DE4129103C2 - Gekapselte Mittelspannungsschaltanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine gekapselte, luftisolierte, Mittelspannungsschaltanlage, die aus mindestens zwei Schaltfeldern besteht.

In derartigen, vorzugsweise metallgekapselten Anlagen, bei denen ein Feld auch als Trafofeld ausgebildet sein kann, können Störlichtbögen zu explosionsartigen Zustän­ den führen, mit der Folge, daß sich ein Druck bis zum Aufbrechen der Kapselung aufbaut, wobei nicht vorherzuse­ hen ist, an welcher Stelle die Kapselung aufbricht und dadurch auch die heißen Gase austreten, was eine erhebli­ che Gefahrenquelle insbesondere für das Personal, aber auch für Anlagen- und Gebäudeteile bedeutet.

Es sind daher schon verschiedenste Maßnahmen zur Abhilfe vorgeschlagen worden, im Falle eines Störlichtbogens die expandierenden Gase gezielt abzuleiten und zu kühlen, so daß sie in möglichst unschädlicher Form in einen Bereich gelangen, in dem sich keine Personen befinden, d. h. ober­ halb der Schaltanlage oder in deren rückwärtigen Bereich.

Bei diesen bekannten Maßnahmen handelt es sich um zusätz­ liche, mit der Kapselung verbundene oder in ihr inte­ grierte Zusatzräume, die entweder als Expansions- und/oder Mischkammern oder auch als Abfuhrschächte, unter Umständen zusätzlich mit Filtern und Kühlgittern ausge­ bildet sind.

Wenngleich mit diesen Maßnahmen in einigen Fällen orts­ spezifische Sicherheitszusatzeinrichtungen - die Prüfun­ gen am Modell für derartige Explosionszustände lassen sich nur äußerst selten in einer dem endgültigen Auf­ stellungsort äquivalenten Weise durchführen, so daß vor Ort noch eine Anpassung zu erfolgen hat - vermieden wer­ den können, so stellen diese bekannten Maßnahmen doch einen erheblichen Aufwand sowohl in konstruktiver Hin­ sicht als auch bezüglich des erforderlichen Anlagevolu­ mens und damit in Form eines erhöhten Raumbedarfs dar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Anlage der eingangs genannten Art raumsparende und wirtschaft­ lich unaufwendige Maßnahmen vorzusehen, die für den Fall eines Störlichtbogens die unter Druck stehenden, heißen Gase abkühlend gezielt in einen absolut personenfreien Bereich leiten, so daß weder Personen verletzt noch Gebäudeteile und/oder weitere Anlagen beschädigt oder gar zerstört werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch mindestens eine, sich zumindest in einem Teilbe­ reich räumlich zumindest begrenzt öffnende Gehäuserück­ wand sowie durch eine sich zumindest nahezu über die gesamte Anlagenrückfront erstreckende Rückwand als Ab­ schlußwand und mindestens eine sich zumindest über Teil­ bereiche der Anlagenrückfront erstreckende Zwischenwand zwischen der bzw. den Gehäuserückwand bzw. -wänden und der Abschlußwand gelöst. Durch die Erfindung wird in ein­ facher Weise erreicht, daß sich die Kapselung im Stör­ lichtbogenfall quasi an einer Sollbruchstelle öffnet, das heiße, unter Überdruck stehende Gas dort gezielt entwei­ chen kann und auf die erfindungsgemäßen, beabstandeten zu­ sätzlichen rückseitigen Leitwände trifft, wobei aufgrund der durch den Überdruck bedingten hohen Ausströmgeschwin­ digkeit eine starke Verwirbelung - unter gleichzeitigem Energieentzug - des Gases stattfindet, das dann unter Druckabbau expandierend im rückwärtigen Bereich mit Hilfe der Leitwände seitlich geleitet abgeführt wird, ohne die Gefahr irgendwelcher Personenverletzungen oder Anlagenbe­ schädigungen.

Mit diesen überraschend einfachen Maßnahmen entsteht un­ ter Mithilfe der erfindungsgemäßen, zusätzlichen, rück­ seitigen, sich vorzugsweise parallel und mit Abstand zur bzw. zu den Gehäuserückwand bzw. -wänden erstreckenden Leitwände, von denen sich die Abschlußwand vorzugsweise großflächig und einstückig zumindest annähernd über die gesamte Anlagenrückseite erstreckt, eine quasi geschlos­ sene Anlage im Sinne der Norm-Prüfkriterien, bei der das Gas energieentzogen, druckreduziert und gezielt gelenkt ungefährlich austritt, und zwar zudem in ohnehin nicht betretbare Bereiche. Zudem ermöglicht die Erfindung eine außerordentlich einfache Montage, bei gleichzeitig guter Anpaßbarkeit an unterschiedliche Anlagenabmessungen.

Um eine optimale Wirkung der Erfindung zu erzielen, wird der räumlich begrenzte, sich im Störlichtbogenfall öff­ nende Gehäuserückwandbereich im Mittelteil der Anlage vorgesehen, was für eine mehrfeldige Schaltanlage bedeu­ ten kann, daß mindestens eines der mittleren Felder mit einer sich im Störfall zumindest teilweise öffnenden Ge­ häuserückwand versehen ist. Dies ist, unabhängig von dem Ort bzw. dem Feld des Entstehens des Störlichtbogens, eine nicht nur zweckmäßige sondern auch ausreichende Maß­ nahme, da im Störfall die Schottwände zwischen den ein­ zelnen Feldern aufbrechen, egal in welcher Feldzelle der Lichtbogen auftritt.

In praktischer Ausführung der Erfindung wird das räumlich begrenzte Öffnen der Gehäuserückwand vorzugsweise dadurch erreicht, daß die Gehäuserückwand nur abschnittweise, d. h. bis auf den quasi als "Sollöffnung" vorgesehenen Be­ reich verschraubt und/oder in diesem Bereich eine nach­ giebige Verschraubung vorgesehen wird. Für nachgiebige Verschraubungen stehen dem Fachmann verschiedene Möglich­ keiten zur Verfügung, wobei im Zusammenhang mit der Erfindung unter "nachgiebiger Verschraubung" auch eine solche verstanden wird, bei der die Befestigungselemente im Zeitpunkt des räumlich begrenzten Öffnens brechen oder zerstört werden.

In Versuchen hat sich ergeben, daß eine Optimierung der mit der Erfindung erreichten Wirkungen dann gegeben ist, wenn die Abschlußwand so groß wie die gesamte Rück­ wandfläche der Anlage gewählt wird.

Für eine dreifeldige Anlage beispielsweise schlägt die Erfindung in konkreter Ausführung bei einer durchgehen­ den, den Abmessungen der Gesamtrückfront der Anlage ent­ sprechenden Abschlußwand die Anordnung zweier Zwischen­ wände im Bereich der Gehäuserückwände der beiden außen­ liegenden Felder bzw. Zellen sowie eine sich zumindest partiell öffnende Rückwand des mittleren Feldes vor, wobei es auch zweckmäßig sein kann, die Gehäuserückwände der beiden seitlichen Felder an ihrer Stoßkante zum mittleren Feld zumindest partiell unverschraubt oder nachgiebig verschraubt oder mit Sollbruch- Verbindungselementen verschraubt zu belassen.

Wenn nur Teilbereiche der Gehäuserückwände der einzelnen Felder, vorzugsweise die mittleren Bereiche der Gesamtan­ lage, unverschraubt bzw. nachgiebig verschraubt oder sollbruchverschraubt sind und die übrigen, vorzugsweise die äußeren Randbereiche, widerstandsfähig verschraubt sind, beult sich bzw. beulen sich im Störlichtbogenfall die Gehäuserückwand bzw. -wände nach hinten aus und liegt bzw. liegen dann im Extremfall an der rückwärtigen, durchgehenden Abschlußwand an, so daß auch insofern keine Verletzungs- und/oder Beschädigungsgefahr besteht, da die durchgehende Abschlußwand nach außen hin einen wirkungs­ vollen Abschluß im Sinne einer Kapselung darstellt, die in ihren Randbereichen durch ihren Abstand zum Gehäuse der Felder für den gefahrlosen, gelenkten Gasaustritt sorgt. Als Sollbruch-Verschraubungen empfehlen sich Kunststoffschrauben, die je nach Gegebenheiten und Anfor­ derungen in angepaßter Stärke mit gewünschten Zugfestig­ keitsgrenzen eingesetzt werden können.

Nicht nur aus Gründen einer gezielten Gaslenkung im Stör­ fall sondern auch zum Erzielen einer erhöhten Gehäusestabilität können seitlich und in weiterer Ausge­ staltung auch oberseitig an den Gehäusekanten Lenkleisten, vorgesehen werden, die das aus dem umlaufenden, offenen Spaltbereich zwischen den erfindungsgemäßen zusätzlichen, rückseitigen Leitwänden und den Gehäuserückwänden aus­ strömende Gas nach hinten ableiten, wobei seine Ausström­ richtung durch entsprechende Winkelstellung der Lenk­ leisten eingestellt werden kann.

Im Sinne einer möglichst einfachen Montage sowie auch zur Nachrüstung bereits installierter Felder mit der erfin­ dungsgemäßen Gas-Leit- und Energie-Absorptions-Einrichtung wer­ den die in vorzugsweise parallelem Abstand zu der Rück­ seite der Anlage anzubringenden Abschluß- und Zwischen­ wände über Bolzen und Abstandshülsen im gegenseitigen, gewünschten Abstand an der Gehäuserückseite befestigt.

Als Material für die Abschluß- und Zwischenwände ist in einfacher Ausführung Stahlblech geeignet, während mit einer etwas teureren Ausführung in Kupfer bessere Kühl­ wirkungen erzielt werden können.

Anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels werden nachfolgend weitere Einzelheiten der Erfin­ dung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine luftisolierte, dreifeldige Schaltanlage, in Frontansicht;

Fig. 2 die Schaltanlage gemäß Fig. 1, von hinten;

Fig. 3 die Schaltanlage gemäß den Fig. 1 und 2, in der Draufsicht, mit rückseitig angeordneten Ab­ schluß- und Zwischenwänden, wobei die Gashauptströmungsrichtung im Falle des Auftretens eines Störlichtbogens durch Pfeile angedeutet ist; und

Fig. 4 die zuvor erwähnte Schaltanlage, in Seitenan­ sicht.

Die beispielhaft dargestellte Mittelspannungsschaltanlage 1 besteht aus drei Schaltfeldern 2, 3 und 4, die in einem gemeinsamen Gehäuse 5 untergebracht und durch Schottwände 6 bzw. 7 voneinander getrennt sind. Der als solcher be­ kannte Aufbau der einzelnen Schaltfelder aus Lasttrenn­ schaltern, Sammelschienen sowie Kabelanschlüssen u. dgl. ist aus Übersichtlichkeitsgründen hier nicht dargestellt und kann in jeder bekannten Weise gestaltet sein.

Wie insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht, sind im rückwär­ tigen Bereich der Schaltanlage 1 die drei Schaltfelder 2, 3 und 4 je mit einer Gehäuserückwand 8, 9 bzw. 10 ver­ schlossen; ihre Verschraubung am Gehäuse ist in Fig. 2 dargestellt, und zwar ist diese im dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel derart vorgenommen, daß die Gehäuserück­ wände 8, 9 und 10 in dem Gehäuserandbereich fest ver­ schraubt sind, d. h. mit den gegebenenfalls auftretenden Druckverhältnissen standhaltenden Befestigungselementen, z. B. Stahlschrauben 11 (von diesen sind in Fig. 2 nur einige beziffert), während die Befestigung der Rückwand­ ränder im mittleren Gehäusebereich als Sollbruchstelle über Kunststoffschrauben 12 erfolgt.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Gasableit- und Energieverzehrvorrichtung wird aus den Fig. 3 und 4 deut­ lich und besteht in der bevorzugten Ausführungsform aus mit Abstand und parallel zu den Gehäuserückwänden 8, 9 und 10 am Gehäuse befestigten zusätzlichen rückseitigen Leitwänden, und zwar im dargestellten Ausführungsbeispiel zunächst aus zwei im Bereich der äußeren Schaltfelder 2 und 4 vorgesehenen Zwischenwänden 13 bzw. 14 sowie einer die gesamte Gehäuserückwand abdeckenden Abschlußwand 15. Der gewünschte Parallelabstand der Leitwände unter­ einander sowie gegenüber den Gehäuserückwänden wird mit­ tels auf die Stahlschrauben 11 aufgeschobener Distanzhül­ sen 17 erreicht. Selbstverständlich ist auch jede andere Anordnung von Leitwänden möglich, die für das Gas einen Abzugsweg vom aufgebrochenen bzw. partiell geöffneten, rückwärtigen Schaltanlagenbereich unter Energieentzug und/oder gerichteter Lenkung in einen von Personen nicht zu betretenden und von übrigen Anlageteilen möglichst freien Bereich gestattet.

An den vertikalen, hinteren Außenrändern des Gehäuses sind schräg nach hinten gerichtete Lenkleisten 16 befe­ stigt, die auch an der horizontalen, oberen Gehäusekante vorgesehen werden können, und die eine abschirmend ge­ richtete Ableitung von im Störfall entweichendem, gekühl­ tem Gas in den Bereich hinter der Schaltanlage bewirken.

In den Fig. 3 und 4 sind durch Pfeile Störlichtbogensi­ tuationen dargestellt, wobei die durchgezogenen Linien einen solchen Störlichtbogenfall im Schaltfeld 2 verdeut­ lichen, aufgrund dessen expandierendes, erhitztes Gas im Bereich der zumindest partiell unter Bruch zumindest einiger Kunststoffschrauben 12 sich öffnenden Rückwandbe­ reiche in den spaltartigen Raum A zwischen der durchge­ henden Abschlußwand 15 und der Gehäuserückwand des Feldes 3 und von dort nach rechts und links in die durch die zwischengefügten Leitwände 13 und 14 schmaleren Flachräume B strömt.

Um ein Brechen der Schottwände 6 und 7 nicht in jedem Fall eines Störlichtbogens in Kauf nehmen zu müssen, sind diese, wie in Fig. 4 dargestellt, in den hinteren Berei­ chen oben und unten ausgenommen, so daß Durchtrittsöff­ nungen 18 und 19 entstehen, durch die expandierendes, heißes Gas im Falle eines Störlichtbogens in dem Schalt­ feld 2 in die Zelle des mittleren Feldes 3 und von dieser in der zuvor beschriebenen Weise über die Spalträume A und B nach außen gelangen kann. In entsprechender Weise verhält sich das Gas im Falle eines Störlichtbogens im Bereich des Feldes 4, während der Weg des Gases im Falle eines Störlichtbogens im mittleren Feld 3 den strichpunk­ tierten Pfeilen in Fig. 3 folgt.

Es sei nochmals darauf hingewiesen, daß die Erfindung keinesfalls auf das dargestellte Ausführungsbeispiel be­ schränkt ist, vielmehr Abwandlungen in verschiedenster Hinsicht möglich sind, wie sie den Patentansprüchen entnommen werden können. So sind beispielsweise eine andere Felder­ zahl, eine größere oder kleinere Anzahl sowie andere Abmessun­ gen oder auch Anordnung und gegenseitige Zuordnung der Leitwände, andere sowie kleinere oder größere "Sollbruch"- bzw. Öffnungsbereiche, andere Größen und An­ ordnungen von Durchtrittsöffnungen in den Schottwänden usw. möglich.

Claims (17)

1. Gekapselte, luftisolierte Mittelspannungsschaltan­ lage, die aus Schaltfeldern, mindestens einer, sich zumindest in einem Teilbereich räumlich zumindest begrenzt öffnenden Schaltfeldgehäuserückwand (8, 9, 10) sowie einer sich zumindest nahezu über die gesamte Anla­ genrückfront erstreckenden Rückwand als Abschlußwand (15) besteht, gekennzeichnet durch mindestens eine sich zumindest über Teilbereiche der Anlagenrück­ front erstreckende Zwischenwand (13, 14) zwischen der bzw. den Schaltfeldgehäuserückwand bzw. -wänden (8, 9, 10) und der Abschlußwand (15).

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zusätzlichen rückseitigen Leitwände (15; 13, 14) parallel und mit Abstand zur bzw. zu den Schaltfeldge­ häuserückwand, -wänden (8, 9, 10) erstrecken.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abschlußwand (15) einstückig ist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der räumlich begrenzte, sich im Störlichtbogenfall öffnende Gehäuserückwandbereich im Mittelteil der Anlage (1) vorgesehen ist.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei einer mehrfeldigen Schaltan­ lage mindestens eines der mittleren Felder mit einer sich im Störfall zumindest teilweise öffnenden Gehäu­ serückwand versehen ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei einer mehrfeldigen (2, 3, 4) Schaltanlage das mittlere Feld (3) mit einer sich im Störfall zumindest teilweise öffnenden Gehäuserück­ wand (9) versehen ist.

7. Anlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gehäuserückwände (8, 10) der äußeren Felder (2, 4) zumindest im den mittleren Feldern (3) benachbarten Randbereich sich im Störfall teilweise öffnend ausgebildet sind.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gehäuserückwand (9), -wände (8, 9, 10) nur abschnittsweise verschraubt ist (sind).

9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gehäuserückwand (9), -wände (8, 9, 10) in dem als "Sollöffnung" vorgesehenen Be­ reich nachgiebig verschraubt ist (sind).

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß für eine nachgiebige Verschraubung Befestigungsele­ mente vorgesehen werden, die im Zeitpunkt des räum­ lich begrenzten Öffnens brechen oder zerstört wer­ den.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine dreifeldige Anlage (1) mit zwei sich je über ein äußeres Feld (2, 4) rückseitig erstreckenden Zwischenwänden (13, 14) sowie mit einer die gesamte Rückfront der Anlage (1) nach au­ ßen hin abdeckenden Abschlußwand (15) in parallelen Abständen und mit in ihrem mittleren Bereich sich im Störlichtbogenfall zumindest teilweise öffnender(n) Gehäuserückwand (9), -wänden (8, 9, 10) versehen ist.

12. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekenn­ zeichnet durch seitliche, vertikale Lenkleisten (16) an der Gehäuserückseite.

13. Anlage nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine zusätzliche, oberseitige, horizontale Lenkleiste an der Gehäuserückseite.

14. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekenn­ zeichnet durch Kunststoffschrauben (12) im sich öff­ nenden Rückwandbereich.

15. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die in vorzugsweise parallelem Abstand zueinander und zur Rückseite anzubrin­ gende(n) Abschlußwand (15) und Zwischenwände (13, 14) über Bolzen und Distanzhülsen (17) im gegensei­ tigen gewünschten Abstand an der Gehäuserückseite befestigt sind.

16. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Feldern (2, 3, 4) vorgesehene Schottwände (6, 7) in ihrem hinteren Be­ reich oben und/oder unten zur Bildung von Durch­ trittsöffnungen (18, 19) ausgenommen sind.

17. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußwand (15) und die Zwischenwände (13, 14) aus Stahlblech oder Kupfer­ blech bestehen.