DE29622654U1

DE29622654U1 - Elektrische Anlage für den Mittelspannungsbereich

Info

Publication number: DE29622654U1
Application number: DE29622654U
Authority: DE
Original assignee: RITTER STARKSTROMTECH
Current assignee: RITTER STARKSTROMTECH
Priority date: 1996-09-11
Filing date: 1996-09-11
Publication date: 1997-05-15
Anticipated expiration: 2006-09-12

Description

Dres. Fitzner &

Rechts- und Paterif ah walte Ratingen - Berlin

Gebrauchsmusteranmeldung

Ratingen:

Dr. iur. Ulrich Fitzner

Rechtsanwalt

Dr.-Ing. Dr. iur. Uwe Fitzner

Rechts- und Patentanwalt /European Trademark Attorney

Dipl.-Chem. Dr, Ruth Christophersen

Patentanwältin / European Patent Attorney / European Trademark Attorney

Berlin:

Dipl.-Chem. Dr. Bernhard Jungblut

Patentanwalt / European Patent Attorney / European Trademark Attorney

Anwaltsakte: RIT/G/971

Datum: 27.01.1997

Anmelder: Ritter Starkstromtechnik GmbH & Co.
Luisenglück 20
44225 Dortmund (Barop)

Titel:

Elektrische Anlage für den Mittelspannungsbereich

Priorität:

Abzweigung: aus 196 38 746.9-34 (Ant: 11.09.1996)

Büro Ratingen: Kaiserswerther Straße 74 - 40878 Ratingen Tel.: 02102/42370 Fax: 02102/46851

Büro Berlin: Habersaathstr. 58-10115 Berlin

Tel.: 030/283052-0, Fax: 030/283052-25

Berliner Bank AG, Berlin, (BLZ 100 200 00) Kto. 405 749 030

Dres. Fitzner & Christophersen, Ratingen - Berlin

Elektrische Anlage für den Mittelspannungsbereich

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine elektrische Anlage für den Mittelspannungsbereich in geschlossener Bauweise, insbesondere Schaltanlage, mit zumindest einem gekapselten elektrischen Funktionsmodul und mit einem in Querrichtung des Funktionsmoduls verlaufenden Druckentlastungskanal, wobei das Funktionsmodul eine Mehrzahl von gegeneinander abgeschlossene Funktionsräume für Mittelspannung führende Funktionselemente aufweist und wobei die Funktionsräume über Störfall-Druckentlastungselemente mit dem Druckentlastungskanal verbunden sind. - Elektrische Anlagen im Sinne der Erfindung dienen im weitesten Sinne der elektrischen Energieverteilung, umfassen also neben Schaltanlagen beispielsweise auch Umspannanlagen. Als Mittelspannungsbereich ist bezeichnet eine Betriebsspannung von mehr als IkV bis ca. 4OkV, wobei die Obergrenze auch höher liegen kann. Üblicherweise wird mit Luft als Isolationsmittel gearbeitet. Eine elektrische Anlage in geschlossener Bauweise weist im normalen Betrieb keine nennenswerten Öffnungen zwischen dem Anlageninneren und der Umgebung der Anlage auf und ist in dem Sinne gasdicht, daß im Anlageninneren auftretende Druckstöße allenfalls geringfügig in die unmittelbare Umgebung der Anlage durchschlagen. Als gekapselt sind solche Funktionsmodule mit Mittelspannung führenden, elektrischen Funktionselementen bezeichnet, die jeweils gegenüber anderen Modulen der Anlage praktisch druckfest geschlossen sind. Gegeneinander abgeschlossene Funktionsräume sind durch druckfeste Trennwände

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voneinander getrennt. Es versteht sich, daß geeignete druckfeste Durchführungen z.B. für elektrische Leitungen vorgesehen sind. Sofern in den Trennwänden Kontakte angeordnet sind, sind auch diese druckfest. Druckfest meint dabei, stets einen Aufbau, welcher in einer Anlage auftretenden (ggf. auch störfallbedingt) Druckstößen soweit widerstehen kann, daß diese nicht unkontrolliert entlastet werden. Elektrische Funktionselemente können beispielsweise Sammelschienen, Leistungschalter, Transformatoren, Kabelanschlußelemente u.a. sein. Dabei sind die Funktionsmodule in der Regel über die Sammelschienen elektrisch miteinander verbunden.

Bei elektrischen Anlagen für den Mittelspannungsbereich können Fehlfunktionen in Form von Störlichtbögen nicht ausgeschlossen werden. Die bei einem Störlichtbogen in einem elektrischen Funktionsmodul auftretenden Energie-(thermisch oder Schall) und/oder Gasmengen und die damit verbundenen Druckstöße können sehr beachtliche Werte annehmen und sind von der Kapselung eines Funktionsmoduls nicht ohne weiteres vollständig aufzufangen. Daher ist im Rahmen praktisch aller elektrischen Anlagen für den Mittelspannungsbereich ein Druckentlastungskanal zur Ableitung der Energien sowie ggf. der Störfallgase eingerichtet. Der Druckentlastungskanal erstreckt sich dabei über alle elektrischen Funktionsmodule. Die Funktionsräume für Mittelspannung führende Funktionselemente sind direkt oder indirekt (ggf. über Ableitkanäle) über Störfalldruckentlastungselemente an den Druckentlastungskanal angeschlossen. Insofern wird im Falle eines Störlichtbogens für das betroffene Funktionsmodul bzw. den betroffenen Funktionsraum die Kapselung durch Öffnung der Störfalldruckentlastungelemente gezielt durchbrochen; die Kapselung nicht betroffener Funktionsmodule bzw.

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Funktionsräume bleibt jedoch bestehen. Der Druckentlastungkanal mündet in der Regel ins Freie (bei einer eine Gefährdung von Personen ausschließenden Anordnung der Mündung) oder in eine Vorrichtung zur Absorption der Energien und/oder der mitunter giftigen Störfallgase. Durch die Anordnung insgesamt ist sichergestellt, daß eine sich in der Nähe der Anlage aufhaltende Person in Falle eines Störlichtbogens nicht aufgrund der auftretenden thermischen Energien, des Druckstoßes oder der Störfallgase verletzt werden kann.

Eine Anlage des eingangs genannten Aufbaus ist beispielsweise aus der Literaturstelle DE 39 27 835 Al, dort Fig. 1, bekannt. Im Rahmen dieser Maßnahmen ist das elektrische Funktionsmodul an seiner Oberseite mit Störfalldruckentlastungselementen für die Mittelspannung führenden Funktionsräume ausgestattet. Über dem elektrischen Funktionsmodul und an die Störfalldruckentlastungselemente anschließend ist der Druckentlastungskanal angebaut. Dieser Aufbau ist aus verschiedenen Gründen verbesserungsfähig. Zum einen ist es herstellungtechnisch aufwendig zunächst eines oder mehrere elektrische Funktionsmodule aufzustellen und danach den als bauliche Einheit ausgebildeten Druckentlastungskanal anzubringen. Zum zweiten ist es von Nachteil, daß für jede elektrische Anlage ein spezieller Druckentlastungskanal gebaut werden muß nach Maßgabe der Anzahl vorgesehener elektrischer Funktionsmodule und nach Maßgabe der vorgegebenen räumlichen Verhältnisse am Aufstellort der Anlage. Insofern ist bei diesen bekannten Anlagen die Konzeption des modularen Aufbaus hinsichtlich der Drukkentlastung in störender Weise durchbrochen.

Demgegenüber liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, eine elektrische Anlage für den Mittelspannungs-

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bereich anzugeben, die ohne zusätzliche Maßnahmen lediglich durch das Aneinanderfügen von elektrischen Funktionsmodulen aufbaubar ist, und zwar so, daß auch der Druckentlastungkanal von der modularen Grundkonzeption mit umfaßt ist.

Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung, daß das elektrische Funktionsmodul hermetisch geschlossen als selbständige Einheit ausgebildet ist, daß alle Funktionsräume für Mittelspannung führende Funktionselemente unmittelbar an den einen, im Inneren des Funktionsmoduls angeordneten Druckentlastungskanal angrenzend ausgebildet sind, und daß der Druckentlastungskanal geradlinig in Richtung einer Druckentlastungsöffnung der elektrischen Anlage verlaufend ausgebildet ist. - Der Ausdruck hermetisch geschlossen meint, daß auch im Falle eines Störlichtbogens keine Öffnungen in der Kapselung des elektrischen Funktionsmoduls entstehen können bzw. keine Drukkentlastung über irgendeine freiliegende Außenfläche des Funktionsmoduls erfolgt. Jede Druckentlastung findet über die Störfalldruckentlastungselemente funktionsmodulintern in den integrierten Druckentlastungskanal hinein statt. Mit dem Begriff einer selbständigen Einheit soll ausgedrückt werden, daß das elektrische Funktionsmodul nicht nur hinsichtlich der elektrischen Funktionen ein Modul bildet, sondern daß das elektrische Funktionsmodul auch hinsichtlich der Beherrschung eines Störlichtbogens als Einheit gebaut ist und funktioniert, und zwar ohne zusätzliche außenseitige Anbauten am elektrischen Funktionsmodul im Zuge der Erstellung einer elektrischen Anlage aus den Funktionsmodulen. Eine Druckentlastungsöffnung ist das offene Ende eines Druckentlastungskanals, welches an der äußeren Seite eines endständigen elektrischen Funktionsmoduls angeordnet ist. Dementsprechend kann eine

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erfindungsgemäße elektrische Anlage zwei Druckentlastungsöffnungen oder auch nur eine Druckentlastungsöffnung aufweisen. In letzterem Falle ist eines der Enden des Drukkentlastungskanals mit einem druckfesten Verschluß versehen.

Zwar ist es ebenfalls aus der Literaturstelle DE 39 27 Al, dort jedoch Fig. 2, grundsätzlich auch bekannt, einen von mehreren Druckentlastungskanälen in ein Funktionsmodul zu integrieren, bei der insofern bekannten Anlage folgt dieser Aufbau jedoch aus geometrischen Zwängen aufgrund des Duplexaufbaus (doppelte Anordnung der elektrischen Funktionselemente) und aus der entsprechend hohen Anzahl erforderlicher Funktionsräume, welche im Störfall drukkentlastbar sein müssen. Ein Teil der Funktionsräume dieser bekannten Anlage wird im Störfall jedoch stets auf "klassische" Weise nach außerhalb des Funktionsmoduls und in einen separat angebrachten Druckentlastungskanal druckentlastet, wodurch die o.g. Nachteile auch hier treffen. 20

Eine erfindungsgemäße elektrische Anlage läßt sich vorteilhafterweise auf besonders einfache Weise aufbauen, da die Grundkonzeption des modularen Aufbaus konsequent zuende entwickelt und ausgeführt worden ist. Zum Aufbau ist es lediglich notwendig, elektrische Funktionsmodule mit den gewünschten Funktionen auszuwählen, am Standort in der gewünschten Reihenfolge nebeneinander aufzustellen und miteinander zu verbinden. Das Verbinden erstreckt sich dabei im wesentlichen auf die Kontaktierung von Sammelschienenanschlüßen und die ausreichend druckdichte Aneinanderfügung der Druckentlastungskanäle. Letzteres kann beispielsweise mittels gleichsam Muffen ausgebildeten Einsatzelementen erfolgen. Es entfällt die bei bekannten Anlagen erforderliche individuelle Dimensionierung und

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Herstellung eines aufzusetzenden Druckentlastungskanals. Es versteht sich, daß bei einer erfindungsgemäßen elektrischen Anlage nicht nur die Sammelschienenanschlüße verschiedener elektrischer Funktionsmodule zueinander kompatibel angeordnet sind, sondern daß auch die Druckentlastungskanäle verschiedener Funktionsmodule im wesentlichen miteinander fluchten und verbindungstechnisch kompatibel sind. Insgesamt ergibt sich eine beachtliche montagetechnische Erleichterung verbunden nicht nur mit einer Materialeinsparung bezüglich des Druckentlastungskanals sondern insbesondere auch verbunden mit einer erheblichen Raumersparnis. Eine erfindungsgemäße elektrische Anlage baut weniger hoch, ohne daß die sonstigen Außenabmessungen störend vergrößert werden müssen.
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Vorteilhafterweise ist das elektrische Funktionsmodul hinsichtlich der internen Anordnung der Funktionsräume wie folgt ausgebildet. Der Druckentlastungskanal ist im oberen Bereich des Funktionsmoduls, vorzugsweise an eine obere Abschlußwand des Funktionsmoduls angrenzend, angeordnet. Im oberen Bereich des Funktionsmoduls sind rückseitig ein Sammelschienenraum sowie frontseitig ein Niederspannungsraum eingerichtet. Der Druckentlastungskanal ist zwischen dem Sammelschienenraum und dem Niederspannungsraum angeordnet. Im unteren Bereich des Funktionsmoduls sind rückseitig ein Kabelanschlußraum und frontseitig ein Leistungselementeraum, beispielsweise ein Leistungsschalterraum, eingerichtet. Der Kabelanschlußraum und der Leistungselementeraum grenzen aneinander an.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Kabelanschlußraum so ausgebildet, daß er den Leistungelementeraum seitlich umgreift, vorzugsweise beidseitig umgreift, und sich bis zum Druckentlastungkanal erstreckt.

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Im einzelnen ist es zweckmäßig, als Störfall-Druckentlastungselemente Druckentlastungsklappen einzurichten.

Der Druckentlastungskanal ist im einfachsten und bevorzugten Fall ohne jede Füllung ausgeführt. Es ist aber grundsätzlich auch möglich, daß der Druckentlastungskanal Absorptionsmittel zur Absorption der thermischen Energie und der Schallenergie von Störfalldruckstößen und/oder von Störfallgasen enthält.
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Im Rahmen einer erfindungsgemäßen elektrischen Anlage können auch Module mit nicht-elektrischen Funktionen eingerichtet sein. Beispielsweise kann ein gekapseltes Störfallmodul oder können mehrere gekapselte Störfallmodule zur Absorption der in Verfolg eines Störlichtbogens entstehenden Energien und Gase eingerichtet sein. Bezüglich eines besonders geeigneten Störfallmoduls wird ausdrücklich auf die Patentanmeldung DE 195 20 689.3-34 verwiesen. Es versteht sich, daß ein insofern bekanntes Störfallmodul so modifiziert wird, daß deren Umlenkeinrichtung unmittelbar an eine Druckentlastungöffnung anschließbar ist. Soll kein Störfallmodul eingesetzt werden, so ist es zweckmäßig einen Auslaßkanal an die Druckentlastungsöffnung anzuschließen, welcher an einen sicherheitstechnisch unbedenkliehen Ort, beispielsweise in eine Gebäudeaußenwandung in über 2-3m Höhe, verlegt ist, um Druckwellen und Störgasströme ins Freie zu entlasten.

In folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen

Fig.l: eine Frontalansicht einer erfindungsgemäßen elektrischen Anlage,

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Fig.2: einen Schnitt durch ein elektrisches Funktionsmodul entlang der Querschnittsebene A-A in Fig.l und

Fig.3: einen Schnitt durch den Gegenstand der Fig. 2 entlang der Querschnittsebene B-B.

Die in der Fig. 1 dargestellte elektrische Anlage 1 ist in geschlossener Bauweise ausgeführt und für den Mittelspannungsbereich ausgebildet. Die elektrische Anlage 1 besteht im Ausführungsbeispiel aus einer Mehrzahl von gekapselten elektrischen Funktionsmodulen 2, die nebeneinander angeordnet und miteinander verbunden sind. Anhand der gestrichelten Linien erkennt man einen in Querrichtung der Funktionsmodule verlaufenden Druckentlastungskanal 3, welcher an seinem rechten Ende mit einer Druckentlastungsöffnung 4 endet. Nicht erkennbar ist, daß am linken Ende des Drukkentlastungskanals eine druckfeste Abdeckplatte angebracht ist, die dieses Ende auch im Falle eines Störlichtbogens druckdicht verschließt.

In der Fig. 2 erkennt man, daß das elektrische Funktionsmodul 2 eine Mehrzahl von gegeneinander abgeschlossene Funktionsräume 5,6,7 für Mittelspannung führende Funktionselemente aufweist. Im Beispiel sind als Funktionselemente Sammelschienen 8 im Sammelschienenraum 7, ein Leistungsschalter 9 im Leistungsschalterraum 6 und Kabelanschlußelemente 10 im Kabelanschlußraum 5 erkennbar. Zusätzlich ist ein Niederspannungsraum 11 eingerichtet, in welchem der Einfachheit halber nicht dargestellte Schwachstromkreise bzw. Niederspannungskreise zu Steuerungs-, Regelungs- und Meßzwecken angeordnet sind. Der Niederspannungsraum 11 benötigt keine Maßnahmen zur Druckentlastung, da darin keine hohe Spannung auftritt und folglich kein

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Störlichtbogen entstehen kann. Schließlich erkennt man den Druckentlastungskanal 3, der über Druckentlastungsklappen 12,13,14 (siehe auch Fig. 3) mit den Funktionsräumen 5,6,7 verbunden ist. In den Querschnittszeichnungen Fig. 2 und Fig. 3 stellen die mit hoher Linienbreite gezeichneten Linien druckfeste Wände dar, mit Ausnahme jener Stellen, an denen Druckentlastungklappen 12,13,14 angeordnet sind.

Aus einer vergleichenden Betrachtung der Figuren 1-3 erkennt man, daß alle elektrischen Funktionsmodule 2 hermetisch geschlossen und als selbständige Einheiten ausgebildet sind. Insbesondere ist der Fig. 1 entnehmbar, daß auch die Oberseite der aus den Funktionsmodulen 2 zusammengefügten elektrischen Anlage 1 eine auch in Falle eines Störlichtbogens hermetisch geschlossene Fläche bildet. Um dies darzustellen, sind die Stoßkanten zwischen den Funktionsmodulen 2 an deren Oberseite nicht gezeichnet.

Durch vergleichende Betrachtung der Figuren 2 und 3 erkennt man, daß alle Funktionsräume 5,6,7 für Mittelspannung führende Funktionselemente 8,9,10 unmittelbar an den einzigen, im Inneren des Funktionsmoduls 2 angeordeten Druckentlastungskanal 3 angrenzend ausgebildet sind. Alle Funktionsräume 5,6,7 sind sowohl nach außen, als auch gegeneinander druckfest abgetrennt, lediglich in den Bereichen der Druckentlastungsklappen 12,13,14 kann ein Überdruck direkt in den Druckentlastungskanal 3 entweichen. In der Fig. 1 wiederum erkennt man, daß der Druckentlastungskanal geradlinig in Richtung der Druckentlastungsöffnung verlaufend ausgebildet ist.

Das in den Figuren 2 und 3 dargestellte elektrische Funktionsmodul 2 ist im einzelnen wie folgt aufgebaut. Der Druckentlastungskanal 3 ist im oberen Bereich des

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Funktionsmoduls 2, und zwar an eine obere Abschlußwand 15 des Funktionsmoduls 2 angrenzend, angeordnet. Im oberen Bereich des Funktionsmoduls 2 sind rückseitig ein Sammelschienenraum 7 sowie frontseitig ein Niederspannungsraum 11 eingerichtet. Der Druckentlastungskanal 3 ist zwischen dem Sammelschienenraum 7 und dem Niederspannungsraum 11 angeordnet. Im unteren Bereich des Funktionsmoduls 2 sind rückseitig ein Kabelanschlußraum 5 und frontseitig ein Leistungselementeraum 6, hier ein Leistungsschalterraum 6, eingerichtet. Der Kabelanschlußraum 5 und der Leistungselementeraum 6 grenzen aneinander an. Im einzelnen ist der Kabelanschlußraum 5 so ausgebildet, daß er sich den Leistungselementeraum 6 beidseitig umgreifend bis zum Drukkentlastungkanal 3 erstreckt (siehe insbes. Fig. 3).

Im Ausführungsbeispiel nicht gezeichnet ist, daß sich in der Fig. 1, rechtseitig des rechtesten Funktionsmoduls 2 ein Störfallmodul anschließt. Die Umlenkeinrichtung des Störfallmoduls ist dabei so angeordnet, daß ihr Eingang mit der Druckentlastungsöffnung 4 fluchtet. Die Umlenkeinrichtung und die Druckentlastungsöffnung 4 sind dabei druckfest miteinander verbunden. Statt des Störfallmoduls kann aber auch ein Druckentlastungskamin, welcher ins Freie führt, an die Druckentlastungsöffnung 4 angeschlossen sein.

Claims

Dres. Fitzner & Christophersen, Ratingen - Berlin Schutzansprüche

1) Elektrische Anlage (1) für den Mittelspannungsbereich in geschlossener Bauweise, insbesondere Schaltanlage, 5

mit zumindest einem gekapselten elektrischen Funktionsmodul (2) und

mit einem in Querrichtung des Funktionsmoduls (2) verlaufenden Druckentlastungskanal (3),

wobei das elektrische Funktionsmodul (2) eine Mehrzahl von gegeneinander abgeschlossene Funktionsräume (5,6,7) für Mittelspannung führende Funktionselemente (8,9,10) aufweist und

wobei die Funktionsräume (5,6,7) über Störfall-Drukkentlastungselemente (12,13,14) mit dem Druckentlastungskanal verbunden sind,
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dadurch gekennzeichnet,

daß das elektrische Funktionsmodul (2) hermetisch geschlossen als selbständige Einheit ausgebildet ist,

daß alle Funktionsräume (5,6,7) für Mittelspannung führende Funktionselemente (8,9,10) unmittelbar an den einen, im Inneren des elektrischen Funktionsmoduls (2) angeordneten Druckentlastungskanal (3) angrenzend ausgebildet sind, und

daß der Druckentlastungskanal (3) geradlinig in Richtung einer Druckentlastungsöffnung (4) der elektrischen Anlage (1) verlaufend ausgebildet ist.

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2) Elektrische Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckentlastungskanal (3) im oberen Bereich des elektrischen Funktionsmoduls (2), vorzugsweise an eine obere Abschlußwand (15) des elektrischen Funktionsmoduls (2) angrenzend, angeordnet ist.

3) Elektrische Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich des elektrischen Funktionsmoduls (2) rückseitig ein Sammelschienenraum (7) sowie frontseitig ein Niederspannungsraum (11) eingerichtet sind, und daß der Druckentlastungskanal (3) zwischen dem Sammelschienenraum (7) und dem Niederspannungsraum (11) angeordnet ist.

4) Elektrische Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Bereich des elektrischen Funktionsmoduls (2) rückseitig ein Kabelanschlußraum (5) und frontseitig ein Leistungselementeraum (6), beispielsweise ein Leistungsschalterraum (&bgr;), eingerichtet sind, und daß der Kabelanschlußraum (5) und der Leistungselementeraum (6) aneinander angrenzen.

5) Elektrische Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kabelanschlußraum (5) sich den Leistungselementeraum (6) seitlich umgreifend, vorzugsweise beidseitig umgreifend, bis zum Druckentlastungkanal (3) erstreckt.

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6) Elektrische Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Störfall-Druckentlastungselemente (12,13,14) Druckentlastungsklappen 5 (12,13,14) eingerichtet sind.