DE4312621A1 - Elektrische Schaltanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltanlage gemäß dem Ober­ begriff des Anspruches 1.

Eine Schaltanlage dieser Art ist durch das DE-GM 91 02 513 bekannt geworden. Dort sind z. B. an der Oberseite der Schaltfeldgehäuse Druckentlastungsklappen vorgesehen, die im Falle einer Lichtbogenstörung direkt in einen al­ len Schaltfeldern einer Anlage gemeinsamen Expansionska­ nal hinein öffnen. Bei anderen bekannten Schaltanlagen geben an der Oberseite angebrachte Druckentlastungsklap­ pen den Weg in die Atmosphäre direkt frei.

Diese bekannten Einrichtungen werden jedoch nicht allen in einer Schaltanlage auftretenden Druckbelastungen ge­ recht. Insbesondere durch erhöhte Temperaturen auf tre­ tende Druckerhöhungen können nur durch geeignete Bemes­ sung der einzelnen Teile des Schaltfeldgehäuses aufgefan­ gen werden.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schaltanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei kompaktem Aufbau gegen schon im normalen Betrieb auftretende Druck­ wechselbelastungen, z. B. durch sich ändernde Stromwärme, Außentemperaturwechsel oder Atmosphärendruckschwankungen optimal geschützt ist und bei der gleichzeitig die Licht­ bogensicherheit gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich­ nenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß sind die einzelnen Abteile oder wenig­ stens dasjenige in dem Störlichtbögen auftreten können, mit dem Ausdehnungsgefäß versehen, mit dem Druckschwan­ kungen, die bei Normalbetrieb, z. B. durch Stromwärme oder Atmosphärendruckänderungen, auftreten können, kom­ pensiert werden, so daß besondere Belastungswechsel im wesentlichen vermieden werden. Daher brauchen die Wan­ dungsteile der Schaltfelder nur für diese mindere Bela­ stung ausgelegt werden; der Schaltfeldaufbau kann ökono­ mischer - weil leichtgewichtiger - gestaltet werden.

So ist es z. B. möglich, anstelle von Schweißkonstruktio­ nen universeller einsetzbare und preiswertere Schraubkon­ struktionen für die Schaltfeldaufbauten zu verwenden. Gleichwohl ist die Schutzfunktion bei einer Lichtbogen­ störung gegeben.

Der Innenraum des Ausdehnungsgefäßes, das nach Anspruch 2 vorzugsweise als Faltenbalg ausgebildet sein kann, steht gemäß Anspruch 3 mit dem Innenraum des Abteils in Verbindung, so daß sich Druckschwankungen in den Falten­ balg fortsetzen, der sich dadurch ausdehnt oder zusammen­ zieht.

Gemäß kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 4 kann sich das Ausdehnungsgefäß in einen mechanisch relativ starren Pufferraum hinein erstrecken.

In bevorzugter Weise kann gemäß den kennzeichnenden Merk­ malen des Anspruches 5 das Ausdehnungsgefäß in die Aus­ blasöffnung eingesetzt sein und bei starken Druckerhöhun­ gen infolge von Störlichtbögen aufreißen, so daß dadurch den durch den Störlichtbogen entstehenden Auspuffgasen der Weg nach außen aus dem Abteil heraus freigegeben wird. Das Ausdehnungsgefäß wirkt somit als eine Art Bersteinrichtung.

Gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 6 kann der Pufferraum ein Wandungsteil aufweisen, das nach Auf­ reißen des Ausdehnungsgefäßes abklappt; die Auspuffgase gelangen dadurch aus dem Ausdehnungsgefäß in den Puffer­ raum und über das Wandungsteil nach außen.

Wenn ein Expansionskanal vorgesehen ist, befindet sich gemäß Anspruch 7 das Wandungsteil zwischen Pufferraum und Expansionskanal. Bei einer Lichtbogenstörung wirkt das Ausdehnungsgefäß gleichwohl als Überdruckschutzelement in der Weise, daß es - in der Regel an einer Sollbruchstelle - aufreißt. Die dann druckbelasteten Wandungsteile des Pufferraumes geben dort gezielt nach, wo sie unmittelbar an den Expansionskanal angrenzen; der Auspuffkanal ist durchgeschaltet. Die besagten Wandungsteile sind zweckmä­ ßigerweise als Klappen, die mittels Sollbruchschrauben gehalten werden, ausgebildet.

Das Ausdehnungsgefäß läßt sich als zylindrischer elasti­ scher Balgen ausführen. Die Zylinderform kann kreisrund, oval oder vieleckig gestaltet sein. Um die Druckverhält­ nisse jederzeit überwachen zu können, kann dem Ausdeh­ nungsgefäß ein Wegsensor zugeordnet werden, der Volu­ menänderungen erfaßt und an einen Schaltanlagenrechner weitergibt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.

Erfindungsgemäß wird - mit kurzen Worten - bei einer aus einem oder mehreren Schaltfeldern aufgebauten gasisolier­ ten elektrischen Schaltanlage infolge einer Lichtbogenstö­ rung durch Überdruck ein Durchlaß von den einzelnen Schaltfeldern in einen gemeinsamen Expansionskanal geöff­ net. Dies jetzt einen relativ hohen dynamischen Druckan­ sprechwert, d. h. Ansprechwert für sich rasch ändernde Druckwerte, voraus, für den die Kapselung der einzelnen Schaltfelder ausgelegt werden muß. Nach der Erfindung kann in diesem Auspuffweg das Ausdehnungsgefäß vorgesehen sein, das nahezu alle langsam, genau statische Druck­ schwankungen unterhalb des Lichtbogenansprechdruckes aus­ gleicht, um eine für geringstmögliche Überdrücke ausleg­ bare Anlagenkapselung realisieren zu können.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung und weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Aufriß (Seitenansicht) eines Schalt­ feldes und

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil einer Schaltanlage in Richtung des Pfeiles A.

Die dargestellte Schaltanlage ist aus mehreren aneinan­ dergereihten Schaltfeldern 1, 2, 3 (siehe Fig. 2) zusam­ mengesetzt, wobei das Schaltfeld 2 beispielhaft in Fig. 1 im Aufriß dargestellt ist.

Es besitzt ein gasdicht gekapseltes Gehäuse oder Abteil 5, in dem ein Isoliergas, z. B. Stickstoff oder trockene staubfreie Luft, mit geringem Überdruck (bis etwa 50 mbar) eingefüllt ist. An der Unterseite des Gehäuses 5 schließt sich ein Kabelanschlußraum 6, an durch den Kabel 6a hindurchgeführt sind. An der Oberseite des Gehäuses 5 ist ein Pufferraum 7 vorgesehen und benachbart dazu ver­ läuft ein über alle Schaltfelder hinweggeführter Expansi­ onskanal 8. Bei der Ausgestaltung nach Fig. 1 befindet sich der Expansionskanal 8 hinter dem Pufferraum 7, von der Vorderfront V aus gesehen.

Im Bereich der Vorderfront V des Schaltfeldes 2 ist je­ weils ein Niederspannungsgeräteschrank 9 für sekundärsei­ tige (d. h. niederspannungsseitige) und leittechnische Einrichtungen vorgesehen.

Innerhalb des Gehäuses 5 befindet sich ein Leistungs­ schalter 11, der mit Vakuumschaltröhren ausgestaltet ist, deren Längsachsen 13 in Richtung der Schaltfeldtiefe ver­ laufen, also senkrecht zur Vorderfront V oder mit anderen Worten zwischen der Bedienseite 14 und einer Rückwand 15. An den Enden der Vakuumschalter sind abgewinkelte, zur Rückwand 15 hinweisende Steckkontakte 16 vorgesehen, die einerseits mit Sammelschienen 17 und andererseits mit ei­ nem Kabelendverschluß 18 verbunden sind. Im Gehäuse 5 be­ findet sich auch ein Erdungsschalter 12, siehe weiter un­ ten.

Innerhalb des Pufferraumes 7 befindet sich ein Ausdeh­ nungsgefäß 19, das als vorzugsweise aus Kunststoff oder Gummi bestehender zylindrischer, elastischer Faltenbalg ausgebildet ist, dessen Innenraum über eine Ausblasöff­ nung 19a mit dem Innenraum des Gehäuses 5 in Verbindung steht. Das Ausdehnungsgefäß 19 kann sich infolge stati­ scher Druckunterschiede zwischen dem Innenraum des Gehäu­ ses 5 und der Atmosphäre ausdehnen oder verkleinern. Der Pufferraum 7 ist stabil ausgebildet und steht mit der Um­ gebungsatmosphäre in Verbindung.

Der Pufferraum 7 sowie der daran angrenzende Expansions­ kanal 8 haben ein Wandungsteil 20 gemeinsam, das bei ei­ nem bestimmten Überdruck im Pufferraum in den Expansions­ kanal 8 hinein wegklappt und in abgeklappter Stellung die Bezugsziffer 20a trägt. Das als Überdruckschutzelement arbeitende Ausdehnungsgefäß 19 sowie das nachgebende Wan­ dungsteil 20 sind so ausgelegt, daß das Schaltfeld in nicht druckfester Kapselung (Leichtbauweise) ausgeführt werden kann. Als Nennarbeitsdruck sind 20 bis 50 mbar über Atmosphärendruck vorgesehen.

Der Erdungsschalter 12 ist an der an dem Niederspannungs­ geräteschrank 9 angrenzenden Wandung 5a des Gehäuses 5 befestigt. Die Enden seiner Schwenkmesser 21 weisen im ausgeschalteten Zustand zur unteren Wandungsseite 22 des Gehäuses 5, die an dem Kabelanschlußraum 6 angrenzt. An der gegenüberliegenden Seite, nämlich der Oberseite des Gehäuses 5, sind der Pufferraum 7 sowie der Expansionska­ nal 8 plaziert. Diese Teile sind so eingerückt, daß sie jeweils mit dem Niederspannungsgeräteschrank 9 einen ebe­ nen oberen Abschluß der Schaltfelder bilden. Dabei sollte der Expansionskanal 8 zugänglich nahe der Rückwand 15 entlanggeführt sein und die jeweiligen Pufferräume 7 dementsprechend zwischen Expansionskanal 8 sowie Nieder­ spannungsschaltschrank 9 liegen.

Wenn nun infolge eines Störlichtbogens im Abteil oder Ge­ häuse 5 der Druck in diesem übermäßig stark ansteigt und einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, dann reißt das Ausdehnungsgefäß 19 an einer ggf. bestimmten Stelle auf, so daß die Auspuffgase in den Pufferraum 7 gelangen können. Dadurch klappt das Wandungsteil 20 weg und gibt den im Pufferraum 7 befindlichen Auspuffgasen den Weg in den Expansionskanal 8 frei. Dazu ist vorzugsweise das Wandungsteil 20 an seiner unteren Kante mit vorzugsweise Metallschrauben und an der oberen Kante mit Kunststoff­ schrauben festgelegt. Die Kunststoff schrauben können rei­ ßen und das Wandungsteil 20 oben freigeben, so daß es in die Stellung 20a gelangen kann.

Claims (9)

1. Gekapselte gasisolierte elektrische Schaltanlage, insbesondere Mittelspannungsschaltanlage, mit wenigstens einem Schaltfeld, von dem wenigstens ein gasdicht ge­ schottetes Abteil diverse Schalt- bzw. Ausrüstelemente aufnimmt, wobei in der Wandung eines solchen Abteiles in­ folge eines inneren Druckanstieges eine Ausblasöffnung freilegbar ist, durch welche die Auspuffgase vom jeweili­ gen Abteil nach außen abblasbar sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem wenigstens einen geöffneten Abteil (5) jeweils ein als Überdruckschutzelement arbeitendes Aus­ dehnungsgefäß (19) zugeordnet ist.

2. Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ausdehnungsgefäß (19) als elastischer Faltenbalg ausgebildet ist.

3. Schaltanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Innenraum des Ausdehnungsgefäßes (19) mit dem Innenraum des Abteils (5) verbunden ist.

4. Schaltanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausdehnungsgefäß (19) von einem relativ gasdichten, bei Normalbetrieb unter Atmos­ phärendruck stehenden Pufferraum (7) umgeben ist.

5. Schaltanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausdehnungsgefäß (19) in die Ausblasöffnung (19a) eingesetzt ist, und daß das Aus­ dehnungsgefäß (19) bei Auftreten eines Störlichtbogens in dem Abteil (5) und einer dadurch hervorgerufenen starken Druckerhöhung auf reißt und den Auspuffgasen den Weg nach außen freigibt.

6. Schaltanlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Pufferraum (7) ein bei starker Druckerhöhung nach Aufreißen des Ausdehnungsgefäßes (19) nachgebendes Wandungsteil (20) aufweist, das den Auspuff­ gasen einen weg nach außen freigibt.

7. Schaltanlage nach einem der Ansprüche Ansprüche 1 bis 6, bei der die Auspuffgase in einen Expansionskanal gelangen, der bei Vorhandensein mehrerer Schaltfeldern gemeinsam ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Wandungs­ teil (20) zwischen dem Pufferraum (7) und dem Expansions­ kanal (8) angeordnet ist.

8. Schaltanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferraum (7) an der dem Kabelanschlußraum (6) gegenüberliegenden Oberseite des Schaltfeldes (1, 2, 3) angeordnet ist und der Expansions­ kanal (8) nahe der Rückwand (15) des Gehäuses (5) ver­ läuft.

9. Schaltanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausdehnungsgefäß (19) einen Sensor enthält, der dessen Volumenänderung mißt und der Datenverarbeitung der Schaltanlage mitteilt.