DE19738010A1

DE19738010A1 - Gas-insulated conductor section for power transmission

Info

Publication number: DE19738010A1
Application number: DE1997138010
Authority: DE
Inventors: Diego Sologuren-Sanchez
Original assignee: Asea Brown Boveri AG Switzerland; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB Hochspannungstechnik AG
Priority date: 1997-08-30
Filing date: 1997-08-30
Publication date: 1999-03-04

Abstract

The conductor section includes at least one high voltage conductor (4) formed by a stranded conductor (9). Support isolators (2) and support isolators in axial direction are spaced apart by guiding tubes (10,11,12) and provided on the stranded conductor. The support isolators are arranged in a pressure pipe (3).

Description

TECHNICAL AREA

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Leitungsabschnitt einer gasisolierten Leitung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Gasisolierte Leitungen werden mit Vorteil zur Energieübertragung in Ballungszentren verwendet, da sie unterirdisch verlegt werden und ohne erhebliche Beeinträchtigung der durch den Verkehr, die Wasser- und Gasversorgung sowie die Abwasserentsorgung bestimmten Infrastruktur erstellt oder erweitert können.The invention is based on a line section of a gas-insulated Line according to the preamble of claim 1. Gas-insulated lines are used advantageously for energy transmission in metropolitan areas because it is underground be relocated and without significant interference from traffic that Water and gas supply and wastewater disposal determine Infrastructure can be created or expanded.

STATE OF THE ART

Ein Leitungsabschnitt der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus dem Patentdokument US-A-4,415,763 bekannt. In diesem Dokument ist eine gasisolierte Leitung beschrieben, bei der ein hochspannungsführender Stromleiter in einem mit komprimiertem SF₆ gefüllten Rohr aus Isoliermaterial, wie typischerweise Polyäthylen, angeordnet ist. Das Isolierrohr trägt auf seiner Mantelfläche eine feldsteuernde und gegebenenfalls auftretenden Rückstrom führende Schicht aus leitendem oder halbleitendem Material. Der hochspannungsführende Stromleiter ist rundstabförmig ausgebildet und liegt mit seiner Mantelfläche auf scheibenförmigen Stützisolatoren auf. Da der Stromleiter bei Betrieb der gasisolierten Leitung elektromagnetischen und thermischen Kräften ausgesetzt ist, können durch Abrieb erzeugte leitfähige Partikel sich an den dielektrisch hochbelasteten Oberflächen der Stützisolatoren anlagern und gegebenenfalls unerwünschte Teilentladungen hervorrufen.A line section of the type mentioned at the outset is known, for example, from the patent document US-A-4,415,763. This document describes a gas-insulated line in which a high-voltage current conductor is arranged in a tube of insulating material, such as typically polyethylene, filled with compressed SF ₆ . The insulating tube carries on its outer surface a field-controlling and possibly occurring reverse current-carrying layer made of conductive or semiconducting material. The high-voltage current conductor is in the form of a round bar and lies with its outer surface on disc-shaped support insulators. Since the current conductor is exposed to electromagnetic and thermal forces during operation of the gas-insulated line, conductive particles generated by abrasion can accumulate on the dielectric-stressed surfaces of the post insulators and possibly cause undesired partial discharges.

SUMMARY OF THE INVENTION

Der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leitungsabschnitt einer gasisolierten Leitung der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher sich durch gute dielektrische Eigenschaften auszeichnet und welcher zugleich in einfacher und kostengünstiger Weise hergestellt werden kann.The object of the invention is as set out in the claims based on a line section of a gas-insulated line at the beginning to create the type mentioned, which is characterized by good dielectric properties distinguished and which at the same time manufactured in a simple and inexpensive manner can be.

Beim Leitungsabschnitt nach der Erfindung werden die Kapselung auf der einen Seite und der Stromleiter und die Stützisolatoren auf der anderen Seite zunächst als voneinander getrennte Systeme gefertigt. Da die Kapselung bei der Montage des Leitungsabschnitts zunächst leer ist, kann sie durch Verschweißen von Kapselungsrohrabschnitten ohne großen Aufwand hergestellt werden. Die hierbei gebildeten Schweißnähte können leicht nach bearbeitet und problemlos auf Dichtigkeit und Festigkeit überprüft werden. Zudem kann die so hergestellte Kapselung vor dem Einbau von Stromleiter und Stützisolatoren in einfacher Weise, beispielsweise mit einem Roboter, gereinigt werden.In the line section according to the invention, the encapsulation on the one Side and the current conductor and the post insulators on the other side first as separate systems manufactured. Since the encapsulation when assembling the Line section is initially empty, it can be welded by Encapsulation pipe sections can be produced with little effort. The one here Welded seams formed can be easily reworked and easily applied Tightness and strength are checked. In addition, the so produced Encapsulation before the installation of current conductors and post insulators in a simple manner, for example with a robot.

Da der Stromleiter und die Stützisolatoren in mindestens einer gestreckten Einheit integriert sind, kann der Leitungsabschnitt äußerst rasch durch einfaches Einziehen der Einheit in die leere Kapselung gefertigt werden. Die gestreckte Einheit zeichnet sich durch ein geringes Gewicht aus. Da hierbei die Stützisolatoren und die Stützisolatoren in axialer Richtung voneinander beabstandende Führungsrohre wie die Perlen einer Halskette auf mindestens einem als Kettenschnur wirkenden Leiterseil aufgereiht sind, sind die Stützisolatoren und der Stromleiter äußerst flexibel gelagert. Die Stützisolatoren brauchen nun im Unterschied zu Leitungsabschnitten mit starren Stromleiterrohren keine großen Kräfte mehr aufzunehmen. Daher können sie äußerst einfach ausgebildet sein. Zudem besteht praktisch keine Gefahr, daß die Stützisolatoren das Kapselungsrohr zu stark belasten und es dann gegebenenfalls deformieren oder die dielektrischen Eigenschaften des Leitungsabschnitts herabsetzenden Abrieb erzeugen.Because the current conductor and the post insulators in at least one stretched unit are integrated, the line section can be extremely quickly by simply pulling in the unit into the empty encapsulation. The stretched unit draws is characterized by a low weight. Since the post insulators and Post insulators spaced apart from each other in the axial direction the beads of a necklace on at least one that acts as a chain cord Are insulated and the current conductor are extreme flexibly stored. In contrast, the post insulators now need to Line sections with rigid conductor tubes no longer have large forces to record. Therefore, they can be made extremely simple. There is also practically no danger that the support insulators make the encapsulation tube too strong load and then deform it if necessary or the dielectric Generate properties of the line section reducing abrasion.

Sollte der Leitungsabschnitt etwa infolge eines Überschlags beschädigt sein, dann können der Stromleiter und die Stützisolatoren in schneller und einfacher Weise aus dem Kapselungsrohr gezogen werden und kann dann der Schaden, etwa eine undichte Stelle in der Wand des Kapselungsrohrs, vorzugsweise mittels eines Roboters, behoben werden.If the line section is damaged due to a flashover, then can the power conductor and the post insulators out in a quick and easy way the encapsulation tube and can then do the damage, about one leak in the wall of the encapsulation tube, preferably by means of a Robot.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung und die damit erzielbaren weiteren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:Preferred embodiments of the invention and the others achievable therewith Advantages are explained below with reference to drawings. Here shows:

Fig. 1 eine Aufsicht auf einen axial geführten Schnitt durch eine Ausführungsform eines rohrförmig ausgebildeten Leitungsabschnitts einer gasisolierten Leitung nach der Erfindung, und Fig. 1 is a plan view of an axially guided section through an embodiment of a tubular line section of a gas-insulated line according to the invention, and

Fig. 2 eine Aufsicht in Pfeilrichtung auf einen längs II-II geführten Schnitt durch den Leitungsabschnitt nach Fig. 1. Fig. 2 is a plan view in the direction of arrow a along II-II guided section through the line portion in FIG. 1.

WAY OF CARRYING OUT THE INVENTION

In beiden Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleichwirkende Teile. Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Leitungsabschnitt einer gasisolierten Leitung 1 weist eine im wesentlichen aus einem Druckrohr 3 bestehende Kapselung auf. Im Inneren des Druckrohrs sind Stützisolatoren 2 angeordnet sowie ein im wesentlichen parallel zur Achse des Druckrohrs geführter und sich auf Hochspannungspotential befindender Stromleiter 4 eines dreiphasigen Netzes oder eines Gleichstromnetzes mit Netzspannungen von jeweils bis zu mehreren Hundert kV.In both figures, the same reference numerals refer to parts having the same effect. The line section of a gas-insulated line 1 shown in FIGS. 1 and 2 has an encapsulation essentially consisting of a pressure pipe 3 . Support insulators 2 are arranged in the interior of the pressure tube, as is a current conductor 4 of a three-phase network or a DC network, which is essentially parallel to the axis of the pressure tube and is at high voltage potential, with line voltages of up to several hundred kV each.

Das Druckrohr 3 ist mit einem Isoliergas, wie etwa SF₆, von bis zu einigen bar Druck gefüllt und besteht aus einem Isolierstoff, wobei als Material für den Isolierstoff ein thermoplastisches Polymer verwendet wird. Der Thermoplast kann mit einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise mit Ruß, gefüllt sein, da so zum einen die gasisolierte Leitung 1 nach außen elektrostatisch wirkungsvoll abgeschirmt ist und da so zum anderen dem Druckrohr ein definiertes Potential, wie insbesondere Erdpotential, zugeordnet ist. The pressure pipe 3 is filled with an insulating gas, such as SF ₆ , of up to a few bar pressure and consists of an insulating material, a thermoplastic polymer being used as the material for the insulating material. The thermoplastic can be filled with an electrically conductive material, for example with soot, since on the one hand the gas-insulated line 1 is effectively electrostatically shielded from the outside and because on the other hand a defined potential, in particular earth potential, is assigned to the pressure pipe.

Das Druckrohr 3 ist aus leicht zu transportierenden, beispielsweise 10 bis 20 m langen Rohrabschnitten 6, 7 aufgebaut, welche unter Bildung von Schweißstellen 5 miteinander stirnseitig verschweißt sind. Der Thermoplast besteht mit Vorteil aus nichtvernetztem Material. Er läßt sich dann bei erhöhten Temperaturen gut verformen und gut schweißen. Ein geeignetes thermoplastisches Material ist beispielsweise ein nichtvernetztes Polyäthylen hoher Dichte. Auf der Mantelfläche des Druckrohrs 3 ist zusätzlich eine potentialsteuernde Schicht 8, vorzugsweise aus halbleitendem Material, angeordnet. Diese Schicht ordnet der Mantelfläche des Druckrohrs 3 Erdpotential zu. Je nach Anforderung an den Leitungsabschnitt können die vorgenannten Funktionen gegebenenfalls lediglich von der Schicht 8 oder der Füllung des thermoplastischen Materials mit dem leitfähigen Material ausgeführt werden.The pressure pipe 3 is constructed from easily transportable, for example 10 to 20 m long pipe sections 6 , 7 , which are welded to one another on the end faces to form welds 5 . The thermoplastic advantageously consists of non-crosslinked material. It can then be deformed and welded well at elevated temperatures. A suitable thermoplastic material is, for example, a non-crosslinked high-density polyethylene. A potential-controlling layer 8 , preferably made of semiconducting material, is additionally arranged on the lateral surface of the pressure tube 3 . This layer assigns 3 ground potential to the outer surface of the pressure pipe. Depending on the requirements of the line section, the aforementioned functions can possibly only be carried out by the layer 8 or the filling of the thermoplastic material with the conductive material.

Der Stromleiter 4 ist gebildet von sieben Leiterseilen 9 (Fig. 2), auf welche die Stützisolatoren 2 und die Stützisolatoren 2 in axialer Richtung voneinander beabstandende Führungsrohre 10, 11, 12 aufgereiht sind. Die Leiterseile 9 bestehen vorzugsweise aus Aluminium, Kupfer oder einer Aluminium und/oder Kupfer enthaltenden Legierung. Je nach der Größe des in der gasisolierten Leitung geführten Nennstroms können anstelle von sieben Leiterseilen auch mehr oder weniger Leiterseile, beispielsweise sechs oder aber nur eines, verwendet werden. Für einen Nennstrom von 2 kA und einen zulässigen Leistungsverlust der Leitung pro Phase von 50 W/m können 3 Kupferseile mit einem Durchmesser von 29 bis 30 mm oder drei Aluminiumseile mit einem Durchmesser von 36 bis 38 mm verwendet werden.The current conductor 4 is formed by seven conductor cables 9 ( FIG. 2), on which the support insulators 2 and the support insulators 2, in the axial direction, are spaced apart guide tubes 10 , 11 , 12 . The conductor cables 9 are preferably made of aluminum, copper or an alloy containing aluminum and / or copper. Depending on the size of the nominal current carried in the gas-insulated line, instead of seven conductor cables, more or fewer conductor cables, for example six or only one, can be used. For a nominal current of 2 kA and a permissible power loss of the line per phase of 50 W / m, 3 copper ropes with a diameter of 29 to 30 mm or three aluminum ropes with a diameter of 36 to 38 mm can be used.

Die Führungsrohre 10, 11, 12 sind von einem temperaturbeständigen Isolierstoff, beispielsweise einem thermoplastischen Polymer, wie insbesondere einem HD-Polyäthylen, gebildet. Die Länge der Rohre beträgt je nach Krümmung und Durchmesser der Rohrabschnitte 6, 7 bis zu mehrere Meter.The guide tubes 10 , 11 , 12 are formed from a temperature-resistant insulating material, for example a thermoplastic polymer, such as, in particular, an HD polyethylene. Depending on the curvature and diameter of the pipe sections 6 , 7, the length of the pipes is up to several meters.

Auf der Innenfläche der Führungsrohre 10, 11, 12 ist eine potentialsteuernde Schicht 13, vorzugsweise aus einem leitenden oder halbleitenden Material - beispielsweise aus TiB₂ oder aus ZnO - vorgesehen. Zusätzlich oder alternativ kann das thermoplastische Material der als axiale Abstandshalter dienenden Führungsrohre mit leitfähigen Partikeln, beispielsweise Ruß oder Metallpulver, gefüllt sein. Die Führungsrohre bleiben dann selbst bei betriebs- oder montagebedingtem Abrieb oder Teilabrieb der Schicht 13 über ihre gesamte Ausdehnung auf definiertem Potential.A potential-controlling layer 13 , preferably made of a conductive or semiconducting material — for example made of TiB ₂ or ZnO — is provided on the inner surface of the guide tubes 10 , 11 , 12 . Additionally or alternatively, the thermoplastic material of the guide tubes serving as axial spacers can be filled with conductive particles, for example carbon black or metal powder. The guide tubes then remain at a defined potential over their entire extent even in the event of operational or assembly-related abrasion or partial abrasion of the layer 13 .

Die Stützisolatoren 2 sind vorzugsweise scheiben- oder sternförmig ausgebildet und weisen jeweils eine Öffnung auf zum Durchführen der Leiterseile 9. Der Rand der Öffnung ist mit einer Schicht 14 aus leitendem oder halbleitendem Material beschichtet. Die Schichten 13 und 14 schirmen das elektrische Feld der Leiterseile 9 nach außen ab und ermöglichen eine dielektrisch optimale Anordnung des Leitungsabschnitts. Zu bevorzugen ist die Ausbildung der Schichten 13 und 14 aus einem halbleitenden Material, da dann das Führen von Strom und damit eine unerwünschte Belastung und Beschädigung der Schichten vermieden werden.The support insulators 2 are preferably disc-shaped or star-shaped and each have an opening for the passage of the conductor cables 9 . The edge of the opening is coated with a layer 14 of conductive or semiconductive material. The layers 13 and 14 shield the electrical field of the conductor cables 9 from the outside and enable a dielectric optimal arrangement of the line section. It is preferable to form the layers 13 and 14 from a semiconducting material, since then the carrying of current and thus an undesirable load and damage to the layers are avoided.

Der Leitungsabschnitt der gasisolierte Leitung kann wie folgt hergestellt werden:
Zunächst werden die Abschnitte 6 und 7 zum Druckrohr 3 zusammengeschweißt. Nachfolgend werden wechselweise einer der Stützisolatoren 2 und eines der Führungsrohre 10, 11, 12 auf die Leitungsseile 9 aufgereiht und das so gebildete Stromleiter-Stützisolator-System in das zuvor überprüfte und gereinigte Druckrohr 3 eingeschoben. Sodann wird das Druckrohrinnere mit dem Isoliergas gefüllt.The pipe section of the gas-insulated pipe can be manufactured as follows:
First, sections 6 and 7 are welded together to form pressure pipe 3 . Subsequently, one of the support insulators 2 and one of the guide tubes 10 , 11 , 12 are alternately lined up on the line cables 9 and the current conductor support insulator system formed in this way is pushed into the pressure tube 3 previously checked and cleaned. The interior of the pressure pipe is then filled with the insulating gas.

Zur Vereinfachung der Montage und zur Reduktion des Platzbedarfs während der Montage kann das Stromleiter-Stützisolator-System aus gestreckten Einheiten vorgegebener Länge gebildet sein. Diese Einheiten weisen an mindestens einem ihrer Enden ein Verbindungsstück 15 auf. Benachbarte Einheiten können so bei der Montage durch Zusammenfügen von zwei der Verbindungsstücke miteinander verbunden werden. Derartige Verbindungen sind mit Vorteil Steckverbindungen mit Schnappverschluß. In den Verbindungen, beispielsweise im Verbindungsstück 15, können auch Vorrichtungen installiert werden, die eine temperaturbedingte Längenänderung aufnehmen und eine Vorspannung erzeugen (Kompensationselement). To simplify assembly and to reduce the space required during assembly, the current conductor support insulator system can be formed from elongated units of a predetermined length. These units have a connecting piece 15 at at least one of their ends. Adjacent units can thus be connected to one another during assembly by joining two of the connecting pieces. Such connections are advantageously plug connections with a snap lock. Devices can also be installed in the connections, for example in the connecting piece 15 , which absorb a temperature-related change in length and generate a pretension (compensation element).

Reference list

11

gasisolierte Leitung
gas-insulated pipe

22nd

Stützisolatoren
Post insulators

33rd

Druckrohr
Pressure pipe

44th

Stromleiter
Conductor

55

Schweißstelle
Weld

66

, ,

77

Druckrohrabschnitte
Pressure pipe sections

88th

potentialsteuernde Schicht
potential-controlling layer

99

Leiterseile
Ladder ropes

1010th

, ,

1111

, ,

1212th

Führungsrohre
Guide tubes

1313

, ,

1414

potentialsteuernde Schichten
potential-controlling layers

1515

Verbindungsstück
Connector

Claims

1. Line section of a gas-insulated line ( 1 ) with an essentially gas-filled encapsulation consisting of a pressure tube ( 3 ), with at least one inside the pressure tube, essentially parallel to its axis and exposed to high voltage current conductor ( 4 ) and with in the interior of the pressure tube support insulators (2) located, characterized in that the at least one current conductor (4) is formed by at least one conductor cable (9), and that the at least one conductor cable (9), the supporting insulators (2) and the supporting insulators ( 2 ) guide tubes ( 10 , 11 , 12 ) spaced apart from one another in the axial direction are lined up.

2. Line section according to claim 1, characterized in that the guide tubes ( 10 , 11 , 12 ) are formed from a semiconducting material.

3. Line section according to claim 2, characterized in that the guide tubes ( 10 , 11 , 12 ) and / or the support insulators ( 2 ) and / or the pressure tube ( 3 ) contain a preferably thermoplastic polymer.

4. Line section according to claim 3, characterized in that the guide tubes ( 10 , 11 , 12 ) are filled with electrically conductive material, such as in particular conductive carbon black.

5. Line section according to one of claims 1 to 4, characterized in that a potential-controlling layer ( 8 , 13 ) is provided on the outer surface of the pressure tube ( 3 ) and / or on the inner surface of the guide tubes ( 10 , 11 , 12 ).

6. Line section according to claim 5, characterized in that the potential-controlling layer ( 8 , 13 ) contains semiconducting material.

7. Line section according to one of claims 1 to 6, characterized in that the support insulators ( 2 ) are disc-shaped or star-shaped and have an opening for the passage of the at least one conductor cable ( 10 ).

8. Line section according to claim 7, characterized in that the edge of the opening is provided with a potential-controlling layer ( 14 ) made of semiconducting material.

9. Line section according to one of claims 1 to 8, characterized in that the at least one conductor rope ( 9 ) and the lined up on the at least one conductor insulators and guide tubes are designed as elongated units of predetermined length that these units at at least one of their ends Have connector ( 15 ), and that adjacent units are held together by joining two of the connectors.

10. Pipe section according to claim 9, characterized in that the two Connectors are snapped together.

11. Line section according to one of claims 9 or 10, characterized characterized in that in at least one of the connectors Compensation element is installed.