DE69004052T2 - Modulares metallgekapseltes Mittelspannungsverteilungssystem. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein modulares metall-gekapseltes Mittelspannungsverteilungssystem, umfassend eine oder mehrere Sektionen, die aus Modulkompartimenten aufgebaut sind, worin Komponenten des Verteilungssystems angeordnet sind.
• Modulare Mittelspannungsverteilungssysteme sind bekannt, welche in Stahlblech eingekapselt sind und wobei SF&sub6;-Gas als Isolationsmedium verwendet wird. Solch ein System von der Calor Emag ist unter der Bezeichnung ZV2 bekannt. Dieses System ist aus separaten Modulkompartimenten, wie eine oder zwei Stromschienenmodulen, einem Schaltungsmodul, Betätigungsmodul usw., aufgebaut. Der Vorteil einer solchen Modulkonstruktion liegt darin, daß verschiedene Schaltungsschemata (Sektionskonstruktion), wie sie vom Verbraucher gefordert werden, auf einfache Weise realisiert werden können. Diese Modulkonstruktion hat darüber hinaus eine Vielzahl anderer Vorteile, wie z.B. die kompakte Konstruktion, die einfache Möglichkeit der Erweiterung und die konstante Grundfläche für einfache und doppelte Stromschienendesigns.
• Obwohl das bekannte modulare Mittelspannungssystem diese Vorteile bietet, weist es im Hinblick auf Umweltgesichtspunkte den Nachteil auf, daß von SF&sub6; als Isolationsmedium Gebrauch gemacht wird. Zusätzlich hindert dieses Isolationsmedium die Wartung und die Erweiterung/Reparatur der Einrichtung, weil die Einrichtung nachfolgend entgast, sodann entleert und wieder gefüllt werden muß unter spezifischen Bedingungen. Darüberhinaus sind die verschiedenen bekannten Modulkompartimente verschiedenen Funktionen angepaßt und sind daher ebenfalls in Größe und Dimension unterschiedlich, und daher ist die gegenseitige Auswechselung ziemlich begrenzt.
• Gegenstand vorliegender Erfindung ist es daher, ein modulares Mittelspannungsverteilungssystem der in der Preamble genannten Art bereitzustellen, in dem die Nachteile des bekannten Systems vermieden und die Vorteile beibehalten werden und welches gleichzeitig insbesondere einfacher und flexibler im Design ist.
• Die Erfindung ist gekennzeichnet durch:
• - wenigstens ein erstes Stromschienensystem für jede Sektion, das sich im wesentlichen geradlinig in vertikaler Richtung (x) für die interne Sektionsverbindung erstreckt;
• - wenigstens ein zweites Stromschienensystem, das sich im wesentlichen geradlinig in horizontaler Richtung (y) für die externe Verbindung zu anderen Sektionen erstreckt;
• - Schaltungsmittel, welche sich senkrecht zum ersten und zum zweiten Stromschienensystem in horizontaler Richtung (z) erstrecken und mit welchen das erste bzw. das zweite Stromschienensystem miteinander oder das erste Stromschienensystem mit einer externen Verbindung verbunden werden können.
• Die für das Mittelspannungsverteilungssystem erforderlichen und in den Modulkompartimenten angeordneten Komponenten umfaßen im allgemeinen Schaltungsmittel wie z.B. Leistungsschalter und/oder Isolationsschalter, welche mit Antriebsmechanismen und Betätigungsmitteln assoziiert sind, sowie externe und interne Verbindungsmittel wie z.B. Kabelverbindungen und Stromschienensysteme.
• Durch Konstruieren des gemäß der Erfindung spezifizierten Verteilungssystems können diese Komponenten auf relativ willkürliche Art im Gesamtsystem angeordnet werden, während die internen und externen Verbindungen nichtsdestotrotz auf einfache Weise zustande gebracht werden können.
• Die Sektionskonstruktion, d.h. die Position der Kabelverbindung, die Verwendung eines einzelnen oder doppelten Stromschienensystems usw., kann daher vollkommen frei ausgewählt werden. Die Erfindung stellt daher ein sehr flexibles System bereit, welches einfach zu warten, zu erweitern oder zu reparieren ist.
• Das vertikale Stromschienensystem ermöglicht kurze, direkte und einfache Verbindungen sowohl für die verschiedenen Verbindungen als auch für die Betätigung und/oder Verriegelung der Schaltungskomponenten, was den Vorteil einer klaren Anordnung und daher Sicherheit mit sich bringt.
• Die Schaltungsmittel, wie sie in Verteilungssystemen für gewöhnlich vorhanden sind, werden gemäß vorliegender Erfindung zwischen den zwei Stromschienensystemen angeordnet, wobei das erste vertikale Stromschienensystem im Hinblick auf die Schaltungsmittel zusätzlich an der Betätigungsseite angeordnet ist. Als Folge hiervon und als Ergebnis der horizontalen Operationsrichtung der Schaltungsmittel kann der Antriebsmechanismus vor den Schaltungsmitteln angeordnet sein, und die Grundplatte, auf der der Mechanismus angeordnet ist und welche daher eine schwere Konstruktion darstellt, kann auch als Barriere des entsprechenden Kompartiments dienen und als solche als ein Extraschutz für das agierende Personal gegen interne Fehler dienen, welche auftreten können.
• Darüberhinaus können die Antriebs- und Verriegelungsmittel sowie auch die Meß- und Anzeigeninstrumente in einem Gehäuse angeordnet sein, was im Hinblick auf die Verhinderung elektromagnetischer Interferenzen und der Bereitstellung der Austauschbarkeit der Kontroll- und Sicherheitskomponenten von Vorteil ist.
• Durch Anordnung der Isolations- oder Leistungsschalter in derselben Ebene wie das erste und das zweite Stromschienensystem oder die externe Verbindung werden kurze einfache und zweckdienlich angeordnete Verbindungen ermöglicht.
• Die Einfachheit und Betriebssicherheit kann weiterhin durch Integration der Verbindungspunkte zwischen Schaltungen und Stromschienen mit dem Stromschienensystem erhöht werden.
• Als Ergebnis des Lay-outs des Verteilungssystems vorliegender Erfindung wird die Flexibilität weiterhin dadurch vergrößert, daß die externen Verbindungen als Kabelenden konstruiert sind, welche entweder im wesentlichen in der vertikalen Ebene durch das zweite Stromschienensystem oder in einer vertikalen Ebene dahinter angeordnet sind.
• Um ein Maximum an Auswahlfreiheit, welche die vorliegende Erfindung bietet, in der Sektionskonstruktion zu erreichen, wird das System aus im wesentlichen rechteckigen Modulkompartimenten identischer Größe konstruiert, welche spiegelsymmetrisch im Hinblick auf die drei Hauptebenen durch den Schwerpunkt sind. Wenigstens eine Ebene eines solchen rechteckigen Modulkompartiments kann mit einem Isolationsträger für die Komponenten des Sektionssystems ausgestattet sein.
• Als Ergebnis der obengenannten Symmetrie kann jedes Modulkompartiment mit der darin enthaltenen Komponente an irgendeiner Seite des Systems verwendet werden und umgekehrt auch ersetzt werden. Als Ergebnis der Einheitlichkeit bei der Dimensionierung der Module ist die Erweiterung der Vorrichtung sehr einfach zu realisieren.
• Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert, welche beispielhafte Ausgestaltungen darstellen.
• Abb. 1 zeigt eine Standardanordnung gemäß vorliegender Erfindung im Falle eines einzelnen Stromschienensystems;
• Abb. 2 zeigt eine Standardanordnung gemäß vorliegender Erfindung in einem Zweistromschienensystem mit Kabelenden zwischen den Stromschienenkompartimenten;
• Abb. 3 zeigt einen Schnitt durch einen Isolationsschalter.
• In den Abb. 1 und 2, worin nur eine Sektion 17 im Detail gezeigt ist, bedeutet die Bezugszahl 1 das erste, vertikale dreiphasige Stromschienensystem, welches sich in Richtung (x) erstreckt. Die Bezugszahlen 2 und 3 zeigen Leistungs- bzw. Isolationsschalter, welche sich in horizontaler Richtung (z) erstrecken und zwischen dem ersten Stromschienensystem 1 und dem zweiten Stromschienensystem 4 angeordnet sind, welches dahinter angeordnet ist, und dessen Stromschienen sich in horizontaler Richtung (y) erstrecken und senkrecht zur Richtung x des ersten Stromschienensystems 1 verlaufen. Man kann auch sagen, daß die Phasen des ersten Stromschienensystems 1 und die Pole der Schalter 2 und 3 sich in einer gemeinsamen vertikalen Ebene (x, z) erstrecken, während die Phasen des zweiten Stromschienensystems 4 und die Pole der Schalter 2 und 3 in einer gemeinsamen horizontalen Ebene (y, z) sich erstrecken.
• Die Leistungsschalter 2 umfassen in diesem Fall beispielsweise Vakuumschalter und erstrecken sich zwischen dem ersten Stromschienensystem 1 und den Kabelenden 5. Diese Kabelenden verlaufen gemäß Abb. 1 entlang der obengenannten vertikalen Ebene des zweiten Stromschienensystems 4. In dieser Anordnung gemäß Abb. 2 sind Kabelenden 5 im Hinblick auf das zweite Stromschienensystem 4 nach hinten angeordnet.
• Die Verbindungspunkte für den Isolationsschalter 3 können in das erste Stromschienensystem 1 integriert sein. Dies ist in den Abb. 1 und 2 schematisch an den Enden der Stromschienen des ersten Stromschienensystems 1 dargestellt. Abb. 3 zeigt eine detailliertere Sektion hiervon in der Ebene x-z. Hierin bedeutet 1 eine vertikale Stromschiene des ersten Stromschienensystems. 20 bedeutet den Kontaktstift des Isolationsschalters 3 mit dem Gehäuse 21. Der Kontaktstift 20 ist durch lamellierte Kontakte im Halter 22 unterstützt. Solche lamellierten Kontakte werden aus Kontaktfedern 23 aufgebaut, die durch einen Punkt 24 unterstützt werden, an den ein Bolzen 25 angreift, um die Kontaktfedern 23 gegen den Kontaktstift 20 zu drücken. Dies wird alles mit Hilfe eines Rings 27 in Position gehalten, welcher in den Trägerisolator 19 und Bolzen 26 eingebaut ist. Die Bolzen 26 verlaufen durch den Halter 22 in das Gehäuse 21 des Isolierschalters 3. Bei Punkt 28 an der rechten Seite unten ist ein Verbindungspunkt für einen Leistungsschalter 2. Der Kontaktstift 20 des Isolationsschalters 3 wird nach links zur Verbindung mit der Stromschiene 1 zu einem der Stromschienen des horizontalen Stromschienensystems 4 in dieser Abb. 3 bewegt.
• Das horizontale Stromschienensystem 4 kann durch verschiedene Sektionen verlaufen. Die links in der Abb. 1 dargestellten Blöcke können daher ähnliche Sektionen mit Komponenten wie z.B. vertikales Stromschienensystem 1 und Schalter 2 und 3 enthalten. Das zweite Stromschienensystem 4 verläuft dann durch verschiedene Sektionen 17, 18 usw., die jeweils zueinander benachbart angeordnet sind.
• Diese Anordnung führt zu einer hohen Flexibilität der Konstruktion eines Mittelspannungsverteilungssystems. Aus diesen Abbildungen wird deutlich, daß die Verbindungen kurz und einfach gehalten werden können, was auch für den Antrieb und die Verriegelung zutrifft, deren Betätigungsmittel auf der Stirnseite, d.h. auf der linken Seite in den Abbildungen angeordnet sind. Die Ziffer 6 zeigt die Antriebsvorrichtung für den assoziierten Vakuumschalter 2 auf. Diese Betätigungsvorrichtung 6 ist in einem Stirnseitenmodul vor dem Modul für das erste vertikale Stromschienensystem 1 angeordnet. Wie bereits erwähnt, sind an dieser Seite alle anderen Betätigungsvorrichtungen angeordnet.
• In Abb. 2 sind die untersten Isolationsschalter 3b nach links verschoben, so daß das unterste horizontale Stromschienensystem 4b nicht mit dem ersten Stromschienensystem 1 verbunden ist. An der oberen Seite der Abb. 2 verbinden die Isolationsschalter 3a das vertikale Stromschienensystem 1 mit dem obersten horizontalen Stromschienensystem 4.
• Als Ergebnis der Anordnung gemäß vorliegender Erfindung, worin sich die verschiedenen Teile alle in den Richtungen x, y und z erstrecken, können Modulkompartimente verwendet werden, welche dieselbe Ausführungsform mit gleichen Durchgangsöffnungen bei vorbestimmten Punkten haben und welche an und nebeneinander auf zusammenpassende Weise und in zusammenpassende Richtungen im Hinblick auf die Durchgangsöffnungen positioniert werden können.
• Diese Kompartimentaufteilung wird in den Abb. 1 und 2 durch die fett gedruckten Linien und durch die Bezugszahlen 7 bis 12 einschließlich, bzw. in die Sektion 17 dargestellt. Die Kompartimente 7 bis 12, einschließlich, können beispielsweise rechteckige Rahmen mit jeweils identischen Abmessungen umfassen und eine oder mehrere verschließbare Seitenwände aufweisen. In der Ausführungsform gemäß den Abb. 1 und 2 ist ein Teil des obersten horizontalen Stromschienensystems 4 oder 4a im Kompartiment 7 oben rechts angeordnet. Die Verbindungsstromschienen zwischen den Vakuumschaltern und den Kabelenden 5 erstrecken sich durch das Kompartiment 8. Ein Teil des untersten horizontalen Stromschienensystems 4b verläuft in Kompartiment 9 gemäß Abb. 2. Kompartiment 10 enthält das Erdungssystem 15.
• Ein Teil des ersten vertikalen Stromschienensystems 1 mit dem Isolationsschalter 3 (Abb. 1) oder 3a (Abb. 2) verläuft auf der linken Seite oben in Kompartiment 12. Die Kompartimente 11 und 12 enthalten die kontinuierlichen Teile des ersten Stromschienensystems 1 und Kompartiment 11 die Vakuumschalter 2, welche das erste Stromschienensystem mit den Kabelenden 5 in den Kompartimenten 8 und 13 verbinden. Schließlich enthält das Kompartiment 10 an der linken unteren Seite in Abb. 2 die untersten Teile des ersten vertikalen Stromschienensystems 1 und die Isolationsschalter 3b, welche dazu in der Lage sind, das Stromschienensystem mit dem untersten horizontalen Stromschienensystem 4b zu verbinden.
• Die Bezugszahlen 14a, 14b, 14c zeigen Isolationsdeckplatten zwischen den Kompartimenten 7 und 12, 8 und 11 bzw. 9 und 10, wobei diese Platten auch zur Unterstützung der Isolationsschalter 3 oder 3a, 3b, des Leistungsschalters 2 und des horizontalen Stromschienensystems 4 dienen. Eine weitere Isolationsplatte 29 kann beispielsweise in Kompartiment 7 angeordnet sein, mit dessen Hilfe das oberste zweite Stromschienensystem 4 unterstützt wird (Abb. 1). Die Stromschienen des vertikalen ersten Stromschienensystems 1 können durch verschiedene Schalter 2 und 3 unterstützt werden, welche mittels Isolationsplatten 14a, 14b in ihrer Position gehalten werden. 19 bedeutet einen Unterstützungsisolator, welcher einen Teil der Isolationsdeckplatte 14a, 14b, 14c oder 30 bildet (Abb. 2). In Abb. 2 wurden die unterstützenden Isolatoren zwischen den Kompartimenten 9 und 10 aus Übersichtlichkeitsgründen weggelassen.
• Die offenen Seiten der verschiedenen Kompartimente lassen genügend Raum übrig, um für jedes Feld die Verbindungen zwischen den Komponenten in horizontaler Richtung zu konstruieren. Es ist offensichtlich, daß auch andere Isolationsmittel und Metallplatten ebenso in diese Öffnungen zur mechanischen Verstärkung oder für einen weiteren Schutz eingepaßt werden können.
• Zwischen der Bedienungsseite und den verschiedenen Komponenten, beispielsweise den Schaltern, den Stromschienensystemen usw., sind die Betätigungsmodule auf der Vorderseite durch die Zahl 16 in Abb. 1 angezeigt. Diese enthalten Bewegungsmechanismus, Verriegelungen usw. für die Schalter, Meß- und Sicherheitsausstattung usw. Die Dimensionen in der z-Richtung können, falls es gewünscht wird, den Dimensionen der Komponenten, die bedeckt werden sollen, angepaßt werden oder andersartig geeignet ausgewählt werden. Die Module 16 der Vorderseite bedecken die Komponenten, welche per se unterstützt werden durch die Grundplatte des Antriebs 6 eines Leistungs- oder Isolationsschalters. Diese Vorderseitenmodule brauchen daher nicht den strengen mechanischen Anforderungen zu genügen und können beispielsweise aus Plastik hergestellt werden. Die Vorderseitenmodule haben die gleichen Abmessungen in den Richtungen x, y wie die Modulkompartimente 7-12.
• Es ist offensichtlich, daß die Erfindung nicht auf die in den Abb. 1 und 2 dargestellten Verteilungssysteme beschränkt ist. Die verschiedenen Komponenten und Stromschienen können auch wechselseitig auf andere Weise gruppiert werden. Unter Anwendung der drei Richtungen x, y und z, welche jeweils senkrecht zueinander sind, bleibt jedoch immer eine einfache Modulkonstruktion möglich, um irgendein System durch sehr einfache Mittel zusammenzusetzen. Das ganze System könnte auch durch eine einzige vertikale Wand unterstützt werden, welche dann die Isolationsplatten 14a, 14b, und 14c enthält. Vom Gesichtspunkt der Sicherheit, der Herstellung, der Flexibilität u.ä. jedoch werden Modulkompartimente bevorzugt, welche die Komponenten besser voneinander trennen mit dem Ergebnis einer größeren Sicherheit, wobei diese jedoch von identischer Größe wegen der x,y,z-Konstruktion sein können.

Claims (10)

1. Modulares metallgekapseltes Mittelspannungsverteilungssystem, umfassend eine oder mehrere Sektionen (17,18), welche aus Modulkompartimenten (7-12) aufgebaut sind, in denen Komponenten des Verteilungssystems untergebracht sind, gekennzeichnet durch

- wenigstens ein erstes Stromschienensystem (1) für jede Sektion (17,18), das sich im wesentlichen geradlinig in vertikaler Richtung (x) für die interne Sektionsverbindung erstreckt;

- wenigstens ein zweites Stromschienensystem (4,4a,4b), das sich im wesentlichen geradlinig in horizontaler Richtung (y) für die externe Verbindung zu anderen Sektionen erstreckt;

- Schaltungsmittel (2,3), welche sich senkrecht zum ersten (1) und zum zweiten Stromschienensystem (4,4a,4b) in horizontaler Richtung (z) erstrecken und mit welchen das erste (1) bzw. das zweite Stromschienensystem (4,4a) miteinander oder das erste Stromschienensystem (1) mit einer externen Verbindung (5) verbunden werden können.

2. Verteilungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Stromschienensystem (1) im Hinblick auf die Schaltungsmittel (2,3) auf der Betätigungsseite angeordnet ist und die Antriebsmechanismen (6) für die Schaltungsmittel (2,3) auf einer Platte angeordnet sind, welche zwischen der Betätigungsseite und den Schaltungsmitteln (2,3) lokalisiert ist.

3. Verteilungssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsmittel (2,3) zwischen dem ersten (1) und dem zweiten (4a) Stromschienensystem mit Hilfe von Isolierschaltern (3) angeordnet sind und daß die Schaltungsmittel (2,3) zwischen dem ersten Stromschienensystem (1) und einer externen Verbindung (5) mit Hilfe von Leistungsschaltern (2) angeordnet sind.

4. Verteilungssystem gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole der Isolierschalter (3) vollständig oder nahezu vollständig in denselben Ebenen wie die Ebene (x,z), in der die entsprechenden Phasen des ersten vertikalen Stromschienensystems (1) angeordnet sind, und gleichzeitig in der Ebene (y,z) liegen, in der das zweite horizontale Stromschienensystem (4) angeordnet ist.

5. Verteilungssystem gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsschalter (2) vollständig oder nahezu vollständig in derselben Ebene (x,z), in der das erste Stromschienensystem (1) angeordnet ist, und gleichzeitig in der Ebene (x,z) liegen, in der die externe Verbindung (5) angeordnet ist.

6. Verteilungssystem gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungspunkte (20-27) der Isolierschalter (3) zu dem ersten Stromschienensystem (1) vollständig in einen Teil dieses Stromschienensystems integriert sind.

7. Verteilungssystem gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die externe Verbindung Kabelenden (5) umfaßt, welche entweder in der vertikalen Ebene (x,y) durch das zweite Stromschienensystem (4) oder hinter dieser Ebene liegen.

8. Verteilungssystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Erdungsvorrichtungen (15), welche in das erste Stromschienensystem (1) integriert und in der vertikalen Ebene (x,y) durch dieses Stromschienensystem (1) angeordnet sind, zur Erdung des Systems vorhanden sind.

9. Verteilungssystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es aufgebaut ist aus rechteckigen Modulkompartimenten (7-12) von identischer Größe, welche spiegelsymmetrisch im Hinblick auf die drei Hauptebenen (xy,xz,yz) durch den Schwerpunkt des Modulkompartiments sind und daß eine oder mehrere Komponenten (1,2,3,4,5,6,15) in jedem Modulkompartiment untergebracht ist/sind.

10. Verteilungssystem gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten (1,2,3,4,5,6,15), die in einem Modulkompartiment untergebracht sind, von Isolatoren (14a-14c,19,29) unterstützt werden, welche in die Seitenwände der Modulkompartimente (7-12) eingebaut sind.