DE102008050489A1

DE102008050489A1 - Verfahren zur Reparatur eines gasisolierten Rohrleiters

Info

Publication number: DE102008050489A1
Application number: DE200810050489
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr. Koch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2008-10-01
Filing date: 2008-10-01
Publication date: 2010-04-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reparatur eines gasisolierten Rohrleiters (1), der aus einem Mantelrohr (2) und einem koaxial zu diesem angeordneten Innenleiter (3) besteht, wobei der gasisolierte Rohrleiter (1) aus einer Anzahl Abschnitten (1', 1'', 1''', 1'''') besteht, wobei zwischen zwei aneinandergrenzenden Abschnitten (1', 1'', 1''', 1'''') ein Trennabschnitt (4', 4'', 4''', 4'''') angeordnet ist, wobei jeder Trennabschnitt (4', 4'', 4''', 4'''') zwei diesen begrenzende gasdichte Isolatoren (5, 6) und einen sich zwischen den beiden Isolatoren (5, 6) erstreckenden Mantelrohrabschnitt (7) aufweist. Um eine gegebenenfalls erforderliche Reparatur des Rohrleiters einfach und schnell zu gestalten, erfolgt die Reparatur durch die Schritte: a) Durchtrennen des Rohrleiters (1) im Bereich zweier Trennabschnitte (4', 4'', 4''') unter Bildung zweier Trennstellen (8); b) Herausnehmen des abgetrennten Abschnitts des Rohrleiters (1); c) Einsetzen eines Rohrleiter-Austauschabschnitts der Länge des abgetrennten Abschnitts des Rohrleiters zwischen die beiden Trennstellen (8); d) Verbinden der axialen Enden des Innenleiters (3) des Rohrleiter-Austauschabschnitts mit den angrenzenden Innenleitern (3); e) Verbinden der axialen Enden des Mantelrohres (2) des Rohrleiter-Austauschabschnitts mit den angrenzenden Enden des Mantelrohres (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reparatur eines gasisolierten Rohrleiters.
Gasisolierte Rohrleiter (auch „GIL” genannt) sind Hochspannungskoaxialleiter, bei denen der spannungsführende Teil durch Stützisolatoren und ein isolierendes Gas von dem umgebenden, oftmals geerdeten Leitungsmantel isoliert angebracht ist. Dieser Leiter erlaubt das Unterbringen von Hochspannungsführungen auf engstem Raum. Die GIL-Technik ist eine Weiterentwicklung der Rohrleitertechnik. Eine gasisolierte Höchstspannungsleitung, bestehend aus einem Aluminium-Leiterrohr und einem Aluminium-Mantelrohr, kann Leistungen bis zu 3000 MVA übertragen. Der gasisolierte Rohrleiter ist sowohl zur Anbindung von Lastzentren und Ballungsgebieten, in der Regel über wenige Kilometer Übertragungslänge, als auch für längere Strecken geeignet. Dabei sind Maßnahmen zur Blindleistungskompensation nicht erforderlich. Die Übertragungsverluste des gasisolierten Rohrleiters sind niedriger als bei Kabeln oder Freileitungen. Es kann jede Trassenführung verwirklicht werden, selbst große Steigungen oder senkrechte Strecken. Die GIL-Technik bietet sich für die Verlegung in der Erde oder im Tunnel an.
Besonders interessant ist die GIL-Technik aber auch beispielsweise zur Leistungsübertragung von Offshore-Energieanlagen. In diesem Falle werden die gasisolierten Rohrleiter im Meer verlegt. Allerdings muss der gasisolierte Rohrleiter dann in einem Schutzrohr untergebracht werden, das den gasisolierten Leiter schützt.
Bei der Meeresverlegung wird der gasisolierte Rohrleiter auf dem Meeresboden ausgelegt oder in den Meeresboden eingegraben oder eingespült. Dies wirft erhebliche Probleme auf, falls einmal unter diesen extremen Bedingungen eine Reparatur an dem Rohrleiter vorgenommen werden muss. Besonders problematisch ist der Ausfall der Leitung im Fehlerfall, wodurch entsprechende wirtschaftliche Einbußen entstehen. Demgemäß muss zur Sicherstellung einer hohen Verfügbarkeit der Leitung die Reparatur im gegebenen Falle möglichst schnell durchgeführt werden. Hierfür bestehen bislang keine geeigneten Möglichkeiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, das es ermöglicht, im Fehlerfall eine schnelle Reparatur des gasisolierten Rohrleiters zu ermöglichen, um so die wirtschaftlichen Ausfälle gering zu halten.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung betrifft ein Reparatur-Verfahren für einen gasisolierten Rohrleiter, der aus einem Mantelrohr und einem koaxial zu diesem angeordneten Innenleiter besteht, wobei der gasisolierte Rohrleiter aus einer Anzahl Abschnitten besteht, wobei zwischen zwei aneinander grenzenden Abschnitten ein Trennabschnitt angeordnet ist, wobei jeder Trennabschnitt zwei diesen begrenzende gasdichte Isolatoren und einen sich zwischen den beiden Isolatoren erstreckenden Mantelrohrabschnitt aufweist. Dabei ist die Durchführung folgender Schritte vorgesehen:

a) Durchtrennen des Rohrleiters im Bereich zweier Trennabschnitte unter Bildung zweier Trennstellen;
b) Herausnehmen des abgetrennten Abschnitts des Rohrleiters;
c) Einsetzen eines Rohrleiter-Austauschabschnitts der Länge des abgetrennten Abschnitts des Rohrleiters zwischen die beiden Trennstellen;
d) Verbinden der axialen Enden des Innenleiters des Rohrleiter-Austauschabschnitts mit den angrenzenden Innenleitern;
e) Verbinden der axialen Enden des Mantelrohres des Rohrleiter-Austauschabschnitts mit den angrenzenden Enden des Mantelrohres.

Die Verbindung der Innenleiter gemäß Schritt d) erfolgt bevorzugt durch Schweißen. Indes erfolgt die Verbindung der Mantelrohre gemäß Schritt e) vorzugsweise durch Montage einer Überwurfmuffe; diese kann zwecks Erhalt eines gasdichten Verbundes nach ihrer Montage mit dem Mantelrohr verschweißt werden.
Der gasisolierte Rohrleiter ist zumeist in einem äußeren Schutzrohr angeordnet, wobei bei der Durchführung der Schritte a) bis e) das äußere Schutzrohr mit durchtrennt wird und wobei nach Einsetzen des Rohrleiter-Austauschabschnitts die Stoßenden des äußeren Schutzrohrs wieder verbunden werden.
Jeder Abschnitt des gasisolierten Rohrleiters weist bevorzugt einen abgeschlossenen Gasraum zwischen dem Mantelrohr und dem Innenleiter auf.
Zwecks Ortung einer möglicherweise defekten Stelle des elektrischen Leiters kann der gasisolierte Rohrleiter mit einem Lichtbogenortungssystem überwacht werden, um so eine defekte Stelle zu detektieren.
Wenn – was bevorzugt vorgesehen ist – die Anwendung in der See stattfindet, muss die Reparatur des gasisolierten Rohrleiters unter Wasser erfolgen.
Die Abschnitte des gasisolierten Rohrleiters sind bevorzugt in definierten Längen ausgeführt, wobei dann Rohrleiter-Austauschabschnitte in entsprechenden Längen vorgehalten werden können.
Der Innenleiter ist in der Regel als Leiterrohr ausgebildet.
Zur Überwachung eines ordnungsgemäßen Betriebs kann eine Gasdruckkontrolle zwischen dem Gasraum eines Abschnitts des gasisolierten Rohrleiters und dem Inneren eines Trennabschnitts erfolgen. In diesem Falle kann vorgesehen werden, dass eine Druckdifferenz zwischen dem Gasraum eines Abschnitts und dem Inneren eines Trennabschnitts in einer Verbindungsleitung zwischen Abschnitt und Trennabschnitt gemessen wird.
Für ein genaues Arbeiten hat es sich bewährt, wenn vorgesehen wird, dass der Trennabschnitt und/oder das äußere Schutzrohr mit einer Trenn-Markierung versehen ist.
Ein kostengünstiges und schnelles Reparieren des elektrischen Leiters wird begünstigt, wenn die Durchführung der obigen Schritte a) bis e) unter einer Taucherglocke erfolgt.
Erfindungsgemäß wird also eine klassische Reparatur eines gasisolierten Rohrleiters durch eine Austauschmethode ersetzt, bei der ein vorgefertigter Abschnitt des gasisolierten Rohrleiters eingesetzt wird, nachdem der defekte Abschnitt herausgetrennt wurde.
Schon beim Bau des gasisolierten Rohrleiters werden Reparaturabschnitte (Trennabschnitte) definiert, und zwar für jeden Streckenabschnitt. Die Streckenabschnitte definieren sich dabei dadurch, dass jeder Abschnitt des gasisolierten Rohrleiters einen Gasraum aufweist und dass jeder dieser Abschnitte des Rohrleiters an einen Trennabschnitt anschließt. Die gesamte Übertragungsstrecke des gasisolierten Rohrleiters wird über ein Lichtbogenortungssystem überwacht, das eine genaue Identifikation des auszutauschenden Abschnitts liefert.
Zur Trennung zweier Gasraumabschnitte, d. h. zweier benachbarter Abschnitte des gasisolierten Rohrleiters, wird der Trennabschnitt (Übergangsstelle) benutzt, die zwei gasdichte Isolatoren zur Abschottung der Gasräume nach beiden Seiten hat und eine Kontrollverbindung (Bypass) des kleinen Gasraums des Trennabschnitts zu den Gasräumen der angrenzenden Rohrleiter aufweist. An vordefinierten Trennstellen kann die Abtrennung erfolgen; ein vordefiniertes Reparaturstück kann dann schnell mittels einer Überwurfmuffe eingebaut werden.
Damit wird der Vorteil erzielt, dass bei einem Fehlerfall in dem gasisolierten Rohrleiter, der allerdings nur selten auftritt, keine zeitaufwändige Reparatur vor Ort und unter schwierigen Bedingungen ausgeführt werden muss, sondern dass vorgefertigte Abschnitt des Rohrleiters komplett ausgetauscht werden. Die Abschnitte können für die unterschiedlichen Längen des Rohrleiters vorgehalten werden, und zwar derart, dass die genaue erforderliche Länge kurz vor dem Austausch an Land hergestellt wird und dann als Einheit zur Reparaturstelle transportiert wird.
Die Ausfallzeit des Leiters kann somit auf ein Minimum reduziert werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 schematisch einen gasisolierten Rohrleiter, der zwischen dem Land und einer Seeplattform im Meer verlegt ist,
2 schematisch den im Meer zu verlegenden gasisolierten Rohrleiter samt einem äußeren Schutzrohr im Radialschnitt,
3 Abschnitte des gasisolierten Rohrleiters mit dazwischen angeordneten Trennabschnitten,
4 die Einzelheit „Z” gemäß 3 vor der Reparatur und
5 die Einzelheit „Z” gemäß 3 nach der Reparatur.
In 1 ein gasisolierter Rohrleiter 1 zu sehen, der zwischen dem Land 14 und einer Seeplattform 15 verlegt ist, um elektrische Energie von der Seeplattform 15 ans Land 14 zu leiten. Hierzu ist auf der Seeplattform 15 eine nicht dargestellte Windkraftanlage angeordnet.
Der gasisolierte Rohrleiter 1 besteht aus mehreren Abschnitten 1', 1'', 1''', 1'''', zwischen denen kurze Trennabschnitte 4', 4'', 4''', 4'''' angeordnet sind.
Der Aufbau des gasisolierten Rohrleiters 3 geht schematisch aus 2 hervor. Genauer gesagt, wird hier ein elektrischer Leiter 16 gezeigt, der dadurch gebildet wird, dass in einem äußeren Schutzrohr 10 der gasisolierte Rohrleiter 1 angeordnet ist. Der gasisolierte Rohrleiter 1 selber besteht aus ei nem Mantelrohr 2, in dem koaxial ein Innenleiter 3 in Form eines Leiterrohrs angeordnet ist. Die Koaxialität zwischen dem Mantelrohr 2 und dem Leiterrohr 3 wird durch isolierende Abstandshalter 17 sichergestellt. Zwischen dem Mantelrohr 2 und dem Leiterrohr 3 ist ein Gasraum 11 vorhanden. Demgemäß ist der Leiter als gasisolierter Leiter (GIL) 1 ausgebildet. Zum Schutz des gasisolierten Leiters 1 vor Meerwasser ist dieser in dem äußeren Schutzrohr 10 angeordnet.
Aus 3 ergibt sich – wie bereits in 1 angedeutet –, dass der gasisolierte Leiter 1 (hier dargestellt ohne äußeres Schutzrohr) aus mehreren Abschnitten 1', 1'', 1''', 1'''' zusammengesetzt ist. Die einzelnen Abschnitte haben Längen l₁, l₂, die einige hundert Meter bis zu einigen Kilometern betragen können. Zwischen den Abschnitten sind Trennabschnitte 4', 4'', 4''' angeordnet, die im Verhältnis zu den Abschnitten 1', 1'', 1''', 1'''' sehr kurz sind.
Der genaue Aufbau eines Trennabschnitts 4', 4'', 4''', 4'''' geht aus der vergrößerten Darstellung gemäß 4 hervor. Hier ist zu sehen, wie zwei Abschnitte 1' und 1'' des gasisolierten Rohrleiters 1 aneinander grenzen, wobei zwischen den beiden Abschnitten 1', 1'' ein Trennabschnitt 4' angeordnet ist. Die Abdichtung der Gasräume 11 der beiden Abschnitte 1', 1'' des gasisolierten Rohrleiters erfolgt durch zwei Isolatoren 5 und 6. Der Trennabschnitt 4' wird demgemäß von den beiden Isolatoren 5, 6 axial begrenzt und ansonsten durch einen Mantelrohrabschnitt 7 gebildet. Dabei wird von dem Mantelrohrabschnitt 7 ein Gasraum eingeschlossen. Zwischen diesem Gasraum und den Gasräumen 11 der Abschnitte 1', 1'' des gasisolierten Rohrleiters 1 ist eine Verbindungsleitung (Bypass) angeordnet, über die eine Kontroll-Druckmessung mit nicht dargestellten Manometern erfolgen kann.
Der Mantelrohrabschnitt 7 des Trennabschnitts 4' weist eine Trenn-Markierung 13 an einer definierten Trennstelle 9 auf, d. h. an einer definierten axialen Position des Rohrleiters 1.
Wird ein Defekt an dem elektrischen Leiter 16 festgestellt, beispielsweise durch ein Lichtbogenortungssystem, kann eine schnelle und einfache Reparatur des Leiters 17 erfolgen, indem im Bereich zweier benachbarter Trennabschnitte 4', 4'', 4''', 4'''' und namentlich an zwei Trennstellen 8 der Leiter komplett durchtrennt wird, das abgetrennte Stück des Leiters entfernt und durch ein neues Austauschstück ersetzt wird. Dann werden die jeweiligen Elemente (Innenrohr 3, Mantelrohr 2 und äußeres Schutzrohr 10 wieder gasdicht verbunden, so dass der Leiter seine Funktion wieder erfüllen kann.
Die Austauschabschnitte werden entsprechend den jeweiligen Abschnittslängen l₁, l₂ der auszutauschenden Abschnitte 1', 1'', 1''', 1'''' des Rohrleiters 1 vorgefertigt. Der gesamte gasisolierte Rohrleiter wird also in Abschnitte definierter Länge eingeteilt, die für den gegebenen Fall zum Austausch vorgesehen sind. Zur Reparatur wird an zwei Trennstellen 8 – kenntlich gemacht durch die Trenn-Markierung 13 – der Leiter durchtrennt. Die Reparaturstelle hat dabei nur ein geringes Ausmaß, so dass mit einer Taucherglocke unter Wasser gearbeitet werden kann. Der gesamte freigeschnittene Abschnitt wird dabei entnommen und durch ein vorgefertigtes Reparaturstück ersetzt.
Wie in 5 gesehen werden kann, wird nach dem Austausch eines Abschnitts 1', 1'', 1''', 1'''' des gasisolierten Rohrleiters 1 wieder der Zustand hergestellt, der vorher bestand: Zunächst wurde nach dem Einsetzen des Reparaturstücks das Innenrohr an der sich ergebenden Stoßstelle verbunden. In 5 ist mit 18 eine Schweißnaht bezeichnet, die die beiden zusammentreffenden Enden des Innenrohrs 3 verbindet. Dann wurde das Mantelrohr 2 verbunden, indem eine Überwurfmuffe 9 montiert wurde. Nach dem Einbau der Überwurfmuffe 9 wurde diese gasdicht verschweißt.
Entsprechend wird – was in 5 nicht dargestellt ist – das äußere Schutzrohr 10 wieder verbunden.

1: gasisolierter Rohrleiter
1': Abschnitt des gasisolierten Rohrleiters
1'': Abschnitt des gasisolierten Rohrleiters
1''': Abschnitt des gasisolierten Rohrleiters
1'''': Abschnitt des gasisolierten Rohrleiters
2: Mantelrohr
3: Innenleiter (Innenrohr)
4': Trennabschnitt
4'': Trennabschnitt
4''': Trennabschnitt
4'''': Trennabschnitt
5: Isolator
6: Isolator
7: Mantelrohrabschnitt
8: Trennstelle
9: Überwurfmuffe
10: äußeres Schutzrohr
11: Gasraum
12: Verbindungsleitung
13: Trenn-Markierung
14: Land
15: Seeplattform
16: elektrischer Leiter
17: Abstandshalter
18: Schweißnaht
l₁: Abschnittslänge
l₂: Abschnittslänge

Claims

Verfahren zur Reparatur eines gasisolierten Rohrleiters (1), der aus einem Mantelrohr (2) und einem koaxial zu diesem angeordneten Innenleiter (3) besteht, wobei der gasisolierte Rohrleiter (1) aus einer Anzahl Abschnitten (1', 1'', 1''', 1'''') besteht, wobei zwischen zwei aneinander grenzenden Abschnitten (1', 1'', 1''', 1'''') ein Trennabschnitt (4', 4'', 4''', 4'''') angeordnet ist, wobei jeder Trennabschnitt (4', 4'', 4''', 4'''') zwei diesen begrenzende gasdichte Isolatoren (5, 6) und einen sich zwischen den beiden Isolatoren (5, 6) erstreckenden Mantelrohrabschnitt (7) aufweist, wobei die Reparatur durch die Schritte erfolgt: a) Durchtrennen des Rohrleiters (1) im Bereich zweier Trennabschnitte (4', 4'', 4''', 4'''') unter Bildung zweier Trennstellen (8); b) Herausnehmen des abgetrennten Abschnitts des Rohrleiters (1); c) Einsetzen eines Rohrleiter-Austauschabschnitts der Länge des abgetrennten Abschnitts des Rohrleiters (1) zwischen die beiden Trennstellen (8); d) Verbinden der axialen Enden des Innenleiters (3) des Rohrleiter-Austauschabschnitts mit den angrenzenden Innenleitern (3); e) Verbinden der axialen Enden des Mantelrohres (2) des Rohrleiter-Austauschabschnitts mit den angrenzenden Enden des Mantelrohres (2).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Innenleiter (3) gemäß Schritt d) von Anspruch 1 durch Schweißen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Mantelrohre (2) gemäß Schritt e) von Anspruch 1 durch Montage einer Überwurfmuffe (9) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die die Überwurfmuffe (9) nach ihrer Montage mit dem Mantelrohr (2) verschweißt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der gasisolierten Rohrleiters (1) in einem äußeren Schutzrohr (10) angeordnet ist, wobei bei der Durchführung der Schritte a) bis e) von Anspruch 1 das äußere Schutzrohr (10) mit durchtrennt wird und wobei nach Einsetzen des Rohrleiter-Austauschabschnitts die Stoßenden des äußeren Schutzrohrs (10) wieder verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Abschnitt (1', 1'', 1''', 1'''') des gasisolierten Rohrleiters (1) einen abgeschlossenen Gasraum (11) zwischen dem Mantelrohr (2) und dem Innenleiter (3) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der gasisolierte Rohrleiter (1) mit einem Lichtbogenortungssystem überwacht wird, um eine defekte Stelle zu detektieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reparatur des gasisolierten Rohrleiters (1) unter Wasser erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (1', 1'', 1''', 1'''') des gasisolierten Rohrleiters (1) in definierten Längen (l₁, l₂) ausgeführt sind und Rohrleiter-Austauschabschnitte in entsprechenden Längen (l₁, l₂) vorgehalten werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenleiter (3) als Leiterrohr ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gasdruckkontrolle zwischen dem Gasraum (11) eines Abschnitts (1', 1'', 1''', 1'''') des gasisolierten Rohrleiters (1) und dem Inneren eines Trennabschnitts (4', 4'', 4''', 4'''') erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckdifferenz zwischen dem Gasraum (11) eines Abschnitts (1', 1'', 1''', 1'''') und dem Inneren eines Trennabschnitt (4', 4'', 4''', 4'''') in einer Verbindungsleitung (12) zwischen Abschnitt (1', 1'', 1''', 1'''') und Trennabschnitt (4', 4'', 4''', 4'''') gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennabschnitt (4', 4'', 4''', 4'''') und/oder das äußere Schutzrohr (10) mit einer Trenn-Markierung (13) versehen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung der Schritte a) bis e) nach Anspruch 1 unter einer Taucherglocke erfolgt