DE1515502A1 - Elektrische Kabelanlage,insbesondere Installation fuer gekuehlte Starkstromkabel - Google Patents

Description

.Firma British Insulated fallender ¹S üables Limited, 21, Eloomsburj' Street, London, YKJ1 , Bngland

iHir diese Aiiiaslaa..i_rv :iiM die Priorität aus der britischen Patentanmeldung rir. 59 000/64 vom 24. September 1 964 bsanspruclit,

^Ieitori^cLia iiabelanlage, inabeaondere Installation filr gekühlte ijtarkstronkaoel

Jie Erfindimg bezlei-it' sion aux dlelcirisoiie _.abelinHtaii-a-fc.ionen. bzw. -anlagen, bei welcnene_..i.jiaoel duren Lmlauf eines, idüilüiediams vom einen }".nde einer Lange ^ea j. e/bels -zum andei^e-j. (vvelone Länge ein komolette '-'eglänge oaer ..ur eii_t 'Übllstüo'-u derselben mit einer oder mehreren verbundenen Za be 11-ing en sein ic aim), duroii das iiabel hindurch oder d\iroh eine «lieseu angeordnete Leiuung ..aid aarü.uk über ein Rüg ic Π ihr rohr, das im we sdritl ionen entlaat· dem gleichen '.feg wie

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die Länge des gekühlten Kabels gelegt ist, und durch mindestens einen 7äriiietauscher für das Äoziehen von iurme aus dem. kedium gekühlt wird. Die Erfindung betrifft insbesondere, aber nicht aus schließlich, mit Cl gefüllte, starkstromkabel-Installationen, bei v/elchon das Kühj. medium das isolierende Ol ist, uit dem das Dieleic triku.Ti imprägniert ist, und bei welcrien eine Leititn?.; für den Tialauf des '"Is durch den oder jeden Leiter des Labels vorgesehen ist.

üfci e^ner installation aieser Gattung si.;d erfiiidungageiiLiß eier oder die / rnietauscher für ei-..e jelcTnite Lange des Labels deiu ^tOIi".α. ^m ;il aieser .L.-.-in.f.s zu;eorunet und erstrecke-, sich entlang üi3S3ia, wouei ein uuerwiegeridea !.'ailstück des Rückführronres einen l'eil des oder der Wärmetauscher bildet.

Das Primärkühlmittel, welches durch das Kabel hindurch oder durch eine diesem zugeordnete Leitung in Umlauf gebracht wird, braucht nicht unbedingt ein isolierendes Medium zu sein und braucht auch nicht in direkter ueryhrting aiiit dem Kabeldielektrikum zu stehen. Es kanu beispielsweise durch eine Leitung in Umlatif ge or acht werden, die schraubenförmig um ein .kabel herum angeordnet ist, oder bei einer Dreipaasen-Installation, bei der die i\'abel kleeblattartig angeordnex sind /arranged in trefoil/, kann diäse eine xieitun« sein* die im mii;tleren Hohlraum zwiüühen aen, are.v Kabeln liegt. Bei einem Ilohrleitungs-^abelsystem. Kami das ^rimir-iLühlmitte'.· durch die iiohrleitung hindurch in Umlauf- gebracht werden, in welcher das oder die .kabel an^eora.iet ist bzw.

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Wie bereits angedeutet, wird es jedoch vorgezogen, das PrimärkÜhlmittel durch den oder die Kabeileiter hindurch ±ü Umlauf zu bringen, da gerade dort die 'firme erzeugt wir α, und ein Medium zu verwenden, das dem doppelten 2weck der Imprägnie rung, des iCabel-i)ielektrikums und der axüiiluiij des kabeis aie/xt»

Jede beliebige Form von. '.Varmetausciier, einzeln oaer iiienrstufig, für das zwangsläufige Abführen von Warme aus dem durch das RUckfvhrrohr strömenden i-edium kann verwendet v/erden, vor- '

ausgesetzt, daß der oder die türmet aus eher oder zumindest die erste Stufe eines oder mehrerer mehrstufigen ^riiie tauscher .sien entlang dem größten '"eilst^ck der gekühlten nän ;e . aes Jubels erstreckt.. Wo ein oder "mehrere menrstufige -.^rmer,ausuner verwendet wird bzw. werden, braucht die iJudstufe ,jioht unoejm^-t auf die Lin "e des H^:'cKführrohres verteUV za sein,- c.rs. .taiüi eiii verwendetes u. :lauf enJes 3ek~ii.i1 .r-j-J'n-i jut-alu ι. i'Vav α-iS Aß^ieaeii von ¹VIrUIe aus den .Prin-ir-JV'Uiiii'eüiujn iu".„ί"'0ΛΓ nrrc-hr durcr. üinen-Zweistijfeii-.färme ,ausuiier hinajLroiLSi.römen, der jiioiit, ^,e^ ito^r Λ

zugeordnet ist.

Bei einer iCabelinstallation it.it'mehreren -lj.n.-j see χ ~s ,ueiii-.anderverlaufenden üaoe'ln Kann, anstatt da. jt-aea Kauel mit eifern separaten-. liäckf ührrohr versehen ;:ird, ein ei.-izi^e^ d j.cf "hrronr ei.iem oder :>ie ireren züge ordnet· en .'ürmetausuner·,. z\ie± euer

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mehr gekühlte, längsseits zueinander liegende Kabellängen bedienen, wobei die Kapazität des oder der Wärmetauscher in geeigneter H'eise erhöht wird, um die in allen mit dem einzigen Rohr verbundenen Kabeln erzeugte Wärme zu 'absorbieren. Ganz gleich, ob- die Installation ein einziges Kabel oder mehrere nebeneinander verlaufende Kaoel aufweist, so kann jede gekühlte Kabellänge gegebenenfalls von mehr als einem Rückführrohr bedient werden. ^ Wo verschiedene Rückführrohre vorhanden sind, kann jedes- Rohr individuell mit eimern oder mehreren lYarmetauschern versehen sein' oder alle Rohre oder getrennte Gruppen von Rohren können dem oder den gleichen Wärmet aus ehern zugeordnet 'werden.

Wo ein einziges Rückführrohr durch eine Reihe von Rohren ersetzt wird, "die als zweckmäßige Methode zur Yergroßerung des Oberfläo lenbereiohs, der mit dem Sekundär-Medium in Berührung ' ste-'t, Oarallel zueinander geschaltet sind, und alle Rohre Teil des oder, der gleichen Wärmetauscher sind, wird eine solche " Gruppe von Rohren im nachfolgenden einfach als "das Rückführrohr" bezeichnet. - ■

Das Rückführrohr wird normalerweise im wesentlichen geradlinig verlaufen, außer dort, wo es -um Kurven im Kabe'lweg ver-1-j/nft, jedoch kann es- auch, falls für die Erhöhung seines Wirkungsgrades notwendig, auf einem gewundenen Weg in dem oder den Wärmetauschern .verlaufen. Auch kann zur Erhöhung seiner V/äriaeübertragungseigenschaft der Quer- und/oder .jjängssohnltt des Rückführrohres in geeigneter Y/eise verändert werden, um dessen Ober-

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flächenbereich zu vergrößern, z.B. kann es gewellt oder gerippt aein. · ' .

■β -

Bei der bevorzugten Ausführungsform von Wärmetauscher' verläuft der Überwiegende i'eil des Rückführrohres durch eine leitung hindurch oder um. diese herum, durch welche Luft hindurchgeführt und darm in die Atniospnäre in solcher Weise abgeführt, wird, daß genügend Wärme aus dem durch das Rückführrohr ^ strömenden öl abgeführt wird, um das ICabel auf einer gewünschten Temperatur zu halten» Die Luftleitung kann in eine Anzahl ■■'.--. von kürzeren Längsstücken aufgetrennt werden, wooei durch jedes von diesen separat Luft hindurchgeführt und in die Atmosphäre abgeführt wird, vorausgesetzt, daß die Leitungen zusammen sich über einen überwiegenden Teil der gekühlten Länge des Kabels erstrecken.

Zwei Kabeliast^llationen gemäß der Erfindung werden nunmehr anhand der sie beispielsweise wiedergeDeuden Zeichnung ausführlicher beschrieben, und zwar zeigt

Ii¹Ig. 1 eine schematische !Darstelliuii: eines 'Oeils einer Aus-

führu!L';sform der installation bzw. Anlage, ■ 'i?ig. 2 den Querschnitt einer Luftleitung, die bei der ersten Anlage verwendet wird, während

Fig. 5- .eine scisnatische Darstellung eines Teils eier zweiten Anlage wiedergib b.

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.Die in den IPign.. 1 und 2 dargestellte Anlage weist drei ölgefüllte 400-kV-Sinzeladerkabel 1, 2 und 3 auf, die je einen hohlen verseilten Leiter mit einer 2 Zoll (50,8 Ma) Ölleitung haben. Beim Kaoel 1 erstreckt sich eine erste gekühlte Länge 4, die 900 jj'uß (275 m) lang ist, zwischen einer Steckverbindung /stop joint/ 5 und einer Hochdruckverbindung 6, und eine zweite länge 4a von 9Or¹ Aiß (275 ία) des Kabels erstreckt -sich zwischen der Hochdruckverbindüiig 6 und einer weiteren Steckver-P bindung 7. -Oie Hoοhdruckverbindung ist keine steckverbindung, sondern eine Verbir-dunr', bei der ein hoher il der st and für die Strömung des In'oragnierungsöls vom Leitet¹ der einen Kabellänge (4) zum .us it er der anderen Kabellänge (4a) vorhanden ist.

Die beiden üleinläs:.;e der Steckverbindung 5» die jeweils mit den Ölleitungen der Kabelleiter, die an die Verbindung angeschlossen siiid, kommunizieren, und ähnliche Einlasse der . Steckverbindungen 8 sina alle, wie dargestellt, zu der .ßinlaß- ^ 'seite eines Paares von ülp.uiapen 9 und 10 paralielgesohaltet. Die Pumpen ziehen 01 gleichzeitig aus beiden Längen des Kabels ab, die an den Steckverbindungen 5 und 8 abgeschlossen sind, unci bringen es üuer einen allgemein mit 11 bezeichneten Wärmetauscher in T !"ml auf.

Die- Pumpe 10 liefert das aus aer liabellrinre 4 ctes Kabels und den entsprechenden Kabellingen der Kabel 2 und 3 abgezogene öl in vier gewellte Aluminiumrohre mit einem Außsndui'chmesser von 4 Soll (100 mm), die zusammen das "Rückführrohr" bilden.

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Diese Rohre sind gemeinsam bei 12 in ^ig, .1. dargestellt,, jedoch sind sie, einzeln mit 12a, 12b, 12c. und 12d in i'ig. 2 be ^lohnet,-Aus Fig. 2-geht hervor, daß sie Seite an Seite in einein Teil stück 13 einer. Luftleitung Iiegen_r die sich über die ganze .Lan?e des Kabelwegs. erstreckt, wie aus J¹Ig. 1 hervorgeht.

Das-TeilstücJc 13, der Luftleitung enthält ein üuftgebla.se 14, durch welches Luft in die Leitung aus der Atmosphäre über einen.- M Einlaß schacht 15 eingebracht und in die Atmosphäre ti Der. einen zweiten Luftschacht 16 abgeführt wird, wobei beide Luftschächte mit Dämpfungswiderständen /attenuators/ 17 versehen sind. Von dem [Eeilstück 13 der Luftleitung (i'ig. 1) führen die vier Rohre in ein Teilstück 18 der Luftleitung Ci¹Ig. T), das ebenfalls mit einem Luftgebläse 19. versehen ist, durch welches üuft äoer die ■ Leitung, in einer Richtung entgegengesetzt der Strö-uun^srichtung des Öls eingesogen und in die Atmosphäre über de.j gleichen Auslaß-Luft schacht 16 abgeführt wird, wie er als ein Auslaß-Jjuft se nacht für das CeilstU^k 13 der Leitung verwendet wird.

.-.In äMLicher Weise dient ein Einlaß-Luft se hacnt 20 für das Teilstück 18 der Luftleitung als ein Hinlaß fur «las nächste Teilstiick 21 der Luftleitung. Es versteht sich, daß, wenn eine größere Zirkulation der. Luft erforderlich. ist, un die erforderliche Y/ärmemenge aus dem Öl in Wärmetauscher 11 abzuführen, weitere Zwischenlüftungen, wie beispielsweise 16, zwischen den .baftschachten 15..und 20 ,augeordiiet werden können, v^obei die Richtung der

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Luftströmung in aufeinanderfolgenden Abschnitten der Luft- . leitung vorzugsweise so ist, daß die Luftströmung abwechselnd in der gleichen und in der entgegengesetzten Richtung zur Ölströmung verläuft. Dies kann insbesondere dort notwendig sein, wo das Öl über mehr als eine Terbindungslänge des Kabels zirkuliert, d.h. wo mehr als ein geradliniges Stück über die Verbindungen in der gekühlten Länge (4) vorhanden ist. Andererseits kann dort, wo weniger Wärme abzuführen ist, die Zwischenlüftung 16 weggelassen werden, tfenn dies geschieht, wird die Richtung der Luftströmung der Richtung der Ölstr.öinung in jeder Länge des Wärmetauschers zwischen den Luftschächten entgegengesetzt .

Das Öl strömt von den Rohren 12 über ein .Rohr 12e zurück in den Abschnitt 4 des Kabels 1 an der üocharuckverbindung 6 und in die parallelen Abschnitte der Kabel 2 und 3 bei weiteren iiochdruckver bindung en 22.

Aus der Zeichnung geht hervor, daß ein ähnliches Kühlaysτem £ 'r den Abschnitt 4a des Labels 1 u:id die parallelen Abschnitte der ..abel 2 vavi 5 vort;eanen is·;; und daß -iimli nie iiühleinrichtungen f'ir a.idere Au sennit, te -ies i.aoeiB entlang oei,.,er Länge vorgesehen 3:..i'j.l.

"Sn⁺. s ore c .end. der normalen x-raxis si.d iCo^^i zur ErriK'gliclrb;i3 7 voj; ,-'näer^^^en iu Toj.umtix ues vls mit .--"nde. ij.· der ".)eiii'-yrat-j.r i^vi ana Ci.ai^lar"¹"'.; s'*o,. ei._Α-clu, ■*;. i

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zweckmäßig in iOrm der normalen balgartigen L'xpansions-fcammern

erfolgeji, die· innerhalb: oder in der Mhe der liuftleitung angeordnet sind.

Die Luftleitung wird vorzugsweise längsseits der Kabel im gleichen Graben wie. die Kabel selbst verlegt. Wie aus Pig. 2 hervorgeht, ist die Leitung 13 mit einem Betondeckel 23 versehen, um einen Zugang zu den Bohren 12a -.12d zu gewähren·Die Pumpen 9 ^ und 10 liegen vorzugsweise ebenfalls in der Erde, jedoch stehen die Lüfteinlaß- und -auslaß-Schächte 15» 16 und 20 vorzugsweise mindestens 10 Fuß (3 m) aus der Bodenoberfläche hervor.

Wenn die Kabel selbst in einer Leitung installiert werden, so kann diese ^eitung ebenfalls als Luftleitung dienen, die einen .Ceil dea oder der langgestreckten ','/ärmetauscher bildet, luit anderen ■.'■/orten: Sowohl die Kabel als auch die UlrtLckführrohre, wie bei-SOielsweise die Jiohre 12a-12d, werden in uer gleicnen Leitung installiert, durch welche Kühlluft in Umlauf gebracht wirα, wie ™ es liiit äezaß.auf -0*1,3. 3 oescnrie&en wird. i)ie für uiese.:- Zwec·, vervv'eiidet.e Laitn-^g ist vorza^s /eise eine Hinne oder ein ^rJ?un;j.el von 6-9 Puß (2-3 m)' im jiurchmesser. "

Me in pig. 3 dargestellte inst illation osw. Aiilage ist ähnlich der in den■ ü'ign. 1 vuiö 2 aargestellten, mit der Ausnalüiie, daß- ein einziges Aus-'-aßrohr 25 von der Piimoe 10 her, die 01 aus der StecKveroinduiig 5 abzieht, mit einem Rin-'ronr 26 i'ör das öl

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verbunden ist, welches eine Luftleitung 27 umgibt, und daß von dem Ringrohr 26 das öl über ein Rohr 28 in die Hochdruokverbindung 6 strömt. So weist in dieaem Falle das RückfÜhrrohr die Rohre 25, 26 und 28 auf. Um eine ausreichende Verteilung des Öls um die Luftleitung herum zu gewährleisten, ist der ringförmige Teil 26 des Rückführrohres in bekannter Weise mit inneren schraubenförmigen Barrieren versehen. Die Luftgebläae und Luftschächte sind den in den -B^lign. 1 und 2 dargestellten ähnlich und _ haben die gleichen Bezugszeichen wie die entsprechenden 'Heile der · in diesen figuren dargestellten Anlage.

Obwohl es bei Verwendung von Luft als Sekundär-iSühlmediura— vorgezogen wird, die Anordnung nach i?ig.-2 zu verwenden, kann eine abgeänderte Ausführungsform verwendet werden, bei der der Strömunraweg far das Sekundärmedium den Strömungsweg (Rückführ rohr) für das umlaufende 01 konzentrisch umgibt. Y/enn das Sekundär-Kühlmedium fasser ist und das Wasser durch ein Rohr strömt, welches das Öl-Rückführrohr konzentrisch umgibt, dann braucht aas * äußere Rohr nicht unbedingt für Bodenfeuchtigkeit undurchlässig zu sein, da das in das Rohr eindringende Wasser keine ernsthafte Verunreinigungen verursachen würde. Ebenso würde, wenn das Sekundärmedium Luft ist, jegliches Wasser, das in das Rohr eindringt, durch die durch dieses hindurchströmende Luft verdunstet, und dessen Verdunstung biiw. Verdampfung würde die Wärmemenge erhöhen, die aus dem 'Primär-Kühlmedium im RückfÜhrrohr abgeführt wird. Folglich kann das äußere Rohr aus einem Plastikmaterial bestehen.

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Wenn das Sekundär-Kühlmeditua ein Gras ist, so kann die abgeführte ¥ärmemenge dadurch erhöht werden, daß man V/ass er dunst oder eine andere verdampfbare flüssigkeit in Irqfchenform iridie ö-aaleitung einführt, Zum Beispiel kann bei den mit Bezug auf die Zeichnung beschriebenen Anlagen Wasserdunst in die L'inlaßluftschächte 15 und 20 mittels Zerstäuber eingebracht werden.

Wie bei den beiden, insbesondere beispielsweise beschriebenen Anordnungen bzw. Installationen, wird es vorgewogen, daß imwesentliohen das ganze RüQkführrohr einen Teil des oder der ,/irmetauscher bildet, mit der Folge, daß der bziw. die -/Urine t aus einer sioh im wesentlichen über die ganze IMnee des gekühlten'Kabels erstreckt bzw. erstrecken.

Kabelinstallationen bäw.. .-anlagen nach der ^rfindUu.^ naben den Vorteil, daß der de.u meisten äuum beanspruchende Teil des Kühlsyst-ems — der bzw. die Wärme tausch er — iuiter die Erde verlegt werden kann und daß es in einigen /allen uö^iich ist, das ganze luihls/stem, außer den notv/endigaii- Luft schic nt e^, u/iter aer

zu verlege i.

i)is 3rf "v-iiduL·! ■ betrif .."t tiueL .o' . Pate nt aiispr lieh 1 ^iiu-issenen .äusf-Lix'^ allem -ii-.tz. ai f 3-.Jut1i.3he .'ir in-luiiti-sii -- 'Οΰ&ν- -±r.■-Vi-^j:.---.oinatiori■-- in der ge^ ■'/je-ichnuuii of "yabu-x¹- si- d.

. :s '3"

aer ill üeixi;;,:enaeii und oejie.i; si ah vor.' aie i^ eia^eijöL

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Claims (11)

PATENTANWALT DIPL-ING. ERICH SCHUBERT Telefonen 32409 Telegramm-Adr.: Patschub, Siegen Ί 5 I 5 5 U £ Postscheckkonten ι KSIn 106931, Essen 20362 Bankkonten ι IqI Deutsche Bank AG., Abs.: Patentanwalt Dipl.-Ing. SCHUBERT, 59 Siegen, Eiserner Straße 227 Filialen Siegen u. Oberhausen (RhId.) Postfach 325 65 105 iJl/Sohm 15« Sept. 1965 Pat ent ansprüche

1. Elektrische Kabelanlage, /bei der ein Kabel durch Umlauf eines Kuhlmediums gekühlt wird, welches vom einen Ende einer Länge des Kahels zum anderen durch das Kabel oder durch eine Leitung, die diesem zugeordnet ist, zurück zum ersterwähnten Ende über ein Rückführrohr, das im wesentlichen entlang dem gleichen 77eg wie die L'inge des gekühlten Kabels gelegt ist, und Über einen oder mehrere Wärmetauscher zum Abziehen von Wärme aus dem Medium strömt, dadurch gekennzeichnet, daß ein überwiegender Teil des Ilückführrohres (12) einen Teil des oder der härmetauscher (11) bildet und daß der oder die Wärmetauscher (11) dem überwiegenden Teil der Länge (4) des gekühlten Kabeis zugeordnet ist bzw. sind und. sich entlang diesem erstrecke bzw. erstrecken.

2. .Ullage isxcii a-:.zoruoh 1, daatirca gekennzeichnet, daß das ..caj el -jure¹"· α ei.-. ■ mi auf cixieö isolierex.ien --.ulilmedruna gekühlt ist, wel .ih-is ch'.rc" ae.-: oder die Jvabell^i";er strömt, von ,--/elohem ,)ΖΊ. :;β.ΐ o/rit'ii es i:: dr..s Λ el eJi~r ikjrj ώΐ.ϊΐζ -:> dringen vermag.

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3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der öder die Wärmetauscher (11) zumindest ein Rohr oder eine Leitung (13, 18) aufweist "bzw. aufweisen, durch welches bzw. welche ein überwiegender Teil des Rückführrohres (12) hin-. durchführt »· und daß eine Einrichtung zum fördern eines Sekundär-Kühlmediums durch das Rohr oder die leitung hindurch vorgesehen ist, derart, daß genügend Wärme aus dem durch das Rückführrohr (12) strömenden Medium abgeführt wird, um das Kabel auf einer gewünschten -Eeiiiperatur zu halten. ,

4· Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Selcundär-iüihlmedium luft ist, die durch das Bohr oder die Leitung hindurch gefördert und dann in die Atmosphäre abgeleitet wird. - ""■■

5: Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitung in eine AnzaJal von kürzeren Längen (14,18) aufgeteilt ist, durch welche jeweils getrennt Luft gefördert und in die Atmosphäre abgeführt wird, wobei sich .die Leitungen zusammen über einen überwiegenden Teil der gekühlten länge (4) des Kabels erstrecken.

6. Anlage nach Anspruch i, 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückführrohr (25, 26, 28) über einen überwiegenden Teil (26) seiner Länge ringförmig ausgebildet ist und daß die Innenwand seines ringförmigen Teils eine Leitung (27) für die Luft oder das andere Sekundar-Medium bildet.

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7. Anlage nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, j

^: Γ

daß das Sekundär-Kühlmedium ein Gas ist und daß eine verdampf- i • bare Flüssigkeit in Tropfchenform zur Erhöhung der abgeführten Wärmemenge in dieses eingebracht wird.

8. Anlage nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundär-Kühlmedium Luft und die verdampfbare Flüssigkeit Wasser

~ ist. . .

9. Anlage nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im-wesentlichen die ganze Länge des Rückführrohres (12) einen Teil des oder der Wärmetauscher (11) bildet und daß sich der oder die Wärmetauscher im wesentlichen über die ganze Länge (4) des gekühlten Kabels erstreckt bzw. erstrecken.

10. Anlage nach Anspruch 1 bis 5 und 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die gekühlten Kabel in das Rohr oder

" die Leitung verlegt ist bzw. sind, durch welches bzw. welche ■| die Luft oder das andere Sekundär-Kühlmedium gefördert wird.

11. Anlage.nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, ; daß der Oberflächenbereich des Rückführrohres beispielsweise durch Wellung oder Verrippung vergrößert ist.

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