WO2010133692A1 - Gasisolierter schaltanlagenmodul - Google Patents

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WO2010133692A1
WO2010133692A1 PCT/EP2010/057016 EP2010057016W WO2010133692A1 WO 2010133692 A1 WO2010133692 A1 WO 2010133692A1 EP 2010057016 W EP2010057016 W EP 2010057016W WO 2010133692 A1 WO2010133692 A1 WO 2010133692A1
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WO
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connection
nominal
conductor
connection openings
straight line
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/057016
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English (en)
French (fr)
Inventor
Diego Sologuren-Sanchez
Tilo Bolli
Arben Sabani
Rolf Werner
Markus Amberg
Walter Holaus
David Saxl
Kalpesh Chauhan
Daniel Kuhl
Daniel Zwicky
Horst Schalber
Michael Mann
Florian Brandl
Roland Würgler
Original Assignee
Abb Technology Ag
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Priority claimed from PCT/EP2010/050514 external-priority patent/WO2011085820A1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B13/00—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle
    • H02B13/02—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle with metal casing
    • H02B13/035—Gas-insulated switchgear
    • H02B13/0352—Gas-insulated switchgear for three phase switchgear
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02B13/02—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle with metal casing
    • H02B13/035—Gas-insulated switchgear
    • H02B13/045—Details of casing, e.g. gas tightness
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/022—Details particular to three-phase circuit breakers

Definitions

  • the invention relates to the field of metal-encapsulated gas-insulated switchgear (GIS), in particular the gas-insulated high-voltage switchgear and relates to a gas-insulated switchgear module.
  • GIS metal-encapsulated gas-insulated switchgear
  • a cubicle is generally understood here as a field of a switchgear and can e.g. also designate a departure field.
  • GISs whose switchgears have a single-phase encapsulated guide of the primary conductors are fundamentally distinguished from GIS, whose switchgear panels have a three-phase encapsulated guide of the primary conductors.
  • the type of encapsulation (single or three-phase) of the nominal conductor for guiding the primary currents can be mainly due to the desired nominal voltage: single-phase encapsulated panels (panels) or switchgear modules allow a significantly higher rated voltage at a comparable cost. Furthermore, the type of encapsulation has fundamental effects on the layout of the fields and on the design and arrangement of the modular functional groups.
  • a representative of a housing for a three-phase encapsulated guidance of the primary conductors is described, for example, in WO 2008/022893 A1.
  • the primary conductors are arranged in a triangular configuration for three-phase encapsulated leads.
  • Three-phase encapsulated lines have the disadvantage that in this case a large internal volume is created, which is to be filled with insulating gas. Furthermore have single phase encapsulated switchgear modules compared to traditional three-phase encapsulated switchgear modules a better behavior in case of a ground fault.
  • busbar In order to realize a gas-insulated substation, typically at least two fields are connected on the input side or output side to a so-called busbar.
  • busbar includes both single- and triple-encapsulated guided Primärleitersch rails. For this reason, GIS busbars with single-phase busbar routing are also differentiated from GIS with three-phase busbars.
  • the object of the invention is therefore to avoid at least a few of the disadvantages of the generic switchgear, and a multi-phase encapsulated
  • the idea of the invention now consists of improving or increasing the versatility of a GIS switchgear panel and thus of power density per unit volume of a GIS switch panel by merging the first type of GIS and the second type of GIS into a new, third type of GIS ,
  • This third genus of GIS forms a hybrid of the first and second asset classes.
  • This hybrid combines as many advantages of both genera and In the busbar housing, a connection topography in the space to a busbar of an adjacent switching field, as is known from single-phase encapsulated busbars, is possible with an arrangement of the busbar conductors in the busbar housing which is encapsulated in an eh / three-phase manner.
  • a switchgear module with a housing for receiving an insulating gas and at least three arranged in the housing gas-insulated nominal conductors of at least three different phases, the housing having a first connection area at least three first connection openings of the nominal conductors, and a second connection region having at least three second connection openings of the nominal conductors, wherein the at least three first connection openings and the at least three second connection openings are interconnected by a continuous gas space, wherein in each case a nominal conductor from a first connection opening to a second connection opening extends.
  • a first distance from the nominal conductor to an inner wall of the housing is less than every other distance through the contiguous gas space from the nominal conductor to each other of the nominal conductors of another phase.
  • a nominal conductor serves to carry a nominal load during operation.
  • an arc occurs, for example between a first phase conductor (for example R) and its corresponding, metal-enclosed housing by the arc with respect to the Conductor axis forms radially to the housing wall.
  • the short circuit does not spread to the other phase conductors (such as S and T) but remains single-phase until a protective shutdown occurs or the housing wall fails.
  • only one phase is affected by the short circuit, while the other two phases continue to be available for power transmission, depending on the operating concept.
  • the new, third genus according to the invention is a hybrid form of the first and the second genus.
  • the technical effect of the hybrid form lies in the fact that the gas-insulated switchgear, or its busbar section, in the case of an arcing fault, is for the most part like a single-phase encapsulated GIS of the first
  • Species behaves, so in the case of a fault arc rather leads to a ground fault, as to a more energetic, three-phase arc, without having to forego the benefits of a three-phase encapsulated G IS.
  • Such advantages form, for example, a common filling and emptying device for the insulating gas, a common pressure relief valve (for example, a bursting device), a common gas pressure monitoring, a common partial discharge detection and much more, which allow a particularly economical embodiment of the inventive hybrid solution.
  • each nominal conductor is arranged in the busbar housing in a first distance to an inner surface of the housing.
  • the fourth distance relative to the length of the nominal conductor is in most cases smaller than a second distance in which the nominal conductors of the same switchgear module are arranged away from one another. This promotes the formation of a fault arc leading to ground fault instead of a three-phase arc in the event of a short circuit.
  • the distance between the nominal conductor in the predominant longitudinal section and a respective section of an inner wall of the housing can always be smaller than the distance of the nominal conductor from a nominal conductor of another phase. For example, a first nominal conductor of the phase R and a second nominal conductor of a phase S or T.
  • a longitudinal section is a section in the longitudinal direction of the nominal conductor.
  • the longitudinal section or the longitudinal direction may follow a curvature of the nominal conductors.
  • the distance to the inner wall of the gas space is in embodiments, in particular in the radial direction, i. measured perpendicular to the longitudinal direction of the nominal conductor. For example, in an embodiment terminating in the housing, the distance may also be measured longitudinally from a tip of the nominal conductor.
  • the nominal signal between a first connection opening and a second connection opening may also comprise switches, which temporarily interrupt an electrical connection between the one first connection opening and a second connection opening.
  • first busbar conductor / nominal conductor or second busbar conductor / nominal conductor per phase is mentioned in advance, this should not be interpreted to mean that this only applies to a single phase (for example R), but that this also applies analogously for the other phases (for example S and T) of the same switchgear module applies.
  • a section of the inner wall of the housing is arranged with the smallest / first distance to the nominal conductor parallel to the nominal conductor for the predominant longitudinal section of each nominal conductor.
  • this can be realized by a section-wise guidance of the nominal conductor in a tubular housing section.
  • this can be realized by guiding the nominal conductor along an inner wall of the housing.
  • the predominant longitudinal section is more than 60%, in particular more than 80%, for example more than 95%, of the total length of the nominal conductor in the housing.
  • the predominant longitudinal portion may extend over the entire length of the nominal conductor in the housing.
  • the switchgear module may comprise a third connection region with at least three third connection openings which are connected by the contiguous gas space to the at least three first and at least three second connection openings, one each
  • Nominal conductor extends from a third connection opening of the third connection region to a first connection opening of the first connection region and / or a second connection opening of the second connection region.
  • the switchgear module can be used, for example, as a busbar module, which has at least one of the following functions:
  • Circuit breaker connection is fixed while the first and second
  • Connection openings can be connected to adjacent switchgear modules or panels.
  • the nominal conductors between a third connection opening and a first or second connection opening may also comprise switches which interrupt an electrical connection between that of a third connection opening and the first and / or second connection opening if necessary.
  • the at least three first connection openings may be arranged in area in a first opening plane; the at least three second Anschl ussö réelleen be arranged in terms of area in a second opening plane and - if present - be arranged in terms of area in a third opening plane, the at least three third connection openings.
  • An embodiment may be characterized in that a smallest second distance from a first pair of nominal conductors of different phases is greater than a smallest second distance from a second pair of nominal conductors of different phases, the first pair and the second pair having a common nominal conductor ,
  • a smallest second distance from a first pair of nominal conductors of different phases is greater than a smallest second distance from a second pair of nominal conductors of different phases, the first pair and the second pair having a common nominal conductor ,
  • it in a section through the housing, it may be in any plane parallel to the first opening plane, parallel to the second opening plane, and / or parallel to the third opening plane.
  • the switchgear module can have three nominal conductors with different phases, wherein the predominant longitudinal sections of the three nominal conductors are arranged in a section in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the nominal conductors such that an internal angle of a triangle is greater than 90 °, in particular greater than 120 °, where the central axes of the three nominal conductors form the vertices of the triangle.
  • the at least three first connection openings may be nominally the first opening plane along a first straight line, the at least three second connection openings nominally the second opening plane along a second straight line and, if present, the at least three third connection openings, viewed nominally with respect to the third opening plane, may be arranged along a third straight line.
  • the second opening plane may be parallel to the first
  • the second straight line can be arranged parallel to the first straight line.
  • An embodiment may be characterized in that the at least three first connection openings and / or the at least three second connection openings are busbar opener, s n e d u n d / od e r i n d i n d i n d i n d ri d ri tte n connection openings are outgoing conductor openings.
  • the at least three first connection openings, the at least three second connection openings and / or the at least three third connection openings each accommodate single-phase insulators.
  • single-phase insulators insulators are understood, which serve to receive only a single phase conductor / nominal conductor for primary current guidance.
  • Single-phase insulators may, for example, be support insulators or bulkhead insulators. Through a single-phase insulator occurs in each case a nominal conductor of a single phase.
  • the single-phase insulators are attached to the connection openings and in embodiments may limit the gas space in the housing, for example in such a way that no insulating gas exits from the gas space or enters an adjacent switchgear module which is arranged at the connection opening.
  • Embodiments may be characterized, for example, in that the first opening plane, the third opening plane, the first straight line or the third straight line extend at least in accordance with one of the following arrangements (a) to (d):
  • the third opening plane is arranged transversely, in particular perpendicular, to the first opening plane;
  • the third opening plane is arranged parallel to the first straight line;
  • the third straight line is offset from the first straight line such that the first straight line and the third straight line do not intersect, and the third opening plane extends parallel to a plane which extends from the first plane by a 90 ° turn the first straight line or third straight line emerges.
  • the third straight line relative to the first straight line, in particular perpendicular to the first straight line.
  • Connection openings at a uniform distance, in particular along the second straight line are arranged to each other, and - if present - each center of the at least three third connection openings at a uniform distance, in particular along the third straight to each other.
  • the switchgear module at least three first connection openings, the at least three second connection openings, and - if present - the at least three third connection openings on the connection side each have a respective circumferential opening surrounding the respective flange and / or a surrounding all connection openings of a connection region flange.
  • the flange is used in embodiments for attaching the switchgear module to an adjacent switchgear module.
  • a predominant part of the at least three nominal conductors has a circular conductor cross section.
  • a circular conductor cross-section is particularly advantageous in the case of high voltages, for example at voltages of more than 5OkV.
  • the switchgear module is designed for a voltage of over 5OkV. If at least one arbitrary nominal integral raw-material cross-section has in the longitudinal direction, which is predominantly constant between a first connection region and a second connection region, for example an extruded aluminum or copper tube Conductor quality, so a particularly low complexity of the conductor is particularly economical to achieve. Since such basic profile cross-sections represent standard profiles in the electrical industry, it is possible to manufacture current conductors in accordance with the present invention in a particularly economical manner.
  • the profile or the semifinished product for the nominal conductor may even be a standard profile, for example a extruded aluminum or copper profile.
  • a) Standard profiles are even with small series, ie. few required running meters, significantly less expensive than special profiles or molded profiles
  • Standard profiles of the electrical industry are typically available in a wide variety of qualities with a wide variety of conductivities. In contrast, not all conductor alloys can be cast equally economically.
  • the choice of standard profiles for the conductor (s) results in greater design freedom, allowing for optimizations that are not possible with casted conductor parts.
  • Standard profiles typically have higher conductivities than molded profiles
  • the housing and the flanges may be configured such that the housing is capable of supporting its own mass when supported on at least two of the flanges, particularly three of the flanges, particularly at the flanges of the outgoing conductor openings will be carried.
  • FIG. 1 a shows a first embodiment of a switchgear module in a perspective view
  • FIG. 1b is a section in a plane normal to the first and second
  • FIG. 2a shows a second embodiment of a switchgear module in a perspective view
  • FIG. 2b shows a section through the switchgear module parallel to the third
  • FIG. 3a is a perspective view of a third embodiment of a
  • FIG. 3b shows a section of the embodiment from FIG. 3a in a plane perpendicular to the first opening plane E1 and the second opening plane E2 at the level of the third normal conductor;
  • FIG. 4a, 4b are each a perspective view of a housing designed for a switchgear module according to a fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 4c is another frontal view of the switchgear module housing
  • FIG. 4d-4f lateral cross sections of the switchgear module housing
  • FIG. 4g shows a perspective cross-sectional view of a switchgear module according to one embodiment of the invention with open circuit breakers open;
  • FIG. 5a shows a perspective cross-sectional view of a fifth embodiment of a switchgear module with closed circuit breakers
  • FIG. 5b-5d lateral cross sections of the switchgear module of Fig. 5a.
  • FIG. 1a shows a three-dimensional view of a first embodiment of a switchgear module 10a according to the invention with a metal-encapsulated housing 11a.
  • the switchgear module 10a will be explained below with reference to the figure 1 a together with the figure 1 b.
  • FIG. 1b shows the switchgear module 10a in longitudinal section.
  • the housing mainly comprises four tubular housing sections, all of which have an annular profile cross-section.
  • Three first pipe sections 12a, 12b, 12c of the same length are arranged parallel to one another at a uniform unit spacing 13 and extend in the same direction X.
  • the three first pipe sections 12a, 12b, 12c respectively serve to receive a phase conductor or nominal conductor 14a. 14b, 14c of different electrical phases, for example R, S and T.
  • a first connection region 15 is arranged, which has three first connection openings 16a, 16b, 16c and for connection of the switchgear module 10a to a further module of a gas-insulated switchgear, for example an adjacent switchgear module.
  • connection area 17 which has three second connection openings and also serves to connect the switchgear module 10a to another module of a gas-insulated switchgear.
  • connection areas 15, 17 therefore each have a flange-like adapter section 18, which is equipped with connection means 19 in the form of through-holes for receiving a screw connection.
  • All three first pipe sections 12a, 12b, 12c define by their shape first conductor axes 20a, 20b, 20c. These first conductor axes 20a, 20b, 20c lie at a unit spacing 13 away from one another in a common first plane 23, so that the first connection openings, seen in the direction of the first conductor axes, are seen on a first straight line 24 and the second connection openings in the direction of the first conductor axes are arranged on a second straight line 25.
  • the three first pipe sections 12a, 12b, 12c open into the flange-like adapter section 18, which connects all pipe sections to one another and defines a first opening plane 26.
  • the three first pipe sections 104a, 104b, 104c in the second connection region 17 open into the flange-like adapter section 18, which connects all pipe sections to one another and defines a second opening plane 27, which is arranged parallel to the first opening plane 26 and orthogonal to the first plane 23.
  • each first pipe section 12a, 12b, 12c a phase conductor or nominal conductor 14a, 14b, 14c is arranged with a circular cross section, so that the switchgear module 10a can be used as a busbar module.
  • the nominal conductors 14a, 14b, 14c each have a circular conductor cross-section, wherein they are arranged concentrically to the first pipe sections 12a, 12b, 12c extending in the housing 11 a.
  • the nominal conductors are held in the housing via single-phase insulators 28, each connection opening accommodating a single single-phase insulator.
  • the insulators are not shown to allow a view of the nominal conductor.
  • the partial gas spaces in the interior of the three first pipe sections 12a, 12b, 12c are connected to one another via a second pipe section 29a which extends orthogonally to the first conductor axes 20a, 20b, 20c to form a common gas space 30.
  • the second pipe section 29a defines by its shape a vertical axis 31, which is arranged in the first plane 23 approximately longitudinally centered between the first opening plane 26 and the second opening plane 27 parallel to the first straight line 24.
  • the second pipe section 29a has only one frontal access 32 to the common gas space 30, serves as a service access to the nominal conductors and has a further peripheral flange 33 with connection means 19 for receiving a screw connection for closing the frontal access.
  • the nominal conductors 14a extend
  • Total length related predominant longitudinal section 35a, 35b, 35c in a first Distance 36 is arranged to the inner wall 37 of the one-piece housing in the first pipe section.
  • the first distance 36 shown with open arrowheads, is smaller than a second distance 38a, 38b represented by filled arrowheads through the contiguous gas space from each nominal conductor to another of the nominal conductors of another phase.
  • FIG. 2a shows a three-dimensional view of a second embodiment of a switchgear module 10b according to the invention with a metal-encapsulated housing 11b.
  • the switchgear module 10b is explained below with reference to FIG. 2a together with FIG. 2b.
  • FIG. 2b shows the switchgear module 10b in cross section.
  • the switchgear modules 10a, 10b still have many similarities. Because of these similarities, only the most important differences of the second embodiment of the switchgear module 10b to the first embodiment 10a will be described below. Accordingly, identical elements or elements having the same function are given the same or similar reference numerals as in the first embodiment 10a.
  • the second pipe section 29b has a significantly larger diameter than the first pipe sections 12a, 12b, 12c, so that only pipe stubs (pipe sections) remain of the latter.
  • the second pipe section 29b has an oval cross-section, which is larger in diameter between the first opening plane 26 and the second opening plane 27, as orthogonal - that is, transverse - to.
  • the common gas space 30 is also accessible from a further flange 33 via the connecting ports 40a, 40b, 40c via the further flange 33 via the connecting section 38.
  • These three third connection openings are in turn arranged at a unit spacing 13 parallel to one another in a third opening plane 42 running orthogonally to the first opening plane 26 along a third straight line 43.
  • the third connection openings 40a, 40b, 40c lead through pipe stubs to the interior of the housing in the second pipe section 29b.
  • the pipe stubs of the third pipe sections also end in FIG a common flange adapter portion 18.
  • An outer surface of the housing 11 b is at least partially retracted with respect to a fictitious convex envelope 44, so that the volume reduction of the chamber and the required during operation of the switchgear module 10b amount of insulating gas in the common gas space 30 can be kept as low as possible ,
  • connection openings 40a, 40b, 40c serve to receive nominal conductors which, for example, provide a connection to the nominal conductors 14a, 14b, 14c leading from the first connection openings 16a, 16b, 16c to the second connection openings.
  • the nominal conductors 14a, 14b, 14c are arranged in the interior of the one-part housing such that a predominant longitudinal section of the nominal conductors has a smaller (first) distance 36 from the inner wall 37 of the housing 200 than a (second) distance 38a , 38b to a nominal conductor of a respective other phase.
  • the nominal conductors 14a, 14b, 14c follow in the oval shape of the inner wall portion 37 of the second pipe section.
  • FIG. 3 a shows a three-dimensional view of a third embodiment of a switchgear module 10 c according to the invention with a metal-encapsulated housing 11 c.
  • the switchgear module 10c is explained below with reference to FIG. 3a together with FIG. 3b.
  • FIG. 3b shows the switchgear module 10c in cross section.
  • the switchgear modules 10a and 10c nevertheless have many similarities. Because of these similarities, only the most important differences of the third embodiment 10c of the switchgear module to the first embodiment 10a will be described below. Accordingly, identical elements or elements are the same Function provided with the same or similar reference characters, as in the first embodiment 10a.
  • the main difference of the third embodiment of the switchgear module 10c to the switchgear module 10a is that the second opening plane 27 is arranged not parallel but orthogonal to the first opening plane 26, wherein it extends parallel to the first straight line 24.
  • first pipe sections and the nominal conductor having a circular cross-section are no longer in a unidirectional direction, but are bent by 90 °.
  • first pipe sections 12a, 12b, 12c in the region of the second connection region 17 in this embodiment do not have a common flange-like adapter section, but each have a single flange 47 with its own fastening means 19 per first pipe section.
  • the nominal conductors 14a, 14b, 14c each extend from a first connection opening 16a, 16b, 16c to a second connection opening 34a, 34b, 34c.
  • a predominant longitudinal section 35a, 35b, 35c of each nominal conductor is guided approximately uniformly in the first distance 36 to the inner wall 37 of the housing 11c, the first distance 36 being smaller than a second distance (extending in FIG.
  • Nominal leader of another phase Nominal leader of another phase.
  • FIGS. 4a, 4b and 4g show three-dimensional views of a fourth embodiment of a switchgear module 10d according to the invention, partly in section, partly entirely.
  • the fourth embodiment of the switchgear module 10d will be explained with reference to FIGS. 4a to 4g.
  • the switchgear modules 10b and 10d still have many similarities. Because of these similarities, only the most important differences of the fourth embodiment 10d to the second embodiment 10b will be described below. Accordingly, identical elements or elements having the same function are given the same or similar reference numerals as in the second embodiment.
  • a main difference of the fourth embodiment 10d to the second embodiment 10b is that the second pipe section has a completely different outer contour than in the second embodiment according to Figure 2a, so that it is almost not recognizable again. This difference will be discussed in more detail later.
  • Embodiment 10b is that the orientation of the third opening plane 42 is arranged rotated by 90 ° about the third straight line 43, that the third
  • Opening plane 42 orthogonal to the first opening plane 26 and the second
  • Opening plane 27 extends and is arranged parallel to the first plane 23.
  • Terminal portion 17 of the switchgear module 10c of the third embodiment is all in the fourth embodiment 10d of the switchgear module
  • the second tube section is designed in several parts in this embodiment.
  • the lowest nominal conductor 14c of the three circular cross-section nominal conductors 14a, 14b, 14c is connected via a feeder busbar connector 48 and via a circuit breaker 49c to an outgoing conductor section 50c, so that the common gas space 30 is the lowest housing section (FIG. first pipe portion) 12c, the middle housing portion 12b, the uppermost housing portion 12a all together with a portion of the housing 11d at the outgoing conductor portion 50c connects. Since the departure ladder sections of all phases also Gasraumnnässig are interconnected, arises in this cross section, a contiguous gas space 30 from the nominal conductor to each other of the nominal conductor of another phase.
  • the central nominal conductor 14b is in turn connected via a disconnect switch bus 48b to its output conductor section 50b via a disconnect switch 49b, so that the central housing section 12b in this cross section only over a region of the Housing 11 d at the outgoing conductor portion 50 b with the contiguous gas space 30 is connected.
  • the housing cross-section of the one-part housing is the same as in FIG. 4d.
  • the uppermost nominal conductor 14a is in turn connected via a disconnect switch 49c to its outgoing conductor section 50a via a again differently shaped outgoing busbar connector 48c.
  • the common gas space 30 connects in this transverse section the outermost housing section (first pipe section) 12c, the middle housing section 12b, the uppermost housing section 12a with a region of the housing 11d at the outgoing conductor section 50a, which is delimited by an upper end section 52c ,
  • the nominal conductors in the first pipe section 12a, 12c, 12c and the outgoing conductor section 50a, 50b, 50c have a circular cross section and each extend from a first connection opening to a second connection opening, while the outgoing busbar connectors via the circuit breaker and the output conductor sections provide an electrical connection to the nominal conductors of the first pipe section to the conductor terminals at the third connection openings.
  • These third connection openings are used, for example, for supplying or removing the line from the nominal rail conductors forming a busbar in the first pipe section.
  • each nominal conductor is guided at a first distance (d140a, d140b, d140c, d240a, d240b, d240c, d340c, d440a, d440b, d440c, d540a, d540b, d540c) to the inner wall of the housing, which first distance is smaller is a second distance (d 1, d2, d3) from the contiguous gas space from the nominal conductor to each other Nominal leader of another phase.
  • the nominal conductors at the output conductor section 50a, 50b, 50c also have circular cross sections.
  • the predominant longitudinal section or the predominant longitudinal sections amount to more than 60% of the total length of the nominal conductor in the
  • the housing 11d is designed so that the outer surface of the housing is formed at least partially retracted, that has concave indentations. These indentations are, for example, in the transition region between the first busbar openings 16a, 16b, 16c and the outgoing conductor openings 40a, 40b, 40c, between the second busbar openings 34a, 34b, 34c and the outgoing conductor openings 40a, 40b, 40c, and / or between the first busbar openings 16a, 16b, 16c, and the second busbar openings 34a, 34b, 34c.
  • the outer surface is here to be understood as the global outer surface irrespective of irrelevant local elements such as screws, handles, etc.
  • the retracted housing shape and also the openings have the advantage that the gas space 30 can be kept as small as possible, so that as little insulating gas volume has to be provided. Since many insulating gases such as SF6 have unfavorable environmental properties and are also costly, this is particularly desirable.
  • the switchgear module shown in FIGS. 4a to 4g is integrated in a substation (also referred to as a switchgear), it forms, for example, a part of a busbar module (busbar module).
  • the bus bar conductor sections 14a, 14b, 14c in this case form part of a busbar of the switchgear.
  • the FIGS. 5a to 5d show sections and a longitudinal section of a switchgear module 1 Oe according to the invention of a fifth embodiment. Since the fifth embodiment 10e of the switchgear module looks at first glance hardly different than the fourth embodiment 10d, the many similarities are not surprising, why verzi kee the repeated description of similarities wi rd. The f ig.
  • FIGS. 4d to 4f show the switchgear module according to the cross-sectional views of FIGS. 4d to 4f, ie in each case along the cross-sectional planes IIIa, IMb or IMc extending in the xz direction (see FIG. 4c ).
  • the fifth embodiment 10e of the switchgear module to the fourth embodiment 10d will be described below. Accordingly, identical elements or elements having the same function are given the same or similar reference numerals as in the fourth embodiment 10d.
  • a major difference of the fifth embodiment 10e compared to the fourth embodiment 10d is that the housing is configured differently in the region of the drain conductor housing sections and a transition piece from the drain conductor housing region to the lowermost housing section (of the first pipe section) in order to obtain further advantages.
  • the upper end piece 52a in the Z direction is significantly shorter than in the fourth embodiment 10d.
  • the end piece connecting the gas spaces is completely eliminated in comparison with the fourth embodiment, and the lowermost, first housing section 12c is closed in the circumferential direction at this point.
  • the lower end piece 53c is significantly upwardly offset in the Z direction as compared with the fourth embodiment 10d and limits the gas space around the outgoing conductor portion 50a.
  • a first of these advantages resides in the fact that the nominal conductors between the two outermost outgoing conductor sections 50a, 50c of the third connection openings and the respective nominal conductors of the first pipe sections, as far as possible at first distance and along the longitudinal path, extend over an even longer predominantly longitudinal section Housing inner wall of the corresponding housing sections are feasible.
  • a second of these advantages is that by reducing the expansion of the housing in the region of the transition piece and the Abgangsleiter- housing section, the gas volume required for the isolation due to the reduced compared to the fourth embodiment, the continuous gas space further reduced.
  • connection flange 17 second connection area 18, 18a Adapter section, connection flange

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)

Abstract

Die Anmeldung betrifft ein Schaltanlagenmodul (10a) mit einem Gehäuse (11 a) zur Aufnahme von einem Isoliergas und mindestens drei in dem Gehäuse angeordneten gasisolierten Nominalleitern (14a, 14b, 14c) von mindestens drei verschiedenen Phasen, wobei das Gehäuse einen ersten Anschlussbereich (15) mit mindestens drei ersten Anschlussöffnungen (16a, 16b, 16c) der Nominalleiter, und einen zweiten Anschlussbereich (17) mit mindestens drei zweiten Anschlussöffnungen (34a, 34b, 34c) der Nominalleiter umfasst, wobei die mindestens drei ersten Anschlussöffnungen und die mindestens drei zweiten Anschlussöffnungen durch einen zusammenhängenden Gasraum (30) miteinander verbunden sind, wobei sich jeweils ein Nominalleiter von einer ersten Anschlussöffnung zu einer zweiten Anschlussöffnung erstreckt; und wobei für einen überwiegenden Längsabschnitt (35a, 35b, 35c) von jedem Nominalleiter ein erster Abstand (36) von dem Nominalleiter zu einer Innenwand (37) des Gehäuses (11a) kleiner ist als jeder zweite Abstand (38a, 38b) durch den zusammenhängenden Gasraum von dem Nominalleiter zu jedem anderen der Nominalleiter einer anderen Phase.

Description

Gasisolierter Schaltanlagenmodul
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der metallgekapselten gasisolierten Schaltanlagen (GIS), insbesondere der gasisolierten Hochspannungsschaltanlagen und betrifft einen gasisolierten Schaltanlagenmodul.
STAND DER TECHNIK
Bei typischen gasisolierten Hochspannungsanlagen ist eine modulare Bauweise der Funktionsgruppen wie Leistungsschalter, Erdschalter usw. eines Schaltfelds bekannt. Ein Schaltfeld wird hier allgemein als Feld einer Schaltanlage verstanden und kann z.B. auch ein Abgangsfeld bezeichnen . Bei den auf dem Markt befindl ichen G IS- Schaltanlagen werden GIS, deren Schaltfelder eine einphasig gekapselte Führung der Primärleiter aufweisen, grundsätzlich von GIS, deren Schaltfelder eine dreiphasig gekapselte Führung der Primärleiter aufweisen, voneinander unterschieden. Unter einphasiger Kapselung wird eine Kapselung, die einen eigenen Gasraum für jeden der Primärleiter vorsieht, verstanden, während unter dreiphasiger Kapselung die Anordnung dreier Primärleiter in einem gemeinsamen Gasraum verstanden wird. Unter P ri m ä rl e i te rn we rd e n L e i te r ve rsta n d e n , we l c h e e i n e N e n n l a st i m Hochspannungsbereich aufweisen.
Die Art der Kapselung (ein- oder dreiphasig) der Nominalleiter zur Führung der Primärströme kann hauptsächlich durch die angestrebte Nennspannung bedingt sein: Einphasig gekapselte Schaltfelder (Felder) oder Schaltanlagenmodule erlauben bei vergleichbarem Aufwand eine deutlich höhere Nennspannung. Weiter hat die Art der Kapselung grundlegende Auswirkungen auf das Layout der Felder und auf die Gestaltung und Anordnung der modularen Funktionsgruppen. Ein Vertreter eines Gehäuses für eine dreiphasig gekapselte Führung der Primärleiter ist beispielsweise in der WO 2008/022893 A1 beschrieben. Typischerweise sind die Primärleiter bei dreiphasig gekapselten Leitungen in einer Dreieckskonfiguration angeordnet. Dreiphasig gekapselte Leitungen haben den Nachteil, dass hierbei ein großes Innenvolumen entsteht, das mit Isoliergas zu füllen ist. Ferner haben einphasig gekapselte Schaltanlagenmodule gegenüber traditionellen dreiphasig gekapselten Schaltanlagenmodulen ein besseres Verhalten im Falle eines Erdschlusses.
Um eine gasisolierte Unterstation zu realisieren, werden typischerweise mindestens zwei Felder eingangsseitig oder ausgangsseitig mit einer sogenannten Sammelschiene verbunden. Dabei umfasst der Begriff Sammelschiene sowohl ein- als auch dreifach gekapselt geführte Primärleitersch ienen . Som it werden auch bezügl ich der Sammelschiene GIS mit einphasig gekapselter Sammelschienen-Führung grundsätzlich von GIS mit dreiphasig gekapselter Sammelschienen-Führung unterschieden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher zumindest ein paar der Nachteile der gattungsgemäßen Schaltanlage zu vermeiden, und einen mehrphasig gekapselten
Schaltanlagenmodul bereitzustellen, welcher jedoch nicht mit den für dreiphasige
Schaltanlagen modu le typischen Nachteilen behaftet ist, u nd welcher eine
Anschlusstopografie zu einer Sammelschiene eines benachbarten Schaltfeldes erlaubt, wie sie sonst nur von einphasig gekapselten Sammelschienen, wie etwa der EP0872931 B1 , bekannt ist.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Bei einer Sammelschiene einer GIS wird grundsätzlich zwischen einer ersten Gattung einer Sammelschiene mit einphasig gekapselter Sammelschienen-Führung und einer zweiten Gattung m it einer dreiphasig gekapselter Sammelsch ienen-Führung unterschieden. Dementsprechend wirkt sich dies bei GIS der ersten Gattung und der zweiten Gattung mitunter stark auf deren Anlagenlayouts auf. Dies geht beispielsweise aus der EP0872931 B1 hervor, welche ein typischer Vertreter der ersten Gattung von GIS mit einphasig gekapselten Sammelschienenleitern ist, während die US6614648B2 ein Vertreter von GIS der zweiten Gattung von GIS ist.
Die Erfindungsidee besteht nun darin, die vielseitige Einsetzbarkeit eines GIS- Schaltfeldes und damit Leistungsdichte pro Bauvolumen eines G IS-Schaltfeldes durch ein Verschmelzen der ersten Gattung von GIS und der zweiten Gattung von GIS zu einer neuen, dritten Gattung von GIS zu verbessern beziehungsweise zu erhöhen. Diese dritte Gattung von GIS bildet einen Hybrid der ersten und zweiten Anlagengattungen. Dieser Hybrid vereint möglichst viele Vorteile beider Gattungen und ermög l i ch t sel bst m it e i n e r m eh r-/dreiphasig gekapselten Anordnung der Sammelschienenleiter im Sammelschienengehäuse eine Anschlusstopografie im Raum zu einer Sammelschiene eines benachbarten Schaltfeldes, wie sie von einphasig gekapselten Sammelschienen bekannt ist.
H insichtl ich des gasisol ierten Schaltfeldes wird die Aufgabe von einem Schaltanlagenmodul gemäß Anspruch 1 gelöst durch einen Schaltanlagenmodul mit einem Gehäuse zur Aufnahme von einem Isoliergas und mindestens drei in dem Gehäuse angeordneten gasisolierten Nominalleitern von mindestens drei verschiedenen Phasen, wobei das Gehäuse einen ersten Anschlussbereich mit mindestens drei ersten Anschlussöffnungen der Nominalleiter, und einen zweiten Anschlussbereich mit mindestens drei zweiten Anschlussöffnungen der Nominalleiter umfasst, wobei die mindestens drei ersten Anschlussöffnungen und die mindestens drei zweiten Anschlussöffnungen durch einen zusammenhängenden Gasraum miteinander verbunden sind, wobei sich jeweils ein Nominalleiter von einer ersten Anschlussöffnung zu einer zweiten Anschlussöffnung erstreckt. Für einen überwiegenden Längsabschnitt von jedem Nominalleiter ist ein erster Abstand von dem Nominalleiter zu einer Innenwand des Gehäuses kleiner als jeder zweite Abstand durch den zusammenhängenden Gasraum von dem Nominalleiter zu jedem anderen der Nominalleiter einer anderen Phase. Ein Nominalleiter dient dazu bei Betrieb eine Nennlast zu tragen.
Zum Verstehen eines elektrotechnischen Vorteils einer solchen Hybridlösung aus einem einphasigen und einem mehrphasigen Modulabschnitt, hier beispielsweise dem ersten Sammelschienenabschnitt und dem zweiten Sammelschienenabschnitt wird vorgängig kurz das elektrische Verhalten der zwei Gattungen im Fehlerfall eines initialen Störlichtbogens auf einer Phase erläutert.
Im Fall der ersten Gattung mit drei Phasenleitern, welche unabhängig voneinander jeweils in eigenen Gehäusen isoliert - sprich einphasig gekapselt - angeordnet sind, entsteht ein Störlichtbogen beispielsweise zwischen einem ersten Phasenleiter (beispielsweise R) und seinem entsprechenden, metallgekapselten Gehäuse, indem sich der Störlichtbogen bezüglich der Leiterachse radial zur Gehäusewand bildet. Der Kurzschluss (Erdschluss) breitet sich nicht auf die anderen Phasenleiter (etwa S und T) aus, sondern bleibt einphasig bis eine Schutzabschaltung erfolgt oder die Gehäusewand versagt. Mit anderen Worten ist bei einem einphasig gekapselten System nur eine Phase vom Kurzschluss betroffen, während die anderen zwei Phasen je nach Betriebskonzept weiter zur Leistungsübertragung nutzbar sind.
Im Fal l der zweiten Gattung mit drei Phasenleitern, welche gemeinsam in einem Gehäuse isoliert - sprich dreiphasig gekapselt - angeordnet sind, ist das Verhalten im Störstromfall anders. Aus Gründen der optimalen Raumausnutzung sind die drei Phasenleitern, etwa für die Phasen R1S und T, in Richtung der Sammelschiene gesehen typischerweise in einem gleichschenkligen Dreieck ausgerichtet, dessen Schwerpunkt auf der Rotationsachse des meist zylindrischen Gehäuses angeordnet ist. Nachdem ein Störlichtbogen beispielsweise zwischen einem ersten Phasenleiter (beispielsweise R) und dem metallgekapselten Gehäuse entstanden ist, kann sich das Isoliergas im Gehäuse/Sammelschienengehäuse laufend erhitzen, bis es schliesslich so heiss ist, dass dessen isolierende Wirkung versagt und es leitfähig wird. In der Folge entsteht ein Durchschlag zwischen den Phasen, auch Phasenkurzschluss genannt, mit einem dreiphasigen Lichtbogen. In diesem Störfall entsteht zumindest zu Beginn der Störung kein Lichtbogen zwischen Leiter und dem auf Erdpotential befindlichen Gehäuse.
Die erfindungsgemässe neue, dritte Gattung ist wie bereits erwähnt eine Hybridform der ersten und der zweiten Gattung. Der technische Effekt der Hybridform liegt darin, dass sich die gasisolierte Schaltanlage, beziehungsweise deren Sammelschienenabschnitt, sich im Störlichtbogenfall mehrheitlich wie eine einphasig gekapselte GIS der ersten
Gattung verhält, also im Fall eines Störlichtbogens eher zu einem Erdschluss führt, als zu einem energiereicheren, dreiphasigen Lichtbogen, ohne dass auf die Vorteile einer dreiphasig gekapselten G IS verzichtet werden muss. Solche Vorteile bilden beispielsweise eine gemeinsame Befüll- und Entleervorrichtung für das Isolationsgas, ein gemeinsames Überdruckventil (beispielsweise eine Bersteinrichtung), eine gemeinsame Gasdrucküberwachung, eine gemeinsame Teilentladungserfassung und anders mehr, welche eine besonders ökonomische Ausgestaltung der erfindungsgemässen Hybridlösung ermöglichen. Je nach Ausführungsform des Schaltanlagenmoduls ist möglichst jeder Nominalleiter in e in em ersten Absta nd zu ei n er I n nenwa ndoberfl äche des Gehä uses i m Sammelschienengehäuse angeordnet. Der vierte Abstand bezogen auf die Länge der Nominalleiter mehrheitlich kleiner als ein zweiter Abstand, in welchem die Nominalleiter desselben Schaltanlagenmoduls voneinander entfernt angeordnet sind. Dadurch wird die zum Erdschluss führende Bildung eines Störlichtbogens anstelle einer zu einem dreiphasigen Lichtbogen im Kurzschlussfall begünstigt. Der Abstand zwischen dem Nominalleiter in dem überwiegenden Längsabschnitt und einem jeweiligen Abschnitt einer Innenwand des Gehäuses kann in einer Ausführungsform immer kleiner sein als der Abstand des Nominalleiters zu einem Nominalleiter von einer anderen Phase. Beispielsweise kann ein erster Nominalleiter von der Phase R und ein zweiter Nominalleiter von einer Phase S oder T sein.
Ein Längsabschnitt ist ein Abschnitt in Längsrichtung des Nominalleiters. In besonderen Ausführungsformen kann der Längsabschnitt bzw. die Längsrichtung einer Krümmung der Nominalleiter folgen . Der Abstand zur Innenwand des Gasraums wird in Ausführungsformen insbesondere in Radialrichtung, d.h. senkrecht zur Längsrichtung, des Nominalleiters gemessen. Endet beispielsweise in einer Ausführungsform in dem Gehäuse, kann der Abstand auch in Längsrichtung von einer Spitze des Nominalleiters aus gemessen werden.
In einer Ausfü hru ngsform können d ie Nom inalleiter zwischen einer ersten Anschlussöffnung und einer zweiten Anschlussöffnung auch Schalter aufweisen, die eine elektrische Verbindung zwischen der einen ersten Anschlussöffnung und einen zweiten Anschlussöffnung zeitweilig unterbrechen.
Obwohl zugunsten der Klarheit vorgängig meist nur von einem einzigen ersten Sammelschienenleiter/Nominalleiter oder zweiten Sammelschienenleiter/Nominalleiter pro Phase gesprochen wird, soll dies nicht dahingehend interpretiert werden, dass dies lediglich für eine einzige Phase (beispielsweise R) gilt, sondern dass dies entsprechend analog auch für die anderen Phasen (beispielsweise S und T) desselben Schaltanlagenmoduls gilt. In einer Ausführungsform ist für den überwiegenden Längsabschnitt von jedem Nom inal leiter jeweils ein Abschn itt der In nenwand des Gehäuses m it dem geringsten/ersten Abstand zu dem Nominalleiter parallel zu dem Nominalleiter angeordnet. Beispielsweise kann dies durch eine abschnittsweise Führung des Nominalleiters in einem rohrförmigen Gehäuseabschnitt realisiert werden. In einer anderen Ausführungsform kann dies durch Führung des Nominalleiters entlang einer Innenwand des Gehäuses realisiert werden.
In einer Ausführungsform der überwiegende Längsabschnitt mehr als 60%, insbesondere mehr als 80%, beispielsweise mehr als 95%, der gesamten Länge des Nominalleiters in dem Gehäuse beträgt. In einer weiteren Ausführungsform kann der überwiegende Längsabschnitt sich über die gesamte Länge des Nominalleiters in dem Gehäuse erstrecken. Dadurch kann das Schaltanlagenmodul ein elektrisches Verhalten weitgehend dasjenige von einphasig gekapselten Nominalleitern aufweisen.
Beispielsweise kann gemäß einer Ausführungsform das Schaltanlagenmodul einen dritten Anschlussbereich mit mindestens drei dritten Anschlussöffnungen umfassen, die durch den zusammenhängenden Gasraum mit den mindestens drei ersten und mindestens drei zweiten Anschlussöffnungen verbunden sind, wobei sich jeweils ein
Nominalleiter von einer dritten Anschlussöffnung des dritten Anschlussbereichs zu einer ersten Anschlussöffnung des ersten Anschlussbereichs und/oder einer zweiten Anschlussöffnung des zweiten Anschlussbereichs erstreckt. Ein derartiger
Schaltanlagenmodul ist beispielsweise als Sammelschienenmodul einsetzbar, welcher mi t s e i n e n d r i t t e n A n s c h l u s s ö ff n u n g e n p ro P h a s e j e a n e i n e m
Leistungsschalteranschluss befestigt ist, während die ersten und zweiten
Anschlussöffnungen an benachbarte Schaltanlagenmodule oder Schaltfelder anschließbar ist.
In einer Ausführungsform können die Nominalleiter zwischen einer dritten Anschlussöffnung und einer ersten oder zweiten Anschlussöffnung auch Schalter aufweisen, die eine elektrische Verbindung zwischen der einer dritten Anschlussöffnung und der ersten und/oder zweiten Anschlussöffnung bei Bedarf unterbrechen. In einer Ausführungsform können die mindestens drei ersten Anschlussöffnungen flächenmäßig in einer ersten Öffnungs-Ebene angeordnet sein; die mindestens drei zweiten Anschl ussöffnungen flächenmäßig in einer zweiten Öffnungs-Ebene angeordnet sein und - sofern vorhanden - die mindestens drei dritten Anschlussöffnungen flächenmäßig in einer dritten Öffnungsebene angeordnet sein.
Eine Ausführungsform kann dadurch gekennzeichnet sein, dass ein kleinster zweiter Abstand von einem ersten Paar von Nominalleiter von verschiedenen Phasen größer ist als ein kleinster zweiter Abstand von einem zweiten Paar von Nominalleitern von verschiedenen Phasen, wobei das erste Paar und das zweite Paar einen gemeinsamen Nominalleiter aufweisen. Beispielsweise kann dies in einer Ausführungsform bei einem Schnitt durch das Gehäuse in einer beliebigen Ebene parallel zur ersten Öffnungsebene, parallel zur zweiten Öffnungsebene und/oder parallel zur dritten Öffnungsebene sein.
In einer Ausführungsform kann das Schaltanlagenmodul drei Nominalleiter mit verschiedenen Phasen aufweisen, wobei die überwiegenden Längsabschnitte der drei Nominalleiter bei einem Schnitt in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung der Nominalleiter derart angeordnet sind, dass ein Innenwinkel eines Dreiecks größer als 90° ist, insbesondere größer als 120° ist, wobei die Mittelachsen der drei Nominalleiter die Eckpunkte des Dreiecks bilden.
Wenn ein hinsichtlich einer vielseitigen Verwendbarkeit optimaler Schaltanlagenmodul erzielt werden soll, so können in einer Ausführungsform die mindestens drei ersten Anschlussöffnungen nominal zur ersten Öffnungs-Ebene gesehen entlang einer ersten Gerade, die mindestens drei zweiten Anschlussöffnungen nominal zur zweiten Öffnungs-Ebene gesehen entlang einer zweiten Gerade und - sofern vorhanden - die mindestens drei dritten Anschlussöffnungen nominal zur dritten Öffnungs-Ebene gesehen entlang einer dritten Gerade angeordnet sein.
In einer Ausführungsform kann die zweite Öffnungsebene parallel zur ersten
Öffnungsebene an der der ersten Öffnungsebene gegenüberliegenden Seite des
Gehäuse angeordnet sein, oder die zweite Öffnungsebene senkrecht zur ersten Öffnungsebene angeordnet sein, insbesondere parallel zur ersten Gerade oder parallel zu einer Normalen der ersten Öffnungsebene. Dabei kann die zweite Gerade parallel zur ersten Gerade angeordnet sein.
Eine Ausführungsform kann dadurch gekennzeichnet sein, dass die mindestens drei ersten Anschlussöffnungen und/oder die mindestens drei zweiten Anschlussöffnungen Sammelschienen-Öffn u n g e n s i n d u n d/od e r d i e m i n d e ste n s d re i d ri tte n Anschlussöffnungen Abgangsleiter-Öffnungen sind.
Bei besonderen Ausführungsformen nehmen die mindestens drei ersten Anschlussöffnungen, die mindestens drei zweiten Anschlussöffnungen und/oder die mindestens drei dritten Anschlussöffnungen jeweils einphasige Isolatoren auf. Unter einphasigen Isolatoren werden Isolatoren verstanden, welche zur Aufnahme lediglich eines einzigen Phasenleiters/Nominalleiters zur Primärstromführung dienen.
Einphasige Isolatoren können beispielsweise Stütz- oder Schottisolatoren sein. Durch einen einphasigen Isolator tritt jeweils ein Nominalleiter einer einzelnen Phase durch. Die einphasigen Isolatoren sind an den Anschlussöffnungen befestigt und können in Ausführungsformen den Gasraum in dem Gehäuse begrenzen, beispielsweise derart, dass kein Isoliergas aus dem Gasraum austritt oder in ein benachbartes Schaltanlagenmodul, dass an der Anschlussöffnung angeordnet ist, eintritt.
Ausführungsformen können beispielsweise dadurch gekennzeichnet sein, dass die erste Öffnungsebene, die dritte Öffnungsebene, die erste Gerade bzw. die dritte Gerade mindestens gemäß einer der folgenden Anordnungen (a) bis (d) verlaufen:
(a) die dritte Gerade verläuft geneigt, insbesondere senkrecht, zur ersten Öffnungsebene;
(b) die dritte Öffnungsebene ist quer, insbesondere senkrecht, zur ersten Öffnungsebene angeordnet; (c) die dritte Öffnungsebene ist parallel zur ersten Gerade angeordnet;
(d) die dritte Gerade ist gegenüber der ersten Geraden so versetzt, dass sich die erste Gerade und die dritte Gerade nicht schneiden, und die dritte Öffnungs-Ebene sich parallel zu einer Ebene erstreckt, welche aus der ersten Ebene durch eine 90° Drehung um die erste Gerade oder dritte Gerade hervorgeht. In einer Ausführungsform kann die dritte Gerade gegenüber der ersten Gerade geneigt sein, insbesondere senkrecht zur ersten Gerade verlaufen.
Hinsichtlich einer besonders modularen Einsatzweise der Schaltanlagenmodule ergeben sich weitere Vorteile, wenn die Mitten der jeweils mindestens drei ersten Anschlussöffnungen in einem gleichmäßigen Abstand, insbesondere entlang der ersten
Gerade, zueinander angeordnet sind, jeweils die Mitten der mindestens drei zweiten
Anschlussöffnungen in einem gleichmäßigen Abstand, insbesondere entlang der zweiten Gerade, zueinander angeordnet sind, und - falls vorhanden - jeweils Mitten der mindestens drei dritten Anschlussöffnungen in einem gleichmäßigen Abstand, insbesondere entlang der dritten Gerade zueinander angeordnet sein.
In einer Ausführungsform kann das Schaltanlagenmodul mindestens drei ersten Anschlussöffnungen, die mindestens drei zweiten Anschlussöffnungen, und - sofern vorhanden - die mindestens drei dritten Anschlussöffnungen anschlussseitig je einen die jeweilige Öffnung umfangsseitig umgebenden Flansch und/oder einen alle Anschlussöffnungen eines Anschlussbereichs umgebenden Flansch aufweisen. Der Flansch dient in Ausführungsformen zur Befestigung des Schaltanlagenmoduls an ein benachbartes Schaltanlagenmodul.
In einer Ausführungsform weist ein überwiegender Teil der mindestens drei Nom inalleiter einen kreisförmigen Leiterquerschnitt a uf . E i n kre i sförm ig e r Leiterquerschnitt ist insbesondere bei Hochspannungen vorteilhaft, beispielsweise bei Spannungen von über 5OkV. In einer Ausführungsform ist daher das Schaltanlagenmodul für eine Spannung von über 5OkV ausgelegt. Wenn zumindest ei n ig e d e r N o m i n a l l e ite r e i n e n roh rfö rm ig e n u n d/od e r k re i sfö rm ig e n Grundprofilquerschnitt in Längsrichtung aufweist, welcher zwischen einem ersten Anschlussbereich und einem zweiten Anschlussbereich überwiegend konstant ist, beispielsweise ein stranggezogenes Aluminium- oder Kupferrohr in Leiterqualität, so ist eine besonders geringe Komplexität des Stromleiters besonders wirtschaftlich erzielbar ist. Da derartige Grundprofilquerschnitte Standardprofile in der Elektroindustrie darstellen, lassen sich besonders wirtschaftlich Stromleiter gemäss der vorliegenden Erfindung daraus fertigen. Je nach Ausführungsform kann das Profil beziehungsweise das Halbzeug für den Nominalleiter sogar ein Standardprofil sein, etwa ein stranggezogenes Aluminium- oder Kupferprofil. Bei der Verwendung von Stromleitern in Form von Standardprofilen für die Nominalleiter ergeben sich noch zusätzliche Vorteile, wie beispielsweise: a) Standardprofile sind selbst bei kleinen Serien, d .h . wenigen benötigten Laufmetern, deutlich kostengünstiger als Spezialprofile oder formgegossene Profile b) Standardprofile der Elektroindustrie sind typisch erweise in verschiedensten Qualitäten mit verschiedensten Leitwerten erhältlich. Im Gegensatz dazu lassen sich nicht alle Leiterlegierungen gleich wirtschaftlich giessen. In der Folge resultiert die Wahl von Standardprofilen für den/die Stromleiter in einer grosseren Designfreiheit, welche Optimierungen zulässt, die bei gegossenen Leiterteilen nicht möglich sind. c) Standardprofile haben typischerweise höhere Leitwerte als formgegossene Profile
In einer Ausführungsform können das Gehäuse und die Flansche so gestaltet sein, dass das Gehäuse seine eigene Masse zu tragen vermag, wenn es an mindestens zweien der Flansche, insbesondere an dreien der Flansche, getragen wird, insbesondere wenn es an den Flanschen der Abgangsleiter-Öffnungen getragen wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachfolgend werden mehrere Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung detailliert erläutert. Hierbei zeigt rein schematisch
FIG. 1 a eine erste Ausführungsform eines Schaltanlagenmoduls in einer perspektivischen Ansicht;
FIG. 1 b einen Schnitt in einer Ebene normal zu den ersten und zweiten
Öffnungsebenen der Ausführungsform aus Fig. 1 a;
FIG. 2a eine zweite Ausführungsform eines Schaltanlagenmoduls in einer perspektivischen Ansicht;
FIG. 2b einen Schnitt durch das Schaltanlagenmodul parallel zu der dritten
Öffnungsebene E3 in Höhe der dritten Verbindungsgerade 207c der Fig. 2a; FIG. 3a eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform eines
Schaltanlagenmoduls;
FIG. 3b einen Schn itt der Ausführungsform aus Fig . 3a in einer Ebene senkrecht zur ersten Öffnungsebene E1 und zur zweiten Öffnungsebene E2 auf Höhe des dritten Normalleiters;
FIG. 4a, 4b jeweils eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses, das für ein Schaltanlagenmoduls gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung gestaltet ist;
FIG. 4c eine weitere frontale Ansicht des Schaltanlagenmodul-Gehäuses;
FIG. 4d-4f seitliche Querschnitte des Schaltanlagenmodul-Gehäuses;
FIG. 4g eine perspektivische Querschnittsansicht eines Schaltanlagenmoduls gemä ß einer Ausfü hru ngsform der Erfind u ng m it geöffneten Trennschaltern;
FIG. 5a eine perspektivische Querschnittsansicht einer fünften Ausführungsform eines Schaltanlagenmoduls mit geschlossenen Trennschaltern; und
FIG. 5b-5d seitliche Querschnitte des Schaltanlagenmoduls von Fig. 5a.
Die in der Zeichnung verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst aufgelistet. Im Allgemeinen und nicht beschränkt auf die vorliegende Ausführungsform werden nun einzelne Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Die Klarheit der Figuren wird erreicht, indem auf eine Schraffur der Schnittflächen in den Schn ittdarstellungen zugunsten der Übersichtlichkeit situativ verzichtet worden ist. Zwecks einer besseren Verständlichkeit der Beschreibung sollen sich die Begriffe „obere", „untere", „linke", „rechts", „vorne", „horizontal", „vertikal" sowie Abwandlungen davon lediglich bezüglich den in den Figuren dargestellten Ausrichtungen der Gegenstände beziehen. WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die Figur 1 a zeigt eine räumliche Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Schaltanlagenmoduls 10a mit einem metallgekapselten Gehäuse 11 a. Das Schaltanlagenmodul 10a wird im Folgenden anhand der Figur 1 a zusammen m it der Figur 1 b erklärt. Die Figur 1 b zeigt den Schaltanlagenmodul 1 0a im Längsschnitt.
Das Gehäuse umfasst hauptsächlich vier rohrförmige Gehäuseabschnitte, welche allesamt einen kreisringförmigen Profilquerschnitt aufweisen. Drei erste Rohrabschnitte 12a, 12b, 12c derselben Länge sind parallel zueinander in einem gleichmäßigen Einheits-Abstand 13 voneinander entfernt angeordnet und erstrecken sich in derselben Richtung X. Die drei ersten Rohrabschnitte 12a, 12b, 12c dienen jeweils zur Aufnahme eines Phasenleiters oder Nominalleiters 14a, 14b, 14c von verschiedenen elektrischen Phasen, beispielsweise R, S und T. In einem stirnseitigen Bereich an einem Ende der ersten Rohrabschnitte 12a, 12b, 12c ist ein erster Anschlussbereich 15 angeordnet, welcher drei erste Anschlussöffnungen 16a, 16b, 16c aufweist und zum Anschliessen des Schaltanlagenmoduls 1 0a an einen weiteren Modul einer gasisol ierten Schaltanlage, beispielsweise eines benachbarten Schaltanlagenmoduls dient. Analog dazu weist der Schaltanlagenmodul 10a in einem stirnseitigen Bereich am anderen Ende der ersten Rohrabschnitte 12a, 12b, 12c einen zweiten Anschlussbereich 17 auf, welcher drei zweite Anschlussöffnungen aufweist und ebenfalls zum Anschliessen des Schaltanlagenmoduls 10a an einen weiteren Modul einer gasisolierten Schaltanlage dient. Zum Anschliessen weisen die Anschlussbereiche 15, 17 daher jeweils einen flanschartigen Adapterabschnitt 18 auf, welcher mit Anschlussmitteln 19 in Form von Durchgangslöchern für die Aufnahme einer Schraubverbindung ausgestattet ist.
Alle drei ersten Rohrabschnitte 12a, 12b, 12c definieren durch ihre Form erste Leiterachsen 20a, 20b, 20c. Diese erste Leiterachsen 20a, 20b, 20c liegen in einem Einheits-Abstand 13 voneinander entfernt in einer gemeinsamen ersten Ebene 23, so dass die ersten Anschlussöffnungen in Richtung der ersten Leiterachsen gesehen auf einer ersten Geraden 24 und die zweiten Anschlussöffnungen in Richtung der ersten Leiterachsen gesehen auf einer zweiten Geraden 25 angeordnet sind. Im ersten Anschlussbereich 15 münden die drei ersten Rohrabschnitte 12a, 12b, 12c in den flanschartigen Adapterabschnitt 18, welcher alle Rohrabschnitte miteinander verbindet und eine erste Öffnungsebene 26 definiert. Analog dazu münden die drei ersten Rohrabschnitte 104a, 104b, 104c im zweiten Anschlussbereich 17 in den flanschartigen Adapterabschnitt 18, welcher alle Rohrabschnitte miteinander verbindet und eine zweite Öffnungsebene 27 definiert, welche parallel zur ersten Öffnungsebene 26 und orthogonal zur ersten Ebene 23 angeordnet ist.
In jedem ersten Rohrabschnitt 12a, 12b, 12c ist ein Phasenleiter oder Nominalleiter 14a, 14b, 14c mit einem kreisförmigen Querschnitt angeordnet, so dass der Schaltanlagenmodul 10a als Sammelschienenmodul einsetzbar ist. Die Nominalleiter 14a, 14b, 14c weisen jeweils einen kreisförmigen Leiterquerschnitt auf, wobei sie konzentrisch zu den ersten Rohrabschnitten 12a, 12b, 12c verlaufend im Gehäuse 11 a angeordnet sind. Wie aus Figur 1 b hervorgeht, sind die Nominalleiter über einphasige Isolatoren 28 im Gehäuse gehalten, wobei jede Anschlussöffnung einen einzigen einphasigen Isolator aufnimmt. In Figur 1 a sind die Isolatoren nicht gezeigt, um einen Einblick auf die Nominalleiter zu erlauben.
Die Teilgasräume im Inneren der drei ersten Rohrabschnitte 12a, 12b, 12c sind über einen sich orthogonal zu den ersten Leiterachsen 20a, 20b, 20c erstreckenden, zweiten Rohrabschnitt 29a miteinander verbunden zu einem gemeinsamen Gasraum 30 miteinander verbunden. Der zweite Rohrabschnitt 29a definiert durch seine Form eine Hochachse 31 , welche in der ersten Ebene 23 etwa längsmittig zwischen der ersten Öffnungsebene 26 und der zweiten Öffnungsebene 27 parallel zur ersten Geraden 24 verlaufend angeordnet ist. Der zweite Rohrabschnitt 29a weist nur einen stirnseitigen Zugang 32 zum gemeinsamen Gasraum 30 auf, dient als Servicezugang zu den Nominalleitern und weist einen weiteren umlaufenden Flansch 33 mit Anschlussmitteln 19 für die Aufnahme einer Schraubverbindung zum Verschließen des stirnseitigen Zugangs auf.
Wie insbesondere aus der Figur 1 b hervorgeht, erstrecken sich die Nominalleiter 14a,
14b, 14c jeweils von der ersten Anschlussöffnung 1 6a, 1 6b, 1 6c zur zweiten Anschlussöffnung 34a, 34b, 34c, wobei jeder Nominalleiter in einem auf seine
Gesamtlänge bezogen überwiegenden Längsabschnitt 35a, 35b, 35c in einem ersten Abstand 36 zur Innenwand 37 des einteiligen Gehäuses im ersten Rohrabschnitt angeordnet ist. Der mit offenen Pfeilspitzen dargestellte erste Abstand 36 ist kleiner als ein mit gefüllten Pfeilspitzen dargestellter zweiter Abstand 38a, 38b durch den zusammenhängenden Gasraum von jedem Nominalleiter zu einem anderen der Nominalleiter einer anderen Phase.
Die Figur 2a zeigt eine räumliche Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Schaltanlagenmoduls 10b mit einem metallgekapselten Gehäuse 11 b. Das Schaltanlagenmodul 10b wird im Folgenden anhand der Figur 2a zusammen mit der Figur 2b erklärt. Die Figur 2b zeigt den Schaltanlagenmodul 10b im Querschnitt.
Obwohl die zweiten Ausführungsform des Schaltanlagenmoduls 10b auf den ersten Blick deutlich anders aussieht, als die erste Ausführungsform 10a, so weisen die Schaltanlagenmodule 10a, 10b dennoch viele Gemeinsamkeiten auf. Aufgrund dieser Gemeinsamkeiten werden nachfolgend nur die wichtigsten Unterschiede der zweiten Ausführungsform des Schaltanlagenmoduls 10b zur ersten Ausführungsform 10a beschrieben. Entsprechend sind identische Elemente oder Elemente mit derselben Funktion mit denselben oder ähnlichen Referenzzeichen versehen, wie bei der ersten Ausführungsform 10a.
Der zweite Rohrabschnitt 29b weist einen deutlich grosseren Durchmesser auf, als die ersten Rohrabschnitte 12a, 12b, 12c, so dass von Letzteren lediglich Rohrstummel (Rohrabschnitte) übrig bleiben. Der zweite Rohrabschnitt 29b weist einen ovalen Querschnitt auf, welcher im Durchmesser zwischen der ersten Öffnungsebene 26 und der zweiten Öffnungsebene 27 grösser ist, als orthogonal - sprich quer - dazu. Überdies ist der gemeinsame Gasraum 30 auch von einem dem weiteren Flansch 33 g eg en ü berl ieg end en d ritte n An sch l u ssbere i ch 39 a u s ü ber d re i d ritte Anschlussöffnungen 40a, 40b, 40c zugänglich. Diese drei dritten Anschlussöffnungen sind wiederum im Einheits-Abstand 13 parallel zueinander verlaufend in einer orthogonal zur ersten Öffnungsebene 26 verlaufenden dritten Öffnungsebene 42 entlang einer dritten Geraden 43 angeordnet. Analog der ersten Rohrabschnitten 12a, 12b, 12c führen die dritten Anschlussöffnungen 40a, 40b, 40c durch Rohrstummel zum Inneren des Gehäuses im zweiten Rohrabschnitt 29b. Entsprechend dem ersten gemeinsamen Flansch 18 enden auch die Rohrstummel der dritten Rohrabschnitte in einem gemeinsamen flanschartigen Adapterabschnitt 18. Eine Aussenfläche des Gehäuses 11 b ist bezüglich einer fiktiven konvexen Einhüllenden 44 zumindest partiell eingezogen ausgebildet, so dass die Volumenreduktion der Kammer und die im Betrieb des Schaltanlagenmoduls 10b erforderliche Isoliergasmenge im gemeinsamen Gasraum 30 so gering wie möglich gehalten werden kann.
Die dritten Anschlussöffnungen 40a, 40b, 40c dienen wiederum zur Aufnahme von Nominalleitern, welche beispielsweise eine Verbindung zu den von den ersten Anschlussöffnungen 16a, 16b, 16c zu den zweiten Anschlussöffnungen führenden Nominalleitern 14a, 14b, 14c schaffen.
Wie insbesondere aus Figur 2b hervorgeht, sind die Nominalleiter 14a, 14b, 14c im Inneren des einteiligen Gehäuses derart angeordnet, dass ein überwiegender Längsabschnitt der Nominalleiter einen geringeren (ersten) Abstand 36 zur Innenwand 37 des Gehäuses 200 aufweist als einen (zweiten) Abstand 38a, 38b zu einem Nominalleiter einer jeweiligen anderen Phase. Die Nominalleiter 14a, 14b, 14c folgen bei der ovalen Form dem Innenwandabschnitt 37 des zweiten Rohrabschnitts. Durch die bauchige Form des ovalen, zweiten Rohrabschnitts 29b ist es mögl ich die Nominalleiter aneinander vorbei vom ersten und/oder zweiten Anschlussbereich 15, 17 zu dem dritten Anschlussbereich 39 zu führen ohne dass sie die näher zu einem Nominalleiter einer anderen Phase, beispielsweise einem weiteren Nominalleiter 45, kommen als der Innenwand 37 des Gehäuses 11 b.
Die Figur 3a zeigt eine räumliche Ansicht einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Schaltanlagenmoduls 10c mit einem metallgekapselten Gehäuse 11 c. Das Schaltanlagenmodul 10c wird im Folgenden anhand der Figur 3a zusammen mit der Figur 3b erklärt. Die Figur 3b zeigt den Schaltanlagenmodul 10c im Querschnitt.
Obwohl die dritte Ausführungsform 10c des Schaltanlagenmoduls auf den ersten Blick deutl ich anders aussieht, als d ie erste Ausführungsform 1 0a, so weisen d ie Schaltanlagenmodule 10a und 10c dennoch viele Gemeinsamkeiten auf. Aufgrund dieser Gemeinsamkeiten werden nachfolgend nur die wichtigsten Unterschiede der dritten Ausführungsform 10c des Schaltanlagenmoduls zur ersten Ausführungsform 10a beschrieben. Entsprechend sind identische Elemente oder Elemente mit derselben Funktion mit denselben oder ähnlichen Referenzzeichen versehen, wie bei der ersten Ausführungsform 10a.
Der Hauptunterschied der dritten Ausführungsform des Schaltanlagenmoduls 10c zum Schaltanlagenmodul 10a liegt darin, dass die zweite Öffnungsebene 27 nicht parallel, sondern orthogonal zur ersten Öffnungsebene 26 angeordnet ist, wobei sie sich parallel zur ersten Geraden 24 erstreckt.
Da die ersten Rohrabschnitte im Bereich des ersten Anschlussbereichs 15 vollständig in einen Wandabschnitt 46 des zweiten Rohrabschnitts 29c aufgegangen sind, ist der flanschartige Adapterabschnitt 18a mit den drei ersten Anschlussöffnungen 16a, 16b, 1 6c nun n icht mehr vom Gehäuse 1 1 c vorstehend , sondern ebenfalls in den Wandabschnitt 46 des zweiten Rohrabschnitts 29c integriert.
Im Unterschied zum Gehäuse von Figur 1 a erstrecken sind die ersten Rohrabschnitte und die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Nominalleiter nicht mehr in einer unidirektionalen Richtung, sondern sind um 90° abgebogen. Zudem gehen die ersten Rohrabschnitte 12a, 12b, 12c im Bereich des zweiten Anschlussbereichs 17 bei dieser d ritten Ausfü h ru ngsform 1 0c n icht i n einen gemeinsamen flanschartigen Adapterabschnitt auf, sondern verfügen pro ersten Rohrabschnitt jeweils über einen Einzelflansch 47 mit eigenen Befestigungsmitteln 19.
Dennoch erstrecken sich die Nominalleiter 14a, 14b, 14c jeweils von einer ersten Anschlussöffnung 16a, 16b, 16c zu einer zweiten Anschlussöffnung 34a, 34b, 34c.
Dabei ist ein überwiegender Längsabschnitt 35a, 35b, 35c von jedem Nominalleiter in etwa gleichförmig im ersten Abstand 36 zur Innenwand 37 des Gehäuses 11 c geführt, wobei der erste Abstand 36 kleiner ist als ein zweiter Abstand (verläuft in Figur 3b in Z-
Richtung zu einer anderen Phase u nd ist daher n icht sichtbar) du rch den zusammenhängenden Gasraum 30 von dem Nominalleiter zu jedem anderen der
Nominalleiter einer anderen Phase.
Die Figuren 4a, 4b und 4g zeigen dreidimensionale Ansichten einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Schaltanlagenmoduls 10d teils im Schnitt, teils ganz. Die vierte Ausführungsform des Schaltanlagenmoduls 10d wird anhand der Figuren 4a bis 4g erklärt. Obwohl die vierte Ausführungsform 10d des Schaltanlagenmoduls auf den ersten Blick deutlich anders aussieht, als die zweite Ausführungsform 10b, so weisen die Schaltanlagenmodule 10b und 10d dennoch viele Gemeinsamkeiten auf. Aufgrund dieser Gemeinsamkeiten werden nachfolgend nur die wichtigsten Unterschiede der vierten Ausführungsform 10d zur zweiten Ausführungsform 10b beschrieben. Entsprechend sind identische Elemente oder Elemente mit derselben Funktion mit denselben oder ähnlichen Referenzzeichen versehen, wie bei der zweiten Ausführungsform.
Ein Hauptunterschied der vierten Ausführungsform 10d zur zweiten Ausführungsform 10b liegt darin, dass der zweite Rohrabschnitt eine völlig andere Aussenkontur aufweist, als bei der zweiten Ausführungsform gemäss Figur 2a, so dass er fast nicht mehr wieder erkennbar ist. Auf diesen Unterschied wird später noch detaillierter eingegangen werden. Ein weiterer Hauptunterschied der vierten Ausführungsform 10d zur zweiten
Ausführungsform 10b liegt darin, dass die Orientierung der dritten Öffnungsebene 42 um 90° derart um die dritte Gerade 43 gedreht angeordnet ist, dass sich die dritte
Öffnungsebene 42 orthogonal zur ersten Öffnungsebene 26 und zur zweiten
Öffnungsebene 27 erstreckt und parallel zur ersten Ebene 23 angeordnet ist. Die dritte
Gerade 43 ist daher von der ersten Ebene 23 beabstandet. Ähnlich dem zweiten
Anschlussbereich 17 des Schaltanlagenmoduls 10c der dritten Ausführungsform weisen bei der vierten Ausführungsform 10d des Schaltanlagenmoduls alle
Anschlussöffnungen 16a, 16b, 16c; 34a, 34b, 34c; 40a, 40b, 40c jeweils einen
Einzelflansch 47 mit eigenen (nicht gezeigten) Befestigungsmitteln auf.
Wie aus den in Figur 4c definierten Schnittebenen lila, IMb, IMc und den Schnittdarstellungen in den Figuren 4d, 4e, 4f hervorgeht, ist der zweite Rohrabschnitt bei dieser Ausführungsform mehrteilig ausgeführt. In Figur 4d beispielsweise ist der unterste Nominalleiter 14c der drei einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Nominalleiter 14a, 14b, 14c über einen Abgangs-Sammelschienenverbinder 48 und über einen Trennschalter 49c mit einem Abgangs-Leiterabschnitt 50c verbunden, so dass der gemeinsame Gasraum 30 den untersten Gehäuseabschnitt (ersten Rohrabschnitt) 12c, den mittleren Gehäuseabschnitt 12b, den obersten Gehäuseabschnitt 12a allesamt mit einem Bereich des Gehäuses 11d beim Abgangs- Leiterabschnitt 50c verbindet. Da die Abgangs-Leiterabschnitte aller Phasen ebenfalls gasraumnnässig miteinander verbunden sind, entsteht in diesem Querschnitt ein zusammenhängender Gasraum 30 von dem Nominalleiter zu jedem anderen der Nominalleiter einer anderen Phase.
Wie aus Figur 4e zusammen mit Figur 4g hervorgeht, ist der mittlere Nominalleiter 14b über einen anders geformten Abgangs-Sammelschienenverbinder 48b wiederum über einen Trennschalter 49b mit seinem Abgangs-Leiterabschnitt 50b verbunden, so dass der mittlere Gehäuseabschnitt 12b in diesem Querschnitt lediglich über einen Bereich des Gehäuses 11 d beim Abgangs-Leiterabschnitt 50b mit dem zusammenhängender Gasraum 30verbunden ist.
Wie aus Figur 4f zusammen mit Figur 4g hervorgeht, ist der Gehäusequerschnitt des einteiligen Gehäuses gleich wie in Figur 4d. Der oberste Nominalleiter 14a ist über einen nochmals anders geformten Abgangs-Sammelschienenverbinder 48c wiederum über einen Trennschalter 49c mit seinem Abgangs-Leiterabschnitt 50a verbunden. Der gemeinsame Gasraum 30 verbindet i n d iesem Quersch n itt den u ntersten Gehäuseabschnitt (ersten Rohrabschnitt) 12c, den mittleren Gehäuseabschnitt 12b, den obersten Gehäuseabschnitt 12a mit einem Bereich des Gehäuses 1 1d beim Abgangs- Leiterabschnitt 50a, welcher durch ein oberes Endstück 52c begrenzt ist.
Die Nominalleiter im ersten Rohrabschnitt 12a, 12c, 12c und beim Abgangs- Leiterabschnitt 50a, 50b, 50c haben einen kreisförmigen Querschnitt und erstrecken sich jeweils von einer ersten Anschlussöffnung zu einer zweiten Anschlussöffnung, während die Abgangs-Sammelschienenverbinder über die Trennschalter und die Abgangs-Leiterabschnitte eine elektrische Verbindung zu den Nominalleitern des ersten Rohrabschnitts zu den Leiteranschlüssen bei den dritten Anschlussöffnungen schaffen. Diese dritten Anschlussöffnungen dienen etwa zur Speisung oder zur Entnahme von Leitung aus den eine Sammelschiene formenden Nominalleitern im ersten Rohrabschnitt. Dabei ist ein überwiegender Längsabschnitt von jedem Nominalleiter in einem ersten Abstand (d140a, d140b, d140c, d240a, d240b, d240c, d340c, d440a, d440b, d440c, d540a, d540b, d540c) zur Innenwand des Gehäuses geführt, welcher erste Abstand klei ner ist als ein zwe iter Abstand (d 1 , d2 , d3) d u rch den zusammenhängenden Gasraum von dem Nominalleiter zu jedem anderen der Nominalleiter einer anderen Phase. Die Nominalleiter beim Abgangs-Leiterabschnitt 50a, 50b, 50c haben übrigens ebenfalls kreisförmige Querschnitte.
In den ersten Rohrabschnitten 12a, 12b, 12c sowie in einem unteren Endstück 53a zwischen einem Bereich mit dem Abgangs-Leiterabschnitt 50c, welcher mit dem untersten Nom inal leiter 1 4c m it dem Abgangs-Sammelschienenverbinder 48a verbunden ist, sind die Nominalleiter 14a, 14b, 14c, 48a für den überwiegenden
Längsabschnitt jeweils entlang eines Abschnittes im ersten Abstand 36 parallel zur
I n nenwand 37 des einteiligen, metallgekapselten Gehäuses 11d geführt. Der überwiegende Längsabschnitt beziehungsweise die überwiegenden Längsabschnitte betragen dabei mehr als 60% der gesamten Länge des Nominalleiters im
Schaltanlagenmodul 10d.
Darüber hinaus ist das Gehäuse 11d so gestaltet, dass die Außenfläche des Gehäuses zumindest partiell eingezogen ausgebildet ist, also konkave Einbuchtungen hat. Diese Einbuchtungen sind beispielsweise im Übergangsbereich zwischen den ersten Sammelschienen-Öffnungen 16a, 16b, 16c und den Abgangsleiter-Öffnungen 40a, 40b, 40c, zwischen den zweiten Sammelschienen-Öffnungen 34a, 34b, 34c und den Abgangsleiter-Öffn u n g en 40a , 40b , 40c , u nd / od e r zwisch e n d e n ersten Sammelschienen-Öffnungen 1 6a, 16b, 1 6c und den zweiten Sammelsch ienen- Öffnungen 34a, 34b, 34c vorhanden. Die Außenfläche ist hierbei als die globale Außenfläche ohne Rücksicht auf hierfür irrelevante lokale Elemente wie Schrauben, Griffe, usw. zu verstehen. Durch die konkaven Einbuchtungen wird eine Reduzierung des Gasvolumens beziehungsweise eine Vergrößerung der Oberfläche des Gehäuses 1 1 d erreicht. Die eingezogene Gehäuseform und auch die Durchbrüche haben den Vorteil, dass der Gasraum 30 möglichst klein gehalten werden kann, so dass möglichst wenig Isoliergasvolumen bereitgestellt werden muss. Da viele Isoliergase wie SF6 ungünstige Umwelt-Eigenschaften haben und zudem kostspiel ig sind , ist d ies besonders erstrebenswert.
Wenn das in Fig. 4a bis 4g dargestellte Schaltanlagenmodul in einer Unterstation (auch als Schaltanlage bezeichnet) integriert ist, bildet es beispielsweise einen Teil eines Sammelschienen-Moduls (Busbar-Moduls). Die Sammelschienen-Leiterabschnitte 14a, 14b, 14c bilden in diesem Fall einen Teil einer Sammelschiene der Schaltanlage. D i e F ig u ren 5a b i s 5d ze ig e n Q uerschnitte und einen Längsschnitt eines erfindungsgemässen Schaltanlagenmoduls 1 Oe einer fünften Ausführungsform. Da die fünfte Ausführungsform 10e des Schaltanlagenmoduls auf den ersten Blick kaum anders aussieht, als die vierte Ausführungsform 10d, sind die vielen Gemeinsamkeiten nicht erstaunlich, weshalb auf die abermalige Beschreibung von Gemeinsamkeiten verzi chtet wi rd . D ie F ig . 5 b b i s 5d ze ig e n se itl ich e Qu ersch n itte d es Schaltanlagenmoduls entsprechend den Querschnittsansichten von Fig. 4d bis 4f, das heisst jeweils entlang der sich in x-z-Richtung erstreckenden Querschnittsebenen lila, IMb bzw. IMc (siehe Fig. 4c). Nachfolgend werden nur die wichtigsten Unterschiede der fünften Ausführungsform 10e des Schaltanlagenmoduls zur vierten Ausführungsform 10d beschrieben. Entsprechend sind identische Elemente oder Elemente mit derselben Funktion mit denselben oder ähnlichen Referenzzeichen versehen, wie bei der vierten Ausführungsform 10d.
Ein Hauptunterschied der fünften Ausführungsform 10e im Vergleich zur vierten Ausführungsform 10d liegt darin, dass das Gehäuse im Bereich der Abgangsleiter- Gehäuseabschnitte sowie einem Übergangsstück vom Abgangsleiter-Gehäusebereich zum untersten Gehäuseabschnitt (des ersten Rohrabschnitts) anders ausgestaltet ist, um weitere Vorteile zu erzielen. Konkret ist im Querschnitt nach Figur 5a das obere Endstück 52a in Z-Richtung deutlich kürzer als bei der vierten Ausführungsform 10d. Aus Figur 5c ist ersichtlich, dass das die Gasräume verbindende Endstück im Vergleich zur vierten Ausführungsform ganz entfällt und der unterste, erste Gehäuseabschnitt 12c an dieser Stelle in Umfangsrichtung geschlossen ist. Das untere Endstück 53c ist in Z- Richtung deutlich nach oben versetzt im Vergleich zur vierten Ausführungsform 10d und begrenzt den Gasraum um den Abgangs-Leiterabschnitt 50a.
Ein erster dieser Vorteile liegt darin, dass die Nominalleiter zwischen den beiden in Figur 5d gesehen äussersten Abgangs-Leiterabschnitten 50a, 50c der dritten Anschlussöffnungen und den jeweiligen Nominalleitern der ersten Rohrabschnitte über eine noch längere überwiegende Längsabschnitt-Strecke möglichst im ersten Abstand und parallel entlang der Gehäuseinnenwand der entsprechenden Gehäuseabschnitte führbar sind. Anders ausgedrückt ist durch ein Verringern der Ausdehnung des Abgangsleiter-Gehäuseabschnittes in Z-Richtung und durch ein Verringern der Ausdehnung des Übergangsstückes in Z-Richtung ähnlich demjenigen der mittleren Phase in Verbindung mit einem Schliessen des untersten Gehäuseabschnitts der in etwa im ersten Abstand zum Gehäuse verlaufende Längsabschnitt der entsprechenden Nominalleiter vergrösserbar.
Ein zweiter dieser Vorteile liegt darin, dass durch die Verringerung der Ausdehnung des Gehäuses im Bereich des Übergangsstückes und des Abgangsleiter- Gehäuseabschnittes das zur Isolation erforderliche Gasvolumen aufgrund des im Vergleich zur vierten Ausführungsform verringerten zusammenhängenden Gasraumes weiter reduzierbar.
BEZUGSZEICHENLISTE
10a, 10b, 10c, 10d, 10e Schaltanlagenmodul
IIa, IIb, 11c, Hd, He Gehäuse
12a, 12b, 12c erster Rohrabschnitt/Gehäuseabschnitt 13 Einheits-Abstand
14a, 14b, 14c Nominalleiter
15 erster Anschlussbereich
16a, 16b, 16c erste Anschlussöffnung
17 zweiter Anschlussbereich 18,18a Adapterabschnitt, Anschlussflansch
19 Anschlussmittel
20a, 20b, 20c erste Leiterachse
23 erste Ebene
24 erste Gerade 25 zweite Gerade
26 erste Öffnungsebene
27 zweite Öffnungsebene
28 Isolator
29a, 29b, 29c zweiter Rohrabschnitt 30 gemeinsamer Gasraum
31 Hochachse
32 Zugang
33 weiterer Flansch
34a, 34b, 34c zweite Anschlussöffnung 35a, 35b, 35c Längsabschnitt
36 erster Abstand
37 Innenwandabschnitt
38a, 38b, 38c zweiter Abstand
39 dritter Anschlussbereich 40a, 40b, 40c dritte Anschlussöffnung
42 dritte Öffnungsebene 43 dritte Gerade
44 Einhüllende
45 weiterer Nominalleiter
46 Wandabschnitt 47 Einzelflansch
48a, 48b, 48c Abgangs-Sammelschienenverbinder
49a, 49b, 49c Trennschalter
50a, 50b, 50c Abgangs-Leiterabschnitt
52a, 52b, 52c oberes Endstück 53a, 53b, 53c unteres Endstück

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Schaltanlagenmodul (10a, 10b, 10c, 10d, 1Oe) mit einem Gehäuse (11 a, 11 b, 11 c, 11d, 11 e, 11 e) zur Aufnahme von einem Isoliergas und mindestens drei in dem Gehäuse angeordneten gasisolierten Nominalleitern (14a, 14b, 14c) von mindestens drei verschiedenen Phasen, wobei das Gehäuse (11 a, 11 b, 11 c, 11d, 11 e, 11 e) einen ersten Anschlussbereich (15) mit mindestens drei ersten Anschlussöffnungen (16a, 16b, 16c) der Nominalleiter (14a, 14b, 14c), und einen zweiten Anschlussbereich (17) mit mindestens drei zweiten Anschlussöffnungen (34a, 34b, 34c) der Nominalleiter (14a, 14b, 14c) umfasst, wobei die mindestens drei ersten Anschlussöffnungen (16a, 16b, 16c) und die mindestens drei zweiten Anschlussöffnungen (34a, 34b, 34c) durch einen zusammenhängenden Gasraum (30) miteinander verbunden sind, wobei sich jeweils ein Nominalleiter (14a, 14b, 14c) von einer ersten Anschlussöffnung (16a, 16b, 16c) z u e i n e r zwe i ten Anschlussöffnung (34a, 34b, 34c) erstreckt; und wobei für einen überwiegenden Längsabschnitt (35a, 35b, 35c) von jedem Nominalleiter (14a, 14b, 14c) ein erster Abstand (36) von dem Nominalleiter (14a, 14b, 14c) zu einer Innenwand (37) des Gehäuses kleiner ist als ein zweiter Abstand (38a, 38b, 38c) durch den zusammenhängenden Gasraum (30) von dem Nominalleiter zu jedem anderen der Nominalleiter einer anderen Phase.
2. Schaltanlagenmodul nach Anspruch 1 , wobei für den überwiegenden Längsabschnitt von jedem Nominalleiter (14a, 14b, 14c) jeweils ein Abschnitt der Innenwand (37) des Gehäuses mit dem ersten Abstand (36) zu dem Nominalleiter parallel zu dem Nominalleiters angeordnet ist.
3. Schaltanlagenmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der überwiegende Längsabschnitt mehr als 60%, insbesondere mehr als 80% oder sogar mehr als 95% der gesamten Länge des Nominalleiters (14a, 14b, 14c) in dem Gehäuse beträgt.
4. Schaltanlagenmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend einen dritten Anschlussbereich (39) mit mindestens drei dritten Anschlussöffnungen
(40a, 40b, 40c), die durch den zusammenhängenden Gasraum (30) mit den mindestens drei ersten Anschlussöffnungen (16a, 16b, 16c) und mindestens drei zweiten Anschlussöffnungen (34a, 34b, 34c) verbunden sind, wobei sich jeweils ein Nominalleiter (14a, 14b, 14c) von einer dritten Anschlussöffnung des dritten Anschlussbereichs zu einer ersten Anschlussöffnung des ersten Anschlussbereichs (15) und/oder einer zweiten Anschlussöffnung des zweiten Anschlussbereichs (17) erstreckt.
5. Schaltanlagenmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mindestens drei ersten Anschlussöffnungen (16a, 16b, 16c) flächenmäßig in einer ersten Öffnungs-Ebene (26) angeordnet sind; die mindestens drei zweiten Anschlussöffnungen (34a, 34b, 34c) flächenmäßig in einer zweiten Öffnungs-Ebene (27) angeordnet sind und, sofern vorhanden, die mindestens drei dritten Anschlussöffnungen (40a, 40b, 40c) flächenmäßig in einer dritten Öffnungsebene (42) angeordnet sind.
6. Schaltanlagenmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein kleinster zweiter Abstand (38a) von einem ersten Paar von Nominalleitern von verschiedenen
Phasen größer ist als ein kleinster zweiter Abstand (38b, 38c) von einem zweiten Paar von Nominalleitern von verschiedenen Phasen ist, und wobei das erste Paar und das zweite Paar einen gemeinsamen Nominalleiter aufweisen.
7. Schaltanlagenmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Schaltanlagenmodul drei Nominalleiter (14a, 14b, 14c) aufweist, wobei die überwiegenden Längsabschnitte der drei Nominalleiter (14a, 14b, 14c) bei einem Schnitt in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung der Nominalleiter (14a, 14b, 14c) derart angeordnet sind, dass ein Innenwinkel eines Dreiecks größer als 90° ist, insbesondere größer als 120° ist, wobei die Mittelachsen (20a, 20b, 20c) der drei Nominalleiter die Eckpunkte des Dreiecks bilden.
8. Schaltanlagenmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mindestens drei ersten Anschlussöffnungen (16a, 16b, 16c) entlang einer ersten Gerade (24), die mindestens drei zweiten Anschlussöffnungen (34a, 34b, 34c) entlang einer zweiten Gerade (25) und/oder die mindestens drei dritten Anschlussöffnungen (40a, 40b, 40c) entlang einer dritten Gerade (43) angeordnet sind.
9. Schaltanlagenmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zweite Öffnungsebene (27) parallel zur ersten Öffnungsebene (26) an der der ersten Öffnungsebene (26) gegenüberliegenden Seite des Gehäuses (11 a, 11 b, 11 d, 11 e) angeordnet ist, oder wobei die zweite Öffnungsebene (27) senkrecht zur ersten Öffnungsebene (27) angeordnet ist, insbesondere parallel zur ersten Gerade (24) oder parallel zu einer Normalen der ersten Öffnungsebene (26).
10. Schaltanlagenmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mindestens drei ersten Anschlussöffnungen (16a, 16b, 16c) und/oder die mindestens drei zweiten Anschlussöffnungen (34a, 34b, 34c) Sammelschienen-
Öffnungen sind und/oder die mindestens drei dritten Anschlussöffnungen (40a, 40b, 40c) Abgangsleiter-Öffnungen sind.
11. Schaltanlagenmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mindestens drei ersten Anschlussöffnungen (16a, 16b, 16c), die mindestens drei zweiten Anschlussöffnungen (34a, 34b, 34c) und/oder die mindestens drei dritten
Anschlussöffnungen (40a, 40b, 40c) jeweils einphasige Isolatoren (28) aufnehmen.
12. Schaltanlagenmodul nach einem der Ansprüche 5 bis 11 , wobei die erste Öffnungsebene (26), die dritte Öffnungsebene (42), die erste Gerade (25) beziehungsweise die dritte Gerade (43) mindestens gemäß einer der folgenden Anordnungen (a) bis (d) verlaufen:
(a) die dritte Gerade (43) verläuft geneigt, insbesondere senkrecht, zur ersten Öffnungsebene (26);
(b) die dritte Öffnungsebene (42) ist quer, insbesondere senkrecht, zur ersten Öffnungsebene (26) angeordnet; (c) die dritte Öffnungsebene (42) ist parallel zur ersten Gerade (24) angeordnet;
(d) die dritte Gerade (43) ist gegenüber der ersten Geraden (24) so versetzt, dass sich die erste Gerade und die dritte Gerade nicht schneiden, und die dritte Öffnungs- Ebene (42) sich parallel zu einer Ebene erstreckt, welche aus der ersten Ebene (23) durch eine 90° Drehung um die erste Gerade (24) oder die dritte Gerade (43) hervorgeht.
13. Schaltanlagenmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jeweils Mitten (20a, 20b, 20c) der mindestens drei ersten Anschlussöffnungen (16a, 16b, 16c) in einem gleichmäßigen Einheits-Abstand (13), insbesondere entlang der ersten Gerade (24), zueinander angeordnet sind, jeweils Mitten (20a, 20b, 20c) der mindestens drei zweiten Anschlussöffnungen (34a, 34b, 34c) in einem gleichmäßigen Einheits-Abstand (13), insbesondere entlang der zweiten Gerade (25), zueinander angeordnet sind, und/oder jeweils Mitten der mindestens drei dritten Anschlussöffnungen (40a, 40b, 40c) in einem gleichmäßigen Einheits- Abstand (13), insbesondere entlang der dritten Gerade (43) zueinander angeordnet sind.
14. Schaltanlagenmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mindestens drei ersten Anschlussöffnungen (16a, 16b, 16c), die mindestens drei zweiten Anschlussöffnungen (34a, 34b, 34c), und sofern vorhanden die mindestens drei dritten Anschlussöffnungen (40a, 40b, 40c) anschlussseitig je einen die jeweilige Öffnung umfangsseitig umgebenden Flansch (47) und/oder einen alle
Anschlussöffnungen eines Anschlussbereichs umgebenden Flansch (18, 18a) aufweisen.
15. Schaltanlagenmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein überwiegender Teil der mindestens drei Nominalleiter (14a, 14b, 14c) einen kreisförmigen Leiterquerschnitt aufweist.
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