Schaltfeld für Hochspannungsschaltanlage und Verfahren zur Errichtung desselben
Beschreibung
Aspekte der Erfindung beziehen sich auf ein Schaltfeld für eine Hochspannungsschaltanlage insbesondere für eine Schaltanlage mit einer Sammelschiene. Gemäß Aspekten der Erfindung hat das Schaltfeld Leistungsschalter, Trennschalter, und Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitte. W e i t e r e A s p e kt e d e r E r fi n d un g b e z i e h e n s i c h a u f e i n e Hochspannungsschaltanlage mit einem solchen Schaltfeld, und auf ein Verfahren zur Errichtung einer Hochspannungsanlage. Technischer Hintergrund
Schaltanlagen spielen eine wichtige Rolle für Energienetze, die elektrische Energie vom Kraftwerk zum Endverbraucher transportieren. Solche Schaltanlagen umfassen eine oder mehrere Sammelschienen und Schaltfelder, die dazu dienen, ein- oder ausgehende Leitungen der Energienetze, zum Beispiel Überlandleitungen, schaltbar an die Sammelschienen zu koppeln oder auch um Sammelschienen schaltbar aneinander zu koppeln.
S chaltanlag en werden in vers chi e dene zu schaltende Spannungen unterteilt. Hochspannungsschaltanlagen werden hierbei als Schaltanlagen mit einer Nennspannung von mindestens 300 kV, insbesondere von mindestens 420 kV, angesehen. Bei Hoch- und Mittelspannungen sind oft gasisolierte Schaltanlagen im Einsatz, bei denen die Leiter von einem Schutzgas wie SF6 umgeben sind. Zu diesem Zweck sind die elektrischen Komponenten in einem gasdichten Gehäuse (Kapselung) angeordnet, welches einen Gasraum für das Schutzgas definiert.
Die Hochspannungsschaltanlagen lassen sich auch nach ihrer Kapselung grundlegend in zwei verschiedene Typen einleiten: einerseits einen Typ mit dreiphasig gekapselter Sammelschiene, d.h. die Phasenleiter für alle drei Strom-Phasen sind in einem gemeinsam gekapselten Gasraum untergebracht, und andererseits ein Typ mit einphasig gekapselter Sammelschiene, das heißt, dass die einzelnen Phasenleiter der Sammelschiene, einer für jede der in der Regel drei auftretenden Stromphasen, zumindest abschnittsweise eine einzelne Kapselung besitzen und somit durch Gehäuseabschnitte voneinander getrennt sind.
Die Wahl des jeweiligen Typs der Schaltanlage (einphasig oder dreiphasig gekapselt) ist durch die zu schaltende Nennspannung weitgehend vorgegeben: So kommen beispielsweise für eine Nennspannung von mindestens 300 kV und besonders von mindestens 420 kV überwiegend Schaltanlagen mit einphasig gekapselter Sammelschiene in Frage : Die einphasige Kapselung erlaubt eine sehr effektive Abschirmung der auftretenden Hochspannungen. Allerdings ist der Aufbau von einphasig gekapselten Schaltanlagen aufwändig und platzraubend, da ein eigenes Gehäuse für j eden Phasenleiter der Sammelschiene bereitgestellt werden muss. Diese Gehäuse müssen auch ein gewisses Volumen aufweisen, um einen ausreichenden Abstand der Leiter von den geerdeten Gehäuseteilen zu erlauben, so dass das Risiko eines elektrischen Durchbruchs ausreichend verringert wird.
Da der Energiebedarf insbesondere in wirtschaftlich aufstrebenden Regionen schlagartig wächst, ist es gewünscht, eine Schaltanlage in möglichst kurzer Zeit aufbauen zu können, um diesen Bedarf rasch zu befriedigen. Dies ist jedoch besonders im Fall einer Hochspannungsschaltanlage mit einphasig gekapselter Sammelschiene schwierig, da eine solche Schaltanlage, wie beschrieben, aus vielen Einzelteilen zusammenmontiert und anschließend umfangreichen Tests auf seine Funktionsfähigkeit hin unterzogen werden muss, und der Aufbau daher komplex und zeitraubend ist. Zusätzlich sind solche Hochspannungsschaltanlagen mit einfach gekapselter Sammelschiene auch relativ platzraubend im Aufbau, und es ist gewünscht, in Gebieten mit begrenzten zur Verfügung stehenden Platz, wie zum Beispiel in der Nähe von Ballungsgebieten, diesen Platzbedarf nach Möglichkeit zu reduzieren. Die wichtigste Anforderung an eine Schaltanlage ist schließlich die Betriebssicherheit, in Hinblick auf welche keinerlei Kompromisse eingegangen werden sollen. Zusammenfassung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund wird ein Schaltfeld gemäß Anspruch 1 , eine Schaltanlage nach Anspruch 18, und ein Verfahren nach Anspruch 19 vorgeschlagen. Weitere Details, Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, aus den Figuren und aus der Beschreibung derselben. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Schaltfeld für eine Hochspannungsschaltanlage zur Verfügung gestellt. Das Schaltfeld weist eine Sammelschiene mit jeweils einem Sammelschienen-Phasenleiter einer ersten, zweiten und dritten Strom-
Phase auf. Das Schaltfeld umfasst jeweils einen gasisolierten Leistungsschalter der ersten, zweiten und dritten Strom-Phase, wobei die Leistungsschalter parallel zueinander entlang einer x-Richtung angeordnet sind. Weiterhin umfasst das Schaltfeld jeweils einen Trennschalter der ersten, zweiten und dritten Strom-Phase, wobei die Trennschalter jeweils eine Trennstrecke aufweisen, und wobei die Trennstrecken parallel zueinander angeordnet sind. Das Schaltfeld umfasst weiterhin einen ersten Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitt der ersten Strom-Phase und einen zweiten Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitt der zweiten Strom-Phase, wobei der erste und der zweite Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitt sich parallel zueinander entlang einer quer zur x-Richtung verlaufenden y-Richtung erstrecken. Das Schaltfeld umfasst weiterhin einen Sammelschienen- Anschluss zum Anschließen eines dritten Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitts der dritten Strom-Phase, wobei der erste und der zweite Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitt und der Sammelschienen-Anschluss über den Trennschalter der jeweiligen Strom-Phase mit dem Leistungsschalter der jeweiligen Strom-Phase elektrisch verbindbar sind, wobei der zweite Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitt eine Begrenzungs-Ebene als die Ebene definiert, welche in der x- und y-Richtung verläuft und eine Mitte des zweiten Sammelschienen- Phasenleiter-Abschnitts enthält, und wobei jede der drei Trennstrecken zumindest teilweise auf der den drei Leistungsschaltern zugewandten Seite der Begrenzungs-Ebene angeordnet ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Einrichtung einer Hochspannungsschaltanlage vorgeschlagen. Hierbei umfasst die Tätigkeit der Einrichtung zum Beispiel auch die Herstellung, Aufrüstung, und/oder die Reparatur einer solchen Schaltanlage. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines vormontierten Schaltfelds, insbesondere irgendeines hierin beschriebenen Schaltfelds, in einem standardisierten Transport-Container örtlich entfernt von einem Aufstellungsort für die Hochspannungs- Schaltanlage, wobei das Schaltfeld einen ersten Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitt der ersten Strom-Phase und einen zweiten Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitt der zweiten Strom-Phase aufweist. Im Transportzustand hat somit das Schaltfeld, und insbesondere Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitte für die erste und die zweite der Strom-Phasen und ein Sammelschienen-Anschluss für die dritte Strom-Phase des Schaltfelds, eine Bauhöhe kleiner als die Innenhöhe des Transport-Containers. Das Verfahren umfasst weiterhin das Transportieren des Schaltfelds in dem Transport-Container zu dem Aufstellungsort für die Hochspannungs-Schaltanlage. In Ausführungsformen ist das Schaltfeld bei dem Transportieren zumindest teil-befüllt mit Schutzgas. Weiterhin umfasst das Verfahren das Anschließen eines dritten Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnittes der dritten Strom-Phase
an einen Sammelschienen-Anschluss des Schaltfelds, so dass der Sammelschienen- Phasenleiter-Abschnitt der dritten Strom-Phase eine Bauhöhe größer als eine Innenhöhe des Transport-Containers hat.
Hierin sind Zahlenangaben wie beispielsweise zwei Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitte grundsätzlich so zu verstehen, dass zumindest zwei Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitte vorzusehen sind; es können daher z.B. auch mehr als zwei Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitte vorgesehen sein.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Im Folgenden sollen einzelne Ausführungsformen der Erfindung und vorteilhafte Aspekte allgemeiner Art in Bezug auf die Figuren dargestellt werden. Dabei können verschiedene einzelne Merkmale auch weggelassen oder mit anderen Merkmalen kombiniert werden. In den Figuren zeigen:
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schaltfelds gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2a bis 2c zeigen seitliche Querschnittsansichten des Schaltfelds von Fig. 1; und Fig. 3 zeigt eine Frontalansicht des Schaltfelds der Fig. 1 bis 2c.
Im Folgenden soll mit Bezug auf Fig. 1 ein Schaltfeld 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschreiben werden. Allgemein ist ein Schaltfeld hierin so definiert, dass es für jede von z.B. drei Strom-Phasen zumindest jeweils einen Leistungsschalter, einen Trennschalter und einen Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitte und/oder einen Sammelschienen-Anschluss zum Anschluss an einen Sammelschienen-Phasenleiter umfasst. Das Schaltfeld muss noch nicht an die Sammelschiene angeschlossen sein.
Das in Fig. 1 dargestellte Schaltfeld 1 ist dazu vorgesehen, an eine Doppelsammelschiene gekoppelt zu werden, wobei die Doppelsammelschiene eine erste Sammelschiene und eine zweite Sammelschiene jeweils mit drei Phasenleitern aufweist. Diese Phasenleiter sind zum Tragen einer jeweiligen Stromphase von dreiphasigem Strom ausgelegt. Das Schaltfeld 1 beinhaltet Abschnitte dieser Phasenleiter: Nämlich sind für die erste Sammelschiene jeweilige Sammelschienenmodule 170, 270 und 370 mit entsprechenden Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitten 174, 274 und 374 dargestellt. Ebenso sind für die zweite Sammelschiene
entsprechende Sammelschienenmodule 190, 290 und 390 mit entsprechenden Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitten 194, 294 (siehe Fig. 2b) und 394 dargestellt. Diese Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitte sind in den jeweiligen Sammelschienenmodulen einphasig gekapselt. Die Sammelschienenmodule 170, 270, 370 sowie 190, 290 und 390 weisen Anschlüsse 172, 272, 372, 192 (s. Fig. 2a), 292 und 392 zum Anschließen weiterer Abschnitte des jeweiligen Sammelschienen-Phasenleiters auf. Beispielhaft sind weitere Abschnitte des Sammelschienen-Phasenleiters dargestellt, die an einige dieser Anschlüsse angeschlossen sind: Beispielsweise ist an den Anschluss 392 des Sammelschienenmoduls 390 ein Modul 390' mit einem weiteren Phasenleiter angeschlossen. Das Modul 390' weist wiederum einen weiteren Anschluss 392' für weitere solche Module auf.
Für jede der drei Stromphasen weist das Schaltfeld 1 eine entsprechende Schaltfeld- Komponente 1 00 , 200 bzw. 300 auf, die an die Sammelschienen-Phasenleiter der entsprechenden Stromphase koppelbar sind. Die Schaltfeld-Komponenten 100, 200 und 300 sind einander abgesehen von den weiter unten beschriebenen Unterschieden weitgehend ähnlich. Im Folgenden soll zunächst die Schaltfeld-Komponente 300 für die dritte Stromphase beschrieben werden.
Die Schaltfeld-Komponente 300 weist ein Leistungsschaltermodul 3 10 auf, in dem ein Leistungsschalter angeordnet ist. Das Leistungsschaltermodul 310 weist weiterhin einen ersten Ausgang 315 und einen zweiten Ausgang auf, an den ein Verbindungsstück 340 angeschlossen ist. Die beiden Ausgänge weisen in die gleiche Richtung, nämlich in eine z- Richtung. Das Leistungsschaltermodul 310 weist weiter ein Stand-Gestell 318 auf.
Das Verbindungsstück 340 ist T-artig geformt und hat einen Bodenausgang (in z-Richtung gerichtet) und zwei einander gegenüberliegende Seitenausgänge (in einer x-Richtung gerichtet). Mittels des Bodenausgangs ist das Verbindungsstück 340, wie oben beschrieben, an den entsprechenden Ausgang des Leistungsschaltermoduls 310 angeschlossen. Der eine der Seitenausgänge des Verbindungsstücks 340 ist über ein Trennschaltermodul 350 mit dem Sammelschienenmodul 370 verbunden, und der andere der Seitenausgänge ist über ein Trennschaltermodul 380 mit dem Sammelschienenmodul 390 verbunden. Das Leistungsschaltermodul 310, das Verbindungsstück 340, das Trennschaltermodul 350 bzw. 380 und das Sammelschienenmodul 370 bzw. 390 weisen jeweilige in ihrem Inneren verlaufende Leiterabschnitte und jeweilige Gehäuseabschnitte auf, wobei die jeweiligen Gehäuseabschnitte jeweilige Gasvolumen für ein die jeweiligen Leiterabschnitte umgebendes dielektrisches Schutzgas definieren. Diese Gasvolumen können in sich abgeschlossen sein
oder mit Gasvolumen benachbarter Module für das Schutzgas verbunden sein, z.B. über gasdurchlässige Stützisolatoren.
Die beiden weiteren Schaltfeld- Komponenten 100 und 200 für die übrigen Stromphasen sind in ähnlicher Weise aufgebaut, und die obige Beschreibung gilt entsprechend auch für diese. Weitere Details zu den drei Schaltfeld-Komponenten 100, 200, 300 sind weiter unten, insbesondere im Bezug auf die Figuren 2a bis 2c beschrieben.
Die drei Leistungsschaltermodule 1 10, 210, 310 beziehungsweise die darin bereitgestellten Leistungsschalter, sind parallel zueinander angeordnet und definieren eine x-Richtung als eine Achse der Leistungsschalter (z.B. Achse 112a in Fig. 2a). Die Leistungsschalter 110, 210, 310 sind voneinander in einer y- Richtung beabstandet, und sind somit in einer Leistungsschalter- Ebene (x-y-Ebene) angeordnet.
Auch die Sammelschienen Phasenleiterabschnitte 174, 274, 374 der ersten Sammelschiene sind parallel zueinander angeordnet und definieren eine y-Richtung als die Richtung, parallel zu der sie angeordnet sind. Die Angabe einer Richtung beinhaltet hierin keine absolute Ortsangabe und wird durch eine Parallelverschiebung nicht beeinflusst. Auch die Phasenleiterabschnitte 194, 294, 394 der zweiten Sammelschiene sind parallel zueinander bzw. zu der y-Richtung angeordnet.
In dem Schaltfeld 1 von Fig. 1 sind die x-, y- und z-Richtung senkrecht zueinander und bilden somit ein kartesisches Koordinatensystem. Dies ist jedoch nicht zwingend. In abgewandelten Ausführungsformen können diese Richtungen auch quer zueinander sein, d.h. nicht-parallel sein. In weiteren Ausführungsformen bilden zumindest zwei, insbesondere alle drei, der x-, y- und z-Richtung einen Winkel von mindestens 60° miteinander, und/oder stehen senkrecht zueinander.
Wie genauer in Fig. 2a bis 2c zu sehen ist, sind die Sammelschienen-Phasenleiterabschnitte 194, 294, 394 in der z-Richtung übereinander angeordnet. Somit sind die Sammelschienen- Phasenleiterabschnitte in einer Sammelschienen-Ebene (Ebene 8a in Fig. 2b, also eine y-z- Ebene) angeordnet. Jedoch sind auch andere Anordnungen der Phasenleiterabschnitte 194, 294, 394 möglich. Die Verbindungsstücke 140, 240 und 340 sind zueinander gleich aufgebaut. Fig. 2a zeigt eine seitliche Querschnittsansicht des Schaltfelds 1 in einer Querschnittebene, die senkrecht zu der y-Richtung, d.h. der Richtung des ersten Phasenleiterabschnitts 174, ist,
und die durch eine Mitte des ersten Leistungsschaltermoduls 110 verläuft. Mit Bezug auf Fig. 2a soll im Folgenden die erste Schaltfeld- Komponente 100 genauer beschrieben werden.
Analog zu der oben beschriebenen dritten Schaltfeld-Komponente 300 weist auch die erste Schaltfeld-Komponente 100 ein Leistungsschaltermodul 1 10 mit einem Stand-Gestell 1 18 auf. Das Stand-Gestell 118 definieren eine Grundebene 6, und das Schaltfeld 1 ist vollständig oberhalb der Grundebene 6 angeordnet. Das Leistungsschaltermodul 110 weist einen Leistungsschalter 112 (schematisch dargestellt) und ein Leistungsschaltergehäuse 111 auf, das eine gasdichte Kapselung des Leistungsschalters 112 erlaubt. Der Leistungsschalter 112 weist eine Trennstrecke auf. Hierin ist eine Trennstrecke als Strecke definiert, die bei geöffnetem Schalter eine Isolationsstrecke zwischen zwei Enden des Schalters bildet, aber durch Schließen des Schalters durch ein bewegtes Schaltelement überbrückbar ist, um eine elektrische Verbindung zwischen den zwei Enden des Schalters herzustellen. Der Leistungsschalter 112 ist durch ein Antriebsmodul 113 betätigbar, welches das bewegte Schaltelement zu bewegen vermag, um den Schalter zu öffnen oder zu schließen. Der Leistungsschalter 1 12 definiert eine Leistungsschalterachse 1 12a, z.B. als eine Bewegungsachse des bewegten Schaltelements des Leistungsschalters. Diese Leistungsschalterachse 112a definiert die x-Richtung.
Das Leistungsschalter-Modul 110 weist weiter ein Leiterstück 114 auf einer Seite der Trennstrecke, und ein weiteres Leistungsstück 116 auf einer anderen Seite der Trennstrecke auf. Das Leiterstück 114 führt zu einem Anschluss 115, an den weitere Module des Schaltfelds 1 anschließbar sind, um elektrisch mit dem Leiterstück 114 verbunden zu werden. Solche weiteren Module können beispielsweise ein Trennschalter-Modul, eine Erdschalter- Modul, ein Stromwandler-Modul, ein Spannungsmesser-Modul, Querfeld-Koppelungs-Modul zur Koppelung an die zweite Sammelschiene, ein Anschluss-Modul zum Koppeln an externe Leitungen (unterirdisch oder oberirdisch) sein, und/oder eine Kombination solcher Module sein. Der Anschluss 115 des Leistungsschalters ist in z-Richtung gerichtet. Der Anschluss 115 weist eine in der x-y-Richtung liegenden Anschlussflansch auf. Das weitere, auf der anderen Seite des Leistungsschalters 112 angeordnete Leiterstück 116 führt zu einem Anschluss 117, der ebenfalls in z-Richtung weist und einen an in x-y-Richtung verlaufenden Anschlussflansch aufweist. Das Leiterstück 116 führt durch einen Isolator, beispielweise einen Stütz- oder Schott-Isolator 117a hindurch. Der Isolator 1 17a ist in der Ebene des Anschlusses 117 angeordnet (x-y-Ebene).
An den Anschluss 117 des Leistungsschaltermoduls 110 ist ein Verbindungsstück 140 angeschlossen. Das Verbindungsstück 140 ist T-artig gestaltet und hat zusätzlich zu dem Bodenausgang, der an den Anschluss 1 17 des Leistungsschalter-Moduls 1 10 angeschlossen ist, zwei einander gegenüberliegende Seitenausgänge 148. Im Inneren des Verbindungsstücks 140 verläuft ein elektrischer Leiter mit einem Leiterabschnitt 145, der mit dem Leiterabschnitt 116 des Leistungsschaltermoduls 110 elektrisch verbunden ist. Das Leiterstück 145 führt zu einem Knotenpunkt, von dem aus seitlich weitere Leiterstücke 146 zu den Seitenausgängen 148 des Verbindungsstücks 140 führen. Somit erstrecken sich die Leiterabschnitte 145 und 146 sternartig von dem Knotenpunkt aus zu den jeweiligen Seitenausgängen 148 bzw. zu dem Bodenausgang. Das Verbindungsstück 140 kann auch einen optionalen Spannungsmesser aufweisen.
Die Seitenausgänge 148 sind mit einem in der z-y- Ebene verlaufenden Flansch und mit einem in der Ebene des Flansches angeordneten Scheibenisolator versehen. Das Verbindungsstück 140 weist weiter ein Gehäuse auf, das dessen Inneres gasdicht abzuschließen vermag, um das Isoliergas darin aufzunehmen. Weiterhin weist das T-artige Verbindungsstück 140 einen optionalen Stromwandler 142 auf. Der Stromwandler 142 ist ausgestattet, um einen durch das Leiterstück 145 laufenden Strom zu messen. Vorzugsweise umfasst der Stromwandler 142 magnetische Spulen, die kontaktlos über magnetische Induktion den Strom zu messen vermögen. Der Stromwandler 142 kann außerhalb des durch das Gehäuse definierten Gasvolumens angeordnet sein.
An einem der Seitenausgänge 148 des Verbindungsstücks 140 ist ein Trennschaltermodul 150 angebracht. Das Trennschaltermodul 150 ist mit einem Eingang 158 an den Seitenausgang 148 des Verbindungsstückes 140 angebracht, nämlich über eine Flanschverbindung zwischen dem Flansch des Seitenausgangs 148 und einem dazu passenden Flansch des Eingangs 158. Das Trennschaltermodul 150 weist einen Trennschaler 152 mit einer Trennstrecke 154 auf. Die eine Seite der Trennstrecken 154 ist über Leiterabschnitte, z.B. 146 und 145, mit dem Leistungsschalter 1 12 elektrisch verbunden. Die andere Seite der Trennstrecke 154 ist über einen Sammelschienen- Verbindungs-Leiterabschnitt 156 mit dem weiter unten genauer beschriebenen Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitt 174 verbunden. Somit ist der Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitt 174 über den Trennschalter 152 mit dem Leistungsschalter 112 elektrisch verbindbar.
Der Trennschalter 152 weist ein festes Kontaktstück und ein bewegtes Kontaktstück auf, welche durch die Trennstrecke 154 voneinander trennbar sind. In alternativen
Ausführungsformen kann der Trennschalter auch zwei bewegte Kontaktstücke, je eines auf beiden Seiten der Trennstrecke 154, aufweisen. Das bewegte Kontaktstück ist bewegbar, um die Trennstrecke 154 wahlweise zu überbrücken oder zu trennen. Die Trennstrecke verläuft in z-Richtung. In Ausführungsformen kann die z-Richtung durch die Richtung der Trennstrecke sogar definiert werden. In der dargestellten Ausführungsform ist auch das bewegte Kontaktstück längs der z-Richtung bewegbar, bzw. auch die Bewegungsrichtung des bewegten Kontaktelements kann die z-Richtung definieren.
Das bewegte Kontaktelement des Trennschalters 152 ist auf der elektrisch mit dem Leistungsschalter 112 verbundenen Seite der Trennstrecke 154 angeordnet. Das bewegte Kontaktelement des Trennschalters 152 ist räumlich auf der von dem Leistungsschalter abgewandten Seite der Trennstrecke 154 angeordnet.
Das Trennschaltermodul 150 geht nahtlos in ein erstes Sammelschienenmodul 170 über. Anders gesagt, sind das Trennschaltermodul 150 und das erste Sammelschienenmodul 170 integral miteinander ausgebildet und weisen ein gemeinsames Gehäuse auf. Das gemeinsame Gehäuse definiert einen gasdicht abschließbaren Innenraum, in dem der Trennschalter 152 und der erste Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitt 174 angeordnet sind. Der erste Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitt 174 erstreckt sich in y- Richtung beziehungsweise definiert die y- Richtung, und ein Gehäuseabschnitt 171 des ersten Sammelschi enenmoduls 170 erstreckt sich zumindest abschnittsweise zylinderartig um den ersten Sammelschienen- Phasenleiter- Abschnitt 174.
Das Leistungsschaltermodul 1 10, das Verbindungsstück 140 und das Trennschaltermodul 150 mit dem ersten Sammelschienenmodul 170 definieren somit einen Gasraum, oder mehrere Gasräume, die eine Schutzgas-gekapselte Verbindung von dem Leistungsschalter 112 zu dem ersten Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitt 174 erlauben. An dem weiteren Seitenausgang des Verbindungsstücks 140 ist ein weiteres Trennschalterund Sammelschienenmodul 190 angeordnet, das einen Trennschalter 182 und einen weiteren Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitt 1 94 enthält . Das Trennschalter- und Sammelschienenmodul 190 ist entsprechend dem bereits oben beschriebenen Trennschaltermodul 150 und Sammelschienenmodul 170 aufgebaut. Weiter sind in Fig . 2 a ein zweites S ammelschienenmodul 270 und ein drittes Sammelschienenmodul 370 mit entsprechenden Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitten
274 beziehungsweise 374 für die zweite beziehungsweise dritte Stromphase der ersten Sammelschiene dargestellt. Ebenso sind optionale Sammelschienenmodule 290 und 390 mit entsprechenden Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitten für die zweite beziehungsweise dritte Stromphase der zweiten Sammelschiene dargestellt. Diese Module sind weiter unten in Bezug auf Fig. 2b und 2c genauer beschrieben.
Eine Begrenzungs-Ebene 2 ist als die Ebene definiert, welche in der x-Richtung (also parallel zur Leistungsschalterachse 1 12a) und in der y-Richtung (also parallel zu dem ersten oder zweiten Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitt 174, 274) verläuft und eine Mitte des zweiten Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitts 274 enthält. Die Trennstrecke 154 ist bezüglich der Begrenzungs-Ebene 2 vollständig auf der Seite des Leistungsschalters 112 angeordnet. In alternativen Ausführungsformen kann die Trennstrecke 154 sich auch bis in die Begrenzungs-Ebene 2 hinein erstrecken, so dass sie nur teilweise auf der dem Leistungsschalter 112 zugewandten Seite der Begrenzungs-Ebene 2 angeordnet ist. Jedoch ist es vorteilhaft, wenn sich die Trennstrecke 154 überwiegend auf der dem Leistungsschalter 112 zugewandten Seite der Begrenzungs-Ebene 2 angeordnet ist, insbesondere mindestens zu 70% oder sogar mindestens zu 90% ihrer Länge auf der dem Leistungsschalter 112 zugewandten Seite der Begrenzungs-Ebene 2 angeordnet ist. Vorteile dieser Anordnung sind weiter unten erläutert.
Im Folgenden wird mit Bezug auf Fig. 2b eine für die zweite Stromphase vorgesehene zweite Komponente 200 des Schaltfelds dargestellt. Diese zweite Komponente 200 ist entsprechend der ersten Komponente 100, welche in Bezug auf Fig. 2a erläutert wurde, aufgebaut, und die mit 2 beginnenden Bezugszeichen der Komponente 200 entsprechen den mit 1 beginnenden Bezugszeichen der Komponente 100. Mit dieser Änderung gilt die Beschreibung von Fig. 2a auch für Fig. 2b abgesehen von den in der Figur erkennbaren und den weiter unten beschriebenen Unterschieden.
Wie in Fig. 1 erkennbar ist, ist der Leistungsschalter 212 parallel zum Leistungsschalter 112 für die erste Stromphase angeordnet, d.h. die Achse 212a erstreckt sich ebenfalls in x- Richtung. Der Leistungsschalter 212 ist in y-Richtung gegenüber dem Leistungsschalter 112 versetzt (s. Fig. 1). Entsprechend sind auch weitere Module der Komponente 200 in y- Richtung gegenüber den entsprechenden Modulen der Komponente 100 in y-Richtung versetzt. Das Verbindungsstück 240, das Trennschaltermodul 250, und das zweite Sammelschienenmodul 270 stellen einen gasisolierten Weg für einen Leiter zur Verfügung, der von dem Leistungsschalter 212 bis zu dem zweiten Sammelschienen-Phasenleiter-
Abschnitt 274 für die zweite Stromphase verläuft und lediglich durch den Trennschalter 252 beziehungsweise dessen Trennstrecke 254 trennbar ist. Der Ausgang 248 ist mit dem Ausgang 148 von Fig. 2a auf gleicher Höhe (d.h. mit gleichem Abstand in z-Richtung gegenüber der Grundebene 6) angeordnet, und entsprechend ist auch der Knotenpunkt zwischen den Leiterabschnitten 245 und 246 des Verbindungsstücks 240 auf der gleichen Höhe wie der entsprechende Knotenpunkt des Verbindungsstücks 140 von Fig. 2a angeordnet. Der zweite Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitt 274 erstreckt sich parallel zu dem ersten Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitt 174, d.h. entlang der y-Richtung.
Der zweite Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitt 274 ist in z-Richtung gegenüber dem ersten Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitt 174 versetzt angeordnet. Die Sammelschienenmodule 170 und 270 (und 370) sind somit entlang einer Sammelschienen- Ebene 8a angeordnet, welche in y- und z-Richtung verläuft. Genauer verlaufen die zwei (drei) Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitte 174, 274 (und 374) in der Sammelschienen-Ebene 8a. Die Mitte des Ausgangs 248 des Verbindungsstücks 240 hat eine Höhe (in z-Richtung über der Grundebene 6), die genau mittig zwischen der Höhe des ersten Sammelschienenmoduls 170 und der des zweiten Sammelschienenmoduls 270 ist. Auf diese Weise kann das Trennschalter- und Sammelschienenmodul 250, 270 auf genau die gleiche Weise gestaltet sein wie das entsprechende Modul 150, 170 aus Fig. 2a, mit dem Unterschied, dass das Modul 250, 270 aus Fig. 2b um 180° Grad um die x- Achse gedreht ist. Die Verwendung eines gleich aufgebauten Moduls für die erste Stromphase (Modul 150, 170 von Fig. 2a) und für die zweite Stromphase (Modul 250, 270 von Fig. 2b) verringert die Anzahl unterschiedlicher Teile und erlaubt daher eine effiziente Herstellung und Wartung mit weniger verschiedenen Teilen. Gleiches gilt für die Verwendung gleicher Verbindungsstücke 140, 240, 340. Aufgrund der Drehung um 180° ist das bewegte Kontaktelement bei dem Trennschalter 252 räumlich auf der anderen Seite der Trennstrecke 254 als bei dem Trennschalter 152 angeordnet: Bei dem Trennschalter 252 ist das bewegte Kontaktelement auf der zum Leistungsschalter 212 hingewandten Seite der Trennstrecke 254 angeordnet. Allgemeiner sind der Trennschalter 154 und der Trennschalter 254 zueinander entgegengesetzt ausgerichtet, insbesondere sind deren bewegte Kontaktstücke auf unterschiedlichen Seiten der jeweiligen Trennstrecken angeordnet, also das bewegte Kontaktstück des einen der Trennschalter 154, 254 auf der den Leistungsschaltern zugewandten Seite und das bewegte Kontaktstück des anderen der Trennschalter 154, 254 auf der den Leistungsschaltern abgewandten Seite.
Das für das Trennschalter- und Sammelschienenmodul 250, 270 gesagte gilt entsprechend auch für das an dem zweiten Seitenausgang des Verbindungsstücks 240 angebrachte Modul 290 mit dem Trennschalter 282 und dem Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitt 294 für die zweite Stromphase der zweiten Sammelschiene. Auch für die zweite Sammelschiene sind die Sammelschienenmodule 190, 290, 390 beziehungsweise die darin angeordneten Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitte 194, 294, 394 entlang einer Sammelschienen-Ebene 8b, die in z-y-Richtung verläuft, angeordnet.
Die Leistungsschalter-Module (in Fig. 2b: Modul 210; ebenso auch Module 1 10, 310) haben jeweils zwei Leistungs- Ausgänge 215 und 217. Die Mitten der Ausgänge 215 sind gegenüber den Mitten der Ausgänge 217 in x-Richtung um einen gemeinsamen Abstand 2 Mal m versetzt, also um das Doppelte der in Fig. 2b angegebenen Länge m. In Ausführungsformen beträgt dieser Abstand 2 Mal m das Dreifache des Modulmasses einer Komponente. Beispielsweise kann das Modulmass 720 mm betragen, und der Abstand 2 Mal m 2160 mm betragen. In Ausführungsformen ist die Sammelschienen-Ebene 8a in x-Richtung gegenüber den Ausgängen 217 um einen gemeinsamen Abstand m versetzt, weg von den Ausgängen 215. Die Sammelschienen-Ebene 8a ist also um den Abstand m von den ersten Ausgängen 215 und um den Abstand 3m von den zweiten Ausgängen 217 entfernt. Diese Ausführungsformen entsprechen beispielsweise einer Variation des Schaltfelds von Fig. 2a - 2c, bei dem die Proportionen so gewählt sind, dass die drei in Fig. 2b als m dargestellten Längen gleich sind.
In Ausführungsformen ist die Sammelschienen-Ebene 8b mittig zwischen den Ausgängen 215 und 217 der Leistungsschalter angeordnet, jeweils mit einem Abstand m. Dadurch kann mit den gleichen Bauteilen, wie sie an Ausgang 217 angebracht sind, auch eine Verbindung zwischen Ausgang 215 und der zweiten Sammelschiene (Ebene 8b) hergestellt werden, etwa für ein Koppelmodul. Diese mittige Anordnung ist insbesondere in Ausführungsformen mit einer Doppelsammelschiene von Vorteil.
Im Folgenden wird mit Bezug auf Fig. 2c eine für die dritte Stromphase vorgesehene dritte Komponente 300 des Schaltfelds dargestellt. Diese dritte Komponente 300 ist entsprechend der ersten und zweiten Komponente 100, 200 welche in Bezug auf Fig. 2a, 2b erläutert wurden, aufgebaut, und die mit 3 beginnenden Bezugszeichen der Komponente 300 entsprechen den mit 1 und 2 beginnenden Bezugszeichen der Komponenten 100 und / oder 200. Mit dieser Änderung gilt die Beschreibung von Fig. 2a und 2b auch für Fig. 2c
abgesehen von den in der Figur erkennbaren und den weiter unten beschriebenen Unterschieden.
Das Leistungsschaltermodul 310 ist somit entsprechend den Leistungsschaltermodulen 110, 210 aufgebaut, und die Leistungsschalterachse 3 12a verläuft parallel zu den Leistungsschalterachsen 112a und 212a, d.h. zur x-Richtung. Diese Achsen 112a, 212a, 312a sind gleichmäßig in y-Richtung gegeneinander versetzt (siehe Fig. 1). Auch das Verbindungsstück 340 ist entsprechend den Verbindungsstücken 140 und 240 aufgebaut und dessen Ausgänge 348 haben den gleichen Abstand von der Grundebene 6 in z-Richtung wie die Ausgänge 248 und 148 der entsprechenden Verbindungsstücke für die erste beziehungsweise zweite Stromphase. Auch der Knotenpunkt zwischen den Leiterabschnitten 346 und 345 ist in z-Richtung gleichweit von der Grundebene 6 beabstandet wie die entsprechenden Knotenpunkte in Fig. 2a und Fig. 2b, sodass diese Knotenpunkte beziehungsweise die Ausgänge aller drei Verbindungsstücke 140, 240, 340 entlang einer in y- Richtung verlaufenden Geraden liegen. An den Ausgang 348 ist ein Trennschaltermodul 350 angeschlossen. Das Trennschaltermodul enthält einen Trennschalter 352 mit einer Trennstrecke 354. Dieser Trennschalter ist ähnlich wie der Trennschalter 252 von Fig. 2b aufgebaut, und insbesondere ist das bewegte Kontaktstück des Trennschalters 352 räumlich auf der gleichen Seite der Trennstrecke wie bei dem Trennschalter 252 angeordnet, insbesondere auf der dem Leistungsschalter 312 zugewandten Seite der Trennstrecke 354. Auch die Trennstrecke 354 ist, wie die übrigen Trennstrecken 154 und 254, auf der Seite des Leistungsschalters 3 12 gegenüber der Begrenzungs-Ebene 2 angeordnet.
Die Trennstrecken 154, 254, 354 sind parallel zueinander angeordnet. Hierin beinhaltet der Begriff parallel auch eine anti-parallele Anordnung, also mit um 180° verdrehten Elementen. Die Trennstrecke 354 ist somit in der z-Richtung angeordnet.
Anders als bei den Komponenten 1 00 und 200 ist bei der Komponente 300 das Trennschaltermodul 350 nicht gemeinsam mit einem Sammelschienenmodul ausgebildet. Stattdessen weist das Trennschaltermodul 350 einen Sammelschienenanschluss 359 auf. Der Sammelschienenanschluss 359 weist in z-Richtung. Weiter ist der Sammelschienenanschluss 359 mit einem in der x-y-Ebene liegenden Flansch ausgestattet. Zu dem Sammelschienenanschluss 359 führt ein Leiterabschnitt 356 hin. Der Leiterabschnitt 356, und
somit der Sammelschienenanschluss 359, ist über den Trennschalter 352 mit dem Leistungsschalter 312 elektrisch verbindbar.
An dem Sammelschienenanschluss 359 ist das Sammelschienenmodul 370 abnehmbar angeschlossen, nämlich über eine Flanschverbindung zwischen dem Flansch des Sammelschienenanschlusses 359 und einem dazu passenden Flansch eines entsprechenden Anschlusses 378 des Sammelschienenmoduls 370. Zwischen diesen Flanschen ist ein Schott- Isolator 359a angeordnet. Der Schott-Isolator 259a ist auf einer den Leistungsschaltern abgewandten Seite der Begrenzungs-Ebene 2 angeordnet und erstreckt sich parallel zu der Begrenzungs-Ebene 2. Statt eines Schott-Isolators kann auch ein Stütz-Isolator verwendet werden.
Das Sammelschienenmodul 370 ist abnehmbar. Anders gesagt, ist der Sammelschienen- Anschluss 359 derart zum Anschließen eines dritten Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitts 374 ausgebildet, dass ein drittes Sammelschienen-Modul 370 der dritten Strom-Phase bildbar ist, in welchem dritten Sammelschienen-Modul 370 der dritten Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitt 374 angeordnet ist.
Das Sammelschienenmodul 370 enthält den dritten Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitt 374 für die dritte Stromphase, und einen Gehäuseabschnitt 372, der den Sammelschienen- Phasenleiter-Abschnitt 374 zylinderartig umgibt. Weiter beinhaltet das Sammelschienemodul 370 einen Leiterabschnitt 376, der den Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitt 374 mit dem Ausgang 378 verbindet und über den Ausgang 378 eine elektrische Verbindung zum Leiterabschnitt 356 herstellt. Somit stellen die Leiterabschnitte 276, 256 eine elektrische Verbindung von dem Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitt 372 zum Trennschalter 352 und über diesen Trennschalter eine wahlweise trennbare elektrische Verbindung zum Leistungsschalter 312 her. Dass das Sammelschienenmodul 370 abnehmbar ist (durch Lösen der Verbindung zwischen dem Sammelschienenanschluss 359 und dem entsprechenden Anschluss 378 des Sammelschienenmoduls 370), hat bedeutende Vorteile für den Transport des Schaltfelds. Insbesondere kann dadurch eine verringerte Bauhöhe erreicht werden. Die Bauhöhe ist hierbei als die Höhe in z-Richtung bzw. in Richtung senkrecht zu einer Leistungsschalter-Ebene, in der die Leistungsschalter angeordnet sind, definiert: Und zwar ist die Bauhöhe die Höhe des Schaltfelds gemessen von dem untersten Teil des Schaltfelds, z.B. von einem Stand-Gestell der Leitsungsschalter- Anordnungen bzw. von der durch dieses Gestell definierte Grundebene
6. Unten ist hier als die Richtung in z-Richtung von der Begrenzungs-Ebene 2 zu den Leistungsschaltern hin definiert.
Die Bauhöhe des Schaltfelds wird bei anmontiertem drittem Sammelschienen-Modul 370 durch dieses Modul 370 vorgegeben. Bei abmontiertem Abschnitt 374 entspricht die Bauhöhe dagegen dem Abstand in z-Richtung zwischen einer Transporthöhenebene 4 von der Grundebene 6. Diese verringerte Bauhöhe wird durch den zweiten Sammelschienenmodul 270 und / oder durch den Sammelschienen-Anschluss 359 für die dritte Strom-Phase vorgegeben. Denn bei abgenommenem Sammelschienenmodul 370 (und entsprechend weiteren Sammelschienenmodul 390) findet das Schaltfeld vollständig zwischen der Grundebene 6 und einer Transporthöhenebene 4 Platz: Alle verbleibenden Teile des Schaltfelds, insbesondere die Sammelschienenmodule 270, 170, und das Trennschaltermodul 350, sind zwischen diesen beiden Ebenen 6 und 4 angeordnet. Mit abgenommenen Sammelschienenmodul 370 (und 390) befindet sich das Schaltfeld in einem Transportzustand, und findet in einem Standard-Transportcontainer, dessen Innenhöhe diesen Abstand zwischen den Ebenen 6 und 4 nicht überschreitet, Platz.
Auch bei demontiertem bzw. nicht anmontiertem Sammelschienenmodul 370 (und 390) sind die Trennschaltermodule 350 (und 380) mit den entsprechenden Trennschaltern 352 (und 382) für die dritte Stromphase noch an dem Schaltfeld anmontiert. Dies bedeutet, dass diese bewegten Teile auch bereits in einem Transportzustand anmontiert sind, in dem das Schaltfeld in dem Transportcontainer Platz findet. Diese bewegten Teile müssen somit nicht mehr am Aufstellungsort anmontiert werden, sondern die Montage und das Vortesten können bereits vor dem Transport erfolgen, was mit einer erheblichen Zeitersparnis für das Anmontieren und für das Testen am Aufstellungsort verbunden ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist jede der drei Trennstrecken 154, 254, 354 zumindest teilweise unterhalb der Begrenzungs-Ebene 2 angeordnet (genauer: auf der den drei Leistungsschaltern 112, 212, 312 zugewandten Seite angeordnet). Dies hat zur Folge, dass eine geringe Bauhöhe erreicht werden kann, wie im Folgenden erläutert wird. Die Sammelschienen-Module 170 und 270 erstrecken sich auch in einen etwas oberhalb der Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitte 174 und 274 gelegenen Bereich. Beispielsweise befindet sich in diesem Bereich noch ein Teil des Gasvolumens für das Schutzgas. Daher erstreckt sich das Schaltfeld auch bei abgenommenem dritten Sammelschienen-Phasenleiter etwas oberhalb der durch die S ammelschienen-Phasenleiter- Abschnitte 174 und 274 definierten Begrenzungs-Ebene 2. Die zusätzliche Höhe entspricht mindestens dem Abstand,
der erforderlich ist, um die auftretenden Spannungen dielektrisch zu isolieren. Ein Maß für diesen Abstand ist der Radius des zylinderartigen Gehäuseabschnitts des zweiten Sammelschienen-Moduls 270.
Auch die Schalter 152, 252, 352 erfordern in der Regel noch einen gewissen zusätzlichen Raum oberhalb der Trennstrecken 154, 254, 354. Dieser zusätzliche Raum ist für die jeweiligen Schalterkontakte und für deren dielektrische Isolierung erforderlich. Auch die hierfür erforderliche zusätzliche Mindesthöhe über den Trennstrecken 154, 254, 354 entspricht größenordnungsmäßig dem zur effektiven Kapselung der auftretenden Spannungen erforderlichen Abstand. Dadurch, dass die drei Trennstrecken 154, 254, 354 zumindest teilweise unterhalb der Begrenzungs-Ebene 2 angeordnet sind, kann daher eine Bauhöhe erreicht werden, die nicht wesentlich weiter oberhalb der zweiten Sammelschiene bzw. der Begrenzungs-Ebene 2 liegt, als dies ohnehin zur dielektrischen Isolation der Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitte 174 und 274 erforderlich ist. Somit wird eine Transport-Konfiguration ermöglicht, die wesentliche bewegte Teile der Schaltanlage, insbesondere die Trennschalter, enthält, aber deren Bauhöhe bzw. Transporthöhenebene 4 dennoch niedrig ist.
In Ausführungsformen ist die Transporthöhenebene 4 um weniger als der Abstand d (Abstand in z-Richtung zwischen erstem und zweitem Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitt 174 und 274, s i e h e F i g . 2 b) von der Begrenzungs-Ebene 2 beabstandet. In weiteren Ausführungsformen ist die Transporthöhenebene 4 um weniger als 80 cm von der Begrenzungs-Ebene 2 beabstandet.
Ein im Transportzustand befindliches Schaltfeld ist in Fig. 3 dargestellt. Genauer zeigt Fig. 3 eine Transporteinheit 10, die einen Transportcontainer 13 und das in den Figuren 1 bis 2c dargestellte Schaltfeld in dem Transportzustand, d.h. ohne die dritten Sammelschienenmodule 370, 390. Die Bezugszeichen in Fig. 3 entsprechen den Bezugszeichen in den Figuren 1 bis 2c, und zu ihrer Erklärung sei daher auf die entsprechenden Beschreibung zu den Figuren 1 bis 2c verwiesen. Zusätzlich ist an dem Anschluss 359 des Trennschaltermoduls 350 ein gasdichter Aufsatz 359b aufgesetzt, der es beispielsweise erlaubt, ein Schutzgas unter Überdruck in dem Trennschaltermodul 350 aufzubewahren, ohne dass der unterhalb des Aufsatzes 359b angeordnete Isolator 359a (siehe Fig. 2c) birst. Ebenfalls schützt der Aufsatz 359b den Isolator 359a vor Verunreinigungen und vermeidet auf diese Weise, dass Verunreinigungen in das Innere des Schaltfelds gelangen können.
Das Schaltfeld in Fig. 3 weist auch das Antriebsmodul 113, 213, 313 auf, welches zum Betätigen der Trennschalter 152, 252, 352 und der Leistungsschalter 1 12, 212, 3 12 ausgestattet ist. Das Antriebsmodul 113, 213, 313 ist auch im Transportzustand mit den Trennschaltern und mit den Leistungsschaltern betriebsbereit verbunden, also sind insbesondere alle für den Betrieb notwendigen, z.B. elektrischen und / oder mechanischen, Anschlüsse zwischen Antriebsmodul und Trennschalter bzw. Leistungsschalter verbunden. Statt gemeinsamer Antriebsmodule 113, 213, 313 können auch getrennte Antriebsmodule für verschiedene Schalter (den Leistungsschalter und die Trennschalter) vorgesehen werden. Optional ist auch eine Steuereinheit zum Steuern der Leistungsschalter und der Trennschalter und sonstiger Komponenten des Schaltfelds anmontiert und betriebsfertig verbunden.
Das Schaltfeld ist so dimensioniert, dass das Schaltfeld in einem standardisierten Transport- Container 13 Platz findet. Die Bauhöhe des Sammelschienen- Anschlusses 359 bzw. des Schaltfelds mit abmontiertem drittem Sammelschienen-Modul 370 (und 390) beträgt insbesondere weniger als 270 cm. Die Höhe von 270 cm entspricht etwa der Innenhöhe eines typischen Standard-Transportcontainers (vom Typ„High cube" mit einer Gesamt- Außenhöhe von ca. 290 cm). Die Bauhöhe des Schaltfelds mit anmontiertem drittem Sammelschienen- Modul 370 beträgt dagegen mehr als 270 cm.
Das Schaltfeld von Fig. 3 ist transportfertig vormontiert: Das heißt, dass das Schaltfeld nur durch ggf. Einsetzen in einen Standard-Container, und Abtransport des Containers transportiert werden kann; und dass die bereits vorhandenen Teile des Schaltfelds so aneinander montiert sind, wie es für den Betrieb des Schaltfelds vorgesehen ist. bzw. wie es dem funktionsfähigen fertig aufgebauten Schaltfeld der Hochspannungs-Schaltanlage entspricht (mit Ausnahme der Sammelschienen-Module 370, 390).
Der Sammelschienen-Anschluss 359 ist Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitt-los, d.h. dass er frei von einem Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitt ist, kein Sammelschienen- Phasenleiter-Abschnitt daran angeschlossen ist, der Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitt 370 (und 390) abmontiert ist, der Anschluss 359 (und 389) in diesem Sinne unverbaut ist.
Bei dem Transportcontainer 13 handelt es sich um einen Standardtransportcontainer. Standardtransportcontainer sind weltweit nach ISO 668 genormt, und werden auch als Fracht- oder Seefracht-Container bezeichnet. Transportcontainer sind für die Seeschifffahrt standardisiert, damit sie leicht stapelbar sind. Hier haben sich insbesondere folgende Standards durchgesetzt: Zum einen der sogenannte TEU-Container (20 foot equivalence
Container) mit einer Länge von ca. 6,1 m, einer Breite von ca. 2,4m. Weitere Standardcontainer sind der FEU („forty foot equivalent unit") Container mit einer Länge von ca. 12,2 m; der fortyfive foot equivalent unit Container mit einer Länge von ca. 13,7 m; und auch 48-foot und sogar 53-foot (Länge: 16,15 m) Container. Auch diese Container (auch als Transport-Container oder transportierbare Standard-Container bezeichnet) haben alle die Breite des TEU-Containers, d.h. ca. 2,4m. In einer sogenannten Normal-Cube-Ausführung haben die transportierbaren Standard-Container eine Höhe von ca. 2,6 m; und in einer High- Cube-Ausführung haben sie eine Höhe von ca. 2,9 m. Es handelt sich hier um Außenmaße. Die Innenmaße können etwas geringer ausfallen. Insbesondere die Innenhöhe des Containers ist, durch die Wanddicke des Containers bedingt, in der Regel etwas kleiner als diese oben genannten Gesamthöhe, jedoch kann die Gesamthöhe als theoretischer Maximal- Wert auch für die Innenhöhe angenommen werden. Eine typische Innenhöhe ist um 20cm geringer als die Gesamthöhe, also im Fall des High Cube Containers 270 cm. Eine Verschiffung mit mittels solche Standardcontainer ist deutlich kostengünstiger als eine Verschiffung in maßgeschneiderten Containern, welche nicht ohne Weiteres auf Standardcontainerschiffen transportiert werden können. Daher ist es vorteilhaft, dass die Bauhöhe des im Transportzustand befindlichen Schaltfelds, d.h. der Abstand zwischen der Grundebene 6 und der zur Grundebene 6 parallelen Transporthöhenebene 4, kleiner als 290 cm bzw. 270 cm (die maximale bzw. typische Innenhöhe eines Standardtransportcontainers) oder sogar kleiner als 260 bzw. 240 cm (die maximale bzw. typische Innenhöhe eines TEU-Containers) ist. Es ist weiter vorteilhaft, wenn die Breite (in der x-y-Ebene bzw. in einer Richtung senkrecht zur Leistungsschalter- Achse) weniger als 2,4 m beträgt.
Die Transporthöhenebene 4 wird maßgeblich durch die Höhe der zweiten Sammelschiene, d.h. durch die Begrenzungs-Ebene 2, bestimmt: die Transporthöhenebene 4 ist nämlich mindestens um den Radius des Gehäuseabschnitts für die zweite Sammelschiene höher als diese Begrenzungs-Ebene 2, wie in Fig. 3 und in Fig. 2b leicht erkennbar ist. Dieser Radius kann jedoch nicht beliebig klein gewählt werden, da ein gewisser Mindestradius zur effektiven Abschirmung der beim Betrieb auftretenden Spannungen erforderlich ist.
Es ist vorteilhaft, wenn für alle drei Stromphasen die Trennschalter 152, 252, 352 (siehe Figuren 2a bis 2c) auch bereits im Transportzustand vorhanden sind. Eine Montage dieser Trennschalter erfordert nämlich umfangreiche Funktionstests, da es sich um bewegte Teile handelt, und diese Funktionstest können somit bereits vor dem Transport vorgenommen werden. Die Tatsache, dass solche bewegten Teile nicht mehr am Standort anmontiert und
vorgetestet werden müssen, sondern bereits vor dem Transport dies geschehen kann, verkürzt die Aufbauzeit am Standort erheblich.
Um eine geringe Bauhöhe zu erlauben, ist es vorteilhaft, dass die Trennstrecken dieser Trennschalter zumindest teilweise auf der den Leistungsschaltern zugewandten Seite der Begrenzungs-Ebene 2 angeordnet sind. Auch dies trägt dazu bei, die Bauhöhe, d.h. die Höhe der Transporthöhenebene 4, gering zu halten, wie weiter oben beschrieben.
Die in Fig. 3 dargestellte Transporteinheit 10 berücksichtigt diese oben dargestellten Überlegungen in folgender Weise: der Transportcontainer 13 definiert ein Innenvolumen 12 mit einer Breit b und einer Höhe h, die einer Breite und Höhe eines Standardcontainers nicht überschreiten. Insbesondere ist die Breite b kleiner als 2,4 m, und die Höhe ist kleiner als 2,9 m oder sogar kleiner als 2,6 m. In dem Transportcontainer 13 ist das in Transportzustand befindliche Schaltfeld untergebracht. Das Schaltfeld umfasst die drei gasisolierten Leistungsschaltermodule 110, 210, 310 mit den dazugehörigen Leistungsschaltern, welche parallel zueinander angeordnet sind. Weiter umfasst das Schaltfeld im Transportzustand für jede der Stromphasen ein Trennschaltermodul mit einem jeweiligen Trennschalter 152, 252, 352 (siehe Figuren 2a bis 2c), und ein Sammelschienenmodul 170, 270 für die ersten und die zweite Stromphase. Weiter umfasst das S chaltfeld im Transportzustand einen Sammelschienenanschluss 359 zum Anschließen eines dritten Sammelschienenmoduls für die dritte Stromphase. Dieses Sammelschienenmodul (Modul 370 von Fig. 2c) ist jedoch im Transportzustand nicht angeschlossen.
Im Folgenden werden noch weitere Details und mögliche Abwandlungen der Trennschalter 152, 252, 352 beschrieben, die jeweils unabhängig voneinander und von der beschriebenen Ausführungsform auch in weiteren Ausführungsformen verwendet werden können (in welchem Fall die Bezugszeichen nur illustrativ und nicht limitierend sind). Die Trennschalter haben jeweils ein Leistungsschalter-seitiges Kontaktelement, das mit dem jeweiligen Leistungsschalter 112, 212 bzw. 312 elektrisch verbunden ist. Die Trennschalter haben weiter jeweils ein Sammelschienen-seitiges Kontaktelement, das durch einen Sammelschienen- Verbindungs-Leiter ab schnitt 156 , 256 , 356 mit dem j eweiligen Sammelschienen- Phasenleiter- Abschnitt bzw. Sammelschienen- Anschluss 174, 274, und 359 bzw. 374 elektrisch verbunden ist.
Das elektrisch mit dem Leistungsschalter verbundene Kontaktelement ist ein bewegtes Kontaktelement. Bei dem Trennschalter 152 ist das bewegte Kontaktelement auf der dem
Leistungsschalter abgewandten Seite der Trennstrecke 1 54 angeordnet. B ei den Trennschaltern 252, 352 ist das bewegte Kontaktelement auf der dem Leistungsschalter zugewandten Seite der Trennstrecke 254 bzw. 354 angeordnet. Jedoch sind auch andere Anordnungen des bewegten Kontaktelements möglich. Die Trennstrecken 152, 252, 352 liegen zwischen den jeweiligen Kontaktelementen der Trennschalter 150, 250 bzw. 350. Dadurch ist eine Ausrichtung der jeweiligen Trennstrecke und somit des j eweiligen Trennschalters definiert, als die Richtung von dem Leistungsschalter-seitigen Kontaktelement hin zu dem Sammelschienen-seitigen Kontaktelement. Insbesondere ist die Ausrichtung durch die Bewegungsrichtung eines beweglichen Kontaktstücks des Trennschalters definiert. Die Trennstrecken sind parallel zueinander angeordnet, d.h. diese Ausrichtungen oder Achsen sind parallel zueinander angeordnet. Diese Ausrichtung wiederum kann die z-Richtung definieren, wobei die z- Richtung quer zur x- und y-Richtung verläuft. Anders gesagt, die jeweiligen Trennschalter 152, 252 und 352 sind in z-Richtung ausgerichtet. Die Trennstrecken 154, 254, 354 sind zumindest teilweise auf der den drei Leistungsschaltern 112, 212, 312 zugewandten Seite der Begrenzungs-Ebene 2 angeordnet. Insbesondere sind die Mitten jeder der drei Trennstrecken 154, 254 und 354 auf der den drei Leistungsschaltern 112, 212, 312 zugewandten Seite der Begrenzungs-Ebene 2 angeordnet. Insbesondere sind die drei Trennstrecken (154, 254, 354) mindestens zu 70%, in Ausführungsformen mindestens zu 90% ihrer Länge auf der den drei Leistungsschaltern (112, 212, 312) zugewandten Seite der Begrenzungs-Ebene (2) angeordnet ist.
Der erste Trennschalter 154 ist gemeinsam mit dem ersten Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitt 174 in einem ersten Sammelschienen-Modul 170 angeordnet. Der zweite Trennschalter 254 ist gemeinsam mit dem zweiten Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitt 274 in einem zweiten Sammelschienen-Modul 270 angeordnet. Der dritte Trennschalter 354 ist gemeinsam mit dem Sammelschienen-Anschluss 359 in einem Sammelschienen- Anschluss-Modul 350 angeordnet.
Im Folgenden werden noch einige weitere Details und mögliche Abwandlungen der Sammelschienen-Phasenleiter- Ab schnitte und des Sammelschienen-Anschlusses beschrieben, die jeweils unabhängig voneinander und von der beschriebenen Ausführungsform auch in weiteren Ausführungsformen verwendet werden können (in welchem Fall die Bezugszeichen nur illustrativ und nicht limitierend sind):
Die Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitte 174, 274 und ggf. 374 weisen jeweils ein eigenes Gehäuse mit eigenem Gasraum pro Phase auf. Die Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitte 174, 274 und ggf. 374 sind somit für eine einphasige Kapselung ausgelegt. Sie können aber einen gemeinsamen Gasraum für die drei Phasen aufweisen.
Ein Gehäuseabschnitt des Sammelschienen-Moduls 170, 270 und / oder 370 für den entsprechenden Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitt 174 , 274 bzw. 374 ist T-artig ausgebildet, wobei die Seitenarme des T den Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitt 174, 274 bzw. 374 aufnehmen und ein Bodenarm des T den Sammelschienen- Verbindungs- Leiterabschnitt 156, 256 bzw. 356 zumindest teilweise aufnehmen. Der erste (zweite, dritte) Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitt 174 ist gegenüber einer Achse des ersten (zweiten, dritten) Trennschalters 152 in x-Richtung versetzt. Der erste und der zweite Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitt 174, 274 sind in einer quer zur x- und y- Richtung verlaufenden z-Richtung zueinander versetzt angeordnet. Der zweite Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitt 274 ist in der z-Richtung zumindest teilweise unterhalb (d.h. zu den Leistungsschaltern hin) des Sammelschienen- Anschlusses für die dritte Strom-Phase 359 angeordnet.
Die zwei (und in Ausführungsformen drei) Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitte 174, 274 (und 374) verlaufen in einer in z- und y- Richtung verlaufenden Sammelschienen-Ebene 8a verlaufen, bzw. die zwei oder drei Sammelschienen-Phasenleiter verlaufen in der Sammelschienen-Ebene 8a.
Der erste und zweite Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitt 174, 274 sind durch einen Sammelschienen-Modulabstand in z-Richtung voneinander beabstandet, und eine für einen dritten Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitt 374 vorgesehene Position ist durch den Sammelschienen-Modulabstand in z-Richtung ist von dem zweiten Sammelschienen- Phasenleiter-Abschnitt 274 beabstandet. Die Position des zweiten Sammelschienen- Phasenleiter-Abschnitts 274 weist eine Bauhöhe von unter 230 cm, 250 cm oder 270 cm auf. Die für den dritten Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitt 374 vorgesehene Position weist eine Bauhöhe von über 230 cm, 250 cm, oder sogar 270 cm auf.
Der erste und zweite Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitt 174, 274 sind in der Sammelschienen-Ebene 8a in einem Abstand (von Mitte zu Mitte) d angeordnet, und die Bauhöhe des Schaltfelds, insbesondere des zweiten Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitts
274 und des Sammelschienen- Anschlusses 359 ist weniger als d von der Begrenzungs-Ebene 2 entfernt.
Die zwei Sammelschienen-Phasenleiter-Module 170, 270 weisen jeweilige Sammelschienen- Flansche 172, 272 zum Anschließen von weiteren Abschnitten der Sammelschienen- Phasenleiter der S chaltanlage auf. Die Sammelschienen-Flansche liegen zumindest annähernd, bis auf eine Genauigkeit von 50 cm, in einer gemeinsamen Ebene (x-z-Ebene).
Der Sammelschienen-Anschluss 359 ist von den Leistungsschaltern 112, 212, 312 weg gerichtet. Der Sammelschienen-Anschluss 359 ist zu einer anderen Richtung als der y- Richtung hin gerichtet. Der Sammelschienen-Anschluss 359 weist insbesondere in eine quer zur x- und y-Richtung verlaufende z-Richtung, mit einer Abweichung von 45° oder weniger, insbesondere von 10° oder weniger.
Der Sammelschienen-Anschluss 359 ist außerhalb des Sammelschienen-Phasenleiters für die dritte Strom-Phase angeordnet. Der Sammelschienen-Anschluss ist ein nicht-durchgehender Ausgang. Der Sammelschienen-Anschluss weist einen in z-Richtung orientierten Anschluss-Flansch, wobei der Anschluss-Flansch in einer parallel zur x- und y-Richtung liegenden Ebene angeordnet ist. Der Sammelschienen-Anschluss 359 weist zusätzlich einen Schott-Isolator auf. Der Schott-Isolator ist auf einer den Leistungsschaltern abgewandten Seite der Begrenzungs-Ebene 2 angeordnet, und erstreckt sich in Ausführungsformen parallel zu der Begrenzungs-Ebene 2. Statt eines Schott-Isolators kann auch ein Stütz-Isolator vorgesehen sein.
Die Sammelschiene ist eine Doppel-Sammelschiene mit ersten Sammelschienen- Phasenleitern (mit Abschnitten 174, 274, 374), und zweiten Sammelschienen-Phasenleitern (mit Abschnitten 194, 294, 394 für die erste, zweite bzw. dritte Strom-Phase). Das Schaltfeld weist weiter auf: jeweils ein T-artiges Verbindungsstück 140, 240, 340 der ersten, zweiten und dritten Strom-Phase jeweils mit einem Bodenausgang, einem ersten Seitenausgang und einem dem ersten Seitenausgang gegenüberliegenden zweiten Seitenausgang, wobei jedes der drei Verbindungsstücke 140, 240, 340 über den jeweiligen Bodenausgang mit dem Leistungsschalter 112, 212, 312, über den jeweiligen ersten Seitenausgang mit dem ersten Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitt 174, 274, 374, und über den jeweiligen zweiten
Seitenausgang mit dem zweiten Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitt 194, 294, 394 der jeweiligen Strom-Phase verbindbar ist.
Die ersten Seitenausgänge (bzw. Mitten derselben) aller drei T-artigen Verbindungsstücke sind entlang einer ersten Geraden angeordnet, und die zweiten Seitenausgänge bzw. Mitten derselben entlang einer zweiten Geraden angeordnet sind, wobei die erste (und die zweite) Gerade in Ausführungsformen entlang der y-Richtung verläuft.
In Ausführungsformen weist jedes der drei Verbindungsstücke einen jeweiligen Knotenpunkt auf, von dem aus sich elektrische Leiterabschnitte 145 , 146; 245, 246; 345, 346 zu den jeweiligen Seitenausgängen und zu dem jeweiligen Bodenausgang sternartig erstrecken, und die Knotenpunkte aller drei T-artigen Verbindungsstücke verlaufen entlang einer dritten Gerade, welche in Ausführungsformen entlang der y-Richtung verläuft.
Das Schaltfeld weist ein erstes Sammelschienen-Modul 170 und ein zweites Sammelschienen-Modul 270 auf, wobei der erste Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitt 174 in dem ersten Sammelschienen-Modul 170 und der zweite Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitt 274 in dem zweiten Sammelschienen-Modul 270 angeordnet ist. Der Sammelschienen-Anschluss 359 ist derart zum Anschließen eines dritten Sammelschienen- Phasenleiter-Abschnitts 374 der dritten Strom-Phase ausgebildet, dass ein drittes Sammelschienen-Modul 370 der dritten Strom-Phase bildbar ist, in welchem dritten Sammelschienen-Modul 370 der dritten Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitt 374 angeordnet ist.
Das Schaltfeld weist weiter einen dritten Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitt 374 für die dritte Strom-Phase auf. Der dritte Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitt 374 ist parallel zu dem ersten und zu dem zweiten Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitt 174, 274 angeordnet, ist an den Sammelschienen-Anschluss 359 angeschlossen, und / oder ist über den Trennschalter der dritten Stromphase 354 mit dem Leistungsschalter der dritten Stromphase 312 elektrisch verbindbar.
Der dritte Sammelschienen- Ab schnitt ist gegenüber dem ersten und dem zweiten Sammelschienen-Abschnitt in einer z-Richtung weg von den Leistungsschaltern versetzt, z.B um den Abstand d versetzt. In Ausführungsformen verlaufen die drei Sammelschienen- Phasenleiter-Abschnitte in der Sammelschienen-Ebene 8a und sind gleichmäßig voneinander beabstandet.
Die Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitte 174, 274 und 374 können in abgewandelten Ausführungsformen auch anders als auf einer ebenen Sammelschienen-Fläche 8a angeordnet sein. Beispielsweise können sie z.B. auf einer Zylinderfläche (Kreissegment in Fig. 8a), oder in einer L-artigen Konfiguration angeordnet sein, wobei die Abschnitte 174 und 274 im Wesentlichen in x- Richtung gegeneinander versetzt sind, und der Abschnitt 374 gegenüber ihnen in z-Richtung versetzt ist.
Im Folgenden werden noch einige weitere Details und mögliche Abwandlungen des Schaltfelds beschrieben: Das Schaltfeld ist vor-getestet, d.h. es wurde bereits in im Wesentlichen betriebsfertigen Zustand gebracht und in diesem Zustand einigen Funktionstests unterzogen. Das Schaltfeld ist Schutzgas-befüllt mit typischerweise mehr als 1 bar, beispielsweise mindestens 1,5 bar Gasdruck. Das Schaltfeld ist transportfähig in einem Container angeordnet. Das Schaltfeld ist für Betriebsspannung von mindestens 400 kV, beispielsweise 420 kV eingerichtet. Das Schaltfeld umfasst drei Erdschalter, einen für eine jede der drei Stromphasen, wobei die Erdschalter z.B. in den Trennschaltermodulen 150, 250, 350 untergebracht sind, aber auch in den Verbindungsmodulen 140, 240, 340 untergebracht sein können. Das Schaltfeld umfasst Stromwandler und / oder Spannungsmesser.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Einrichtung einer Hochspannungs-Schaltanlage beschrieben. Die Einrichtung umfasst hierbei auch solche Tätigkeiten wie Herstellung, Aufrüstung, Reparatur, usw. Zunächst wird ein vormontiertes Schaltfeld in einem standardisierten Transport-Container bereitgestellt. Dies geschieht örtlich entfernt von einem Aufstellungsort für die Hochspannungs-Schaltanlage. Das Schaltfeld kann z.B. das Schaltfeld von Fig. 3 sein, mit einem ersten Sammelschienen-Phasenleiter- Abschnitt 174 der ersten Strom-Phase und einem zweiten Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitt 274 der zweiten Strom-Phase (siehe auch Fig. 1 bis 2c). Im Transportzustand hat das Schaltfeld, und insbesondere die Sammelschienen- Phasenleiter-Abschnitte für die erste und die zweite der Strom-Phasen und ein Sammelschienen-Anschluss 359 für die dritte Strom-Phase des Schaltfelds, eine Bauhöhe, die kleiner als die Innenhöhe des Transport-Containers ist. Optional kann ein funktionelles Vortesten des Schaltfelds vor dem Transportieren stattfinden. Sodann wird das Schaltfeld in dem Transport-Container zu dem Aufstellungsort für die Hochspannungs-Schaltanlage transportiert. In Ausführungsformen ist das Schaltfeld bei dem Transport zumindest teil-befüllt mit Schutzgas.
Sodann wird ein dritter Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitt der dritten Strom-Phase an den Sammelschienen- Anschluss des Schaltfelds angeschlossen, so dass der Sammelschienen- Phasenleiter-Abschnitt der dritten Strom-Phase eine Bauhöhe größer als eine Innenhöhe des Transport-Containers hat. Beispielsweise kann auf diese Weise das in Fig. 1 dargestellte Schaltfeld erhalten werden. In Ausführungsformen wird der erste, zweite und / oder dritte Sammelschienen-Phasenleiter-Abschnitt sodann an weitere Abschnitte der Sammelschienen- Phasenleiter der Schaltanlage angeschlossen. Auf diese Weise wird eine Hochspannungs- Schaltanlage mit einem hierin beschriebenen Schaltfeld erhalten.
Optional kann während des Anschließens das Schaltfeld in dem Transport-Container verbleiben, also zumindest die Leistungsschalter und die Trennschalter in dem Transport- Container verbleiben.