DE19842726A1

DE19842726A1 - Leitungsabschnitt einer gasisolierten Leitung und Verfahren zur Herstellung dieses Leitungsabschnitts

Info

Publication number: DE19842726A1
Application number: DE1998142726
Authority: DE
Inventors: Christoph Heitz; Marco Piemontesi
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1998-09-18
Publication date: 2000-03-23

Abstract

Der Leitungsabschnitt der gasisolierten Leitung (1) enthält einen mit Hochspannung beaufschlagbaren Stromleiter (4), ein isoliergasgefülltes Mantelrohr (2) und den Stromleiter (4) zentrisch haltende Stützisolatoren (3). Mindestens einer der Stützisolatoren (3) liegt mit einer Mantelfläche auf der Innenfläche des Mantelrohrs auf. Das Mantelrohr (2) ist aus verformbarem Material gebildet und weist eine in seine Mantelfläche eingeformte Vertiefung (8) auf. Durch Verformung des Mantelrohrs (2) wird Material des Mantelrohrs in die Vertiefung (8) geführt. DOLLAR A Dieser Leitungsabschnitt lässt sich äußerst kostengünstig herstellen. Da durch die Verformung des Mantelrohrs ein spaltfreies Anschmiegen von Mantelrohr und Stützisolator erreicht wird, zeichnet sich der Leitungsabschnitt zugleich durch hervorragende dielektrische Eigenschaften aus.

Description

TECHNISCHES GEBIET

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Leitungsabschnitt einer gasisolierten Leitung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung dieses Leitungsabschnitts. Gasisolierte Leitungen weisen gegenüber Kabeln geringe Verluste bei der Übertragung von Energie auf und können zugleich mit äusserst hohen Spannungen beaufschlagt werden. Sie lassen sich daher mit Vorteil in Ballungszentren einsetzen. Hierbei ist es gegenüber Freileitungen besonders vorteilhaft, dass sie keine nennenswerten elektromagnetischen Felder abstrahlen, und dass sie unterirdisch verlegt und ohne erhebliche Beeinträchtigung der durch den Verkehr, die Wasser- und Gasversorgung sowie die Abwasserentsorgung bestimmten Infrastruktur erstellt oder erweitert werden können.

STAND DER TECHNIK

Ein Leitungsabschnitt der vorgenannten Art kann DE 196 04 481 A1 entnommen werden. In dieser Patentveröffentlichung ist eine gasisolierte Leitung beschrieben, bei der ein hochspannungsführender Stromleiter in einem mit komprimiertem SF₆ gefüllten Mantelrohr aus einem polymeren, vorzugsweise thermoplastischen Material, wie typischerweise Polyäthylen, angeordnet ist. Der Stromleiter wird mit Hilfe von Stützisolatoren auf der Achse des Rohres gehalten. Neben der Zentrier- und Haltefunktion können die Stützisolatoren bei geeigneter Ausbildung auch Barrierefunktion ausüben und können bei hohen Spannungen auftretende und auf der Innenseite des Mantelrohr geführte Oberflächenentladungen aufhalten.

KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leitungsabschnitt der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher sich auch bei grossen Spannungen durch hervorragende dielektrische Eigenschaften auszeichnet, und zugleich ein Verfahren anzugeben, mit dem der Leitungsabschnitt in besonders einfacher und kostengünstiger Weise hergestellt werden kann.

Der Leitungsabschnitt nach der Erfindung nutzt die Verformungseigenschaften des Mantelrohrs aus, um den zur Zentrierung des Stromleiters vorgesehenen Stützisolator im Mantelrohr zu fixieren. Der Leitungsabschnitt kann daher in technologisch einfacher Weise durch Verformen des Mantelrohrs kostengünstig hergestellt werden. Durch das Verformen wird der Stützisolator fixiert bzw. der Stromleiter zentriert und wird zusätzlich durch Abdichten des zuvor zwischen Innenfläche des Mantelrohrs und Mantelfläche des Stützisolators vorhandenen Zwischenraums die dielektrische Barriere gebildet. Falls das Mantelrohr elektrisch isolierend ausgebildet ist, kann es auf der Innenfläche des Mantelrohrs sich ausbreitende Oberflächenentladungen geben. Der erfindungsgemäss fixierte Stützisolator bildet dann zugleich eine dielektrische Barriere für diese Entladungen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung und die damit erzielbaren weiteren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine Aufsicht auf einen radial geführten Schnitt längs eines erfindungsgemäss auszuführenden Leitungsabschnitts einer gasisolierten Leitung während der Fertigung, und

Fig. 2 eine Aufsicht auf den Leitungsabschnitt gemäss Fig. 1 nach dessen Fertigstellung.

WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

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 Mantelrohr 2 bestehende Kapselung auf. Im Inneren des Mantelrohrs sind Stützisolatoren 3 angeordnet, von denen lediglich ein Stützisolator 3 dargestellt ist, sowie ein im wesentlichen parallel zur Achse des Mantelrohrs 2 geführter und sich auf Hochspannungspotential befindender Stromleiter 4 eines dreiphasigen Netzes oder eines Gleichstromnetzes mit Netzspannungen von jeweils bis zu mehreren Hundert kV.

Das Mantelrohr 2 ist mit einem Isoliergas, wie etwa SF₆, von bis zu einigen bar Druck gefüllt und besteht zumindest abschnittsweise aus einem verformbaren Material. Das verformbare Material ist vorzugsweise ein Isolierstoff, insbesondere ein warmverformbares Polymer mit einer geringeren Wärmebeständigkeit als das Material des Stützisolators 3. Besonders geeignet ist ein thermoplastisches Polymer, wie etwa ein gut warmverformbares und gut schweissbares, nichtvernetztes Polyäthylen hoher Dichte. 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 Mantelrohr 2 ein definiertes Potential, wie insbesondere Erdpotential, zugeordnet ist. Auf der äusseren Fläche des Mantelrohrs 2 kann zusätzlich eine potentialsteuernde Schicht, vorzugsweise aus halbleitendem Material, angeordnet sein. Diese Schicht ordnet der Mantelfläche des Rohrs 2 Erdpotential zu. Je nach Anforderung an den Leitungsabschnitt können die vorgenannten Funktionen gegebenenfalls lediglich von der Schicht oder der Füllung des thermoplastischen Materials mit dem leitfähigen Material ausgeführt werden.

Der Stützisolator 3 ist im wesentlichen scheibenförmig ausgebildet und weist im Zentrum der Scheibe 5 eine von einer ringförmigen Elektrode 6 begrenzte Öffnung auf, durch die der Stromleiter 4 beim fertiggestellten Leitungsabschnitt geführt ist (Fig. 2). Der Stützisolator 3 weist einen die Scheibe 5 in axialer Richtung beidseitig überragenden Aussenrand 7 auf. Das Material des Stützisolators 3 ist ein bei Betriebstemperatur der gasisolierten Leitung und Erwärmung des Mantelrohrs 2 wärmebeständiges Isoliermaterial, beispielsweise ein bei Temperaturen von mehr als 150°C nicht verformbarer Thermoplast, wie etwa Polysulfon (PSU).

In die auf der Innenfläche des Mantelrohrs 2 aufliegende Mantelfläche des Stützisolators 3 ist eine ringförmige Vertiefung 8 eingeformt. Auf der Mantelfläche ist vorzugsweise in Form eines Elastomerschlauchs 9 ausgebildetes, wärmebeständiges, elastisches Material, etwa auf der Basis von Silikon, angebracht.

Bei der Fertigung dieses Leiterabschnitts wird zunächst der Stützisolator 3 in das Mantelrohr 2 an eine Sollposition geschoben, die in einem verformbares Material enthaltenden Abschnitt des Mantelrohrs gelegen ist. Sodann wird eine das Mantelrohr 2 an der Sollposition umgebende Heizmanschette 10, vorzugsweise eine heizbare Schelle, an der Aussenfläche des Mantelrohrs 2 angeordnet. Die Heizmanschette 10 wird erhitzt und überträgt in der Sollposition neben Wärme auch eine radial nach innen gerichtete Kraft auf das Mantelrohr. Durch die Zufuhr von Wärme erweicht bei einer bestimmten Temperatur das unter der Heizmanschette 10 gelegene Material - bei Polyäthylen hoher Dichte beispielsweise bei ca. 70 bis 80°C - und wird durch die radial nach innen gerichtete Kraft der Heizmanschette in die Vertiefung 8 geführt. Hierdurch wird erreicht, dass sich das Mantelrohr 2 eng an den Stützisolator 3 anschmiegt. Da dieser aus einem wärmebeständigeren Material mit einer wesentlich höheren Erweichungstemperatur besteht, bleibt dessen Form unverändert. Die Vertiefung 8 weist mit Vorteil sanft und stetig abfallende Flanken auf, da sich dann das Mantelrohr 2 praktisch spaltfrei an die Mantelfläche des Stützisolators 3 anschmiegt.

Nachdem die Vertiefung mit Material aufgefüllt ist, wird die Heizmanschette 10 abgeschaltet, die radial nach innen gerichtete Kraft aber noch solange aufrechterhalten bis die Erweichungstemperatur des Materials des Mantelrohrs wieder unterschritten ist. Die Heizmanschette 10 kann sodann entfernt werden. Der Stützisolator 3 ist nun an der Sollposition fixiert. Zugleich ist auch der Zwischenraum (Fig. 1) zwischen Mantelrohr 2 und Stützisolator 3 verschwunden. Der Stützisolator 3 ist nun dielektrisch dicht an das Mantelrohr 2 angepresst und wirkt somit als Barriere gegen sich auf der Innenfläche des Mantelrohrs 3 ausbreitende Oberflächenentladungen.

Beim Zusammenpressen des Mantelrohrs 2 wird nicht nur erweichtes Material des Mantelrohrs in die Vertiefung 8 geführt, sondern wird zugleich auch der Elastomerschlauch unter Spannung gesetzt. Diese Spannung sorgt dafür, dass auch bei einer Relativbewegung von Mantelrohr 2 und Stützisolator 3 keine Spalte entstehen können und so die Barriere auch in diesem Fall dielektrisch wirkungsvoll abdichtet.

Der Stromleiter 4 kann danach durch die von der Elektrode 6 begrenzte Öffnung in das Mantelrohr geführt und fixiert werden. Sodann kann der Leitungsabschnitt durch Einfüllen des Isoliergases fertiggestellt werden. Durch Auflage auf der Elektrode 6 wird dann in besonders einfacher Weise das elektrische Feld im Bereich des Stromleiters 4 gesteuert und werden so Teilentladungen im Isoliergas aufgrund von Feldüberhöhungen vermieden.

Bezugszeichenliste

1

gasisolierte Leitung

2

Mantelrohr

3

Stützisolator

4

Stromleiter

5

Scheibe

6

Elektrode

7

Aussenrand

8

Vertiefung

9

Elastomerschlauch

10

Heizmanschette

Claims

1. Leitungsabschnitt einer gasisolierten Leitung (1) mit mindestens einem mit Hochspannung beaufschlagbaren Stromleiter (4) und mit einem den mindestens einen Stromleiter (4) auf Stützisolatoren (3) haltenden, isoliergasgefüllten Mantelrohr (2), bei dem mindestens einer der Stützisolatoren (3) mit einer Mantelfläche auf der Innenfläche des Mantelrohrs (2) aufliegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelrohr (2) zumindest abschnittsweise aus einem verformbaren Material gebildet ist, und dass in die Mantelfläche des mindestens einen Stützisolators (3) eine mit Material des Mantelrohrs (2) gefüllte Vertiefung (8) eingeformt ist.

2. Leitungsabschnitt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Mantelrohrs (2) ein warmverformbares Polymer ist mit einer geringeren Wärmebeständigkeit als das Isoliermaterial des mindestens einen Stützisolators (3).

3. Leitungsabschnitt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (8) mit wärmebeständigem, elastischem Material ausgelegt ist.

4. Leitungsabschnitt nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Material ein Elastomerschlauch (9) ist.

5. Leitungsabschnitt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Stützisolator (3) eine auf dem Stromleiter (4) aufliegende Elektrode (6) eingeformt ist.

6. Verfahren zur Herstellung des Leitungsabschnitts nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Stützisolatoren (3) und der Stromleiter (4) ins Mantelrohr (2) eingeschoben und nach dem Einschieben fixiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Stützisolator (3) an eine Sollposition geschoben wird, die in einem verformbares Material enthaltenden Abschnitt des Mantelrohrs gelegen ist, und dass das Mantelrohr an der Sollposition unter Führen von Material in die Vertiefung (8) des Stützisolators verformt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausbildung des Mantelrohrs aus einem warmverformbaren Polymer im Bereich der Sollposition auf der Aussenfläche des Mantelrohrs eine Heizmanschette (10) angeordnet wird, welche radial nach innen gerichtete Kräfte überträgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Heizmanschette (10) eine Rohrschelle verwendet wird.