DE4220790A1 - Schaltzelle mit einer Vorrichtung zur Druckentlastung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltzelle zur Aufnahme von Schaltgeräten und Sammelschienen, mit einer durch einen rückseitig angeordneten und sich über die Höhe der Schaltzelle erstreckenden Kanal gebildeten Vorrichtung zur Druckentlastung, wobei der Kanal eine Filterein­ richtung aufweist.

Eine Schaltzelle dieser Art ist durch die DE-A-28 17 418 bekannt geworden. Zwischen der Schaltzelle und dem Kanal ist vorzugsweise mittig eine Durchtrittsöffnung vorge­ sehen. Der Kanal besitzt an seinem oberen und seinem unteren Ende jeweils eine Austrittsöffnung, in der sich eine Filtereinrichtung befindet. Diese Filtereinrichtungen weisen zwei Kammern auf, von denen die eine mit einem pulverförmigen Filtermaterial und die andere mit einem temperaturbeständigen sowie wärmeleitfähigen Material gefüllt ist. Zweck des Kanals und der Filtereinrichtungen ist es, aus der Schaltzelle ohne Gefährdung des Bedienungs­ personals Gase abzuleiten, die durch einen Störlicht­ bogen freigesetzt werden.

Bei der bekannten Schaltzelle steht zwar durch die obere und die untere Ausströmöffnung des Kanals ein relativ großer Querschnitt für den Austritt von Gasen zur Verfügung. Jedoch besteht in vielen Fällen die Forderung, daß Lichtbogengase nicht nach unten abgeführt werden dürfen, weil sich dort Kabel und andere wärme­ empfindliche Einrichtungen befinden. Andererseits kann die zusätzliche Forderung bestehen, daß bei alleiniger Ab­ leitung von Lichtbogengasen nach oben Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit der Gase von solcher Beschaffen­ heit sein müssen, daß auch bei einer geringen Raumhöhe von etwa 2300 bis 2400 mm voller Personenschutz gewährleistet ist. Dies bedeutet, daß eine vor der Schaltzelle stehende Person bei dem Auftreten eines Störlichtbogens im Inneren der Schaltzelle nicht gefährdet sein darf.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine mit einem Kanal für ausströmende Gase versehene Schaltzelle der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die erwähnten hohen Anforderungen, insbesondere hin­ sichtlich des Personenschutzes, erfüllt werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Schaltzelle allseitig lichtbogenfest verschlossen ist, eine Durchtrittsöffnung von der Schaltzelle zu dem Kanal im unteren Bereich der Schaltzelle angeordnet ist und der Kanal nur am oberen Ende des Schaltfeldes eine Ausström­ öffnung besitzt. Dies hat zur Folge, daß im Fehlerfall entstehende Gase bei Entstehung im oberen Teil der Schalt­ zelle zu einer Richtungsänderung veranlaßt werden, da sie nur im unteren Bereich in den Kanal eintreten können. Die Gase durchströmen den Kanal entlang dessen gesamter Länge, so daß stets eine große Oberfläche zur Kühlung, Kondensation von Metalldampf und Entionisierung zur Ver­ fügung steht. Bei den vorgeschriebenen Störlichtbogen­ prüfungen haben sich nach der Erfindung gestaltete Schaltzellen bewährt.

Häufig werden in Schaltanlagen zwei oder mehrere Schalt­ zellen nebeneinander aufgestellt. In einem solchen Fall ist es vorteilhaft, wenn zwischen den Durchtrittsöffnungen der benachbarten Schaltzellen Schottwände angeordnet sind, und wenn die Kanäle der benachbarten Schaltzellen ober­ halb der Durchtrittsöffnungen in Verbindung miteinander stehen. Hierdurch wird erreicht, daß bei einem Störlicht­ bogen in einer der Schaltzellen eine Ausbreitung der Gase in die benachbarten Schaltfelder verhindert wird, andererseits aber oberhalb der Durchtrittsöffnungen für die aus einer der Schaltzelle austretenden Gase auch die Kanäle der übrigen Schaltzellen zur Aufnahme der Gase zur Verfügung stehen. Die zur Kühlung und Kondensation zur Verfügung stehenden Flächen sind dementsprechend ver­ größert.

Bei der eingangs erwähnten Schaltzelle nach der DE-A-28 17 418 sind jeweils zwei Kammern umfassende Filtereinrichtungen vorgesehen. Nach einer weiteren Aus­ gestaltung der Erfindung sind diese Kammern entbehrlich, wenn als Filtereinrichtung ein zickzackförmig geformtes gelochtes Blech verwendet wird. Ein solches Blech weist einen überraschend niedrigen Strömungswiderstand für die austretenden Gase auf, kühlt jedoch die Gase aufgrund seiner großen Oberfläche besonders wirksam.

Prinzipiell ist es möglich, den Kanal nach oben offen zu lassen. Die Erfahrung zeigt jedoch, daß bei der Er­ richtung von Schaltanlagen ungewollt Teile in einen solchen Kanal hineinfallen oder im späteren Betrieb Klein­ tiere eindringen können, was in beiden Fällen Störungen hervorrufen kann. Daher empfiehlt es sich, die Ausström­ öffnung des Kanals mit einem bei Überdruck zu öffnenden Verschlußorgan zu versehen. Geeignet ist als Verschluß­ organ beispielsweise ein dünnes Blech, eine Folie oder eine durch ausströmendes Gas hochstellbare Klappe.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt eine Schaltzelle in einer Frontansicht.

Die Fig. 2 zeigt die Schaltzelle gemäß der Fig. 1 von der Seite im Schnitt.

Die Fig. 3 und 4 sind die in der Fig. 2 eingezeichneten Schnitte A-B bzw. C-D.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Schaltzelle 1 ist zur Verwendung im Bereich der Mittelspannung vorgesehen und findet daher Anwendung vorzugsweise in der öffent­ lichen Energieversorgung oder Industriebetrieben. Front­ seitig sind eine größere Tür 2 als Zugang zu dem Raum für die Mittelspannungsgeräte sowie eine kleinere Tür 3 zum Abschluß eines Niederspannungsraumes vorgesehen, der zur Unterbringung von Schutz- und Steuergeräten dient. Die Schaltzelle kann in üblicher Weise aus Stahlblech­ teilen bestehen, die durch Schweißen oder Schrauben ver­ bunden sind. Wie die Fig. 2 näher zeigt, ist die Schalt­ zelle 1 nach unten durch ein Bodenblech 4 verschlossen. Bei der Aufstellung der Schaltzelle 1 über einem Kabel­ kanal erfolgt der Anschluß der Schaltzelle über dichte Kabeleinführungen, die in das Bodenblech 4 einzusetzen sind. In den Fig. 1 und 2 sind keinerlei Einbauteile gezeigt, da es im vorliegenden Zusammenhang auf deren Gestaltung nicht ankommt.

Nach oben ist die Schaltzelle 1 gleichfalls durch ein lichtbogenfestes Dachblech 5 verschlossen. Ebenso ver­ fügt die Schaltzelle 1 über feste Seitenwände 6 und bei einzelner Aufstellung strichpunktiert angedeutete Ab­ deckungen 7. Die lichtbogenfeste Gestaltung der Schalt­ zelle 1 als solcher beruht somit auf geeigneter Bemessung der zusammenzufügenden Teile und ihrer Verbindungen. Im allgemeinen wird es als ausreichend betrachtet, wenn die Schaltzelle 1 sec einem Störlichtbogen standhält. Dies bedeutet, daß die Wandungen nicht durchbrennen oder bersten dürfen.

An der Rückseite der Schaltzelle 1 ist ein Kanal zur Druck­ entlastung und zur Abführung von Gasen angeordnet, die beim Auftreten eines Störlichtbogens in der Schaltzelle 1 entstehen. Der Kanal 10 wird durch eine lichtbogenfeste Rückwand 11 der Schaltzelle 1 sowie eine parallel hierzu angeordnete Kanalwand 12 begrenzt und ist nach unten durch ein Bodenstück 13 verschlossen. Der Abstand zwischen der Rückwand 11 und der Kanalwand 12 beträgt etwa 10% der Tiefe der Schaltzelle 1. Welches Maß tatsächlich gewählt wird, hängt davon ab, welche Ergebnisse die vorgeschriebenen Störlichtbogenprüfungen ergeben. Eine Verbindung zwischen der Schaltzelle 1 und dem Kanal 10 besteht nur im unteren Bereich, wo in der Rückwand 11 der Schaltzelle 1 eine unmittelbar über dem Bodenblech 4 beginnende Durchtritts­ öffnung 14 angeordnet ist. In einer gewissen Entfernung oberhalb der Oberkante der Durchtrittsöffnung 14 beginnt eine Einlage in Gestalt eines zickzackförmig gebogenen Bleches 15, das mit Löchern geeigneter Größe versehen ist. Das gelochte Blech 15 erstreckt sich bis zu einer Ausströmöffnung 16 am oberen Ende des Kanales 10, der an dieser Stelle zum Schutz gegen hineinfallende Gegenstände oder hineingelangende Kleintiere mit einem Verschlußorgan 17 in Gestalt eines dünnen Bleches abgedeckt ist.

Die beschriebene lichtbogenfeste Gestaltung einer Schaltzelle ist sowohl bei Einzelaufstellung als auch bei einer Kombination mehrerer Schaltzellen zu einer zu­ sammenhängenden Schaltanlage anwendbar. Bei den in der Fig. 2 eingetragenen und in den Fig. 3 und 4 dar­ gestellten Schnitten A-B und C-D wird davon ausgegangen, daß drei Schaltzellen 1 nebeneinander aufgestellt sind. Diese sind gegeneinander durch Trennwände 20 in der Weise geschottet, daß eine Verbindung jeweils nur zwischen jeder der Schaltzellen 1 und ihrem zugehörigen Kanal 10 besteht (Fig. 3), da auch die Kanäle 10 durch Zwischenstücke 21 getrennt sind. Die Fig. 4 zeigt demgegenüber, daß ober­ halb der Durchtrittsöffnung 14 Verbindungen auch zwischen den benachbarten Kanälen 10 bestehen. Nimmt man also bei­ spielsweise an, daß in der linken der Schaltzellen 1 ein Störlichtbogen aufgetreten ist und Lichtbogengase in den zugehörigen Kanal 10 übertreten, so steht ihnen für die weitere Strömung und Expansion auch der Raum der be­ nachbarten Kanäle 10 zur Verfügung. Der Fig. 4 ist im übrigen ein Beispiel für die Anordnung von Löchern 22 in den Blechen 15 zu entnehmen.

Wie man erkennt, wird das geforderte erhöhte Maß an Personenschutz ohne eine Änderung in der Gestalt des Nutz­ raumes der Schaltzelle durch ein verhältnismäßig geringes zusätzliches Volumen erreicht, welches der Kanal 10 ein­ nimmt. Die Größe der Durchtrittsöffnung 11, die Form und Abmessungen des gelochten Bleches 15 und der Löcher 22 sowie die Breite des Kanales 10 können nach Versuchen entsprechend den Anforderungen optimiert werden.

Claims (4)

1. Schaltzelle (1) zur Aufnahme von Schaltgeräten und Sammelschienen, mit einer durch einen rückseitig ange­ ordneten und sich über die Höhe der Schaltzelle erstrecken­ den Kanal (10) gebildeten Vorrichtung zur Druckentlastung, wobei der Kanal eine Filtereinrichtung (15) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Schaltzelle (1) allseitig lichtbogenfest verschlos­ sen ist,
• - eine Durchtrittsöffnung (14) von der Schaltzelle (1) zu dem Kanal (10) im unteren Bereich der Schaltzelle (1) angeordnet ist, und
• - der Kanal (10) nur am oberen Ende des Schaltfeldes (1) eine Ausströmöffnung (16) besitzt.

2. Schaltzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer benachbarten Aufstellung mehrerer Schaltzellen (1) zwischen den Durchtrittsöffnungen (14) Zwischenstücke (21) angeordnet sind und daß die Kanäle (10) der benach­ barten Schaltzellen (1) oberhalb der Durchtrittsöffnungen (14) in Verbindung miteinander stehen.

3. Schaltzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oberhalb der Durchtrittsöffnung (14) gelegene Bereich des Kanals (10) als Filtereinrichtung ein zickzack­ förmig geformtes gelochtes Blech (15) enthält.

4. Schaltzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnung (16) des Kanals (10) durch ein bei Über­ druck zu öffnendes Verschlußorgan (17) verschlossen ist.