DE19623723A1

DE19623723A1 - Gasisolierte Leitung

Info

Publication number: DE19623723A1
Application number: DE1996123723
Authority: DE
Inventors: Christoph Zakowski
Original assignee: Asea Brown Boveri AG Switzerland; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB Schweiz Holding AG; ABB AB
Priority date: 1996-06-14
Filing date: 1996-06-14
Publication date: 1997-12-18

Description

Technisches Gebiet

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einer gasisolierten Leitung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Stand der Technik

Eine derartige gasisolierte Leitung ist beispielsweise in US-A-4,415,763 beschrieben. Bei dieser Leitung ist ein in einem starr ausgebildeten und mit einem Isoliergas, wie vorzugsweise SF₆, gefüllten Druckrohr aus Polyäthylen vorgesehener zentral geführter Hochspannungsleiter auf in Achsrichtung des Druck rohrs voneinander beabstandeten Stützisolatoren gehalten. Diese Stützisolatoren sind im allgemeinen als Dreibein, als Scheibe oder als Trichter ausgebildet und verteuern daher sowohl durch relativ hohen Fertigungsaufwand als auch durch relativ umfang reiche Montagearbeiten die Kosten bei der Herstellung der gasisolierten Leitung erheblich.

Eine weitere gasisolierte Leitung ist aus US-A-4,705,914 vorbekannt. Diese Leitung ist als flexibles Kabel ausgebildet und weist einen gasdichten, zylindersymmetrischen Mantel aus gewelltem Blech und darauf aufgebrachtem Isolierstoff auf. Der Mantel ist mit einem Isoliergas, wie etwa SF₆, von geringem Druck gefüllt. Zentral im Mantel geführt ist ein hochspannungs führender Stromleiter, welcher eine aus gewelltem Blech beste hende Hülle und in der Hülle geführte Drähte aufweist. Der Stromleiter wird durch einen Stützisolator im Kabelmantel fi xiert. Der Stützisolator ist von mehreren axial ausgerichteten, rohrförmigen Isolierkörpern gebildet, die in Umfangsrichtung um den Stromleiter verteilt angeordnet sind. Die Stützisolatoren weisen jeweils trapezförmigen Querschnitt auf und sind mit den kleineren Trapezseiten jeweils auf der Blechhülle des Stromlei ters und mit den größeren Trapezseiten jeweils auf der Innen seite des Kabelmantels gelagert. In Umfangsrichtung benachbarte Isolierkörper stützen sich gegeneinander mit ihren von den Trapezschenkeln gebildeten Seiten ab. Eine derartige gas isolierte Leitung zeichnet sich vor allem dadurch aus, daß der Stromleiter bedingt durch seine Ausbildung und bedingt durch die Ausbildung der Isolierkörper in Leitungskrümmungen und bei starker Erwärmung stets zentral im Kabelmantel geführt ist.

Kurze Darstellung der Erfindung

Der Erfindung, wie sie in Patentanspruch 1 angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, eine gasisolierte Leitung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche in einfacher und wirtschaft licher Weise hergestellt werden kann und welche sich zugleich durch günstige elektrische Eigenschaften auszeichnet.

Die gasisolierte Leitung nach der Erfindung kann durch Aufstecken von Isolierkörpern auf den Stromleiter bzw. durch Einführen der Isolierkörper in das Druckrohr, durch nach folgendes Einschieben des die Isolierkörper tragenden Strom leiters in das Druckrohr bzw. des Stromleiters in das bereits die Isolierkörper enthaltende Druckrohr, Füllen des Druckrohrs mit Isoliergas und gasdichtes Verschließen des Druckrohrs mit Isoliergas rasch und ohne großen Montageaufwand gefertigt werden. Da die Isolierkörper über ihre gesamte Länge mit einer gekrümmten, stets einen großen Radius aufweisenden Fläche auf der Mantelfläche des Stromleiters aufliegen, werden zugleich unerwünschte Spitzen des elektrischen Feldes erheblich herabgesetzt, wie sie bevorzugt im Bereich eines durch den Stromleiter, eines der als Stützisolatoren wirkenden Isolierkörper und das Isoliergas bestimmten Tripelpunktes auftreten können.

Von besonderem Vorteil ist es, daß die als Stützisolatoren wirkenden Isolierkörper aufgrund ihrer federelastischen Eigenschaften ortsfest am Stromleiter oder am Druckrohr gehalten sind. Bei Ausbildung der Isolierkörper als Hufeisen können die einzelnen Isolierkörper sukzessive auf den Strom leiter aufgeschnappt werden. Um hierbei eine gute Zentrierung des Stromleiters zu erreichen, sind benachbart aufeinanderfol gende Isolierkörper gegeneinander um vorzugsweise 180° zu ver drehen. Bei Ausbildung der Isolierkörper als schraubenlinien förmige gekrümmte Spiralen können die einzelnen Isolierkörper unter Vorspannung in das Druckrohr eingeführt und auf dessen Innenfläche unter Reduzierung der Vorspannung festgesetzt werden. Der Stromleiter kann dann in das bereits die als Stützisolatoren wirkenden Isolierkörper enthaltende Druckrohr eingeschoben werden. Im allgemeinen reichen hierbei bereits Spiralen mit jeweils lediglich einer Windung aus, um eine ausreichende mechanische Festigkeit der gasisolierten Leitung zu gewährleisten. Alternativ können die Isolierkörper aber auch entsprechend den hufeisenförmig ausgebildeten Isolierkörpern auf den Stromleiter aufgeschnappt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung und die damit erzielbaren weiteren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer ersten Ausführungsform der gasisolierten Leitung nach der Erfindung nach dem Entfernen eines Teils eines Druckrohrs der Leitung,

Fig. 2 eine Aufsicht auf einen quer zum Druckrohr geführten Schnitt durch die gasisolierte Leitung gemäß Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines von zwei Schottungsisolatoren begrenzten Abschnitts einer zweiten Ausführungsform der gasisolierten Leitung nach der Erfindung nach dem Entfernen eines Teils eines Druckrohrs der Leitung, und

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines in der gasisolierten Leitung gemäß Fig. 3 als Stützisolator wirkenden Isolierkörpers in vergrößerter Darstellung.

Wege zur Ausführung der Erfindung

In allen Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleichwirkende Teile. Eine in Fig. 1 dargestellte und mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete gasisolierte Leitung weist einen auf Isolierteilen 2 in einem starren Druckrohr 3 zentral geführten und vorzugsweise hohl ausgebildeten, zylinderförmigen Stromleiter 4 auf. Das Druckrohr 3 ist an seinem oberen Ende mit einem Schottungsisolator 5 gasdicht abgeschlossen. Es ist mit einem Isoliergas, wie etwa SF₆, mit bis zu einigen bar Druck gefüllt und besteht aus einem leitfähig beschichteten Kunststoff, wie etwa Polyäthylen, kann aber auch von einem Metall, wie etwa Aluminium oder Stahl, gebildet sein. Der vom Rohr 3 umschlossene Gasraum kann in einfacher Weise mit einem Drucksensor auf Dichtigkeit überwacht werden. Das Isoliergas kann als Kühlmittel durch das Rohr 3 zirkulieren, gegebenen falls aber auch durch den Stromleiter 4, welcher von den als Stützisolatoren wirkenden Isolierkörpern 2 und dem Schottungs isolator 5 zentral gehalten ist.

Die Isolierkörper 2 sind von einem Polymer, wie insbesondere einem Thermoplast etwa auf der Basis von Polyäthylen, gebildet. Die Isolierkörper 2 sind jeweils im wesentlichen in Form eines Hufeisens gebogen ortsfest auf dem Stromleiter 4 oder auf der Innenfläche des Druckrohrs 3 angebracht. Ist der Durchmesser des Stromleiters 4 größer als der Durchmesser eines der Isolierkörper 2 vor der Montage der gasisolierten Leitung 1, so kann dieser Isolierkörper durch federelastisches Verformen auf den Stromleiter 4 aufgesteckt werden. Die Schenkel des huf eisenförmigen Isolierkörpers 2 umfassen dann den Stromleiter 4 um einen Winkel von mehr als 180° und setzen den Isolierkörper 2 durch Klemmwirkung auf dem Stromleiter 3 fest. Ein besonders gutes Festsetzen des Isolierkörpers 2 wird dann erreicht, wenn im Stromleiter 4 eine geringfügige Vertiefung vorgesehen ist, in die das Isolierteil mit radial nach innen weisenden Fläche des Hufeisens beim Aufstecken auf den Stromleiter 4 einrastet.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind längs des Stromleiters 4 aufeinanderfolgende, hufeisenförmig gebogene Isolierkörper 2 um die Achse des Stromleiters gegeneinander verdreht angeordnet. Vorzugsweise beträgt der Drehwinkel ca. 180°. Dadurch wird über die gesamte Länge des Stromleiters eine gleichmäßig wirkende Abstützung des Stromleiters im Druckrohr 3 erreicht. Da die Isolierkörper 2 wegen ihrer hufeisenförmigen Ausbildung nicht ringförmig geschlossen sind, kann das im Druckrohr 3 vorgesehene Isoliergas innerhalb des vom Schottungsisolator 5 und einem nicht dargestellten weiteren Schottungsisolator begrenzten Raums zirkulieren und dadurch eine besonders günstige Kühlwirkung entfalten.

Der Isolierkörper 2 weist in Richtung der Achse des Druckrohrs 3 geschnitten im wesentlichen kreis- oder ellipsenförmigen Querschnitt auf. Der Isolierkörper 2 liegt so über seine gesamte Länge mit einer gekrümmten, stets einen großen Radius aufweisenden Fläche auf der Mantelfläche des Stromleiters 4 auf, wodurch unerwünschte Spitzen des elektrischen Feldes erheblich herabgesetzt werden, wie sie bevorzugt im Bereich eines durch den Stromleiter 4, den Isolierkörper 2 und das Isoliergas bestimmten Tripelpunktes auftreten können.

Der hufeisenförmige Isolierkörper 2 ist im allgemeinen hohl ausgebildet und ist mit Vorteil von zwei miteinander verschweißten, beispielsweise durch Blastechnologie hergestellten Schalen gebildet. Aus Fig. 2 ist die in einer quer zur Achse des Druckrohrs 3 angeordneten Ebene (Zeichenebene) verlaufende Schweißnaht 6 eines solchen Isolierkörpers ersichtlich. Aus Fig. 2 ist auch ersichtlich, daß der Isolierkörper 2 mindestens einen gekrümmten, auf dem Stromleiter 4 und dem Druckrohr 3 aufliegenden Rohrabschnitt und zwei Endabschnitte 7 und 8 aufweist. Der gekrümmte Rohrabschnitt kann durch Biegen eines geraden Rohrs oder mehrerer zu einem Rohr zusammengesetzter Rohrabschnitte 9, 10 gebildet werden. Der gekrümmte Rohrabschnitt und die beiden Endabschnitte 7, 8 können durch Schweißen verbunden sein. Alternativ kann der Isolierkörper 2 auch durch Extrudieren hergestellt werden. Die Endabschnitte 7, 8 können halbkugelförmig (Endabschnitt 7) oder aber auch abgeflacht ausgebildet sein (Endabschnitt 8). Der Endabschnitt 8 wird durch Heißverformung eines Endes des gekrümmten Rohrabschnitts hergestellt. Hierbei bildet sich eine Abschlußnaht 11. Die Abschlußnaht 11 wird so eingeformt, daß sie im wesentlichen parallel zu einer Potentialfläche des im Gasraum zwischen Stromleiter 4 und Druckrohr 3 herrschenden elektrischen Feldes liegt. Hierdurch werden übermäßige Feldverzerrungen an den Enden des Isolierkörpers 2 vermieden.

Bei der aus den Fig. 3 und 4 ersichtlichen Ausführungsform der gasisolierten Leitung nach der Erfindung ist der als Stütz isolator eingesetzte Isolierkörper 2 in Form einer Schrauben linie gebogen. Mit Vorteil weist die Schraubenlinie höchstens eine Windung auf. Der Isolierkörper 2 kann dann durch Aufstecken oder Aufschieben auf den Stromleiter 4 besonders einfach montiert werden. Im allgemeinen weist der Isolierkörper 2 ein - gegebenenfalls aus Rohrabschnitten 12, 13 zusammengeschweißtes - schraubenlinienförmig gewundenes Rohr und halbkugelförmig oder abgeflacht ausgebildete Endabschnitte 14, 15 auf. Der radial nach außen weisende Teil der Mantelfläche des Isolier körpers 2 ist auf der Innenfläche des Druckrohrs 3 gelagert. Der Stromleiter 4 ist mit seiner Mantelfläche auf dem radial nach innen weisenden Teil der Mantelfläche des Isolierkörpers 2 zentrisch im Druckrohr 3 gehalten. Axial ist der Stromleiter 4 durch zwei Schottungsisolatoren 5, 16 im Druckrohr 3 fixiert, welche einen definierten - beispielsweise mehrere hundert Meter langen - Abschnitt des Druckrohrs 3 begrenzen, in dem das Isoliergas eingeschlossen ist.

Die Enden des Druckrohrabschnitts sind für Montagepersonal zugänglich und können Mittel enthalten, welche die Zirkulation des Isoliergases im Leitungsabschnitt fördern. Eine solche Zirkulation ist vorteilhaft für die Kühlung des Stromleiters 4 und für den Transport von unerwünschter Feuchtigkeit an die Abschnittsenden, wo sie etwa durch Adsorption oder Kondensation leicht entfernt werden kann. Durch die schraubenlinienförmige Ausbildung der Isolierkörper 2 wird die Zirkulation des Isoliergases begünstigt und wird durch die damit ermöglichte Abscheidung von Feuchtigkeit sowie gegebenenfalls vorhandener weiterer unerwünschter Verunreinigungen an den Abschnittsenden eine besonders große Betriebssicherheit der gasisolierten Leitung 1 erreicht. Zugleich belasten die Isolierkörper 2 sowohl mit einer axialen als auch mit einer radialen Kraft komponente die Innenfläche des Druckrohrs 3, wodurch eine auf das Druckrohr 3 übertragene Kraft vergleichmäßigt und ein Aus beulen des Druckrohrs 3, wie dies beispielsweise bei einem in axialer Richtung oder in Umfangsrichtung geführten Isolierkör per möglich ist, weitgehend vermieden wird. Durch Änderung des Steigungswinkels der Schraubenlinie und/oder durch Erhöhung der Anzahl an Isolierkörpern 2 kann die mechanische Festigkeit und damit die Betriebssicherheit der gasisolierten Leitung 1 optimiert werden.

Jeder der schraubenlinienförmig gewundenen Isolierkörper 2 weist in einer durch einen radial geführten Schnitt erzeugten Ebene einen elliptischen Querschnitt auf und liegt mit einem Abschnitt des schwächer gekrümmten Teils der den Querschnitt bestimmenden Ellipse auf dem Stromleiter 4 auf. Dielektrisch verhält sich ein solcher Isolierkörper 2 am Tripelpunkt äußerst vorteilhaft, d. h. es werden auch bei dieser Ausführungsform der gasisolierten Leitung nach der Erfindung übermäßige Erhöhungen der bei Betrieb der gasisolierten Leitung 1 herrschenden elektrischen Feldstärke vermieden.

Bezugszeichenliste

1 gasisolierte Leitung
2 Isolierkörper
3 Druckrohr
4 Stromleiter
5 Schottungsisolator
6 Schweißnaht
7, 8 Endabschnitte
9, 10 Rohrabschnitte
11 Abschlußnaht
12, 13 Rohrabschnitte
14, 15 Endabschnitte
16 Schottungsisolator

Claims

1. Gasisolierte Leitung (1) mit einem im wesentlichen zylindersymmetrisch ausgebildeten, hochspannungsführenden Stromleiter (4), einem im wesentlichen starr ausgebilde ten, isoliergasgefüllten Druckrohr (3) und mit den Strom leiter (4) im Druckrohr (3) zentrisch haltenden Stütz isolatoren, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Stützisolatoren von einem um einen Winkel von mehr als 180° gebogenen, federelastisch verformbaren Isolierkörper (2) von im wesentlichen kreis- oder ellipsenförmigen Quer schnitt gebildet ist, welcher ortsfest auf dem Stromleiter (4) und/oder im Druckrohr (3) gehalten ist.

2. Gasisolierte Leitung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Isolierkörper (2) im wesentlichen in Form eines Hufeisens gebogen ist.

3. Gasisolierte Leitung (1) nach Anspruch 2 mit mindestens zwei längs des Stromleiters (4) aufeinanderfolgenden, hufeisenförmig gebogenen Isolierkörpern (2), dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Isolierkörper (2) um die Achse des Stromleiters (4) gegeneinander verdreht angeordnet sind.

4. Gasisolierte Leitung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel ca. 180° beträgt.

5. Gasisolierte Leitung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (2) von zwei miteinander verschweißten Schalen gebildet ist.

6. Gasisolierte Leitung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Isolierkörper (2) in Form einer Schraubenlinie gebogen ist.

7. Gasisolierte Leitung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schraubenlinie höchstens eine Windung aufweist.

8. Gasisolierte Leitung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (2) hohl ist.

9. Gasisolierte Leitung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß der Isolierkörper (2) mindestens einen gebogenen Rohrabschnitt und zwei Endabschnitte (7, 8; 14, 15) aufweist.

10. Gasisolierte Leitung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß der Isolierkörper (2) durch Extrudieren hergestellt ist, und daß mindestens einer der Endabschnitte (8) abgeflacht ausgebildet ist und eine Abschlußnaht (11) aufweist, welche im wesentlichen parallel zu einer Äquipotentialfläche des bei Betrieb der gasisolierten Leitung (1) herrschenden elektrischen Feldes geführt ist.

11. Gasisolierte Leitung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine gebogene Rohrabschnitt und die beiden Endabschnitte (7, 8; 14, 15) durch Schweißen verbunden sind.