DE4220790C2

DE4220790C2 - Switch cell with a device for pressure relief

Info

Publication number: DE4220790C2
Application number: DE19924220790
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl Ing Schnell; Juergen Engel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1992-06-24
Filing date: 1992-06-24
Publication date: 1996-04-25
Anticipated expiration: 2012-06-25
Also published as: DE4220790A1

Description

Die Erfindung betrifft eine lichtbogenfeste Schaltzelle zur Aufnahme von Schaltgeräten und Sammelschienen mit einer durch einen rückseitig angeordneten sich über die Höhe der Schalt zelle erstreckenden Kanal zur Druckentlastung, wobei der Ka nal mit der Schaltzelle durch eine im unteren Bereich der Schaltzelle angeordnete Durchtrittsöffnung verbunden und mit einer nur im oberen Ende des Schaltfeldes angeordneten Aus strömöffnung versehen ist.The invention relates to an arc-proof switch cell for Inclusion of switching devices and busbars with one one arranged at the rear over the height of the switch cell-extending channel for pressure relief, the Ka nal with the switch cell through a in the lower area of the Switching cell arranged passage opening connected with an only arranged in the upper end of the panel flow opening is provided.

Eine derartige Schaltzelle ist aus dem Sonderdruck "elektronik" "Störlichtbögen im Griff", Harz, G. u. a. 60 (1978) 7, Seite 7, Fig. 9b bekannt. Zwischen der Schaltzel le und dem Kanal ist im unteren Bereich eine Durchtrittsöff nung vorgesehen, während im oberen Bereich eine Austrittsöff nung zur Ableitung der Lichtbogengase vorgesehen ist. Eine weitere Austrittsöffnung für den gleichen Zweck ist im Dach bereich der Schaltzelle vorhanden. Derartige Schaltzellen be nötigen relativ aufwendige Aufbauabdeckungen mit entsprechen der Raumhöhe.Such a switching cell is known from the special print "electronics""arcing in the handle", Harz, G. et al. 60 (1978) 7, page 7, Fig. 9b. Between the switching cell and the channel, a passage opening is provided in the lower region, while an outlet opening is provided in the upper region for discharging the arc gases. Another outlet for the same purpose is available in the roof area of the switch cell. Such switch cells need to be relatively complex body covers with the height of the room.

Außerdem ist durch die DE 28 17 418 A1 eine Schaltzelle be kannt, bei der zum Kanal hin eine Durchtrittsöffnung vorzugs weise mittig vorgesehen ist.In addition, a switching cell is from DE 28 17 418 A1 knows, in which a passage opening preferred to the channel is provided in the middle.

Der Kanal besitzt an seinem oberen und seinem unteren Ende jeweils eine Austrittsöffnung, in der sich eine Filterein richtung befindet. Diese Filtereinrichtungen weisen zwei Kam mern auf, von denen die eine mit einem pulverförmigen Filter material und die andere mit einem temperaturbeständigen sowie wärmeleitfähigen Material gefüllt ist. Zweck des Kanals und der Filtereinrichtungen ist es, aus der Schaltzelle ohne Ge fährdung des Bedienungspersonals Gase abzuleiten, die durch einen Störlichtbogen freigesetzt werden. The channel has at its upper and lower ends one outlet each, in which there is a filter direction is. These filter devices have two cam on, one of which has a powder filter material and the other with a temperature resistant as well thermally conductive material is filled. Purpose of the channel and of the filter devices is from the switch cell without Ge Hazard to the operator to derive gases caused by an arcing fault is released.

Bei der bekannten Schaltzelle steht zwar durch die obere und die untere Ausströmöffnung des Kanals ein relativ großer Querschnitt für den Austritt von Gasen zur Verfügung. Jedoch besteht in vielen Fällen die Forderung, daß Lichtbogengase nicht nach unten abgeführt werden dürfen, weil sich dort Ka bel und andere wärmeempfindliche Einrichtungen befinden. An dererseits kann die zusätzliche Forderung bestehen, daß bei alleiniger Ableitung von Lichtbogengasen nach oben Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit der Gase von solcher Beschaffen heit sein müssen, daß auch bei einer geringen Raumhöhe von etwa 2300 bis 2400 mm voller Personenschutz gewährleistet ist. Dies bedeutet, daß eine vor der Schaltzelle stehende Person bei dem Auftreten eines Störlichtbogens im Inneren der Schaltzelle nicht gefährdet sein darf.In the known switching cell stands through the upper and the lower outflow opening of the channel is a relatively large one Cross section available for the escape of gases. However in many cases there is a requirement that arcing gases must not be discharged downwards because Ka furniture and other heat-sensitive devices. On on the other hand, there may be an additional requirement that at sole derivation of arc gases upward temperature and gas flow rate from such supplies Unit must be that even with a low room height of approximately 2300 to 2400 mm full personal protection guaranteed is. This means that a standing in front of the switch cell Person in the event of an internal arcing fault Switch cell must not be at risk.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine mit einem Kanal für ausströmende Gase versehene Schalt zelle der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die erwähnten hohen Anforderungen, insbesondere hinsichtlich des Personenschutzes, erfüllt werden.Proceeding from this, the object of the invention is a switch provided with a channel for escaping gases To design the cell of the type mentioned so that the mentioned high requirements, especially with regard to the Personal protection.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Schaltzelle nur eine einzige Ausströmöffnung aufweist, und daß der Kanal eine Filtereinrichtung enthält. Dies hat zur Folge, daß im Fehlerfall entstehende Gas bei Entstehung im oberen Teil der Schaltzelle zu einer Richtungsänderung veranlaßt werden, da sie nur im unteren Bereich in den Kanal eintreten können. Die Gase durchströmen den Kanal entlang dessen gesamter Länge, so daß stets eine große Oberfläche zur Kühlung, Kondensation von Metalldampf und Entionisierung zur Verfügung steht. Bei den vorgeschriebenen Störlichtbogenprü fungen haben sich nach der Erfindung gestaltete Schaltzellen bewährt.This object is achieved according to the invention in that the switching cell has only a single outflow opening, and that the channel contains a filter device. this has the result is that gas generated in the event of a fault in the upper part of the switch cell to change direction are caused because they are only in the lower area in the channel can occur. The gases flow through the channel its entire length, so that always a large surface for Cooling, condensation of metal vapor and deionization for Available. At the prescribed internal arc test Solutions have been designed according to the invention switch cells proven.

Häufig werden in Schaltanlagen zwei oder mehrere Schaltzellen nebeneinander aufgestellt. In einem solchen Fall ist es vorteilhaft, wenn zwischen den Durchtrittöffnungen der be nachbarten Schaltzellen Schottwände angeordnet sind, und wenn die Kanäle der benachbarten Schaltzellen ober halb der Durchtrittsöffnungen in Verbindung miteinander stehen. Hierdurch wird erreicht, daß bei einem Störlicht bogen in einer der Schaltzellen eine Ausbreitung der Gase in die benachbarten Schaltfelder verhindert wird, andererseits aber oberhalb der Durchtrittsöffnungen für die aus einer der Schaltzelle austretenden Gase auch die Kanäle der übrigen Schaltzellen zur Aufnahme der Gase zur Verfügung stehen. Die zur Kühlung und Kondensation zur Verfügung stehenden Flächen sind dementsprechend ver größert.Switchgear is often made up of two or more switchgear cells placed side by side. In such a case it is advantageous if between the openings of the be neighboring switchgear bulkheads are arranged, and if the channels of the neighboring switch cells are upper half of the openings in connection with each other stand. This ensures that in the event of a stray light spread in one of the switch cells Gases in the neighboring panels is prevented on the other hand, above the openings for the gases emerging from the switch cell also the Channels of the other switch cells for the absorption of the gases be available. The one for cooling and condensation available areas are accordingly ver enlarged.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is described below with reference to the figures illustrated embodiment explained in more detail.

Die Fig. 1 zeigt eine Schaltzelle in einer Frontansicht. Fig. 1 shows a switching cell in a front view.

Die Fig. 2 zeigt die Schaltzelle gemäß der Fig. 1 von der Seite im Schnitt. FIG. 2 shows the switch cell according to FIG. 1 from the side in section.

Die Fig. 3 und 4 sind die in der Fig. 2 eingezeichneten Schnitte A-B bzw. C-D. FIGS. 3 and 4 are depicted in FIG. 2, sections AB and CD.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Schaltzelle 1 ist zur Verwendung im Bereich der Mittelspannung vorgesehen und findet daher Anwendung vorzugsweise in der öffent lichen Energieversorgung oder Industriebetrieben. Front seitig sind eine größere Tür 2 als Zugang zu dem Raum für die Mittelspannungsgeräte sowie eine kleinere Tür 3 zum Abschluß eines Niederspannungsraumes vorgesehen, der zur Unterbringung von Schutz- und Steuergeräten dient. Die Schaltzelle kann in üblicher Weise aus Stahlblech teilen bestehen, die durch Schweißen oder Schrauben ver bunden sind. Wie die Fig. 2 näher zeigt, ist die Schalt zelle 1 nach unten durch ein Bodenblech 4 verschlossen. Bei der Aufstellung der Schaltzelle 1 über einem Kabel kanal erfolgt der Anschluß der Schaltzelle über dichte Kabeleinführungen, die in das Bodenblech 4 einzusetzen sind. In den Fig. 1 und 2 sind keinerlei Einbauteile gezeigt, da es im vorliegenden Zusammenhang auf deren Gestaltung nicht ankommt.The switch cell 1 shown in FIGS . 1 and 2 is intended for use in the medium voltage range and is therefore preferably used in the public energy supply or industrial companies. On the front side, a larger door 2 is provided as an access to the room for the medium-voltage devices and a smaller door 3 for closing a low-voltage room, which is used to accommodate protection and control devices. The control cell can consist in the usual way of sheet steel parts, which are connected by welding or screws. As Fig. 2 shows in more detail, the switching cell 1 is closed down by a bottom plate 4 . When installing the switchgear cell 1 over a cable duct, the switchgear cell is connected via sealed cable entries that are to be inserted into the base plate 4 . In FIGS. 1 and 2 no mounting hardware is shown because it is not important in the present context on their design.

Nach oben ist die Schaltzelle 1 gleichfalls durch ein lichtbogenfestes Dachblech 5 verschlossen. Ebenso ver fügt die Schaltzelle 1 über feste Seitenwände 6 und bei einzelner Aufstellung strichpunktiert angedeutete Ab deckung 7. Die lichtbogenfeste Gestaltung der Schalt zelle 1 als solcher beruht somit auf geeigneter Bemessung der zusammenzufügenden Teile und ihrer Verbindungen. Im allgemeinen wird es als ausreichend betrachtet, wenn die Schaltzelle 1 sec einem Störlichtbogen standhält. Dies bedeutet, daß die Wandungen nicht durchbrennen oder bersten dürfen.The switch cell 1 is also closed at the top by an arc-proof roof plate 5 . Likewise, the switching cell 1 has fixed side walls 6 and, in the case of individual installation, dash-dotted cover 7 . The arc-proof design of the switching cell 1 as such is therefore based on suitable dimensioning of the parts to be joined and their connections. In general, it is considered sufficient if the switch cell withstands an arcing fault for 1 sec. This means that the walls must not burn or burst.

An der Rückseite der Schaltzelle 1 ist ein Kanal zur Druck entlastung und zur Abführung von Gasen angeordnet, die beim Auftreten eines Störlichtbogens in der Schaltzelle 1 entstehen. Der Kanal 10 wird durch eine lichtbogenfeste Rückwand 11 der Schaltzelle 1 sowie eine parallel hierzu angeordnete Kanalwand 12 begrenzt und ist nach unten durch ein Bodenstück 13 verschlossen. Der Abstand zwischen der Rückwand 11 und der Kanalwand 12 beträgt etwa 10% der Tiefe der Schaltzelle 1. Welches Maß tatsächlich gewählt wird, hängt davon ab, welche Ergebnisse die vorgeschriebenen Störlichtbogenprüfungen ergeben. Eine Verbindung zwischen der Schaltzelle 1 und dem Kanal 10 besteht nur im unteren Bereich, wo in der Rückwand 11 der Schaltzelle 1 eine unmittelbar über dem Bodenblech 4 beginnende Durchtritts öffnung 14 angeordnet ist. In einer gewissen Entfernung oberhalb der Oberkante der Durchtrittsöffnung 14 beginnt eine Einlage in Gestalt eines zickzackförmig gebogenen Bleches 15, das mit Löchern geeigneter Größe versehen ist. Das gelochte Blech 15 erstreckt sich bis zu einer Ausströmöffnung 16 am oberen Ende des Kanales 10, der an dieser Stelle zum Schutz gegen hineinfallende Gegenstände oder hineingelangende Kleintiere mit einem Verschlußorgan 17 in Gestalt eines dünnen Bleches abgedeckt ist.At the rear of the switching cell 1 , a channel for pressure relief and for the removal of gases is arranged, which arise when an arcing occurs in the switching cell 1 . The channel 10 is delimited by an arc-proof rear wall 11 of the switching cell 1 and a channel wall 12 arranged parallel thereto and is closed at the bottom by a base piece 13 . The distance between the rear wall 11 and the channel wall 12 is approximately 10% of the depth of the switch cell 1 . Which dimension is actually chosen depends on the results of the required internal arc tests. A connection between the switch cell 1 and the channel 10 exists only in the lower area, where in the rear wall 11 of the switch cell 1, a passage opening 14 starting directly above the base plate 4 is arranged. At a certain distance above the upper edge of the passage opening 14 begins an insert in the form of a zigzag-shaped sheet 15 , which is provided with holes of a suitable size. The perforated plate 15 extends to an outflow opening 16 at the upper end of the channel 10 , which is covered at this point with a closure member 17 in the form of a thin plate for protection against falling objects or small animals.

Die beschriebene lichtbogenfeste Gestaltung einer Schalt zelle ist sowohl bei Einzelaufstellung als auch bei einer Kombination mehrerer Schaltzellen zu einer zu sammenhängenden Schaltanlage anwendbar. Bei den in der Fig. 2 eingetragenen und in den Fig. 3 und 4 dar gestellten Schnitten A-B und C-D wird davon ausgegangen, daß drei Schaltzellen 1 nebeneinander durch aufgestellt sind. Diese sind gegeneinander durch Trennwände 20 in der Weise geschottet, daß eine Verbindung jeweils nur zwischen jeder der Schaltzellen 1 und ihrem zugehörigen Kanal 10 besteht (Fig. 3), da auch die Kanäle 10 durch Schottenwände 21 getrennt sind. Die Fig. 4 zeigt demgegenüber, daß ober halb der Durchtrittsöffnung 14 Verbindungen auch zwischen den benachbarten Kanälen 10 bestehen. Nimmt man also bei spielsweise an, daß in der linken der Schaltzellen 1 ein Störlichtbogen aufgetreten ist und Lichtbogengase in den zugehörigen Kanal 10 übertreten, so steht ihnen für die weitere Strömung und Expansion auch der Raum der be nachbarten Kanäle 10 zur Verfügung. Der Fig. 4 ist im übrigen ein Beispiel für die Anordnung von Löchern 22 in den Blechen 15 zu entnehmen.The described arc-proof design of a switch cell can be used both in a stand-alone installation and in a combination of several switch cells to form a coherent switchgear. In the entered in FIG. 2 and shown in FIGS. 3 and 4 represent sections AB and CD it is assumed that three switch cells 1 are set up side by side. These are partitioned from one another by partitions 20 in such a way that there is only a connection between each of the switch cells 1 and their associated duct 10 ( FIG. 3), since the ducts 10 are also separated by partition walls 21 . FIG. 4 shows, in contrast, that the upper half of the passage opening 14 also links exist between the adjacent passages 10. So if you assume, for example, that an internal arc has occurred in the left of the switching cells 1 and arc gases pass into the associated channel 10 , then the space of the adjacent channels 10 is also available for the further flow and expansion. FIG. 4 is shown in an example of the arrangement of holes 22 in the sheets 15 in the other.

Wie man erkennt, wird das geforderte erhöhte Maß an Personenschutz ohne eine Änderung in der Gestalt des Nutz raumes der Schaltzelle durch ein verhältnismäßig geringes zusätzliches Volumen erreicht, welches der Kanal 10 ein nimmt. Die Größe der Durchtrittsöffnung 14, die Form und Abmessungen des gelochten Bleches 15 und der Löcher 22 sowie die Breite des Kanales 10 können nach Versuchen entsprechend den Anforderungen optimiert werden.As can be seen, the required increased level of personal protection is achieved without a change in the shape of the usable space of the switch cell by a relatively small additional volume which the channel 10 takes. The size of the passage opening 14 , the shape and dimensions of the perforated plate 15 and the holes 22 and the width of the channel 10 can be optimized according to the requirements after tests.

Claims

1. Arc-proof switch cell ( 1 ) for receiving switchgear devices and busbars with an arranged on the rear over the height of the switch cell ( 1 ) extend the channel ( 10 ) for pressure relief, the channel ( 10 ) with the switch cell ( 1 ) is connected through a passage opening ( 14 ) arranged in the lower region of the switching cell ( 1 ) and is provided with an outflow opening ( 16 ) arranged only in the upper end of the switching field ( 1 ), characterized in that the switching cell ( 1 ) only has one Has only outflow opening ( 16 ), and that the channel ( 10 ) contains a filter device ( 15 ).

2. Switching cell according to claim 1, characterized in that in an adjacent installation of several switching cells ( 1 ) between the through openings ( 14 ) bulkheads ( 21 ) are arranged and that the channels ( 10 ) of the adjacent switching cells ( 1 ) above the through openings ( 14 ) are connected.