EP3424059B1 - Transformator mit eingehängtem kühlmodul - Google Patents

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EP3424059B1
EP3424059B1 EP17720443.5A EP17720443A EP3424059B1 EP 3424059 B1 EP3424059 B1 EP 3424059B1 EP 17720443 A EP17720443 A EP 17720443A EP 3424059 B1 EP3424059 B1 EP 3424059B1
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EP
European Patent Office
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housing
electrical appliance
cooling
cooling module
counterpart
Prior art date
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Active
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EP17720443.5A
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English (en)
French (fr)
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EP3424059B8 (de
EP3424059A2 (de
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Christian ETTL
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Siemens Energy Austria GmbH
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Application granted granted Critical
Publication of EP3424059B1 publication Critical patent/EP3424059B1/de
Publication of EP3424059B8 publication Critical patent/EP3424059B8/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/02—Casings
    • H01F27/025—Constructional details relating to cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/085—Cooling by ambient air
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/10—Liquid cooling
    • H01F27/12—Oil cooling

Definitions

  • the invention relates to an electrical device for connection to a high-voltage network with a housing that can be filled with insulating liquid, in which a core with at least one winding is arranged, and a cooling module connected to the housing via connecting lines for cooling the insulating liquid.
  • transformers have a housing in which a core with a yoke and a plurality of legs is arranged, at least one leg being enclosed by a winding.
  • the structure consisting of the core and windings is often referred to as an active part by those skilled in the art.
  • the transformer's housing is filled with an insulating liquid which, in addition to providing electrical insulation, should also enable the active part to be cooled.
  • the insulating liquid heated by the active part is passed over a cooling module that is connected to the housing.
  • cooling modules are usually space-consuming and have a high dead weight. They are also preferably firmly fixed to the housing.
  • the U.S. 3,235,823 A describes a three-phase power transformer that has a lower tank section for each phase.
  • the three lower tank sections are connected to one another via an upper tank section, the upper tank section also being divided into three segments. In this way, the lower tank sections and three segments of the upper tank section can be transported independently of one another and connected to one another on site.
  • the known transformer also has cooling units that are fixed to the upper and lower mounting bolts Transformer tank are connected. Each cooling unit is connected to the internal volume of the tank via an upper inlet and a lower outlet, so that the insulating fluid with which the tank is filled can be circulated through the respective cooling unit.
  • the WO 2015/015369 A1 describes a cooling unit designed as a radiator for transformers which have a tank filled with an insulating fluid.
  • the radiator described there forms a flange connection at the inlet and outlet, by means of which the radiator can be connected to further components of a cooling system or also to a tank of the transformer. With the help of a hook ring, the radiator can be lifted, for example to simplify the subsequent assembly.
  • the object of the invention is therefore to provide an electrical device of the type mentioned at the beginning, which is inexpensive, can be transported quickly and quickly put into operation on site.
  • the invention solves this problem in that the cooling module is attached to the housing by means of a hook connection.
  • the cooling module is hooked into the housing as an electrical device in order to start up a transformer or a choke.
  • This enables the cooling module to be attached to the housing with a crane lift.
  • no screw connections are necessary. Due to the hook connection in interaction with the high weight of the cooling module, the electrical device according to the invention withstands the mechanical requirements during operation.
  • an appropriate connection such as a pipe connection, is provided within the scope of the invention.
  • the hook connection advantageously has a hook part firmly connected to the cooling module and a counterpart fixedly arranged on the housing, the hook part and the counterpart being designed so that the hook part can engage with the counterpart.
  • the hook part engages behind the counterpart with a hook-shaped end piece, for example, the weight of the cooling module pressing the hook-shaped end piece against the counterpart.
  • the housing advantageously has a cover, the counterpart being arranged on the cover. According to this advantageous further development, the process of hooking in with a crane is simplified even further within the scope of the invention, since the counterpart, which is arranged on the housing cover, is easily accessible. The commissioning of the electrical device is accelerated even further.
  • two counterparts are provided at the same distance from an edge of the housing.
  • two hook connections are provided which are designed to be identical to one another, so that the cooling module is held symmetrically on the housing.
  • the hook part preferably has a carrier extending in a longitudinal direction with a C-shaped bent free end, the counterpart being designed as a retaining bolt which extends parallel to a wall of the housing and at a distance from it.
  • the retaining bolt is firmly attached to the housing, for example on the housing cover, via two legs firmly connected to the housing, for example by welding, so that an upside-down U-shaped counterpart is provided into which the C-shaped bent end of the Part of the hook can be hooked in easily and reliably.
  • both the housing and the cooling module each have at least one cooling liquid inlet and at least one cooling liquid outlet, which can be connected to one another for exchanging insulating liquid, each cooling liquid outlet and each cooling liquid inlet being equipped with a fluid-tight closing valve.
  • the modules of the electrical device that is to say the housing and the cooling module, can be filled with insulating liquid and transported independently of one another. The two modules are then connected via connections designed for this purpose, for example pipe connections with angle compensators, so that insulating fluid can get from the housing into the cooling module and vice versa.
  • the closing valves make it possible to close the housing or the cooling module in a fluid-tight manner.
  • Fluid-tight closing valves are to be understood as meaning that the closing valves are both for air as well as are impermeable to liquids and thus prevent contamination of the insulating liquid, for example a mineral insulating oil, with moisture or air.
  • an intermediate piece is provided for the fluid-tight connection of the cooling liquid outlet and the cooling liquid inlet, the intermediate piece delimiting a connecting channel that is open on both sides and having a vent opening for venting the connecting channel.
  • the intermediate piece can be vented, for example, by applying a vacuum to the ventilation opening.
  • the closing valves of the respective cooling liquid outlet and of the respective cooling liquid inlet, which are connected to one another via the said intermediate piece, are then opened.
  • an appropriate gas such as nitrogen, sulfur hexafluoride or the like, so that there are no pressure differences.
  • Other processing of the connecting channel is also possible within the scope of the invention.
  • the cooling module has a holding frame which is equipped with the hook part.
  • the holding frame and cooling module can thus be manufactured individually and connected to one another after they have been manufactured and tested.
  • the overall construction, which is also referred to here as a cooling module, can thus be hooked into a counterpart attached to the housing with the aforementioned hook part.
  • the cooling module has a holding frame which is equipped with a lifting engagement for lifting the holding frame.
  • the lifting engagement is, for example, a ring-shaped closed lifting eye, which has an inner diameter that allows a conventional crane hook to be hooked in and thus a simple lifting of the holding frame and thus of the entire cooling module. Notwithstanding this, the lifting engagement is also designed in the shape of a hook.
  • an expansion vessel is attached to the holding frame and is connected to the interior of the housing via a connection line.
  • the expansion vessel can then also be transported as a component separately from the housing.
  • the expansion vessel has a housing connection for receiving or dispensing insulating liquid, which is equipped with a fluid-tight closing valve.
  • a housing connection for receiving or dispensing insulating liquid, which is equipped with a fluid-tight closing valve.
  • the modules can again be connected via an intermediate piece that delimits a connecting channel that is open on both sides and that is equipped with a ventilation opening and / or a drain opening. Before dismantling, insulating liquid can be drained from the intermediate piece via the drain opening.
  • the design of the cooling module is basically arbitrary. However, there are advantages if the cooling module is an active cooling module and has a fan. The fan increases the cooling capacity of the active cooling module compared to a passive cooling module, which is dimensioned accordingly.
  • an outer wall of the electrical device is at least partially bullet-resistant. If the electrical device is used in an energy supply network, it is usually a potential target for destructive attacks from outside as a node. Such an attack is, for example, shooting with handguns or rifles and the use of explosive devices with shrapnel or bombs as a result.
  • the bullet-resistant outer wall which is made, for example, of a bullet-resistant material or material, serves against such attacks.
  • the outer wall forms, for example, the outer boundary of a component of the electrical device.
  • the outer wall forms, for example, the housing or the tank of the electrical device, which is filled with insulating liquid. This applies accordingly to the bushings, the expansion vessel, the cooling unit or other components of the electrical device. Notwithstanding this, the outer wall is arranged at a distance from the housing of the electrical device and designed as a reinforcement fence.
  • the outer wall expediently consists of a bullet-resistant material with a tensile strength of over 1000 MPa. Armored steel, for example, comes into consideration here.
  • the outer wall comprises an outer wall and an inner wall, between which a damping means is arranged.
  • the bullet penetrates the outer wall of the outer wall, the energy of the bullet then being absorbed and dissipated by the damping means.
  • the damping agent is expediently a liquid or a dry foam.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a single-phase transformer 1 as an embodiment of an electrical device according to the invention.
  • the transformer 1 shown there has a housing 2 which is equipped with a cooling module 3, an expansion vessel 4, an auxiliary power module 5 and high-voltage bushings 6, 7, 8.
  • the components or modules mentioned are releasably connected to one another and can therefore be easily assembled, disassembled and transported independently of one another.
  • Arresters 9 are used, which have a non-linear resistance within their arrester housing which, in the event of overvoltages, changes from a non-conductive state to a conductive state and thus protects the components connected in parallel to it.
  • the high-voltage bushings 6, 7 and 8 are each designed as plug-in high-voltage bushings and their insertion ends can be inserted into suitable bushings 10 will be introduced.
  • the bushing sockets 10 are designed to be rotationally symmetrical and delimit a cavity that is open towards the housing cover but closed on one side and is designed to be complementary in shape to the insertion end of the respective high-voltage bushing 6, 7, 8.
  • the bushing sockets 10 are also connected to the housing 2 in a fluid-tight manner, so that the inner or oil space of the single-phase transformer 1 is hermetically or fluid-tight, that is to say airtight and liquid-tight, from the outside atmosphere.
  • a line bolt which cannot be seen in the figure, is held which, when the high-voltage bushing 6, 7 or 8 is inserted into the respective bushing socket 10, is in conductive contact with the high-voltage conductor extending through the respective high-voltage bushing 6, 7, 8.
  • Said line bolt extends into the interior of the housing 2, i.e. into its oil chamber, where it is in contact with a winding connection line, which thus electrically connects the bushing to the respective high or low voltage winding of the transformer 1.
  • a column section 12 extends from the fastening connection 11 to a high-voltage connection 13, which in the exemplary embodiment shown is an outdoor connection.
  • the distance between the fastening connection 11 and the high-voltage connection 13 is over 3 meters and in particular 4 meters.
  • FIG. 2 shows the cooling module 3 from the front. It can be seen that the cooling module 3 is equipped with fans 14, the speed of which can be accelerated, decelerated or completely switched off by a controller 15 as a function of the required cooling capacity.
  • the cooling module 3 also has two cooling branches 16 and 17, each with its own connecting pipe 18 and 19, respectively are equipped.
  • the connecting pipes 18 and 19 branch off from an upper collecting line 20, whereby they are brought together again in a lower collecting line 21.
  • the lower collecting line 21 forms a cooling liquid outlet 22 which is connected to a cooling liquid inlet of the housing 2.
  • a cooling liquid inlet for the cooling module 3 is provided in its upper area, via which the insulating liquid entering the cooling module 3 enters the upper collecting line 20 and can reach the cooling branches 16 or 17 from there.
  • the upper collecting line 20 also has two more in FIG Figure 2 non-visible line branches which have a heat exchanger. Insulating fluid that gets into these branches of the line is routed through the respective heat exchanger. Each heat exchanger is in thermally conductive contact with the air flow generated by the fans 14. In contrast, the insulating liquid conducted via the connection lines 18 and 19 is not cooled by the fans 14. The distribution of the insulating liquid to the various flow paths of the cooling module 3 is taken over by the controller 15.
  • FIG 3 shows the cooling module 3 also from the front, but the connection lines are dismantled and the fan 14 and heat exchanger are made transparent, so that a holding frame 23 can be seen.
  • the holding frame 23 is composed of longitudinal and cross members and is used to hold the fan 14, the heat exchangers (not shown in the figure), the cooling branches 16 and 17 and finally the collecting lines 20 and 21.
  • On two longitudinal members 24 of the holding frame 23 is in the upper area of the cooling module 3 each have a lifting eye 25 formed.
  • the lifting eye 25 can be brought into engagement with a crane hook, for example, so that the entire cooling module 3 can be lifted in a simple manner for mounting the electrical device 1.
  • Figure 3 are the openings in the upper collecting line 20 for the connection lines 18 and 19 and their counterpart in the lower collecting line 21.
  • FIG 4 shows the cooling module 3 according to Figure 2 or 3 in a side view in which, in particular, the holding frame 23 is illustrated.
  • the holding frame 23 has a longitudinal beam 24 on each side both at the front and at the rear.
  • the two longitudinal members 24 are arranged parallel to one another and are connected to one another via an upper cross member 26 and a lower cross member 26.
  • a stiffening element 27 extending in the oblique direction from the lower cross member 26 to the upper cross member 26 can be seen, which is connected to the rear longitudinal member 24 via reinforcing ribs 28.
  • the reinforcing ribs 28 increase the mechanical strength of the holding frame 23 and also form a climbing aid.
  • the exit aid 28 makes it easier for a user to climb onto the transformer 1 for maintenance purposes, for example.
  • the front longitudinal beam 24 is equipped with a hook part 29 which has a beam 29 which extends in a longitudinal direction and whose free end is bent in a C-shape.
  • the hook part 29 can be brought into engagement with a counterpart arranged on the housing 2, so that the entire cooling module 3 can be fastened to the housing 2 in a simple manner by hanging it during assembly.
  • a support element 31 can be seen which is fastened to the front longitudinal support 24 and extends parallel to the support 29 of the hook part. After hooking the C-shaped free end of the hook part 29 on the counterpart attached to the housing 2, the support element 31 rests with its free end on the outer wall of the housing 2 and holds the cooling module 3 in a position in which the front The longitudinal support 24 runs essentially parallel to the side wall of the housing 2.
  • FIG. 5 shows the housing 2 with the suspended cooling module 3 in a plan view with the connection lines 18 and 18 installed 19.
  • the cooling liquid inlet 23 of the upper collecting line 20 is connected to an inlet stub 33 of the housing 2 via a connecting line 32.
  • the connection line 32 is fluid-tight, that is to say air-tight and liquid-tight, connected to the inlet connector 33 and has a closing valve 34 in its front region.
  • the cooling liquid inlet 23 of the cooling module 3 is equipped with a closing valve 34.
  • the connection line 32 is connected to the cooling liquid inlet 23 of the cooling module 3 via an intermediate piece 35.
  • the cooling liquid outlet of the housing 2 is connected to the cooling liquid inlet 23 via the intermediate piece 35.
  • the cooling liquid outlet 22 in the lower area of the cooling module 3, which is also equipped with a closing valve 34, is connected via an intermediate piece 35 to a cooling liquid inlet of the housing 2 which is also arranged in the lower area and is equipped with a closing valve 34.
  • Figure 6 shows the mentioned intermediate piece 35 in an enlarged view.
  • the intermediate piece 35 delimits an arcuate connecting channel which is open on both sides and can be connected in a fluid-tight manner to a cooling liquid inlet or cooling liquid outlet via a flange connection 36.
  • a vent screw 37 is provided for venting the connecting channel extending between the two openings.
  • the connecting channel of the intermediate piece 35 can be vented with the aid of the vent screw 37. This is done, for example, by applying a vacuum.
  • the connecting channel can then be filled with a gas or the closing valves 34 of the inputs or outputs can be carefully opened.
  • the intermediate piece 35 also has a drain screw 38 with which insulating liquid can be specifically drained from the connecting channel during dismantling. After the insulating liquid has been drained off, each intermediate piece 35 can be dismantled and then the cooling unit 3 is separated from the housing 3.

Landscapes

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  • Transformer Cooling (AREA)
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  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät zum Anschluss an ein Hochspannungsnetz mit einem mit Isolierflüssigkeit befüllbaren Gehäuse, in dem ein Kern mit wenigstens einer Wicklung angeordnet ist, und einem über Anschlussleitungen mit dem Gehäuse verbundenen Kühlmodul zum Kühlen der Isolierflüssigkeit.
  • Ein solches elektrisches Gerät ist aus der ständigen Praxis bereits bekannt. So weisen beispielsweise Transformatoren ein Gehäuse auf, in dem ein Kern mit Joch und mehreren Schenkeln angeordnet ist, wobei wenigstens ein Schenkel von einer Wicklung umschlossen ist. Das Gebilde aus Kern und Wicklungen wird vom Fachmann oft als Aktivteil bezeichnet. Zur Isolierung der elektrischen Leiter wird das Gehäuse des Transformators mit einer Isolierflüssigkeit befüllt, die neben der elektrischen Isolation auch eine Kühlung des Aktivteils ermöglichen soll. Dazu wird die vom Aktivteil aufgeheizte Isolierflüssigkeit über ein Kühlmodul geführt, das mit dem Gehäuse verbunden ist. Um die notwenige Kühlungsleistung bereitstellen zu können, sind Kühlmodule in der Regel raumgreifend und weisen ein hohes Eigengewicht auf. Sie sind ferner bevorzugt fest an dem Gehäuse fixiert.
  • Die US 3 235 823 A beschreibt einen dreiphasigen Leistungstransformator, der für jede Phase einen unteren Tankabschnitt aufweist. Die drei unteren Tankabschnitte sind über einen oberen Tankabschnitt miteinander verbunden, wobei auch der obere Tankabschnitt in drei Segmente unterteilt ist. Auf diese Weise können die unteren Tankabschnitte und drei Segmente des oberen Tankabschnitts unabhängig voneinander transportiert und vor Ort miteinander verbunden werden. Der vorbekannte Transformator verfügt auch über Kühleinheiten, die über einen oberen und unteren Halterungsbolzen fest mit dem Transformatortank verbunden sind. Jede Kühleinheit ist über einen oberen Zulauf und einen unteren Ablauf mit dem Innenvolumen des Tankes verbunden, so dass das Isolierfluid, mit dem der Tank befüllt ist, über die jeweilige Kühleinheit umgewälzt werden kann.
  • Die WO 2015/015369 A1 beschreibt eine als Radiator ausgeführte Kühleinheit für Transformatoren, die einen mit einem Isolierfluid befüllten Tank aufweisen. Der dort beschriebene Radiator bildet eine Flanschverbindung an Zu- und Ablauf aus, mittels derer der Radiator mit weiteren Bestandteilen einer Kühlanlage oder auch einem Tank des Transformators verbindbar ist. Mit Hilfe eines Hakenringes kann der Radiator angehoben werden, um beispielsweise die anschließende Montage zu vereinfachen.
  • Weitere Kühleinheiten für Transformatoren sind in der EP 2 838 092 A1 sowie in der GB1119840 A beschrieben.
  • Darüber hinaus ist aus der Praxis bekannt geworden, Kühlmodule auf Lastkraftwagen anzuordnen. Die Lastkraftwagen werden in der Nähe des Transformatorgehäuses abgestellt, so dass das Gehäuse über eine Schlauchverbindung mit dem oder den Kühlmodulen verbunden werden kann. Dies weist jedoch den Nachteil auf, dass der das Kühlmodul und das Gehäuse umfassende Transformator noch mehr Platz benötigt. Darüber hinaus stellt die fehleranfällige Schlauchverbindung ein Umweltschutzrisiko dar.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein elektrisches Gerät der eingangs genannten Art bereitzustellen, das kostengünstig ist, schnell transportiert und schnell vor Ort in Betrieb genommen werden kann.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass das Kühlmodul an dem Gehäuse mittels einer Hakenverbindung befestigt ist.
  • Erfindungsgemäß wird das Kühlmodul zur Inbetriebnahme eines Transformators oder einer Drossel als elektrisches Gerät an dem Gehäuse eingehakt. Dies ermöglicht das Kühlmodul mit einem Kranhub am Gehäuse zu befestigen. Im Rahmen der Erfindung sind keine Verschraubungen notwendig. Durch die Hakenverbindung im Zusammenspiel mit dem hohen Eigengewicht des Kühlmoduls hält das erfindungsgemäße elektrische Gerät den mechanischen Anforderungen während des Betriebs stand. Zur Verbindung des Innenraums des Kühlmoduls mit dem Innenraum des Gehäuses ist eine zweckmäßige Verbindung, wie beispielsweise eine Rohrverbindung, im Rahmen der Erfindung vorgesehen.
  • Vorteilhafterweise weist die Hakenverbindung ein fest mit dem Kühlmodul verbundenes Hakenteil und ein an dem Gehäuse fest angeordnetes Gegenstück auf, wobei das Hakenteil und das Gegenstück so ausgestaltet sind, dass ein Eingriff des Hakenteils mit dem Gegenstück ermöglicht ist. Das Hakenteil hintergreift beispielsweise mit einem hakenförmigen Endstück das Gegenstück, wobei das Gewicht des Kühlmoduls das hakenförmige Endstück gegen das Gegenstück drückt.
  • Vorteilhafterweise verfügt das Gehäuse über einen Deckel, wobei das Gegenstück auf dem Deckel angeordnet ist. Gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung ist der Vorgang des Einhakens mit einem Kran im Rahmen der Erfindung noch weiter vereinfacht, da das Gegenstück, das auf dem Gehäusedeckel angeordnet ist, einfach zugänglich ist. Die Inbetriebnahme des elektrischen Gerätes ist so noch weiter beschleunigt.
  • Gemäß einer diesbezüglich zweckmäßigen Weiterentwicklung sind zwei Gegenstücke mit gleichem Abstand zu einer Kante des Gehäuses vorgesehen. Bei dieser Ausführung der Erfindung sind zwei Hakenverbindungen vorgesehen, die zueinander identisch ausgebildet sind, so dass es zu einem symmetrischen Halt des Kühlmoduls am Gehäuse kommt.
  • Bevorzugt weist das Hakenteil einen sich in einer Längsrichtung erstreckenden Träger mit einem C-förmig gebogenen freien Ende auf, wobei das Gegenstück als Haltebolzen ausgebildet ist, der sich parallel zu einer Wandung des Gehäuses und mit einem Abstand zu dieser erstreckt. Der Haltebolzen ist über zwei fest mit dem Gehäuse verbundene Schenkel fest an dem Gehäuse, beispielsweise auf dem Gehäusedeckel, angebracht, beispielsweise durch Verschweißen, so dass ein auf den Kopf gestelltes U-förmiges Gegenstück bereitgestellt ist, in das das C-förmig gebogene Ende des Hakenteils leicht und zuverlässig eingehakt werden kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weisen sowohl das Gehäuse als auch das Kühlmodul jeweils wenigstens einen Kühlflüssigkeitseingang und wenigstens einen Kühlflüssigkeitsausgang auf, die zum Austausch von Isolierflüssigkeit miteinander verbindbar sind, wobei jeder Kühlflüssigkeitsausgang und jeder Kühlflüssigkeitseingang mit einem fluiddichten Schließventil ausgerüstet ist. Gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung können die Module des elektrischen Gerätes, also das Gehäuse und das Kühlmodul, unabhängig voneinander mit Isolierflüssigkeit befüllt und transportiert werden. Anschließend erfolgt die Verbindung der beiden Module über dazu zweckmäßig ausgestaltete Anschlüsse, beispielsweise Rohrverbindungen mit Winkelkompensatoren, so dass Isolierflüssigkeit von dem Gehäuse in das Kühlmodul gelangen kann und umgekehrt. Die Schließventile ermöglichen, das Gehäuse beziehungsweise das Kühlmodul fluiddicht zu verschließen. Nachdem die Verbindung zwischen Kühlmodul und Gehäuse hergestellt ist, werden die Schließventile geöffnet. Unter fluiddichten Schließventilen ist zu verstehen, dass die Schließventile sowohl für Luft als auch für Flüssigkeiten undurchlässig sind und somit eine Verunreinigung der Isolierflüssigkeit, beispielsweise eines mineralischen Isolieröls, mit Feuchtigkeit oder Luft verhindern.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist zur fluiddichten Verbindung von Kühlflüssigkeitsausgang und Kühlflüssigkeitseingang ein Zwischenstück vorgesehen, wobei das Zwischenstück einen beidseitig geöffneten Verbindungskanal begrenzt und eine Entlüftungsöffnung zum Entlüften des Verbindungskanals aufweist. Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung kann das Zwischenstück beispielsweise durch Anlegen eines Vakuums an der Lüftungsöffnung entlüftet werden. Anschließend werden die Schließventile des jeweiligen Kühlflüssigkeitsausgangs und des jeweiligen Kühlflüssigkeitseingangs, die über das besagte Zwischenstück miteinander verbunden sind, geöffnet. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Verbindungskanal mit einem zweckmäßigen Gas, wie beispielsweise Stickstoff, Schwefelhexafluorid oder dergleichen, zu befüllen, so dass es zu keinen Druckdifferenzen kommt. Auch eine sonstige Bearbeitung des Verbindungskanals ist im Rahmen der Erfindung möglich.
  • Weitere Vorteile bringt es mit sich, wenn das Kühlmodul einen Halterahmen aufweist, der mit dem Hakenteil ausgerüstet ist. Halterahmen und Kühlmodul können somit individuell hergestellt und nach ihrer Herstellung und Prüfung miteinander verbunden werden. Die Gesamtkonstruktion, die hier ebenfalls als Kühlmodul bezeichnet wird, kann somit mit dem besagten Hakenteil in ein an dem Gehäuse befestigtes Gegenstück eingehakt werden.
  • Weitere Vorteile ergeben sich, wenn das Kühlmodul einen Halterahmen aufweist, der mit einem Hebeeingriff zum Anheben des Halterahmens ausgerüstet ist. Der Hebeeingriff ist beispielsweise eine ringförmig geschlossene Hebeöse, die einen Innendurchmesser aufweist, der das Einhaken eines üblichen Kranhakens und somit ein einfaches Anheben des Halterahmens und somit des gesamten Kühlmoduls ermöglicht. Abweichend hiervon ist der Hebeeingriff ebenfalls hakenförmig ausgebildet.
  • Gemäß einer diesbezüglich zweckmäßigen Weiterentwicklung ist an dem Halterahmen ein Ausdehnungsgefäß befestigt, das über eine Anschlussleitung mit dem Innenraum des Gehäuses verbunden ist. Auch das Ausdehnungsgefäß kann dann getrennt von dem Gehäuse als Komponente transportiert werden.
  • Das Ausdehnungsgefäß weist gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung einen Gehäuseanschluss zur Aufnahme oder Abgabe von Isolierflüssigkeit auf, der mit einem fluiddichten Schließventil ausgerüstet ist. Entsprechendes gilt für ein Ausdehnungsgefäß des Gehäuses, so dass ein unabhängiger Transport ermöglicht ist, wobei beide Bauteile oder Komponenten oder Module mit Isolierflüssigkeit befüllt sein können. Die Verbindung der Module kann wieder über ein Zwischenstück erfolgen, das einen beidseitig offenen Verbindungskanal begrenzt, der mit einer Entlüftungsöffnung und/oder einer Ablassöffnung ausgerüstet ist. Über die Ablassöffnung kann vor der Demontage Isolierflüssigkeit aus dem Zwischenstück abgelassen werden.
  • Die Ausgestaltung des Kühlmoduls ist grundsätzlich beliebig. Vorteile bringt es jedoch mit sich, wenn das Kühlmodul ein aktives Kühlmodul ist und ein Gebläse aufweist. Das Gebläse steigert die Kühlleistung des aktiven Kühlmoduls im Vergleich zu einem passiven Kühlmodul, das entsprechend dimensioniert ist.
  • Zweckmäßigerweise ist eine Außenwandung des elektrischen Geräts zumindest teilweise durchschusshemmend ausgeführt. Wird das elektrische Gerät in einem Energieversorgungsnetz eingesetzt, stellt dieses als Knotenpunkt in der Regel ein potenzielles Angriffsziel für zerstörerische Angriffe von außen dar. Ein solcher Angriff ist beispielsweise das Beschießen mit Handfeuerwaffen oder Gewehren und der Einsatz von Sprengsätzen mit Granat- oder Bombensplitter im Gefolge. Zum Schutz vor solchen Angriffen dient die durchschusshemmende Außenwandung, die z.B. aus einem durchschusshemmenden Material oder Werkstoff, gefertigt ist. Die Außenwandung bildet beispielsweise die äußere Begrenzung einer Komponente des elektrischen Geräts. Insbesondere bildet die Außenwandung beispielsweise das Gehäuse oder den Kessel des elektrischen Geräts, das mit Isolierflüssigkeit befüllt ist. Dies gilt entsprechend für die Durchführungen, das Ausdehnungsgefäß, die Kühleinheit oder andere Komponenten des elektrischen Geräts. Abweichend hiervon ist die Außenwand mit Abstand zum Gehäuse des elektrischen Geräts angeordnet und als Armierungszaun ausgeführt.
  • Zweckmäßigerweise besteht die Außenwandung aus einem durchschusshemmende Werkstoff mit einer Zugfestigkeit von über 1000 MPa. Hier kommt z.B. Panzerstahl in Betracht.
  • Gemäß einer abweichenden Variante dieser Ausführung der Erfindung umfasst die Außenwandung eine außenliegende Wand und eine innenliegende Wand, zwischen denen ein Dämpfungsmittel angeordnet ist. Bei einem Schuss auf das elektrische Gerät durchschlägt die Kugel die äußere Wand der Außenwandung, wobei die Energie der Kugel anschließend von dem Dämpfungsmittel aufgenommen und abgebaut wird.
  • Zweckmäßigerweise ist das Dämpfungsmittel eine Flüssigkeit oder ein Trockenschaum.
  • Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleich wirkende Bauteile verweisen und wobei
    • Figur 1
    ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts in einer perspektivischen Darstellung,
    Figur 2
    ein Kühlmodul des elektrischen Geräts gemäß Figur 1 in einer Vorderansicht,
    Figur 3
    das Kühlmodul gemäß Figur 2 ohne Anschlussrohre und teilweise transparent,
    Figur 4
    das Kühlmodul gemäß der Figuren 2 und 3 in einer Seitenansicht,
    Figur 5
    das an das Gehäuse angehängte Kühlmodul von oben und
    Figur 6
    ein Ausführungsbeispiel eines Zwischenstücks zeigen.
  • Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen einphasigen Transformator 1 als Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrischen Geräts. Der dort gezeigte Transformator 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das mit einem Kühlmodul 3, einem Ausdehnungsgefäß 4, einem Hilfsstrommodul 5 und Hochspannungsdurchführungen 6, 7, 8 bestückt ist. Die genannten Komponenten oder Module sind lösbar miteinander verbunden, können somit einfach montiert, demontiert und unabhängig voneinander transportiert werden. Zum Schutz der Hochspannungsdurchführungen 6, 7 und 8 und dem in dem Gehäuse angeordneten Aktivteil des Transformators, also der mit der Hochspannungsdurchführung 6 oder 7 verbundenen Oberspannungswicklung sowie der mit der Hochspannungsdurchführung 8 verbundenen Unterspannungswicklung und des Kerns, dessen Schenkel von den jeweiligen Wicklungen umschlossen werden, dienen Ableiter 9, die innerhalb ihres Ableitergehäuses einen nichtlinearen Widerstand aufweisen, der bei Überspannungen von einem nicht leitenden Zustand in einen leitenden Zustand übergeht und somit die parallel zu ihm geschalteten Bauteile schützt.
  • Die Hochspannungsdurchführungen 6, 7 und 8 sind jeweils als einsteckbare Hochspannungsdurchführungen ausgebildet und können mit ihrem Einsteckende in passende Durchführungssteckbuchsen 10 eingeführt werden. Die Durchführungssteckbuchsen 10 sind rotationssymmetrisch ausgebildet und begrenzen einen zum Gehäusedeckel hin offen liegenden jedoch einseitig geschlossenen Hohlraum, der formkomplementär zu dem Einsteckende der jeweiligen Hochspannungsdurchführung 6, 7, 8 ausgebildet ist. Die Durchführungssteckbuchsen 10 sind ferner fluiddicht mit dem Gehäuse 2 verbunden, so dass der Innen- oder Ölraum des einphasigen Transformators 1 hermetisch oder fluiddicht, also luft- und flüssigkeitsdicht von der Außenatmosphäre abgeschlossen ist. Am geschlossenen Ende der Durchführungssteckbuchse 10 ist ein figürlich nicht erkennbarer Leitungsbolzen gehalten, der wenn die Hochspannungsdurchführung 6, 7 oder 8 in die jeweilige Durchführungssteckbuchse 10 eingeführt ist, in leitendem Kontakt mit dem sich durch die jeweilige Hochspannungsdurchführung 6, 7, 8 erstreckenden Hochspannungsleiter ist. Der besagte Leitungsbolzen erstreckt sich in das Innere des Gehäuses 2, also in dessen Ölraum hinein, wo er in Kontakt mit einer Wicklungsanschlussleitung steht, die somit die Durchführungssteckbuchse elektrisch mit der jeweiligen Ober- oder Unterspannungswicklung des Transformators 1 verbindet.
  • Zur Montage und Fixierung der Hochspannungsdurchführung 6, 7 oder 8 weisen diese jeweils einen Befestigungsanschluss 11 auf. Von dem Befestigungsanschluss 11 erstreckt sich ein Säulenabschnitt 12 zu einem Hochspannungsanschluss 13, der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Freiluftanschluss ist. Der Abstand zwischen dem Befestigungsanschluss 11 und dem Hochspannungsanschluss 13 beträgt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel über 3 Meter und insbesondere 4 Meter.
  • Figur 2 zeigt das Kühlmodul 3 von vorn. Es ist erkennbar, dass das Kühlmodul 3 mit Gebläsen 14 ausgerüstet ist, die in Abhängigkeit der erforderlichen Kühlleistung durch eine Steuerung 15 in ihrer Umdrehungszahl beschleunigt, verlangsamt oder vollkommen abgestellt werden können. Das Kühlmodul 3 verfügt ferner über zwei Kühlzweige 16 und 17, die jeweils mit einer eigenen Anschlussrohrleitung 18 beziehungsweise 19 ausgerüstet sind. Dabei zweigen die Anschlussrohrleitungen 18 und 19 von einer oberen Sammelleitung 20 ab, wobei sie in einer unteren Sammelleitung 21 wieder zusammengeführt werden.
  • Die untere Sammelleitung 21 bildet einen Kühlflüssigkeitsausgang 22 aus, der mit einem Kühlflüssigkeitseingang des Gehäuses 2 verbunden wird. Darüber hinaus ist ein Kühlflüssigkeitseingang für das Kühlmodul 3 in dessen oberen Bereich vorgesehen, über den die in das Kühlmodul 3 eintretende Isolierflüssigkeit in die obere Sammelleitung 20 eintritt und von dort in die Kühlzweige 16 oder 17 gelangen kann.
  • Die obere Sammelleitung 20 weist ferner zwei weitere in Figur 2 nicht sichtbare Leitungszweige auf, welche einen Wärmeaustauscher aufweisen. Isolierflüssigkeit, die in diese Leitungszweige gelangt, wird über den jeweiligen Wärmetauscher geführt. Jeder Wärmetauscher ist in einem wärmeleitenden Kontakt mit dem von den Gebläsen 14 erzeugten Luftstrom. Die über die Anschlussleitungen 18 und 19 geführte Isolierflüssigkeit wird hingegen nicht von den Gebläsen 14 gekühlt. Die Aufteilung der Isolierflüssigkeit auf die verschiedenen Strömungswege des Kühlmoduls 3 wird von der Steuerung 15 übernommen.
  • Figur 3 zeigt das Kühlmodul 3 ebenfalls von vorn, wobei jedoch die Anschlussleitungen demontiert und die Gebläse 14 und Wärmetauscher transparent verdeutlicht sind, so dass ein Haltegestell 23 erkennbar ist. Das Haltegestell 23 ist aus Längs- und Querträgern zusammengesetzt und dient zur Halterung der Gebläse 14, der figürlich nicht dargestellten Wärmeaustauscher, der Kühlungszweige 16 und 17 und schließlich der Sammelleitungen 20 und 21. An zwei Längsträgern 24 des Haltegestells 23 ist im oberen Bereich des Kühlmoduls 3 jeweils eine Hebeöse 25 ausgebildet. Die Hebeöse 25 kann beispielsweise mit einem Kranhaken in Eingriff gebracht werden, so dass das gesamte Kühlmodul 3 zur Montage des elektrischen Geräts 1 auf einfache Weise angehoben werden kann. In Figur 3 sind die Öffnungen in der oberen Sammelleitung 20 für die Anschlussleitungen 18 und 19 verdeutlicht und deren Gegenpart in der unteren Sammelleitung 21.
  • Figur 4 zeigt das Kühlmodul 3 gemäß Figur 2 oder 3 in einer Seitenansicht, in der insbesondere das Haltegestell 23 verdeutlicht ist. Das Haltegestell 23 weist an jeder Seite sowohl vorn als auch hinten jeweils einen Längsträger 24 auf. Die beiden Längsträger 24 sind zueinander parallel angeordnet und über einen oberen Querträger 26 und einen unteren Querträger 26 miteinander verbunden. Darüber hinaus ist ein sich in Schrägrichtung von dem unteren Querträger 26 zu dem oberen Querträger 26 erstreckendes Versteifungselement 27 erkennbar, das über Verstärkungsrippen 28 mit dem hinteren Längsträger 24 verbunden ist. Die Verstärkungsrippen 28 erhöhen die mechanische Festigkeit des Haltegestellt 23 und bilden darüber hinaus eine Aufstiegshilfe aus. Die Ausstiegshilfe 28 vereinfacht einem Nutzer auf den Transformator 1 beispielsweise zu Wartungszwecken aufzusteigen. Der vordere Längsträger 24 ist mit einem Hakenteil 29 ausgerüstet, das einen sich in einer Längsrichtung erstreckenden Träger 29 aufweist, dessen freies Ende C-förmig gebogenen ist. Das Hakenteil 29 kann mit einem an dem Gehäuse 2 angeordneten Gegenstück in Eingriff gebracht werden, so dass das gesamte Kühlmodul 3 bei der Montage auf einfache Weise durch Einhängen an dem Gehäuse 2 befestigt werden kann.
  • Im unteren Bereich des Haltegestells 23 ist ein Abstützelement 31 erkennbar, das an dem vorderen Längsträger 24 befestigt ist und sich parallel zum Träger 29 des Hakenteils erstreckt. Nach dem Einhaken des C-förmigen freien Endes des Hakenteils 29 an dem an dem Gehäuse 2 befestigten Gegenstück liegt das Abstützelement 31 mit seinem freien Ende an der Au-ßenwand des Gehäuses 2 an und hält das Kühlmodul 3 in einer Stellung, in welcher der vordere Längsträger 24 im Wesentlichen parallel zur Seitenwandung des Gehäuses 2 verläuft.
  • Figur 5 zeigt das Gehäuse 2 mit dem eingehängten Kühlmodul 3 in einer Draufsicht mit montierten Anschlussleitungen 18 und 19. In dieser Stellung ist besonders gut erkennbar, dass der Kühlflüssigkeitseingang 23 der oberen Sammelleitung 20 über eine Anschlussleitung 32 mit einem Eingangsstutzen 33 des Gehäuses 2 verbunden ist. Die Anschlussleitung 32 ist fluiddicht, also luft- und flüssigkeitsdicht, mit dem Eingangsstutzen 33 verbunden und weist in ihrem vorderen Bereich ein Schließventil 34 auf. Weiterhin ist der Kühlflüssigkeitseingang 23 des Kühlmoduls 3 mit einem Schließventil 34 ausgerüstet. Die Anschlussleitung 32 ist dabei über ein Zwischenstück 35 mit dem Kühlflüssigkeitseingang 23 des Kühlmoduls 3 verbunden. Mit anderen Worten ist der Kühlflüssigkeitsausgang des Gehäuses 2 mit dem Kühlflüssigkeitseingang 23 über das Zwischenstück 35 verbunden. Entsprechend ist der Kühlflüssigkeitsausgang 22 im unteren Bereich des Kühlmoduls 3, der ebenfalls mit einem Schließventil 34 bestückt ist, mit einem ebenfalls unteren Bereich angeordneten und mit einem Schließventil 34 bestückten Kühlflüssigkeitseingang des Gehäuses 2 über ein Zwischenstück 35 verbunden.
  • Figur 6 zeigt das erwähnte Zwischenstück 35 in einer vergrößerten Darstellung. Insbesondere ist erkennbar, dass das Zwischenstück 35 einen bogenförmig verlaufenden Verbindungskanal begrenzt, der beidseitig geöffnet ist und über eine Flanschverbindung 36 fluiddicht mit einem Kühlflüssigkeitseingang beziehungsweise Kühlflüssigkeitsausgang verbindbar ist. Zum Entlüften des sich zwischen den beiden Öffnungen erstreckenden Verbindungskanals ist eine Entlüftungsschraube 37 vorgesehen. Mit Hilfe der Entlüftungsschraube 37 kann der Verbindungskanal des Zwischenstücks 35 entlüftet werden. Dies erfolgt beispielsweise durch Anlegen eines Vakuums. Anschließend kann der Verbindungskanal mit einem Gas befüllt werden oder aber die Schließventile 34 der Ein- beziehungsweise Ausgänge vorsichtig geöffnet werden.
  • Das Zwischenstück 35 verfügt ferner über eine Ablassschraube 38, mit der bei der Demontage Isolierflüssigkeit aus dem Verbindungskanal gezielt abgelassen werden kann. Nach dem Ablassen der Isolierflüssigkeit kann jedes Zwischenstück 35 demontiert und anschließend die Kühleinheit 3 von dem Gehäuse 3 getrennt werden.

Claims (15)

  1. Elektrisches Gerät (1) zum Anschluss an ein Hochspannungsnetz mit
    - einem mit Isolierflüssigkeit befüllbaren Gehäuse (2), in dem ein Kern mit wenigstens einer Wicklung angeordnet ist, und
    - einem über Anschlussleitungen (32,35) mit dem Gehäuse (2) verbundenen Kühlmodul (3) zum Kühlen der Isolierflüssigkeit,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Kühlmodul (3) an dem Gehäuse (2) mittels einer Hakenverbindung (30) befestigt ist.
  2. Elektrisches (1) Gerät nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Hakenverbindung (30) ein fest mit dem Kühlmodul (3) verbundenes Hakenteil (29) und ein an dem Gehäuse (2) fest angeordnetes Gegenstück aufweist, wobei das Hakenteil (29) und das Gegenstück so ausgestaltet sind, dass ein Eingriff des Hakenteils (29) in das Gegenstück ermöglicht ist.
  3. Elektrisches Gerät (1) nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Gehäuse (2) einen Deckel aufweist und das Gegenstück auf dem Gehäusedeckel angeordnet ist.
  4. Elektrisches Gerät (1) nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens zwei Gegenstücke mit gleichem Abstand zu einer Kante des Gehäuses (2) vorgesehen sind.
  5. Elektrisches Gerät (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Hakenteil (29) einen sich in einer Längsrichtung erstreckenden Träger mit einem c-förmig gebogenen freien Ende aufweist und das Gegenstück ein Haltebolzen ist, der sich parallel zu einer Wandung des Gehäuses (2) und mit Abstand zu dieser erstreckt.
  6. Elektrisches Gerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    sowohl das Gehäuse (2) als auch das Kühlmodul (3) jeweils wenigstens einen Kühlungsflüssigkeitseingang und wenigstens einen Kühlflüssigkeitsausgang aufweisen, die zum Austausch von Isolierflüssigkeit miteinander verbindbar sind, wobei jeder Kühlflüssigkeitsausgang und jeder Kühlflüssigkeitseingang mit einem fluiddichten Schließventil (34) ausgerüstet ist.
  7. Elektrisches Gerät (1) nach Anspruch 6,
    gekennzeichnet durch
    ein Zwischenstück (35) zur fluiddichten Verbindung von Kühlflüssigkeitsausgang und Kühlflüssigkeitseingang, wobei das Zwischenstück (35) einen Verbindungskanal begrenzt und eine Entlüftungsöffnung (37) zum Entlüften des Verbindungskanals aufweist.
  8. Elektrisches Gerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Kühlmodul (3) einen Halterahmen (23) aufweist, der mit einem Hakenteil (29) ausgerüstet ist.
  9. Elektrisches Gerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Kühlmodul (3) einen Halterahmen (23) aufweist, der mit einem Hebeeingriff (25) zum Anheben des Halterahmens (23) ausgerüstet ist.
  10. Elektrisches Gerät (1) nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    an dem Halterahmen (23) ein Ausdehnungsgefäß (4) befestigt ist, das über eine Anschlussleitung mit dem Innenraum des Gehäuses (2) verbunden ist..
  11. Elektrisches Gerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Kühlmodul (3) wenigstens ein Gebläse (14) aufweist.
  12. Elektrisches Gerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Außenwandung des elektrischen Geräts (1) zumindest abschnittsweise durchschusshemmenden ausgebildet ist.
  13. Elektrisches Gerät (1) nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Außenwandung aus einem durchschusshemmenden Werkstoff mit einer Zugfestigkeit von größer als 1000 MPa besteht.
  14. Elektrisches Gerät (1) nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Außenwandung eine außenliegende Wand und eine innenliegende Wand umfasst, zwischen denen ein Dämpfungsmittel angeordnet ist.
  15. Elektrisches Gerät (1) nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Dämpfungsmittel eine Flüssigkeit oder ein Trockenschaum ist.
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