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Anwendungsgebiet und Stand der Technik
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Elektrische Versorgungskabel werden, zumindest in Städten, überwiegend als Erdkabel unterirdisch verlegt, auch, soweit Hochspannungen betroffen sind, von zum Beispiel 30 oder 110 kV. Wegen der unvermeidlichen Leitungsverluste und daraus resultierender Erwärmung sind die Kabel meist ölgekühlt und/oder ölisoliert. Bei der Stilllegung eines Ölkabels ist es vorgeschrieben, dass der Betreiber alle wassergefährdenden Stoffe zu entfernen hat. Das Kabelisolieröl besitzt eine geringe Viskosität, durch Beschädigungen des Metalmantels kann das Kabelöl in das Erdreich austreten. Nach der Stilllegung von Ölkabeln ist dies ebenso zu verhindern, wie es im Betrieb war.
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Stillgelegte Ölkabel werden, wenn möglich, nach einem Ausblasen mit Luft vollständig ausgebaut. In diesem Fall enthält das auszubauende Kabel jedoch noch größere Mengen an Öl. Oft ist jedoch ein Ausbau des Kabels nicht möglich, weil das ein Aufgraben des Erdreichs erfordern würde und dies zum Teil unmöglich oder zumindest hochgradig aufwändig wäre, zum Beispiel, wenn darüber Gebäude, Industrieanlagen, Straßen oder andere Verkehrsadern verlaufen. Daher wird ein Befüllen des Kabels mit Stickstoff und eine fortgesetzte Drucküberwachung vorgeschlagen. Bei unterirdischen Ölkabelanlagen muss der Betreiber die Anlagen weiterhin elektrisch und hydraulisch durch selbsttätige Störmeldeeinrichtungen überwachen, so dass Störungen in einer ständig besetzten Betriebsstelle angezeigt, die Betriebswerte ständig erfasst und auf die Abweichung von Sollwerten kontrolliert werden. Nach den von Anmelderseite festgestellten Untersuchungen, enthielten die stillgelegten Kabel selbst nach dem Ausblasen noch 5-10 % Restöl.
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Aufgabe und Lösung
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Reinigungssystem zu schaffen, mit dem stillgelegte Ölkabel so behandelt werden können, dass sie in einem solchen Grade ölfrei sind, dass sie ohne die geforderten aufwändigen Maßnahmen in ihrer bisherigen Umgebung, z.B. im Erdreich, verbleiben können.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit folgenden Verfahrensschritten: beidseitiger Anschluss eines Längenabschnitts des Kabels an ein eine Tensid-Lösungs-Zufuhr und eine Ölabscheidung enthaltendes Reinigungssystem, Füllung von Kabelhohlräumen mit einer wässrigen Lösung von Tensiden, Verbleib der Tensid-Lösung für eine Zeit zwischen 4 und 18 Stunden im Kabel, Abpumpen und Zuführen der ölhaltigen Tensid-Lösung zu einer Öl-Abscheidung, Spülung der Kabelhohlräume mit Tensid-Lösung im Kreislauf über eine Ölabscheidung für einen Zeitraum von 1 bis 8 Stunden, Spülung der Kabelhohlräume mit Wasser, Ausblasen der Kabelhohlräume mit Luft, Verschluss der Enden des Längenabschnitts des Kabels.
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Diese aufeinanderfolgenden Reinigungsschritte sorgen dafür, dass das Öl aus den Kabelhohlräumen so weit entfernt wird, dass selbst bei einer Verletzung der Außenhaut des Kabels nichts in die Umgebung austritt. Als Kabelhohlräume sind hier nicht nur die Kanäle für den Ölfluss zum Zwecke der Kühlung/Isolierung zu verstehen, bei Hohlleiterkabeln also ein mittiger Kanal, sondern auch alle Spalte und Zwischenräume, zum Beispiel zwischen den Kardeelen, die den Leiter bilden, und vor allem auch in Poren der Isolation, die den Leiterstrang umgibt und der in vielen Fällen aus vielen Papierlagen besteht, die auch Öl aufnehmen. Diese werden durch die Behandlung mit dem Verfahren nach der Erfindung oberflächlich ausgelaugt und können dann in Form einer Emulsion oder Lösung durch die Spülung entfernt werden. Es ist ein Verdienst der Erfindung, dies erkannt und einer Lösung zugeführt zu haben. Der Begriff „oberflächliche Auslaugung“ bedeutet, dass alles Öl entfernt ist, was überhaupt austreten kann. Zum Beispiel in einer Papierlage dauerhaft gebundenes Öl stellt auch bei Verletzung der Kabel- Außenhaut kein Umweltproblem dar.
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Es ist zu erkennen, dass durch die Erfindung mit einer einmaligen Behandlung ein Ergebnis erzielt wird, das die bisher dafür notwendigen Überwachungs-Maßnahmen überflüssig macht, die anderenfalls über Jahre und Jahrzehnte hätten aufrechterhalten werden müssen. Darüber hinaus würden selbst bei einer solchen Überwachung die Umwelt beeinträchtigende Beschädigungen nur angezeigt, aber nicht verhindert werden. Es müsste dann noch eine Sanierung des betroffenen Bereiches eingeleitet werden.
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Das erfindungsgemäße Reinigungssystem zur Entfernung von Ölresten aus stillgelegten ölgekühlten und/oder ölisolierten elektrischen Kabeln enthält Zuleitungen mit Anschlüssen an offene Enden von Längenabschnitten von vorzugsweise in der Erde verlegten Kabeln, wenigstens einen Ölabscheider, eine Umwälzpumpe, eine Rückführung von im Ölabscheider gereiniger Tensid-Lösung in einen den Ölabscheider, die Umwälzpumpe und Kabelhohlräume enthaltenen Kreislauf.
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Das Verfahren wird angewendet, um stillgelegte vorher ölgekühlte und/oder ölisolierte elektrische Erdkabel und/oder für eine Entnahme und Entsorgung schwer- oder unzugängliche Ölkabel in einen Zustand zu bringen, in dem sie ohne Überwachung auf eine Umweltgefährdung dauerhaft verbleiben können. Dazu wird das Kabelinnere mit einer wässrigen Tensid-Mischung gefüllt, die für eine längere Zeit von Stunden bis Tagen darin verbleibt. Der Inhalt wird dann über einen Ölabscheider geleitet. Danach wird das Kabelinnere mit Tensid Mischung im Umlauf-Verfahren unter ständiger Abscheidung von Restöl für eine Zeit von einigen Stunden gespült, dann eine Spülung mit Wasser vorgenommen, das Restwasser ausgeblasen und die Kabelenden verschlossen. Das Reinigungssystem 15 enthält eine Anordnung 14 mit einem Auffangbehälter 30, einem Ölabscheider 31 und einer Pumpe 32 sowie einer Zufuhr von Tensid-Mischung aus einem Zufuhrbehälter. Diese sind untereinander und mit den Kabelenden 19 über Zuleitungen 21 verbunden.
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Die vorstehenden und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischenüberschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
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Figurenliste
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung des Reinigungssystems nach der Erfindung, an dem das Verfahren nach der Erfindung erläutert wird und
- 2 einen schematischen Längsschnitt durch ein ölgekühltes und/oder ölisoliertes Kabel.
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Detaillierte Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
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Die in 1 im Prinzip gezeigte mobile Anordnung 14 eines Reinigungssystems 15 ist in der Nähe einer Arbeitsstelle aufgestellt, an der sich ein Längenabschnitt 18 eines im Erdreich 17 verlegten, jetzt stillgelegten ehemals ölgekühlten und/oder ölisolierten elektrischen Kabels 16, im Folgenden als Ölkabel bezeichnet, befindet. Wenn hiervon Kabeln gesprochen wird, so sind damit alle Kabel mit einem oder mehrfachen Leitern und für alle gebräuchlichen Spannungen und Stromarten gemeint. Die Länge eines Längenabschnitts 18 ist von den Umständen abhängig und kann normalerweise zwischen 100 m und 200 m betragen. Die Kabelenden 19 sind jeweils in einer Baugrube 23 freigelegt. An sie wird für die Reinigung mittels Anschlüssen 20 jeweils eine Zuleitung 21 angeschlossen, die mit einem Ventil 22 verschließbar ist.
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Die nicht im Detail dargestellten Anschlüsse 20 sind vorzugsweise Rohr-Klemm-Verbinder, beispielsweise Schnellverbinder, die mit beweglichen Klemmsektoren arbeiten. Sie werden auf die äußere Hülle des Ölkabel aufgeschoben und dort dichtend festgeklemmt.
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2 zeigt einen Längsschnitt durch ein Ölkabel 16. Der elektrische Leiter 24 ist ein Hohlleiter, der aus zusammengefügten oder miteinander verflochtenen Kardeelen oder Einzelsträngen aufgebaut ist und einen mittleren Kanal 25 umschließt, durch den Kühl- und Isolieröl fließen kann, wenn durch den Leiter erhebliche Stromstärken unter Hochspannung (z.B. 30 KV oder 110 KV) geleitet werden und dadurch das Kabel erwärmt wird. Der Leiter 24 ist von einer Isolierung 26 umgeben, einer relativ dicken Packung aus Papier oder anderen Isoliermaterialien. In diese Isolierung dringt durch Spalte zwischen den Kardeelen oder Strängen des Leiters 24 auch Öl ein, sofern nicht die Isolierung ohnehin von Beginn an ölgetränkt war. Die Isolierung 26 ist von einem Kupferband 27 umgeben, das Induktionsfelder um das Kabel ableitet. Dieses wird von einem Bleimantel 28 umgeben, das das Kabelinnere dicht umschließt. Darum wiederum kann ein Kunststoffmantel 29 das Äußere des Kabels bilden. Darauf, das heißt, auf den Bleimantel oder den Kunststoffmantel, wird auf beiden Seiten des Kabels je ein Anschluss 20 geschoben und schließt dann das innere des Kabels dicht an die Zuleitung 21 an, beispielsweise druckdichte Schläuche.
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Die Anordnung 14 außerhalb der Baugruben 23 weist einen Auffangbehälter 30, einen daran angeschlossenen Ölabscheider 31 und eine Pumpe 32 sowie einen an die Pumpe angeschlossenen Zufuhrbehälter 33, z.B. einen handelsüblichen IBC-Tank, auf. Dieser kann, ebenso wie die gesamte Anlage, auch auf einem Fahrgestell, beispielsweise einem Anhänger angeordnet sein. Ferner ist noch eine Blasluftzufuhr 34 vorgesehen, die entweder aus einem Luftgebläse oder einer anderen Druckluftquelle gebildet sein kann.
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In dem Zufuhrbehälter 33 befindet sich eine Tensid-Lösung, und zwar ist eine Mischung von Wasser mit anionischem und/oder nichtionischem, vorzugsweise aus Proteinen und/oder Estern pflanzlicher Fettsäuren hergestelltem Tensid mit einer Tensid-Konzentration zwischen 0,1 % und 6 %, vorzugsweise 0,5% bis 4,5%. Diese Tenside sind biologisch abbaubar und daher ökologisch unbedenklich.
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Vor Beginn des Reinigungsverfahrens sind normalerweise die stillgelegten Kabel 16 bereits vom Betreiber ausgeblasen und somit von dem darin enthaltenen Öl befreit, soweit dies damit erfasst werden kann. Es sind aber, wie diesseits festgestellt wurde, immer noch 5 bis 10 % des gesamten Ölinhalts in dem Kabel enthalten, sei es, dass es an den Wänden des Kanals 25 anhaftet oder in Spalten von Leiter oder Isolation eingedrungen ist und beim Ausblasen nicht erfasst wurde. Dazu kann auch beitragen, dass die Kabel nicht immer horizontal verlaufen und sich Rückhaltestellen gebildet haben.
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Der erste Verfahrensschritt besteht darin, dass von dem Zufuhrbehälter 33 die Tensid-Mischung über die Pumpe 32, die daran angeschlossene Zuleitung 21 und das geöffnete Ventil 22 und den Anschluss 20 am eingangsseitigen Kabelende 19 in die Kabelhohlräume geleitet wird, bis diese gefüllt sind. Danach werden beide Ventile 22 auf Ein- und Ausgangsseite geschlossen. Die Tensid-Mischung verbleibt dann im Kabel für eine vom Zustand, Länge und/oder Dimension des Kabels abhängige Zeit von einigen Stunden bis zu einem Tag, zum Beispiel zwischen 4 und 24 Stunden, bevorzugt zwischen 8 und 10 Stunden. Das führt dazu, dass die ja gut kriechfähige Tensid-Mischung einen großen Teil der Ölrückstände und gegebenenfalls daraus entstandene Verhärtungen aufweicht und emulgiert.
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Danach wird nach Öffnung der Ventile 22 der Inhalt der Kabelhohlräume abgepumpt. Das kann dadurch geschehen, das über die Pumpe 32 neue Tensid-Mischung ins Kabelinnere gepumpt wird und den bisherigen, nun mit Öl versetzten Inhalt in den Auffangbehälter 30 fördert, von wo er in den Ölabscheider 31 geleitet wird, der den Ölanteil ausfiltert. Bei den Ölabscheider 31 kann es sich um einen üblichen Ölabscheider handeln, der mit textilen oder metallischen Matten o.dgl. arbeitet. Das abgeschiedene Öl kann über die Ableitung 35 einer Sonder-Entsorgung zugeführt werden, während das auf Abwasserqualität gereinigte Wasser, z.B. auf unter 20 mg/l Öl, bedenkenlos über einen Abfluss 36 in Abwasserkanälen entsorgt werden kann.
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Im nächsten Verfahrensschritt findet eine kontinuierliche, ggf. auch pulsierende Spülung der Kabelhohlräume mit Tensid-Lösung im Kreislauf Pumpe 32/Zuleitung 21/Kabelhohlräume/Zuleitung 21/Auffangbehälter 30/Ölabscheider 31/Pumpe 32 etc. statt. Dazu wird die Tensid-Lösung unter einem für die Durchförderung dieses Kreislaufes geeigneten Druck von beispielsweise 1 bis 2 bar umgepumpt. Da die aus dem Kabelinneren austretende Tensid-Mischung nun schon viel weniger mit Öl oder anderen ausgelösten Rückständen belastet ist, kann dies im Kreislauf geschehen, indem die Rein-Seite des Ölabscheiders 31 an die Pumpe 32 angeschlossen wird. Diese Kreislauf-Spülung wird in Abhängigkeit von der Verschmutzung, der Größe des Kabels und der zu anliegenden Kabellänge für einen Zeitraum von 1 bis 8 Stunden, vorzugsweise 2 bis 4 Stunden aufrechterhalten. Danach wird das Kabelinnere mit Wasser aus einem Wasseranschluss 37 gespült, um auch Tensid-Rückstände zu entfernen und schließlich das Kabelinnere mit Luft über die plastische Luftzufuhr 34 ausgelassen. Danach werden die Anschlüsse gelöst und die Kabelenden 19 mit dichten Kappen versehen.
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Damit ist der Kabelabschnitt dauerhaft so versorgt, dass von ihm keine Umweltbelastungen mehr ausgehen können. Mit einer einmaligen Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung kann somit eine weitere Überwachung mit Messgeräten und Messtechnik sowie personellem Einwand entfallen, die anderenfalls dauerhaft und damit Jahre und Jahrzehnte lang nötig wäre. Darüber hinaus wird die Sicherheit gegen Umweltschäden erhöht, weil keine umweltschädlichen Ölrückstände im Boden verbleiben, die auch bei einem Ansprechen, aber auf jeden Fall bei einem Ausfall der Überwachung auftreten könnten.
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Bezugszeichenliste
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| Anordnung |
14 |
| Reinigungssystem |
15 |
| Kabel |
16 |
| Erdreich |
17 |
| Längenabschnitt |
18 |
| Kabelenden |
19 |
| Anschlüsse |
20 |
| Zuleitung |
21 |
| Ventil |
22 |
| Baugrube |
23 |
| elektrischer Leiter |
24 |
| Kanal |
25 |
| Isolierung |
26 |
| Kupferband |
27 |
| Bleimantel |
28 |
| Kunststoffmantel |
29 |
| Auffangbehälter |
30 |
| Ölabscheider |
31 |
| Pumpe |
32 |
| Zufuhrbehälter |
33 |
| Blasluftzufuhr |
34 |
| Ableitung |
35 |
| Abfluss |
36 |
