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Kurzschlußstrom-Begrenzungsdrosselspule Zur Begrenzung der möglichen
Kurzschlußströme in Drehstrom-Ilochspannungsnetzen größer Leistung werden bekanntlich
Drosselspulen in die einzelnen Verteilungsabzweige oder auch zwischen die aufgeteilten
Netzsammelschienen eingebaut. Diese Kurzschlußstrom-Begrenzungsdrosselspulen sind
ähnlich den Spulen in Hochleistungstransformatoren zylinderförmig oder scheibenförmig
aus Profildraht oder Litzenseil gewickelt, wobei je nach Nennstromstärke und Spulenreaktanz
mehrere konzentrisch angeordnete Zylinderspulen parallel geschaltet oder eine bestimmte
Anzahl etagenförmig übereinander angeordnete Scheibenspulen hintereinandergeschaltet
sind. Zur Aufnahme der im Kurzschlußfall erheblichen dynamsichen Beanspruchung sind
die Teilspulen je nach Bauart mit Isolierstoffleisten, mit Trennstücken aus Porzellan
oder mit Betonklötzen festgehalten und gegeneinander abgestützt. Alle Spulen sind
so gebaut, daß sie mit vertikaler Spulenachse zur Aufstellung gelangen.
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Der dreiphasige Satz Drosselspulen muß vielfach, insbesondere dann,,
wenn er für einen Netzabzweig bestimmt ist, in. einer Schaltanlagenzelle untergebracht
werden, was nur durch Aufeinanderstellen der drei Spulen möglich ist, Ganz abgesehen
davon, daß die Drosselspulen der bekannten Bauarten bei größeren Spulenleistungen
wegen ihres Raumbedarfes eine derartige Unterbringung in einer Schaltanlagenzelle
der üblichen Abmessungen in den meisten Fällen nicht zulassen, hat diese Anordnung
der Spulen folgende Nachteile Die mittlere und obere Spule werden von der an die
aufsteigende Luft abgegebenen Verlustwärme der darunterliegenden Spule aufgeheizt.
Zur Vermeidung dieses Übelstandes müssen vielfach kompliziert
geformte
Luftleitflächen aus Isolierstoff an den Spulen angebracht und eine zusätzliche Belüftung
eingebaut %%,erden. Die starke Erwärmung kann bei den Zylinderspulen, die infolge
ihres geringeren Raumbedarfes noch am besten für die Aufstellung in einer Schaltanlagenzelle
geeignet sind, zur Schrumpfung der mit Lack getränkten Umspinnung des Profildrahtes
führen. Die dadurch gelockerten Windungen neigen unter dem Einfluß der Stromkräfte
zu Vibrationen, die auf die Dauer die Windungsisolation zermürben, sofern die Spulenabstützungen
nicht regelmäßig nachgestellt werden.
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Nachteilig ist das Aufeinanderstellen der Spulen auch insofern, als
bei dieser Anordnung die im Schaltanlagenabzweig durch die Schienenführung festgelegte
vertikale Trennung der drei Phasen aufgegeben werden muß. Der Übergang von der vertikalen
in die horizontale Phasentrennung auf der Eingangsseite der Drosselspulen und wiederum
die Rückführung in die vertikale Phasentrennung auf der Ausgangsseite der Spulen
macht eine komplizierte, unübersichtliche und bezüglich der Kurzschlußfestigkeit
ungünstige Schienenführung in der Drosselspulenzelle erforderlich, durch die der
für die Drosselspulen verfügbare Raum erheblich eingeschränkt wird.
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Bei nicht genügender Beachtung der vorgenannten Nachteile können Windungsschlüsse
oder Überschläge an den Drosselspulen mit sich daraus ergebenden Saminelschienenkurzschlüssen
die Folge sein.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue Bauart der Kurzschlußstrom-Begrenzungsdrosselspulen,
bei der die geschilderten Nachteile unter Abkehr von der in Anlehnung an den Transformztorenbau
entwickelten Spulenarten vermieden werden und auch größere Spulenleistungen in einer
Schaltanlagenzelle durch weitestgehende Raumausnutzung und durch günstigere Verhältnisse
für die Abführung der Verlustwärme ohne Schwierigkeiten untergebracht werden können.
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Gemäß der Erfindung werden die Windungen, die aus blanken Flachstromschienen
entweder flachkantig gebogen oder rechteckförmig zusammengeschweißt sind, paketförmig
mit Zwischenlagen aus Isolierstoffstreifen mittels Klemm- oder Schraubbolzen aus
Isolierstoff zu einer Spuleneinheit mit vertikalen Windungsebenen zusammengepreßt,
wobei die in den Windungsebenen wirkenden Stromkräfte von Zugleisten aus Isolierstoff,
die parallel zu den kurzen Spulenschenkeln verlaufend an den langen vertikalen Spulenschenkeln
festgeklemmt oder festgeschraubt sind, aufgenommen werden.
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Die Seitenlängen der Spulen werden zweckmäßig so gewählt, daß die
Spule in einer Schaltanlagenzelle der üblichen Abmessungen unter Berücksichtigung
der erforderlichen Isolationsabstände derart aufgestellt werden kann, daß die gedachte
Spulenachse die Seitenwände der Zelle senkrecht durchdringt. Wird bei einer derartigen
Aufstellung die Zellenhöhe bei der Bemessung der langen Spulenschenkel voll ausgenutzt,
dann ist die von den Spulenwindungen umfaßte Fläche so groß, daß die gewünschte
Induktivität der Spule im allgemeinen nur verhältnismäßig wenig Windungen erfordert.
Infolgedessen ist die Spule im Vergleich zu ihrem Windungsumfang sehr flach. Ihrem
Aussehen entsprechend wird daher die. neuartige Spule im folgenden mit Rahmenspule
bezeichnet.
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Der Aufbau der Rahmenspule ist aus der Abb. i ersichtlich. In dieser
Abbildung bedeuten F die Flachstromschienen, die zu Windungen zusammengeschweißt
öder gebogen sind, Zw die Zwischenlagen aus Isolierstoffstreifen, Bo die Schraubbolzen
aus Isolierstoff, L die Zugleisten aus Isolierstoff, A die Anschlußlaschen am Anfang
der ersten und am Ende der letzten Windung und St die Stützisolatoren zur
Aufstellung der Spule.
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Zur besseren Abführung der Verlustwärme kann es vorteilhaft sein,
in den langen Spulenschenkeln jede zweite Flachstromschiene gegen die übrigen Flachstromschienen
so versetzt anzuordnen, wie es aus der Abb. 2 ersichtlich ist. In Abb. 2 ist ein
horizontaler Schnitt durch eine Rahmenspule mit versetzten Schienen dargestellt.
Die Bedeutung der Bezeichnungen ist die gleiche wie in Abb. i.
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Durch den geringen Raumbedart der Rahmenspule in axialer Richtung
kann ein dreiphasiger Satz aus drei nebeneinanderstehenden Rahmenspulen auch bei
großer Spulenleistung in einer Schaltanlagenzelle der. üblichen Abmessungen untergebracht
werden. Dabei werden die Spulen mittels Stützisolatoren oderisolierenden Trennklötzen
gegeneinander alSgestützt. Die axialen Stromkräfte werden von diesen Trennklötzen
und von Balken aus Isolierstoff aufgenommen, die sich auf den Außenseiten der beiden
Außenspulen gegenüberliegen und durch Zuganker, die axial durch die Spulen geführt
sind, miteinander verspannt werden, so daß der Spulensatz eine mechanisch feste
Einheit bildet.
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Die neue Spulenbauart in der beschriebenen Anordnung hat gegenüber
den bisher bekannten Bauarten folgende Vorteile: Die Anordnung der Rahmenspule,
bei der die Flachstromschienen der langen Spulenseiten senkrecht stehen, gewährleistet
eine günstige Abführung der Verlustwärme durch die aufsteigende Kühlluft. Das ,gegenseitige
Aufheizen der einzelnen Spulen ist durch das Nebeneinanderstellen der drei Spulen
weitgehend vermieden.
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Das Lockerwerden der Spulenwindungen wird durch eine federnde Vorspannung
der Zuganker, welche den Spulensatz zusammenpreßt, verhütet. Abgesehen davon sind
die Zwischenlagen aus Isolierstoffstreifen erheblich widerstandsfähiger gegen Vibrationen
als die mit Lack getränkfe Umspinnung eines Profildrahtes.
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Die vertikale Phasentrennung im Schaltanlagenabzweig wird von den
nebeneinandergestellten Rahmenspulen beibehalten, so daß eine einfache, übersichtliche
und bezüglich der Kurzschlußfestigkeit günstige Schienenführung auf der Eingangs-
und Ausgangsseite der Spulen möglich ist. Die Strorrrzuffth-, rungsschienen stoßen
durch drei in der Zellenrückwand mit Phasenabstand nebeneinanderliegende Durchführungsisolatoren
direkt auf die Anschlußlaschen an den Eingangswindungen der drei Rahmenspulen. Von
den Anschlußlaschen an den Ausgangswindungen der Spulen gehen wiederum drei Strom=
schienen horizontal durch drei in der Zellenrückwand
mit Phasenabstand
nebeneinanderliegende Durchführungsisolatoren. Dabei wird es zur Einhaltung des
vorgeschriebenen Isolationsabstandes fast immer notwendig sein, die Anschlußlaschen
an den Ausgangswindungen und die zugehörigen Durchführungsisolatoren tiefer als
auf der Eingangsseite zu legen. Schließlich ist es möglich, durch Einbringen von
senkrecht stehenden, dünnen Isolierstoffplatten zwischen den Spulen die Phasentrennung
auch isolationsmäßig weitestgehend sicherzustellen, ohne daß hierdurch die Wärmeabführung
behindert wird.
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Die Anordnung eines dreiphasigen Satzes Rahmenspulen in einer Schaltanlagenzelle
ist aus der Abb. 3 ersichtlich. In dieser Abbildung bedeuten R die Rahmenspulen,
T die isolierenden Trennklötze, Ba
die Balken aus Isolierstoff zur
Aufnahme der axialen Stromkräfte, Zu die Zuganker, L die Zugleisten
und D die Durchführungsisolatoren für die ankommenden und abgehenden Stromschienen.
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In vielen Fällen kann es zweckmäßig sein, den Wickelsinn der mittleren
Rahmenspule gegenüber dem Wickelsinn der beiden äußeren Spulen im umgekehrten Sinn
auszuführen, da hierdurch die möglichen axialen Stromkräfte, die im abstoßenden
Sinn zwischen den Spulen auftreten, kleiner sind als bei gleichem `'Wickelsinn aller
drei Spulen. Bei einem derartigen Wechsel des Wickelsinnes wird die wirksame Reaktanz
der mittleren Spule durch den Einfluß der gegenseitigen Induktivität größer als
die wirksame Reaktanz der Außenspulen. Durch eine entsprechend verringerte Windungszahl
dir mittleren Spule kann die wirksame Reaktanz bei allen drei Spulen wieder praktisch
gleich groß gemacht werden.