DE102012017227B4 - Apparatus for conducting power under high voltage and for data transmission, and method for producing the same - Google Patents

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    • H02B13/065—Means for detecting or reacting to mechanical or electrical defects

Abstract

Vorrichtung (1) zur Leitung von Strom unter Hochspannung und zur Datenübertragung, aufweisend zumindest: – ein Schutzrohr (2), welches mit einer isolierenden Masse (3), aufweisend ein mit Kunststoff gebundenes silikatisches Füllmaterial, ausgekleidet ist, – wobei das silikatische Füllmaterial ein Sand- und Kiesgemisch und der Kunststoff ein Epoxid-Harz ist, – stromführende Leiter (4), die in dem Schutzrohr (2) angeordnet sind und – einen Überwachungssensor (5), der in dem Schutzrohr (2) angeordnet ist.Device (1) for conducting current under high voltage and for data transmission, comprising at least: - a protective tube (2) which is lined with an insulating mass (3) comprising a silicate filler material bonded to plastic, - wherein the siliceous filler is a Sand and gravel mixture and the plastic is an epoxy resin, - live conductors (4), which are arranged in the protective tube (2) and - a monitoring sensor (5), which is arranged in the protective tube (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Leitung von Strom unter Hochspannung und zur Datenübertragung sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Vorrichtung.The invention relates to a device for conducting power under high voltage and for data transmission and to a method for producing this device.

Angesichtes des zunehmenden Einsatzes von regenerativen Energien ist ein Ausbau des gesamten Leitungsnetzes zwingend erforderlich. Dabei sind wegen der zeitlich und örtlich sehr unterschiedlichen Verfügbarkeiten der einzelnen Erzeuger wie Windkraft und Solarenergie insbesondere die großräumigen Verbindungen verstärkt gefragt.In view of the increasing use of renewable energies, an expansion of the entire pipeline network is absolutely necessary. Due to the very different availability of individual producers, such as wind power and solar energy, the large-scale connections are particularly in demand.

Ein weiterer Grund liegt in der Einbindung der Zwischenspeichertechnik, die die Wasserkraft von den Alpen bis Norwegen in diesem Verbund erforderlich macht. Auch sind für regenerative Energien häufig unzugängliche oder katastrophenrelevante Gebiete zu durchqueren, was an die Energietransporttechnik besondere Anforderungen stellt.Another reason is the integration of caching technology, which requires hydropower from the Alps to Norway in this network. In addition, regenerative energies often have to pass through inaccessible or catastrophically relevant areas, which places special demands on energy transport technology.

Der derzeitig geplante Weg der zusätzlichen überirdischen Aufständerung von Überlandleitungen ist aus Kosten- wie Genehmigungsgründen nicht gangbar. Darüber hinaus ist die Katastrophenanfälligkeit überirdischer Leitungssysteme zu groß, um auch aus unwegbaren Gegenden Strom anzutransportieren. Zur Schaffung von sogenannten Stromautobahnen sind daher dringend neue Techniken zu entwickeln, die zukunftsweisende Lösungen liefern können.The currently planned way of additional overhead mounting of power lines is not feasible for cost and approval reasons. In addition, the vulnerability of underground cable systems is too large to transport electricity from impassable areas. For the creation of so-called "electricity highways" new technologies are urgently needed, which can provide forward-looking solutions.

Freileitungen werden entweder als Drehstromsysteme oder als Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) ausgeführt. Die Trassen bestehen dabei aus Stahlseilen, die mit Aluminium umsponnen sind. Problematisch dabei sind die starken Außenfelder, der geringere Isolationswiderstand durch das Vorhandensein von Luftfeuchtigkeit und die Korona-Verluste durch die sehr hohe Feldstärke an der Drahtoberfläche.Overhead lines are designed either as three-phase systems or as high-voltage direct current (HVDC) transmission. The routes consist of steel cables that are wrapped in aluminum. The problem here is the strong external fields, the lower insulation resistance due to the presence of humidity and the corona losses due to the very high field strength at the wire surface.

Erdkabel besitzen durch die Verwendung von Kupfer zwar einen um 40% geringeren ohmschen Widerstand, haben aber als Drehstromsystem einen deutlich höheren Blindleistungsanteil durch den kapazitiven Belag des Kabels, der nur außerhalb der Übertragungsstrecke kompensiert werden kann. Gerade als Überseekabel werden sie deshalb als HGÜ-System ausgeführt.Earth cables have a 40% lower ohmic resistance due to the use of copper, but as a three-phase system they have a significantly higher reactive power component due to the capacitive coating of the cable, which can only be compensated outside the transmission path. As an overseas cable, they are therefore designed as an HVDC system.

Während die Freileitungen durch optische Kontrollen überprüft werden können, sind Beschädigungen an Erdkabeln oft nicht rechtzeitig zu erkennen. Gasisolierte Rohrleiter (GIL) werden zunehmend als Alternative für unterirdische Hochspannungsleitungen eingesetzt. Rohrleiter unterliegen im Gegensatz zu feststoffisolierten Leitungen nahezu keiner Alterung und sind im Vergleich zu anderen Energieübertragungsanlagen außerordentlich betriebssicher. GIL sind aber von außen leicht zu beschädigen und werden mit einem klimawirksamen Gas (SF6) gefüllt.While the overhead lines can be checked by optical controls, damage to underground cables can often not be detected in time. Gas insulated pipe conductors (GIL) are increasingly being used as an alternative to underground power transmission lines. In contrast to solid-insulated cables, pipelines are subject to virtually no aging and are extremely reliable compared to other energy transmission systems. But GIL are easy to damage from the outside and are filled with a climate-effective gas (SF 6 ).

Das Feld der Möglichkeiten spannt sich also zwischen erhöhter Verlustleistung bei Freileitungen, Wartungsintensität bei Erdkabeln und technischen Risiken bei dem Einsatz von Isoliergas.The field of possibilities thus spans between increased power dissipation in overhead lines, maintenance intensity in underground cables and technical risks in the use of insulating gas.

Aus DE 40 27 538 A1 ist ein Energiekabel für den Mittel-, Hoch- und Höchstspannungsbereich mit integrierten Lichtwellenleiter-(LWL)-Elementen zur Datenübertragung und zur Eigenüberwachung des Energiekabels und der benachbarten Elemente bekannt. Beschrieben wird die Integration eines Lichtwellenleiters in ein konventionelles Energiekabel. Dieser Lichtwellenleiter dient der Datenübertragung. Die Integration des Lichtwellenleiters erfolgt in der Mitte des Kabels oder als Wicklungsbestandteil in der Peripherie des Energiekabels. Eine Temperaturmesseinrichtung kann zusätzliche Nachrichten über eine Weiche einkoppeln. Die Glasfasern dienen als Temperatursensor oder zur Detektion von Beschädigungen durch eindringende Gegenstände.Out DE 40 27 538 A1 is an energy cable for the medium, high and extra high voltage range with integrated fiber optic (LWL) elements for data transmission and for self-monitoring of the power cable and the adjacent elements known. The integration of an optical waveguide into a conventional power cable is described. This optical waveguide is used for data transmission. The integration of the optical waveguide takes place in the middle of the cable or as a winding component in the periphery of the power cable. A temperature measuring device can couple additional messages via a switch. The glass fibers serve as a temperature sensor or to detect damage from penetrating objects.

In DE 11 98 885 A wird eine Isolierung von Schaltanlagenbauteilen beschrieben. Offenbart wird hierbei eine Anordnung für Hochstromanwendungen, bei der ein stromführender Innenleiter von einem weichen Isolationsmaterial umhüllt wird, welches dann mit verschraubten Außenhüllen aus Strahl ummantelt ist. Diese Außenhülle wird in Segmenten unter Druck verschraubt, so dass Lufteinschlüsse dadurch minimiert werden können.In DE 11 98 885 A an insulation of switchgear components is described. Disclosed here is an arrangement for high-current applications, in which a current-carrying inner conductor is enveloped by a soft insulating material, which is then sheathed with screwed outer sheaths of beam. This outer shell is bolted in segments under pressure, so that air pockets can be minimized.

In PESCHKE, E.: Kabelanlagen für Hoch- und Höchstspannung. Erlangen, München: Publicis-MCD-Verlag, 1998. S. 119. – ISBN 3-89578-057-X wird der grundsätzliche Aufbau von HGÜ-Kabeln beschrieben, der im wesentlichen dem von Hoch- spannungskabeln für Wechsel-/Drehstrombetrieb entspricht und die Elemente Leiter, Isolierhülle, feldglättende Schichten, Metallmantel, Stahldrahtbewehrung und Korrosionsschutz umfasst.In PESCHKE, E .: Cable systems for high and extra high voltage. Erlangen, Munich: Publicis-MCD-Verlag, 1998. p. 119. - ISBN 3-89578-057-X describes the basic structure of HVDC cables, which essentially corresponds to that of high-voltage cables for AC / AC operation, and The elements include conductors, insulating sheath, field-smoothing layers, metal sheath, steel wire reinforcement and corrosion protection.

Aus DE 10 2009 019 797 A1 ist eine Anordnung zur Magnetfeldkompensation bei Starkstromkabeln bekannt. Dabei werden verschiedene Möglichkeiten der Kompensation von Magnetfeldern von Hochstromkabeln aufgezeigt. Dies wird entweder durch eine Bänderbewicklung von hochpermeablem Material erzielt, oder durch Einhausunq des Kabels in ein stromrückführendes Rohr.Out DE 10 2009 019 797 A1 An arrangement for magnetic field compensation in power cables is known. Different possibilities of compensation of magnetic fields of high current cables are shown. This is achieved either by tape wrapping of high permeability material, or by housing the cable into a current returning pipe.

In DE 11 82 412 B wird ein Verfahren zum Isolieren zweier ineinander angeordneter Metallkörper durch Ausgießen des Zwischenraumes mit Gießharz offenbart. Eine derartige Isolation kommt insbesondere für elektrische Anlagen in Betracht, deren Spannung führende Teile in Gießharz eingebettet sein sollen, auf dem eine Metallumhüllung sitzt.In DE 11 82 412 B discloses a method for insulating two nested metal bodies by pouring the gap with casting resin. Such isolation comes in particular for electrical systems into consideration, the voltage-carrying parts should be embedded in casting resin, sitting on a metal sheath.

DE 35 11 085 A1 offenbart ein dreiadriges, längswasserdichtes 20 kV-Seekabel mit eingelegten Nachrichtenleitungen. Die Erhöhung der Längsabdichtung wird im Wesentlichen dadurch erreicht, dass einerseits in jedem Außenspalt der Telekommunikationsleitung eine Telekommunikationsleitung eingesetzt wird und einem FM-Quad mit Lecküberwachungskernen und andererseits bei jedem Kabelkern der Kupferleiter, ein FM-Kabel, eine feste Konstruktion aufweist und der Schirm mittels Quellpulver versetzt ist und ein Schichtmantel um die Kabelkernanordnung herum angeordnet ist. DE 35 11 085 A1 discloses a 3-core, longitudinally watertight 20 kV submarine cable with inserted communication lines. The increase in the longitudinal seal is achieved essentially by the fact that on the one hand in each outer slot of the telecommunication line, a telecommunication line is used and an FM-Quad with leak monitoring cores and on the other hand at each core of the copper conductor, an FM cable, a solid construction and the screen by means of swelling powder is offset and a layer jacket is disposed around the cable core assembly around.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels derer Strom unter Hochspannung und Daten verlustarm geleitet werden können, wobei diese Vorrichtung hochfest gegen Umwelteinflüsse und wartungsfrei sein sollte. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung dieser Vorrichtung zur Verfügung zu stellen.Against this background, the object of the present invention is to provide a device by means of which electricity can be passed under high voltage and low-loss data, this device should be highly resistant to environmental influences and maintenance-free. Another object is to provide a method of making this device.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 8 sowie den weiteren vorteilhaften Ausführungsformen gemäß den Unteransprüchen.This object is achieved by a device according to claim 1 and a method according to claim 8 and the further advantageous embodiments according to the subclaims.

Vorgeschlagen wird ein Vorrichtung zur Leitung von Strom unter Hochspannung und zur Datenübertragung, aufweisend zumindest:

  • – ein Schutzrohr, welches mit einer isolierenden Masse, aufweisend ein mit Kunststoff gebundenes silikatisches Füllmaterial, ausgekleidet ist,
  • – wobei das silikatische Füllmaterial ein Sand- und Kiesgemisch und der Kunststoff ein Epoxid-Harz ist,
  • – stromführende Leiter, die in dem Schutzrohr angeordnet sind und
  • – einen Überwachungssensor, der in dem Schutzrohr (2) angeordnet ist.
A device is proposed for conducting power under high voltage and for data transmission, comprising at least:
  • A protective tube which is lined with an insulating mass comprising a plastic-bound silicate filling material,
  • Wherein the siliceous filler is a mixture of sand and gravel and the plastic is an epoxy resin,
  • - Current-carrying conductors which are arranged in the protective tube and
  • A monitoring sensor located in the protective tube ( 2 ) is arranged.

Vorzugsweise umfasst das Schutzrohr einen Stahlwerkstoff. Hierdurch kann die Vorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform unterirdisch verlegt werden.Preferably, the protective tube comprises a steel material. This allows the device to be laid underground in a preferred embodiment.

Die einzelnen stromführenden Leiter können ein hochleitfähiges Metall umfassen oder aus diesem bestehen, welches in Form von Einzeladern ausgeführt ist, die so gewickelt sind, dass der Einfluss der Stromverdrängung hierdurch minimiert werden kann.The individual current-carrying conductors may comprise or consist of a highly conductive metal, which is designed in the form of individual cores, which are wound so that the influence of the current displacement can be minimized thereby.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die stromführenden Leiter als ein Zweiphasen-Wechselstromsystem ausgebildet sind.A further embodiment of the invention provides that the current-carrying conductors are designed as a two-phase AC system.

Weiterhin ist vorgesehen, dass die stromführenden Leiter als ein Dreiphasen-Drehstromsystem ausgebildet sind.Furthermore, it is provided that the current-carrying conductors are designed as a three-phase three-phase system.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die stromführenden Leiter als ein Hochspannungs-Gleichstromsystem ausgebildet sind.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the current-carrying conductors are formed as a high-voltage DC system.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass um die Leiter Ferritelemente regelmäßig beabstandet angeordnet sind. Wenn Ferritelemente in regelmäßigen Abständen um den Leiter herum eingebettet sind, führt dieses zur Korrektur der bei Wechselstrom auftretenden Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom, wodurch die sogenannte Blindleistungskompensation bewirkt wird.A further embodiment of the invention provides that the conductor ferrite elements are arranged regularly spaced. If ferrite elements are embedded around the conductor at regular intervals, this leads to the correction of the alternating current between phase voltage and current, which causes the so-called reactive power compensation.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Schutzrohr eine Kommunikationsleitung, vorzugsweise Glasfasern aufweisend, angeordnet ist. Die Kommunikationsleitung kann vollständig aus Glasfasern bestehen.According to a further advantageous embodiment of the device of the invention it is provided that in the protective tube a communication line, preferably comprising glass fibers, is arranged. The communication line can be made entirely of glass fibers.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung mehrere Sensorelemente zur Ausbildung eines Telemetriesystems umfasst, über welches Überwachungsdaten generierbar sind. Bei der Mitverlegung von Sensorelementen zur Ausbildung des Telemetriesystems können diese bei Wechselstromsystemen induktiv versorgt werden, wobei die Auslesung der Ergebnisse entweder als Hohlleiterwelle möglich ist, oder bei Gleichstromsystemen eine datentechnische Verbindung zu der Glasfaser-Kommunikationsleitung hergestellt werden kann.A further embodiment of the invention provides that the device comprises a plurality of sensor elements for forming a telemetry system, via which monitoring data can be generated. When co-relocation of sensor elements to form the telemetry system they can be supplied inductively in AC systems, the readout of the results is either possible as a waveguide wave, or in DC systems a data connection to the optical fiber communication line can be made.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Leitung von Strom unter Hochspannung und Datenübertragung vor, wobei

  • – in einem Schutzrohr zumindest stromführende Leiter und
  • – zumindest ein Überwachungssensor verlegt werden und
  • – das Schutzrohr mit einer isolierenden Masse, aufweisend ein mit Kunststoff gebundenes silikatisches Füllmaterial, ausgekleidet wird wobei
  • – zur Auskleidung ein Sand- und Kiesgemisch verwendet wird, welches mit einem Epoxidharz gebunden wird.
A further advantageous embodiment of the invention provides a method for producing a device for conducting current under high voltage and data transmission, wherein
  • - In a protective tube at least live conductors and
  • - At least one monitoring sensor are installed and
  • - The protective tube with an insulating mass, comprising a plastic bound silicate filler, lined is where
  • - For lining a sand and gravel mixture is used, which is bound with an epoxy resin.

Es wurde herausgefunden, dass mit der Erfindung eine Vorrichtung und eine Technologie zum Aufbau von Stromautobahnen, vorzugsweise in unterindischer Verlegung zur Verfügung gestellt werden können, die vorteilhafterweise als Stahlrohrpipeline mit einer Mineralgussfüllung ausgeführt sind. In das kalthärtende silikatische Material können beim Verlegen beispielsweise Kupferstränge, Glasfaserleiter und Sensorelemente mit eingebettet werden. Blindleistungskompensationsvorrichtungen können ebenfalls bei der Erstellung der Pipeline mit eingebracht werden.It has been found that the invention can provide an apparatus and a technology for the construction of power highways, preferably in under-Indian laying, which are advantageously designed as a tubular steel pipeline with a mineral casting filling. In the For example, cold-hardening siliceous materials can be embedded with copper strands, glass fiber conductors and sensor elements. Reactive power compensation devices may also be included in the construction of the pipeline.

Diese Technik ist verlustarm, hochfest gegen Umwelteinflüsse und wartungsfrei. Es können in dieser Technologie sowohl Drehstromsysteme als auch HGÜ-Techniken realisiert werden. Die Außenbelastung der Umwelt durch Gefährdung, Wärmeabfuhr und elektrische Felder ist so minimal, dass diese Strompipeline nahezu genehmigungsfrei überall verlegt werden kann. Die vollständige Recycelbarkeit des Materials ist ebenfalls gegeben.This technology is low-loss, high-strength against environmental influences and maintenance-free. Both three-phase systems and HVDC technologies can be implemented in this technology. The external pollution of the environment through hazards, heat dissipation and electric fields is so minimal that this current pipeline can be laid almost anywhere without authorization. The complete recyclability of the material is also given.

Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung aus einem Stahlrohr bestehen, welches mit sogenanntem Mineralguss gefüllt ist. Dieses Material besteht beispielsweise aus einem Sand- und Kiesgemisch, welches mit Epoxid-Harz gebunden wird. Dieses kalthärtende Material besitzt die notwendige Isolationswirkung von 1015 Ω und so eine geringe Dielektrizitätskonstante, dass der Kapazitätsbelag der Leitung bei Wechselstromanwendungen nicht zu hoch wird. Die Einbringung des bindenden Kunststoffs auf die Kupferstränge und in die Innenwandung des Stahlrohrs bietet bei der Zusammenbringung der einzelnen Elemente dazu einen idealen Korrosionsschutz.According to the invention, the device may consist of a steel tube which is filled with so-called mineral casting. This material consists for example of a sand and gravel mixture which is bound with epoxy resin. This cold-hardening material has the necessary insulating effect of 10 15 Ω and so a low dielectric constant, that the capacitance of the line in AC applications is not too high. The incorporation of the binding plastic on the copper strands and in the inner wall of the steel tube provides an ideal corrosion protection when bringing together the individual elements.

Der Pipelineaufbau aus Stahlrohr basiert wegen der verbesserten Fertigbarkeit vorzugsweise auf gebogene Blechplatinen mit Längs- und Querverschweißung. Da es sich bei Strahlwerkstoff um ein permeables Material handelt, ist dadurch auch eine effektive Abschirmung von magnetischen Wechselfeldern möglich. Für die verwendeten Kupferstränge muss der Aufbau aus oxidisolierten Einzeladern und die Wicklungsart gewählt werden, damit bei ausreichend hohem Querschnitt Stromverdrängungseffekte vermieden werden. Diese verhindern neben der Widerstandserhöhung das Ausbreiten einer verlusterzeugenden Korona auf der Oberfläche des Leiters.The pipeline construction made of tubular steel is preferably based on bent sheet metal blanks with longitudinal and transverse welding because of the improved manufacturability. As the beam material is a permeable material, effective shielding of alternating magnetic fields is also possible. For the copper strands used, the structure of oxide-insulated single conductors and the type of winding must be selected so that current displacement effects are avoided if the cross section is sufficiently high. In addition to increasing the resistance, these prevent the spreading of a loss-generating corona on the surface of the conductor.

Bezüglich der elektrischen Auslegung sind sowohl ein Drehstromsystem wie ein HGÜ-Zweileitersystem möglich. Wichtige Parameter dabei sind die geometrischen Verhältnisse unter dem Aspekt der Hochspannung, der entstehende Kapazitäts- und Induktivitätsbelag, die mögliche Länge der Gesamtleitung, der Verlust und die Erwärmung aufgrund des ohmschen Widerstands und aufgrund des magnetischen Kurzschluss im Stahlmantel und die möglicherweise notwendige Blindleistungskompensation durch zusätzliche Ferritringe um die einzelnen Leiter.With regard to the electrical design, both a three-phase system and an HVDC two-wire system are possible. Important parameters here are the geometric conditions in terms of high voltage, the resulting capacitance and inductance coating, the possible length of the overall line, the loss and heating due to the ohmic resistance and due to the magnetic short in the steel jacket and the possibly necessary reactive power compensation by additional ferrite rings around the individual ladder.

Die Technik der als Datenautobahn dienenden Glasfaserstränge ist ein nutzbringendes Abfallprodukt, welches aber auch für die Telemetrie der Überwachungssensoren verwendet werden kann.The technique of serving as a data highway glass fiber strands is a useful waste product, which can also be used for the telemetry of the monitoring sensors.

Da es sich hier dank des Werkstoffmixes um eine hochfeste und in sich geschlossene Struktur handelt, ist eine on-line-Überwachung erforderlich. Diese wird von einer Anzahl von Sensoren für Temperatur, Schwingung, Dehnung, Feuchtigkeit, Feldstärke etc. als ein separates Telemetriesystem durchgeführt, die beispielsweise in einer separaten Metallkapsel untergebracht sind. Durch Empfang und Gleichrichtung des vorhandenen Wechselfeldes von 50 Hz wird die Sensoreinheit versorgt. Das Ergebnis der Messung kann sowohl glasfaseroptisch über die Datenautobahn ausgekoppelt werden, als auch höchstfrequenzmäßig auf Hohlleiterbasis durch die Röhre an das Ende der Leitung gesendet werden. Eine entsprechende Empfangsstelle wertet dann ständig die Messwerte der Überwachungssensorik aus, so dass die Stromautobahn ständig kontrolliert gefahren werden kann.Thanks to the material mix, this is a high-strength and self-contained structure, which requires on-line monitoring. This is performed by a number of sensors for temperature, vibration, strain, humidity, field strength, etc., as a separate telemetry system housed, for example, in a separate metal capsule. By receiving and rectifying the existing alternating field of 50 Hz, the sensor unit is powered. The result of the measurement can be coupled both fiber-optically over the information superhighway, as well as ultra-frequency waveguide-based sent through the tube to the end of the line. A corresponding reception point then constantly evaluates the measured values of the monitoring sensor system, so that the power highway can be constantly controlled.

Diese einzelnen Metallkapseln müssen dann während der Fertigung in großer Stückzahl in den feuchten Mineralguss an einer Stelle mit geringer Feldstärke eingebettet werden und können dann ständig Messdaten generieren und übertragen.These individual metal capsules must then be embedded in large quantities during production in the wet mineral casting at a location with low field strength and can then constantly generate and transmit measurement data.

Die Fertigung einer solchen Stompipeline erfolgt dann vor Ort während der Verlegung. Der äußere Stahlmantel, der aus gebogenen Blechsegmenten zusammengesetzt werden muss, wird dann um die kontinuierlich von Trommeln abgewickelten Kupfer- und Glasfaserstränge gelegt und verschweißt. Dann erfolgt mit einem Spezialwerkzeug die Verbringung des frischen Mineralgusses in das gefertigte Segment, wobei Blindleistungskompensatoren und Sensorkapseln in dieser Phase mit eingebracht werden müssen. Vor der Unterflurverlegung wird dann der Stahlmantel noch von außen Korrosionsgeschützt. Leitungsabschnitte von bis zu 100 km Länge sind so möglich.The production of such a stompipeline then takes place during the installation. The outer steel shell, which must be composed of bent sheet metal segments, is then placed around the continuously unwound from drums copper and glass fiber strands and welded. Then, with a special tool, the transfer of fresh mineral casting in the finished segment, with reactive power compensators and sensor capsules must be introduced in this phase. Before the underfloor laying, the steel shell is then protected against corrosion from the outside. Line sections of up to 100 km in length are possible.

Eine Verlegung der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch Gewässer mittels einschlämmen, eine Integration in Tunnel- oder Brückenkonstruktionen oder eine erhabene dammförmige Errichtung zur Überquerung von Gebirgen ist ebenfalls möglich.It is also possible to lay the device according to the invention through bodies of water by means of sludging, integration into tunnel or bridge constructions or a raised embankment-type construction for crossing mountains.

Aufgrund der mechanischen Widerstandsfähigkeit und des idealen Korrosionsschutzes bildet die Strompipeline eine langfristig verfügbare Alternative zu bisherigen Überlandleitungen.Due to the mechanical resistance and the ideal corrosion protection, the current pipeline forms a long-term alternative to existing power lines.

Beispielhaft werden Ausführungsformen der Erfindung in den nachfolgenden Figuren dargestellt und näher beschrieben.By way of example, embodiments of the invention are illustrated in the following figures and described in more detail.

Es zeigen:Show it:

1: schematisch den Aufbau der Vorrichtung als Strompipeline für ein Dreiphasen-Drehstromsystem und 1 FIG. 2 schematically shows the construction of the device as a current pipeline for a three-phase three-phase system and

2: den schematischen Aufbau der Vorrichtung als Strompipeline für ein doppeltes Hochspannung-Gleichstrom-Übertragungssystem 2 : The schematic structure of the device as a current pipeline for a double high voltage DC transmission system

In der 1 wird schematisch der Aufbau der Vorrichtung als Strompipeline für ein Dreiphasen-Drehstromsystem dargestellt, die zur Leitung von Strom unter Hochspannung und zur Datenübertragung ist.In the 1 schematically the structure of the device is shown as a current pipeline for a three-phase three-phase system, which is for conducting power under high voltage and for data transmission.

Die Vorrichtung 1 umfasst hierbei beispielhaft zumindest

  • – ein Schutzrohr 2, welches mit einer isolierenden Masse 3, umfassend ein mit Kunststoff gebundenes silikatisches Füllmaterial, ausgekleidet ist,
  • – stromführende Leiter 4, die in dem Schutzrohr 2 angeordnet sind und einen Überwachungssensor 5.
The device 1 includes here by way of example at least
  • - a protective tube 2 which with an insulating mass 3 comprising a plastic-bound silicate filler material, lined,
  • - live conductors 4 in the protective tube 2 are arranged and a monitoring sensor 5 ,

Es können hierbei ein oder mehrere Überwachungssensoren 4 vorgesehen sein, die beispielsweise durch Wechselfelder versorgt werden.It can here one or more monitoring sensors 4 be provided, which are supplied for example by alternating fields.

Die Leiter 4 können als Kupferleiter, beispielsweise gewickelt nach dem Röbels-Prinzip ausgebildet sein. Das Schutzrohr 2 ist beispielsweise ein Stahlmantel aus geschweißten Rohrelementen.The ladder 4 can be formed as a copper conductor, for example, wound on the Röbels principle. The protective tube 2 For example, a steel jacket made of welded pipe elements.

Zudem ist eine Anordnung Monomode-Glasfasern 6 zur Datenübertragung vorgesehen.In addition, an arrangement is single-mode optical fibers 6 intended for data transmission.

Zur Blindleistungskompensation ist ein Ferritring 7 vorgesehen, bei dem Ferritelemente in regelmäßigen Abständen um den Leiter herum eingebettet sind.For reactive power compensation is a ferrite ring 7 provided in which ferrite elements are embedded at regular intervals around the conductor.

In der 2 wird schematisch der Aufbau der Vorrichtung 1 als Strompipeline für ein doppeltes Hochspannung-Gleichstrom-Übertragungssystem dargestellt.In the 2 schematically the structure of the device 1 shown as a current pipeline for a double high voltage DC transmission system.

Die Vorrichtung 1 umfasst ein Schutzrohr 2, welches ebenfalls als Stahlmantel aus geschweißten Rohrelementen ausgebildet sein kann. Die stromführenden Leiter 4 können in dieser Ausführungsform ebenfalls gewickelte Kupferleiter sein. Zur Datenübertragung ist auch hier eine Anordnung von Monomode-Glasfasern 6 vorgesehen, die beispielsweise um einen Überwachungssensor 5 angeordnet sein können. Der Überwachungssensor 5 kann durch elektrische Leiter versorgt und ausgelesen werden.The device 1 includes a protective tube 2 , which may also be formed as a steel jacket made of welded tubular elements. The live conductors 4 may also be wound copper conductors in this embodiment. For data transmission is also an arrangement of single-mode optical fibers here 6 provided, for example, to a monitoring sensor 5 can be arranged. The monitoring sensor 5 can be supplied and read by electrical conductors.

Dadurch, dass bei der Verlegung bzw. Herstellung der Vorrichtung auch Sensorelemente als Telemetriesystem mit eingefügt werden können, die Überwachungsdaten generieren, und die bei Wechselstromsystemen induktiv versorgt werden können, ist die Auslesung der Ergebnisse entweder als Holleiterwelle möglich, oder es kann bei Gleichstromsystemen eine datentechnische Verbindung zu der Glasfaser-Kommunikationsleitung hergestellt werden.The fact that in the installation or production of the device and sensor elements can be inserted as a telemetry system, generate the monitoring data, and can be supplied inductively in AC systems, the reading of the results either as Holleiterwelle is possible, or it can be a data technology in DC systems Connection to the fiber optic communication line are made.

Claims (8)

Vorrichtung (1) zur Leitung von Strom unter Hochspannung und zur Datenübertragung, aufweisend zumindest: – ein Schutzrohr (2), welches mit einer isolierenden Masse (3), aufweisend ein mit Kunststoff gebundenes silikatisches Füllmaterial, ausgekleidet ist, – wobei das silikatische Füllmaterial ein Sand- und Kiesgemisch und der Kunststoff ein Epoxid-Harz ist, – stromführende Leiter (4), die in dem Schutzrohr (2) angeordnet sind und – einen Überwachungssensor (5), der in dem Schutzrohr (2) angeordnet ist.Contraption ( 1 ) for conducting power under high voltage and for data transmission, comprising at least: - a protective tube ( 2 ), which with an insulating mass ( 3 ), comprising a silicate filler material bonded to plastic, is lined, - wherein the siliceous filler material is a mixture of sand and gravel and the plastic is an epoxy resin, - current-carrying conductors ( 4 ) contained in the protective tube ( 2 ) and - a monitoring sensor ( 5 ) contained in the protective tube ( 2 ) is arranged. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stromführenden Leiter (4) als ein Zweiphasen-Wechselstromsystem ausgebildet sind.Device according to claim 1, characterized in that the current-carrying conductors ( 4 ) are formed as a two-phase AC system. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stromführenden Leiter (4) als ein Dreiphasen-Drehstromsystem ausgebildet sind.Device according to claim 1, characterized in that the current-carrying conductors ( 4 ) are formed as a three-phase three-phase system. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stromführenden Leiter (4) als ein Hochspannungs-Gleichstromsystem ausgebildet sind.Device according to claim 1, characterized in that the current-carrying conductors ( 4 ) are formed as a high-voltage DC system. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei um die Leiter (4) Ferritelemente (7) regelmäßig beabstandet angeordnet sind.Device according to one of the preceding claims, wherein the conductors ( 4 ) Ferrite elements ( 7 ) are arranged regularly spaced. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Schutzrohr (2) eine Kommunikationsleitung (6), angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, wherein in the protective tube ( 2 ) a communication line ( 6 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Sensorelemente (5) zur Ausbildung eines Telemetriesystems vorhanden sind, über welches Überwachungsdaten generierbar sind.Device according to one of the preceding claims, wherein a plurality of sensor elements ( 5 ) are present for forming a telemetry system, via which monitoring data can be generated. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung (1) zur Leitung von Strom unter Hochspannung und Datenübertragung, wobei – in einem Schutzrohr (2) zumindest stromführende Leiter (4) und – zumindest ein Überwachungssensor (5) verlegt werden und – das Schutzrohr (2) mit einer isolierenden Masse (3), aufweisend ein mit Kunststoff gebundenes silikatisches Füllmaterial, ausgekleidet wird, wobei – zur Auskleidung ein Sand- und Kiesgemisch verwendet wird, welches mit einem Epoxidharz gebunden wird.Method for producing a device ( 1 ) for conducting power under high voltage and data transmission, wherein - in a protective tube ( 2 ) at least live conductors ( 4 ) and - at least one monitoring sensor ( 5 ) and - the protective tube ( 2 ) with an insulating mass ( 3 ), comprising a plastic bound silicate filler, lined - For lining a sand and gravel mixture is used, which is bound with an epoxy resin.
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