DE1590143B2

DE1590143B2 - Ölgefülltes, gekühltes Hochspannungskabel

Info

Publication number: DE1590143B2
Application number: DE1590143A
Authority: DE
Inventors: Roland Howard Weir Cobham Kent Watkins (Grossbritannien)
Original assignee: BICC PLC
Current assignee: Balfour Beatty PLC
Priority date: 1965-08-24
Filing date: 1966-08-23
Publication date: 1974-08-22
Also published as: US3406245A; GB1109811A; DE1590143A1; DE1590143C3

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ölgefüllte, gekühlte Hochspannungskabel, die in mehrere Kühlabschnitte unterteilt sind, wobei Isolieröl in einem ersten Kühlkreislauf innerhalb eines Kühlabschnitts in Zwangsumlauf versetzt und in einem zugeordneten Wärmetauscher rückgekühlt ist, in welchem Wärme aus dem durch das Isolieröl gebildeten Primärkühlmittel auf ein durch Wasser gebildetes Sekundärkühlmittel übertragen wird.

Eine solche Kabelanlage ist beispielsweise aus der US-PS 1 233 765 bekannt. Sie weist eine Reihe von gekühlten Kabelabschnitten auf, die je aus einer Anzahl von aufeinanderfolgenden Längen oder Strecken eines ölgefüllten Kabels bestehen, die durch Verbindungseinrichtungen untereinander verbunden sind. Jede einzelne ölgefüllte Kabellänge wird durch Isolieröl gekühlt, das vom einem Ende der einzelnen Kabellänge durch den oder die Kabelleiter hindurch nach dem anderen Ende der Kabellänge und zurück g₅ nach dem ersterwähnten Ende über ein Rückführrohr und durch einen oder mehrere Primärwärmetauscher hindurch in Zwangsumlauf versetzt wird, wobei in dem oder den Wärmetauschern Wärme aus dem Isolieröl auf ein Sekundärkühlmittel, z.B. Wasser, übertragen wird.

Bei Verwendung dieser bekannten Kabelanlage ist es notwendig, einen entsprechenden Platz entlang der Kabelstrecke für jeden Primärwärmetauscher vorzusehen, und da mehrere dieser massigen Teileinrichtungen für jeden Kühlabschnitt vorhanden sein werden, sind deren Plätze entlang der Kabelstrecke relativ dicht hintereinander angeordnet. Derartige Anlagen mit ölgefüllten Kabeln werden in der Regel in bebauten Gebieten verwendet, wie in Städten und Ortschaften, wo Freileitungen nicht verwendet werden können, und in solchen bebauten Gebieten ist es schwierig, die notwendige Anzahl geeigneter Plätze zu finden. Dieses Problem wird auch nicht dadurch geringer, daß man die Kühleinrichtungen, wie normalerweise üblich, unter die Erde verlegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kabelanlage der eingangs genannten Gattung so zu verbessern, daß nur wenige mit der Außenluft in Verbindung stehende Wärmetauscher notwendig sind.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß mehrere Wärmetauscher der einzelnen Kühlab_T schnitte an einen zweiten wassergekühlten Zwangskreislauf angeschlossen sind und daß in einem weiteren Wärmetauscher mit Zwangsbelüftung die Wärme an die Umluft abgegeben wird, die ein Tertiärkühlmittel bildet.

Vorzugsweise verlaufen Rückführrohre für die einzelnen Kühlabschnitte durch ein Rohr, welches zumindest einem größeren Teil eines Kühlabschnittes zugeordnet ist und sich entlang demselben erstreckt, derart, daß eine Reihe von Primärwärmetauschern gebildet wird, in denen Wärme aus dem Isolieröl jedes Kühlabschnitts auf das das gemeinsame Sekundärkühlmittel bildende Wasser übertragen wird.

Jede Kabelstrecke kann in dem Rohr oder einem der Rohre verlegt werden, das zumindest einem größeren Teil des Kühlabschnitts zugeordnet ist und sich entlang demselben erstreckt. Alternativ können das Rückführrohr und das vorgenannte Rohr oder eines derselben durch ein einziges Rohr gebildet werden, welches durch eine Längsbarriere in zwei Teile unterteilt ist, die den das Primärkühlmittel führenden Teil von dem das Sekundärkühlmittel führenden Teil trennt.

Das erfindungsgemäße Kabel hat den wesentlichen Vorteil, daß die Suche nach den einzelnen auf der Kabelstrecke dicht aufeinander folgenden Plätzen für die Primärwärmetauscher nicht notwendig ist, da der Primärkühlkreislauf für jeden Kabelabschnitt sich über den größten Teil der Länge des Abschnitts erstreckt. Außerdem sind die Sekundärwärmetauscher mit Zwangsbelüftung, die die voluminösesten Teile des Kühlsystems bilden, in ihrer Anzahl relativ gering, wobei in einigen Fällen nur einer pro Kabelabschnitt vorhanden ist; sie können bequem in weiten Abständen entlang der Kabelstrecke konzentriert und gegebenenfalls ganz über der Erde angeordnet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nunmehr an Hand der Zeichnung erläutert, und zwar zeigen

F i g. 1 und 2 in schematischer Darstellung Verbindungsschächte einer ersten Anlage,

F i g. 3 in schematischer Darstellung einen Sekun-

där-Wärmetauscher für die Verwendung in der ersten Anlage,

Fig.4 in schematischer Darstellung einen Teil einer zweiten Anlage, die

F i g. 5, 6 und 7 Schnitte durch kombinierte Öl-Wasser-Rohre der zweiten Anlage, während

F i g. 8 einen Querschnitt durch eine Kabelführung wiedergibt.

Bei jeder Anlage besteht jeder gekühlte Kabelabschnitt aus einer Anzahl von aufeinanderfolgenden, individuell gekühlten Strecken eines ölgefüllten Kabels, die untereinander durch Sperrmuffen und Hochdruckverbindungen, wie nachfolgend erläutert, verbunden sind. Jede individuell gekühlte Kabel¹ länge, die eine einzelne Trommellänge oder eine Reihe von Trommellängen, die durch gerade Durchgangsverbindungen untereinander verbunden sind, sein kann, wird durch Umlauf des Isolieröls durch den Hohlleiter des Kabels und ein Rückführrohr gekühlt, welches einen Primär-Wärmetauscher in sich aufnimmt.

Die erste Anlage nach den F i g. 1 bis 3 eignet sich entweder für Kabel, die in eine Führung gelegt sind, oder für Kabel, die in einem Graben verlegt sind. Die F i g. 1 und 2 zeigen die Ausführungsformen von Verbindungsschächten mit zwei Einführungen 70. Ähnliche Verbindungsschächte werden verwendet, wenn die Kabel in einem Graben verlegt sind, mit der Ausnahme, daß sie normalerweise so ausgelegt sind, daß sie nur einen Zubringer (aus drei Kabeln) aufnehmen. Bei dieser Anlage werden nur zwei Ausführungsformen von Verbindungsschächten verwendet, nämlich »Pump«-Verbindungsschächte und »ÖlausdehnungSÄ-Verbindungsschächte. Bei dem in F i g. 1 dargestellten Pump-Verbindungsschacht 71 wird das Öl aus den Kabeln 72 über Auslaßrohre 73 der Verbindungen 74 durch eine Pumpe 75 abgezogen und über einen Öl-Wasser-Wärmetauscher 76 in ein Rückführrohr 87 hineingepumpt. Wasser, welches das Sekundär-Kühlmittel im Wärmetauscher 76 und in einem ähnlichen Wärmetauscher 77 bildet, wird von einem Wasser-Hauptrohr (»Hinführungsrohr«) 78 und einem Wasser-Rückführungsrohr 79 geliefert, öl, welches durch den Wärmetauscher 77 mittels einer Pumpe 80 in Umlauf gebracht wird, d.h. Öl, welches aus den Kabeln 81 abgezogen wird, gelangt über ein Rückführrohr 83 nach dem in F i g. 2 dargestellten Ölausdehnungs-Verbindungsschacht 91. Hier tritt das Öl wieder in das Kabel 81 über das Einlaßrohr 84 ein, welches außerdem mit einem Ausdehnungstank 85 verbunden ist. Es werden keine Verbindungen nach den Wasser-Hin- und Rückführrohren 78 und 79 in der Ölausdehnungsverbindung hergestellt.

Bei beiden Ausführungsformen von Verbindungsschächten erstreckt sich die Führung 70 nicht durch die Verbindungsgehäuse hindurch. Die Verbindungsschächte können in Abständen von 275 m angeordnet sein.

In entsprechenden Abständen entlang der Kabelanlage, beispielsweise in Abständen von 3,3 km, können Wärmetauscher 90 (F i g. 3) vom Luftgebläsetyp zur Kühlung des Wassers im Rückführrohr 79 vorgesehen werden. Wasser wird von dem Rückführrohr 79 durch Wärmetauscherelemente 92 und 93 gepumpt, durch welche ein forcierter Luftzug mittels eines Ventilators 94 hindurchgedrückt wird, wobei die Lufteinlässe mit Dämpfungsvorrichtungen 95 und der Luftauslaß mit einem Gebläsegeräuschdämpfer 96 versehen sind. Von den Wärmetauscherelementen 92 und 93 her wird das gekühlte Wasser durch weitere Pumpen (nicht dargestellt) in das Wasser-Hauptrohr 78 hineingeliefert. Gegebenenfalls können solche Wärmetauscher an beiden Enden jedes gekühlten Kabelabschnitts, bestehend aus zwölf individuell gekühlten Kabelstrecken, vorgesehen werden, wobei es alternativ jedoch nur notwendig sein kann,

ίο solch einen Wärmetauscher am einen Ende des gekühlten Abschnitts vorzusehen und am anderen Ende das Wasser-Hauptrohr mit dem Wasser-Rückführrohr unmittelbar oder über eine Pumpe zu verbinden. Die Anlage nach F i g. 4 wird angewandt bei einem Einzelzubringer, der aus drei Kabeln 97 besteht. Bei einem typischen Verbindungsschacht, der durch die strichpunktierte Linie 100 angedeutet ist, sind die Einlaßrohre 98 der drei Verbindungen 99 mit zwei Öl-Rückführrohren 101 und 102 verbunden, die parallel arbeiten. Das Rückführrohr 101 ist in eine Wasser-Hauptleitung 103 eingetaucht oder bildet einen Teil derselben, die eine der im Querschnitt in den F i g. 5, 6 oder 7 dargestellten Ausführungsformen annehmen kann. Bei der Wasser-Hauptleitung nach Fig.7 bildet das Ölrohr 101 einen Teil der Wasser-Hauptleitung, die durch eine längs verlaufende Trennwand 104 in zwei Teile unterteilt ist.

In ähnlicher Weise bjldet das andere Rückführrohr 102 einen Teil eines Wasser-Rückführrohres 105.

Das Ölrohr ist zwischen Sperrmuffen durch Sperren 106 in Längen getrennt, und das Öl, welches die Verbindungen 99 über die Auslaßrohre 98 verläßt, wird nach dem Durchgang durch die Rückführrohre 101 und 102 durch Barrieren 109 veranlaßt, wieder in die Kabel 97 an Verbindungen 107 über Einlaßrohre 108 hineinzuströmen. Die Verbindungen 107 befinden sich in einem Verbindungsschacht, der durch die strichpunktierte Linie 110 angedeutet ist, und zwar etwa 275 m vom Schacht 100 entfernt.

In entsprechend größeren Intervallen, die in diesem Falle größer sein können als die zusammengefaßte Länge von zwölf individuell gekühlten Strekken, werden Luftgebläse-Wärmetauscher 111 und

112 zur Kühlung des durch die Wasserrohre 103 und 105 strömenden Wassers vorgesehen, wobei Pumpen

113 und 114 zur Förderung von Wasser durch Wärmetauscher hindurch vorgesehen sind. Es sei darauf hingewiesen, daß die Wasserrohre nicht als Hin- und Rückführrohre wirksam sind; sie haben äquivalente Funktionen.

An jedem beliebigen Verbindungsschacht in einem gekühlten Abschnitt, mit Ausnahme des mittleren Verbindungsschachtes des Abschnitts, wird das Wasser im einen der Wasserrohre heißer sein als im anderen. Dies gibt der Anlage den Vorteil, daß eine im wesentlichen gleiche Wärmemenge aus der Gruppe von Verbindungen abgezogen werden kann, welche sich an jedem Verbindungsschacht befinden, ohne daß es notwendig ist, die Strömungsrate des Öls in die Verbindungen von Schacht zu Schacht hinein und aus diesen heraus zu verändern. Bei der in F i g. 4 dargestellten Anordnung läuft das öl durch Konvektion um, jedoch können, wie bei der vorbeschriebenen Anlage, gegebenenfalls Pumpen für den Ölumlauf vorgesehen werden.

Es wird vorgezogen, die Kabel, die Rückführrohre und die Wasserrohre innerhalb einer einzigen Führung zu installieren, die sich entlang der Kabelroute

erstreckt, und Fi g. 9 zeigt eine typische Führung, die sich für die erste Anlage eignet. Die Führung 164 ist aus Metallabschnitten aufgebaut und hat einen Innendurchmesser von 2,14 m. Der untere Teil der Führung ist mit Beton 165 ausgefüllt, um einen ebenen Fußboden zu bilden. Auf jeder Seite eines Mitteldurchgangs sind sandgefüllte Kästen 166 und 167 vorgesehen, wobei drei Kabel 168 und das Öl-Rückführrohr 169 des einen Zubringers in dem sandgefüllten Kasten 166 eingebettet sind, während die drei Kabel 170 und das Öl-Rückführrohr 171 des anderen Zubringers in den im Kasten 167 enthaltenen Sand eingebettet sind. Getrennte Hin- und Rückführungs-Wasserrohre 172 bis 175 mit einem Durchmesser von 20 cm für jeden Zubringer werden auf Rollen getragen, die durch Konsolen 176, 177 über den Kabelkästen abgestützt werden.

Bei den beschriebenen Anlagen werden die individuell gekühlten Strecken des Kabels alle durch Sperrmuffen untereinander verbunden. Wenn jedoch das Primär-Kühlmittel in der Nähe von aufeinanderfolgenden gekühlten Strecken an der gleichen Muffe eintritt, dann kann diese Muffe eine Hochdrackmuffe ίο anstatt eine Sperrmuffe sein. Es wird jedoch notwendig sein, eine Sperrmuffe an derjenigen Stelle zu verwenden, wo das Öl zwei benachbarte, aufeinanderfolgende gekühlte Strecken des Kabels verläßt und über Pumpen entlang dem Rückführrohr strömt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ölgefülltes, gekühltes Hochspannungskabel, welches in mehrere Kühlabschnitte unterteilt ist, wobei Isolieröl in einem ersten Kühlkreislauf innerhalb eines Kühlabschnitts in Zwangsumlauf versetzt und in einem zugeordneten Wärmetauscher rückgekühlt ist, in dem Wärme aus dem durch das Isolieröl gebildeten Primärkühlmittel auf ein durch Wasser gebildetes Sekundärkühlmittel übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Wärmetauscher (76, 77) der einzelnen Kühlabschnitte an einen zweiten wassergekühlten Zwangskreislauf (78; 103; 79, 105) angeschlossen sind und daß in einem weiteren Wärmetauscher (90, 111, 112) mit Zwangsbelüftung die Wärme an die Umluft abgegeben wird, die ein Tertiärkühlmittel bildet.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Rückführrohre (101, 102) für die einzelnen Kühlabschnitte durch das Rohr oder eines der Rohre (103, 104) verlaufen, welches zumindest einem größeren Teil eines Kühlabschnitts zugeordnet ist und sich entlang demselben erstreckt, derart, daß eine Reihe von Primärwärmetauschern gebildet wird, in denen Wärme aus dem Isolieröl jedes Kühlabschnitts auf das das gemeinsame Sekundärkühlmittel bildende Wasser übertragen wird.

3. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kabelstrecke in dem Rohr oder einem der Rohre (101 bis 103) verlegt ist.

4. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückführrohr (101) und das genannte Rohr (103) durch ein einziges flexibles Rohr ersetzt sind, welches durch eine Längsbarriere (104), die den das Primärkühlmittel führenden Teil von dem das Sekundärkühlmittel führenden Teil trennt, in zwei Teile unterteilt ist.