DE7421503U

DE7421503U - Fertig-Bauwerk zur Aufnahme einer Umspannstation

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Publication number: DE7421503U
Application number: DE19747421503
Authority: DE
Original assignee: MARBETON KIES und BETONWERK MARSTETTEN GmbH
Current assignee: MARBETON KIES und BETONWERK MARSTETTEN GmbH
Priority date: 1974-06-24
Filing date: 1974-06-24
Publication date: 1974-10-10

Description

Dipl.-In₉. η. MiTSCHERLiCH ··* : : : d-smoncheN22 Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN St.ln.dorf.U.e. 10 Dr. ,.r. not. W. KÖRBER Φ (a»,·»** Dipl.-In,. J. SCHMIDT-EVERS PATENTANWÄLTE

24. Juli 1974

Dr.Kö/ko ·

Gebrauchsmusterar.nieldung G 7H 21 5o3.5 !'ARBETON Kies- und Betonwerk Marstetten GmbH und

Kurt Kaufmann

Fertig-Bauwerk zur Aufnahme einer Umspannstation"^)

Die Erfindung bezieht sich auf ein kompaktes Fertig-Bauwerk zur Aufnahme einer Umspannstation mit einer Trafoleistung von mehreren Hundert kVA, bestehend aus einer vorgefertigten und transportablen, im wesentlichen prismatischen Stahl- oder Betonkonstruktion mit den Innenraum des Bauwerks mit der Außenluft verbindenden Lüftungsöffnungen und mit einer ein- oder mehrflügligen Tür.

Derartige Umspannstationen mit beispielsweise 2o kV und einer Trafoleistung bis beispielsweise 63o kVA sind einer Schwerpunktstation zugeordnet und sind Verteilerstationen für Verbraucher. Das bedeutet, dass derartige Umspannstationen mit ihren sie aufnehmenden Bauwerken ihren Standort in unmittelbarem Nähe, der Verbraucher gebiete haben» Bei-bekannten Stationensind im Zentrum des Bauwerkes und tiefstehend die Trafos ange-

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ordnet. Auf einer Stirnseite sind die Schaltelemente des Hochspannungsbereiches und auf der entgegengesetzten Seite die Schaltelemente des Niederspannungsbereiches im Innen-* raum des Bauwerks angeordnet. Der Innenraunt des Bauwerks ist durch meist doppelflüglige Türen abgedeckt bzw. zugänglich.

Bekannte Bauwerke zur Aufnahme von als Verteilerstationen dienenden ümspannstationen werden in starrer Stahl- oder Betonkonstruktion erstellt. Um einer möglichen Hitzedruckwelle, erzeugt durch einen Kurzschluß-Lichtbogen, begegnen zu können, haben diese Bauwerke entsprechend viel toten Raum, d.h. mehr umbauten Raum, als zur Aufnahme der Elemente der Umspannstation erforderlich ist. Bauwerke mit etwa 5o m umbauten Raum für Umspannstationen der oben genannten Leistung sind aber hinsichtlich des großen Materialaufwandes und der Herstellungskosten teueif, da ei ho Vöiföit.i'jXiny, Transport und Erstellen als Fertigbauwerk nicht in Betracht kommen.

Es werden daher Bauwerke mit weniger totem umbautem Raum für derartige Umspannstationen angestrebt. Bei freistehenden Stationen an öffentlich zugänglichen Plätzen sind die Außenfronten des Bauwerks von jedermann berührbar. Bei baulich niedrigen Stationen könnten größere Kinder auf das Dach klettern. Deshalb unterliegen kleine, kompakte Bauwerke für solche Umspannstationen besonderen Sicherheits- und Prüfungsvorschriften, wie sie etwa von der "Forschungsgemeinschaft für Hochspannungs- und Hochstromtechnik e.V., 68 Mannheim-Rheinau" vorgeschrieben sind und durchgeführt werden und in Abkürzung PEHLA-Richtlinien genannt werden» Nach diesen Richtlinien wird im Innern einer 2o kV Station ein StörlichSbogen von einer Sekunde Dauer mit 14,6 kA entsprechend einer Kurzschluß leistung von 5oo MVA bei 2o kV erzeugt.

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Dabei darf die entstehende Hitzedruckwelle die Türen nicht aufsprengen oder verbeulen, an den Außenwänden keine Risse erzeugen und zudem rings um die Station in 1o em Abstand angeordnete, besonders leicht entflammbare Indikatoren nicht zum Brennen bringen. D.H. also, daß die innere Hitzedruckwelle so abgebaut und herabgemindert werden muß, daß an, neben oder auf der Station befindliche Personen keinen Schaden erleiden und die Station außen unverändert bleibt.

Durchgeführte Prüfungen mit Versuchsstationen in einer Baugröße von etwa nur Io m umbautem Raum,der zur Unterbringung der Hoch- und Niederspannungsgeräte der Umspannstation ausreicht, ausgeführt in starrer Betonbauweise, brachte keine den Richtlinien genügenden Ergebnisse. Das Volumen reichte nicht zur Aufnahme der Hitzedruckwelle aus und die durch die Lüftungsschlitze entweichenden heißen Gase führen zu einer erheblichen Gefährdung der Umut ^xng.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch bauliche Maßnahmen die mögliche HitzSiruckwelle bei einem Bauwerk der eingangs genannten Art so abzubauen, daß die Station in ihren räumlichen Ausmaßen praktisch nur nach dem Raumbedarf für die innen angeordneten elektrischen Hoch- und Niederspannungsgeräte auszurichten ist und dadurch klein und materialsparend ausführbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgeatäss dadurch gelöst, daß das Bauwerk mit einem gegen Federkraft hebbaren Dach zur Volumenvergrösserung des Innenrauiras versehen ist und die tüflungsöffnungen mit Schl^ßklappen versehen sind, die die Lüftungsöffnungen bei Auftreten einer vorgegebenen Luftströmung aus

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dem Innenraum selbsttätig verschliessen, und daß eine Ströntungsverbindung zwischen dem Innenraum und der Umgebung vorgesehen ist, die als Labyrinthströmungsweg ausgebildet ist, dessen Eiirfcrifcfcsöffnuner im Bereich des Τηηβη«ι»πιβ« νεηύ dessen Austrittsöffnung auf der Außenseite des Bauwerks in einem vertikalen und/oder horizontalen Abstand voneinander liegen.

Durch diese baulichen Maßnahmen wird erreicht, daß den genannten PEHLA-Richtlinien auch mit einem kompakten und material sparenden Bauwerk für die Umspannstation vollständig genügt wird, d.h. die Hitzedruckwelle ohne Gefährdung der Umgebung und des Bauwerkes selbst gezielt abgebaut wird. Einer im Innern der Station entstehenden Druckwelle, erzeugt durch Kurzschluß-Lichtbogen und damit Volumenvergrösserung der Innenluft, wird durch ein nach oben anhebbares Dach und damit Abbau der Druckspitze und langsamer Druckluffcentweichung durch einen Labyrinthweg begegnet. Die sich selbsttätig schliessenden Lüftungsschlitze verhindern ein unmittelbares herausschlagen der Druckwelle extrem heißer Gase.

Die mit der Erfindung erzielten weiteren Vorteile bestehen darin, daß das Stationsbauwer.K als kastenförmige, oben offene Zelle in einem Betonguß hergestellt wird, dem ein gesondertes abhebbares Dach zugeordnet ist. Insbesondere ist die Station komplett mit allen elektrischen Arbeite- und Steuergliedern installiert auf Lager zu nehmen und bei Bedarf von; Lager abzurufen» mittels Hebegräten kleiner Leistung zu bewegen und mit normalem Lastkraftwagen zum bestimmten Standort transportabel. Durch die räumlich klein gehaltenen Abmessungen, mit Grundfläche von etwa 2 χ 2,5 m, ragt die Station in der Höhe nur 1,6 m über den Erdboden und ist damit besonders umweltfreundlich, wa3 im Bezug auf die zunehmende Elektrifizierung

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und damit Vielzahl von Stationen besonders wichtig ist. i

Sin weiterer Vorteil der räumlich klein gehaltenen Station \

ist, daß nach den Landesbauordnungen umbauter Raum unter \

15 m nicht baugenehmigungspflichtig, sondern nur bauanzeige- i

pflichtirr ist, was also bedeutend weniger Behördenbelastung j

in der Planungsabwicklung und vor allem Zeitersparnis bei j

Stationserstellung erbringt. \

Zweckmässige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Bauwerk für eine Umspannstation in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 einen Querschnitt nach A-A in Fig. 1, Fig. 3 einen Längsschnitt nach B-B in Fig. 1, Fig. 4 die Einzelheit nach Z in vergrößerter Darstellung, Fig. 5 eine Schnittansicht gesehen von links in Fig. 4, Fig. 6 eine Ansicht entsprechend Fig. 5 bei gehobenem Dach, Fig. 7 eine gegenüber Fig. 3 vergrößerte Schnittansicht eines Türflügels und

Fig. 8 eine gegenüber Fig. 2 vergrößerte Schnittansicht der Lüftungsgitter.

Das kastenförmige, oben offene, in einem Betonguß hergestellte Stations-Bauwerk 1 ist mit Aussparungen 2 für unterirdische Kabelzu- und abführung, Aussparungen für mit Lüftergittern 3 versehenen Lüftungsöffnungen und Aussparungen für Türen 4 versehen, die durch eingegossene Profilrahmen 5 abgegrenzt sind. Die Dachplatte 6 ist zusätzlich montierbar und hat einbetonierte Gewindebuchsen 7, β die mit Ankern im Beton versehen sind. Der nachträglich auf die Unterfläche der Dachplatte ge-

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schraubte WinkelprofiIrahmen 9 mit Schrauben 1o in Gewindebuchsen 8, gibt die Zentrierung und Führung für die Dachplatte.

Die Dachplatte 6 ist mit dem Gebäudeteil 1 durch Zugbolzen 11, Druckfedern 12 und als Widerlager dienende Gegenwinkel 13 verbunden. Die Gegenwinkel 13 sind an den eingegossenen gegenüberliegenden Türprofilrahmen 5 oben rechts ur,d links angeordnet und sind zugleich Führung für die in die Gewindebuchsen 7 der Dachplätte 6 eingeschraubten Zugbolzen 11, welche jeweils die zwischen Zugbolzenkopf und Gegenwinkel eingespannte Druckfeder 12 tragen.

Wie aus Fig. 7 näher ersichtlich, sind die Wandungen der doppelwand!gen Türen 4 innen, unten und außen oben mit Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen 14 bzw. 16 versehen und der zwischen den Wandungen befindliche Hohlraum ist mit strömungsluftdurchlässiger, zellenartiger Metallgewebefüllung 15 ausgefüllt. Diese Metallfüllung 15 kann beispielsweise aus Stahlwolle oder NE-Metallwolle bestehen oder Übereinandergeschichtetes Streckmetall, wie von Filtern bekannt, oder eine ähnliche rippenartige einen Labyrinthweg erzeugende Hohlraumfüllung sein.

Aus Fig. 8 ist die Ausbildung der Lüftergitter 3 mit selbsttätig schließenden Schließklappen 17 näher ersichtlich. Die Schließklappen 17 sind so als schwenkbare Lamellen ausgebildet und gelagert, daß sie ohne Luftströmung aus dem Innenraum des Bauwerks 1 in ihre Offenstellung geschwenkt sind.

Ein möglicher Kurzschluß-Lichtbogen erhitzt durch seine sehr hohe Temperatur die unmittelbar umgebende Luft des Innenraumes j des Bauwerkes und übt auf die noch kalte Luft eine Druckströ- I

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mung aus, die durch die Lüftergitter 3 abfließt und bei einer von innen nach außen wirkenden Luftgeschwindigkeit von etwa o,1 m/sek. die Schließklappen 17 selbsttätig schließt. In dem minmehr abgeschlossenen Innenraum steigt der Druck rasch an und hebt die Dachplatte 6 gegen die Kraft der Druckfedern 12 (Fig. 6) an. Das Volumen des Innenraumes wird vergrößert. Entweichende Luft muß den Winkelstahlrahmen 9 umfließen, wobei der Winkelstahlrahmen infolge seiner hohen Wärmeleitzahl als Kühlfläche dient und gleichzeitig eine gewisse Abschirmung gegen ein Abfließen erhitzter Luft durch die entstehende Spaltöffnung 18 bildet. Die Metallfüllung 15 in der Tür 4 bewirkt durch gedrosseltes Luftabfließen (Pfeile 19 in Fig. 7) einen kurvenartigen Druckabfall und läßt den Druck im Innern - unterstützt durch Dachplattengewicht und Druckfederspannungen - langsam auf den Außendruck absinken. Die dabei ausströmende Luft «ird durch die Metallgewebefüllung 15 abgekühlf., die Türflügel wirkten in etwa als Wärmeaustauscher. Nach Erreichen des Druckausgleiches von innen zu außen öffnen sich die Schließklappen 17 und damit die Lüftergitter 3 wieder selbsttätig.

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Claims

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Ansprüche

1. Kompaktes Fertig-Bauwerk zur Aufnahme einer Umspannstation mit einer Trafoleistung von mehreren Hundert kVA, bestehend aus einer vorgefertigten und transportablen, im wesentlichen prismatischen Stahl- oder Betonkonstruktion mit den Innenraum des Bauwerks mit der Außenluft verbindenden Lüftungsöffnungen und mit einer ein- oder mehrflügligen Tür, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauwerk (1) mit einem gegen Federkraft hebbaren Dach (6) zur Volumenvergrösserung des Innenraumes versehen ist und die Lüftungsöffnungen (3) mit Schließklappen (17) versehen sind, die die Lüftungsöffnungen bei Auftreten einer vorgegebenen Luftströmung aus dem Innenraum selbsttätig verschließen, und daß eine Strömungsverbindung zwischen dem Innenraum und der Umgebung vorgesehen ist, die als Labyrinthströmungsweg ausgebildet ist, dessen Eintrittsöffnung im Bereich des Innenraumes und dessen Austrittsöffnung (15) auf d ;r Außenseite des Bauwerkes in einem vertikalen und/oder horizontalen Abstand voneinander liegen,^

2. Bauwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Labyrinthweg innerhalb der Tür (4) ausgebildet ist, wobei der oder die Türflügel doppelwandig ausgeführt sind und einen Hohlraum einschließen, dessen dem Innenraum zugewandte Eintrittsöffnung (14) im unteren Bereich der Tür und dessen der Umgebung zugewandten Austrittsöffnung (15) im oberen Bereich der Tür vorgesehen ist.

3. Bauwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum der Tür (4) mit einen Labyrinthweg erzeugenden Einbauten (15) versehen ist.

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-Β4. Bauwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß i der Hohlraum iait einem luftdurchlässigen, zellenartigen Metall-\ gewebe (15) ausgefüllt ist. ■

5. Bauwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ! das Dach als auf den Seitenwänden der Stahl- oder Beton- | konstruktion aufliegende Platte (6) ausgebildet und mit Zug- j bolzen (11) versehen ist, zwischen denen und an den Seite Ji- ' wänden angeordneten Widerlagern (13) Druckfedern (12) ange- j ordnet sind. j

6. Bauwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß \ die das Dach bildande Platte (6) auf ihrer dem Innenraum zu- i gewandten Seite mit einem Winkelprofilrahmen (9) versehen ist ; mit zu dem. Seitenwänden parallele Schenkeln, die so lang sind, daß auch bei gegen die Kraft der Druckfedern (12) gehobener Dachplatte (6) der zwischen der Dachplatte und den Seitenwänden gebildete Spaltöffnung (18) überdeckt bleibt .

7. Bauwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließklappen (17) der Lüftungsöffnungen auf der dem Innenraum zugewandten Seite angeordnet sind und als schwenkbare Lamellen ausgebildet sind, die derart gelagert sind, daß sie ohne Luftströmung vorgegebener Stärke aus dem .Innenraum unter Schwerkraft in Offenstellung geschwenkt sind. :

Der Patent

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