DE19843100A1 - Drehstromkabel - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Drehstromkabel mit isolierten und geschirmten Kabeladern. An mindestens einer Stelle des Drehstromkabels ist jede Kabelader (2) zu einer mindestens einwindigen Wicklung geformt und die Wicklung liegt im Fenster eines Eisenkerns (1). Die Wicklung der Kabelader bildet somit die Primärwicklung einer Drosselspule. Mit der Erfindung läßt sich der Spannungsabfall über die Kabellänge kompensieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehstromkabel.

Die Kabeltechnik ist so weit fortgeschritten, daß für die meisten Spannungsebenen erprobte Drehstromkabel angeboten werden können.

Allen Drehstromkabeln ist gemeinsam, daß sie je Längenelement einen im Vergleich zu Frei­ leitungen hohen Verschiebungsstrom (oder auch Ladestrom genannt) verursachen. Selbstver­ ständlich muß die Summe dieser je Längenelement auftretenden Verschiebungsströme am An­ fang des Kabels eingespeist werden. Damit kann bei längeren Drehstromkabeln der Fall ein­ treten, daß das Kabel alleine durch den einzuspeisenden Verschiebungsstrom am Kabelanfang thermisch überfordert ist.

Würde dieser Verschiebungsstrom ganz oder zumindest teilweise kompensiert, so könnte das entsprechende Drehstromkabel entweder höhere Leistungen transportieren oder bei gleich­ bleibenden Übertragungsleistungen größere Entfernungen überbrücken. Aus diesem Grunde ist vor längerer Zeit bereits vorgeschlagen worden, parallel zum Verbraucher eine konstante induktive Last zu schalten. Siehe dazu z. B. Rasquin, W. "Natürlich gekühlte Kunststoffkabel für große Systemlängen" in etzArchiv 2 (1980) S. 315-320 und Rasquin, W. "Drehstrom- Kabel mit angepaßten Querdrosseln" in etzArchiv 3 (1981) S. 371-376.

Diese bekannte Kompensationsart zielt demnach auf eine Verminderung des Betrags des Transportstromes, um damit die thermische Grenzleistung des Kabels nicht zu überschreiten.

Werden große Übertragungsentfernungen angestrebt, so gibt es aber noch eine weitere Be­ grenzung: Der Betrag der Spannung darf sich nur in engen Grenzen längs des Kabels verän­ dern. Die oben genannte Kompensation parallel zum Verbraucher hilft zwar auch, die Span­ nungsveränderung in engeren Grenzen zu halten, es wäre aber zweckdienlich, auch im Zuge des Kabels eine Spannungskompensation vorzunehmen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Ausgestaltung eines Drehstromkabels vorzuschlagen, bei der eine Kompensation des Spannungsabfalls über die Kabellänge vorgenommen ist.

Die Lösung wird in den Merkmalen des Hauptanspruchs wiedergegeben. Weitergehende Aus­ gestaltungen sind in den Unteransprüchen zu finden.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Figuren dargestellt. Sie zeigen im Einzelnen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform und

Fig. 3 eine Ausführungsform mit Trennstelle.

Die Fig. 1 zeigt die einfachste Lösung. Auf jede Kabelader 2 eines Drehstromkabels mit dem Kabelleiter 2a, der elektrischen Isolierung 2b, der elektrischen Abschirmung 2c und dem äu­ ßeren Mantel 2d wird ein geblechter Kern geschoben.

Für den normalen Betriebsfall, daß der Schirm des Drehstromkabels einen gegenüber dem Leiterstrom vernachlässigbaren Strom führt, baut der Leiterstrom in dem Blechpaket ein ent­ sprechendes Magnetfeld auf. Mit dem Auf- und Abbau dieses Magnetfeldes ist eine induktive Wirkung verbunden, so daß das aufgeschobene Blechpaket dem Einbau einer Spule in den Kabelleiter entspricht, ohne jedoch das Kabel in seinem Aufbau zu verändern.

Die Induktivität dieser Spule kann durch Hinzufügen von weiteren Blechen zu dem Blechpa­ ket 1 erhöht werden, so daß damit eine Optimierung der Spannungskompensation erreicht werden kann.

Selbstverständlich kann das Blechpaket auch anders ausgestattet sein. Beispielsweise wäre ein Ringbandkern denkbar.

Wesentlich wirkungsvoller kann die Induktivität vergrößert werden, wenn die Kabelader mehrfach durch das Fenster des Kerns geführt wird (siehe dazu Fig. 2).

Bei dieser letztgenannten Anordnung kommt es allerdings zu einer Kabeladeranhäufung in dem Fenster des Blechpaketes und damit zu einem erhöhten Verlustleistungsaufkommen. Die Kabeladern werden demnach überhitzt.

Als weitere Ausgestaltung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, im Bereich der Optimie­ rungsdrossel eine Zwangskühlung einzuführen.

Die Ausführungsform der Zwangskühlung könnte wie folgt aussehen: Auf das Blechpaket 1 wird eine Hilfswicklung aufgebracht, so daß proportional zum Transportstrom in der Kabela­ der in dieser Hilfswicklung eine Wechselspannung induziert wird. Da in einem Drehstromsy­ stem drei Adern mit derartigen Blechpaketen versehen werden müssen, stehen an dem Ort der Optimierungsdrosseln drei Hilfsspannungen mit jeweils 120° Phasenverschiebung zur Verfil­ gung, so daß ein Drehstrommotor mit einer angekoppelten Pumpe angeschlossen werden kann. Die Pumpe wälzt dann ein zweckdienliches Kühlmedium durch eine (gegebenfalls pas­ sive) Kühleinrichtung.

Das System könnte ohne jede Überwachung betrieben werden.

Die Konstruktionen der Fig. 1 und 2 können vorteilhaft wie folgt umgestaltet werden, um noch eine weitere Aufgabe, nämlich die Kurzschlußstrombegrenzung, übernehmen zu können. Wird, wie in Fig. 3 geschehen, der Schirm des Kabels über isolierende Trennstellen unter­ brochen, und wird dem Schirmstrom dafür die Verbindung 3 angeboten, die das Fenster des Blechpaketes nicht durchdringt, dann wirkt die Induktivität des Blechpaketes voll auf den Kurzschlußstrom zurück. D. h. der Kurzschlußstrom wird stark begrenzt.

Auch in diesem Fall kann eine Zwangskühlung der oben erwähnten Art eingesetzt werden.

Claims (8)

1. Drehstromkabel mit isolierten und geschirmten Kabeladern, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer Stelle des Drehstromkabels jede Kabelader zu einer mindestens einwindigen Wicklung geformt ist und in die Wicklung im Fenster eines Eisenkerns (1) liegt.

2. Drehstromkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern (1) als Ringbandkern ausgeführt ist.

3. Drehstromkabel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern (1) als Blechpaket ausgeführt ist.

4. Drehstromkabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahl der Wicklung und die Größe des Eisenkerns (1) so gewählt ist, daß durch die so gebildete Induktivität der Verschiebungsstrom im Drehstromkabel kom­ pensierbar ist.

5. Drehstromkabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kabelschirm (2c) jeder Kabelader vor und hinter dem Eisenkern (1) an zwei Stellen unterbrochen und die Unterbrechung mit einer Wicklung überbrückt ist und die Wicklung (ebenfalls als Primärwicklung) den Eisenkern (1) umschlingt.

6. Drehstromkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kabelschirm (2c) jeder Kabelader (2) vor und hinter dem Eisenkern (1) an zwei Stellen (4) unterbrochen und die beiden Stellen mit einem elektrischen Leiter (3) verbunden sind, der nicht durch das Fenster des Eisenkerns (1) verläuft.

7. Drehstromkabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die als Wicklung geformten Kabeladern (2) mit einem Kühlmedium zwangsgekühlt sind.

8. Drehstromkabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeden Eisenkern (1) sekundärseitig eine Wicklung aufgebracht ist und die in dieser Wicklung induzierte Spannung zum Antrieb eines Drehstrommotors für eine Pumpe zum Transport des Kühl­ mediums verwendet wird.