende einer jeden Trennwand (4, 7, 8) beidseitig umgeben und mit diesem wenigstens an einer Seite eine Verlängerung der spaltförmigen Verbindungsöffnung (12) bilden.

2. Gekapselte, mit einem Isoliergas gefüllte mehrphasige Schaltanlage, nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß U-förmig angeordnete, an der Abdeckung (2) befestigte Profile (6) das der Abdeckung (2) zugekehrte Ende der Trennwand (4a, 4b, 7) mit dem Maß (t) überdecken, wobei letzteres größer als die im Störungsfall eintretende Verformung (b) der Abdeckung (2) ist.

3. Gekapselte, mit einem Isoliergas gefüllte mehrphasige Schaltanlage, nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das U-förmige Profil (6) oberhalb und unterhalb der glatten Trennwand (4a) jeweils abwechselnd in Profilabschnitte (13) und Öffnungen (14) unterteilt ist, wobei die Länge (k) der Abschnitte (13) größer als die Länge (l) der Öffnungen (14) ist und die Abschnitte (13) der Oberseite die der Unterseite überlappen.

4. Gekapselte, mit einem Isoliergas gefüllte mehrphasige Schaltanlage, nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Rand der Trennwand (4b) im Abstand zueinander beidseitig mehrere Anschläge (5) vorgesehen sind, von denen sich bei einer Verformung jeweils eine Seite an den benachbarten Schenkel des U-Profils (6) unter Bildung von spaltförmigen Verbindungsöffnungen (12) zwischen den Anschlägen (5) anlegt.

5. Gekapselte, mit einem Isoliergas gefüllte mehrphasige Schaltanlage, nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einer von der Kapselung (1) zur Abdeckung (2) ausgerichteten Profilierung versehene Trennwand (7) vorgesehen ist.

6. Gekapselte, mit einem Isoliergas gefüllte mehrphasige Schaltanlage, nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Profilierung eine Wellung vorgesehen ist, bei der während einer Verformung und einseitigen Anlage an einen Schenkel des Blechprofils (6) die beiden Seiten der Wellung als hintereinander geschaltete Teile der Verbindungsöffnung (12) arbeiten.

7. Gekapselte, mit einem Isoliergas gefüllte mehrphasige Schaltanlage nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Abdeckung (2) je ein die spaltförmige Verbindungsöffnung (12) mit der einen Seite der Trennwand (8) festlegender Steg (10) und ein der anderen Seite der Trennwand (8) zugekehrtes Winkelprofil (9) befestigt ist, dessen freier, von Öffnungen (92) unterbrochener Schenkel (91) im Störungsfall mit einem von Öffnungen (82) unterbrochenen Schenkel (81) der Trennwand (8) zur Anlage kommt.

8. Gekapselte, mit einem Isoliergas gefüllte mehrphasige Schaltanlage, nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Abdeckung (2) zwei mit ihren freien, von Öffnungen (92) unterbrochenen Schenkeln (91) einander zugekehrte Winkelprofile (9) befestigt sind, deren Abschnitte im Störungsfall mit abwechselnd nach beiden Seiten abgewinkelten, vorzugsweise gleich langen Abschnitten (81) der Trennwand (8) zur Anlage kommen.

9. Gekapselte, mit einem Isoliergas gefüllte mehrphasige Schaltanlage nach Patentanspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (K1) eines Abschnitts (81) der Trennwand (8) kleiner ist als die Länge (L2) einer Öffnung (92) des Winkelprofils (9) und daß die Summe der Längen einer Öffnung (82) und eines Abschnitts (81) der Trennwand (8) übereinstimmt mit der Summe der Längen der entsprechenden Teile (91, 92) eines Winkelprofils (9) (l₁+k₁=l₂+k₂).

10. Gekapselte, mit einem Isoliergas gefüllte mehrphasige Schaltanlage nach einem der Patentansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß an der Trennwand (4, 8) an dem der Abdeckung (2) zugekehrten Ende wenigstens auf einer Seite ein vorzugsweise als Winkel ausgebildetes Profil (11) vorgesehen ist, das in Verbindung mit jeweils einem an der Abdeckung (2) befestigten Steg (10) eine Verlängerung der spaltförmigen Verbindungsöffnung (12) zwischen den benachbarten Räumen bildet.

11. Gekapselte, mit einem Isoliergas gefüllte mehrphasige Schaltanlage nach einem der Patentansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (2) als rückseitig an den Sammelschienenraum anbaubarer Abschlußdeckel mit horizontal verlaufenden Profilen (6, 9) und Stegen (10) ausgebildet ist.

12. Gekapselte, mit einem Isoliergas gefüllte mehrphasige Schaltanlage, nach einem der Patentansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (2) als frontseitig den Schalterraum verschließender mit vertikal verlaufenden Profilen (6, 9) und Stegen (10) versehener Abschlußdeckel ausgebildet ist.