DE4220790A1

DE4220790A1 - Electric-arc proof switch cubicle for switchgear and bus=bars - has pressure-relief system formed by duct arranged at rear side and extending over height of switch cubicle having only one outflow opening at cubicle top

Info

Publication number: DE4220790A1
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: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2012-06-25
Also published as: DE4220790C2

Abstract

The duct is provided with a filter unit (15). The switch cubicle (1) is enclosed electric-arc proof on all sides. A passage opening (14) is arranged from the cubicle (1) to the duct (10), in the lower section of the cubicle. The duct (10) only has an outflow opening (16) at the top end of the cubicle. Intermediate pieces (21) are arranged between the passage openings (14), with a number of switch cubicles (1) arranged adjoining each other in a row. The ducts (10) of the adjacent switch cubicles (1) communicate with each other above the passage openings (14). ADVANTAGE - Duct for outflowing gases satisfies requirements for personnel safety.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltzelle zur Aufnahme von Schaltgeräten und Sammelschienen, mit einer durch einen rückseitig angeordneten und sich über die Höhe der Schaltzelle erstreckenden Kanal gebildeten Vorrichtung zur Druckentlastung, wobei der Kanal eine Filterein richtung aufweist.The invention relates to a switching cell for recording of switchgear and busbars, with one through one arranged on the back and over the height of the Switch cell extending channel formed device for pressure relief, the channel being a filter has direction.

Eine Schaltzelle dieser Art ist durch die DE-A-28 17 418 bekannt geworden. Zwischen der Schaltzelle und dem Kanal ist vorzugsweise mittig eine Durchtrittsöffnung vorge sehen. Der Kanal besitzt an seinem oberen und seinem unteren Ende jeweils eine Austrittsöffnung, in der sich eine Filtereinrichtung befindet. Diese Filtereinrichtungen weisen zwei Kammern auf, von denen die eine mit einem pulverförmigen Filtermaterial und die andere mit einem temperaturbeständigen sowie wärmeleitfähigen Material gefüllt ist. Zweck des Kanals und der Filtereinrichtungen ist es, aus der Schaltzelle ohne Gefährdung des Bedienungs personals Gase abzuleiten, die durch einen Störlicht bogen freigesetzt werden.A switching cell of this type is described in DE-A-28 17 418 known. Between the switch cell and the channel is preferably a passage opening in the middle see. The channel has at its top and its lower end each has an outlet in which a filter device is located. These filtering devices have two chambers, one with one powdered filter material and the other with one temperature-resistant and heat-conductive material is filled. Purpose of the channel and filtering devices is to get out of the control panel without endangering the operator derive personnel gases caused by a stray light bow are 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 Kabel und andere wärme empfindliche Einrichtungen befinden. Andererseits kann die zusätzliche Forderung bestehen, daß bei alleiniger Ab leitung 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 switchgear stand by upper and lower outflow opening of the channel relatively large cross section for the escape of gases to disposal. However, in many cases Requirement that arc gases are not discharged downwards to be allowed because cables and other heat there sensitive devices. On the other hand, the there is an additional requirement that with sole Ab Conduction of arc gases upwards temperature and Flow rate of the gases from such procurement 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 the switching cell must not be at risk.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine mit einem Kanal für ausströmende Gase versehene Schaltzelle der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die erwähnten hohen Anforderungen, insbesondere hin sichtlich des Personenschutzes, erfüllt werden.Proceeding from this, the object of the invention is one with a channel for escaping gases To design the switching cell of the type mentioned at the beginning that the high demands mentioned, especially hin with regard to personal protection.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Schaltzelle allseitig lichtbogenfest verschlossen ist, eine Durchtrittsöffnung von der Schaltzelle zu dem Kanal im unteren Bereich der Schaltzelle angeordnet ist und der Kanal nur am oberen Ende des Schaltfeldes eine Ausström öffnung besitzt. Dies hat zur Folge, daß im Fehlerfall entstehende Gase bei Entstehung im oberen Teil der Schalt zelle 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 Ver fügung steht. Bei den vorgeschriebenen Störlichtbogen prüfungen haben sich nach der Erfindung gestaltete Schaltzellen bewährt.This object is achieved according to the invention in that the switch cell is arc-proof on all sides, a passage opening from the switch cell to the channel is arranged in the lower region of the switch cell and the Channel only at the top of the switch panel an outflow opening. This has the consequence that in the event of an error resulting gases in the upper part of the switch cell are caused to change direction because they can only enter the canal in the lower area. The gases flow through the entire channel Length, so that always a large surface for cooling, Condensation of metal vapor and deionization for ver is standing. At the prescribed internal arcing tests have been designed according to the invention Switchgear proven.

Häufig werden in Schaltanlagen zwei oder mehrere Schalt zellen nebeneinander aufgestellt. In einem solchen Fall ist es vorteilhaft, wenn zwischen den Durchtrittsöffnungen der benachbarten 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 two or more switchgear cells placed side by side. In such a case it is advantageous if between the passage openings the 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.

Bei der eingangs erwähnten Schaltzelle nach der DE-A-28 17 418 sind jeweils zwei Kammern umfassende Filtereinrichtungen vorgesehen. Nach einer weiteren Aus gestaltung der Erfindung sind diese Kammern entbehrlich, wenn als Filtereinrichtung ein zickzackförmig geformtes gelochtes Blech verwendet wird. Ein solches Blech weist einen überraschend niedrigen Strömungswiderstand für die austretenden Gase auf, kühlt jedoch die Gase aufgrund seiner großen Oberfläche besonders wirksam.In the switching cell mentioned at the beginning according to DE-A-28 17 418 each comprise two chambers Filter devices provided. After another out design of the invention, these chambers are unnecessary, if as a filter device a zigzag shaped perforated sheet is used. Such a sheet has a surprisingly low flow resistance for the escaping gases, but cools the gases due to its large surface area is particularly effective.

Prinzipiell ist es möglich, den Kanal nach oben offen zu lassen. Die Erfahrung zeigt jedoch, daß bei der Er richtung von Schaltanlagen ungewollt Teile in einen solchen Kanal hineinfallen oder im späteren Betrieb Klein tiere eindringen können, was in beiden Fällen Störungen hervorrufen kann. Daher empfiehlt es sich, die Ausström öffnung des Kanals mit einem bei Überdruck zu öffnenden Verschlußorgan zu versehen. Geeignet ist als Verschluß organ beispielsweise ein dünnes Blech, eine Folie oder eine durch ausströmendes Gas hochstellbare Klappe.In principle it is possible to open the channel upwards allow. Experience shows, however, that with Er direction of switchgear unintentionally parts in one such a channel or small in later operation animals can penetrate, which in both cases disturbances can cause. Therefore, it is recommended that the outflow Opening of the channel with one that can be opened in the event of overpressure To provide closure member. Is suitable as a closure organ, for example, a thin sheet, a film or a flap that can be raised by escaping gas.

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 deckungen 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 covers 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 switching cell 1 and the channel 10 exists only in the lower region, where in the rear wall 11 of the switching cell 1, a passage opening 14 immediately 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 Schaltzelle 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 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 Zwischenstücke 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 switchgear cell can be used both for stand-alone installation and for a combination of several switchgear 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 placed 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 switching cells 1 and their associated channel 10 ( FIG. 3), since the channels 10 are also separated by intermediate pieces 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 11, 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 11 , 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. Switching cell ( 1 ) for receiving switching devices and busbars, with a through an arranged at the rear and extending over the height of the switching cell, the channel ( 10 ) formed device for pressure relief, the channel having a filter device ( 15 ), characterized that

- The switch cell ( 1 ) is arc-tightly closed on all sides,
- A passage opening ( 14 ) from the switch cell ( 1 ) to the channel ( 10 ) in the lower region of the switch cell ( 1 ) is arranged, and
- The channel ( 10 ) has an outflow opening ( 16 ) only at the upper end of the switch panel ( 1 ).

2. Switch cell according to claim 1, characterized in that in an adjacent installation of several switch cells ( 1 ) between the through openings ( 14 ) intermediate pieces ( 21 ) are arranged and that the channels ( 10 ) of the neigh disclosed switch cells ( 1 ) above the through openings ( 14 ) are connected.

3. Switching cell according to claim 1, characterized in that the region of the channel ( 10 ) located above the passage opening ( 14 ) contains a zigzag-shaped perforated plate ( 15 ) as a filter device.

4. Switching cell according to one of the preceding claims, characterized in that the outflow opening ( 16 ) of the channel ( 10 ) is closed by a closure member ( 17 ) which can be opened at excess pressure.