WO2018073402A1 - Schaltvorrichtung zur kurzschlussabschaltung - Google Patents
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- WO2018073402A1 WO2018073402A1 PCT/EP2017/076823 EP2017076823W WO2018073402A1 WO 2018073402 A1 WO2018073402 A1 WO 2018073402A1 EP 2017076823 W EP2017076823 W EP 2017076823W WO 2018073402 A1 WO2018073402 A1 WO 2018073402A1
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
- H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
- H01H9/34—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
- H01H9/342—Venting arrangements for arc chutes
Definitions
- the invention relates to a switching device for
- Short circuit occur in the switching device and be blown out of the switching device.
- the heated and conductive switching gases contain
- Gas temperature are different conductive.
- the hot blown switching gases are electrically conductive and can ignite outside of the switching device arcing between live parts, for example by
- Short-circuit shutdown occurring switching gases cooled by a suitable cooling device in the switching device before they flow out of the exhaust ports of the switching device in the cabinet.
- a concern of the present invention is a
- Switching device exiting switching gases is carried out, wherein the cooling device provided for this purpose is designed to save space and is housed in particular in an existing space of the switching device.
- Such a switching device for short circuit shutdown, in which a cooling device is integrated in the existing space of the switching device, is specified in claim 1.
- the switching device for short-circuit breaking comprises a switching device for switching off a respective phase of a short-circuit current, wherein the switching device has several
- Exhaust openings for blowing a respective gas flow of switching gases after a switching operation for switching off a respective phase of the short-circuit current comprises. Furthermore, the switching device comprises a container for receiving the switching gases and a cooling device for cooling the switching gases.
- the cooling device has a plurality of Ausblaskanäle to flow out of the switching gases from the switching device.
- the blow-out channels open into the container.
- Outlet openings of the switching device also open into the container.
- the construction of the switching device is such
- Cooling device is connected fluidly. The emerging from the exhaust openings of the switching device respectively
- Switching device are used relatively evenly.
- Figure 1 shows a part of a switching device for
- FIG. 3 shows an embodiment of the cover unit of FIG.
- FIG. 4 shows an embodiment of the switching device with a switching device whose outlet openings open into the container in the cover unit
- Figure 5 is a sectional view of an embodiment of
- FIG. 6 shows a sectional view of the cover unit with an indirect flow of a cooling device through a
- Figure 1 shows a part of a switching device 1 for
- a switching device 10 for switching off a respective phase of a short-circuit current and an extension device 40 for inserting the switching device 10.
- the switching device 10 can in the lower part of
- the switching device 10 may, for example, for switching off a three-pole
- the switching device has several
- FIG. 2 shows a further part of the switching device 1, which acts as a cover unit 50 on an upper region of the
- Extending device 40 is placed and thus arranged above the switching device 10.
- Figure 3 is a
- FIG. 4 shows an upper part of the switching device 1 in one
- the cover unit 50 is placed on the switching device 10. To reduce the pressure and reduce the
- the switching device 1 comprises a cooling device 30 for cooling the switching gases, which is arranged in a cover 51 of the cover unit 50.
- the cooling device 30 comprises a plurality of blow-out channels 301, 302 and 303 for discharging the switching gases from the switching device. Furthermore, the
- Switching device 10 mounted that the exhaust openings 101, 102 and 103 of the switching device 10 open into the container 20, as shown in Figure 4.
- the cooling device 30 has a plurality of cooling modules 31, 32 and 33, each having a cooling plate stack 310, 320 and 330.
- the cold plate stacks serve as heat exchangers and may, for example, comprise a plurality of parallel stacked plates 311, 321, 331.
- the cooling plates 311, 321 and 331 of the individual cooling plate stacks are arranged at a distance from each other so that passage openings, which are formed as flat, planar-shaped slots, are created between the individual plates.
- the cooling plates 311, 321 and 331 may be formed, for example, as metallic plates with a thickness between 0.2 mm to 0.6 mm. To form the slots between the cooling plates, the plates can be at a small distance to each other, for example, at a distance between 0.1 mm to 0.4 mm, be disposed within each stack.
- the cover 51 which also serves as a support for the cooling modules, is made of a non-conductive insulating material
- At least one cooling module in the form of a cooling plate stack 310, 320 and 330 per switch pole of the switching device 10, wherein three- and four-pole
- the cooling modules 310, 320 and 330 are isolated from each other pole to pole.
- a holder frame 34 for holding the individual cooling modules 31, 32 and 33, which fixes the modules in the lid 51 also made of a non-conductive insulating material.
- the cooling modules 31, 32 and 33 comprise a one-part or multi-part module frame 340, in which the cooling plates 311,
- every second cooling plate 311, 321 and 331 by 180 ° in the sheet plane be turned.
- the thickness of the cooling plates is preferably 0.4 mm and the gap between the cooling plates is
- Both the cooling plates 311, 321 and 331 in the module frame 340 and the individual cooling modules 31, 32 and 33 in the lid 51 are to be mounted so that the exhaust gases cooled only by the gaps between the
- Cooling plates can escape.
- a corresponding seal is to be provided for this purpose.
- FIG. 5 shows a sectional view of the cover unit 50 with the cooling device 30 arranged in the cover 51 with the cooling modules 31, 32 and 33 and the container 20 arranged underneath for receiving the switching gases.
- the switching device 10 with the exhaust openings 101, 102 and 103 is no longer shown in Figure 5 for the sake of simplicity.
- the cover unit 50 is in FIG. 4
- inserts 201, 201 and 203 are used in the inlet openings 21, 22 and 23 of the container 20 for the flow guidance of the gas streams G1, G2 and G3.
- the gas streams Gl, G2 and G3 flow through the exhaust ports 101, 102 and 103 and the inserts 201, 202 and 203 to
- the gas streams Gl, G2 and G3 or the gas mixture in the container 20 then flows out of the switching device 1 through the blow-out channels 301, 302 and 303 or the cooling modules 31, 32 and 33 of the cooling device 30.
- the hot gases of the gas mixture are cooled when flowing through the cooling modules 31, 32 and 33.
- each of the exhaust ports 101, 102 and 103 of the switching device 1 each of the exhaust ports 101, 102 and 103 of the
- Cooling modules 31, 32 and 33 of the cooling device 30 is connected. For this, the volume in the container 20 between the
- Outlet opening of the switching device 10 is connected only to an associated exhaust duct or with an associated cooling module, occurs in the arrangement shown in Figure 5, a lower mass flow of the switching gases per cooling module.
- each cooling module can be dimensioned smaller than if only one cooling module provided specifically for each blow-out opening of the switching device 10 were provided. Thereby, the entire cooling device can be accommodated in the existing space of the switching device, without the space would have to be increased.
- the Ausblaskanäle 301, 302 and 303 of the cooling device are arranged separately from each other.
- separate, that is mutually insulated cooling modules 31, 32 and 33 per pole of the switching device 10 are provided.
- the cooling plate stacks 310, 320 and 330 are disposed in the exhaust channels 301, 302 and 303 isolated from each other.
- Blow-out channels 301, 302 and 303 or the cooling modules 31, 32 and 33 are separated from each other, may be provided.
- the barrier ribs 350 may protrude into the container 20 to increase resistance to transverse shorts.
- FIG. 6 shows a cross section through the cover unit 50 in a perspective view.
- the blow-out openings 101, 102 and 103 of the switching device 10 and the blow-out channels 301, 302 and 303 of the cooling device 30 open in such a way to each other in the container 20 that the respective
- Gas flow Gl, G2 and G3 of the switching gases which consists of a
- each blow-out opening 101, 102 and 103 flows into the container 20, none of the blow-out channels 301, 302 and 303 directly, that is without a change in direction, flows to.
- Cooling device 30 is thus from the gas flow from the
- the cooling modules 31, 32 and 33 are placed in a targeted manner outside of the discharge jets Gl, G2 and G3 of the switching device 10.
- the container 20 has, below the blow-out channels 301, 302 and 303, a collecting region 210 for collecting and mixing the respective gas streams Gl, G2 and G3 of the switching gases.
- the blow-out channels 301, 302 and 303 open into the
- Collection area 210 of the container 20 a The container 20 has above each exhaust port 101, 102 and 103 of the
- Switching device 10 a respective particle capture region 220, which serves for the deposition of particles present in the respective gas stream Gl, G2 and G3.
- the respective blow-out opening 101, 102 and 103 of the switching device 10 opens into the respective particle catching area 220.
- the respective particle capture region 220 of the container 20 is formed as a half-open cavity 230.
- the cavity 230 is open in the direction of the respective exhaust opening 101, 102 and 103 of the switching device 10 and in the
- the cavity 230 of the respective particle catching area 220 has an opening 240 in the direction of the collecting area 210 of the container 20.
- the respective gas flow G1, G2 and G3 of the switching gases is applied to the walls of the respective particle catching area 220, which is referred to as the
- Impact plates act, diverted towards the opening 240. Through the opening 240 between the respective
- Container flows the respective gas flow G1, G2 and G3 from the respective particle catching area 220 in the collecting area 210 of the container 20 a.
- Particle trapping region 220 is disposed in direct extension of a blow-off jet G1, G2 and G3 of the switching gases and is formed as a catching pocket in which particles and metal drops from the purging are trapped. As a result, the particles and metal drops can not spread throughout the interior of the container 20, whereby clogging the cooling modules 31, 32 and 33 is reduced or prevented by particles.
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
Eine Schaltvorrichtung (1) umfasst ein Schaltgerät (10) zum Abschalten einer jeweiligen Phase eines Kurzschlussstroms. Das Schaltgerät (10) weist mehrere Ausblasöffnungen (101, 02, 103) zum Ausblasen eines jeweiligen Gasstroms (G1, G2, G3) von Schaltgasen nach dem Abschalten eines Kurzschlussstromes auf. Die Schaltvorrichtung (1) umfasst weiter einen Behälter (20) zur Aufnahme der Schaltgase und eine Kühlvorrichtung (30) zum Kühlen der Schaltgase. Die Kühlvorrichtung (30) weist mehrere Ausblaskanäle (301, 302, 303) zum Ausströmen der Schaltgase aus der Schaltvorrichtung (1) auf, die in den Behälter (20) einmünden. Die aus den Ausblasöffnungen (101, 102, 103) des Schaltgeräts (10) in den Behälter (20) einströmenden Gasströme (G1, G2, G3) der Schaltgase durchmischen sich in dem Behälter (20) und das dabei entstehende Gasgemisch kann aus jedem der Ausblaskanäle (301, 302, 303) aus der Schaltvorrichtung (1) austreten.
Description
Schaltvorrichtung zur Kurzschlussabschaltung
Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung zur
Kurzschlussabschaltung mit einer Kühlvorrichtung zum Abkühlen von Schaltgasen, die nach einem Abschalten eines
Kurzschlusses in der Schaltvorrichtung auftreten und aus der Schaltvorrichtung ausgeblasen werden.
Bei der Kurzschlussabschaltung von elektrischen Strömen in Schaltvorrichtungen, beispielsweise in Leistungsschaltern in Niederspannungsschaltanlagen, zum Beispiel innerhalb einer xEnergy Niederspannungs-Hauptverteilung, entsteht beim Öffnen der Kontakte ein Schaltlichtbogen . Der Lichtbogen heizt die Luft in der Schaltkammer auf, was zu einer Druckerhöhung innerhalb der Schaltvorrichtung und folglich zu einer
Ausströmung der aufgeheizten Gase durch Ausblaskanäle an der Schaltvorrichtung führt. Dabei werden große Mengen heißen Schaltgases von der Schaltvorrichtung in einen Schaltschrank, in dem die Schaltvorrichtung installiert ist, eingeblasen.
Die in den Schaltschrank eingeblasenen Gase führen, je nach Fehlerfall, zu einer deutlichen Erhöhung des Drucks im
Schaltschrank, was in Abhängigkeit von der mechanischen
Festigkeit zu Beschädigungen des Schaltschranks führen kann. Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit des Schalt schranks werden beispielsweise durch den Einbau von verstärkten
Scharnieren und zusätzlichen Verstrebungen Maßnahmen
getroffen, die jedoch zu größerem Platzbedarf bzw. zu
erhöhten Kosten führen.
Die aufgeheizten und leitfähigen Schaltgase enthalten
außerdem in feinverteilter Form FestStoffpartikel und
aufgeschmolzene Metallpartikel, die nach dem Ausblasen aus der Schaltvorrichtung je nach Zusammensetzung und
Gastemperatur unterschiedlich leitfähig sind. Die heißen ausgeblasenen Schaltgase sind elektrisch leitfähig und können außerhalb der Schaltvorrichtung Störlichtbögen zwischen spannungsführenden Teilen zünden, beispielsweise durch
Durchschlag zwischen spannungsführenden Stromschienen
innerhalb einer Schaltanlage, die zur Zerstörung der Anlage führen können.
Um die Entstehung von Störlichtbögen während der
Kurzschlussabschaltung einer Schaltvorrichtung mit einem Schaltgerät, beispielsweise einem Leistungsschalter, zu verhindern und somit das Risiko einer Zerstörung der
Schaltanlage zu reduzieren, müssen geeignete Maßnahmen getroffen werden. Durch einen großen Abstand zwischen den Ausblaskanälen an der Schaltvorrichtung und leitfähigen
Teilen innerhalb des Schaltschranks sowie durch zusätzliche Isolation spannungsführender Teile kann das Risiko von
Störlichtbögen vermindert werden.
Des Weiteren werden die im Schaltgerät bei der
Kurzschlussabschaltung auftretenden Schaltgase durch eine geeignete Kühlvorrichtung in der Schaltvorrichtung abgekühlt, bevor sie aus den Ausblaskanälen der Schaltvorrichtung in den Schaltschrank ausströmen.
Ein Anliegen der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Schaltvorrichtung zur Kurzschlussabschaltung anzugeben, bei der eine Kühlung der in einem Kurzschlussfall aus der
Schaltvorrichtung austretenden Schaltgase erfolgt, wobei die dafür vorgesehene Kühlvorrichtung möglichst platzsparend ausgelegt ist und insbesondere in einem vorhandenen Bauraum der Schaltvorrichtung untergebracht ist.
Eine derartige Schaltvorrichtung zur Kurzschlussabschaltung, bei dem eine Kühlvorrichtung in dem vorhandenen Bauraum der Schaltvorrichtung integriert ist, ist im Patentanspruch 1 angegeben .
Die Schaltvorrichtung zur Kurzschlussabschaltung umfasst ein Schaltgerät zum Abschalten einer jeweiligen Phase eines Kurzschlussstroms, wobei das Schaltgerät mehrere
Ausblasöffnungen zum Ausblasen eines jeweiligen Gasstroms von Schaltgasen nach einem Schaltvorgang zum Abschalten einer jeweiligen Phase des Kurzschlussstroms umfasst. Weiterhin umfasst die Schaltvorrichtung einen Behälter zur Aufnahme der Schaltgase sowie eine Kühlvorrichtung zum Kühlen der
Schaltgase. Die Kühlvorrichtung weist mehrere Ausblaskanäle zum Ausströmen der Schaltgase aus der Schaltvorrichtung auf. Die Ausblaskanäle münden dabei in den Behälter ein. Die
Ausblasöffnungen des Schaltgeräts münden ebenfalls in den Behälter ein. Die jeweiligen Gasströme der Schaltgase, die aus den Ausblasöffnungen in den Behälter einströmen,
durchmischen sich in dem Behälter, und das dabei entstehende Gasgemisch tritt aus jedem der Ausblaskanäle aus der
Schaltvorrichtung aus.
Die Konstruktion der Schaltvorrichtung ist derart
ausgebildet, dass jede der Ausblasöffnungen des Schaltgeräts über den Behälter mit jedem der Ausblaskanäle der
Kühlvorrichtung strömungsmäßig verbunden ist. Die aus den Ausblasöffnungen des Schaltgeräts jeweils austretenden
Gasströme durchmischen bzw. verteilen sich innerhalb des Behälters und können aus jedem der vorhandenen Ausblaskanäle der Kühlvorrichtung aus dem Behälter der Schaltvorrichtung austreten. Es ist daher nicht für jede Ausblasöffnung des Schaltgeräts genau ein Ausblaskanal der Kühlvorrichtung vorgesehen. Stattdessen nutzen die jeweiligen Gasströme, die aus den Ausblasöffnungen austreten, bzw. das im Behälter
entstandene Gasgemisch die vorhandenen Ausblasöffnungen der Kühlvorrichtung gemeinsam.
Da die Ausblasung von Pol-zu-Pol des Schaltgeräts bei realen mehrpoligen Abschaltungen typischerweise unterschiedlich ausfällt, lassen sich gemeinsam von allen Schalterpolen genutzte Kühlmodule innerhalb der Ausblasöffnungen kleiner und platzsparender dimensionieren als separate Module, von denen jedes Modul einem bestimmten Pol zugeordnet ist und der Gasstrom des Pols nur genau aus diesem einen Kühlmodul austritt. Bei der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist stattdessen das Volumen im Behälter zwischen den Polen miteinander verbunden, so dass eine Ausgleichströmung stattfinden kann und die Kühlmodule auch bei ungleichmäßiger Ausströmung aus den vorhandenen Ausblasöffnungen des
Schaltgeräts relativ gleichmäßig ausgelastet werden.
Weitere Ausführungsformen der Schaltvorrichtung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren, die
Ausführungsbeispiele einer Schaltvorrichtung zur
Kurzschlussabschaltung zeigen, näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Teil einer Schaltvorrichtung zur
Kurzschlussabschaltung mit einer Ausfahrvorrichtung und einem Schaltgerät ,
Figur 2 eine Abdeckeinheit einer Ausfahrvorrichtung der Schaltvorrichtung mit einer Kühlvorrichtung in einer
perspektivischen Außenansicht,
Figur 3 eine Ausführungsform der Abdeckeinheit einer
Ausfahrvorrichtung einer Schaltvorrichtung in einer
Explosionsansicht ,
Figur 4 eine Ausführungsform der Schaltvorrichtung mit einem Schaltgerät, dessen Ausblasöffnungen in den Behälter in der Abdeckeinheit einmünden,
Figur 5 eine Schnittansicht einer Ausführungsform der
Abdeckeinheit mit einer Verteilung von Gasströmen,
Figur 6 eine Schnittansicht der Abdeckeinheit mit einer indirekten Anströmung einer Kühlvorrichtung durch einen
Gasstrom aus einer Ausblasöffnung eines Schaltgeräts.
Figur 1 zeigt einen Teil einer Schaltvorrichtung 1 zur
Kurzschlussabschaltung, die ein Schaltgerät 10 zum Abschalten einer jeweiligen Phase eines Kurzschlussstroms sowie eine Ausfahrvorrichtung 40 zum Einschieben des Schaltgeräts 10. Das Schaltgerät 10 kann in den unteren Bereich der
Ausfahrvorrichtung 40 eingeschoben werden. Das Schaltgerät 10 kann beispielsweise zum Abschalten eines dreipoligen
Kurzschlusses dienen und als ein Leistungsschalter
ausgebildet sein. Das Schaltgerät weist mehrere
Ausblasöffnungen 101, 102 und 103 zum Ausblasen eines
jeweiligen Gasstroms Gl, G2, G3 von Schaltgasen auf, die nach einem Schaltvorgang zum Abschalten der jeweiligen Phase des Kurzschlussstroms im Inneren des Schaltgeräts auftreten.
Figur 2 zeigt einen weiteren Teil der Schaltvorrichtung 1, der als Abdeckeinheit 50 auf einen oberen Bereich der
Ausfahrvorrichtung 40 aufgesetzt wird und somit über dem Schaltgerät 10 angeordnet ist. In Figur 3 ist eine
Explosionsansicht der Abdeckeinheit 50 gezeigt. Figur 4 zeigt einen oberen Teil der Schaltvorrichtung 1 in einer
perspektivischen Schnittdarstellung .
Die Abdeckeinheit 50 ist auf das Schaltgerät 10 aufgesetzt. Zur Reduktion des Drucks und zur Verringerung der
Wahrscheinlichkeit der Entstehung von Störlichtbögen
innerhalb der Schaltanlage bzw. eines Schaltschranks sind die heißen Ausblasgase des Schaltgeräts 10, die aus den
Ausblasöffnungen 101, 102 und 103 bei der
Kurzschlussabschaltung austreten, effektiv zu kühlen. Die Schaltvorrichtung 1 umfasst zur Kühlung der Schaltgase eine Kühlvorrichtung 30, die in einem Deckel 51 der Abdeckeinheit 50 angeordnet ist. Die Kühlvorrichtung 30 umfasst mehrere Ausblaskanäle 301, 302 und 303 zum Ausströmen der Schaltgase aus der Schaltvorrichtung. Des Weiteren umfasst die
Schaltvorrichtung einen Behälter 20 zum Aufnehmen der
Schaltgase, der unter dem Deckel 51 und der Kühlvorrichtung 30 angeordnet ist. Der Behälter 20 ist derart auf dem
Schaltgerät 10 aufgesetzt, dass die Ausblasöffnungen 101, 102 und 103 des Schaltgeräts 10 in den Behälter 20 einmünden, wie dies in Figur 4 dargestellt ist.
Die Kühlvorrichtung 30 weist mehrere Kühlmodule 31, 32 und 33 auf, die jeweils einen Kühlplattenstapel 310, 320 und 330 aufweisen. In jedem der Ausblaskanäle 301, 302 und 303 der Kühlvorrichtung 30 ist jeweils einer der Kühlplattenstapel 310, 320 und 330 angeordnet. Die Kühlplattenstapel dienen als Wärmetauscher und können beispielsweise eine Vielzahl aus parallel gestapelten Platten 311, 321, 331 umfassen. Die Kühlplatten 311, 321 und 331 der einzelnen Kühlplattenstapel sind beabstandet zueinander angeordnet, so dass zwischen den einzelnen Platten Durchtrittsöffnungen, die als flache, ebenflächige Schlitze ausgebildet sind, entstehen.
Die Kühlplatten 311, 321 und 331 können beispielsweise als metallische Platten mit einer Dicke zwischen 0,2 mm bis 0,6 mm ausgebildet sein. Zur Ausbildung der Schlitze zwischen den Kühlplatten können die Platten in einem geringen Abstand
zueinander, beispielsweise in einem Abstand zwischen 0,1 mm bis 0,4 mm, innerhalb jedes Stapels angeordnet sein. Die heißen Ausblasgase, die aus den Ausblasöffnungen 101, 102 und 103 des Schaltgeräts 10 in den Behälter 20 einströmen, strömen durch die Ausblaskanäle 301, 302 und 303 und somit durch die darin angeordneten Kühlplattenstapel 310, 320 und 330 der Kühlmodule 31, 32 und 33 nach außen bzw. in einen Schaltschrank .
Wenn die heißen Ausblasgase durch die Kühlplattenstapel 310,
320 und 330 strömen findet eine effektive Kühlung der Gase statt. Dadurch wird thermische Energie im Wärmetauscher gespeichert und somit ein massiver Druckanstieg im
Schaltschrank vermieden. Weiterhin wird die dielektrische Festigkeit der Ausblasgase erhöht.
Der Deckel 51, der gleichzeitig als Träger für die Kühlmodule dient, ist aus einem nicht-leitenden Isolierstoff
ausgebildet. Es ist mindestens ein Kühlmodul in Form eines Kühlplattenstapels 310, 320 und 330 je Schalter-Pol des Schaltgeräts 10 vorgesehen, wobei drei- und vier-polige
Anordnungen zur Anwendung kommen. Die Kühlmodule 310, 320 und 330 sind von Pol-zu-Pol voneinander isoliert angeordnet.
Daher ist ein Halterrahmen 34 zur Halterung der einzelnen Kühlmodule 31, 32 und 33, der die Module im Deckel 51 fixiert, ebenfalls aus einem nicht-leitenden Isolierstoff gefertigt .
Die Kühlmodule 31, 32 und 33 umfassen einen ein- oder mehrteiligen Modulrahmen 340, in denen die Kühlplatten 311,
321 und 331 der einzelnen Kühlplattenstapel 310, 320 und 330 gehalten werden. Der zwischen Kühlplatten vorhandene Spalt wird von in den Kühlplatten eingeprägten Noppen 350
sichergestellt. Aus fertigungstechnischen Gründen kann jedes zweite Kühlblech 311, 321 und 331 um 180° in der Blechebene
gedreht sein. Die Dicke der Kühlplatten beträgt vorzugsweise 0,4 mm und der Spalt zwischen den Kühlplatten ist
vorzugsweise 0,2 mm breit. Sowohl die Kühlplatten 311, 321 und 331 im Modulrahmen 340 als auch die einzelnen Kühlmodule 31, 32 und 33 im Deckel 51 sind so zu montieren, dass die Ausblasgase nur gekühlt durch die Spalte zwischen den
Kühlplatten entweichen können. Eine entsprechende Abdichtung ist hierfür vorzusehen.
Figur 5 zeigt eine Schnittdarstellung der Abdeckeinheit 50 mit der im Deckel 51 angeordneten Kühlvorrichtung 30 mit den Kühlmodulen 31, 32 und 33 sowie dem darunter angeordneten Behälter 20 zur Aufnahme der Schaltgase. Das Schaltgerät 10 mit den Ausblasöffnungen 101, 102 und 103 ist in Figur 5 der Einfachheit halber nicht mehr dargestellt. Wie in Figur 4 gezeigt ist, ist die Abdeckeinheit 50 in der
Ausfahrvorrichtung 40 derart über dem Schaltgerät 10
angeordnet, dass die Ausblasöffnungen 101, 102 und 103 des Schaltgeräts 10 an den Eintrittsöffnungen 21, 22 und 23 in den Behälter 20 einströmen können. Gemäß der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform sind in den Eintrittsöffnungen 21, 22 und 23 des Behälters 20 Einsätze 201, 201 und 203 zur Strömungsführung der Gasströme Gl, G2 und G3 eingesetzt.
Wie in Figur 5 dargestellt ist, werden die jeweiligen
Gasströme Gl, G2 und G3, die aus den Ausblasöffnungen 101, 102 und 103 des Schaltgeräts 10 beim Abschalten eines
Kurzschlussstroms austreten in den Behälter 20 eingeleitet. Die Gasströme Gl, G2 und G3 strömen über die Ausblasöffnungen 101, 102 und 103 und die Einsätze 201, 202 und 203 zur
Strömungsführung in den Behälter 20 ein. Wie an den die
Strömungsrichtung der Gasströme Gl, G2 und G3 darstellenden schwarzen Pfeilen zu erkennen ist, durchmischen sich die Gasströme Gl, G2 und G3, die aus den Ausblasöffnungen 101,
102 und 103 des Schaltgeräts 10 austreten, in dem Behälter 20.
Die Gasströme Gl, G2 und G3 beziehungsweise das Gasgemisch im Behälter 20 strömt anschließend durch die Ausblaskanäle 301, 302 und 303 beziehungsweise den Kühlmodulen 31, 32 und 33 der Kühlvorrichtung 30 aus der Schaltvorrichtung 1 aus. Die heißen Gase des Gasgemisches werden beim Durchströmen der Kühlmodule 31, 32 und 33 abgekühlt. Bei der Schaltvorrichtung 1 ist jede der Ausblasöffnungen 101, 102 und 103 des
Schaltgeräts 10 über den Behälter 20 strömungsmäßig mit jedem der Ausblaskanäle 301, 302 und 303 beziehungsweise der
Kühlmodule 31, 32 und 33 der Kühlvorrichtung 30 verbunden. Dafür ist das Volumen im Behälter 20 zwischen den
Ausblasöffnungen 101, 102, 103 beziehungsweise den Polen des Schaltgeräts 10 miteinander verbunden. Dadurch kann eine Ausgleichsströmung stattfinden, so dass die Kühlmodule 31, 32 und 33 insbesondere auch bei ungleichmäßiger Ausströmung der Gasströme Gl, G2 und G3 aus dem Schaltgerät 10 nahezu
gleichmäßig ausgelastet werden.
Im Unterschied zu einer Schaltvorrichtung, bei dem jede
Ausblasöffnung des Schaltgeräts 10 nur mit einem zugehörigen Ausblaskanal beziehungsweise mit einem zugehörigen Kühlmodul verbunden ist, tritt bei der in Figur 5 gezeigten Anordnung ein geringerer Massestrom der Schaltgase pro Kühlmodul auf. Dadurch kann jedes Kühlmodul kleiner dimensioniert werden, als wenn für jede Ausblasöffnung des Schaltgeräts 10 nur ein eigens dafür vorgesehenes Kühlmodul vorgesehen wäre. Dadurch kann die gesamte Kühlvorrichtung in den vorhandenen Bauraum der Schaltvorrichtung untergebracht werden, ohne dass der Bauraum vergrößert werden müsste.
Um zu vermeiden, dass innerhalb der Abdeckeinheit 50 und insbesondere zwischen den einzelnen Kühlmodulen
Querkurzschlüsse aufgrund der noch heißen und leitfähigen Ausblasgase von Pol zu Pol des Schaltgeräts 10 entstehen, sind die Ausblaskanäle 301, 302 und 303 der Kühlvorrichtung voneinander getrennt angeordnet. Ebenso sind separate, das heißt voneinander isolierte Kühlmodule 31, 32 und 33 pro Pol des Schaltgeräts 10 vorgesehen. Die Kühlplattenstapel 310, 320 und 330 sind in den Ausblaskanälen 301, 302 und 303 isoliert voneinander angeordnet. Um ausreichend Isolation zwischen den einzelnen Kühlmodulen zu bieten, können Trenn- beziehungsweise Isolationsrippen 350, durch die die
Ausblaskanäle 301, 302 und 303 beziehungsweise die Kühlmodule 31, 32 und 33 voneinander getrennt sind, vorgesehen sein. Die Trennrippen 350 können zur Erhöhung der Festigkeit gegenüber Querkurzschlüssen in den Behälter 20 hineinragen.
Figur 6 zeigt einen Querschnitt durch die Abdeckeinheit 50 in einer perspektivischen Darstellung. Die Ausblasöffnungen 101, 102 und 103 des Schaltgeräts 10 und die Ausblaskanäle 301, 302 und 303 der Kühlvorrichtung 30 münden derart versetzt zueinander in den Behälter 20 ein, dass der jeweilige
Gasstrom Gl, G2 und G3 der Schaltgase, der aus einer
jeweiligen Ausblasöffnung 101, 102 und 103 in den Behälter 20 einströmt, keinen der Ausblaskanäle 301, 302 und 303 direkt, das heißt ohne eine Richtungsänderung, anströmt. Die
Kühlvorrichtung 30 wird somit von dem Gasstrom aus den
Ausblasöffnungen indirekt angeströmt.
Da der Anströmquerschnitt der Kühlmodule größer ist als der Ausblasquerschnitt der Ausblasöffnungen des Schaltgeräts 10, würde eine direkte Anstromung eines Kühlmoduls eine sehr ungleichmäßige Strömungsverteilung zwischen den Module bewirken und die Kühlwirkung beeinträchtigen. Um dies zu vermeiden, werden die Kühlmodule 31, 32 und 33 gezielt außerhalb der Ausblasstrahlen Gl, G2 und G3 des Schaltgeräts 10 platziert.
Der Behälter 20 weist unterhalb der Ausblaskanäle 301, 302 und 303 einen Sammelbereich 210 zum Sammeln und Durchmischen der jeweiligen Gasströme Gl, G2 und G3 der Schaltgase auf. Die Ausblaskanäle 301, 302 und 303 münden in den
Sammelbereich 210 des Behälters 20 ein. Der Behälter 20 weist oberhalb jeder Ausblasöffnung 101, 102 und 103 des
Schaltgeräts 10 einen jeweiligen Partikelfangbereich 220 auf, der zur Ablagerung von in dem jeweiligen Gasstrom Gl, G2 und G3 vorhandenen Partikeln dient. Die jeweilige Ausblasöffnung 101, 102 und 103 des Schaltgeräts 10 mündet in den jeweiligen Partikelfangbereich 220 ein.
Der jeweilige Partikelfangbereich 220 des Behälters 20 ist als ein halboffener Hohlraum 230 ausgebildet. Der Hohlraum 230 ist in Richtung der jeweiligen Ausblasöffnung 101, 102 und 103 des Schaltgeräts 10 offen und in der dazu
entgegengesetzten Richtung geschlossen. Der Hohlraum 230 des jeweiligen Partikelfangbereichs 220 weist in Richtung des Sammelbereichs 210 des Behälters 20 eine Öffnung 240 auf. Der jeweilige Gasstrom Gl, G2 und G3 der Schaltgase wird an den Wänden des jeweiligen Partikelfangbereich 220, die als
Prallplatten wirken, in Richtung der Öffnung 240 umgeleitet. Durch die Öffnung 240 zwischen dem jeweiligen
Partikelfangbereich 220 und dem Sammelbereich 210 des
Behälters strömt der jeweilige Gasstrom Gl, G2 und G3 von dem jeweiligen Partikelfangbereich 220 in den Sammelbereich 210 des Behälters 20 ein.
Der Partikelfangbereich 220 ist in direkter Verlängerung eines Ausblasstrahls Gl, G2 und G3 der Schaltgase angeordnet und als eine Auffangtasche ausgebildet, in der Partikel und Metalltropfen aus der Ausblasung gefangen werden. Dadurch können sich die Partikel und Metalltropfen nicht im gesamten Innenraum des Behälters 20 verteilen, wodurch ein Zusetzen
der Kühlmodule 31, 32 und 33 durch Partikel verringert beziehungsweise verhindert wird.
Bezugs zeichenliste
1 Schaltvorrichtung
10 Schaltgerät
20 Behälter
21, 22, 23 Eintrittsöffnungen in den Behälter
30 Kühlvorrichtung
31, 32, 33 Kühlmodul
34 Halterahmen
40 Ausfahrvorrichtung
50 Abdeckeinheit
51 Deckel
101, 102, 103 Ausblasöffnungen
201, 202, 203 Einsätze zur Strömungsführung
210 Sammelbereich
220 Partikelfangbereich
230 Hohlraum
240 Öffnung
301, 302, 303 Ausblaskanäle
310, 320, 330 Kühlplattenstapel
340 Modulrahmen
350 Trennrippe
Gl, G2, G3 Gasstrom/Ausblasstrahl der Schaltgase
Claims
1. Schaltvorrichtung zur Kurzschlussabschaltung, umfassend:
- ein Schaltgerät (10) zum Abschalten einer jeweiligen Phase eines Kurzschlussstroms, wobei das Schaltgerät (10) mehrere Ausblasöffnungen (101, 102, 103) zum Ausblasen eines
jeweiligen Gasstroms (Gl, G2, G3 ) von Schaltgasen nach einem Schaltvorgang zum Abschalten einer jeweiligen Phase des
Kurzschlussstroms umfasst,
- einen Behälter (20) zur Aufnahme der Schaltgase,
- eine Kühlvorrichtung (30) zum Kühlen der Schaltgase,
- wobei die Kühlvorrichtung (30) mehrere Ausblaskanäle (301, 302, 303) zum Ausströmen der Schaltgase aus der
Schaltvorrichtung (1) aufweist,
- wobei die Ausblaskanäle (301, 302, 303) in den Behälter (20) einmünden,
- wobei die Ausblasöffnungen (101, 102, 103) des Schaltgeräts (10) in den Behälter (20) einmünden und sich die jeweiligen Gasströme (Gl, G2, G3 ) der Schaltgase, die aus den
Ausblasöffnungen (101, 102, 103) in den Behälter (20) einströmen, in dem Behälter (20) durchmischen und das dabei entstehende Gasgemisch aus jedem der Ausblaskanäle (301, 302, 303) aus der Schaltvorrichtung (1) austritt.
2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1,
wobei jede der Ausblasöffnungen (101, 102, 103) des
Schaltgeräts (10) über den Behälter (20) mit jedem der
Ausblaskanäle (301, 302, 303) der Kühlvorrichtung (30) verbunden ist.
3. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Ausblaskanäle (301, 302, 303) der Kühlvorrichtung (30) voneinander getrennt sind.
4. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei die Ausblasöffnungen (101, 102, 103) des Schaltgeräts (10) und die Ausblaskanäle (301, 302, 303) der
Kühlvorrichtung (30) derart versetzt zueinander in den
Behälter (20) einmünden, dass der jeweilige Gasstrom (Gl, G2, G3 ) der Schaltgase, der aus einer jeweiligen Ausblasöffnung (101, 102, 103) in den Behälter (20) einströmt, keinen der Ausblaskanäle (301, 302, 303) direkt anströmt.
5. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
- wobei der Behälter (20) unterhalb der Ausblaskanäle (301, 302, 303) einen Sammelbereich (210) zum Sammeln und
Durchmischen der jeweiligen Gasströme (Gl, G2, G3 ) der
Schaltgase aufweist,
- wobei die Ausblaskanäle (301, 302, 303) in den
Sammelbereich (210) des Behälters (20) einmünden.
6. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
- wobei der Behälter (20) oberhalb jeder Ausblasöffnung (101, 102, 103) des Schaltgeräts (10) einen jeweiligen
Partikelfangbereich (220), der zur Ablagerung von in dem jeweiligen Gasstrom (Gl, G2, G3 ) vorhanden Partikeln dient, aufweist ,
- wobei die jeweilige Ausblasöffnung (101, 102, 103) des Schaltgeräts in den jeweiligen Partikelfangbereich (221, 222, 223) einmündet.
7. Schaltvorrichtung nach Anspruch 6,
- wobei der jeweilige Partikelfangbereich (220) des Behälters (20) als ein halboffener Hohlraum (230) ausgebildet ist,
- wobei der Hohlraum (230) in Richtung der jeweiligen
Ausblasöffnung (101, 102, 103) des Schaltgeräts (10) offen und in der dazu entgegen gesetzten Richtung geschlossen ist,
- wobei der Hohlraum (230) des jeweiligen
Partikelfangbereichs (220) in Richtung des Sammelbereichs (210) des Behälters (20) eine Öffnung (230) aufweist,
- wobei der jeweilige Gasstrom (Gl, G2, G3 ) der Schaltgase in dem jeweiligen Partikelfangbereich (220) umgeleitet und durch die Öffnung (240) zwischen dem jeweiligen Partikelfangbereich (220) und dem Sammelbereich (210) des Behälters (20) in den Sammelbereich (210) des Behälters einströmt.
8. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
- wobei die Kühlvorrichtung (30) mehrere Kühlmodule (31, 32, 33), die jeweils einen Kühlplattenstapel (310, 320, 330) aufweisen, umfasst,
- wobei in jedem der Ausblaskanäle (301, 302, 303) jeweils eines der Kühlmodule (31, 32, 33) angeordnet ist.
9. Schaltvorrichtung nach Anspruch 8,
wobei die Kühlmodule (31, 32, 33) in den Ausblaskanälen (301, 302, 303) isoliert voneinander angeordnet sind.
10. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Kühlvorrichtung (30) zwischen den Ausblaskanälen (301, 302, 303) jeweils eine Trennrippe (340), durch die die Ausblaskanäle (301, 302, 303) voneinander getrennt sind, aufweist .
11. Schaltvorrichtung nach Anspruch 10,
wobei die Trennrippen (340) in den Sammelbereich (210) des Behälters (20) hineinragen.
12. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend :
- eine Ausfahrvorrichtung (40) zum Einschieben des
Schaltgeräts (10),
- wobei das Schaltgerät (10) in einem unteren Bereich der Ausfahrvorrichtung (40) und der Behälter (20) und die
Kühlvorrichtung (30) in einem oberen Bereich der
Ausfahrvorrichtung (40) angeordnet sind.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE112017005295.5T DE112017005295A5 (de) | 2016-10-21 | 2017-10-20 | Schaltvorrichtung zur Kurzschlussabschaltung |
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|---|---|---|---|
| PCT/EP2017/076823 WO2018073402A1 (de) | 2016-10-21 | 2017-10-20 | Schaltvorrichtung zur kurzschlussabschaltung |
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| DE (2) | DE102016120069A1 (de) |
| WO (1) | WO2018073402A1 (de) |
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