SIS Sammelschienen-Isolations-System

Transkript

1 SIS Sammelschienen-Isolations-System Stromschienen-Isolationssystem HAMBURG WIRGES KIRCHAICH DRESDEN MARCHTRENK KECSKEMÉT SHANGHAI

2 RITZ Instrument Transformers GmbH Die Kernkompetenz Unter dem Firmennamen RITZ Instrument Transformers GmbH hat RITZ seit dem seine Aktivitäten zu neuer Stärke gebündelt. Unter diesem Namen wurden Tradition und Wissen des Stammhauses RITZ Messwandler Hamburg und der Tochterunternehmen RITZ Messwandler Dresden (TuR), Wandler- und Transformatoren-Werk Wirges (WTW) und Messwandlerbau Bamberg (MWB) zusammengeführt. Dieser Zusammenschluss vereint in der Summe mehr als zwei Jahrhunderte Knowhow im Messwandlerbau. Darüber hinaus hat RITZ sich auf das Kerngeschäft mit Mittelspannungs- und Niederspannungs-Messwandlern konzentriert, indem die Hochspannungssparte verkauft wurde. Die hierdurch gewonnenen Ressourcen werden jetzt in Innovationen und Qualitätsstandards der Mittel- und Niederspannungsprodukte zusätzlich eingesetzt. RITZ sichert so seine führende Weltmarktstellung. Die Auslandsgesellschaften der RITZ Instrument Transformers GmbH in Österreich (Marchtrenk), Ungarn (Kecskemét), China (Shanghai) und USA (Hartwell) stärken die internationale Marktpräsenz. 2

3 Inhaltsverzeichnis Allgemein 4 Prinzipieller Aufbau Freiluftanwendung 5 Fertigungslängen Mehrteilige Schienenverbindungen 6 Anschlussmöglichkeiten Erdung 7 Befestigungselemente Befestigungsschellen 8 Leiterdimensionierung 9 Qualität Prüfung 10 Bestellinformationen 11 SIS Stromschienen-Isolationssystem 3

4 Allgemein Das RITZ Stromschienenisolationssystem stellt speziell bei der Übertragung von hohen Strömen und/oder engen baulichen Gegebenheiten eine kostengünstige und sichere Alternative zu parallel geschalteten Kabeln oder blechgekapselten Schienenkanälen dar. Das Stromschienensystem erfüllt die höchsten Anforderungen an den Berührschutz und damit an den Personenschutz. Folgende systemspezifische Vorteile sprechen für den Einsatz von vollisolierten Stromschienen: Platzsparend Umbauter Raum kann bei Planung & Erstellung entsprechend kleiner dimensioniert werden Sehr kleine Biegeradien Dreidimensionale geometrische Formen ausführbar Natürliche Kühlung durch ausreichende Leiterdimensionierung Hohe Betriebssicherheit durch Stückprüfung im Werk Wartungsfrei Sicherheitsmerkmale Voller Berührschutz Vollständig isoliertes System und kapazitiv gesteuerte Feldverteilung Hohe thermische und dynamische Kurzschlussfestigkeit Phasenkurzschlüsse sind ausgeschlossen durch Einzelleiterisolierung Keine toxischen Gase im Brandfall selbstverlöschend Montage Geringer Montageaufwand durch Verwendung von standardisierten Montage- und Befestigungsteilen RITZ Service Dimensionierung und Erstellung aller Kontruktionszeichnungen des Stromschienensystems inklusive der notwendigen Befestigungselemente in 3D Erstellung der Montage- und Wartungsanleitung Bereitstellung einer Montageaufsicht auf Anfrage Durchführung von Montagen auf Anfrage 4

5 Prinzipieller Aufbau Der stromführende Leiter (E-Cu oder E-Al) wird aufgrund der geforderten technischen Daten und unter Berücksichtigung weiterer Parameter, wie z. B. Umgebungstemperatur, Verluste usw., durch die projektierende Abteilung festgelegt. Am Anfang und am Ende eines jeden Leiters wird ein Abschlussring angeschweißt bzw. -gelötet (abhängig vom Material), der zwei grundsätzliche Funktionen übernimmt. Einmal soll der Ring den Absteuerbereich an der Stirnseite der Isolation gegen mechanische Beschädigungen während des Transportes und der Montage schützen und zum Zweiten wird dieser Ring für den Fertigungsprozess benötigt. Auf dem runden Leiter, aus Voll- oder Rohrmaterial, wird als erster Schritt ein durchgehender Hochspannungsbelag aufgebracht. Dieser Belag verhindert bei eventuellen Ablösungen zwischen Leiter und Isolation das Entstehen von Spalten (Gefahr von Teilentladungen). Auf diesen Belag wird dann die Isolation entsprechend der Spannungsreihe aufgebracht. Die Isolation besteht aus einer Bandage aus Krepp-Papier, das unter Vakuum getrocknet und im zweiten Arbeitsschritt mit Gießharz imprägniert wird. Zur kapazitiven Absteuerung sind in Abhängigkeit der Nennspannung Steuerbeläge aus halbleitendem Papier in der Isolation eingebettet. Die minimale axiale Länge der Steuerung ist abhängig von der Nennspannung. Abschließend wird ein durch-gehender Erdbelag aufgebracht. Dieser besteht aus einem halbleitenden Papierbelag, der mit koaxial aufgebrachter Aluminiumfolie und axial eingelegten Kupferbändern verstärkt ist. In einem letzten Schritt wird eine drei Millimeter starke Bandage als Schutz gegen äußere Einwirkungen aufgebracht. Die eingelegten Kupferbänder werden durch diese Schutzbandage auf einen Erdungsanschluss herausgeführt. Freiluftanwendung Für Freiluftanwendungen wird die Stromschiene mit einer für diesen Zweck geprüften Edelstahlhülle ummantelt. Bei Bedarf werden zur Kriechwegverlängerung die Enden mit zusätzlichen Schirmformteilen ausgerüstet. Prinzipieller Aufbau 1. Leiter 2. Epoxydisolierte Papierisolation 3. Erdbelag 4. Steuerbelag 5. Abschlussring U max mind. Steuerlänge (I S ) Isolationsauftrag (s) 12 kv 175 mm 10,0 mm 24 kv 215 mm 12,5 mm 36 kv 330 mm 17,5 mm SIS Stromschienen-Isolationssystem 5

6 Fertigungslängen Die Längen und die geometrischen Konfigurationen der Schienen sind abhängig von den Fertigungseinrichtungen, den örtlichen Gegebenheiten und dem Transportmittel. RITZ fertigt Schienen mit den unten aufgeführten maximalen Längen in Abhängigkeit des Nennstromes bzw. des Leiterquerschnittes. Die Verbindung der beiden Schienenelemente im Inneren der Muffe erfolgt durch Dehnungsbänder, die geringe Längentoleranzen bei der Montage ausgleichen sowie die thermische Ausdehnung der Schienen während des Betriebs kompensieren. Die Isolation der Muffe entspricht in ihrem Aufbau und der Fertigungstechnik dem Konzept der Stromschiene. Die Muffe bietet ebenfalls absoluten Berührschutz durch ihre kapazitive Steuerung. Die Steuerbeläge sind gegenläufig zu den Steuerbelägen der Schiene ausgeführt. Der innerste Belag ist als Kontaktrohr ausgeführt und wird mittels einer Kontaktfeder auf Hochspannungspotential gelegt. Der äußerste Belag (Erdbelag) wird über den Aluminium Flansch der Muffe herausgeführt. Der Aluminium-Dichtungsflansch sorgt für einen staub- und spritzwasserdichten Abschluss der Muffe gemäß IP 54. Freiluftmuffen werden mit einem Edelstahl- oder Aluminium- Schutzrohr gefertigt. Die Abdichtung zur Schiene erfolgt über einen Faltenbalg, der die Schutzklasse IP 65 erfüllt. Schienenverbindung Vollisolierte Stromschiene 2. Vollisolierte Verbindungsmuffe 3. Kontaktrohr 4. Kontaktfeder 5. Dehnungsband 6. Erdungsanschluss Mehrteilige Schienenverbindungen Räumlich ausgedehnte Stromschienensysteme müssen aufgrund von mechanischer Stabilität, Einhaltung von Transportmaßen, Handhabung vor Ort und maximalen Abmaßen vorgegeben durch die Fertigungseinrichtungen aus Teilstücken hergestellt werden. Um eine durchgehende, potentialfreie Schienenführung zu gewährleisten wird zwischen den Teilstücken eine isolierte Muffe montiert, die die gesteuerten Stromschienenenden überdeckt. Die Skizze zeigt die Steuerung der isolierten Schiene und der isolierten Muffe mit ihren gegenläufigen Steuerbelägen, die ein homogenes elektrisches Feld innerhalb der Muffe gewährleisten. Steuerung Schiene-Muffe 6

7 Anschlussmöglichkeiten Um Schienen oder andere Komponenten zu verbinden, bestehen verschiedene Möglichkeiten. Als Schienenverbindung werden standardisierte Flachanschlüsse mit flexiblen Verbindern eingesetzt, die auf die entsprechende Stromstärke ausgelegt sind. Für den Anschluss an die Anlage oder Anlagenteile stehen die folgenden Ausführungen zur Verfügung: Flachanschlüsse nach DIN Rundbolzenanschlüsse Anschlüsse nach Kundenspezifikation Bei Anschluss der isolierten Stromschiene an eine gasisolierte Schaltanlage wird ein Metallflansch mit Dichtring am geerdeten Teil der Schiene befestigt. Eine günstige Leiterverbindung kann mittels eines vom Kunden spezifizierten Rundbolzenanschlusses ausgeführt werden. Erdung Generell muss parallel zum Schienenverlauf eine Erdungsschiene oder Erdungskabel verlegt werden. Alle Schienen, Verbindungsmuffen und Befestigungsprofile müssen über die Erdungsschiene bzw. das Erdungskabel mit Erdpotential verbunden werden. Wenn beidseitig feste Anschlüsse vorzusehen sind, ist es in der Regel notwendig, die Schienen aufzuteilen und mit einer Muffe zu verbinden, um Toleranzen ausgleichen zu können und die thermische Ausdehnung der Schiene zu ermöglichen. 1. Kontaktbolzen 2. Leiter 3. Isolation 4. Metallflansch Verbindung Steckertechnik Gießharzkonus Flansch Erdungsschraube Kontaktbolzen Feder Leiter Papier-Gießharz-Isolation SIS Stromschienen-Isolationssystem 7

8 Befestigungselemente Das Befestigungssystem besteht aus Aluminium-C-Profil. Zur Befestigung der Schienen steht ein vielfältiges und trotzdem sehr einfach zu montierendes Baukastensystem zur Verfügung. Notfalls können hier auch auf der Baustelle Anpassungen vorgenommen werden. Die Schienenbefestigung besteht aus einem Al-Doppel- C -Profil, Winkeln, Hammerkopfschrauben und Befestigungsschellen aus Kunststoff. Die Befestigungsschellen werden/müssen als Festlager oder Gleitlager ausgeführt werden, so dass bei mehreren Befestigungspunkten ein axiales Gleiten der Schiene ermöglicht wird. Die Stützpunkte der Schienenbefestigung werden in erster Linie durch die Kurzschlusskräfte der Anlage vorgegeben. Dabei ist ebenfalls darauf zu achten, dass bei der Netzfrequenz und deren Harmonischen keine mechanischen Resonanzen auftreten. Dementsprechend sind die Abstände der Schienenbefestigung zu berechnen. Dazu steht ein Berechnungsprogramm zur Verfügung, das neben den bereits erwähnten Parametern die Faktoren Schienendurchmesser Phasenabstand Masse der Schiene Biegesteifigkeit des Materials enthält. Die Positionen der Abstützungen werden für jedes Projekt entsprechend den gegebenen Parametern neu berechnet. Befestigungsschellen Hier wird zwischen Festlager und Gleitlager unterschieden. Die Verwendung von Gleit- oder Festlagern ergibt sich aus der Berechnung der Stützabstände. Schnitt A-B Befestigungselemente 1. Kunststoff-Befestigungsschellen 2. AI-Doppel- C -Profil 3. Befestigungswinkel aus Aluminium 8

9 Leiterdimensionierung Die Dimensionierung der Leiter erfolgt in erster Linie entsprechend der DIN /671, wobei folgende Grundkriterien berücksichtigt werden: Wärmeleitfähigkeit der Isolation Wärmeübergang der Isolationsoberfläche an die Umgebungsluft (natürliche Konvektion und Strahlung) elektrische Verluste Freiluft- /Innenraum-Aufstellung Grundsätzlich wird der Leiter für eine Umgebungstemperatur von 40 C und eine max. Leitertemperatur von 85 C kalkuliert, sofern keine spezifischen Kundenanforderungen bekannt sind. Die Leitertemperatur ist an den Schraubverbindungen (Übergangswiderstand) und speziell in der Muffe um ca. 10 C höher. Nachfolgend einige typische Leiterabmessungen: Leitermaterial: E-Aluminium U (max) kv 12 kv 17,5 24 kv 36 kv I N ø Leiter (mm) ø Außen (mm) ø Außen (mm) ø Leiter (mm) ø Außen (mm) 1250 A A A / A 80/ / A 100/ / A 120/ / A 150/ / A 200/ Leitermaterial: E-Kupfer U (max) kv 12 kv 17,5 24 kv 36 kv I N ø Leiter (mm) ø Außen (mm) ø Außen (mm) ø Leiter (mm) ø Außen (mm) 1250 A A A A 70/ / A 90/ / A 110/ / A 140/ / A 180/ / Andere Spannungen und Ströme auf Anfrage. SIS Stromschienen-Isolationssystem 9

10 Qualität Vor dem Produktionsstart werden alle Materialien inspiziert. Folgende Überprüfungen werden durchgeführt: a) Leitermaterial Messung der Widerstandswerte b) Isolationspapier Prüfung des Reinheitsgrads Test der Rissfestigkeit c) Imprägnierharz Prüfung der Viskosität Prüfung der Viskositätsänderung bei Temperaturveränderung Messen der Gelierzeit Während des Imprägnierprozesses werden die folgenden Parameter überwacht: Aufbereitung (Entgasung) des Gießharzgemisches Temperatur im Vakuumofen Kontinuierliche Überwachung der Evakuierung Geliertemperatur und -zeit Nachhärtetemperatur und -zeit Die folgende Typentestprozedur wurde durchgeführt: Stehwechselspannungsprüfung (trocken) und Messung der Teilentladungsmenge Steh-Blitzstoßspannungsprüfung (trocken) Wiederholung Stehwechselspannungsprüfung (trocken) und Messung der Teilentladungsmenge Erwärmungsprüfung Nachweis der thermischen Festigkeit bei Kurzzeitstrom Wiederholung Stehwechselspannungsprüfung (trocken) und Messung der Teilentladungsmenge - Während der Entwicklung der RITZ-Stromschienen werden die folgenden Punkte besonders berücksichtigt: Verformungstemperatur unter Belastung (Martens-Methode) Biegefestigkeit Durchbiegung Schlagfestigkeit Elastizitätsmodul Thermischer Ausdehnungskoeffizient Wärmeleitfähigkeit Außerdem wird eine Differential-Thermoanalyse durchgeführt. Prüfung Alle gefertigten Stromschienen-Segmente werden einer elektrischen Stückprüfung unterzogen: Stehwechselspannungsprüfung (trocken) Messung der Teilentladungsmenge Messung der Kapazität und des dielektrischen Verlustfaktors (tan ) 10

11 Bestellinformationen Für die schnelle Abwicklung von Anfragen und Aufträgen werden die folgenden Kundeninformationen für das Stromschienensystem benötigt: Bemessungsspannung Bemessungsstrom Kurzschlussströme thermisch I th, dynamisch I dyn Frequenz Maximale Umgebungstemperatur Leitermaterial (Aluminium, Kupfer) Erdungspunkte Information über Stromschienenanschlüsse Gebäudezeichnungen mit Angabe von Position der Komponenten und des zur Verfügung stehenden Schienenkorridors (wenn möglich Zeichnung(en) in CAD 2D oder 3D) Maßbilder der anzuschließenden Komponenten (wenn möglich Zeichnung(en) in CAD 2D oder 3D) Mögliche Befestigungsmethode (Wand, Decke, Boden, Stahlkonstruktion) Ausführung einer Schienenverbindung nach Kundenwunsch Wir freuen uns auf eine gute Zusammenarbeit mit Ihnen. SIS Stromschienen-Isolationssystem 11

12 RITZ Produktübersicht Mittelspannungs- Strom- und Spannungswandler bis 72,5 kv Innenraum und Freiluft Metallgekapselt Metallisiert Berstsicherer Spannungswandler für Messzwecke auf der Lokomotive Sensoren Niederspannungs-Messwandler bis 1,2 kv Stromwandler für Mess- und Schutzzwecke Wickel-Stromwandler Zwischen-Stromwandler Summen-Stromwandler Stromwandler für Schaltleisten Aufsteck-Stromwandler Rohrstab-Stromwandler Kabelumbau-Stromwandler Vielfach-Stromwandler Aufsteck-Stromwandler für hohe Ströme Kabelumbau-Stromwandler für Erdschlusserfassung Wandler für Messzwecke 3-Phasen-Stromwandlersatz Labor- Strom- und Spannungswandler Spannungswandler Beglaubigungsfähige Messwandler Kippschwingungs-Bedämpfungseinrichtungen Gießharzisolierte Leistungstransformatoren bis 40,5 kv und 25 MVA Anwendungen Energieverteilung Gleichstromantriebe Kraftwerkanlagen Senderanlagen Prüffeldanlagen Bahnstromanlagen (S-Bahn, U-Bahn, Bahn) Ölplattformen/Schiffe Tonfrequenz-Rundsteueranlagen Erdungsanlagen Elektronische Messwandler und Sensoren Spannnungs-Sensorik Strom-Sensorik für Spannungen bis 90 kv für Ströme bis A Genauigkeiten ab 0,2 % Genauigkeiten ab 0,01 % Frequenzen von 0 bis 10 khz Frequenzen von 0 bis 10 khz Anwendungen Energietechnik Bahntechnik Elektrochemie Umwelttechnik Forschung Netzanalyse Schutztechnik Schaltanlagenbau Kfz-Industrie Kundenspezifische Gießharzteile Formulierung von Gießharzmassen für Elektroanwendungen im Nieder- und Mittelspannungsbereich Entwurf und Fertigung gießharzisolierter Formteile z. B. Spezialdurchführungen, Sicherungsumhüllungen GmbH Mühlberg Oberaurach-Kirchaich GERMANY Tel.: Fax: info@ritz-international.com SIS-D_Rev JSW