EP0447503A1 - Gekapselte mittelspannungsschaltanlage - Google Patents

Gekapselte mittelspannungsschaltanlage

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Publication number
EP0447503A1
EP0447503A1 EP19900912429 EP90912429A EP0447503A1 EP 0447503 A1 EP0447503 A1 EP 0447503A1 EP 19900912429 EP19900912429 EP 19900912429 EP 90912429 A EP90912429 A EP 90912429A EP 0447503 A1 EP0447503 A1 EP 0447503A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switchgear
voltage
compartments
pressure relief
busbar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19900912429
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen NIKLASS
Heinz Schellhas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ritter Starkstromtechnik & Co GmbH
Original Assignee
Ritter Starkstromtechnik & Co GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ritter Starkstromtechnik & Co GmbH filed Critical Ritter Starkstromtechnik & Co GmbH
Publication of EP0447503A1 publication Critical patent/EP0447503A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00—Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H02B1/20—Bus-bar or other wiring layouts, e.g. in cubicles, in switchyards
    • H02B1/22—Layouts for duplicate bus-bar selection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B13/00—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle
    • H02B13/02—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle with metal casing
    • H02B13/025—Safety arrangements, e.g. in case of excessive pressure or fire due to electrical defect

Definitions

  • the invention relates to an encapsulated and partitioned medium-voltage switchgear assembly with a retractable switch carriage or switch insert for optionally connecting an output to one of the two saramel rails of a double busbar system by means of one each on the switch carriage or
  • Switchgear unit arranged switchgear with plug-in connections that can be extended and retracted when the switching carriage or switchgear is being extended and retracted, as well as with low-voltage equipment for controlling and displaying the operation of the switchgear system, the switchgear system separating rooms from one another
  • Switchgear B2) the second switching device linked to the second busbar
  • the fields are each spatially separated from each other, i. that is, one field is required for each of the two busbars.
  • the relatively large amount of space required is a disadvantage.
  • the object of the invention is to design the medium-voltage switchgear according to the type mentioned at the outset in such a way that greater compactness is achieved without the advantages which can be achieved with switchgear panels set up side by side or back to back for a duplex arrangement being lost.
  • the characterizing features of the main claim that is, in that the six rooms (A1, A2, B1, B2, C, D) are housed in a common housing which forms a control panel, the housing still enclosing an encapsulated pressure relief chamber and the medium voltage rooms (A1, A2, B1, B2, C) so are arranged so that they adjoin either the top of the housing or the pressure relief space.
  • switchgear to be constructed which is considerably more compact than was the case in the prior art, without having to compromise on ease of use and without impairing system safety, even when arcing occurs in one or more of the encapsulated rooms .
  • the two busbar compartments are separated from one another by the exit compartment (C). This increases the safety of the overall arrangement and enables a particularly simple and compact switch carriage or switch insert construction for the switchgear.
  • the two switchgear or slide-in compartments have a common wall area both with the output compartment and with the associated busbar compartment, because then both slide-in mating contacts can be accommodated in a common candle level, and these connections nevertheless in each case different rooms open, which in turn serves to protect against unwanted flashovers.
  • the arrangement becomes particularly user-friendly because it can be viewed and operated from one side if the circuit breaker compartments are arranged vertically one above the other.
  • the pressure relief space will expediently be arranged below the two insertion spaces. This has the advantage that there are particularly short distances for the light arcing hot gases for the rooms
  • a particularly favorable design, because a particularly high mechanical strength can be achieved, is one
  • Arrangement in which the insertion spaces and the pressure relief space have vertical boundary walls aligned with one another and the wall plane facing the exit space also forms a wall of the busbar spaces.
  • the switch panel is a sheet metal housing with essentially flat cover, bottom, front, rear and side walls and the rear (switchgear side) has two lockable and locked doors have a door for the connection compartment and a door for the low-voltage compartment for the plug-in compartments and the front (operating side).
  • switchgear side has two lockable and locked doors have a door for the connection compartment and a door for the low-voltage compartment for the plug-in compartments and the front (operating side).
  • Operating and switching devices on different, opposite sides here has certain safety-related advantages.
  • the switch panels according to the invention allow the arrangement of several such switch panels to form a switchgear assembly in which the individual pressure relief spaces
  • Switch panels are placed side by side, allows relatively good accessibility from the switchgear side, so that if necessary, flaps opened by an arc can be replaced in a simple manner.
  • FIG. 1 shows a schematic section through a switch panel for a single busbar to explain the essential parts of such a switch panel and the associated rooms which are isolated from one another;
  • FIG. 2 in a similar representation as Fig. 1
  • Fig. 3 is a view from the left of the panel according to
  • Fig. 4 is a right view of the panel according to
  • Fig. 2 switching device side
  • FIG. 5 shows the schematic representation of the partitioning according to FIG. 2
  • Fig. 6 one consisting of several Schaitfeiders
  • FIG. 7 in a view similar to Fig. 6 a
  • Switchgear from several switch panels, whereby pressure relief rooms are also used between individual switch panels.
  • FIG. 1 an encapsulated medium-voltage switchgear 20 can be seen with a retractable switching carriage or switch module 12, with which a cable 16 connected to an output with a phase of a z. B. three-phase busbar 3 can be connected.
  • the illustration in FIG. 1 shows the three phases of the busbar, since these run transversely to the plane of the drawing, while the remaining parts are shown only once, although they are also present in triplicate (offset from the drawing plane).
  • the switch carriage or insert 12 is slidably mounted on wheels 22 on guide rails 24 and can be moved out of the position shown in solid lines into the position shown in broken lines by means of a hand crank 26.
  • the circuit breaker 10 is arranged with its contact drive and with the vacuum-enclosed contacts 36 in a circuit breaker room B which is isolated from other rooms within the switch panel.
  • the partitioning takes place by means of partition walls 40, which can consist of sheet steel or also of plastic plates produced in fire-resistant sandwich construction. These walls are only perforated to lead connecting cables through tulip-like bushings, see e.g. B. the two components 32, 34 already mentioned.
  • the contacts in the tulip bushings are automatically covered with sheets 31 (shutters).
  • Another compartment is the busbar space A, through which the three phases of the medium-voltage busbars 3 are passed.
  • the third partitioned room is formed by room C, in which a
  • the current converter 4 serves to convert the current flowing through the arrangement into a device for the measuring devices and / or protective devices to convert suitable current, the voltage converter 6 similarly generates a secondary voltage. Both measurement signals are led through metal-encapsulated channels via suitable lines in the low-voltage room D, in which one
  • Control, signaling, protective and measuring equipment is located. Current and voltage can be displayed there, as well as a tax signal for example for actuating the vacuum circuit breaker 10 are generated.
  • the earthing switch 5 can be actuated via a suitable power drive.
  • the cable plug 15 allows a voltage tester 14 to be inserted through an opening in the front wall and thus to check the voltage independently of the voltage converter.
  • the pressure relief flaps 1 are provided on the upper side, which, in the event of arcing faults occurring in the medium-voltage rooms A, B and C, discharge the hot gases that are released in an explosive manner upwards.
  • the pressure relief flaps 1 consist for example of aluminum sheet, while the other parts of the housing are made of sheet steel.
  • the pressure relief flaps thus represent "weaknesses" in terms of material strength, which open upwards to protect the other housing parts and the operating personnel or into duct E if explosive excess pressure should occur inside chambers A, B or C.
  • the switch panel shown in Fig. 1 is provided for a three-phase busbar, which can be connected accordingly with three discharge cables. If you want to be able to switch from one busbar to another busbar for operational safety reasons, as is practical or even mandatory in many systems, this can be achieved in the construction shown by placing two switch panels according to FIG. 1 back to back, and the output cable running downwards connects in parallel. You can also put two such panels next to each other and feed the busbars from one side, while the output cables are in turn connected to them Exit are connected to each other in phases. However, the required space is doubled. It also becomes difficult to find several of these
  • an embodiment as shown in FIG. 2 in a view similar to that in FIG. 1, that is to say in a side section through the control panel, is more favorable.
  • an encapsulated medium-voltage switchgear 20 is provided, again with removable switching carriages or plug-in units 12, which run on rollers 22 on rails 24 or (not shown) on the floor surface on which the field is set up and by means of a crank device 26 or also by motor the position shown, in which the plug contact pins 28, 30 are inserted into the corresponding plug contact socket 32, 34 and thus the
  • Vacuum circuit breaker 10 is in use, can be moved out into a position in which (can be checked from the outside via a window 35) the
  • Vacuum circuit breaker 10 becomes voltage-free.
  • the construction is designed in such a way that the disconnected position is reached, see dashed line 43, without the access door 37 to room B1 already being able to be opened.
  • the circuit breaker 10 of the circuit breaker room B1 (three such switches are arranged next to one another in the room B1, only one is shown) via the feedthroughs 32 with corresponding three phases L1, L2 and L3 of a first one
  • Busbar SS 1 connected, which is guided across the field 20 and is located in a first busbar space A1.
  • a second busbar compartment A2 with similar ones Dimensions can be seen at the lower end of the illustration, adjacent to a second circuit breaker room B2, where there are correspondingly three further circuit breakers for the three phases of the second busbar SS 2. Otherwise, the structure is very similar to that already
  • the two output connections of the vacuum circuit breakers 10 each open in the output space C, see tulip feedthrough 34.
  • the connections emerging from the tulips 34 are connected in parallel with a rectangular copper conductor 44 and jointly lead via a further rectangular copper conductor 46 to the current transformer 4, from where a further copper conductor 48 leads to a voltage converter 6, which can also include an earthing switch 5.
  • the medium voltage rooms (A1, A2, B1, B2, C) are each provided with pressure relief devices; in the embodiment shown, the pressure relief flaps 50, 52 leading to the outside with respect to the rooms B1 and A1 and further pressure relief flaps 54, 56 are provided of spaces B2 and A2 and pressure relief flap 58 with respect to the exit space C.
  • the last-mentioned three pressure relief flaps 54, 56, 58 open into a pressure relief space E, which is designed as a channel 60 running transversely to the plane of the drawing and from the drive side (FIG.
  • Pressure relief duct 60 is directly connected.
  • the pressure relief chamber 64 is led upwards in a chimney-like manner and in turn has a pressure relief flap 66 at the top. If several switch panels 20 are placed side by side, as is the case in FIG. 6 or 7, these several switch panels together form the pressure relief channel 60. On both end faces of the group of 6 and 7, a corresponding additional pressure relief chamber 64 is then provided, in FIG. 7 a further space 64 can additionally be seen between two fields.
  • An explosive discharge 66 for example in the lower region of the switch panel, therefore leads to a gas flow along this channel 60, see arrows 68 in the direction of the two or three additional ventilation spaces 64 at the ends or in the central region.
  • FIG. 6 shows that explosive gas developments 72 occurring there at the upper end of the housing can escape via the flaps 50, 52, this in the construction according to FIG. 2 or also, schematically, according to FIG. 5.
  • the housing still enclosing the encapsulated pressure relief chamber E and here the rooms containing the medium-voltage devices (A1, A2, B, C) are arranged so that they adjoin either the top of the housing (flaps 50, 52) or the pressure relief chamber (E) (flaps 54, 56, 58).
  • 5 also shows that the two busbar compartments (A1, A2) are each separated from one another by the exit compartment C.
  • the two power switching rooms B1, B2 adjoin both the output room D and the associated busbar rooms A1 and A2, respectively, so they each have a common wall area here, so that the plug contacts 28, 30 to the sockets located in the appropriate room are simple 32, 34 can be aligned.
  • 5 is arranged at the lower end of the two circuit breaker spaces B1, B2 arranged vertically one above the other, so that spaces A1 and B1 open upwards via pressure relief flaps 50, 52, while the pressure relief gases from the other spaces open into a common space Collect space E or channel 60, which contributes in a suitable manner to a pressure reduction or in an otherwise existing outdoor space 65 z. B. above the system (see Fig. 7).
  • Embodiment is advantageous if gases occur during the switching operations, which could be harmful and should therefore be fed to a special collecting device 67.
  • Fig. 7 also shows that all discharge processes lead to gases which open into the pressure relief space E or the channel 60, from where they, for example, in one or two
  • Collection room 67 led where they can be sucked off and made harmless if it should be harmful gases.
  • the low-voltage equipment in room D is accessible from the operating side, for example via door 76, but also the output connection room C via the further door 80, which in turn is provided with viewing window 78.
  • the viewing window serves the mechanical position Check the ground contact 5, which can be operated with a spindle in a manner not shown here by hand or by motor with the door 80 still closed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Patch Boards (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)

Description

Gekapselte Mittelspannungsschaltanläge
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine gekapselte und geschottete Mittelspannungsschaltanlage mit herausfahrbarem Schaltwagen oder Schalteinschub zum wahlweisen Anschluß eines Ausgangs an eine der zwei Saramelschienen einer Doppelsammelschienenanlage mittels jeweils eines auf dem Schaltwagen oder
Schalteinschub angeordneten Schaltgerätes mit beim Ein- und Ausfahren des Schaltwagens oder Schalteinschubs ein- und ausfahrbaren Steckanschlüssen, sowie mit Niederspannungsausrüstungen zur Steuerung und Anzeige des Eetriebs der Schaltanlage, wobei die Schaltanlage voneinander abgeschottete Räume für
A1) die erste Sammelschiene der Doppelsammelschienenanlage,
A2) die zweite Sammelschiene des Doppelsammelschienenanlage,
B1) das mit der ersten Sammelschiene verknüpfte erste
Schaltgeräts; B2) das mit der zweiten Sammelschiene verknüpfte zweite Schaltgerät;
C) den mit den beiden Schaltgeräten verknüpften Ausgang sowie
D) für die Niederspannungsausrustung besitzt, sowie mit aus den die Mittelspannung führenden Räumen (A1, A2, B1, B2, C) herausgeführten Druckentlastungseinrichtungen, wie Druckentlastungsklappen.
STAND DER TECHNIK
Derartige gekapselte und geschottete Mittelschaltungsanlagen sind bereits im wesentlichen bekannt. So zeigt das Buch "Schaltanlagen" von Bernhard Boehle und anderen, herausgegeben von der BBC Brown Boveri AG, Mannheim, 8. Auflage (Oktober 1987) auf den Seiten 329 bis 336 konventionelle Mittelspannungsanlagen verschiedener Ausführungsform, auf Seite 334 insbesondere in Bild 8-25 auch eine Anordnung, bei der von zwei Sammelschienen wahlweise auf einen Stromabgang umgeschaltet werden kann und wobei die Oberseite des diese Schaltanlage enthaltenen Gehäuses mit Druckentlastungsklappen ausgestattet ist. An anderer Stelle wird von der Schaltwagentechnik berichtet, bei der im wesentlichen die Schaltgeräte auf einem herausfahrbaren Schaltwagen angeordnet sind.
Konstruktionsdetails fehlen hier jedoch, und es wird auch kein Beispiel dargestellt, bei dem für eine Doppelsammelschienenanlage mit zwei Schaltwagen gearbeitet wird.
Genauere Einzelheiten in dieser Hinsicht zeigt ein Prospekt der Fa. Ritter Starkstromtechnik GmbH & Co., D-4716 Olfen, mit der Bezeichnung GT 3 und dem Druckdatum April 1989, in welchem Prospekt eine Einschubanlage mit Schaltgeräter. (z. B. Vakuum-Leistungsschaltern) metallgekapselt, metallgeschottet und luftisoliert für Spannungen zwischen 7,2 und 24 kV und Nennströmen bis 3000 A und Nennkurzzeitströmen bis 31,5 kA beschrieben werden. Auf Seite 16 finden sich Schaltbeispiele für Schaltfelder mit Doppelsammelschiene, wobei unter a) zwei Felder in Wand/Wand-Aufstellung
(Doppelfrontanordnung) vorgesehen ist, während unter b) ein Beispiel für die Anordnung von zwei Feldern Rücken an
Rücken gegeben wird.
Die Felder sind dabei jeweils räumlich voneinander getrennt aufgestellt, d. h., daß für jede der beiden Sammelschienen je ein Feld erforderlich ist. Nachteilig ist der damit erforderliche relativ große Platzbedarf.
Man kann natürlich die Anordnungen der beiden nebeneinander oder Rücken an Rücken stehenden Schaltfelder auch in einen gemeinsamen Schaltschrank unterbringen und dabei beispielsweise Einschubtechnik über separate Felder anwenden, jedoch ist auch dann der Platzbedarf relativ groß. Die herkömmliche Technik mit den dabei notwendigen zusätzlichen Verriegelungen zur Verhinderung von ungewünschten Schaltzuständen führt zudem zu größerer Fehlerwahrscheinlichkeit bei der Betriebsbedienung sowie beim Testen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Mittelspannungsschaltanlage gemäß der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten, daß eine größere Kompaktheit erreicht wird, ohne daß die Vorteile, die bei aus nebeneinander oder Rücken an Rücken aufgestellten Schaltfeldern für eine Duplexanordnung zu erreichen sind, verloren gehen.
Gelöst wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs, also dadurch, daß die sechs Räume (A1, A2, B1, B2, C, D) in einem gemeinsamen, ein Schaltfeld bildendem Gehäuse untergebracht sind, wobei das Gehäuse noch einen umkapselten Druckentlastungsraum umschließt und die Mittelspannung führenden Räume (A1, A2, B1, B2, C) so angeordnet sind, daß sie entweder an der Gehäuseoberseite oder am Druckentlastungsraum angrenzen.
Durch diese Merkmale lassen sich Schaltanlagen aufbauen, die wesentlich kompakter sind als es beim Stand der Technik der Fall war, ohne daß an der Bedienungsfreundlichkeit Abstriche gemacht werden müßten und ohne daß die Anlagensicherheit, selbst bei Lichtbogenbildung in einem oder mehreren der gekapselten Räume, beeinträchtigt wird.
Die Vorteile, die die bisherige Technik hat, sind auch bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform vorhanden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die beiden Sammelschienenräume durch den Ausgangsraum (C) voneinander getrennt. Das erhöht die Sicherheit der Gesamtanordnung und ermöglicht eine besonders einfache und kompakte Schaltwagen- bzw. Schalteinschubkonstruktion für die Schaltgeräte.
Aus dem gleichen Grund ist es günstig, wenn die beiden Schaltgeräte- oder Einschubräume sowohl mit dem Ausgangsraum als auch mit dem jeweils zugehörigen Sammelschienenraum einen gemeinsamen Wandbereich aufweisen, weil dann in einer gemeinsamen Kandebene beide Einschub-Gegenkontakte untergebracht werden können und diese Anschlüsse gleichwohl jeweils in unterschiedlichen Räumen münden, was wiederum der Sicherheit gegen ungewünschte Überschläge dient.
Die Anordnung wird besonders bedienungsfreundlich, weil von einer Seite einseh- und bedienbar, wenn die Leistungsschalterräume vertikal übereinander angeordnet sind.
Der Druckentlastungsraum wird zweckmäßigerweise unterhalb der beiden Einschubräume angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, daß sich besonders kurze Wege für die bei Licht bogenbildung entstehenden heißen Gase für die Räume
ergeben, die nicht an der Oberseite des Gehäuses angrenzen. Außerdem hat sich diese Anordnung als besonders günstig hinsichtlich der konstruktiven Verteilung der einzelnen Räume erwiesen. Schließlich wird Kopf- und Körperbereich des Bedienungspersonals besser geschützt, wenn der Druckentlastungsraum möglichst weit unten liegt.
Konstruktiv besonders günstig, weil sich eine besonders hohe mechanische Festigkeit erreichen läßt, ist eine
Anordnung, bei der die Einschubräume und der Druckentlastungsraum zueinander ausgerichtete Vertikalbegrenzungswände besitzen und die zum Ausgangsraum weisende Wandebene auch jeweils eine Wand der Sammelschienenräume bildet.
Der Kompaktheit dient es, wenn der Niederspannungsraum in den Ausgangsraum hineinreicht. Damit läßt sich ansonsten nicht genutzter Raum im Ausgangsraum günstig als "Niederspannungsnische" nutzen.
Für den Zweck des Vereinigens mehrerer Schaltfelder zu einer großen Schaltanlage ist es günstig, wenn das Schaltfeld ein Blechgehäuse mit im wesentlichen jeweils ebenen Deckel-, Boden-, Front-, Rück- und Seitenwänden ist und die Rückseite (Schaltgeräteseite) zwei abschließbare und verriegelte Türen für die Einschubräume und die Frontseite (Bedienungsseite) eine Tür für den Anschlußraum und eine Tür für den Niederspannungsraum aufweisen. Bedienung und Schaltgeräte auf unterschiedliche, hier sich gegenüberliegende Seiten zu setzen, hat gewisse sicherheitstechnische Vorteile.
Die erfindungsgemäßen Schaltfelder erlauben die Anordnung von mehreren derartigen Schaltfeldern zu einer Schaltanlage, bei der die einzelnen Druckentlastungsräume
zueinander ausgerichtet sind und aneinander grenzen, so daß sich ein verhältnismäßig großvolumiger Gesamtdruckentlastungsraum ergibt, der die in einem Raum auftretenden Gase aufzunehmen und dann durch die in den seitlichen
Anlagenabschlußwänden integrierten Entlastungskanälen nach oben ableiten zu können. Bei höheren Abschaltleistungen und/oder anderen baulichen Gegebenheiten im elektrischen Betriebsraum können zusätzliche Entlastungskanäle zwischen je zwei benachbarten Schaltfeldern angeordnet werden. Diese Entlastungskanäle besitzen nach oben sich öffende Druckentlastungseinrich tungen, wie Druckentlastungsklappen, ähnlich wie es bei den Mittelspannung führenden Räumen der Fall sein kann, die an der Deckelseite des Gehäuses
angrenzen.
Die erfindungsgemäße Anordnung des Druckentlastungsraumes der einzelnen Schaltfelder, die zu einem gemeinsamen Druckentlastungsraum sich vereinigen lassen, wenn mehrere
Schaltfelder nebeneinander gestellt werden, erlaubt verhältnismäßig gute Zugänglichkeit von der Schaltgeräteseite her, so daß ggf. durch einen Lichtbogen geöffnete Klappen in einfacher Weise ersetzt werden können.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, die in den Zeichnungen dargestellt sind.
Es zeigt:
Fig. 1 scheraatisch den Schnitt durch ein Schaltfeld für eine Einfachsammelschiene, um die wesentlichen Teile eines derartigen Schaltfeldes und die zugehörigen voneinander abgeschotteten Räume zu erläutern;
Fig. 2 in einer ähnlichen Darstellung wie Fig. 1 ein
Ausführungsbeispiel für ein erfinduncrsgemäß aufgebautes Schaltfeld;
Fig. 3 eine Ansicht von links auf das Schaltfeld gemäß
Fig. 2 (Bedienungsseite);
Fig. 4 eine Ansicht von rechts auf das Schaltfeld gemäß
Fig. 2 (Schaltgeräteseite);
Fig. 5 die Schemadarstellung der Schottraumaufteilung gemäß Fig. 2;
Fig. 6 eine aus mehreren Schaitfeidern bestehende
Schaltanlage unter Verwendung von Schaltfeldern gemäß Fig. 5 und seitlich angeordneten Druckentlastungsräumen; und
Fig. 7 in einer ähnlichen Ansicht wie Fig. 6 eine
Schaltanlage aus mehreren Schaltfeldern, wobei Druckentlastungsräume auch zwischen einzelnen Schaltfeldern benutzt werden.
BESTE WEGE DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
In Fig. 1 ist eine gekapselte Mittelspannungsschaltanlage 20 mit herausfahrbarem Schaltwagen bzw. Schalteinschub 12 zu erkennen, mit dem ein an einen Ausgang angeschlossenes Kabel 16 mit einer Phase einer z. B. dreiphasigen Sammelschiene 3 verbunden werden kann. Die Darstellung der Fig. 1 zeigt die drei Phasen der Sammelschiene, da diese quer zur Zeichenebene verlaufen, während die übrigen Teile nur einfach dargestellt sind, obwohl sie ebenfalls dreifach (aus der Zeichenebene herausversetzt) vorhanden sind. Der Schaltwagen bzw. Einschub 12 ist über Räder 22 auf Führungsschienen 24 verschieblich gelagert und kann mittels einer Handkurbel 26 aus der mit durchgezogenen Linien dargestellten Stellung in die mit gestrichelten Linien dargestellte Stellung herausgefahren werden. Bei diesem Herausfahren lösen sich sogenannte Einfahrkontaktanordnungen 9 mit ihren Stiften 28 bzw. 30 aus entsprechenden Steckbuchsen 32, 34 und trennen dadurch das Schaltgerät (hier ein Vakuum-Leistungsschalter) 10 mit seinen beiden Kontaktanschlüssen einerseits von der Sammelschiene 3, andererseits vom Ausgangskabel 16. Der Leistungsschalter 10 ist mit seinem Kontaktantrieb und mit den vakuumumschlossenen Kontakten 36 in einem von anderen Räumen innerhalb des Schaltfeldes abgeschotteten Leistungsschalterraum B angeordnet. Die Abschottung erfolgt durch Zwischenwände 40, die aus Stahlblech oder auch aus in brandfester Sandwich-Bauweise hergestellten Kunststoffplatten bestehen können. Diese Wände sind nur durchbrochen, um über tulpenartige Durchführungen Verbindungskabel hindurchzuführen, siehe z. B. die beiden bereits genannten Bauteile 32, 34. In Einschub- bzw. Schaltwagentrennstellung werden die Kontakte in den Tulpen-Durchführungen automatisch mit Blechen 31 (Shutler) abgedeckt.
Ein weiterer abgeschotteter Raum ist der Sammelschienenraum A, durch den die drei Phasen der Mittelspannungssammelschienen 3 hindurchgeführt sind. Der dritte abgeschottete Raum wird durch den Raum C gebildet, in dem sich ein
Stromwandler 4, ein Spannungswandler 6 sowie ein Erdungsschalter 5 befinden, außerdem der vom Leistungsschalter 10 über die Tulpe 34 Anschluß sowie auch das nach unten weggeführte Anschlußkabel 41. Der Stromwandler 4 dient dazu, den durch die Anordnung fließenden Strom in einen für die Meßgeräte und/oder Schutzgeräte geeigneten Strom umzuwandeln, in ähnlicher Weise erzeugt der Spannungswandler 6 eine Sekundärspannung. Beide Meßsignale werden durch metallgekapselte Kanäle über geeignete Leitungen in den Niederspannungsraum D geführt, in.dem sich eine
Steuer-, Melde-, Schutz- und Meßausrüstung befindet. Dort können Strom und Spannung angezeigt, außerdem ein Steuer signal beispielsweise für das Betatigen des Vakuumleistungsschalters 10 erzeugt werden.
Es sei noch ergänzt, daß über einen Schalthebel 42 bzw.
über einen geeigneten Kraftantrieb der Erdungsschalter 5 betätigt werden kann, außerdem gestattet es der Kabelstecker 15, einen Spannungsprüfer 14 durch einen Durchbruch in der Vorderwand einzuführen und so unabhängig von dem Spannungswandler die Spannung zu überprüfen.
Von Bedeutung sind auch die an der Oberseite vorgesehenen Druckentlastungsklappen 1, die bei eventuell auftretenden Störlichtbögen in den Mittelspannung führenden Räumen A, B und C die dabei frei werdenden explosionsartig auftretenden heißen Gase nach oben hin ableiten. Die Druckentlastungsklappen 1 bestehen beispielsweise aus Aluminiumblech, während die übrigen Teile des Gehäuses aus Stahlblech gefertigt sind. Die Druckentlastungsklappen stellen somit von der Materialfestigkeit her "Schwachstellen" dar, die sich zum Schutz der übrigen Gehäuseteile und des Bedienungspersonals nach oben bzw. in den Kanal E einseitig aufklappen, wenn explosionsartiger Überdruck innerhalb der Kammern A, B oder C auftreten sollte.
Das in Fig. 1 dargestellte Schaltfeld ist für eine dreiphasige Sammelschiene vorgesehen, die entsprechend mit drei Ableitkabeln verbunden werden können. Will man aus Betriebssicherheitsgründen von einer Sammelschiene auf eine andere Sammelschiene umschalten können, wie es bei vielen Anlagen zweckmäßig oder sogar Vorschrift ist, läßt sich das bei der dargestellten Konstruktion dadurch erreichen, daß man zwei Schaltfelder gemäß Fig. 1 Rücken an Rücken stellt, und die nach unten herauslaufenden Ausgangskabel parallel schaltet. Man kann auch zwei derartige Schaltfelder nebeneinander stellen und die Sammelschienen von jeweils einer Seite zuführen, während die Ausgangskabel wiederum an ihree Austritt nach unten hin miteinander phasenweise verbunden werden. Dabei verdoppelt sich allerdings der erforderliche Raum. Außerdem wird es schwierig, mehrere derartige
Anordnungen nebeneinander anzuordnen, dies wegen der unbefriedigenden Zuführung der Sammelschienen. Problematisch ist auch, daß bestimmte Steuerungseinrichtungen miteinander verknüpft sein müssen, damit keine unerwünschten Undefinierten Schaltzustände auftreten können.
In dieser Hinsicht günstiger ist eine Ausführungsform, wie sie in Fig. 2 in einer ähnlichen Ansicht wie in Fig. 1 dargestellt ist, also in einer seitlich geschnittenen Darstellung durch das Schaltfeld. Auch hier ist eine gekapselte Mittelspannungsschaltanlage 20 vorgesehen, wiederum mit herausfahrbaren Schaltwagen oder Einschüben 12, die über Rollen 22 auf Schienen 24 oder (nicht dargestellt) auf der Bodenfläche, auf der das Feld aufgestellt ist, laufen und mittels einer Kurbeleinrichtung 26 oder auch motorisch aus der dargestellten Stellung, in der die Steckkontaktstifte 28, 30 in den entsprechenden Steckkontaktbuchseή 32, 34 eingesteckt sind und damit der
Vakuumleistungsschalter 10 sich im Einsatz befindet, herausgefahren werden können in eine Stellung, bei der (von außen über ein Fenster 35 optisch kontrollierbar) der
Vakuumleistungsschalter 10 spannungsfrei wird. Die Konstruktion ist derart aufgeführt, daß die Trenn-Stellung erreicht wird, siehe die gestrichelte Linie 43, ohne daß dazu bereits die Zugangstür 37 zu dem Raum B1 geöffnet werden kann. Wie zu erkennen ist, ist der Leistungsschalter 10 des Leistungsschalterraums B1 (es sind in dem Raum B1 drei derartige Schalter nebeneinander angeordnet, einer ist nur dargestellt) über die Durchführungstulpen 32 mit entsprechenden drei Phasen L1, L2 und L3 einer ersten
Sammeisschiene SS 1 verbunden, die quer durch das Feld 20 geführt ist und sich in einem ersten Sammelschienenraum A1 befindet. Ein zweiter Sammelschienenraum A2 mit ähnlichen Abmessungen ist am unteren Ende der Darstellung zu erkennen, angrenzend zu einem zweiten Leistungsschalterraum B2, wo sich entsprechend weitere drei Leistungsschalter für die drei Phasen der zweiten Sammelschiene SS 2 befinden. Ansonsten ist der Aufbau ganz analog zu den bereits
geschilderten Aufbauten hinsichtlich der erste Sammelschiene SS 1. Wie beim Stand der Technik sind also die Räume für den Leistungschalter (B1, B2) wie auch die Räume für die Sammelschienen (A1, A2) jeweils doppelt vorhanden. Die Raumeinsparungen ergeben sich dadurch, daß der Raum für den Ausgang (C) sowie auch für die Niederspannungsausrustung (D) erfindungsgemäß nur einfach benötigt wird. Die beiden Ausgangsanschlüsse der Vakuumleistungsschalter 10 münden jeweils im Ausgangsraum C, siehe Tulpendurchführung 34. Die aus den Tulpen 34 austretenden Anschlüsse sind mit einem Rechteckkupferleiter 44 parallel geschaltet und gemeinsam über einen weiteren rechteckigen Kupferleiter 46 zum Stromwandler 4 geführt, von dort führt ein weiterer Kupferleiter 48 zu einem Spannungswandler 6, der auch einen Erdungsschalter 5 umfassen kann. Von dort wird eine Verbindung zu dem Anschlußkabel 41 (ebenfalls dreifach vorhanden) hergestellt, das aus dem Schaltfeld 20 nach unten herausgeführt ist und z. B. als Erdkabel weiterläuft. Auch hier sind die Mittelspannung führenden Räume (A1, A2, B1, B2, C) jeweils mit Druckentlastungseinrichtungen versehen, es sind bei der dargestellten Ausführungsform die nach außen führenden Druckentlastungsklappen 50, 52 bezüglich der Räume B1 und A1 sowie weitere Druckentlastungsklappen 54, 56 bezüglich der Räume B2 und A2 und Druckentlastungsklappe 58 bezüglich des Ausgangsraumes C. Die letztgenannten drei Druckentlastungsklappen 54, 56, 58 münden in einen Druckentlastungsraum E, der als quer zur Zeichenebene verlaufender Kanal 60 ausgebildet ist und von der Antriebsseite (Fig. 4) durch Abschrauben einer entsprechenden Platte 62 zugänglich ist, beispielsweise zu dem Zweck, durch eine Lichtbogenwirkung verformte Druckentlastungs klappen 54, 56 oder 58 wieder einzusetzen oder zu erneuern. Wie zu erkennen ist, ist der Raum C nicht durch eine zur Bedienungsseite (Fig. 3) hin sich öffnende Druckenrlastungsklappe gesichert, sondern durch die in den Raum E mündende Klappe 58, dies aus Gründen der Sicherheit von Personen, die sich auf der Bedienungsseite befinden
könnten. Aus dem gleichen Grunde ist auch keine Entlüftungsklappe zur Schaltgeräteseite (Fig. 4) hin vorgesehen, weil auch dort Bedienungspersonal sich aufhalten könnte, während ein Störlichtbogen auftritt.
Zur Volumenvergrößerung und zur Entlastung nach oben dieses Druckentlastungsraumes E, was eine größere Sicherheit gegen Beschädigungen bedeutet, wird gemäß Fig. 6 neben einem Schaltfeld 20 gemäß der Konstruktion von Fig. 2 ein
zusätzlicher Druckentlastungsraum 64 vorgesehen, siehe auch Fig. 4, der mit dem Druckentlastungsraum E bzw. dem
Druckentlsatungskanal 60 direkt in Verbindung steht. Der Druckentlastungsraum 64 ist schornsteinartig nach oben geführt und besitzt oben wiederum eine Druckentlastungsklappe 66. Werden mehrere Schaltfelder 20 nebeneinander gestellt, wie es in Fig. 6 oder 7 der Fall ist, bilden diese mehreren Schaltfelder gemeinsam den Druckentlastungskanal 60. An beiden Endflächen der Gruppe von Schaltfeldern ist dann gemäß Fig. 6 und 7 ein entsprechender zusätzlicher Druckentlastungsraum 64 vorgesehen, in Fig. 7 ist ergänzend zwischen zwei Feldern noch ein weiterer Raum 64 zu erkennen. Eine explosionsartige Entladung 66 beispielsweise im unteren Bereich des Schaltfeldes führt daher zu einem Gasstrom entlang diesem Kanal 60, siehe die Pfeile 68 in Richtung auf die beiden oder drei zusätzlichen Entlüftungsräume 64 an den Enden bzw. im Mittelbereich. Fig. 6 zeigt, daß dort am oberen Ende des Gehäuses entstehende explosionsartige Gasentwicklungen 72 über die Klappen 50, 52 entweichen können, dies bei dem Aufbau gemäß Fig. 2 oder auch, schematisiert, gemäß Fig. 5. Gemäß Fig. 5 sind die sechs Räume (A1, A2, B1, B2, C, D) in einem gemeinsamen, ein Schaltfeld bildenden Gehäuse untergebracht, wobei das Gehäuse noch den abgekapselten Druckentlastungsraum E umschließt und hier die Mittelspannungseinrichtungen enthaltenen Räume (A1, A2, B, C) so angeordnet sind, daß sie entweder an der Gehäuseoberseite (Klappen 50, 52) oder am Druckentlastungsraum (E) (Klappen 54, 56, 58) angrenzen.
Fig. 5 läßt auch erkennen, daß die beiden Sammelschienenräume (A1, A2) jeweils durch den Ausgangsraum C voneinander getrennt sind. Die beiden Leistungsschalträume B1 , B2 grenzen sowohl an dem Ausgangsraum D als.auch an den zugehörigen Sammelschienenräumen A1 bzw. A2 an, haben hier also jeweils einen gemeinsamen Wandbereich, so daß in einfacher Weise die Steckkontakte 28, 30 zu im passenden Raum sich befindenden Steckbuchsen 32, 34 ausgerichtet werden können. Der Druckentlastungsraum E ist gemäß Fig. 5 am unteren Ende der beiden vertikal übereinander angeordneten Leistungsschalterräume B1 , B2 angeordnet, so daß die Räume A1 und B1 über Druckentlastungsklappen 50, 52 nach oben hin sich öffnen, während die Druckentlastungsgase aus den anderen Räumen in einen gemeinsaraen Sammelraum E bzw. Kanal 60 gelangen, der in geeigneter Weise zu einem Druckabbau beiträgt oder in einen sonst vorhandenen Außenraum 65 z. B. oberhalb der Anlage (siehe Fig. 7) geführt ist. Diese
Ausführungsform ist von Vorteil, wenn bei den Schaltvorgängen Gase entstehen, die schädlich sein könnten und daher einer besonderen Auffangvorrichtung 67 zugeführt werden sollen.
Fig. 7 zeigt außerdem, daß alle Entladungsvorgänge zu Gasen führen, die in den Druckentlastungsraum E bzw. den Kanal 60 münden, von wo sie beispielsweise in eine oder zwei
seitlich oder weitere im Mittelbereich angeordnete zusätzliche Druckentlastungsräume 64 ausweichen. Von dort können sie dann über Druckentlastungsklappen 66 ins Freie gelangen oder sie sind in geeigneter Weise zu einem
Auffangraum 67 geführt, wo sie abgesogen und unschädlich gemacht werden können, falls es sich um schädliche Gase handeln sollte.
Es sei noch ergänzt, daß von der Bedienungsseite her nicht nur die Niederspannungsausrustung im Raum D zugänglich ist, beispielsweise über die Tür 76, sondern auch der Ausgangsanschlußraum C über die weitere mit wiederum Sichtfenster 78 versehene Tür 80. Das Sichtfenster dient dazu, die mechanische Stellung des Erdungskontaktes 5 zu überprüfen, der mit einer Spindel in hier nicht näher dargestellter Weise von Hand oder motorisch bei noch geschlossener Tür 80 betätigt werden kann.
GEWERBLICHE AUSWERTBARKEIT
Mittelspannungsanlagen der beschriebenen Art sind in der Energieverteilungswirtschaft gewerblich auswertbar.
Bezugszeichenliste für Fig. 1
(Schnitt durch ein Schaltfeld 12 kV, 31,5 kA mit vier Schotträumen A, B, C, D)
A Sammelschienenraum
B Leistungsschalterraum
C Kabelanschlußraum
D Niederspannungsraum
1 Druckentlastungsklappen
2 Schaltfeld
3 Sammelschiene
4 Stromwandler
5 Erdungsschalter
6 Spannungswandler
7 Niederspannungs-Relaisnische
8 Steuer- und Meldekontakte
9 Einfahr-Kontakt-Anordnung
10 Vakuum-Leistungsschalter
11 Shutter
12 Einschub mit Einschubvorrichtung
13 Erdungsschalterantrieb
14 Spannungsprüfer
15 Kabelstecker
16 Kabelendverschluß

Claims

P a t e n t a n s p r ü e h e :
Gekapselte und geschottete Mittelspannungsschaltanlage (20) mit herausfahrbarem Schaltwagen oder Schalteinschub (12) zum wahlweisen Anschluß eines Ausgangs an eine der zwei Sammelschienen (3) einer Doppelsammelschienenanlage mittels eines auf dem Schaltwagen oder Schalteinschub (12) angeordneten Schaltgerätes (10) mit beim Ein- und Ausfahren äes Schaltwagens oder Schalteinschubs (12) ein- und ausfahrbaren Steckanschlüssen (28, 30; 32, 34), sowie mit Niederspannungsausrüstungen zur Steuerung und Anzeige des Betriebs der Schaltanlage (20), wobei die Schaltanlage (20) voneinander abgeschottete Räume (A1, A2; B1, B2; C, D) für
A1 ) eine erste Sammelschiene (SS1);
A2) eine zweite Sammelschiene (SS2);
B1) ein erstes Schaltgerät (10);
B2) ein zweites Schaltgerät (10);
C) einen Ausgang (41); D) eine Niederspannungsausrustung besitzt,
sowie mit aus den die Mittelspannung führenden Räumen (A1, A2; B1, B2; C) herausgeführte Druckentlastungseinrichtungen, wie Klappen (z. B. 50, 52), dadurch gekennzeichnet, daß die Räume (A1, A2, B1, B2, C, D) in einem gemeinsamen, ein Schaltfeld (2) bildendem Gehäuse (74) untergebracht sind, wobei das Gehäuse (74) noch einen umkapselten Drucken.tlastungsraum (E) umschließt und die Mittelspannung führenden Räume (A1, A2; B1, B2; C) so angeordnet sind, daß sie entweder an der Gehäuseoberseite oder am Druckentlastungsraum (E) angrenzen.
2. Gekapselte Mittelspannungsschalteranlage (20) nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sammelschienenräume (A1 bzw. A2) durch den Ausgangsraum (C) voneinander getrennt sind.
3. Gekapselte Mittelspannungsschaltanlage (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schaltgeräteräume (Einschubräume) (B1, B2) sowohl mit dem Ausgangsraum (C) als auch mit den jeweils zugehörigen Sammelschienenraum (A1 bzw. A2) einen gemeinsamen Wandbereich aufweisen.
4. Gekapselte Mittelspannungsschaltanlage (20) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltgeräteräume (Einschubräume) (B1 bzw. B2) vertikal übereinander angeordnet sind.
5. Gekapselte Mittelspannungsschaltanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckentlastungsraum unterhalb der beiden vertikal übereinander angeordneten Schaltgeräteräume (Einschubräume) (B1, B2) angeordnet ist (Fig. 5).
6. Gekapselte Mittelspannungsschaltanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltgeräteräume (Einschubräume) (B1, B2) und der Druckentlastungsraum (E) zueinander ausgerichtete vertikale Begrenzungswände besitzen und die zum Ausgangsraum (C) weisende Wandebene auch jeweils eine Wand der Sammelschienenräurae (A1; A2) bildet.
7. Gekapselte Mittelspannungsschaltanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederspannungsraum (D) in den Ausgangsraum (C) hineinreicht.
8. Gekapselte Mittelspannungsschaltanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltfeld (2) ein Blechgehäuse (74) mit im wesentlichen jeweils ebenen Deckel-, Boden-, Front-, Rückund Seitenwänden ist, daß die Rückseite (Schaltgeräteseite) zwei abschließbare und verriegelte Türen (37) für die Schaltgeräteräume (Einschubräume) (B1, B2) und die Frontwand (Frontseite) (Bedienungsseite) eine Tür für den Anschlußraum (80) und eine Tür für den Niederspannungsraum (76) aufweisen.
9. Gekapselte Mittelspannungsschaltanlage, bestehend aus mehreren Schaltfeldern (2) gemäß Anspruch 8, wobei deren Druckentlastungsräume (E) zueinander ausgerichtet aneinandergrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß an einer oder beiden freibleibenden Seitenwände ein weiterer Druckentlastungsraum (64) vorgesehen ist, der mit dem Druckentlastungsräuraen (E) der Schaltfelder (C2) in Verbindung steht und im Störungsfall die heißen Gase nach oben ableitet.
10. Gekapselte Mittelspannungsschaltanlage na'ch Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Schalt feidern (2) oder zwischen jeweils zwei Gruppen von jeweils zwei oder mehr als zwei Schaltfeldern (2) ein nach oben mündender weiterer Druckentlastungsraum (64) vorgesehen ist.
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