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In das Erdreich absenkbare Mittelspannungsnetzstation aus Betonfertigteilen
in Niedrigbauweise Die Erfindung betrifft eine Mittelspannungsnetzstation aus Betonfertigteilen
in Niedrigbauweise, die durch Absenken in das Erdreich auf verschiedene Unterflurhöhen,
minimal von 80 cm, gebracht werden kann.
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Eine weitere Eigenschaft ist Wartungsfreiheit durch Unempfindlichkeit
der Spannung führenden Teile gegen Schmutz und Feuchtigkeit. Die Bausteine der Mittel-
und Niederspannungsverteilung, wie auch der Transformator, sind als geschlossene
Einheiten mit lösbaren Verbindungen insgesamt leicht auswechselbar. Die eingebauten
Geräte sind ebenfalls dem jeweiligen Zweck der Station anpaßbar und leicht aus zuwechs
eln.
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Die Aufstellung von Netz stationen in Ballungsgebieten erfordert eine
kompakte unauffällige Bauweise, die auch an verkehrsreichen Stellen die Sicht nicht
behindert. Ein Bauvolumen von weniger als 5 m3 und geringe Bauhöhe erleichtert die
Aufstellung, da hierfür in den meisten Ländern keine Baugenehmigung oder Bauanzeige
erforderlich ist und an Strassenecken im sogenannten ''Sichtdreieck'l z.T. Bauhöhen
von höchstens 80 cm vorgeschrieben werden.
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Bekannt sind Kleinstationen aus Stahlblech oder Kunststoff mit Fertigfundamenten,
die jedoch bei der meist geforderten Ausrüstung mit Transformatoren bis 630 kVA
5 m3 überflurvolumen überschreiten.
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Eine grössere überflurhöhe und das Volumen sind dabei durch die Anordnung
der Geräte gegeben. Eine niedrige überflurhöhe konnte zwar bei einer sogenannten
"Tiefstation" erreicht werden, doch beträgt das Uberflurvolumen mehr als 5 m3.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den obengenannten Erfordernissen
variabel gerecht zu werden und eine minimale Überflurhöhe bei minimalem überflurvolumen
zu erreichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Betongehäuse
aus einem, vorzugsweise monolythischen Unterteil 1 mit einem nach oben offenen kastenförmigen
Teil besteht, der zur Unterbringung des Transformators 5 und als ölauffangwanne
ausgebildet ist, dem auf der Längsseite eine Kammer für das Gehäuse 6 der Mittelspannungsgeräte
samt deren Verbindungen und auf der Schmalseite eine Kammer für das Gehäuse 7 der
Niederspannungsverteilung vorgesetzt ist, und dem an vier begrenzten Flächen an
den Eckpunkten
ein Dachelement aus Stahibcton 2a aufgesetzt ist,
un daß jeder Kammer im Kabelteil Schachtdbdeckplatten 3 aus Beton ruder Kunststoff
vorgesetzt sind. -Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesonderç
in folgendem: Unter normalen Bedingungen wird die Station ca. 1,0 m tief eingegraben,
wobei sie noch unter dem überflurvolumen von 5 m3 bleibt, die normale Sicht nicht
behindert und in aufrechter Haltung noch bequem bedienbar ist. Für die Aufstellung
ist lediglich der normale Kabelgraben etwas zu erweitern und zu vertiefen und ein
Sandbett glattzuziehen. Ist die Aufstellung im Sichtdreieck erforderlich, so wird
die Staiton lediglich etwas tiefer (ca. L,5 m) eingegraben, so daß die überflurhöhe
80 cm geträgt. Die Bedienung ist dann noch in leicht gebückter Haltung möglich.
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Die Station kann den jeweiligen Erfordernissen des Netzau:;biius leicht
angepasst werden. Sie kann z.B. mittelspannungsseitig cils sogenannte "Einfachstation"
Lediglich mit auf Stützern befestigten Laschen oder mit in Sicherungsunterteile
eingesetzte rohrförmige Steckverbindungen, beides in spannungslosem Zustand auswechselbar,
ausgerüstet werden. Es kann aber auch in jedem Kabelzu- oder Abgang ein Lasttrennschalter
gedrängter Bauart (z.B. Schub- oder Drehlasttrennschalter), für den Transformatorabgang
mit danebengesetzten Hochspannungssicherungen, die den Transformatorschalter dreipolig
auslösen, angeordnet werden.
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Die Gesamthöhe der Station kann bei Verwendung von Transformatoren
ohne Ausdehnungsgefäß (mit Stickstoffpolster oder Ausdehnungsausgleich durch entsprechende
Gestaltung der Kühlri-pen) alternativ um ca. 30 - 40 cm verringert werden. Hierzu
muß lediglich die obere Formhälfte der Gehäuseform verändert werden.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigt Figur 1 eine Ausführungsform der Netzstation im Horizontalschnitt
Figur 2 einen Längsschnitt durch die Netz station nach Figur 1 Figur 3 einen Querschnitt
durch die Netzstation nach Figur 1 in Blickrichtung A - A Figur 4 eine teilweise
Frontansicht der Netzstation nach Figur 1, wobei die linke Aussentür und zum Teil
auch die Schutztür und die Abdeckung des KabelanschluBLeiles weggelassen wurde Figur
5 einen Querschnitt durch den Mittelspannungsteil mit Einzelheit der Dachbefestigung
Figur 6 einen Querschnitt durch den Niederspannungsteil
Figur 7
eine Frontalansicht des Mittelspannungsgehäuses ohne Türen, vordere Kabelabdeckplatte
und Bodenteil Figur 8 eine Seitenansicht und eine Unteransicht des Mittelspannungsgehäuses
Figur 9 Unteransicht des Xabeltunnels mit den 4 Seitenansichten.
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Innen Figuren wird eine komplette ausgerüstete Netzstation aus Betonfertigteilen
mit auswechselbarem Mittel- und Niederspannungsgehäuse sowie Kabeltunnelelementen
zur Druckentlastung dargestellt.
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Das Stationsgehäuse besteht aus dem monolithischen Unterteil 1, dem
Dachelement 2, das an den Stellen 4 auf dem Gehäuseunterteil aufliegt (dieses Dachelement
kann auch aus einer mit Kreuzrippen 2a versehenen Kunststoffschale bestehen (Fig.
6)), sowie den Schachtabdeckplatten 3. (In dem unten geschlossenen kastenförmigen
Teil ist der Transformator 5 untergebracht). In den an der Längs- und Schmalseite
vorgesetzten Schächten wird das Mittelspannungsgehäuse 6 und das Niederspannungsgehäuse
7, die beide völlig geschlossen sind, eingesetzt.
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Die Lüftung der Station geschieht, wie in Figur 2 dargestellt, nach
der weiteren Erfindung so, daß zur Belüftung auf der einen oberirdischen Schmalseite
in das Betongehäuseunterteil 1 ein Lüftungsgitter 10 eingesetzt ist, daß auf der
anderen Schmalseite in dem Niederspannungesgehäuse 7 in den Türen Lüftungsschlitze
11 und durch das Gehäuse ein Luftkanal 12 angeordnet sind, und daß die von hier
zugeführte Kühlluft mit Hilfe von Leitplatten 13 aus verzinktem Blech oder Kunststoff
bis unter den Transformator geführt wird; und daß zur Entlüftung die Leitplatten
13 einen in Höhe der oberen Hälfte des Lüftungsgitters 10 führenden Kanal bilden,
und daß Aussparungen am Unterteil des Dachelements einen Lüftungsspalt 14 längs
der Dachunterkante bilden, der durch ein eingelegtes Winkelprofil stochersicher
gemacht ist.
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Dazu wird anhand der Fig. 2 erläutert: Zur Belüftung des Transformators
dient ein stochersicheres Lüftungsgitter 10, sowie Lüftungsschlitze 11 und Luftführung
12 im Niederspannungsteil 7. Die Zuluft wird dann mit Hilfe von Luftleitplatten
13 beiderseits bis unter den Transformator geführt. Die Abluft kann durch die obere
Hälfte des Lüftungsgitter 10, wie auch durch Luftspalte 14 unter den Dachkanten
zwischen den Auflagestellen entweichen. Dieser Luftspalt wird durch ein an allen
4 Seiten eingesetztes Winkelprofil 15 stochersicher gemacht.
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Die Gehäuse für die Geräte sind nach der weiteren Erfindung so ausgebildet,
daß die Mittel- und Niederspannungsgeräte und deren Verbindungen untereinander in
je einem quaderförmigen, einschiebbaren und gegen Schmutz und Feuchtigkeit abgedichteten
Gehäusekasten
(6 bzw. 7) aus korrosionsfestem Stahlblech oder Kunststoff
untergebracht sind, der vorn oben in eine Winkelschiene 15 eingehängt und verschraubt
ist und mit der Hinterwand sich auf der Trennwand zum Transformatorraum abstützt,
wo er über ein C-Profil 28 verschraubt ist. Dazu wird anhand der Fig. 1 und 5 erläutert:
Der Mittelspannungsteil besteht aus einem einschiebbaren 2-teiligen Kastengehäuse
6, aus verzinktem Stahlblech oder aus Kunststoff evtl. mit äusserem Leitbelag. Das
Gehäuse nimmt im oberen Teil, nebeneinander angeordnet, die Hochspannungsschaltgeräte,
Sicherungen oder Verbindungslaschen, sowie deren Verbindung untereinander auf.
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Wie aus Figur 5 ersichtlich, wird das Gehäuse oben in ein Winkelprofil
15 eingehängt und mit diesem von innen verschraubt. Mit der hinteren unteren Kante
liegt das Gehäuse auf der Trennwand zum Transformator auf und wird mit Hilfe eines
eingelassenen C-Profils 28 verschraubt.
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Der Kabelanschluß ist nach der weiteren Erfindung so ausgebildet,
daß die jeweiligen Kabel zuführungen und deren Endverschlüsse in einem weiteren,
vorn und seitlich nach unten zulaufenden und und ebenfalls abgedichteten Gehäuse
(19, 42; Fib. 3-5) untergebracht sind, das unter dem Gerätegehäuse (6 bzw. 7) angeflanscht
ist, oder daß der Gehäusekasten einstückig ausgeführt ist, so daß er im quaderförmigen
Oberteil die Geräte und im nach unten zulaufenden Unterteil (19, 46; Fig. 7) den
Kabelanschluß enthält. Dazu wird anhand der Fig. 3-5 bzw. 7-8 erläutert: Das Mittelspannungsgehäuse
6 kann aus 2 Teilen, nämlich Geräte-und Kabelanschlußteil bestehen, wobei der Kabelanschlußteil
mit Hilfe von Dichtleisten unter den Gerätekasten geschoben und verschraubt wird.
In anderen Fällen kann es auch zweckmässig sein, wie in Figur 7 und 8 dargestellt,
ein gemeinsames Gehäuse zur Unterbringung von Geräten und Kabelanschluß zu wählen.
In beiden Fällen ist sowohl das Geräteteil wie auch der Kabelanschlußraum gegen
Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit abgedichtet, um die Station wartungsfrei
zu machen. In beiden Fällen ist auch die untere Querleiste 26 des Geräteteils und
die Vorderplatte 19 sowie das Bodenstück 27 herausnehmbar gestaltet, um das Anschliessen
der Kabel zu erleichtern.
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Die Verschlüsse der Gehäuse sind nach der weiteren Erfindung so ausgestaltet,
daß das Gerätegehäuse vorn eine in Dichtleisten 29 einschlagende Tür 30 besitzt,
wobei die untere Dichtleiste zur Erleichterung des Kabelanschlusses abnehmbar ist
und daß das Kabel ansck;lußgehäus e!zum gleichen Zweck eine abnehmbare Vorderplatte
19 besitzt. Außerdem weist nach der weiteren Erfindung das Mittelspannungsgerätegehäuse
6 ausser der mit Sicherheitsschloß abschließbaren Aussentür 30 eine eng dahinterliegende
Schutztür 31 aus korrosionsfestem Stahlblech auf, die mit Sichtfenstern 32 zur Beobachtung
der Schaltstellung, Öffnungen 33 für die Betätigungskurbel und mit Vorreiberverschlüssen
versehen ist.
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So ist in Fig. 4 und 5 dargestellt: Der obere Teil des Gehäuses ist
durch zwei Türen 30, die in einen Dichtrahmen 29 ein-schlagen
verschlossen. Der untere Quersteg 26 dieses Rahniens und die Vorderplatte 19 des
Kabelanschlußteils und der Boden 27 mit den Kabeldurchführungen sind nach Lösen
von Flügelschrauben abnehmbar, um das Anschliessen der Kabel zu erleichtern. Hinter
diesen Türen befindet sich eine weitere, nicht dargestellte, mit Vorreibern verschlossene
Schutztür 31 aus verzinktem Blech mit Sichtfenstern 32 zur gefahrlosen Beobachtung
des Schaltzustandes und Öffnungen 33 für den Durchtritt des auf die Schalterbetätigungswelle
34 aufgeschweissten 6-kant-Profiles.
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Die Ausrüstung der Gehäuse mit den Geräten ist nach der weiteren Erfindung
so, daß die Mittelspannungsgeräte 37 und Sicherungen 38 in gedrängter offener Bauweise,
beispielsweise als Schubschalter, nebeneinander angeordnet, mittels C-Profilen 39
an der Gehäuserückwand befestigt und durch Einleiterkunststoffkabel 43, 40 untereinander
verbunden sind. Die Schalterbetätigung erfolgt nach der weiteren Erfindung über
eine Welle 34 mit Aufsteckkurbel, die oberhalb des Schalters 37 waagerecht verläuft,
und weiter über ein Kugelgelenk 36 und ein einstellbares, senkrecht verlaufendes
Gestänge 35.
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Die Stromzuführung erfolgt nach der weiteren Erfindung vom Transformator
5 zxm Mittel- und Niederspannungsteil 6 bzw. 7 über geschirmte Einleiterkabel 42
mit Steckverbindern 8 bzw. 9, die beiderseits auf entsprechende Durchführungen im
Transformatordeckel und in den Rückwänden der Gerätegehäuse aufgesteckt sind.
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Dazu ist in Fig. 1, 4-8 dargestellt: In der linken oberen Hälfte der
Gehäuserückwand sind drei Durchführungen 41 vorgesehen, die innerhalb des Gehäuses
das obere Unterteil der drei Hochspannungssicherungen 38 tragen und sich zum Transformatorenraum
hin in drei flexiblen Einleiterkabeln 42 mit Winkelsteckverbindern 8 fortsetzen.
Hierdurch wird eine steck-,bare dichte, aussen geerdete Verbindung zu den Hochspannungsdurchführungen
des Transformators hergestellt. Die in normaler, offener Bauweise, jedoch gedrängter
Anordnung1 vorgesehenen Schaltgeräte (z.B. Schubschalter), sind auf zwei C-Profilen
39 nebeneinander an der Rückwand befestigt und über die oberen Anschlußfahnen mit
Einleiterkabelstücken 43 untereinander verbunden. Sie werden über eine Welle 34
mit aufgesetztem Sechskant, die am oberen Türrahmen und in der Rückwand geführt
ist, mittels Kurbel betätigt. Die Welle überträgt die Schaltbewegung über ein einstellbares
Gestänge 35 mit Kugelgelenk 36 auf das Schaltgerät 37. Zur gefahrlosen Bedienung
sind hinter den zwei mit Sicherheitsschloß verschließbaren Abschlusstüren zwei weitere
Schutztüren mit Sichtfenster und Öffnungen für die Betätigungswellen vprgesehen.
Für die Ausrüstung einer sogenannten Einfachstation können auch anstelle der Schaltgeräte
Mittelspannungsisolatoren auf den C-Profilen befestigt werden, die Verbindungslaschen
tragen. Auch sonst ist die Ausrüstung variabel. Beispielsweise kann der Transformator
nur über
Sicherungen oder nur über einen Lasttrennschalter ohne
Sicherungen angeschlossen werden. In diesen Fällen kann ein weiterer Stichabgang
untergebracht werden.
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Zu- und Abgangskabel werden an einer nicht dargestellten Kabelhalteschiene,
die verstellbar an zwei C-Profilen 45 des Kabelanschlußgehäuses 46 angebracht sind,
befestigt.
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Wie aus Figur 8 ersichtlich, sind verschiedene ausbrechbare Öffnungen
46 in der Bodenplatte 27 vorbereitet, de es ermöglichen, alternativ Kabel verschiedener
Querschnitte und Ausführung, insbesondere auch Einleiterkabel wasserdicht durchzuführen.
Ein hierfür vorgesehener Kragen wird dann mit dauerelastischem Kitt oder einer Vergussmasse
ausgefüllt.
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Der Niederspannungsteil ist ebenfalls in einem geschlossenen feuerverzinkten
Stahlblechgehäuse 7 untergebracht. Er enthält in der Regel: Einen Zuleitungsleistungs-
oder Lasttrennschalter, sowie auf Sammelschienen aufgeschraubte Stromkreis leisten
für bis zu 8 Niederspannungsabgänge. Das Gehäuse ist ebenfalls mit zwei ringsherum
abgedichteten abschließbaren Türen versehen. Diese Türen haben im unteren Teil Lüftungsschlitze
11 für die Zuluft des Transformators. Diese wird mit Hilfe zweier Kunststoffluftschächte
12 durch den Niederspannungsraum hindurch und mit Hilfe von Leitplatten 13 im Transformatorenraum
bis unter den Transformator geleitet.
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In der rechten oberen Ecke des Gehäuses ist das Zuleitungskabel vom
Niederspannungsanschluß des Transformators in Höhe des oberen Anschlusses des Zuleitungsschalters
durch die Rückwand mittels Verschraubung hindurchgeführt. Es wird auch hier ein
abgeschirmtes Kabel mit Stecker gewählt, um den Transformatorenraum in allen Teilen
unempfindlich gegen Nässe und Verschmutzung zu halten.
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Unter dem Niederspannungsverteilungsgehäuse befindet sich in gleicher
Weise wie im Mittelspannungsteil ein Kabelanschlußgehäuse, das entweder angesetzt
sein kann oder mit dem übrigen Gehäuse ein Teil bildet. Die Vorderfront mit der
Schwellenleiste des Türrahmens und das Bodenteil, alles alternativ aus einem Teil,
sind abnehmbar.
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Durch das Bodenteil 27 sind die Kabel mit Hilfe von Verschraubungen
dicht hindurchgeführt. Das Gehäuse ist insgesamt einschiebbar in das Betongehäuse
gestaltet. Es wird rückseitig mit in die Transformatorgehäusewand eingelassenen
C-Profilen verschraubt und oberhalb des Türrahmens in ein Winkelprofil eingehängt.
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Für den Fall des Auftretens von Störlichtbögen im Mittelspannungsteil
ist die Druckentlastung nach unten gemäß der weiteren Erfindung so gestaltet, daß
die Vorderplatten 19 des Kabelanschlußgehäuses Sollbruchstellen enthalten, so daß
sie gegen die Schachtabdeckung 3 aufklappen können und/oder daß ein Entlastungsraum
vor den Kabelschächten längst der Kabeltrasse durch vorgesetzte Tunnelelemente 16
geschaffen ist.
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Die Druckentlastung nach oben ist so gestaltet, daß die obere Gehäuseabdeckplatte
46 Sollbruchstellen enthält, und daß das Stationsdach mit Hilfe von Führungsbolzen
(21, Fib. 5) soviel Bewegungsfreiheit hat, daß sich der Lüitiingsspalt 14 durch
Anheben des Daches wesentlich vergrössern kann.
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Dazu ist in Fig. 1, 3 und 9 dargestellt: Zur Druckentlastung dienen
vorgesetzte Tunnelstücke (Fig. 9, Fig. 1) 16 aus vorgefertigtem Beton, die, wie
aus Fig. 1 näher ersichtlich, den weiteren Anschluß von handelsüblichen Betonkanalstücken
17, wie punktiert angedeutet, in drei Richtungen ermöglichen. Nicht benutzte Öffnungen
werden, wie ebenfalls in Figur 1 angedeutet, durch Betonplatten 18 verschlossen.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, wird der Druckausgleich nach unten durch Abdrücken der
Frontplatte 19 des Kabelanschlußraumes ermöglicht. Die Druckwelle kann sich dann,
ohne ernstliche Gefährdung, entlang der Kabeltrasse in den Kabelgraben hinein ausgleichen.
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Zu der weiteren Druckentlastung über die obere Gehäuseabdeckplatte
46 (Fig. 5) wird eine Erweiterung des Abluftspaltes 14 ermöglicht.
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Hierzu werden an den vier Eckpunkten in die eingegossenen Gewindebuchsen
20 (Fig. 5) Schraubbolzen 21 eingedreht, deren abgesetztes Kopfteil 22 ein Anheben
des Daches um einige cm erlaubt. Zur Abdichtung gegen evtl. eindringendes Regenwasser
dient eine Kunststoffkappe 24.
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Die Gewindebuchse 20 wie eine andere Durchgangsbuchse 23 grösseren
Durchmessers im Dachelement, die dem Bolzen 21 zur Führung dient, werden ausserdem
dazu verwendet, um entsprechende Transportösen eindrehen zu können. Dies erleichtert
das Aufstellen der Station bzw. das Abheben des Daches, falls dieses aus Beton besteht,
für das Auswechseln des Transformators.