DE8534806U1 - Rohrförmige Stromschiene - Google Patents

Description

Rohrförmige Stromschienen mit Kühlung durch eigener regte Gasströmung.

Rohrförmige Stromschienen aus Kupfer oder Aluminium bieten gegenüber Flachschienen bekanntlich zweierlei Vorteile: Die Widerstandserhöhung durch St rom Verdrängung ist geringer, und die dielektrische Festigkeit des umgebenden Gases ist infolge des homogenere Feldes höher. Deshalb können Rohrschienenanlagen mit vergleichsweise geringem Leiterquerschnitt und kleinen Abmessungen der umgebenden Kapselung gebaut werden. Derartige Sfomschienenanlagen sind beispielsweise in der folgenden Veröffentlichung näher beschrieben: Petry, H.: SF,-isolierte einphasig metall gekapselte Rohrgasksbel für Mittelspannung. Elektrizitätswirtschaft 83 (1984) S. 776 - 779.

Wegen der relativ kleinen und gerundeten äußeren Oberfläche ist die Wärmeabfuhr bei Rohrschienen schlechter als bei mehreren parallelen Flachschienen gleichen Querschnitts. Insbesondere trägt normalerweise die innere Oberfläche der Rohrschienen nicht zur Kühlung bei, da das im Innern befindliche Gas ruht und praktisch die gleiche Temperatur wie der Leiter annimmt. Die Neuerung besteht darin, die Rohrschienen in geeigneter Anordnung mit Strömungsöffnungen (Löchern) zu versehen, damit eine eigenerregte, d.h. nicht durch einen Lüfter forcierte Gasströmung entsteht, die zum ständigen Austausch des erwärmten inneren Gases mit dem äußeren kühleren Gas führt. Figur 1 zeigt als Beispiel eine senkrechte und Figur 2 eine waagerechte Anordnung gemäß dieser Neuerung.

Die eigenerregte Gasströmung komm, durch das geringere spezifische Gewicht des erwärmten Gases gegenüber dem p.bgekühlten Gas zustande. Das erwärmte Gas erfährt dadurch eine thermische Auftriebskraft, die bekanntlich zu einer Gasströmung und damit iv einer Wärmeströmung (Konvektion) führt.

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Dieser Thermosyphon-Effekt ist aus zahlreichen anderen Anwendungen bekannt, wird jedoch bisher zur Innenkühlung von Rohrschienenanlagen nicht angewandt.

Bei senkrechter Rohranordnung (Figur 1) ist die sich ausbildende

ii Gasströmung am stärksten, und zwar je länger das Rohr desto besser. f

Außerdem ist es wichtig, den Strömungswiderstand klein zu halten. f

Dazu sollen die Löcher 1 im Leiter 2 möglichst groß sein. Um die I

Strömung außerhalb des Rohrleiters zu ermöglichen, erhalten erfor- J

derlichenfalls die zur Zentrierung notwendigen Scheibenstützisola- |

toren 3 ebenfalls Löcher 4. Die eigenerregte Gasströmung ist in |

Figur 1 durch Pfeile angegeben. I

Die koaxiale Aluminium-Rohrkapselung 5 kann auch entfallen, ohne |

den Thermosyphoneffekt wesentlich zu beeinträchtigen. Anstelle der f

gezeichneten polweisen Kapselung ist auch eine dreipolige kastenför- ]

mige Stahlblechkapselung möglich. Als Isoliergas zwischen Leiter und
Kapselung ist beispielsweise Luft oder Schwefelhexafluorid üblich.

Bei waagerechter Rohranordnung (Figur 2) ist der Thermosyphon-Effekt wesentlich geringer; bei geeigneter Anordnung der StTÖmungsöffnungen ist jedoch auch hierbei eine Verbesserung der Kühlung und
damit eine Erhöhung der Stromtragfähigkeit zu erzielen. Es ist zweckmäßig, am oberen und am unteren Rand des Rohrleiters 6 im Abstand
von beispielsweise 500 mm Löcher 7 und 8 vorzusehen. Die obere Reihe 7
wird gegenüber der unteren Reihe 8 so versetzt, daß ein Loch jeweils
zw^:schen zwei benachbarten Löchern auf dem gegenüberliegenden Rand f

zu liegen kommt. Dadurch entsteht eine Gasströmung, wie in Figur 2 p

gezeichnet. j

Auch bei der waagerechten Rohranordnung ist eine einpolige oder ''·

dreipolige Kapselung möglich, oder die Kapselung kann ganz entfallen. i

In Figur 2 ist der Rohrleiter 6 ohne Kapselung über Stützisolatoren 9 j|

an der Gebäudedecke 10 befestigt. g

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Die Schraubbefestigung des Rohrleiters 6 an den Stützisolatoren 9 erfolgt zweckmäßig mit Hilfe eines gegenüberliegenden Loches 8, durch das ein Steck-Schraubenschlüssel eingeführt werden kann.

Selbst wenn der Thermosyphon-Effekt bei waagerechter Anordnung klein bleibt, ist besonders bei ungekapselten Rohrschienen die Anordnung von Löchern im Leiter vorteilhaft, da davon die stets in einem Gebäude herrschende mehr oder weniger starke Luftströmung dazu führt, daß auch das Innere des Rohrleiters durchströmt und dadurch gekühlt wird.

Bei allen Anordnungen darf die Anzahl und der Durchmesser der Löcher auch nicht zu groß sein, da dadurch der elektrische Widerstand und damit die Wärmeverluste im Leiter zu groß werden. Zweckmäßig ist ein Lochdurchmesser, der ungefähr halb so groß ist wie der Rohr-Innendurchmesser.

Die dargestellte Kühlung durch eigenerregte Gasströmung ist nicht nur bei rohrförmigen Stromschienen anwendbar, sondern auch bei anderen rohrförmigen Leitern z.B. in Schaltgeräten, Transformatoren und Schaltanlagen.

Die eigenerregte Kühlmittelströmung gemäß der beschriebenen Neuerung ist nicht nur bei Gasen wirksam, sondern auch bei Flüssigkeiten, z.B. bei Isolieröl in Transformatoren, wenn dort rohrförmige Leiter eingesetzt werden.

Die Kühlwirkung bei den beschriebenen Anordnungen kann wesentlich verstärkt werden, wenn durch geeignete Lüfterkonstruktionen und Kühlluftleitungen eine forcierte Kühlmittelströmung außerhalb und innerhalb der Rohrleiter erzeugt wird. Ein derartiger Aufwand ist jedoch erheblich und hat auch Nachteile wegen der Geräusche, der Staubaufwirbelung und der begrenzten Lebensdauer von Lüftern. Deshalb sind Lüfter im allgemeinen höchstens für den gelegentlichen Einsatz bei kurzzeitiger strommäßiger Überlastung von Stromschienen zweckmäßig.

Claims (4)

ANSPRÜCHE

1. Rohrförmige Stromschiene dadurch gekennzeichnet, daß durch die Anordnung von Strömungsöffnungen eine eigenerregte Gasströmung entsteht, was eine zusätzliche Kühlung bewirkt.

2. Rohrförmige Stromschiene nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß in den Rohrleitern Strömungsöffnungen j'eweils an einer möglichst hoch und an einer möglichst tief gelegenen Stelle angebracht sind.

3. Rohrförmige Stromschiene nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß bei senkrechter Anordnung der Rohrleiter am oberen Ende und am unteren Ende des Rohres jeweils ein Loch oder mehrere Löcher angebracht sind.

4. Rohrförmige Stromschiene nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß bei waagerechter Anordnung der Rohrleitar al.; oberen Rand des Rohres, auf der Länge verteilt, Löcher angebracht sind und daß am unteren Rand des Rohres, ebenfalls auf der Länge verteilt, Löcher angebracht sind, die den oberen Löchern so zugeordnet sind, daß sie jeweils zwischen zwei benachbarten Löchern liegen.