Beschreibung
Feuerfeste Wanddurchführung für einen elektrisch isolierten Leiter und Verfahren zur Herstellung einer feuerfesten Wand- durchführung
Mit der Erfindung soll ein generelles technisches Problem bei der Lösung von brandschutztechnischen Anforderungen in Kraftwerken im Bereich von einphasig gekapselten Hochstromverbin- düngen, sogenannten Generatorableitungen, gelöst werden. Bei einer Generatorableitung handelt es sich um die elektrische Verbindung zwischen dem Generator und dem zugehörigen Maschinen- und Eigenbedarf-Transformatoren in Kraftwerken. Der konstruktive Aufbau dieser elektrischen Verbindung ist einphasig isoliert, d.h. jeder der drei Stromleiter/Rohrschienen (3-
Phasen-Drehstromsystem) befindet sich in einer eigenen Kapselung der sogenannten Ableitungshülle (koaxialer Aufbau) . Sowohl das Stromleiterrohr als auch die Ableitungshülle werden aus Rein-Aluminium AI 99,5 hergestellt. Die installierte Ge- neratorableitung verläuft vom Generator durch das sogenannte Maschinenhaus in Richtung der Transformatoren im Freiluftbereich. Dabei passiert/durchdringt die Generatorableitung so¬ wohl die Außenwand des Maschinenhauses als auch die sogenann¬ te Brandschutzwand zwischen dem Eigenbedarfstransformator und dem Maschinen- oder Blocktransformator.
Die Brandschutzwand zwischen den Transformatoren, sowie die Maschinenhauswand müssen den Brandschutzanforderungen F30, F60 (30 bzw. 60 Minuten Feuerbeständigkeit - feuerhemmend/ hochfeuerhemmend) und auch ab und zu höheren Anforderungen entsprechen. Bautechnisch ist das in aller Regel für die Wandausführung kein Problem. Die für eine Generatorableitung erforderlichen Öffnungen mit einer Höhe von 800 mm bis zu 1440 mm und einer Breite von mehr als 4000 mm führen jedoch dazu, dass die geforderten Brandschutzanforderungen nicht eingehalten werden können. Der Grund hierfür ist, das eine in der Öffnung eingebaute bzw. eingemauerte Generatorableitung in aus Aluminium bei einer Temperatur von > 500 °C im Brand-
fall schmilzt und dabei Öffnungen in der Wand (entsprechend dem Durchmesser der 3-einphasigen-Generatorableitungs- Hüllrohre) entstehen, wodurch der Brand von der einen Seite der Wand zur anderen Seite übertreten kann.
Eine bereits bekannte Konstruktion zum Schutz des Bereichs um die Außenhülle sieht vor, die Öffnung beidseitig der Brand¬ schutzwand mit einer doppelseitigen Aluminium- Blechverkleidung zu verschließen, wobei zusätzliche Mineral- wolle zwischen die Bleche gefüllt wird. Anstelle der Mineral¬ wolle kommen auch sogenannte Brandschutzplatten von ca. 20 mm Dicke (in Sandwich Bauweise mehrfach zusammengefügt) zum Ein¬ satz. Jedoch können auch durch diese Konstruktion die Öffnungen nicht vollständig geschlossen werden und somit die Brand- Schutzbestimmungen nicht eingehalten werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine feuerfeste Wanddurchfüh¬ rung und ein Verfahren zur Herstellung einer feuerfesten Wanddurchführung für Generatorableitung anzugeben, die den Brandschutzbestimmungen für Kraftwerksanlagen genügt.
Die auf die feuerfeste Wanddurchführung gerichtete Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Demnach besteht die feuerfeste Wanddurchführung für eine elektrisch isolierten Leiter aus einer Wand, einem durch die Wand führenden Mauerrohr, einer durch das Mauerrohr verlaufenden Außenhülle und einen durch die Außenhülle geführten Leiter, der von der Außenhülle elektrisch isolierend
beabstandet ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der Außenhülle und dem Leiter im Leiterabschnitt der Wandöffnung ein Intumeszenz-Material aufgebracht ist, das bei Hitzeeinwirkung aufquillt und die Wanddurchführung verschließt .
Bei dem Intumeszenz-Material handelt es sich um einen Bau¬ stoff, ein Brandschutz-Dämmmittel, welches bei Hitzeeinwir¬ kung aufschäumt, und dabei an Volumen 10-20 fach zu- und an
Dichte abnimmt. Das Intumeszenz-Material wird bei der Errich¬ tung der Wanddurchführung aufgebracht und ist im normalen Betrieb bei 90° C bis 105° C Formstabil. Kommt es zu einem Brandfall (z.B. durch den Brand des Trafos) und zu einer da- mit verbundenen Hitzeentwicklung von über 150 °C, schäumt das Intumeszenz-Material auf und verschließt alle Öffnungen in der Wanddurchführung.
Verschlossen werden der Ringspalt zwischen Rohrleiter und Au- ßenhülle, der Hohlraum des Rohrleiters und der Ringspalt zwi¬ schen Außenhüllfläche und dem Mauerrohr. Durch das Aufquellen bzw. Aufschäumen des Intumeszenz-Materials werden alle kon¬ struktiv vorgegebenen Öffnungen und Ringspalte der Generatorableitung im Bereich Brandschutzwand verschlossen. Ein Brand kann somit nicht von einer Seite zur anderen Seite der Brand¬ schutzwand übertreten. Dadurch wird vermieden, dass Feuer durch entstehende Löcher in der Wanddurchführung von der einen Seite der Wand zur anderen übertritt. Konstruktiv werden alle drei Phasen der Generatorableitung im Bereich der Wand- durchführung erfindungsgemäß mit dem Intumeszenz-Material be¬ schichtet .
Da die Temperatur des Rohrleiters im Normalbetrieb bis maxi¬ mal zwischen 90° C und 105° C beträgt, ist es aus außeror- dentlich wichtig, dass die erfindungsgemäße Beschichtung mit Intumeszenz-Material erst bei einer Temperatur von > 120°C aufquillt. Durch das Aufquellen würde der im Betrieb der Ab¬ leitung erforderliche Luftabstand (elektrische Schlagweite zwischen Rohrleiter und Außenhülle) zum Erdpotential hin aufgehoben und es käme zu einem Erdschluss bzw. Doppelerd- schluss, wodurch der Kraftwerksblock ausfallen würde.
Das Intumeszenz-Material wird vorzugsweise einerseits zwi¬ schen dem Mauerrohr und der Außenseite der Außenhülle aufge- bracht, sodass bei Hitzeeinwirkung der Raum zwischen Mauerrohr und Außenhülle verschlossen wird, und andererseits auf der Innenseite der Außenhülle und auf der Außenseite des Lei-
ters, sodass bei Hitzeeinwirkung der Raum zwischen Außenhülle und Leiter verschlossen wird.
Der Leiter bei Generatorableitung ist ein Rohleiter, welcher innen hohl ist. Um auch den inneren Teil des Rohleisters im Brandfall zu verschließen, weist der Rohrleiter im Rohrabschnitt der Wanddurchführung wenigstens eine senkrecht zur Rohrachse angeordnete Platte aufweist, welche mit dem Intu- meszenz-Material beschichtet ist. Im Brandfall schäumt diese auf und verschließt das Rohrinnere des Rohrleiters.
Vorzugsweise weist der Rohrleiter zwei Platten auf, die in einem Abstand zueinander angeordnet sind, und die auf der je¬ weils einander zugewandten Seite mit dem Intumeszenz-Material beschichtet sind. Der Abstand entspricht vorzugsweise in etwa der Dicke der Wand. Im Brandfall schäumen die Schichten mit Intumeszenz-Material auf, verbinden sich, und verschließt so¬ mit das Rohrinnere des Rohrleiters. Das Intumeszenz-Material hat vorzugsweise eine Dicke von zwi¬ schen 10 und 25 mm und wird in Platten aufgebracht. Die auf Außenseiten aufzubringenden Platten sind vorzugsweise 3 mal 10 x 250 mm und die auf Innenseiten aufzubringenden Platten vorzugsweise 1 mal 25 x 250 mm breit.
Bei einer besonderen Weiterentwicklung ist das Intumeszenz- Material in Platten aufgebracht, und auf der den Außenseiten über Bänder und auf der Innenseite mit Klammern mechanisch fixiert .
Die Außenhülle im Leiterabschnitt der Wandöffnung weist einen größeren Durchmesser auf um auch noch nach den einbringen des Intumeszenz-Materials die benötigte Schlagweite zwischen dem Leiter und der Hülle zu gewährleisten.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt
FIG 1 und FIG 2 eine Außenhülle und einen Rohrleiter im
Bereich der Wanddurchführung,
FIG 3 eine Schnittansicht einer Wanddurchführung mit ei- ner Außenhülle und einem Rohrleiter umfassenden elektrisch isolierten Leiter,
FIG 4 Eine Außenansicht einer Wanddurchführung mit 3 verschiedenen Außenhüllen und einem Rohrleiter umfas- senden elektrisch isolierten Leiter,
FIG 5 Eine Außenansicht einer Wanddurchführung mit einge¬ brachten Mauerrohren. Figur 1 zeigt eine zweidimensionale Seitenansicht der in Fi¬ gur 3 dreidimensional gezeigten Außenhülle 3 einer Generator¬ ableitung, wie sie in ein Mauerrohr eingeführt wird. In der Außenhülle 3 befindet sich der Leiter 4, der als Rohrleiter 5 ausgebildet ist. Der Abstand A zwischen Außenhülle 3 und Rohrleiter 5 wird auch als Ringspalt bezeichnet und ist grundsätzlich gefordert wegen der Spannungsfestigkeit der Ge¬ neratorableitung. Der Ringspalt ist konstruktiv vorgegeben und beträgt in diesem Beispiel 230 mm. Innerhalb des Rohrleiters sind zwei Platten 6a und 6b senk¬ recht zur Rohrachse angeordnet, die mit einem Intumeszenz- Material 7 auf der jeweils einander Zugewanten Seite be¬ schichtet sind. Der Rohrleiter 5 ist auf seiner Außenseite mit dem Intumes- zenz-Material 7 beschichtet, und die Außenhülle auf ihrer In¬ nenseite und auf ihrer Außenseite. Die Außenhülle hat einen Durchmesser Dl. Im Bereich der der inneren Beschichtung mit dem Intumeszenz-Material 7 ist der Durchmesser D2 um die 1 bis 2-fache Dicke des Intumeszenz-Materials größer. Dadurch wird auch im Bereich der Intumeszenz-Beschichtung der gleiche Ringspalt wie im nicht beschichteten Teil der Außenhülle ein¬ gehalten .
Figur 3 zeigt eine Schnittansicht einer Wanddurchführung ei¬ ner 3-phasigen Generatorableitung mit einem Mauerrohr 2, einer Außenhülle 3 und einem Rohrleiter 5 für jede Phase. Die Wanddurchführung besteht dabei im Wesentlichen aus einer Wand 1, dem Mauerrohr 2, den Außenhüllen 3 und den Rohrleitern 5. Die Außenhüllen 3 werden durch Isolatoren im Abstand von dem Rohrleiter gehalten. In den Rohrleitern 5 sind die Plate 6a du 6b angeordnet, die jeweils auf ihrer Innenseite mit dem Intumeszenz-Material 7 beschichtet sind. Der Abstand der
Platten 6a und 6b entspricht dabei in etwa der Dicke der Wand 1. Die Rohrleiter 5 sind außen mit dem Intumeszenz-Material 7 beschichtet. Auch die Außenhüllen 3 sind auf ihrer Innen- und Außenseite mit dem Intumeszenz-Material 7 beschichtet.
Figur 4 zeigt eine Außenansicht einer Wanddurchführung mit einer Außenhülle 3und einem Rohrleiter 5. Gezeigt sind hier verschiedene Größen von Rohrleitern 5 und Außenhüllen 3. Bei einer konstruktiven Umsetzung der Erfindung werden aber alle drei Phasen der der Generatorableitung mit gleichem Durchmesser der Außenhüllen 3 und der Rohrleiter 5 verwirklicht.
Figur 5 zeigt eine Außenansicht einer Wanddurchführung mit einer Wand 1 und den Mauerrohren 2.
Durch die Erfindung wird auf eine besonders technisch und konstruktiv einfache Art und Weise eine hohe Brandschutzsi¬ cherheit gewährleistet. Dazu sind an den standardisierten Bauteile der Generatorableitung nur geringfügige Anpassungen vorgenommen werden. Durch die Erfindung sind dadurch die Brandschutzauflagen sehr kostengünstig realisierbar.
Die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe der Erfindung ist gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 8. Die erfindungsge- mäßen Vorteile ergeben sich analog zu der feuerfesten Wanddurchführung gemäß Anspruch 1.
Die Wanddurchführung für eine 3 mal einphasig gekapselte Ge¬ neratorableitung wird durch ein Verfahren hergestellt, bei dem in einem ersten Verfahrensschritt drei Stahlrohre, wel¬ ches vorzugsweise eine Länge von ca. 800 mm aufweisen, in der Brandschutzmauer mittels Maueranker befestigt. In einem darauffolgenden zweiten Verfahrensschritt wird auf den Gene¬ ratorableitungen auf der Außenhülle, auf der Innenseite der Außenhülle, auf der Außenseite des Leiters und auf in dem Leiter senkrecht zum Leiter eingebrachten Platten Intumeszenz Material aufgebracht. In einem dritten Verfahrensschritt wer¬ den die die Generatorableitungen durch die Mauerrohre eingeführt .
Vorzugsweise werden zwischen dem Mauerrohr und der Außenseite der Außenhülle der Generatorableitung drei Lagen an Platten Intumeszenz-Material außen auf der Außenhülle aufgebracht. Auf der Innenseite der Außenhülle und auf der Außenseite des Leiters wird jeweils eine Lage an Platten Intumeszenz- Material aufgebracht. Der Leiter innen wird mit zwei mit In¬ tumeszenz-Material beschichteten Ronden verschlossen.