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Der Gegenstand betrifft eine elektrische Hausanschlussleitung.
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Ein sogenannter „Hausanschluss” ist im Bereich eines Niederspannungsnetzes bekannt. Der „Hausanschluss” bezeichnet einen Anschluss eines Kunden/einer Kundenanlage an das öffentliche Niederspannungsnetz mittels einer im Betrieb nichtlösbaren und/oder schaltbaren Verbindung. Die einzige Möglichkeit zur betrieblichen Unterbrechung des Stromflusses besteht durch das Ziehen der Sicherungen im Hausanschlusskasten am kundenseitigen Ende der Hausanschlussleitung. Zum „Hausanschluss” gehört in der Regel der Hausanschlusskasten hinzu. Die darin befindlichen vier Sicherungen können auch unter Last gezogen werden und der Stromfluss somit unterbrochen werden.
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Ausgehend von einer Ortsnetzstation, die z. B. eine mittelspannungsseitige Schaltanlage, ein niederspannungsseitiges Schaltgerüst mit Sicherungen und den Transformator in einem gemeinsamen Gehäuse umfasst, verzweigen ein oder mehrere Leitungsstränge eines Niederspannungsnetzes. An diesen Leitungssträngen sind Stichleitungen – die Hausanschlussleitungen – angeordnet, über welche das Niederspannungsnetz mit der Kundenanlage verbunden wird. Diese Leitungen sind in der Regel unterflur verlegt, können aber auch als Freileitung verlegt sein. Ausgehend von der Ortsnetzstation befindet sich in der Regel die erste Schaltmöglichkeit einer solchen Niederspannungsleitung im Hausanschlusskasten. Dort ist jede Phase und der Nullleiter durch eine unter Spannung herauszieh- oder steckbare Sicherung abgesichert. Hinter dem Hausanschlusskasten befindet sich aus Netzsicht die Kundenanlage mit Energiezählern, dem Sicherungskasten und Verbrauchs- und/oder Einspeiseeinrichtungen.
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Ein Fehler auf der Hausanschlussleitung als auch auf dem niederspannungsseitigen Verteilnetzstrang führt zum Ausfall des gesamten Leitungsstrangs und dadurch zur Versorgungsunterbrechung für alle Kunden/Kundenanlagen an diesem Leitungsstrang. Niederspannungsseitig wird jeder einzelne Leitungsstrang in der Ortsnetzstation durch Sicherungen in den jeweiligen Abgängen abgesichert. Durch ziehen oder stecken der Sicherungen kann jeder einzelne Leitungsstrang auch im Betrieb von der Ortsnetzstation getrennt werden (Schutz- und Schaltfunktionalität).
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In der Ortsnetzstation ist ein Transformator zur Spannungstransformation von der Mittel- auf die Niederspannungsebene vorgesehen. In der Regel ist in der Ortsnetzstation sowohl mittelspannungsseitig als auch niederspannungsseitig eine Schaltmöglichkeit unter Last vorgesehen.
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Die Betriebsmittel der Ortsnetzstation als auch der niederspannungsseitigen Leitungsstränge sind auf übliche Belastungen ausgelegt. Diese liegen bei Standardbauweisen bis zu ca. 200 kVA für einen Leitungsstrang und bei bis zu ca. 1000 kVA für den Ortsnetztransformator. Leistungen kleiner ca. 200 kVA sind für einen Ortsnetztransformator unüblich und kommen nur in Sonderfällen mit Leistungen von 50, 100 oder 160 kVA vor. Standard-Hausanschlüsse sind im Vergleich dazu in Deutschland in der Regel für maximale Anschlussleistungen von bis zu 30 kVA mit einem cos φ >= 0,9 ausgelegt. Durch die zunehmende Anzahl von Erzeugungsanlagen für elektrische Energie, insbesondere Photovoltaikanlagen, kann es jedoch dazu kommen, dass entlang eines einzelnen Leitungsstrangs mehrere Kunden simultan eine Leistung in Anspruch nehmen, insbesondere elektrische Leistung in den Niederspannungsstrang einspeisen, die nahe an den genannten Maximalleistungen liegt.
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Insbesondere bei großen Leitungslängen, beispielweise in ländlichen Netzen, ist nicht nur die Maximalleistung ein einzuhaltendes Kriterium, sondern auch das vorgegebene, erlaubte Spannungsband. Sowohl die Leistungsanforderung als auch die Anforderung an das erlaubte Spannungsband können dazu führen, dass die Niederspannungsnetze aufgrund des Ausbaus von dezentralen Erzeugungsanlagen ausgebaut und für höhere Spitzenleistungen ertüchtigt werden müssen. Auch im Bereich der Ortsnetzstation kann es notwendig werden, dort leistungsstärkere Transformatoren einzusetzen oder Spannungsregelungsmöglichkeiten einzuführen, um die Vorgaben des erlaubten Spannungsbandes nach EN 50160 einhalten zu können. Genau diese Anpassungen der Netzinfrastruktur an die veränderten Rahmenbedingungen erfordern Investitionen in die Verteilnetze. Es wird daher nach Möglichkeiten gesucht, den Ausbau der Verteilnetze möglichst ressourcenschonend durchführen zu können.
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Vor diesem Hintergrund lag dem Gegenstand die Aufgabe zu Grunde, eine Netzinfrastruktur zu schaffen, welche mit einfachen Mitteln erhöhten Leistungsanforderungen von Kunden im Bereich der Hausanschlüsse gerecht wird.
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Diese Aufgabe wird gegenständlich durch eine elektrische Hausanschlussleitung nach Anspruch 1 gelöst. Die gegenständliche Lösung erlaubt es, einen Hausanschluss wirtschaftlich unmittelbar an ein Mittelspannungsnetz anzuschließen. Insbesondere für Kunden mit einem Leistungsbedarf von ca. 10 – ca. 300 kVA kann dies eine vorteilhafte Anschlussvariante sein. Gegenständlich wird nicht, wie dies herkömmlich für Kunden mit einem Leistungsbedarf oberhalb von ca. 200 kVA praktiziert wird, eine eigene Ortsnetzstation für diesen Kunden zur Verfügung gestellt. Vielmehr wird gegenständlich ein ungeschalteter, im Betrieb nicht lösbarer Anschluss des Kunden an einen Mittelspannungsleitungsstrang vorgeschlagen, wobei zusätzlich auf eine galvanische Trennung verzichtet werden kann.
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Hierzu ist zwischen einem oberspannungsseitigen Eingang eines Transformators und einem Mittelspannungsstrang eines Energieversorgungsnetzes ein Mittelspannungsleitungsteil vorgesehen. Zwischen einem niederspannungsseitigen Ausgang des Transformators und einem Hausanschlusskasten ist ein Niederspannungsleitungsteil vorgesehen. Der Transformator ist elektrisch zwischen dem Mittelspannungsleitungsteil und dem Niederspannungsleitungsteil angeordnet.
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Eine besonders kostengünstige Lösung wird gegenständlich dadurch realisiert, dass der Transformator über das Mittelspannungsleitungsteil unmittelbar mit dem Mittelspannungsleitungsstrang verbunden ist. Als Leitungsstrang wird in diesem Zusammenhang ein Teil des Mittelspannungsnetzes bezeichnet, unabhängig von der Topologie des Netzes selber (z. B. Strang-, Ring- oder vermaschtes Netz). Der Transformator kann interne Sicherungen haben. Diese können aber im Betrieb – d. h. unter Last – nicht beschädigungsfrei entfernt werden und stellen somit auch keine Schaltmöglichkeit im Sinne dieser Anmeldung dar. Dies ist bei Schaltmöglichkeiten in der Ortsnetzstation wie auch im Hausanschlusskasten anders. Hier wird in die betriebliche Schaltmöglichkeit lediglich eine Sicherung integriert. Hierbei kann „unmittelbar” so verstanden werden, dass eine Verbindung des Transformators mit dem Mittelspannungsleitungsstrang ohne ordentliche, zerstörungsfreie Trennmöglichkeit vorgesehen ist. Insbesondere kann auf eine Möglichkeit des Schaltens unter Spannung verzichtet werden. Sowohl oberspannungsseitig als auch niederspannungsseitig sind an dem Transformator vorzugsweise weder im Betrieb bedienbare Schalter noch im Betrieb bedienbare Sicherungen vorgesehen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Mittelspannungsleitungsteil ein ununterbrochenes Kabel ist. Dieses ununterbrochene Kabel verbindet den Eingang des Transformators unmittelbar mit dem Mittelspannungsleitungsstrang des Energieversorgungsnetzes.
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Auch wird vorzugsweise vorgeschlagen, dass das Mittelspannungsleitungsteil als Stichleitung von dem Mittelspannungsleitungsstrang abgezweigt ist. Dabei kann die Stichleitung von der Längsleitung des Mittelspannungsnetzes abzweigen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Mittelspannungsleitungsteil in einer Kabelmuffe mit dem Mittelspannungsleitungsstrang elektrisch verbunden ist. Insbesondere ist die Kabelmuffe eine Abzweigmuffe, vorzugsweise eine Unterflur-Abzweigmuffe.
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Üblicherweise erfolgt ein Hausanschluss über eine Niederspannungshausanschlussleitung, die als Stichleitung von einem Niederspannungsleitungsstrang abzweigt. In gleicher Art und Weise kann gegenständlich ein Abzweig von dem Mittelspannungsleitungsstrang erfolgen. Möglicherweise liegen Mittelspannungsleitungsstrang als auch Niederspannungsleitungsstrang bei üblicher Verlegung nebeneinander in einer Unterflurverlegung. Eine bestehende Hausanschlussleitung könnte gegenständlich beispielsweise nicht mehr an den Niederspannungsleitungsstrang angeschlossen werden, sondern an Stelle dessen an den Mittelspannungsleitungsstrang. Dann müsste die Hausanschlussleitung lediglich mit einem gegenständlichen Transformator versehen werden, der im Betrieb weder auf der Mittel- noch auf der Niederspannungsseite schaltbar ist. Über diesen Transformator könnte der Hausanschlusskasten unmittelbar mit dem Mittelspannungsleitungsstrang verbunden werden. Die gegenständliche Lösung ermöglicht die Umgehung einer Ortsnetzstation und ermöglicht somit hohe Anschlussleistungen bei bestehender Netztopologie.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Transformator über das Mittelspannungsleitungsteil frei von unter Last schaltbaren Trennmitteln mit dem Mittelspannungsleitungsstrang verbunden ist. Somit hat der Transformator oberspannungsseitig keine unter Last beschädigungsfreie Trennmöglichkeit bei anliegender Spannung zur vorbeiführenden Mittelspannungsleitung. Dies führt im Vergleich zu einer üblichen Ortsnetzstation zu erheblich geringeren Kosten für die Umspannung von der Mittel- auf die Niederspannung.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Mittelspannungsleitungsteil über eine Steckverbindung mit dem oberspannungsseitigen Eingang des Transformators verbunden ist. Hierbei kann die Steckverbindung berührungssicher und wartungsfrei ausgestaltet sein. Über die Steckverbindung ist der Transformator mit dem Mittelspannungsstrang des Energieversorgungsnetzes verbunden. Die Steckverbindung kann nur im spannungslosen Zustand beschädigungsfrei getrennt werden. Unter Spannung tritt ein Lichtbogen auf, der die Kontakte abschmelzen, Teile der Isolierung beschädigen oder Personen gefährden kann.
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Ggf. ist es möglich, dass ein Blindstecker für die Steckverbindung vorgesehen ist. Mit diesem kann die Steckverbindung im ausgesteckten Zustand berührungssicher gemacht werden, sodass nach einer Wiederzuschaltung der Mittelspannung im Verteilnetz, z. B. nach Außerbetriebnahme des gegenständlichen Transformators, keine Gefahr eines Spannungsschlags besteht. Dieses Abstecken der Steckverbindung von den Anschlüssen des Transformators kann beispielsweise bei einem Fehler innerhalb des gegenständlichen Transformators oder bei einem Fehler auf der Niederspannungsseite des Transformators notwendig werden. In diesem Fall würde, da der gegenständliche Transformator untrennbar, unter Spannung nicht schaltbar, an dem Mittelspannungsstrang angeschlossen ist, der gesamte Mittelspannungsleitungsstrang stromlos geschaltet werden müssen. Eine schnelle Wiederversorgung der dabei abgeschalteten benachbarten Kundenanschlüsse hat dann höchste Priorität, sodass über die gegenständliche Steckverbindung eine schnelle Abhilfe geschaffen werden kann.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Niederspannungsleitungsteil ein ununterbrochenes Kabel ist. Mit Hilfe dieses Kabels kann eine unmittelbare Verbindung zwischen dem Ausgang des gegenständlichen Transformators und dem Hausanschlusskasten erfolgen. Vorzugsweise sind im Niederspannungsleitungsteil keine im Betrieb, vorzugsweise beschädigungsfrei schaltbaren Schalter oder Sicherungen, insbesondere zwischen dem Ausgang des Transformators und dem Hausanschlusskasten, vorgesehen. Somit besteht im Betrieb die einzige Trennmöglichkeit des Kundenanschlusses von dem Versorgungsnetz durch die Sicherungen im Hausanschlusskasten. Unabhängig davon wird es je nach Ausführungsform des Transformators interne Überlastungs- und Kurzschlussschutzeinrichtungen geben. Ebenso wird es dem Ausgang des Transformators vorgelagerte Schutzeinrichtungen geben, die einen Kurzschlussschutz für das Niederspannungsleitungsteil realisieren. Sollte es zum Ansprechen dieser Kurzschlussschutzeinrichtungen durch einen Fehler auf dem Niederspannungsleitungsteil kommen, wird eine Wiederinbetriebnahme des Hausanschlusses nur nach Austausch oder Reparatur des Transformators möglich sein. Ein solches Absichern ist kein Schalten unter Last im Sinne der Anmeldung.
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Die gegenständlichen Transformatoren weisen üblicherweise einen Leistungsbereich zwischen 10 kVA und 300 kVA auf. Die Leistung der Transformatoren wird an den Einsatzzweck angepasst und ist für die typischen dezentralen Erzeugungsanlagen in der Regel deutlich geringer als die in herkömmlichen Ortsnetzstationen eingesetzten Transformatoren mit typischen Leistungen von 250, 400 oder 630 kVA für die Ortsversorgung.
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Zur Reduzierung des Gewichts, des Volumens und/oder der Verlustleistung bei der Transformation wird in einem Ausführungsbeispiel vorgeschlagen, dass der gegenständliche Transformator höhere Frequenzen für die Spannungstransformation verwendet als die Netzfrequenz und damit faktisch wie ein Schaltnetzteil arbeitet. Da der Begriff „Schaltnetzteil” nicht nur eine Spannungstransformation sondern ebenfalls eine Gleichrichtung impliziert, muss anschließend die Gleichspannung wieder zu einer Wechselspannung umgeformt werden. Dies geschieht beispielsweise mit einem Wechselrichter. Um auch wechselnde Stromrichtungen zu ermöglichen, wie sie z. B. bei einer Erzeugungsanlage innerhalb der Kundenanlage auftreten können, muss die Gleichrichtung als gesteuerte Gleichrichtung ausgebildet sein. Somit kann die Eingangs- und Ausgangsschaltung gleichartig ausgeführt werden und die Betriebsweise als Gleich- oder Wechselrichtung wird durch die Energieflussrichtung bestimmt. Diese Transformation kann allgemein als elektronischer Transformator bezeichnet werden.
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Auch wird vorgeschlagen, dass der Transformator oberspannungsseitig und/oder niederspannungsseitig dreiphasig gebildet ist. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass oberspannungsseitig auch primärseitig verstanden werden kann und niederspannungsseitig sekundärseitig. Insbesondere kann bei niederspannungsseitig dreiphasiger Ausführung ein Sternpunkt herausgeführt sein. Hierbei kann der Sternpunkt als Nullleiter an den Hausanschlusskasten geführt werden. Auch ist es möglich, dass der Sternpunkt geerdet ist. Die Erdung kann unmittelbar am Aufstellungsort des Transformators erfolgen. Insbesondere kann ein Fundamenterder zur Erdung des Transformatorsternpunktes verwendet werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Transformator in einem diesen aufnehmendes Gehäuse angeordnet ist. Dieses vorzugsweise ortsfest installierte Gehäuse dient als Personenschutz für in unmittelbarer Umgebung des Transformators befindliche Personen. Im Falle eines Fehlers im Transformator oder an seinen Anschlüssen kann das Gehäuse Schutz bieten.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gehäuse als Tiefbaugehäuse ausgeführt. Hierbei kann ein vorgefertigtes Schachtbauwerk vor Ort im Verlauf der Hausanschlussleitung zwischen Mittelspannungsleitungsstrang und Hausanschlusskasten eingebaut werden, insbesondere in Tiefbauweise. Das Gehäuse kann entweder ein Aufbaugehäuse sein, welches aus einzelnen Schächten modular aufgebaut ist oder als Monolithschacht gebildet sein. Das Gehäuse kann im Erdreich eingelassen sein und vorzugsweise auf einem Schotterbett oder einer Versickerschicht angeordnet sein. Unter und/oder in der Versickerschicht, die vorzugsweise 10–30 cm Stärke hat, kann ein Fundamenterder angeordnet sein, der elektrisch mit dem Gehäuse verbunden ist.
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Das als Tiefbaugehäuse gebildete Gehäuse kann einen wasser- und staubdichten Deckel aufweisen. Der Deckel kann fest mit dem Gehäuse verschraubt sein und so z. B. auch Explosionsdrücken bei internen elektrischen Fehlern standhalten.
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Das als Tiefbaugehäuse gebildete Gehäuse kann einen Innendeckel aufweisen. Der Innendeckel kann mit einem Schließsystem des Netzbetreibers ausgestattet werden und somit Schutz gegen unbefugtes Öffnen der elektrischen Anlage bieten.
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Vorzugsweise ist das Gehäuse derart in den Boden eingelassen, dass es inklusive Deckel bündig mit der Geländeoberkante abschließt. Im Falle eines Aufbauschachtes kann dieser aus vorgefertigten Schachtbauteilen bestehen, die ausgehend von einem Schachtboden aufeinander gesetzt werden. Die Übergänge von Nahtstellen können wasserdicht ausgeführt sein, sodass Schicht- und/oder Oberflächen und/oder Sickerwasser nicht in das Gehäuse eindringen kann.
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Vorzugsweise ist eine Abdichtung gegen eintretendes Wasser vorgesehen und die Kabel des Niederspannungsleitungsteil und/oder des Mittelspannungsleitungsteil können durch abgedichtete Kabeldurchführungen in das Gehäuse eingeführt sein.
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In dem Gehäuse kann der Transformator auf dem Schachtboden aufgesetzt werden. Eine Sicherheitsabdeckung kann als Innendeckel eingelegt sein. Die Sicherheitsabdeckung hat vorzugsweise ein Schließsystem, um ein unbefugtes Öffnen zu verhindern. Auch kann die Sicherheitsabdeckung als Absturzsicherung bei Herausnehmen der Schachtabdeckung dienen.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Schachtabdeckung staub- und/oder flüssigkeitsdicht ist und insbesondere vor drucklos eindringendem Schmutz oder Flüssigkeiten schützt.
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Zwischen dem Schacht und der Sicherheitsabdeckung als auch der Schachtabdeckung besteht eine elektrisch leitende Verbindung, insbesondere können diese mit elektrisch leitenden Verbindungsmitteln, insbesondere Verschraubungen, verschraubt werden, wodurch die Erdung und eine sichere Fixierung dieser Bauteile gewährleistet ist. Kurzschlüsse innerhalb des Gehäuses werden über den Fundamenterder abgeleitet und ein Personenschutz ist gewährleistet.
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Ein einfacher Zugriff auf den Transformator wird dadurch gewährleistet, dass das Gehäuse bzw. der oberste Schacht ein Öffnungsmaß aufweist, welches in etwa dem Schachtinnenmaß entspricht. Hierdurch ist ein Zugriff auf den Transformator erleichtert und der Transformator kann problemlos aus dem Gehäuse herausgehoben werden.
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Vorzugsweise ist der Transformator so auszuführen, dass die Verlustleistung gering ist, insbesondere ein Wirkungsgrad von bis zu 99% und höher erreicht wird. Dennoch kann es notwendig sein, Verlustwärme des Transformators abzuführen. Um ein Überhitzen des Transformators zu verhindern, wird ein Wärmetauscher in dem Gehäuse vorgeschlagen. Insbesondere kann ein Wärmetauscher Verlustwärme des Transformators an die Umgebung abgeben. Dabei kann der Wärmetauscher vorzugsweise als Erdwärmetauscher gebildet sein, der die Wärme des Transformators an die umgebende Erdschicht abgibt.
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Ein besonders einfaches Herausheben des Transformators ist dann möglich, wenn dieser entweder Befestigungsmittel, insbesondere an jeder seiner Außenkanten oder in Bezug auf seinen Schwerpunkt, aufweist, oder über die eine Hebeeinrichtung befestigt werden kann. Insbesondere können zum Herausheben durch einen Kran Ösen vorgesehen sein. Auch ist es möglich, dass der Transformator auf einem Traggestellt, insbesondere auf einem Gitterrost aufgestellt ist und dieses ebenfalls Befestigungsmittel, insbesondere Ösen, aufweist. Über diese kann der Transformator an dem Tragegestellt aus dem Schacht herausgenommen werden.
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Eine besonders dichte Kabeldurchführung wird dadurch erreicht, dass das Mittelspannungsleitungsteil und/oder das Niederspannungsleitungsteil ein mehradriges Kabel mit jeweils einer gemeinsamen Isolation ist. Hierbei ist das mehradrige Kabel jeweils mit einer Isolationsschicht umgeben. Auch kann das Mittelspannungsleitungsteil aus drei Einleiterkabel gebildet sein. Dann sind drei einzelne Durchführungen in das Gehäuse des Transformators sinnvoll.
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In einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, den Hausanschlusskasten direkt im Gehäuse des Transformators unterzubringen. Die Leitungslänge des Niederspannungsleitungsteils wird damit extrem verkürzt. In diesem Fall kann der Transformatoren ohne Kurzschlussschutzeinrichtungen am Ausgang betrieben werden. Die aus dem Gehäuse herausführende und gegen Wassereintritt abzudichtende Niederspannungsleitung ist in diesem Fall bereits Bestandteil der Kundenanlage.
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Die Merkmale der Vorrichtungen sind frei miteinander kombinierbar. Insbesondere können Merkmale und Teilmerkmale der Beschreibung und/oder der abhängigen sowie unabhängigen Ansprüche, auch unter vollständiger oder teilweiser Umgehung von Merkmalen oder Teilmerkmalen der unabhängigen Ansprüche, in Alleinstellung oder frei miteinander kombiniert eigenständig erfinderisch sein.
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Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert und in der Zeichnung zeigen:
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1 einen schematischen Aufbau eines Verteilnetzes;
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2 eine detaillierte Ansicht einer gegenständlichen Hausanschlussleitung;
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3 eine schematische Ansicht eines gegenständlichen Transformators in einem Gehäuse.
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1 zeigt ein Verteilnetz 2. Das Verteilnetz 2 verfügt über einen Mittelspannungsleitungsstrang 4. Der Mittelspannungsleitungsstrang 4 führt Spannungen von > 1 kV. An dem Mittelspannungsleitungsstrang 4 sind Ortsnetzstationen 6a, 6b und 6c angeschlossen.
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Die Ortsnetzstation 6a ist eine mittelspannungsseitig schaltbare Ortsnetzstation. In dieser schaltbaren Ortsnetzstation 6a sind Trennmittel vorgesehen, die ein Trennen des Ortsnetztransformators in der Ortsnetzstation 6a von dem Mittelspannungsstrang 4 unter Spannung ermöglichen. Hierzu sind aufwändige Vorkehrungen zu treffen, insbesondere zum Löschen von etwaig entstehenden Lichtbögen. Von der Ortsnetzstation 6a zweigt ein Niederspannungsnetz 8a ab. Gezeigt ist der Einfachheit halber nur ein einzelner Leitungsstrang des Niederspannungsnetzes 8a zu Veranschaulichungszwecken. Das Niederspannungsnetz 8a kann jedoch auch eine andere Topologie aufweisen und eine Mehrzahl an Leistungssträngen aufweisen. An den Leitungssträngen des Niederspannungsnetzes 8a sind Stichleitungen (Hausanschlussleitungen) 10 zu Kundenanlagen 12 vorgesehen. Zur Verbindung der Kundenanlagen 12 mit dem Niederspannungsnetz 8a befinden sich am kundenseitigen Ende der Hausanschlussleitungen Hausanschlusskästen in denen Sicherungen angeordnet sind, über die die Kundenanlagen mit dem Niederspannungsnetz 8a verbunden sind.
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Der Transformator in der Station 6a hat in der Regel eine Bemessungsleistung zwischen 200 und 630 kVA und stellt die Hauptkomponente einer Ortsnetzstation dar. Durch den Einbau des Transformators in ein Gehäuse zusammen mit einer mittelspannungsseitigen Schaltanlage und einer niederspannungsseitigen Stromverteilung sowie weiterer Hilfskomponenten ergibt sich eine Ortsnetzstation. Der Transformator ist hermetisch ausgeführt und die Schaltanlagen sind metallisch gekapselt. Neben den Schaltanlagen sind in den Ortsnetzstationen zusätzlich Sicherungen vorgesehen, die bei Überschreitung der Bemessungsleistung abschalten. All diese Sicherheitsmerkmale führen zu erheblichen Kosten für eine Ortsnetzstation in einer schaltbaren Ausführung.
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Daneben existieren jedoch auch Ortsnetzstationen, in denen auf die mittelspannungsseitige Schaltanlage verzichtet wird und die damit auf der Mittelspannungsseite nicht schaltbar ausgeführt sind, wie sie beispielsweise in 1 mit 6b und 6c bezeichnet sind. Die Transformatoren 6b, c in diesen Stationen verfügen ebenfalls über Bemessungsleistungen zwischen 200 und 630 kVA. Im Gegensatz zu der Ortsnetzstation 6a verfügen die Ortsnetzstationen 6b und 6c jedoch nur über Sicherungen auf der Oberspannungsseite. Mit Hilfe der Sicherungen lassen sich die Transformatoren in den Stationen 6b und 6c gegenüber dem Mittelspannungsleitungsstrang 4 absichern. Die Ortsnetzstationen 6b und 6c sind aufgrund der ansonsten vergleichbaren Ausstattung zur Ortsnetzstation 6a sowie aufgrund des vergleichbaren Aufbaus nur wenig kostengünstiger.
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Entsprechend dem Niederspannungsnetz 8a sind an den Ortsnetzstationen 6b, c ebenfalls Niederspannungsnetze 8b und 8c sowie auch Hausanschlüsse über Stichleitungen 10 angeschlossen.
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Gegenständlich wird nun eine Hausanschlussleitung vorgeschlagen, wie sie im Detail 14 dargestellt ist. Eine solche Hausanschlussleitung ist mit dem Mittelspannungsleitungsstrang 4 unmittelbar über einen Mittelspannungsleitungsteil 16 verbunden. Der Mittelspannungsleitungsteil 16 ist ein ununterbrochenes Kabel, welches an den Eingangsklemmen des Transformators 18 angeschlossen ist. Die Ausgangsklemmen des Transformators 18 sind mit einem Niederspannungsleitungsteil 20 verbunden, welches als ununterbrochenes Kabel in einen Hausanschlusskasten führt. Erst innerhalb des Hausanschlusskastens ist eine im Betrieb zieh- oder steckbare Sicherung als Schalt- und Trennmöglichkeit zur Kundenanlage 12 vorgesehen.
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Das Mittelspannungsleitungsteil 16 ist für die Spannungen der Mittelspannungsebene ausgelegt. Das Niederspannungsleitungsteil 20 ist für Spannungen der Niederspannungsebene, insbesondere bis 1 kV ausgelegt. Das Detail 14 ist in der 2 näher dargestellt.
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In der 2 ist zu erkennen, dass von dem Mittelspannungsleitungsstrang 4 ein Abzweig in einer Kabelmuffe 26 vorgesehen ist. Die Kabelmuffe ist vorzugsweise unterirdisch angeordnet. Aus der Kabelmuffe 26 führt als Stichleitung das Kabel des Mittelspannungsleitungsteils 16 heraus und wird über eine wasserdichte Kabeldurchführung in ein Gehäuse 28 eingeführt, in dem der Transformator 18 angeordnet ist. Das Gehäuse 28 kann oberirdisch oder auch als hängendes Gehäuse ausgestaltet sein.
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Beispielsweise ist das Gehäuse 28 als Unterflurgehäuse ausgestaltet. Es ist vorzugsweise als monolithisches Schachtbauwerk ausgeführt und somit wasserdicht. Es ist jedoch auch möglich, dass das Gehäuse 28 aus aufgebauten Schichten besteht. Diese werden vor Ort aufeinander gesetzt, wobei ein Schachtboden vorgesehen sein kann.
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Innerhalb des Gehäuses 28 ist der Transformator 18 vorgesehen. Eingangsseitig verfügt der Transformator 18 über eine Steckvorrichtung, an die beispielsweise jeweils eine von drei Phasen der Mittelspannung angesteckt werden kann. Die Steckvorrichtung ist jedoch so, dass ein Abziehen unter Spannung nur mit Personengefährdung oder Beschädigungen hieran möglich ist. Ein sicheres beschädigungsfreies Abziehen unter Spannung ist nicht möglich.
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Der Transformator 18 ist vorzugsweise ein elektronischer Transformator, was zu erheblich geringeren Formfaktoren gegenüber herkömmlichen, galvanisch getrennten Transformatoren führt.
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Ausgangsseitig verfügt der Transformator 18 über Kabelklemmen 32. Hierbei können drei Phasen als auch der Sternpunkt des Transformators herausgeführt und beispielsweise mittels der Kabelklemmen 32 abgreifbar sein. An den Kabelklemmen 32 ist das Niederspannungsleitungsteil 22 angeschlossen, welches ebenfalls wasserdicht aus dem Gehäuse 28 herausgeführt ist. Das Niederspannungsleitungsteil 22 verläuft als ein durchgehendes Kabel bis an den Hausanschlusskasten 34 eines Kunden 12.
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An dem Hausanschlusskasten 34 sind Sicherungen 34a vorgesehen. Über die Sicherungen 34a ist die Kundenanlage mit dem Niederspannungsleitungsteil 24 verbunden. Diese Sicherungen 34a sind die einzigen im Betrieb schaltbaren Trennmöglichkeiten auf der elektrischen Strecke zwischen dem Kunden 12 und dem Mittelspannungsleitungsstrang 4. Weder der Transformator 18 noch das Mittelspannungsleitungsteil 16 oder das Niederspannungsleitungsteil 20 verfügen über unter Last schaltbare Schalter oder Sicherungen. Zum Kurzschlussschutz des Niederspannungsleitungsteils sind zwischen der Niederspannungswicklung und dem Ausgang des Transformators im Betrieb nicht schalt- oder auswechselbare Schutzeinrichtungen vorhanden. Dies können z. B. an die Nennleistung des Transformators angepasste Sicherungen sein.
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3 zeigt eine Unterflurverlegung des Gehäuses 28. Zu erkennen ist, dass ein Deckel 28a des Gehäuses 28 bündig mit einer Geländeoberkante 36 abschließt. In dem Gehäuse 28 ist ein Gehäuseboden 28b vorgesehen. Es ist jedoch auch möglich, dass ein Wasserauslass am Gehäuseboden 28b vorgesehen ist. Unterhalb des Gehäuses 28 befindet sich eine Sauberkeitsschicht 27, die als Schotterschicht ausgeführt sein kann. Die Schotterschicht kann als Versickerungsschicht ausgeführt sein, bei welcher der Schotter keinen Null-Anteil hat.
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Unterhalb des Deckels 28a, der fest mit dem Gehäuse verschraubt ist und z. B. Explosionsdrücken bei elektrischen Fehlern innerhalb des Gehäuses widersteht, ist ein abschließbarer Innendeckel 29 angebracht, der mit der Schließung des Netzbetreibers ausgestattet werden kann. Dieser Innendeckel bietet Schutz gegen unbefugtes Öffnen und dient als Absturzsicherung beim Herausnehmen des Deckels 28a.
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Zu erkennen ist ferner, dass der Transformator 28 dreiphasig ausgeführt ist, wobei niederspannungsseitig der Sternpunkt 18a aus dem Transformator 18 herausgeführt ist. Der Sternpunkt 18a kann über einen Fundamenterder 38 geerdet sein.
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Der Sternpunkt 18a und die Phasen 18b bis 18d der Niederspannungsseite können auf Schraubklemmen geführt sein.
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Eingangsseitig, auf der Mittelspannungsseite, ist der Transformator 18 ebenfalls dreiphasig ausgeführt, wobei jede Phase auf ein Steckergesicht 18e–g geführt sein kann. Hieran lässt sich ein Stecker eines Mittelspannungsleitungsteils für jede Phase anschließen. Dadurch ist es möglich, den Transformator 18 bei einem Fehler im Transformator selber oder dem nachgelagerten Niederspannungsleitungsteil von der Mittelspannung zu trennen. Anschließend können die Stecker von den Steckergesichtern 18g–e abgezogen werden und ggf. durch Blindstecker gegenüber Berührung abgesichert werden.
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Das Gehäuse 28 verfügt über Kabeldurchführungen 28c. Die Kabeldurchführung 28c sind jeweils als wasserdichte Durchführungen ausgestaltet und dienen zur Durchführung auf der einen Seite des Mittelspannungsleitungsteils 16 und auf der anderen Seite des Niederspannungsleitungsteil 20.
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Der Transformator 18 ist sofern er keine eigenen Halteösen besitzt auf einem Tragrost 40 montiert, an welchem Ösen 40a angeordnet sein können. Über die Ösen 40a lässt sich das Tragrost 40 aus dem Gehäuse 28 herausheben, sodass der Transformator 18 besonders einfach montiert und demontiert werden kann.
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Ferner kann ein Wärmetauscher 42 vorgesehen sein, der beispielsweise als Erdwärmetauscher ausgestaltet sein kann. Über den Wärmetauscher 42 lässt sich die Verlustwärme des Transformators 18 in besonders einfacher Weise aus dem Gehäuse 28 abführen und somit eine Überhitzung des Transformators 18 vermeiden.
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Mit Hilfe der gegenständlichen Hausanschlussleitung ist es möglich, einen Verbraucher unmittelbar an einen Mittelspannungsleitungsstrang anzuschließend, ohne eine aufwändige Ortsnetzstation vorzusehen. Dies ist insbesondere bei Teilnehmern sinnvoll, welche über eine hohe Einspeiseleistung verfügen, insbesondere beim Betrieb einer dezentralen Stromerzeugungsanlage, beispielsweise einer Photovoltaikanlage oder einer Windkraftanlage und/oder an einem leistungsschwachen Netz angeschlossen sind. Auch Biogasanlagen sowie Kraftwärmekopplungsanlagen mit Ausgangsleistungen zwischen 10 und 300 kVA lassen sich mit Hilfe der gegenständlichen Hausanschlussleitung besonders einfach an die Mittelspannung anschließen. Durch die gegenständliche Lösung kann ein Ausbau des Niederspannungsnetzes als auch der Ortsnetztransformatoren hinaus gezögert werden und kostengünstig der Aufbau von dezentraler Stromerzeugung gefördert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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