EP1274103A1 - Shielding to reduce the leakage flux or the stray field produced by an object - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a shield for receiving at least one is a non-ionizing radiation or a non-ionizing one Field generating object. In particular, it is about the Protection against electromagnetic fields in the area of energy plants.
- the invention has as its object, a shield for receiving at least one of a non-ionizing radiation or a non-ionizing one Creating field generating object, which is a compliance of the Limits allowed.
- the invention corresponds to the characterizing features of Claim 1. Further advantageous embodiments are dependent Claims.
- the inventive shielding is in the range of energy systems, For example, in transformers, a more effective and yet with relatively little constructive and financial effort achievable protection against electromagnetic fields created.
- Fig. 1 is the example of a transformer shown schematically 1 shows the course of the field lines 2 of an electromagnetic interference field.
- the area of this transformer 1, the part of a further not shown network station is to shield it.
- the transformer 1 is arranged in a specially shaped and constructed shield 3. From the basic idea, preferably two are orthogonal Intersecting tube section-like elements 4 and 5 with approximately rectangular Cross section arranged. Seen from above and from below, is by this arrangement of the pipe section-like elements 4 and 5 a cross, more precisely a Swiss cross, formed. The transformer 1 is in the middle of this three-dimensional shield 3, on the bottom of which 6 standing, arranged. It goes without saying that in intersection or overlap area in the bottom 6 and in the ceiling 7 of the two pipe section-like elements 4 and 5 no Wandaufdoppelung the shield 3 must be given. Rather, here is the wall of the Shield 3 built exactly the same as in the other parts.
- the four corners 8, 9, 10 and 11 of the shield 3 remain open in any case, these preferably being dimensioned so That should at least be right in front of the cooling fins 12 and 13 of the transformer 1 lying area by a strip-shaped wall part 14, 15, 16 and 17 is covered.
- transformer masses is the wall width 18 of one of these strip-shaped wall parts 14 - 17 preferably about 100 cm.
- the open construction of the shield 3 also brings a whole series of advantages.
- the good air circulation is unhindered Cooling the transformer 1.
- Transformer 1 is for maintenance personnel easily accessible from all four corners 8 - 11, without shielding or trim parts would be dismounted.
- Fig. 3 the rational shield of several, side by side arranged transformers 1 shown. In fact, it is many times so that in network stations a number of juxtaposed Transformers 1 is present. It is in this case, as based on the Example of two transformers shown, not required respectively to provide a separate shield 3. Rather, a single, Provide extended shielding 19, without intermediate wall between the individual transformers 1, but only with a first, im Cross-section widened, pipe section-like element 20 and a additional pipe section-like element 22 for the second transformer 1.
- This expanded shield 19 thus has, from the idea, three pipe section-like or optionally three in cross-section U-shaped Elements 20, 21 and 22.
- FIG. 4 The wall structure of the wall parts 14-17 and the ceiling 7 and possibly the bottom 6 of the shield 3 or 19 is shown in FIG. 4 in several parts.
- a first wall 24 is provided, preferably consisting of several layers of a ⁇ m metal.
- This first, inner wall 24, or the material attached closer to the source of interference, must have the highest possible magnetic conductivity.
- a high permeability, or a high initial magnetization is important.
- the initial permeability ⁇ 4 is preferably> 1000.
- a second wall 26 is present, for example made of aluminum or of an aluminum alloy. This second wall 26 must have the highest possible electrical conductivity, preferably Y> 30 m / ⁇ mm 2 .
- the magnetically conductive layer and the electrically conductive material are electrically isolated from each other.
- the two walls 24 and 26 are spaced from each other, forming a hollow space 27.
- This insulating gap is important on the one hand for the efficiency of the shield.
- the profiles 28 of a support structure can be arranged, which gives the shield 3 and 19, the required static stability.
- care must be taken to ensure that the insulation between the two walls 24 and 26 is not affected by the supporting structure.
- the walls 24 and 26 can be bolted to the profiles 28.
- the edges can also be closed so that the profiles 28 of an assembled shield 3 or 19 are not visible. Overall, this results in not only a very effective and practical, but also a shapely construction.
- the described shield 3 or 19 can be used not only in transformers 1, for which she is especially designed, but also at others, a non-ionizing radiation or a non-ionizing one Use field generating objects, e.g. for control cabinets or for a low-voltage distribution as well as for cable trays, cable ducts or cable trenches.
- the shield 19 may be e.g. corresponding the embodiment of FIG. 3 are stretched.
- the shield 3 or 19 in detail also different than drawn and described previously described.
- the ceiling 7 in several parts or in other ways partially open to construct, as in the present example the case is.
- the ceiling 7 or possibly a room only partially covering Partial ceiling can, for example, also from each other Legs of L or C-shaped wall parts 14 - 17 are formed.
- the ceiling 7 and possibly the bottom 6 instead of cross-shaped be formed rectangular, so that the area of the open Corners 8-11 is covered and is e.g. gives a cube-like body.
- the wall parts 14 - 17 could also be inclined, up to the formation of a Pyramid.
- the outside wall 26 could also be multilayered be educated.
- the wall parts 14 -17 and the ceiling 7 could also do so be attached so that they can be disassembled quickly for maintenance purposes.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abschirmung zur Aufnahme mindestens eines eine nichtionisierende Strahlung oder ein nichtionisierendes Feld erzeugenden Objektes. Insbesondere geht es dabei um den Schutz gegen elektromagnetische Felder im Bereich von Energieanlagen.The present invention relates to a shield for receiving at least one is a non-ionizing radiation or a non-ionizing one Field generating object. In particular, it is about the Protection against electromagnetic fields in the area of energy plants.
An Energieanlagen, insbesondere an Netzstationen, treten erhebliche elektromagnetische Flussdichten auf. In leitenden Gegenständen und vor allem auch im menschlichen Körper werden dadurch Induktions- bzw. Influenzströme erzeugt, die sowohl eine direkte Reizwirkung als auch Störpotentiale an elektronischen Lebenshilfen, wie z.B. Herzschrittmachern, hervorrufen. In Netzstationen bilden hauptsächlich die Niederspannungsverteilung, die Schaltschränke und ganz besonders die Transformatoren, die bestimmungsgemäss ein Magnetfeld erzeugen, die Quelle der magnetischen Flussdichten. Eine Minimierung der elektromagnetischen Felder an der Entstehungsquelle ist nur bis zu einem gewissen Grad möglich. Bei Altanlagen wären unverhältnismässig aufwendige konstruktive Änderungen erforderlich. Die sinnvollste Massnahme ist hier die Abschirmung der Störfelder. Bekannt ist dabei die Verwendung von Aluminiun- und Stahlblech, bzw. Trafoblech. Mit diesen Materialien werden die Innenwände der Netzstationen verkleidet. Dies hat allerdings den Nachteil, dass einerseits relativ viel teures Abschirmmaterial verwendet werden muss, wobei andererseits die Raumöffnungen, insbesondere die Türen, zumeist unverkleidet bleiben. Zudem ist das Personal, das die Netzstationen betreten muss, völlig ungeschützt.At power plants, especially at network stations, occur significant electromagnetic flux densities. In conducting objects and especially in the human body, induction or induced Influenzströme that both a direct irritant effect as also potential interference with electronic life aids, such as Pacemakers, cause. In network stations mainly the low-voltage distribution, the control cabinets and especially the transformers, which produce a magnetic field as intended, the Source of magnetic flux densities. A minimization of the electromagnetic Fields at the source is only up to a certain extent Degree possible. For old systems would be disproportionately expensive constructive changes required. The most sensible measure Here is the shielding of the interference fields. The use is known of aluminum and steel sheet, or transformer sheet. With these materials The inner walls of the network stations are covered. This has however the disadvantage that on the one hand relatively expensive shielding material on the other hand, the space openings, in particular the doors remain mostly unclad. In addition, the staff, which must enter the network stations, completely unprotected.
In der Schweiz ist am 01.02.2000 die Verordnung über den Schutz vor nichtionisierender Strahlung in Kraft getreten. Es handelt sich dabei um eine Ausführungsverordnung zum Umweltschutzgesetz. Sie betrifft nahezu alle ortsfeste Anlagen, die elektrische und magnetische Felder mit Frequenzen von 0 Hz bis 300 GHz erzeugen. Die Grenzwerte sollen Muskeln, insbesondere den Herzmuskel, vor ungewollter Kontraktion und Nerven, auch des Gehirns, vor einer fehlerhaften Auslösung von Impulsen schützen. Die weltweit bisher einmalige Festlegung von Anlagegrenzwerten stellt sowohl an neue wie auch an alte Anlagen derart hohe Anforderungen, dass sie mit den bisher gebräuchlichen Massnahmen kaum einzuhalten sind. Sämtliche Betreiber von Hochspannungsanlagen sind durch eine Verfügung des Eidgenössischen Starkstrominspektorates gehalten, die bestehenden Anlagen in Bezug auf die nichtionisierende Strahlung zu überprüfen und allenfalls ein Sanierungsplan vorzulegen. Die vorsorgliche Emissionsbegrenzung bezieht sich im Prinzip auf den Vorsorgewert, bzw. Anlagegrenzwert AGW, und beträgt für die meisten elektrischen Anlagen im 50Hz-Bereich 1 µT. Dies gilt sowohl für neue wie auch für alte Anlagen. In Switzerland the regulation on the protection is on 01.02.2000 before non-ionizing radiation came into effect. It is about an executive order to the Environmental Protection Act. It almost affects all fixed installations, the electric and magnetic fields with Generate frequencies from 0 Hz to 300 GHz. The limits should be muscles, especially the heart muscle, from unwanted contraction and Nerves, including the brain, from a faulty triggering of impulses protect. The worldwide unique definition of investment limits puts so high on both new and old systems Requirements that they comply with the previously used measures can hardly be kept. All operators of high voltage systems are by an order of the Federal Heavy Current Inspectorate kept the existing facilities in terms of non-ionizing Check radiation and, if necessary, submit a recovery plan. The precautionary emission limitation refers in principle to the Precautionary value, or investment limit AGW, and amounts to most electrical systems in the 50Hz range 1 μT. This is true for both new and also for old plants.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Abschirmung zur Aufnahme mindestens eines eine nichtionisierende Strahlung oder ein nichtionisierendes Feld erzeugenden Objektes zu schaffen, die eine Einhaltung der Grenzwerte ermöglicht.The invention has as its object, a shield for receiving at least one of a non-ionizing radiation or a non-ionizing one Creating field generating object, which is a compliance of the Limits allowed.
Die erfindungsgemässe entspricht den kennzeichnenden Merkmalen des
Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausbildungen gehen aus den abhängigen
Patentansprüchen hervor.The invention corresponds to the characterizing features of
Durch die erfindungsgemässe Abschirmung wird im Bereich von Energieanlagen, beispielsweise bei Transformatoren, ein wirksamer und dennoch mit verhältnismässig geringem konstruktiven und finanziellem Aufwand erzielbarer Schutz gegen elektromagnetische Felder geschaffen.The inventive shielding is in the range of energy systems, For example, in transformers, a more effective and yet with relatively little constructive and financial effort achievable protection against electromagnetic fields created.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes anhand der Zeichnung näher beschrieben.
- Fig. 1
- zeigt eine schematische Ansicht eines Transformators als Störquelle;
- Fig. 2
- zeigt einen Transformator nach Fig. 1 mit Abschirmung;
- Fig. 3
- zeigt die Abschirmung von zwei Transformatoren;
- Fig. 4
- zeigt den Wandaufbau einer Abschirmung nach den Fig. 1 - 3.
- Fig. 1
- shows a schematic view of a transformer as a source of interference;
- Fig. 2
- shows a transformer of Figure 1 with shielding.
- Fig. 3
- shows the shield of two transformers;
- Fig. 4
- shows the wall structure of a shield according to FIGS. 1-3.
Aus Fig. 1 ist am Beispiel eines schematisch dargestellten Transformators
1 der Verlauf der Feldlinien 2 eines elektromagnetischen Störfeldes ersichtlich.
Den Bereich dieses Transformators 1, der Teil einer im weiteren
nicht dargestellten Netzstation ist, gilt es abzuschirmen. Im Prinzip wäre
eine Anordnung des Transformators 1 in einem abschirmenden Gehäuse
die beste Lösung. Da dies aus verschiedenen Gründen nicht möglich ist,
einerseits wegen der durch Luftzirkulation zu kühlende Wärmeentwicklung,
andererseits wegen der Zugänglichkeit des Transformators 1, griff
man bisher zur erwähnten, nicht befriedigenden und nicht genügenden
Wandverkleidung des Raumes bzw. des Gebäudes der Netzstation.From Fig. 1 is the example of a transformer shown schematically
1 shows the course of the
Die Lösung des Problems ist aus Fig. 2 ersichtlich. Der Transformator 1 ist
in einer besonders geformten und konstruierten Abschirmung 3 angeordnet.
Von der Grundidee her, sind vorzugsweise zwei sich rechtwinklig
kreuzende rohrabschnittartige Elemente 4 und 5 mit annähernd rechteckigem
Querschnitt angeordnet. Von oben und von unten gesehen,
wird durch diese Anordnung der rohrabschnittartigen Elemente 4 und 5
ein Kreuz, genauer ein schweizer Kreuz, gebildet. Der Transformator 1 ist
in der Mitte dieser dreidimensionalen Abschirmung 3, auf deren Boden 6
stehend, angeordnet. Es versteht sich dabei von selbst, dass im Kreuzungs-
bzw. Überlappungsbereich im Boden 6 und in der Decke 7 der beiden
rohrabschnittartigen Elemente 4 und 5 keine Wandaufdoppelung
der Abschirmung 3 gegeben sein muss. Vielmehr ist hier die Wand der
Abschirmung 3 genau gleich wie in deren übrigen Teilen aufgebaut. Es
sei hier auch ausdrücklich festgehalten, dass fallweise auch eine Ausführung
ohne Boden 6 möglich ist. Diese eignet sich besonders zur Nachrüstung
bestehender Netzstationen, wobei zur Montage der Abschirmung 3
der Transformator 1 nicht angehoben werden braucht. In diesem Fall
sieht die Abschirmung 3 so aus, als ob sie aus zwei im Querschnitt annähernd
U-förmigen Elementen 4 und 5 gebildet wäre, die im Bereich der
Decke 7 rechtwinklig zusammenlaufen. Es ist also entweder nur eine
rechteckige Decke 7, mit davon ausgehenden, im Querschnitt L-förmigen
Wandteilen 14, 15, 16 und 17 vorhanden, wobei der kurze L-Schenkel an
je einer Kante der Decke 7 anliegt, oder sowohl eine Decke 7 als auch ein
Boden 6, mit diese verbindenden, im Querschnitt C-förmigen Wandteilen
14, 15, 16 und 17. Die vier Ecken 8, 9, 10 und 11 der Abschirmung 3 bleiben
in jedem Fall offen, wobei diese vorzugsweise so dimensioniert sein
sollte, dass zumindest der direkt vor den Kühlrippen 12 und 13 des Transformators
1 liegende Bereich durch einen streifenförmigen Wandteil 14,
15, 16 und 17 abgedeckt ist. Bei den gängigen Transformatoren-Massen
beträgt die Wandbreite 18 eines dieser streifenförmigen Wandteile 14 -
17 vorzugsweise etwa 100 cm.The solution to the problem can be seen in FIG. The
Wie sich durch Messungen bei praktischen Versuchen überraschenderweise
gezeigt hat, genügt diese doch recht offene Ausbildung der Abschirmung
3 um die Grenzwerte einzuhalten. Beispielsweise wurde dank
der Abschirmung 3 eine Reduzierung des Wertes von 5.11 µT auf 0.65 µT,
gemessen 3 m über dem Boden oberhalb des Transformators 1, erreicht.
Dies selbstverständlich vorbehaltlich die Verwendung geeigneter Wandmaterialien
und deren erfindungsgemässem Aufbau, auf die später noch
eingegangen wird. Durch diese gezielte Anordnung der streifenförmigen
Wandteile 14 - 17 wird eine das elektromagnetische Störfeld minimierende
Wirkung erzielt, die derjenigen einer bisherigen, nur auf einer
Wandverkleidung beruhenden Abschirmung, deutlich überlegen ist. As surprisingly by measurements in practical experiments
has shown, but this quite open training of the shield is sufficient
3 to comply with the limits. For example, thanks
the
Die offen Konstruktion der Abschirmung 3 bringt zudem eine ganze Reihe
von Vorteilen. Da ist zunächst die problemlose Nachrüstung bestehender
Netz- bzw. Trafostationen, die Leitungen können durch die verbleibenden
Öffnungen in den vier Ecken 8 - 11 auf denkbar einfache Weise
gelegt werden. Durch die gute Luftzirkulation erfolgt eine ungehinderte
Kühlung des Transformators 1. Der Transformator 1 ist für das Wartungspersonal
von allen vier Ecken 8 - 11 her jederzeit bequem zugänglich,
ohne dass Abschirmungs- bzw. Verkleidungsteile abzumontieren wären.
Nicht zuletzt ist auch eine ganz erhebliche Verringerung des Materialbedarfs
an teuerem Abschirmungsmaterial gegeben. Die Kosten werden
also sowohl hinsichtlich des Material- als auch des Montageaufwandes
verringert.The open construction of the
In Fig. 3 ist die rationelle Abschirmung von mehreren, nebeneinander
angeordneten Transformatoren 1 dargestellt. Tatsächlich ist es vielfach
so, dass in Netzstationen eine Reihe von nebeneinander stehenden
Transformatoren 1 vorhanden ist. Es ist in diesem Fall, wie anhand des
Beispiels von zwei Transformatoren dargestellt, nicht erforderlich jeweils
eine separate Abschirmung 3 vorzusehen. Vielmehr lässt sich eine einzige,
erweiterte Abschirmung 19 vorsehen, ohne Zwischenwand zwischen
den einzelnen Transformatoren 1, sondern nur mit einem ersten, im
Querschnitt verbreiterten, rohrabschnittartigen Element 20 und einem
zusätzlichen rohrabschnittartigen Element 22 für den zweiten Transformator
1. Diese erweiterte Abschirmung 19 weist also, von der Idee her,
drei rohrabschnittartige oder gegebenenfalls drei im Querschnitt U-förmige
Elemente 20, 21 und 22 auf. In Fig. 3, the rational shield of several, side by side
arranged
Der Wandaufbau der Wandteile 14 - 17 sowie der Decke 7 und allenfalls
des Bodens 6 der Abschirmung 3 bzw. 19 ist gemäss Fig. 4 mehrteilig. Auf
der Innenseite 23, d.h. zum Transformator 1 hin, ist eine erste Wand 24
vorgesehen, vorzugsweise bestehend aus mehreren Schichten eines µm-Metalls.
Diese erste, innere Wand 24, bzw. das näher zur Störquelle angebrachte
Material, muss eine möglichst hohe magnetische Leitfähigkeit
aufweisen. Insbesondere ist eine hohe Permeabilität, bzw. eine hohe Anfangsmagnetisierung
wichtig. Die Anfangspermeabilität µ4 ist vorzugsweise
> 1000. Zur Aussenseite 25 hin, ist eine zweite Wand 26 vorhanden,
beispielsweise aus Aluminium, bzw. aus einer Aluminiumlegierung.
Diese zweite Wand 26 muss eine möglichst hohe elektrische Leitfähigkeit
aufweisen, vorzugsweise Y > 30 m/Ωmm2. Wesentlich ist dabei, dass die
magnetisch leitende Schicht und das elektrisch leitende Material elektrisch
voneinander isoliert angebracht sind. Vorzugsweise sind die beiden
Wände 24 und 26 mit Abstand zueinander angeordnet, wobei ein
hohler Zwischenraum 27 gebildet wird. Dieser isolierende Zwischenraum
ist einerseits für den Wirkungsgrad der Abschirmung wichtig. In diesem
Zwischenraum 27 können aber auch die Profile 28 einer Tragkonstruktion
angeordnet werden, die der Abschirmung 3 bzw. 19 die erforderliche
statische Stabilität verleiht. Dabei ist jedoch darauf zu achten, dass
die Isolierung zwischen den beiden Wänden 24 und 26 nicht durch die
Tragkonstruktion beeinträchtigt wird. Hierzu kann es bereits ausreichen,
dass die Profile 28 aus einem eloxierten Aluminium bestehen. Die Wände
24 und 26 können mit den Profilen 28 verschraubt werden. Die Kanten
können auch verschlossen werden, so dass die Profile 28 einer zusammengebauten
Abschirmung 3 oder 19 nicht sichtbar sind. Insgesamt ergibt
sich dadurch nicht nur eine sehr wirkungsvolle und praktische, sondern
auch eine formschöne Konstruktion.The wall structure of the wall parts 14-17 and the
Die beschriebene Abschirmung 3 bzw. 19 lässt sich nicht nur bei Transformatoren
1, für die sie ganz besonders konzipiert ist, sondern auch bei
anderen, eine nichtionisierende Strahlung oder ein nichtionisierendes
Feld erzeugenden Objekten einsetzen, z.B. für Schaltschränke oder für
eine Niederspannungsverteilung sowie für Kabeltrassen, Kabelkanäle
oder Kabelgräben. Für letztere Zwecke kann die Abschirmung 19 z.B. entsprechend
der Ausführung nach Fig. 3 gestreckt werden.The described
Es liegt im Rahmen der Erfindung die Abschirmung 3 oder 19 im einzelnen
auch anders als gezeichnet und vorgehend beschrieben auszubilden.
So wäre es denkbar, die Decke 7 mehrteilig oder auf andere Weise
teilweise offen zu konstruieren, als dies im vorliegenden Beispiel der Fall
ist. Die Decke 7 oder gegebenenfalls eine den Raum nur teilweise überdeckenden
Teildecke kann beispielsweise auch aus zueinander gerichteten
Schenkeln von L- oder C-förmigen Wandteilen 14 - 17 gebildet werden.
Auch kann die Decke 7 sowie allenfalls der Boden 6 anstatt kreuzförmig
rechteckig ausgebildet werden, so dass der Bereich der offenen
Ecken 8 - 11 überdeckt ist und sich z.B. ein würfelartiger Körper ergibt.
Die Wandteile 14 - 17 könnten auch geneigt sein, bis hin zur Bildung einer
Pyramide. Ferner könnte auch die aussenseitige Wand 26 mehrschichtig
ausgebildet sein. Die Wandteile 14 -17 und die Decke 7 könnten auch so
befestigt sein, dass sie sich zu Wartungszwecken rasch demontieren lassen.It is within the scope of the invention, the
Claims (22)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH01216/01A CH695643A5 (en) | 2001-07-03 | 2001-07-03 | Shield for receiving at least one a non-ionizing radiation or a non-ionizing field generating object. |
CH12162001 | 2001-07-03 |
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EP1274103B1 EP1274103B1 (en) | 2006-03-22 |
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ID=4563455
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CH (1) | CH695643A5 (en) |
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