DE102013210773A1

DE102013210773A1 - Busbar system with bracket

Info

Publication number: DE102013210773A1
Application number: DE102013210773.0A
Authority: DE
Inventors: Frank Bertels
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2013-06-10
Filing date: 2013-06-10
Publication date: 2014-12-11
Also published as: WO2014198425A1

Abstract

Es wird ein Stromschienensystem offenbart, welches mindestens eine Aufhängung, die in Reihe angeordnet eine Halterung und ein flexibles Lager umfasst, und mindestens eine an der mindestens einen Aufhängung mechanisch befestigte Stromschiene umfasst, wobei das flexible Lager eine Bewegung der mindestens einen Stromschiene in Richtung senkrecht zur Reihung von flexiblem Lager und Halterung ermöglicht. Die mindestens eine Stromschiene ist durch die Aufhängung mechanisch an einer Wand befestigt, und Längenänderungen der mindestens einen Stromschiene werden durch das flexible Lager ermöglicht.A busbar system is disclosed which comprises at least one suspension, which comprises a bracket and a flexible bearing arranged in series, and at least one busbar mechanically fastened to the at least one suspension, the flexible bearing moving the at least one busbar in the direction perpendicular to Allows a series of flexible bearings and brackets. The at least one busbar is mechanically attached to a wall by the suspension, and changes in length of the at least one busbar are made possible by the flexible bearing.

Description

Elektrische Verteilsysteme können als Stromschienensysteme ausgebildet sein. Bei diesen sind die Stromschienen in Richtung des Stromflusses als langgestreckte, feste Leiter ausgebildet. Sie werden zum Transport oder zur Verteilung elektrischer Energie eingesetzt. Typische Aufgaben eines Stromschienensystems sind beispielsweise die Verbindung von einem Transformator über einen Hauptverteiler zum Unterverteiler und die Versorgung von Großverbrauchern. Ebenfalls werden Stromschienensysteme beispielsweise dazu verwendet, in Windenergieanlagen dem im Turmkopf erzeugten Strom eines Generators zum Turmfuß zu leiten oder Strom vom Turmfuß in den Turmkopf zu transportieren, um dort die elektrischen Anlagen mit Energie zu versorgen. Electrical distribution systems can be designed as busbar systems. In these, the busbars are formed in the direction of current flow as elongated, solid conductors. They are used to transport or distribute electrical energy. Typical tasks of a busbar system are, for example, the connection of a transformer via a main distributor to the sub-distributor and the supply of large consumers. Busbar systems are also used, for example, to direct the power generated in the tower head of a generator to the tower base in wind energy plants or to transport electricity from the tower base into the tower head in order to supply the electrical installations with energy there.

Typischerweise sind die Stromschienen eines Stromschienensystems in einem Schienenkasten angeordnet. Der Schienenkasten dient dem mechanischen Schutz und dem Zusammenhalt der Komponenten des Stromschienensystems. Er verhindert, dass ein unerwünschter elektrischer Kontakt zwischen Stromschienen und Umgebung stattfinden kann. Zusätzlich stellt der Schienenkastensicher, dass die Stromschienen durch natürliche oder erzwungene Konvektion gekühlt werden. Typically, the bus bars of a bus bar system are arranged in a rail box. The rail box serves for the mechanical protection and the cohesion of the components of the busbar system. It prevents unwanted electrical contact between busbars and the environment. In addition, the busbar trunking ensures that the busbars are cooled by natural or forced convection.

Beim Einsatz von Stromschienen werden für die Schienen und Gehäuse verschiedene Materialien verwendet. Als Materialien für die Stromschienen werden typischerweise Aluminium oder Kupfer verwendet, für das Gehäuse typischerweise Stahl. Da diese unterschiedlichen Materialien unterschiedliche Wärme-Ausdehnungs-Koeffizienten aufweisen, kommt es bei der Erwärmung oder Abkühlung des Stromschienensystems zu einer Relativbewegung zwischen den Bauteilen. Hierdurch ist es notwendig, mechanische Dehnungselemente einzubringen, die die Relativverschiebungen ausgleichen. Typischerweise werden hierfür gekantete, flexible Lamellenpakete verwendet, welche elektrisch in Serie innerhalb der Stromschienen verbaut werden. Nachteile von solchen Dehnungselementen sind, dass zum einen aufwändige und teure Materialien verwendet werden müssen und zum anderen ein zusätzlicher Aufwand zur Herstellung eines Lamellenpaketes notwendig ist. Oft stellen Dehnungselemente mechanisch und/oder elektrisch den schwächsten Punkt eines elektrischen Verteilsystems dar. When busbars are used, different materials are used for the rails and housings. As materials for the busbars typically aluminum or copper are used, for the housing typically steel. Since these different materials have different heat expansion coefficients, it comes with the heating or cooling of the busbar system to a relative movement between the components. This makes it necessary to introduce mechanical expansion elements, which compensate for the relative displacements. Typically, this folded, flexible plate packs are used, which are installed electrically in series within the busbars. Disadvantages of such expansion elements are that on the one hand expensive and expensive materials must be used and on the other hand, an additional effort to produce a disk set is necessary. Often, expansion elements mechanically and / or electrically represent the weakest point of an electrical distribution system.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Stromschienensystem mit einer Halterung zur Verfügung zu stellen, welches die bisherigen Nachteile nicht aufweist. It is therefore an object of the invention to provide a busbar system with a holder, which does not have the previous disadvantages.

Die Aufgabe wird gelöst gemäß Anspruch 1. Das Stromschienensystem umfasst dazu mindestens eine Aufhängung, die in Reihe angeordnet eine Halterung und ein flexibles Lager umfasst, und mindestens eine an der Aufhängung mechanisch befestigte Stromschiene, wobei das flexible Lager eine Bewegung der mindestens einen Stromschiene in Richtung senkrecht zur Reihung von flexiblem Lage und Halterung ermöglicht. Die mindestens eine Stromschiene wird durch die Aufhängung mechanisch an einer Wand befestigt, so dass Längenänderungen der mindestens einen Stromschiene durch das flexible Lager ermöglicht werden. The object is achieved according to claim 1. The busbar system comprises for this purpose at least one suspension, which comprises a holder and a flexible bearing arranged in series, and at least one busbar mechanically fastened to the suspension, wherein the flexible bearing movement of the at least one busbar in the direction perpendicular to the sequence of flexible position and support allows. The at least one bus bar is mechanically fastened by the suspension to a wall, so that changes in length of the at least one bus bar are made possible by the flexible bearing.

Vorteilhaft ist hierbei, dass in dem erfindungsgemäßen Stromschienensystem keine zusätzlichen Dehnungselemente verwendet werden müssen. Die Relativverschiebung in positiver bzw. negativer Richtung der Stromschiene wird durch externe, nichtstromführende Komponenten getätigt, nämlich der Aufhängung mit Halterung und flexiblem Lager. Weiter ist vorteilhaft, dass keine Unterbrechung bzw. Beeinträchtigung des elektrischen Leiters, wie dies beispielsweise durch Einschweißen eines Lamellenpaketes geschieht, notwendig ist. Ebenfalls sind keine plastischen Verformungen zum Längenausgleich notwendig. Weiter ist vorteilhaft, dass während der Fertigung keine zusätzlichen Arbeitsschritte zum Einbringen beispielsweise eines Dehnungsausgleichs notwendig sind. Das Stromschienensystem lässt sich ebenfalls leichter montieren, da es eine höhere mechanische Stabilität aufweist als herkömmliche Stromschienen mit Dehnungselementen. It is advantageous here that no additional expansion elements must be used in the conductor rail system according to the invention. The relative displacement in the positive or negative direction of the busbar is made by external noncurrent components, namely the suspension with bracket and flexible bearing. It is also advantageous that no interruption or impairment of the electrical conductor, as is done for example by welding a plate pack, is necessary. Likewise, no plastic deformations for length compensation are necessary. It is also advantageous that during production no additional work steps for introducing, for example, an expansion compensation are necessary. The busbar system is also easier to assemble because it has higher mechanical stability than conventional busbars with expansion elements.

Das flexible Lager kann aus einem federnden Element besteht. Das federnde Element kann aus Kunststoff, Metall oder einem organischen Material gefertigt sein. Insbesondere kann das federnde Element aus Elastomer gefertigt sein. The flexible bearing may consist of a resilient element. The resilient element may be made of plastic, metal or an organic material. In particular, the resilient element may be made of elastomer.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das flexible Lager an der mindestens einen Stromschiene angeordnet. Alternativ kann in einer weiteren Ausgestaltung die Halterung an der mindestens einen Stromschiene angeordnet sein. In one embodiment of the invention, the flexible bearing is arranged on the at least one busbar. Alternatively, in a further embodiment, the holder may be arranged on the at least one busbar.

In einer weiteren Ausgestaltung umfasst das Stromschienensystem ein zusätzliches Gehäuse, welches die mindestens eine Stromschiene berührsicher umschließt. In a further embodiment, the busbar system comprises an additional housing, which encloses the at least one busbar in a touch-proof manner.

Das Stromschienensystem kann im Wesentlichen vertikal angeordnet sein. The busbar system may be arranged substantially vertically.

In einer weiteren Ausgestaltung umfasst das Stromschienensystem mehrere Aufhängungen, die die mindestens eine Stromschiene mechanisch an der Wand befestigen. In a further embodiment, the busbar system comprises a plurality of suspensions which mechanically fasten the at least one busbar to the wall.

Die Erfindung wird im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben. The invention will be described below with reference to the following figures.

1 Stromschienensystem mit Aufhängung aus Halterung und flexiblem Lager und Stromschiene; 1 Busbar system with suspension from bracket and flexible bearing and busbar;

2 Stromschienensystem mit Aufhängung aus Halterung und flexiblem Lager und Stromschiene sowie ein Gehäuse; und 2 Busbar system with suspension consisting of bracket and flexible bearing and busbar and a housing; and

3 Diagramm Verschiebung der flexiblen Lager für unterschiedliche Elemente im Turm einer Windenergieanlage. 3 Diagram Displacement of flexible bearings for different elements in the tower of a wind turbine.

In 1 ist ein Stromschienensystem 100 dargestellt, welches Aufhängungen 200, 201, 202, 203 und eine an den Aufhängungen 200, 201, 202, 203 mechanisch befestigte Stromschiene 300 umfasst. Die Aufhängungen 200, 201, 202, 203 umfassen in Reihe angeordnete Halterungen 210, 211, 212, 213 und flexible Lager 220, 221, 222, 223. Die flexiblen Lager 220, 221, 222, 223 ermöglichen eine Bewegung der Stromschiene 300 in Richtung senkrecht zur Reihung von flexiblen Lagern 220, 221, 222, 223 und Halterungen 210, 211, 212, 213. Entsprechend der 1 bedeutet dies, dass die Aufhängungen 200, 201, 202, 203 beispielsweise vertikal angeordnet sind und die Stromschiene 300 horizontal dazu. Bei einer Längenänderung der Stromschiene 300 beispielsweise auf Grund von Erwärmung kann diese Längenänderung durch die flexiblen Lager 220, 221, 222, 223 ermöglicht werden. Die Längenänderung der Stromschiene 300 wird durch ein seitliches Verschieben der flexiblen Lager 220, 221, 222, 223 ermöglicht. In 1 is a busbar system 100 shown what suspensions 200 . 201 . 202 . 203 and one on the suspensions 200 . 201 . 202 . 203 mechanically fixed busbar 300 includes. The suspensions 200 . 201 . 202 . 203 include brackets arranged in series 210 . 211 . 212 . 213 and flexible bearings 220 . 221 . 222 . 223 , The flexible bearings 220 . 221 . 222 . 223 allow movement of the busbar 300 in the direction perpendicular to the sequence of flexible bearings 220 . 221 . 222 . 223 and mounts 210 . 211 . 212 . 213 , According to the 1 This means that the suspensions 200 . 201 . 202 . 203 For example, are arranged vertically and the busbar 300 horizontal to it. At a change in length of the busbar 300 For example, due to heating, this change in length due to the flexible bearings 220 . 221 . 222 . 223 be enabled. The change in length of the busbar 300 is by a lateral displacement of the flexible bearings 220 . 221 . 222 . 223 allows.

Die Stromschiene 300 ist durch die Aufhängungen 200, 201, 202, 203 mechanisch an einer Wand 400 befestigt. Die Längenänderungen der Stromschiene 300 werden durch die flexiblen Lager 220, 221, 222, 223 ermöglicht. The busbar 300 is through the suspensions 200 . 201 . 202 . 203 mechanically on a wall 400 attached. The length changes of the busbar 300 be through the flexible bearings 220 . 221 . 222 . 223 allows.

Die flexiblen Lager 220, 221, 222, 223 können aus einem Elastomer bestehen. Dadurch ist es möglich, dass die flexiblen Lager 210, 211, 212, 213 von der Stromschiene 300 seitlich ausgelenkt werden können. The flexible bearings 220 . 221 . 222 . 223 can be made of an elastomer. This makes it possible for the flexible bearings 210 . 211 . 212 . 213 from the power rail 300 can be deflected laterally.

Gemäß der 1 sind die flexiblen Lager 220, 221, 222, 223 an der Stromschiene 300 angeordnet und die Halterungen 210, 211, 212, 213 an der Wand 400. According to the 1 are the flexible bearings 220 . 221 . 222 . 223 at the power rail 300 arranged and the brackets 210 . 211 . 212 . 213 on the wall 400 ,

Alternativ ist ebenso möglich, dass die flexiblen Lager 220, 221, 222, 223 an der Wand 400 angeordnet sind und die Halterungen 210, 221, 222, 223 an der Stromschiene 300. Alternatively, it is also possible that the flexible bearings 220 . 221 . 222 . 223 on the wall 400 are arranged and the brackets 210 . 221 . 222 . 223 at the power rail 300 ,

In 2 ist das Stromschienensystem 100 dargestellt, welches zusätzlich ein Gehäuse 500 umfasst, welches die Stromschiene 300 berührsicher umschließt. Die Aufhängungen 200, 201, 202, 203 dienen der mechanischen Befestigung der Stromschiene 300. Dadurch wird sichergestellt, dass durch die flexiblen Lager 220, 221, 222, 223 eine Bewegung der Stromschiene 300 in Richtung senkrecht zur Reihung von flexiblen Lagern 220, 221, 222, 223 und Halterungen 210, 211, 212, 213 ermöglicht wird. In 2 is the busbar system 100 shown, which in addition a housing 500 includes the busbar 300 encloses safe to touch. The suspensions 200 . 201 . 202 . 203 serve the mechanical fastening of the busbar 300 , This will ensure that through the flexible bearings 220 . 221 . 222 . 223 a movement of the busbar 300 in the direction perpendicular to the sequence of flexible bearings 220 . 221 . 222 . 223 and mounts 210 . 211 . 212 . 213 is possible.

Das erfindungsgemäße Stromschienensystem 100 kann beispielsweise in einer Windenergieanlage eingesetzt werden. In solch einem Fall ist das Stromschienensystem 100 im Wesentlichen vertikal angeordnet. The busbar system according to the invention 100 can be used for example in a wind turbine. In such a case, the busbar system 100 arranged substantially vertically.

In 3 ist eine typische Längenänderung einer Stromschiene 300 in einer Windenergieanlage dargestellt. Das Stromschienensystem 100 in einer Windenergieanlage besteht dabei aus mehreren Segmenten von Stromschienen 300. Gesamtlänge eines solchen Systems kann beispielsweise 44 Meter sein, und diese 44 Meter können beispielsweise von 17 Stromschienen 300 gebildet werden. In 3 is a typical change in length of a busbar 300 shown in a wind turbine. The busbar system 100 In a wind energy plant consists of several segments of busbars 300 , Total length of such a system can be, for example, 44 meters, and these 44 meters, for example, 17 busbars 300 be formed.

In der 3 ist nun für jedes Segment an Stromschiene 300 dargestellt, wie eine typische Auslenkung der flexiblen Lager geschieht. Oberstes und unterstes Element an Stromschienen 300 in einer Windenergieanlage werden typischerweise unter Berücksichtigung des Eigengewichts der Stromschienen um 51,71mm beziehungsweise 60,16mm ausgelenkt. Ohne Berücksichtung des Eigengewichts der Stromschienen 300 ist das Auslenkungsmuster nahezu symmetrisch mit 55,82mm zu 56,05mm. Das mittlere flexible Lager beim neunten beziehungsweise zehnten Element erfährt die geringste Auslenkung. In the 3 is now for each segment to power rail 300 shown how a typical deflection of the flexible bearing happens. Top and bottom element of busbars 300 In a wind turbine, the busbars are typically deflected by 51.71 mm or 60.16 mm, taking into account the weight of the busbars. Without consideration of the dead weight of the busbars 300 the deflection pattern is nearly symmetrical with 55.52mm to 56.05mm. The middle flexible bearing at the ninth and tenth element undergoes the least deflection.

Durch die direkte Aufhängung der mindestens einen Stromschiene 300 an den flexiblen Lagern 220, 221, 222, 223 können die Stromschienen 300 vom Gehäuse 500 mechanisch entkoppelt werden. Die Relativverschiebung zwischen Gehäuse 500 und der mindestens einen Stromschiene 300 wird durch die flexiblen Lager 220, 221, 222, 223 aufgenommen. Due to the direct suspension of the at least one busbar 300 at the flexible camps 220 . 221 . 222 . 223 can the busbars 300 from the case 500 be mechanically decoupled. The relative displacement between housing 500 and the at least one busbar 300 is through the flexible bearings 220 . 221 . 222 . 223 added.

Das Stromschienensystem 100 mit mindestens einer Aufhängung 200, 201, 202, 203 gleicht Relativverschiebungen in positiver beziehungsweise negativer Richtung der mindestens einen daran befestigten Stromschiene 300 aus. Dieser Ausgleich geschieht durch externe nichtstromführende Komponenten und nicht mittels herkömmlicher Dehnungselemente. Dabei ist es elektrisch von Vorteil, dass es zu keiner Unterbrechung beziehungsweise Beeinträchtigung des elektrischen Leiters, hier der Stromschiene 300, kommt. Mechanisch wird verhindert, dass plastische Verformungen zum Längenausgleich verwendet werden, wie dies zum Beispiel bei Lamellenpaketen der Fall ist. Weiterhin ist vorteilhaft, dass in der Fertigung keine zusätzlichen Arbeitsschritte zum Einbringen eines Dehnungsausgleichs nötig sind. Ebenfalls wird die Montage einfacher, da das Stromschienensystem einfacher im Handling ist auf Grund der höheren Stabilität der Stromschienen 300. The busbar system 100 with at least one suspension 200 . 201 . 202 . 203 equals relative displacements in the positive or negative direction of the at least one busbar attached thereto 300 out. This compensation is done by external non-current components and not by means of conventional expansion elements. It is electrically advantageous that there is no interruption or impairment of the electrical conductor, here the busbar 300 , comes. Mechanically, it is prevented that plastic deformations are used for length compensation, as is the case, for example, with disk packs. Furthermore, it is advantageous that in manufacturing no additional steps for introducing a strain compensation are necessary. Also, the assembly is easier because the busbar system is easier to handle due to the higher stability of the busbars 300 ,

Claims

Stromschienensystem (100) umfassend mindestens eine Aufhängung (200; 201; 202; 203), die in Reihe angeordnet eine Halterung (210; 211; 212; 213) und ein flexibles Lager (220; 221; 222; 223) umfasst, und mindestens eine an der mindestens einen Aufhängung (200; 201; 202; 203) mechanisch befestigte Stromschiene (300), wobei das flexible Lager (220; 221; 222; 223) eine Bewegung der mindestens einen Stromschiene (300) in Richtung senkrecht zur Reihung von flexiblem Lager (220; 221; 222; 223) und Halterung (210; 211; 212; 213) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stromschiene (300) durch die Aufhängung (200; 201; 202; 203) mechanisch an einer Wand (400) befestigt ist, und Längenänderungen der mindestens einen Stromschiene (300) durch das flexible Lager (220; 221; 222; 223) ermöglicht werden. Busbar system ( 100 ) comprising at least one suspension ( 200 ; 201 ; 202 ; 203 ), which are arranged in series a holder ( 210 ; 211 ; 212 ; 213 ) and a flexible warehouse ( 220 ; 221 ; 222 ; 223 ), and at least one on the at least one suspension ( 200 ; 201 ; 202 ; 203 ) mechanically fixed busbar ( 300 ), whereby the flexible warehouse ( 220 ; 221 ; 222 ; 223 ) a movement of the at least one busbar ( 300 ) in the direction perpendicular to the sequence of flexible bearings ( 220 ; 221 ; 222 ; 223 ) and bracket ( 210 ; 211 ; 212 ; 213 ), characterized in that the at least one busbar ( 300 ) by the suspension ( 200 ; 201 ; 202 ; 203 ) mechanically on a wall ( 400 ), and changes in length of the at least one busbar ( 300 ) through the flexible warehouse ( 220 ; 221 ; 222 ; 223 ).

Stromschienensystem (100) gemäß Anspruch 1, bei dem das flexible Lager (220; 221; 222; 223) aus einem federnden Element besteht. Busbar system ( 100 ) according to claim 1, wherein the flexible bearing ( 220 ; 221 ; 222 ; 223 ) consists of a resilient element.

Stromschienensystem (100) gemäß Anspruch 2, bei dem das federnde Element aus Kunststoff, Metall oder einem organischen Material gefertigt ist. Busbar system ( 100 ) according to claim 2, wherein the resilient element is made of plastic, metal or an organic material.

Stromschienensystem (100) gemäß Anspruch 3, bei dem das federnde Element aus Elastomer gefertigt ist. Busbar system ( 100 ) according to claim 3, wherein the resilient member is made of elastomer.

Stromschienensystem (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das flexible Lager (220; 221; 222; 223) an der mindestens einen Stromschiene (300) angeordnet ist. Busbar system ( 100 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the flexible bearing ( 220 ; 221 ; 222 ; 223 ) on the at least one busbar ( 300 ) is arranged.

Stromschienensystem (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Halterung (210; 211; 212; 213) an der mindestens einen Stromschiene (300) angeordnet ist. Busbar system ( 100 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the holder ( 210 ; 211 ; 212 ; 213 ) on the at least one busbar ( 300 ) is arranged.

Stromschienensystem (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, welches zusätzlich ein Gehäuse (500) umfasst, welches die mindestens eine Stromschiene (300) berührsicher umschließt. Busbar system ( 100 ) according to one of the preceding claims, which additionally comprises a housing ( 500 ), which the at least one busbar ( 300 ) encloses safe to touch.

Stromschienensystem (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Stromschienensystem (100) im Wesentlichen vertikal angeordnet ist. Busbar system ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the busbar system ( 100 ) is arranged substantially vertically.

Stromschienensystem (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, welches mehrere Aufhängungen (200; 201; 202; 203) umfasst, die die mindestens eine Stromschiene (300) mechanisch an der Wand (400) befestigt. Busbar system ( 100 ) according to one of the preceding claims, which has a plurality of suspensions ( 200 ; 201 ; 202 ; 203 ), the at least one busbar ( 300 ) mechanically on the wall ( 400 ) attached.