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Die Erfindung bezieht sich auf einen Kabelendverschluß für strömungsmittelgekühlte
Hochspannungskabel.
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Der Kabelleiter besteht beispielsweise aus leitenden Strängen, die
um eine mittlere Leitung herumgelegt sind und in deren Zwischenräume Kühlmittel,
welches entlang dem Leiter strömt, eindringen kann und wobei die kühlmitteldichte
Schicht entweder eine Isolierschicht oder eine von einer weiteren Isolierschicht
bedeckte leitende Schicht ist. Ein Endanschluß für ein solches Kabel dient im allgemeinen
sowohl zur Herstellung der elektrischen Verbindung nach dem Kabelleiter als auch
zum strömungsmitteldichten Anschluß einer Kühlmittelzufuhr an den Kabelleiter. Da
außerdem der Kabelleiter ein relativ hohes elektrisches Potential hat, verglichen
mit der Kühlmittelzufuhr, die gewöhnlich am Erdpotential liegt, tritt die Schwierigkeit
auf, die Kühlmittelzufuhr so anzuschließen, daß kein Niedrigimpedanzweg nach Erde
durch das Kühlmittel hindurch wegen seiner elektrischen Leitfähigkeit aufgebaut
wird.
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Frühere Lösungen dieses Problems sind alle auf der Grundlage ausgearbeitet
und vorgeschlagen worden, daß irgendein Leck- bzw. Kriechstrom im Kühlmittel unwesentliche
bzw. tragbare Proportionen aufweist bzw. haben muß und bestehen darin, (a) die elektrische
Schaltung bzw. den elektrischen Stromkreis, in welchem das Kabel verwendet wird,
so zu wählen, daß die Kabelendverschlüsse sich alle auf niedrigem Potential befinden,
(b) als Kühlmittel ein isolierendes Strömungsmittel, wie beispielsweise
Öl oder gereinigtes Wasser, zu verwenden, (c) sicherzustellen, daß ein tragbarer
Verlust im Kühlmittel auftrat, falls dieses etwas leitend ist, oder elektrisch leitend
wird, und zwar durch Vorsehen einer isolierenden Leitung zwischen dem Hochspannungspotential
und Erde mit einer relativ großen Länge oder einem relativ kleinen Querschnitt,
damit der Widerstand des Kühlmittels in der Leitung gegenüber Erde genügend hoch
ist, um unwesentlichen Kriechstrom strömen zu lassen.
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Bei Lösung (a) ist eine solche Schaltungsauslegung nicht immer praktikabel,
und die Verwendung von Öl oder gereinigtem Wasser gemäß der Lösung
(b) ist kostspielig und im allgemeinen umständlich und unbequem, insbesondere
was das Reinigen von Wasser anbelangt. Die dritte Lösung,(e) erfordert eine Leitung
von beträchtlicher Länge, um den erforderlicheh hohen Widerstand gegenüber Erde
durch die küh-
lende Flüssigkeit hindurch vorzusehen oder, alternativ, einen
geringen Querschnitt, wodurch die Ströinung von KühImittel - eingeschränkt
wird, und, wie aus der britischen Patentschrift 863 987 des Erfinders
hervorgeht, mußte die Leitungin Form einer Röhre schraubenförmig gewunden seiii,um
sie innerhalb der Endverschlußstruktur unterbringen zu können. Außerdem wurde eine
solche Anordnung mit gereinigtem Wasser verwendet, mit den damit zusammenhängenden
Nachteilen. Aus diesem Grunde bestanden bisher beträchtliche technische Bedenken
gegen die Verwendung eines elektrisch leitenden Kühlmittels bei Hochspannungskabeln.
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Die neue Lösung des Problems, ein Hochspannungskabel zu kühlen, basiert
auf der bemerkenswerten, nicht erwarteten Erkenntnis, daß man einen beträchtlichen
Leck- bzw. Kriechstrom ohne Schaden und Nachteil durch das Kühlmittel vom Hochspannungs-Endverschluß
nach Erde fließen lassen kann.
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Die Erfindung betrifft einen Kabelendverschluß für ein höhere Spannung
führendes, strömungsmittelgekühltes Kabel mit einem Hohlleiter, welcher axial und
radial kühlmitteldurchlässig und von einer kühlmitteldichten Schicht umgeben ist,
deren Ende mit dem Endverschluß strömungsmitteldicht verbunden ist, wobei der Endverschluß
einen Anschluß für das Kühlmittel aufweist, der mit einer isolierenden Kühlmittelleitung
in Verbindung steht.
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Die Erfindung besteht darin, daß, um gewöhnliches Wasser oder Salzlösung
als Kühlmittel verwenden zu können, die Länge der isolierenden Kühlmittelleitung
dem beim Betrieb zu erwartenden Potential des Endverschlusses und der elektrischen
Leitfähigkeit des verwendeten Kühlmittels derart angepaßt ist, daß nicht mehr als
ein vorbestimmter Höchstwert eines elektrischen Kriechstromes durch das Kühlmittel
in der Kühlmittelleitung nach Erde fließt.
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Ein solcher Endverschluß erfordert weniger Raum als bisher, ohne die
Strömung des Kühlmittels einzuschränken bzw. einzuengen, und verwendet ein Kühlmittel
(gewöhnliches Wasser oder Salzlösung), 5 welches billiger ist als
Öl oder gereinigtes Wasser. Auf diese Weise werden die Nachteile der früheren
Lösungen vermieden.
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Die Erfindung wird nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden
Zeichnung ausführlicher beschrieben, und zwar zeigt F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel,
das sich in erster Linie zur Verwendung in Innenräumen_ eignet und welches eine
äußere Leitung für die Kühknittelzufuhr und eine Ausführungsform von Abdichtungsklemme
aufweist, die sich für Kabel eignet, bei welchen das Material der Kühlmittelhalteschicht
leicht nachgibig ist und beispielsweise aus Butylgummi besteht, während die F i
g. 2 und 3 andere Ausführungsbeispiele wiedergeben, die sich in erster
Linie für die Verwendung im Freien eignen, bei welchen die Kühlmittelleitung in
den Aufbau eingebaut ist und von welchen das Ausführungsbeispiel der F i
g. 2 eine Ausführungsform von Abdichtungsklemme aufweist, die derjenigen
in F i g. 1 ähnlich ist, während das Ausführungsbeispiel der F i
-. 3 eine dazu unterschiedliche Ausführungsform von Abdichtung aufweist,
die in erster Linie dort geeignet ist, wo die Kühlmittelhalteschicht aus einem thermoplastischen
Material, wie beispielsweise Polyäthylen, besteht.
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In F i g. 1 ist ein Kabelendverschluß gemäß der Erfindung
dargestellt, wie er am Ende eines hohlen strömungsmittelgekühlten Kabels angebracht
ist, welches einerr gedrillten Leiter 1 mit einer mittleren Leitung 2 aufweist
und von einer Isolierschicht 3, beispielsweise aus Butylgumml, umgeben ist,
durch welche das entlang dem Leiter im Kabel strömende und die Stränge des Leiters
1 durchdringende Kühlmittel im Kabel, außer an dessen Enden, zurück-bzw.
festgehalten wird. Es wird angenommen, daß das Kabel eine an seiner Außenfläche
angebrachte Metallabschirmung 4 aufweist, die beispielsweise durch ein gewundenes
Metallband gebildet wird.
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In das blanke Ende des Kabelleiters 1 ist ein kurzes Stück
Metallrohr 5 eingesetzt, und über dem blanken Ende des Kabelleiters ist eine
hohle Hülse 6 angebracht, die im Bereich des Rohres 5 mit Umfangsnuten
7 versehen und auf den Kabelleiter 1 aufgedrückt
sein
kann, wodurch sie an diesem mit gutem elektrischem Kontakt befestigt ist. Am inneren
Ende der Hülse 6 ist ein keilförmiger Ring 8 befestigt, der das blanke
Kabel fest umgibt und durch Aufbringen der Hülse 6 über das Kabelende zwischen
den Kabelleiter 1 und seine umgebende Isolierschicht 3 gedrückt wird,
wobei das Ende der letzteren von der Oberfläche des Leiters 1, wie dargestellt,
weggedrückt wird. Ein Klemmring 9 wird beispielsweise mittels Schrauben
10 in Richtung auf den Ring 8 gezogen, so daß das Ende der Isolierschicht
3 zwischen diesem letztgenannten Ring und einer Komplementär- bzw. Gegenfläche
am Klemmring 9 festgeklemmt wird. Die Hülse 6 wird auf diese Weise
mit dem Kabel strömungsmitteldicht verbunden, und eine öffnung 11 in der
Hülse 6 ermöglicht den Anschluß einer isolierten Kühlmittelleitung
11' in Form eines äußeren Schlauches oder Rohres an die Hülse und daher an
das Innere des Kabels. Die Hülse 6 hat außerdem an ihrem äußeren Ende ein
Verbindungsstück 12, welches die elektrische Verbindung an sie und daher an den
Kabelleiter 1 ermöglicht. Das Kabelendverschlußstück weist außerdem einen
Haltebauteil 13 auf, welcher mit der Metallabschirmung 4 des Kabels, wie
bei 14 angedeutet, verbunden werden kann, und zwar beispielsweise mittels eines
dünnwandigen Kupferrohres, welches in Richtung auf die Kabelabschirmung 4 zusammengedrückt
wird und mit dieser beispielsweise durch Löten fest verbunden ist. Der Haltebauteil
13, der mit Befestigungsösen 15 dargestellt ist, aber auch radiale
Montierungsflansche aufweisen kann, soll an einem geerdeten Metall-Halteaufbau befestigt
werden. Um den Haltebauteil 13 gegenüber der Hülse 6 zu isolieren,
und zwar entsprechend dem zwischen ihnen herrschenden Potentialunterschied (der
durch das Betriebspotential des Kabels bestimmt wird), weisen sie ein Isolierrohr
16 auf, welches sich zwischen ihnen erstreckt, wobei das eine Ende dieses
Rohres in den Haltebauteil 13 und das andere Ende in einen Bund
17 eingekittet ist, der wiederum an einem Flansch 6' der Hülse
6 befestigt ist. Das Rohr 16, das aus festem Isoliermaterial besteht
oder aus isolierenden Bändern gewickelt ist und in bekannter Weise potentialsteuernde
leitende oder halbleitende Einlagen enthält, umgibt die Isolierschicht
3 des Kabels mit einem geringen Spiel, und der dabei entstehende ringförinige
Zwischenraum 18 zwischen ihnen kann nach Anbringen des Endverschlusses am
Kabel mit einem geeigneten Füllstoff gefüllt werden, der vorzugsweise flüssig oder
halbflüssig bleibt, wie beispielsweise Weichparaffin, flüssiges Polyäthylen oder
Fett. öffnungen 19 und 20 ermöglichen dieses Füllen des ringförmigen Zwischenraumes
18, beispielsweise durch Einsaugen mittels eines Vakuums. Eine sich im wesentlichen
kegelförmig erweiternde Abschirmung 21 kann am Haltebauteil 13 befestigt
werden, derart, daß sie ein kurzes Stück des Kabels dort umgibt, wo dieses aus dem
Kabelendverschluß herausragt.
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Wenn man annimmt, daß die Kühlmittel-Lieferquelle an Erdpotential
liegt und daß der Kabelleiter und daher der Endverschlußaufbau 5, 6 im Betrieb
ein relativ hohes Potential führen, dann wird der Leitung 11, die beispielsweise
aus einem isolierenden Plastikmaterial bestehen kann, eine Längenabmessung gegeben,
die ausreicht, um der Potentialdifferenz standzuhalten und außerdem hinsichtlich
der Leitfähigkeit des Kühlmittels sicherzustellen, daß der entlang dem Rohr und
dem darin befindlichen Kühlmittel fließende Kriech- oder Leckstrom einen gewissen
vorbestimmten Wert nicht überschreitet.
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Bei der Anordnung gemäß F i g. 2 entsprechen bestimmte Einzelteile
des Kabelendverschlusses im allgemeinen analogen Teilen der Anordnung gemäß F i
g. 1 und sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen worden. So ist eine
hohle Hülse 6 auf das blanke Ende des Kabelleiters 1 über einem eingesetzten
Rohr 5 aufgepreßt und trägt einen keilförmigen Klemmring 8, wobei
zwischen diesem und einem Klemmring 9 das Ende der Kabelisolation
3 eingeklemmt ist. Ein Isolierrohr 16 erstreckt sich zwischen dem
inneren Ende der Hülse 6 und einem in diesem Fall als Montierungsflansch
ausgebildeten-Befestigungsbauteil 13 und isoliert diese gegeneinander; wie
zuvor, ist es bei 14 mit der äußeren Abschirmung des Kabels verbunden und trägt
eine Endabschirmung 21. Bei der Ausführungsforin der F i g. 2 hat die Hülse
6 an Stelle einer öffnung 11, nach der das Strömungsmittel über ein
Rohr zugeführt wird, öffnungen 22, die in eine ringförinige Kammer 23 münden,
welche rund um die Hülse 6 von einem glockenförmigen Gehäuse 24 gebildet
wird. Um das Isolierrohr 16 herum und zwischen dem Haltebauteil
13 und einem Flanschring 25, der die Kammer 23 vervollständigt
und das Gehäuse 24 abdichtet, ist ein Isolator 26 aus Porzellan od. dgl.
angeordnet, der mit Wetterabschinnungen 27 versehen dargestellt ist. Der
Spalt bzw. Zwischenraum zwischen dem Isolator 26
und dem Rohr 16 ist,
wie bei 28 angedeutet, mit irgendeinem geeigneten Material gefüllt. In der
Wandung des Isolators 26 befinden sich, gleichmäßig auf den Umfang verteilt,
längsverlaufende Leitungen oder Kanäle, wie beispielsweise 29, die am einen
Ende mit dem Innern der Kammer 23 und am anderen Ende mit einer öffnung
30 für den Anschluß einer Kühlmittelzuführung in Verbindung stehen. Die Längenabmessung
des Isolators 26 ist in diesem Fall entsprechend dem Potential des Kabelleiters
und der elektrischen Leitfähigkeit des Kühlmittels so gewählt, daß ein bestimmter
Leckstrom nach Erde nicht über---schritten wird.
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Es versteht sich von selbst, daß die Art und Weise, in- der das Potential
des Kühlmittels mit Hilfe eines mit Leitungen oder Kanälen versehenen Isolators,
wie er mit Bezug auf F i g. 2 beschrieben wurde, zum Ab-
fallen gebracht
wird, ganz allgemein bei Endverschlüssen für diese Art Kabel anwendbar ist, und
zwar ungeachtet der besonderen Art und Weise, wie der Endverschluß mit dem Kabel
verbunden und gegenüber diesem abgedichtet ist. So zeigt F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel
mit einem ähnlich mit Kanälen versehenen Isolator, jedoch mit einer anderen Art
von Abdichtung. In F i g. 3 in der diejenigen Teile, die den in F i
g. 2 dargestellten entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind,
sind die keilförinigen Klemmbauteile 8 und 9 der F i g. 2 durch
Teile 31 und 32 ersetzt worden. Teil 31 ist ein geflanschter
rohrförmiger Bauteil, dessen nach außen gerichtete Oberfläche 31' in Umfangsrichtung
mit Wülsten versehen ist, wobei die Wülste beispielsweise von denjenigen Oberflächenteilstücken
gebildet werden, die zwischen ringsum verlaufenden Nuten liegen. Das rohrförmige
Teilstück dieses Bauteils 31 liegt zwischen dem Kabelleiter 1 und
einem Endteilstück 33
der Kühlmittel-Halteschicht 3, die in diesem
Fall als aus Polyäthylen oder einer in ähnlicher Weise zu
gießenden
Isolation bestehend angenommen wird. Das Endteilstück33 kann die Form einer Hülse34
haben, die aus dem gleichen Material besteht wie die Kühlmittel-Halteschicht und
über das Ende dieser Schicht und über das rohrförmige Teilstück des Bauteils
31 an Ort und Stelle, beispielsweise durch Einspritzen, gegossen wird. Das
Material des Endteilstückes 33 verriegelt sich in abdichtender Weise mit
der mit Wülsten versehenen Oberfläche 31' des Bauteils 31.