DE2252924C3 - Wassergekühltes Hochspannungskabel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein wassergekühltes Hochspannungskabel mit einem das Kühlwasser für den Leiter führenden flUssigkeitsdichten Metallrohr, um das eine halbleitende Schicht als Leiterglättung, eine Isolierung und eine Abschirmung angeordnet sind.

In der DE-PS 9 02 988 ist ein wassergekühltes bewegliches Mehrleiterkabel beschrieben. Bei diesem Kabel sind als Erdungsleiter in den Zwickelräumen zwischen den Hauptadern zum Durchtritt eines Kühlmittels dienende Kanäle vorgesehen, die von Wendeln gebildet werden. Ebenso wie diese Wendeln sind die metallisch;¹!! Stüt/wrncleln der aus Kupferlitzen aufgebauten Hohlleiterseile der Hauptadern eingebettet in jeweils einem Mantel, der aus elastischem Werkstoff besteht Jeder dieser Mantel der Hauptadern wird gebildet von einer inneren Schicht aus Halbleitergummi (Leiterglättung), einer Zwischenschicht aus Isoüergummi und einer äußeren Schicht aus Halbleitergummi, auf die eine Kupferdrahtbeflechtung und ein Textilband aufgebracht ist Die aus Kupferbändern hergestellten Wendeln der Erdungsleiter haben jeweils

ίο einen aus gas- oder wasserdichtem Isoliergummi zylindrischen Mantel, der mit einem Textilband umgeben ist Die Hauptadern und Erdungsleiter sind gemeinsam umschlossen von zwei, durch Textilband voneinander getrennte Gummimäntel.

Bei diesem Kabel steht das während seines Betriebes durch die Erdungsleiter und Hauptadern geförderte gasförmige oder flüssige Kühlmittel in unmittelbarer Berührung mit dem jeweils benachbarten Gummimantel aus halbleitendem bzw. isolierendem Werkstoff.

Μ Diese bekannte Ausführung weist ebenso wie die nachfolgend beschriebene Anordnung den Nachteil auf, daß das Kühlwasser, von ihm mitgeführte leitende Teilchen u. dgl. in Spalten des Isoliermaterials eindringen können, wodurch die Gefahr elektrischer Durchschlage entsteht

Durch die CH-PS 4 12 034 wird ein Hoch- bzw. Mittelfrequenzkabe) offenbart, das für den Einsatz in Anlagen zur induktiven Erwärmung allseitig beweglich ausgebildet ist Dafür sind die aus mehreren Einzeldrähten bestehenden Leiter in jeweils einem Isolierschlauch angeordnet, wobei die lichten Weiten der Isolierschläuche größer als die Außendurchmesser der Leiter sind. Aus den aus weichem Silikon-Harz bestehenden Isolierschläuchen sind Geflechte aus Glasfasergewebe aufgebracht In den innerhalb der Isoilierschläuche verbleibenden Zwischenräumen zirkuliert Wasser als Kühlmittel für die Leiter. Die zu Bündeln zusammengefaßten Isolierschlauchpaare sind von einer Umhüllung umgeben und die Zwickelräume mit Isolieröl oder einer

«ο Isolierpaste ausgefüllt, deren Dielektrizitätskonstante mindestens so groß ist wie die der Isolierschläuche.

Bei diesem relativ kleine elektrische Leistungen über kurze Entfernungen übertragendenHoch- bzw. Mittelfrequenzkabel werden die Isolierungen der getrennt

♦5 voneinander angeordneten Leiter ebenfalls direkt mit dem Kühlwasser beaufschlagt. Außerdem sind die Isolierschläuche für die Beherrschung der bei der Umwälzung größerer Kühlwassermengen auftretenden Drucke ungeeignet.

so Das DE-GM 16 97 914 betrifft ein elektrisches Kabel zum induktiven Ausglühen von Schweißnähten an Rohren, wobei die Einzeldrähte des Leiters um ein von Kühlmittel durchflossenes Metallrohr verseilt angeordnet sind. Die den Leiter umgebende Isolierung besteht aus wärmebeständigem Material.

Bei dieser bekannten Ausführung wird die unmittelbar an den Leiter angrenzende Isolierung bei Betrieb des Kabels mit Wärme beaufschlagt und außerdem kann der Leiter nicht mit beliebig großem elektrischen Querschnitt um das Metallrohr angeordnet werden, weil sonst die für insbesondere die Verlegung erforderliche Biegbarkeit des Kabels nicht mehr erreicht wird. Weiterhin bringt der um das Metallrohr angeordnete Leiter eine Durchmesservergrößerung des Kabels, die

hi sowohl bei seiner Fertigung, Beförderung und Montage nachteilhafl ist.

Die gleichen Nachteile weist auch das in der Zeitschrift »Draht« Coburg 21 (1970) Nr. 4, Seiten 230

bis 233 beschriebene Speisekabel für Magnete auf, bei dem im Innern des aus Kreisringsektoren bestehenden Leiters ein flüssigkeitsdichtes Metallrohr angeordnet ist, das von Kühlwasser durchflossen wird. Über dem Leiter sind nacheinander Haltewendel, eine Isolierhülle aus Polyäthylen, eine von Kupferbändern gebildete Abschirmung und ein aus Hochdruckpolyäthylen bestehender Außenmantel angeordnet

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Kabel der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine wirksame Kühlung des Leiters auch bei großen Kabellängen besitzt, einfach und raumsparend aufgebaut ist sowie bequem und leicht hergestellt, transportiert und montiert werden kann.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß im Kühlwasser innerhalb des Metallrohres ein für die volle Strombelastung ausgelegtes, mit großem Querschnitt ausgebildetes Leiterseil angeordnet ist, und daß die Wanddicke des Metallrohres lediglich abhängig vom maximal auftretenden Druck M des Kühlwassers ausgebildet ist.

Der für die volle Strombeiastung ausgelegte Leiter mit großem Querschnitt bietet neben dem Vorzug eines relativ kleinen ohmschen Widerstandes noch die Möglichkeit des Einziehens in einem Stück in das soweit bereits verlegte Kabel. Auf diese Weise ist bei großen Leiterquerschnitten ein einfacher und bequemer Transport möglich. Weiterhin ist die Verwendung eines im Kabel lose liegenden Leiterseiles vorteilhaft, weil für seine konstruktive Ausgestaltung und die hierfür erforderlichen Maschinen keine Abhängigkeit von den übrigen Abmessungen des Kabels, insbesondere dem Durchmesser des Hohlkabels für die Kühlflüssigkeit gegeben ist. Außerdem bietet das vorgesehene Leiterseil die Gewähr dafür, daß eine Verformung seiner Gestalt nicht auftritt auch bei großen umzuwälzenden Kühlwassermengen, die eine wirksame, direkte Leiterkühlung bewirken. Durch das lediglich in Abhängigkeit vom maximal auftretenden Druck des Kühlwassers zu dimensionierende dichte Metallrohr werden sowohl das *o Kühlwasser als auch mitgeführte Gasbläschen, leitende Partikeln u.dgl. mit Sicherheit ferngehalten von der Isolierung, und so eine Herabsetzung ihrer elektrischen Festigkeit vermieden, was insbesondere bei mit großen elektrischen Spannungen betriebenen Hochleistungska- *5 bein von Vorteil ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Ein Ausführungsbeispie'i der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

In dieser Zeichnung ist mit 1 ein Leiterseil bezeichnet, das zur Verringerung des Skineffektes in einzelne voneinander isolierte Segmente aufgeteilt ist Dieses flexibel ausgebildete und mit mindestens einer Schutzschicht gegen Korrosion versehene Leiterseil 1 befindet sich in Wasser 2 als Kühlmittel, das in einem druckfesten und flüssigkeitsdichten Metallrohr 3 umläuft Auf dem bei Betrieb auf Hochspannungspotential liegenden Metallrohr 3 ist mindestens eine zusätzliche äußere Schicht 5 aus einem halbleitenden Werkstoff zum Glätten der Potentialfläche aufgebracht Die Schicht 5 ist umgeben von einer Isolierung 4, um die ein Wellmantel 6 und weitere äußere Schutzhüllen 7 angeordnet sind.

Die Wanddicke des Metallrohres 3, das als Trennwand zwischen dem Wasser 2 und der elektrischen Isolierung 4 dient, und das dafür zu verwendende Material sind nur im Hinblick auf die Eigenschaften der Dichtigkeit, Druckfestigkeit und Biegbarkeit zu wählen und völlig "inabhängig von den Aufgaben der Stromleitung. Der Innendurchmesser des Me ^llrohres 3, das aus einem dem Werkstoff des LeiteiaeHes 1 in der elektrolytischen Spannungsreihe nahe benachbartem Material, oder aus rostfreiem und unmagnetischem Stahl oder nahtlos gepreßtem Blei hergestellt ist, wird so ausgelegt daß das lediglich in Abhängigkeit von der jeweils zu übertragenden, in der Regel sehr hohen Stromstärke zu dimensionierende Leiterseil 1 bequem eingelegt werden kann, wobei noch ein genügend großer freier Querschnitt für den Umlajf des Wassers 2 vorzusehen ist Dem Wasser 2 können Zusätze beigefügt werden, die eine Korrosion des Metallrohres 3 verhindern, und außerdem kann die Innenfläche des Metallrohres 3 noch mit einer zusätzlichen Schutzschicht aus korrosionsbeständigem Werkstoff versehen werden. Die Außenfläche des Metallmantels 3 kann zur Erhöhung seiner Druckfestigkeit mit Bandagen umwikkelt werden. Das Leiterseil 1, das beispielsweise aus Kupfer- oder Aluminiumdrähten besteht kann tntweder bei der Herstellung des Metallrohres 3 direkt eingelegt werden und bei der weiteren Bearbeitung des KaLeIs darin verbleiben, oder es wird nach Verlegung der Kabelanlage und Montage der Verbindungsstellen der einzelnen Kabellängen in einem Stück eingezogen.

Das Metallrohr 3 ist, wie auch aus der Zeichnung hervorgeht, wendelförmig ausgebildet, wobei die Wellentäler mit halbleitendem Werkstoff zu einer zylindrischen Form aufgefüllt sein können. Außerdem ist es möglich, das Metallrohr 3 doppelwandig auszuführen, und beide Wände miteinander zu verkleben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Wassergekühltes Hochspannungskabel mit einem das Kühlwasser für den Leiter führenden flüssigkeitsdichten Metallrohr, um das eine halbleitende Schicht als Leiterglättung, eine Isolierung und eine Abschirmung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Kühlwasser (2) innerhalb des Metallrohres (3) ein für die volle Strombelastung ausgelegtes, mit großem Querschnitt ausgebildetes Leiterseil (t) angeordnet ist, und daß die Wanddicke des Metallrohres (3) lediglich abhängig vom maximal auftretenden Druck des Kühlwassers (2) ausgebildet ist

2. Wassergekühltes Hochspannungskabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrohr (3) aus nahtlos gepreßtem Blei oder rostfreiem, unmagnetischem Stahl besteht

3. Wassergekühltes Hochspannungskabel nach Anspruch 1 eder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innenfläche des Metallrohres (3) mit einer Schutzschicht aus korrosionsbeständigem Werkstoff versehen ist

4. Wassergekühltes Hochspannungskabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß um das Metallrohr (3) mindestens eine Bandage angeordnet ist

5. Wassergekühltes Hochspannungskabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß das Metallrohr (3) doppelwandig ausgebildet ist und die beiden Wände miteinander verklebt sind.

6. Wassergekühltes Hochspannungskabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leiterseil (1) mit mindestens einer Schutzschicht gegen Korrosion versehen ist.

7. Wassergekühltes Hochspannungskabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Werkstoffe des Metallrohres (3) und des Leiterseiles (1) so gewählt sind, daß sie in der elektrolytischen Spannungsreihe nahe benachbart sind.

8. Wassergekühltes Hochspannungskabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wasser (2) Zusätze beigefügt sind, die eine Korrosion des Metallrohres (3) verhindern.

9. Wassergekühltes Hochspannungskabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Leiterseil (1) in einzelne voneinander isolierte Segmente aufgeteilt ist.