DE2233217A1

DE2233217A1 - Trommelbare kabellaenge eines gasisolierten hochspannungskabels

Info

Publication number: DE2233217A1
Application number: DE2233217A
Authority: DE
Inventors: Jan Dr Artbauer
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1972-07-06
Filing date: 1972-07-06
Publication date: 1974-01-24
Also published as: GB1401905A; JPS5632844B2; JPS4958373A; US3852511A

Description

223321?

Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft

1 1204" 3-7.1972

Trommelbare Kabellänge eines gasisolierten Hochspannungskabels

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer trommelbaren Kabellänge eines gasisolierten Hochspannungskabels, bestehend aus einem äußeren Mantelrohr und einem darin gegenüber dem Mantelrohr isoliert angeordneten, Spannung führenden Innenleiter.

Gasisolierte Hochspannungsleitungen werden an Ort und Stelle aus einzelnen, im Werk gefertigten und geprüften Teilstücken zusammengebaut. Nachdem die Innen- und Außenleiter miteinander elektrisch leitend verbunden sind, wird die gesamte Leitung evakuiert und mit dem Isoliergas, beispielsweise SF,-gefüllt. Wir—d eine Schottung der einzelnen Teillängen gefordert, dann ist es auch üblich, zwischen den einzelnen Teilstücken bei der Montage Trennstücke einzufügen, die ähnlich den Sperrmuffen bei Kabeln mit getränkter Papierisolierung wirken. Nachteil solcher gasisolierter Hochspannungsleitungen ist jedoch, daß die auf Verunreinigung durch kleinste Metallteilchen, Staub und dergl. sowie auf Feuchtigkeit äußerst empfindliche Gasisolierung unter Freiluftbedingungen hergestellt wird. Unkontrollierbare Einflüsse bei der Montage können deshalb zu einer erheblichen Verminderung der isolierenden Eigenschaften des verwendeten Gases führen, so daß die Betriebssicherheit bei den geforderten Spannungen nicht mehr gewährleistet ist.

309884/0771

™ Ä *™ «

Um hier Abhilfe zu schaffen, ist es bereits bekannt (DOS 1934 812), die Teillängen von maximal etwa 12 m einer solchen metallgekapselten Hochspannungsleitung im Werk vorzuprüfen und bereits dort mit einem Isoliergas zu füllen, wo die Bedingungen für eine vorgesehene Prüfung gegenüber denen bei einer Freiluftmontage wesentlich günstiger und vor allen Dingen reproduzierbar sind. Erhalten bleiben jedoch auch bei dieser bekannten Hochspannungsleitung die Schwierigkeiten, die sich dadurch ergeben, daß die Leitung aus einer Vielzahl von Einzelstücken zusammengesetzt werden muß, wobei,jede Verbindungsstelle eine Schwächestelle für das Kabel bedeuten kann, abgesehen von den Schwierigkeiten beim Transport und den erhöhten Montagekosten.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein gasisoliertes Hochspannungskabel aus einem äußeren Mantelrohr und einem darin angeordneten Innenleiter zu schaffen, das im Werk geprüft und so weit vorbereitet werden kann, daß es an der Montagestelle lediglich wie hex anderen Kabeln üblich, von der Vorratstrommel oder -spule abgewickelt und verlegt zu werden braucht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Mantelrohr aus einem längseinlaufend zum Rohr geformten, an, den Kanten verschweißten und anschließend gewellten Metallband und der Leiter an den Enden über einen Isolator gasdicht und druckdicht abgeschlossen sind und daß der die Kabellänge nach außen gekapselte, gasgefüllte Raum über einen Gasanschluß mit dem einer weiteren Kabellänge verbindbar ist. Eine so ausgebildete Kabellänge ist wie die eines üblichen Nachrichten- oder Starkstromkabels zu behandeln, sie kann auf vorhandene Trommeln aufgewickelt, Verlegeort gebracht und dort ohne daß es einer Zusammen-

3 0 9 8 8 4/0771

fügung von einzelnen Teilstücken bedarf ,Verlegt werden. Solche Einzelkabel können in Längen von 200 m und mehr hergestellt werden. Da die Kabellänge bereits mit dem Isoliergas gefüllt und in der Werkstatt überprüft zur Verlegung fertig angeliefert wird, kann mit so ausgebildeten Kabeln die Betriebssicherheit der gesamten Anlage wesentlich erhöht werden. Der Umfang der Montagearbeiten wird stark reduziert, unkontrollierbare Einflüsse in der Spannungsfestigkeit durch das Montagepersonal scheiden aus. '

In Durchführung der Erfindung hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, zum dichten Abschluß der Kabellänge ein zylindrisches Formteil mit glatter Oberfläche zu wählen, das den abdichtenden Isolator und den Gasanschluß enthält. Dieses glätte zylindrische Formteil kann leicht mit dem gewellten Mantelrohr des Hochspannungskabels verlötet, verschweißt oder auf beliebige andere Weise verbunden werden. So können z.B. auch Flanschverbindungen beliebiger Ausführung Anwendung finden. Der Innenleiter des Kabels ist dann durch den Isolator dicht hindurchgeführt.

Soll die verlegte Kabellänge, weil eine hoch größere Entfernung überbrückt werden muß, mit einer weiteren gleich aufgebauten Kabellänge verbunden werden, dann ist es besonders vorteilhaft, wenn das zylindrische*Formteil auf jeder Seite des abdichtenden Isolators einen Gasanschluß enthält, SO₁ daß die über das Formteil miteinander verbundenen Kabellängen mit einer gemeinsamen Gaseinspeisung oder auch die in dem Mantelrohr gebildeten gasgefüllten Räume miteinander verbunden werden können.

Besteht, wie es in der Regel der Fall sein wird, der Innenleiter aus einer Vielzahl von Einzeldrähten, dann ist die

30988A/077 1

Abdichtung dieses Leiters ein besonderes Problem. Bei dem meist aus mehreren hundert verseilten Einzeldrähten bestehenden Leiter kann mit den üblichen Verfahren,wie Verlöten oder Vergießen mit einem Gießharz, eine zuverlässige , auch bei mechanischen und thermischen Beanspruchungen stabile Dichtwirkung in einfacher Weise nicht erreicht werden. Denn abgedichtet werden muß nicht nur der Zwischenraum zwischen der Leiteroberfläche und dem Isolierkörper, sondern auch alle Zwischenräume zwischen den einzelnen Drähten. Die Anwendung thermischer Verfahr.en, wie z.B. Löten, ist mit besonderen Schwierigkeiten verbunden, die sich wegen des bei gasisolierten Hochspannungsleitungen oder -kabel üblichen, sehr großen Querschnittes ergeben. Infolge dessen wird ein großer Teil der zugeführten Wärme schnell abgeführt, wodurch das Erreichen der notwendigen Arbeitetemperatur erschwert wird. Zur Verbesserung der Abdichtung am Kabelende hat es sich deshalb in Durchführung der Erfindung als besonders günstig erwiesen, das Leiterende in einer gleichzeitig als Durchführung durch den Isolator dienenden metallischen Hülse glatter Oberfläche zusammenzufassen. Die Abdichtung des Leiters gegen den Isolator kann dann mit bekannten Mitteln_/wie Abdichtung über O-ringe und dergl..erreicht werden.

Oft kann es auch zweckmäßig sein, bei einem aus einer Vielzahl von Einzeldrähten bestehenden Innenleiter das Leiterende durch den Isolator hindurchzuführen und mit seinem hinausragenden Ende in eine metallische Aufnahmehülse einzuführen, die gegenüber dem Isolator bzw» gegenüber dem im Isolator eingegossenen Metallteil in bekannter Weise abgedichtet ist. Die Aufnahmehülse kann gleich-

309884/077 1

zeitig für den Anschluß des Innenleiters an eine weitere Kabellänge dienen. Eine solche mit zweiseitigen Anschluß für die Innenleiter verwendete metallische Aufnahmehülse kann selbstverständlich aber auch dort verwendet werden, wo diese Hülse gleichzeitig zur Durchführung des Leiters durch den Isolator verwendet werden soll.

Die. Erfindung sei anhand der in den Fig. 1 bis k dargestellten Ausführungsbeispieleji näher erläutert.

Der massive, aus einer Vielzahl von Einzeldrähten bestehende oder auch als Wellrohr ausgebildete Innenleiter 1 ist, wie aus der Fig. 1 ersichtlich, im Innern des z.B.' geerdeten Mantelrohres 2 eines gasisolierten Hoohspannungskabels über nicht dargestellte Abstandshalter angeordnet« An das Mantelrohr 2, das aus einem zum Rohr geformten und an den Kanten verschweißten Metallband hergestellt ist und mit,einer wendelförmig verlaufenden Wellung oder mit einer Wellung in Form von quer zur Achsrichtung angeordneten geschlossenen Ringen versehen ist, ist .wie aus der Figur ersichtlich, mit dem zylindrischen Formteil 3 beispielsweise durch Schweißen, Löten oder dergl. gasdicht verbunden. Zur Abdichtung der Kabellänge nach außen dient der Isolator 4, der sowohl dichtend den Leiter 1 umschließt als auch gas- und druckdicht beispielsweise über geeignete Dichtungselemente mit dem Formteil 3 verbunden ist* Dieser Isolator besteht aus einem geeigneten Werkstoff; wie beispielsweise Gießharz. Zum Evakuieren und zum Gasfüllen einer Kabellänge dient das Ventil 5, das auf dem zylindrischen Formteil 3 fest montiert ist.

Dadurch, daß das zylindrische Formteil 3 als Abschlußstück einen dauerhaften Bestandteil des Kabels bildet, ist es möglich, die im Werk mit Isoliergas, beispielsweise SF/-,

09884/0 771

gefüllten und geprüften Kabellängen zu transportieren, zu verlegen und zu einer Kabelleitung großer Länge in einfacher Weise zu verbinden. Auf diese Weise wird einerseits eine bessere Qualität der Isolierung gewährleistet, die nicht mehr durch äußere Einflüsse beeinträchtigt werden kann andererseits ist es nicht notwendig, das im Werk eingeführte Gas nach Durchführung elektrischer Prüfungen wieder abzulassen und die Gasfüllung nach der Montage zu wiederholen, was mit erhöhten Kosten verbunden ist. Die Montage und Instandsetzung ist also wesentlich vereinfacht und auch bei Reparaturarbeiten ergeben sich erhebliche Vorteile.

In der Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem das aus dem Innenleiter 1 und dem gewellten Mantelrohr 2 bestellende gasisolierte Hochspannungskabel durch ein Abschlußstück 6 gasdicht abgeschlossen ist, das wiederum in Form eines zylindrischen Formteils mit dem Mantelrohr durch Schweißen, Löten oder dergl. gasdicht verbunden ist. Im Innern des Abschlußstückes 6 ist der Isolator 7 z.B. aus Gießharz angeordnet, der in üblicher Weise gas- und druckdicht mit dem Leiter 1 und der Innenwand des Abschlußstückes 6 verbunden ist. Abweichend von dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 ist der Isolator durch eine Gasleitung 8 mit im Leitungszug befindlichem Dreiwegehahn überbrückt. Eine solche Anordnung ermöglicht die Durchführung folgender Vorgänge; Evakuieren, Gasfüllen und Abschließen des Kabels; Evakuieren, Gasfüllen und Abschließen der Muffe oder des Endverschlusses, Herstellung einer durchgehenden Verbindung zwischen den Muffen und anschließenden ' Kabellängen sowie eine schnelle Trennung der einzelnen Kabellängen und Muffen voneinander (Schottung), wenn dies gewünscht wird, z.B. bei Auftreten eines Fehlers oder bei Reparaturarbeiten am bereits verlegten Kabel«

30 9 884/0771

Um die isolierten, d.h. mit Gas gefüllten und geprüften Kabellängen auf Trommeln aufzuwickeln und transportieren äu können, bedürfen sie eines gasdichten Abschlusses, welcher auch das Verbinden der vesiegten Kabellängen in den Muffen ermöglicht, ohne daß man vorher das Isoliergas auslassen müßte. Um die Schwierigkeiten zu beheben, die sich dadurch ergeben könnten, daß beispielsweise der Innenleiter aus einer Vielzahl miteinander verseilter Einzeldrähten besteht, ist, wie aus der Fig. 3 ersichtlich, der im gewellten Mantelrohr 2 befindliche Innenleiter 1 mit einer gesonderten Aufnahmehülse 10 z.B. durch Löten oder mittels einer geeigneten Preßverbindung versehen, die gleichzeitig zur Durchführung durch den im Innern des Abschlußstückes 11 angeordneten Isolator 12 dient, der eine Spannungsfestigkeit des Abschlußstückes gewährleisten muß, die der Spannungsfestigkeit des gasisolierten Wellmantelkabels mindestens gleich ist. Zur"Abdichtung der gegenüberliegenden glatten Flächen von dem Abschlußstück 11, Isolator 12 bzw. Aufnahmehülse 10 können bekannte Dichtungsarten beispielsweise auch Gummiringe verwendet werden. Eine solche Ausführung bietet eine zuverlässige, auch bei mechanischen und thermischen Beanspruchungen stabile Abdichtung des Innenleiters , obwohl hier nicht nur der Zwischenraum zwischen der Leiteroberfläche und dem umgebenden Isolator sondern auch alle Zwischenräume zwischenden einzelnen Drähten abgedichtet werden müssen. Als besonders vorteilhaft haben sich in diesem Zusammenhang metallurgische Verbindungen, z.B. durch Schweißen oder Löten oder auch mechanische Ver- ' bindungen, z.B. in Form von Preß- oder Klemmverbindungen erwiesen. Da die Aufnahmehülse 10 geschlossen ausgebildet ist, so ist das Proble-im einer gasdichten Durchführung des Leiters 1 durch den Isolator 12 auf das Abdichten der Aufnahmehülse 10 gegenüber dem Isolierkörper 12 reduziert worden. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Auf^

- 8 ■ 3Q 98 8A/07 7 1

223321?

nahmehülse 10 mit einer Aufnahme für eine an diese Kabellänge anschließbare weitere Kabellänge vorzusehen.

Die Abdichtung zwischen der Aufnahmehülse 10 und dem Isolierkörper 12 kann durch geeignete Dichtungsringe oder dergl. unmittelbar durchgeführt werden oder, wie aus der Fig. k ersichtlich, mittels einer metallischen Fassung 13» die mit dem Isolierkörper lh gasdicht verbunden, z.B. in diesen eingegossen ist, wenn der Isolierkörper aus Gießharz hergestellt wurde. Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 dient die Aufnahmehülse 15 für den Leiter 1 gleichzeitig zur möglichen Verbindung mit dem Innenleiter einer weiteren an die erste Kabellänge angeschlossenen Kabellänge, sie kann aber auch ähnlich der Anordnung nach der Fig. 3 i*¹ Form eines Bolzens enden. Die gas- und druckdichte Verbindung z.B. zwischen der metallischen Fassung 13 und der Aufnahmehülse 15 kann über ringförmige Gummidichtungen folgen, sie kann aber auch durch Löten oder Schweißen erreicht werden.

Vorteilhaft kann es auch sein, die Dichtung zwischen metallischer Fassung 13 und Aufnahmehülse 15 so auszubilden, daß sie die Bewegung des Leiters in Achsrichtung gestattet. Dies kann z.B. dann notwendig werden, wenn die Wärmeausdehnung des Leiters außerhalb der werkfertigen Länge in der Muffe oder im Endverschluß aufgefangen werden soll. /

Mittels der metallischen Fassung kann aber auch eine mechanisch feste Verbindung zwischen dem Leiter 1 und dem Isolierkörper lh hergestellt werden, wenn verhindert werden soll, daß sich der Leiter und der Mantel gegeneinander bewegen, wenn auf den Isolierkörper Kräfte einwirken, die z.B. durch den einseitigen Gasdruck oder durch die behinderte Wärmeausdehnung des Leiters hervorgerufen sind.

309884/077 1

Claims

Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft

1 1204 3.7.I972

Patentansprüche

Trommelbare Kabellänge eines gasisolierten Hochspannungskabeis bestehend aus einem äußeren Mantelrohr und einem darin gegenüber dem Mantelrohr isoliert angeordneten, Spannung führenden Innenleiter, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr aus einem längseinlaufend zum Rohr geformten, an den Kanten verschweißten und anschließend gewellten ,Metallband und der Leiter an den Enden über einen Isolator gas- und druckdicht abgeschlossen sind, und daß der über die Kabellänge nach außen gekapselte gasgefüllte Raum über einen Gasanschluß mit dem einer weiteren Kabellänge verbindbar ist.
2. Kabellänge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum dichten Abschluß der Kabellänge ein zylindrisches Formteil mit glatter Oberfläche"dient, das den abdichtenden Isolator und den Gasanschluß enthält.
3. Kabellänge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Formteil auf jeder Seite des abdichtenden Isolators einen Gasanschluß enthält, die beide miteinander .und/oder mit der Gaseinspeisung verbindbar sind.
4. Kabellänge nach Anspruch 1 mit einem aus einer Vielzahl von Einzeldrähten bestehenden Innenleiter, dadurch gekennzeichnet, daß das Leiterende in einer gleichzeitig als Durchführung durch den Isolator dienenden metallischen Hülse glatter Oberfläche gefaßt ist.

309884/0771 " ² "
5· Kabellänge nach Anspruch 1 mit ainem aus einer Vielzahl von Einzeldrähten bestehenden Innenleiter, dadurch gekennzeichnet , daß das Leiterende abgedichtet durch den Isolator hindurehgegüfort und mit seinem herausragenden Ende in ©isier metallischem Äufnahmehülse geführt ist, die gleichzeitig für den Anschluß des Innenleiters einer weiteren Kabellänge dient.
6. Kabellänge nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch ^ ekeiuizoichne^,' daß der scheibenförmige Isolator durch an sich bekannte O«Ringe gegenüber dem Mantelrohr abgedichtet ist ο
309884/0771