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Innenraum-Schaltanlage in halboflener Zellenbauweise In elektrischen
Hochspannungsschaltanlagen ist bekanntlich immer noch, und zwar in erhöhtem Maße
durch die dauernd wachsenden Leistungen der Verteilernetze, der bedeutendste Gefahrenherd
der insbesondere bei Kurzschlüssen, aber auch bei Fehlschaltungen auftretende Lichtbogen.
Unter seinen für den Betrieb und das Personal gefährlichen Begleiterscheinungen
erfordert die Gasentwicklung besondere Aufmerksamkeit, da sie für das Personal lebensgefährlich
werden kann, andererseits aber zur Zerstörung ganzer Anlagenteile durch das Wandern
des Lichtbogens oder das Verursachen neuer Kurzschlüsse führt. Um die Auswirkungen
eines Lichtbogens auf den davon betroffenen Abzweig zu beschränken und die übrigen
Teile der Schaltanlage zu schützen, wird dieselbe durch feuerfeste Trennwände in
Zellen unterteilt. Da trotz der weit vorangetriebenen Verbesserung der Schaltgeräte
dieselben in der Schaltanlage immer noch die schwächsten und anfälligsten Punkte
sind; ging man außerdem zu der Verwendung von Lichtbogenschutzdecken über.
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Die bekannteste und verbreitetste Ausführungsform ist die, bei der
zwischen den Trennschaltern und den darüber angeordneten Sammelschienen eine Schutzdecke
mit entsprechenden Durchführungen eingezogen wird. Bei dieser Bauweise werden die
Sammelschienen zwar dem Gefahrenbereich eines am Trennschalter entstandenen Lichtbogens
entzogen, jedoch ist damit die Zerstörung des daruntergelegenen Zellenteiles mit
seinen wertvollen Schaltgeräten nicht behoben, und die Gefahr für den Bedienenden
ist im Gegenteil noch größer, da die Gaswolke durch die Schutzdecke zu den Zellenfronten
hin abgelenkt wird.
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Auch hat man schon über dem Leistungsschalter und den Trennschaltern
in der dachförmig geneigten Schutzdecke einen senkrecht nach oben gerichteten Abzugskamin
vorgesehen. Dabei wird jedoch nur die Gefahr für das Personal verringert, indem
die durch den Lichtbogen entwickelten Gaswolken leichter nach oben abziehen können
und weniger nach vorn abgeleitet werden.
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Man ging in dieser Richtung noch weiter, indem der Leistungsschalter
von den Trennschaltern und diese von den Sammelschienen durch Schutzdecken gegeneinander
abgeschottet und dazu noch Abzugskamine vorgesehen wurden. Diese Bauweise ist material-
und raummäßig außerordentlich aufwendig und dazu noch sehr unübersichtlich.
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Es wurde auch schon eine halboffene Zellenbauweise vorgeschlagen,
deren gekapselter Leistungsschalterraum nach oben in einen Druckausgleichskamin
übergeht, an dessen Außenseiten die Trenn-Schalter und darüber die Sammelschienen
angeordnet wurden. Diese Bauart ist raumsparend, übersichtlicher und für das Personal
sicherer als vorgenannte Ausführungen. Allerdings müssen für die Trennschalter,
um die Betriebssicherheit zu gewährleisten, anfällige und kostspielige Verriegelungen
vorgesehen oder an ihrer Stelle Last- oder Leistungstrenner eingebaut werden.
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In Verfolgung dieses Zieles werden auch geschlossene. blechgekapselte
Schaltanlagen ausgeführt, bei denen die Schaltgeräte gegeneinander abgeschottet
und sogenannte Auspuffdome vorgesehen sein können. Diese Bauweise ist zwar raumsparend
und bietet für das Personal mehr Sicherheit, jedoch ist jede optische Übersicht
und Kontrolle ausgeschlossen, so daß der Bedienende ganz auf die oft aufwendigen
und anfälligen Anzeigevorrichtungen angewiesen ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit für die Schaltanlage
und das Bedienungspersonal zu erhöhen, indem die Sammelschienen aus der Gefahrenzone
der Trennschalter entfernt werden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe für eine Innenraum-Schaltanlage
in halboffener Zellenbauweise, deren unterer, einen Leistungsschalter enthaltender
Teil gekapselt sowie mit einem nach oben abgehenden, senkrechten Druckausgleichskamin
ausgestattet ist und in deren oberen abgeschotteten Teil die Sammelschienen und
Sammelschienen-Trenner-vorzugsweise Last- oder Leistungstrenner - übereinander angeordnet
sind, dadurch gelöst, daß die gegenüber dem unteren Anlagenteil geschützten Sammelschienen
unterhalb der an den Außenseiten der senkrechten Kaminwände angebrachten Sammelschienen-Trenner
angeordnet sind.
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Zweckmäßig für diesen Aufbau der Schaltanlage ist, wenn die Sammelschienen-Trenner
oben Durchführungsisolatoren aufweisen, die in Weiterbildung
der
Erfindung in den Druckausgleichskamin hineinragen, in welchem auch die Verbindungsleitungen
zu den im unteren Teil der Zelle untergebrachten Leistungsschaltern verlegt sind.
Die Tiefe des Druckausgleichskamins senkrecht zur Sammelschienenrichtung entspricht
dabei dem dreifachen nennspannungsmäßig bedingten Abstand eines Leiters gegen Erde.
Die Sammelschienen können übereinander, nebeneinander oder gestaffelt. z. B. im
Dreieck auf Stützisolatoren verlegt werden. Die in bekannter Weise fabrikmäßig hergestellten
Anlagenoberteile dienen zugleich als Grundrahmen für die Isolatoren der Sammelschienen-Trenner
und die Stützisolatoren der Sammelschienen.
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Der wesentlichste Vorteil des Gegenstandes der Erfindung besteht darin,
daß die gegenüber dem unteren gekapselten Anlagenteil abgeschotteten Sammelschienen
aus der Gefahrenzone der Sammelschienen-Trenner entfernt wurden, indem die Sammelschienen-Trenner
an den Außenseiten der senkrechten Kaminwände an höchster Stelle der Schaltzelle
und - unter Überwindung aller Vorurteile - ohne. Verwendung weiterer Schutzdecken
über den Sammelschienen an-(#eordnet sind. Der Fortschritt der erfindungsmäßigen
Anordnung bei der halboffenen Bauweise - Trenner oberhalb Sammelschienen - besteht
darin, daß die unterhalb des Trenners liegenden Sammelschienen durch einen am Trenner
durch Fehlschaltung oder irgendwelche Ursache entstehenden Lichtbogen nicht gefährdet
sind, da die ionisierten Gaswolken desselben frei nach oben zur Decke des Schaltanlagenraumes
aufsteigen. Durch den Einbau der Trenner an höchster Stelle der Schaltzelle steht
der Bedienende weit außerhalb der Gefahrenzone der Gaswolken. Denn Versuche haben
gezeigt, daß es selbst bei Verwendung normaler Trenner als Sammelschienen-Trenner
nicht möglich ist, einen am Trenner eingeleiteten Lichtbogen nach unten zu treiben.
Ein durch Fehlschaltung des Trenners entstandener Lichtbogen wird also nicht zu
den Sammelschienen herabwandern, einerlei, ob es eine Einspeisung oder ein Abgang
ist, d. h. ob der Energiefuß von oder zu den Sammelschienen erfolgt. Damit aber
auch die Möglichkeit der Bildung eines Lichtbogens infolge Fehlschaltung eines Sammelschienen-Trenners,
die zwar auch durch aufwendige und anfällige Verriegelungen behoben werden kann,
ausgeschlossen ist, werden vorzugsweise an ihrer Stelle Last- oder Leistungstrenner
eingebaut, die jederzeit ohne Nebenwirkungen den Betriebsstrom abzuschalten in der
Lage sind.
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Ein weiterer Vorteil einer derartigen Schaltanlage. der die Betriebssicherheit
und die Sicherheit für das Bedienungspersonal erhöht, ist eine einwandfreie Druckentlastung
des unteren, den Leistungsschalter aufnehmenden Anlagenteiles, da der Druckausgleichs-Kamin
gegenüber den üblichen Kaminen einen verhältnismäßig großen Querschnitt hat. Seine
Tiefe ist derart ausgelegt, daß die Leitungsverbindungen von den Sammelschienen-Trennern
zu und von dem Leistungsschalter in der jeweils erforderlichen Anzahl bequem untergebracht
werden. Infolge des Fortfalls besonderer Schutzwände zwischen den Sammelschienen
und den darüber angeordneten Trennerv sind diese gut zu übersehen und zu überwachen.
Auch die Bauhöhe wird dadurch verringert.
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Erheblich sind aber auch die wirtschaftlichen Vorteile. die durch
die erfindungsmäßige Anordnung bei der halboffenen Zellenbauweise erzielt werden.
Die Bauhöhe des Gerüstaufbaues kann noch dadurch wesentlich verringert werden, wenn
die Sammelschienen in an sich bekannter Weise im Dreieck gestaffelt oder gar nebeneinander
statt übereinander angeordnet werden, wodurch sich eine weitere Ersparnis an umbautem
Raum ergibt. Wenn der Anlagenoberteil, der zugleich als Grundrahmen für die Stützisolatoren
der Sammelschienen-Trenner und der Sammelschienen dient, fabrikmäßig hergestellt
wird, können Montagekosten am Aufstellungsort der Schaltanlage eingespart werden.
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Die Schaltanlage gemäß der Erfindung kann mit Doppel- oder Einfachsammelschienen-System
ausgeführt werden. Der erfindungsgemäße Aufbau wird mit gleichem Erfolg für freistehende
Zellen als auch für Wandzellen verwendet.
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Die Einzelheiten sind dem auf der Zeichnung schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiel zu entnehmen, wobei Fig.1 einen Querschnitt durch eine Zelle
der Anlage mit Doppelsammelschienen-System, Fig.2 ein Einzel-Oberteil der Schaltanlage
in abgeänderter Ausführung darstellt, in der die Bezugszeichen mit Beistrichen versehen
sind.
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Zwischen der zum Bedienungsgang der Anlage gerichteten vorderen Frontwand
1, die als Tür aus Stahlblech ausgebildet sein kann, und der Trennwand 2,
hinter der alle Hochspannungsgeräte und Leitungen untergebracht sind, befinden sich
im Relaisschrank 3 alle Niederspannungsgeräte, Relais, Instrumente und Verdrahtungen.
Die Trennwand 2 bildet allein oder zusammen mit der Frontwand l die Kapselung der
Zelle in Richtung zum Bedienungsgang. Als Kapselung in Richtung zum Kontrollgang
ist die hintere Frontwand 4 vorgesehen.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Trennwand 2 zugleich
Tragwand einerseits für Hochspannungsgeräte und andererseits für die Geräte der
Hilfsstromkreise. Gezeichnet sind der Leistungsschalter 5 mit angebautem Antrieb
6, Stromwandler 7 mit in den Relaisschrank 3 hineinragenden Sekundäranschlüssen
8 und der sogenannte Kabeltrenner 9.
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Über dem gekapselten unteren Zellenteil befindet sich der Druckausgleichskamin
10, der unabhängig von den Zellenseitenwänden von den Kaminwänden 11 und
12 gebildet ist. Diese sind zugleich die Tragwände der Sammelschienen-Trenner
13 und 15 und der Sammelschienen mit ihren Stützisolatoren
14
bzw. 16.
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Die Verbindung der Sammelschienen-Systeme 1 und 11 erfolgt
über die Sammelschienen-Trenner 13
und 15. Bei den üblichen Ab- und
Zugangszellen erfolgt der Anschluß der Sammelschienen-Trenner an den Leistungsschalter
5 über Leitungen 17 zwischen den Durchführungsisolatoren 18 und 19 und über die
Verbindungsleitungen 20. Bei der Kuppelzelle kommen die Leitungen 17 in Fortfall,
und der Leistungs-Kuppelschalter wird über die Leitungen 21 und
22
mit den Sammelschienen-Systemen verbunden.
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In Fig. 1 sind die Sammelschienen der Systeme 1 und 11 senkrecht übereinander
auf den Stützisolatoren 14 bzw.16 angeordnet. Die Stützer können dabei genau wie
die Stützer 23 und 24 sowie die Durchführungen 18 und 19 der Sammelschienen-Trenner
13 und 15 schon bei der fabrikmäßigen Herstellung auf den senkrechten Kaminwänden
11 und 12 befestigt werden. Letztere bilden mit den abgewinkelten
Trennwänden
25 und 26 den Anlagenoberteil, der die Abschottung
der Sammelschienen-Systeme I und II gegen den unteren Anlagenteil und gegen den
Druckausgleichskamin 10 ergibt.
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Die Anlagenoberteile können als obere Zellenteile in der Längsrichtung
der Anlage der Zehenteilung entsprechend mit senkrechten Trennwänden 27 und
28 versehen werden, die die Sammelschienen-Trenner benachbarter Abzweige
abschotten. Diese Trennwände können nur im oberen Teil zwischen den Trennerv vorgesehen
werden, oder sie werden wie in der Zeichnung bis zu den abgewinkelten Trennwänden
25 und 26 herabgezogen. In letzterem Fall werden in die Trennwände 27 und
28 in bekannter Weise Durchführungsisolatoren für die Sammelschienen eingebaut,
so daß die Stützisolatoren 14 und 16 entfallen.
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Eine noch raumsparendere Bauweise mit geringerer Bauhöhe ergibt sich,
wenn entsprechend Fig.2 die Befestigung der Sammelschienenstützer 16' nicht auf
der senkrechten, den Sammelschienen-Trenner 15'
tragenden Kaminwand
12', sondern auf der angewinkelten Trennwand 26' erfolgt. Auch bei dieser
Bauweise können die Sammelschienenstützer 16' entfallen, wenn Durchführungsisolatoren
für die Halterung der Sammelschienen in den Zellentrennwänden 28' vorgesehen
werden. Als Zwischenlösung zu den Beispielen in Fig. 1 und 2 können die Sammelschienen
durch entsprechende Anordnung der Stütz- oder Durchführungsisolatoren in verschiedenen
Höhen oder in Dreiecksform unterhalb der Sammelschienen-Trenner angeordnet werden.
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Die Anordnung von Sammelschienen-Trennern unmittelbar oberhalb von
Sammelschienen ist an sich bereits im klassischen Schaltanlagenbau bekannt. Hierauf
erstreckt sich das Schutzbegehren allein nicht.