DE19756355A1

DE19756355A1 - Gas-isolated conductor section

Info

Publication number: DE19756355A1
Application number: DE1997156355
Authority: DE
Inventors: Lutz Dr Niemeyer
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 1999-06-24

Abstract

The conductor section has a gas-isolated encapsulation consisting from a coat reed (1), and one, in the interior of the coat reed (1) arranged, parallel to its axis led current conductor (3) at a high voltage. Support insulators (2) are located in the interior of the coat reed. At least one of the support insulators comprises an elastic wrapping (4) which is filled with an insulating medium pressing the wrapping against the coat reed and the current conductor.

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 Gas-insulated line according to the preamble of claim 1. Gas-insulated Pipes are an advantage for energy transmission in metropolitan areas used because they are laid underground and without significant Impairment of traffic, water and gas supplies as well the waste water disposal can create or expand certain infrastructure.

STATE OF THE ART

Ein Leitungsabschnitt der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus dem Patentdokument EP-A2-0 774 816 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 einem spiralförmig ausgebildeten Stützisolator auf. Bei der Montage dieses Leitungsabschnitts sind beim Einziehen von Stützisolator und Leiterrohr ins Druckrohr verhältnismässig grosse Kräfte erforderlich.A line section of the type mentioned at the outset is known, for example, from the patent document EP-A2-0 774 816. 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 a spiral-shaped support insulator. When installing this line section, relatively large forces are required when pulling the support insulator and conductor tube into the pressure tube.

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 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 simple and inexpensive can be manufactured.

Der Leitungsabschnitt nach der Erfindung kann in einfacher und kostengünstiger Weise montiert und demontiert werden. Dies vor allem deswegen, da der im Leitungsabschnitt vorgesehene und aus einer isoliermittelgefüllten, verformbaren Hülle bestehende Stützisolator dann, wenn seine Hülle nur teilweise mit Isoliermittel gefüllt ist, zusammen mit dem Stromleiter praktisch widerstandsfrei in das Mantelrohr eingezogen oder bei der Demontage entsprechend widerstandsfrei aus dem Mantelrohr herausgezogen werden kann. Nach dem Einziehen des Stromleiters und der Hülle kann die Hülle vollständig mit Isoliermittel gefüllt und so der Stromleiter zentriert und zugleich festgesetzt werden.The line section according to the invention can be simple and inexpensive Can be assembled and disassembled in this way. This is mainly because the im Line section provided and from an insulating agent-filled, deformable Cover existing post insulator when its cover is only partially covered Insulator is filled, together with the conductor in virtually resistance-free the casing tube is retracted or, when disassembled, correspondingly free of resistance can be pulled out of the jacket tube. After pulling in the Conductor and the sheath, the sheath can be completely filled with insulating material and so the conductor is centered and fixed at the same time.

Da die isoliermittelgefüllte Hülle elastisch verformbar ist, ist der Stromleiter unabhängig von nie vollständig zu vermeidenden Toleranzen, von thermischen Ausdehnungen und von plastischen und/oder elastischen Materialverformungen stets in mechanisch und dielektrisch vorteilhafter Weise zentriert. Die Hülle liegt mit einer grossen Fläche und mit gleichmässiger Flächenpressung auf der Innenfläche des Mantelrohrs auf. Ein Materialfliessen des Mantelrohrs ist so weitgehend verhindert.Since the sleeve filled with insulation is elastically deformable, it is the current conductor regardless of tolerances that can never be completely avoided, thermal Expansions and of plastic and / or elastic material deformations always centered in a mechanically and dielectrically advantageous manner. The cover lies with a large area and with even surface pressure on the inner surface of the casing tube. Material flow of the casing tube is so extensive prevented.

Da der Stützisolator eine relativ dünne Hülle und als Isoliermittel im allgemeinen ein elektrisch isolierendes Druckgas enthält, wird das elektrische Feld des Leitungsabschnitts in den dielektrisch kritischen Bereichen, d. h. an den Auflageflächen der Hülle am Stromleiter und am Mantelrohr, wie insbesondere den Tripelpunkten, nur geringfügig verzerrt.Because the post insulator is a relatively thin sheath and generally used as an insulator contains electrically insulating compressed gas, the electrical field of the Line section in the dielectric critical areas, d. H. to the Contact surfaces of the sheath on the conductor and on the jacket tube, such as in particular Triple points, only slightly distorted.

Ist der Stützisolator mit einem elektrisch isolierenden Gas gefüllt, so steht zur konstruktiven Gestaltung des Leitungsabschnitts ein zusätzlicher Dimensionierungsfreiheitsgrad zur Verfügung. Mechanische und dielektrische Forderungen können nun unabhängig voneinander berücksichtigt werden. If the post insulator is filled with an electrically insulating gas, it is available constructive design of the line section an additional Dimensioning degree of freedom available. Mechanical and dielectric Claims can now be considered independently of one another.

Sind das Druckgas und das im Mantelrohr vorgesehene elektrisch isolierende Füllgas jeweils ein Mischgas, so kann durch Überwachung der Zusammensetzung des Füllgases und durch Änderung der Zusammensetzung des Druckgases eine beständige Kompensation der durch Diffusion oder Zersetzung bewirkten Änderung der Zusammensetzung des Füllgases erreicht werden.Are the compressed gas and the electrically insulating provided in the jacket tube Filling gas each a mixed gas, so by monitoring the composition of the filling gas and by changing the composition of the compressed gas constant compensation of those caused by diffusion or decomposition Change in the composition of the filling gas can be achieved.

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 erste Ausführungsform eines rohrförmig ausgebildeten Leitungsabschnitts einer gasisolierten Leitung nach der Erfindung während des Einbaus eines Stromleiters und von Stützisolatoren, Fig. 1 is a plan view of an axial section through a first embodiment of a pipe-shaped pipe section of a gas-insulated line according to the invention during the installation of an electrical conductor and support insulators,

Fig. 2 die gasisolierte Leitung gemäss Fig. 1 nach dem Einbau und dem Festsetzen des Stromleiters und der Stützisolatoren, Fig. 2, the gas-insulated line according to FIG. 1 after the installation and the setting of the current conductor and the support insulators

Fig. 3 in perspektivischer Ansicht eine zweite Ausführungsform des Leitungsabschnitts nach der Erfindung, und Fig. 3 is a perspective view of a second embodiment of the line section according to the invention, and

Fig. 4 eine Aufsicht auf einen axial geführten Schnitt durch einen einen der Stützisolatoren enthaltenden Abschnitt des Leitungsabschnitts gemäss Fig. 2. Fig. 4 is a plan view of an axial section through one of the supporting insulators containing portion of the conduit section of FIG. 2.

WAY OF CARRYING OUT THE INVENTION

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

Das Mantelrohr 1 ist nach dem Einbau des Stromleiters 3 und der Stützisolatoren 2 mit einem Isoliergas, wie etwa SF₆, mit einem Druck p von bis zu einigen Bar gefüllt (Fig. 2). Es besteht mit Vorteil aus einem Isolierstoff, wobei als Material für den Isolierstoff insbesondere ein thermoplastisches Polymer, wie etwa ein Polyäthylen, verwendet wird. Der Thermoplast kann ganz oder teilweise mit einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise mit Russ, gefüllt sein, da so zum einen die gasisolierte Leitung nach aussen elektrostatisch wirkungsvoll abgeschirmt ist, und da so zum anderen dem Mantelrohr 1 ein definiertes Potential, wie insbesondere Erdpotential, zugeordnet ist. Die Stützisolatoren 2 weisen jeweils eine elastisch verformbare Hülle 4 auf, welche bei der Montage des Leitungsabschnitts (Fig. 1) höchstens teilweise mit einem gasförmigen oder gegebenenfalls auch flüssigen Isoliermittel gefüllt ist.The jacket tube 1 is filled with an insulating gas, such as SF ₆ , with a pressure p of up to a few bars after the installation of the current conductor 3 and the support insulators 2 ( FIG. 2). It advantageously consists of an insulating material, a thermoplastic polymer, such as a polyethylene, being used in particular as the material for the insulating material. The thermoplastic can be completely or partially filled with an electrically conductive material, for example with soot, since on the one hand the gas-insulated line is effectively electrostatically shielded from the outside, and on the other hand because the casing tube 1 is assigned a defined potential, in particular earth potential is. The support insulators 2 each have an elastically deformable sheath 4 , which is at most partially filled with a gaseous or, if appropriate, also liquid insulating agent during the assembly of the line section ( FIG. 1).

Die Hülle 4 ist im allgemeinen von einem elastomeren Polymer, beispielsweise einem Gummi auf der Basis von Silikon oder Kautschuk, gebildet, kann aber auch nach Art eines Faltenbalges ausgebildet sein und dann gegebenenfalls starre Bestandteile enthalten. Da wegen des geringes Füllungsgrades die Hüllen 4 nur eine geringe radiale Ausdehnung aufweisen, können der Stromleiter 3 und die Stützisolatoren 2 bei der Montage des Leiterabschnitts praktisch widerstandsfrei in das Mantelrohr eingezogen werden (Fig. 1).The sleeve 4 is generally formed from an elastomeric polymer, for example a rubber based on silicone or rubber, but can also be designed in the manner of a bellows and then optionally contain rigid components. Since the sleeves 4 have only a small radial expansion because of the low degree of filling, the current conductor 3 and the support insulators 2 can be drawn into the jacket tube practically without resistance when the conductor section is installed ( FIG. 1).

Nach dem Einziehen werden die Stützisolatoren 2 vollständig mit dem Isoliermittel aufgefüllt und wird ferner in das Mantelrohr 1 das elektrisch isolierende Füllgas eingelassen. Das Isoliermittel weist mit einem Druck von p+Δp einen grösseren Druck als das Füllgas auf (Fig. 2). Die Hüllen 4 werden gegen das Mantelrohr 1 und den Stromleiter 3 gepresst, zentrieren den Stromleiter und setzen ihn im Mantelrohr fest. Da die Hüllen mit einer grossen Fläche und wegen der pneumatischen oder hydraulischen Kraft mit gleichmässiger Flächenpressung auf der Innenseite des Mantelrohrs 1 abgestützt sind, wird ein Fliessen des Werkstoffs des Mantelrohrs 1 vermieden und wird zugleich ein gutes dielektrisches Verhalten des Leitungs abschnitts der gasisolierten, gekapselten Leitung erreicht.After pulling in, the support insulators 2 are completely filled with the insulating agent and the electrically insulating filling gas is also let into the jacket tube 1 . With a pressure of p + Δp, the insulating medium has a greater pressure than the filling gas ( FIG. 2). The sleeves 4 are pressed against the jacket tube 1 and the current conductor 3 , center the current conductor and fix it in the jacket tube. Since the sleeves are supported with a large area and because of the pneumatic or hydraulic force with uniform surface pressure on the inside of the jacket tube 1 , a flow of the material of the jacket tube 1 is avoided and at the same time good dielectric behavior of the line section of the gas-insulated, encapsulated line reached.

Als Isoliermittel ist im allgemeinen ein Druckgas, vorzugsweise mit der gleichen chemischen Zusammensetzung wie das Füllgas, vorgesehen, da so bei nicht zu vermeidendem Herausdiffundieren von Isoliermittel ins füllgasgefüllte Mantelrohrinnere die dielektrischen Eigenschaften des Leitungsabschnitts der gasisolierten Leitung im wesentlichen konstant bleiben. Es sind ferner Mittel vorgesehen, um das Druckgas in die Hüllen 4 einzufüllen. Solche Mittel umfassen ein vom Stromleiter 3 gebildetes Leiterrohr oder eine im Stromleiter 3 angeordnete Rohrleitung 5 (Fig. 4) sowie einen mit dem Leiterrohr 3 bzw. der Rohrleitung 5 verbindbaren Druckgasgenerator 6. Das Druckgas und das Füllgas des Mantelrohrs können jeweils ein Mischgas sein. Die chemische Zusammensetzung des als Druckgas dienenden Mischgases kann beim Herstellen im Druckgasgenerator verändert werden. Es wird so sichergestellt, dass das im Mantelrohr 1 befindliche Mischgas stets die gleiche chemische Zusammensetzung aufweist. Diese Zusammensetzung könnte sonst durch nicht zu vermeidende Diffusionsverluste der einzelnen Gaskomponenten des Mischgases, wie beispielsweise SF₆ und N₂, erheblich verändert werden. Diese Änderung wird dadurch bewirkt, dass wegen der unterschiedlichen Diffusionskoeffizienten der einzelnen Komponenten die Diffusionsverluste mit verschiedenen Geschwindigkeiten verlaufen.In general, a compressed gas, preferably with the same chemical composition as the filling gas, is provided as the insulating agent, since the dielectric properties of the line section of the gas-insulated line remain essentially constant if the insulating agent does not inevitably diffuse out into the filling gas-filled jacket tube interior. Means are also provided to fill the compressed gas into the sleeves 4 . Such means include a conductor tube formed by the current conductor 3 or a pipeline 5 arranged in the current conductor 3 ( FIG. 4) and a compressed gas generator 6 which can be connected to the conductor tube 3 or the pipeline 5 . The compressed gas and the filling gas of the casing tube can each be a mixed gas. The chemical composition of the mixed gas serving as compressed gas can be changed during manufacture in the compressed gas generator. This ensures that the mixed gas in the jacket tube 1 always has the same chemical composition. This composition could otherwise be significantly changed by unavoidable diffusion losses of the individual gas components of the mixed gas, such as SF ₆ and N ₂ . This change is caused by the fact that, due to the different diffusion coefficients of the individual components, the diffusion losses run at different speeds.

Die Hülle 4 kann mit Vorteil die Form eines Autoreifens (Fig. 1, 2 und 4) oder einer um das Leiterrohr 3 gewickelten Spirale (Fig. 3) aufweisen. Umgibt die Hülle das Leiterrohr 3 nach Art eines Autoreifens, so weist sie mindestens eine mit dem Inneren des Leiterrohrs 3 kommunizierende Öffnung 7 auf und kann dann über den als Leiterrohr ausgebildeten Stromleiter oder die im Stromleiter 3 angeordnete Rohrleitung 5 vom Druckgasgenerator 6 mit Druckgas gefüllt werden.The casing 4 can advantageously have the shape of a car tire ( FIGS. 1, 2 and 4) or a spiral wound around the conductor tube 3 ( FIG. 3). Surrounds the sleeve, the conductor tube 3 in the manner of a car tire, it has at least one communicating with the interior of the conductor pipe 3 opening 7 and can then be filled via the constructed as a conductor tube current conductor or arranged in the current conductor 3 pipe 5 from the pressure gas generator 6 with compressed gas .

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, enthält das Leiterrohr 3 zwei in axialer Richtung voneinander beabstandete Rohrabschnitte 8 und 9, deren einander zugewandten Enden nach Art einer Felge zwei wulstförmig ausgebildete Ränder 10, 11 der Hülle 4 tragen. Die beiden Rohrabschnitte 8, 9 sind gehalten durch ein im Inneren des Leiterrohrs 3 angeordnetes, zylinderförmig ausgebildetes Verbindungselement 12, welches eine im wesentlichen zentral und axial geführte Bohrung 13 aufweist sowie eine damit kommunizierende, radial geführte Bohrung 14. Die Bohrungen 13 und 14 sind Teil der Druckgas vom Generator 6 zur Öffnung 7 führenden Rohrleitung 5. Das Verbindungselement 12 weist ferner eine exzentrisch und axial geführte Bohrung 15 auf, welche über zwei Öffnungen 16, 17, von denen je eine in je einem der beiden Rohrabschnitte 8, 9 vorgesehen ist, den Austausch von Füllgas zwischen den durch die Hülle 4 voneinander getrennten Kapselungsräumen ermöglicht. Gegebenenfalls im Kapselungsinneren und durch einen Pfeil angedeutete unerwünschte Gleitentladungen, welche auf der Innenseite des eine isolierende Innenfläche aufweisenden Mantelrohrs 1 auftreten können, werden durch den das Kapselungsinnere in zwei gegeneinander abgeschottete Räume teilenden Stützisolator 2 davon abgehalten von einem Raum in den anderen überzutreten.As can be seen from FIG. 4, the conductor tube 3 contains two tube sections 8 and 9 spaced apart from one another in the axial direction, the mutually facing ends of which carry two bead-like edges 10 , 11 of the sheath 4 in the manner of a rim. The two tube sections 8 , 9 are held by a cylindrical connecting element 12 arranged in the interior of the conductor tube 3 , which has an essentially centrally and axially guided bore 13 and a radially guided bore 14 communicating therewith. The bores 13 and 14 are part of the compressed gas from the generator 6 to the opening 7 leading pipe. 5 The connecting element 12 also has an eccentrically and axially guided bore 15 which, via two openings 16 , 17 , one of which is provided in each of the two pipe sections 8 , 9 , the exchange of filling gas between those separated by the shell 4 Enclosure spaces enabled. Possibly in the interior of the encapsulation and undesired sliding discharges indicated by an arrow, which can occur on the inside of the casing tube 1 having an insulating inner surface, are prevented by the support insulator 2 dividing the interior of the encapsulation into two rooms which are sealed off from one another and from being transferred from one room to the other.

Reference list

11

Mantelrohr
Casing pipe

22nd

Stützisolatoren
Post insulators

33rd

Stromleiter, Leiterrohr
Current conductor, conductor tube

44th

Hülle
Cover

55

Rohrleitung
Pipeline

66

Druckgasgenerator
Compressed gas generator

77

Öffnung
opening

88th

, ,

99

Rohrabschnitte
Pipe sections

1010th

, ,

1111

Ränder
Edges

1212th

Verbindungselement
Fastener

1313

, ,

1414

, ,

1515

Bohrungen
Holes

1616

, ,

1717th

Öffnungen
openings

Claims

1 line portion of a gas-insulated line with an essentially consisting of a tubular casing (1), with insulating encapsulation, which is arranged with an inside of the casing tube (1) substantially to its axis run parallel and high voltage applied to current conductors (3) and in Support insulators ( 2 ) located inside the casing tube ( 1 ), characterized in that at least one of the support insulators ( 2 ) has an elastically deformable sheath ( 4 ) which, with a sheath ( 4 ) against the sheath pipe ( 1 ) and the current conductor ( 3 ) pressing insulating material is filled.

2. Line section according to claim 1, characterized in that the sheath ( 4 ) is predominantly formed by an elastomeric polymer.

3. Line section according to one of claims 1 or 2, characterized characterized in that the insulating agent is a compressed gas.

4. Line section according to claim 3, characterized in that means for introducing the compressed gas into the casing ( 4 ) are provided.

5. Pipe section according to claim 4, characterized in that the means are a conductor tube ( 3 ) formed by the conductor or a pipe ( 5 ) arranged in the conductor and a pressure gas generator ( 6 ) which can be connected to the conductor tube ( 3 ) or the duct ( 5 ). include.

6. Line section according to claim 5, characterized in that the compressed gas and the filling gas of the casing tube ( 1 ) are each a mixed gas, and that means are provided in the compressed gas generator ( 6 ) to change the chemical composition of the mixed gas serving as compressed gas.

7. Line section according to one of claims 5 or 6, characterized in that the sheath ( 4 ) is designed as a hose and is wound in the form of a spiral around the conductor tube ( 3 ).

8. Line section according to one of claims 5 or 6, characterized in that the sheath ( 4 ) surrounds the conductor tube ( 3 ) in the manner of a car tire and at least one with the interior of the conductor tube ( 3 ) or the pipeline ( 5 ) communicating opening ( 7 ).

9. Line section according to claim 8, characterized in that the conductor tube ( 3 ) has two axially spaced tube sections ( 8 , 9 ), the ends facing each other in the manner of a rim, two bead-shaped edges ( 10 , 11 ) of the sheath ( 4 ) wear.

10. Line section according to claim 9, characterized in that the two tube sections ( 8 , 9 ) are held by a cylindrical connecting element ( 12 ) arranged in the interior of the conductor tube ( 3 ).

11. Line section according to claim 10, characterized in that the connecting element ( 12 ) has a substantially centrally guided, axially aligned bore ( 13 ) which is part of the compressed gas from the compressed gas generator ( 6 ) to the opening ( 7 ) leading pipe ( 5 ) .

12. Line section according to claim 11, characterized in that the connecting element ( 12 ) further has an eccentrically and axially guided bore ( 15 ) which has two openings ( 16 , 17 ), one of which is in each of one of the two pipe sections ( 8 , 9 ) is provided, connects two encapsulation spaces separated from one another by the casing ( 4 ).