DE2252925B2 - Wassergekuehlte kabelanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine wassergekühlte Kabelanlage nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Es sind bereits Kunststoffkabel bekannt (Zeitschrift »DRAHT«, Coburg, 21 (1970) Nr. 4, Seiten 230 bis 233), bei denen die Leiter im Innern zu ihrer Kühlung einen von Wasser durchströmten Längskanal aufweisen. Diese Kabel sind jedoch bisher nur eingesetzt für niedrige Spannungsbtreiche. Bei diesen kleinen Spannungen kann das Wasser von dem Potential des Spannung führenden Leiters noch auf Erdpotential herabgesetzt werden durch ein genügend lang bemessenes Isolierrohr, falls das Wasser keine allzu große Leitfähigkeit infolge Verunreinigungen u. dgl. aufweist.

Bei Kabelanlagen für große Leistungen, bei denen höhere Spannungen, /.. B. 110 kV, 220 kV oder 380 kV zur Anwendung gelangen, stößt die Überbrückung der Polcntialdiffcrenzen zur Erde bald auf Schwierigkeiten, weil hier entsprechend groß bemessene Isolierrohre od. dgl. erforderlich wären. Außerdem kommt hinzu.

daß zur Kühlung solcher Hochleistungsverbindungen große Wassermengen durch beachtlich große Querschnitte umgepumpt werden müssen, wobei erhebliche Verunreinigungen durch die Metallrohre, den Abrieb der Pumpen usw. in das Wasser gelangen, wodurch seine Leitfähigkeit nachteilhaft und nachhaltig vergrößert wird.

Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, müßte zur Verringerung seiner Leitfähigkeit das Wasser entionisierl werden, wozu insbesondere wirtschaftlich sehr aufwendige zusätzliche Anlagen notwendig wären.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Kabelanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach und raumsparend aufgebaut ist, die bequem montiert werden kann und die auch sicher arbeitet.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß alle für den Umlauf und die Kühlung des Wassers erforderlichen Einrichtungen ebenfalls auf Hochspannungspotential liegen. Durch den erfindungsgemäß auf Hochspannungspotential gelegten Kühlwasserkreislauf wird in vorteilhafter Weise vermieden, daß das Kühlwasser auf Hochspannungspotential hinauf und nach Durchlauf durch den Stromleiter zwecks Abkühlung im Wärmetauscher auf Erdpotential herunter geschleust werden muß. Weiterhin werden auch die aus der Leitfähigkeit des Wassers herrührenden Schwierigkeiten durch Ableitströme an den Zu- und Ableitungen u. dgl. wirkungsvoll beseitigt, und darüber hinaus ist die insbesondere in Abhängigkeit von der Temperatur, den Verunreinigungen und Zusätzen schwankende Leitfähigkeit des Wassers bedeutungslos. In Weiterbildung der Erfindung ist es sogar möglich, dem Wasser vorteilhafte Zusätze beizufügen, was wegen der damit verbundenen Erhöhung der Leitfähigkeit sonst nicht durchführbar wäre. So ist es möglich, dem Wasser Zusätze beizugeben, die z. B. ein Einfrieren verhindern und/oder gegen innere Korrosion schützen.

Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher ■to beschrieben.
E·; zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine einphasige nur teilweise dargestellte Kabelanlage,

F i g. 2 eine Kabelanlage nach F i g. 1 für drei Phasen in schematischer Darstellung,

Fig.3 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen im gleichen Leiter befindlichen Kühlmittelrücklauf im Querschnitt und

F i g. 4 eine Kabelanlage gemäß F i g. 3 mit an beiden Kabelenden vorgesehenen Wärmetauschern in schematischer Darstellung.

In der F i g. 1 ist mit 1 ein Stromleiter bezeichnet, der

einen Längskanal la für den Durchlauf von Wasser zur Kühlung aufweist. Dem Wasser können Zusätze beigefügt werden, die sein Einfrieren verhindern und/oder gegen innere Korrosion schützen.

Dieser bei Betrieb auf Hochspannungspotential befindliche Stromleiter 1 ist von einer Isolierung 2 umgeben, die ihrerseits von einem Auöenmantel 3 umhüllt wird. Das so gebildete Kabel ist an seinen Enden jeweils durch einen Endverschluß 4, 4a abgeschlossen. Wie insbesondere aus der Fig. 1 hervorgeht, wird oberhalb der Endverschlüsse 4 und 4a am Stromleiter 1 jeweils eine Klemme 5 bzw. 5a für die Stromzufuhr und eine Vorrichtung 6 für die Zufuhr des Wassers angeordnet. Dieses Wasser wird mittels einer Pumpe 7 durch einen Wärmetauscher 8 und von dort gekühlt in den Stromleiter 1 gefordert. Durch Isolierstützen 9, 9a

und 9b sind gegen Erde isoliert aufgestellt die Pumpe 7 und der Wärmetauscher 8, der von einem auf Erdpotential befindlichen Gebläse 10 mit Luft angeblasen werden kann. Ein ebenfalls auf Erdpotential befindlicher Motor Il ist über eine Isolierwelle 12 mit der Pumpe 7 verbunden.

Die Rückleitung eines nach der Erfindung isolierten Kühlkreislaufes kann nur mit dem gleichen Potential erfolgen, d. h. mit gleicher Phase. Es sind deshalb beispielsweise zwei Systeme für eine Anlage erforderlich, die entweder parallel arbeiten oder von denen eines als Reserve dient.

Die F i g. 2 zeigt eine solche Anlage. Hierin ist mit 13 ein Zufluß für Kühlwasser für die Phase R\ bezeichnet. Dieses Kühlwasser wird von einer Pumpe 14 durch einen Wärmetauscher 15 und von dort gekühlt in einen Längskana! 16a eines Stromleiters 16 gepumpt. Das erwärmte Kühlwasser fließt über eine Verbindungsleitung 17 in den Längskanal 16b eines Stromleiters 16c der Phase R₂, in dem es sich weiter erwärmt. Über den Zufluß 13 wird das Wasser wieder in den Kreislauf eingeführt, dessen gesamten Anlageteile sich auf Hochspannungsponential befinden.

Unter entsprechenden elektrischen Bedingungen und in analoger Weise verlaufen die Kreisläufe der Phasen 5i, S₂ und Ti, T₂, die jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit und Einfachheit nicht näher beschrieben und bezeichnet werden sollen.

Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit der Ausgestaltung der erforderlichen Längskanäle für den aus Hin- und Rückfluß bestehenden Kühlmittelkreislauf zeigen die F i g. 3 und 4, wonach dafür nur ein gemeinsamer Stromleiter erforderlich ist.

Wie insbesondere aus F i g. 3 hervorgeht, wird der in einem Stromleiter befindliche Hohlraum durch ein flüssigkeitsdichtes Metallrohr 18 ausgefüllt, dessen Innenraum durch Scheidewände 19, z. B. mittels eines aus Kunststoff bestehenden kreuzförmigen Profils, aufgeteilt ist in Längskanäle, wobei die Kanäle 20 für den Hinfluß und die Kanäle 21 für den Rückfluß des Wassers vorgesehen sind. Weiter sind mit 22 ein Segment des Stromleiters, mit 23 eine darum angeordnete Isolierung und mit 24 ein Außenmantel bezeichnet.

Eine nach dem vorbeschriebenen Prinzip arbeitende Anlage kann in günstiger Weise eingesetzt werden, wenn an beiden Enden des Kabels zur Kühlung des Wassers je ein Wärmetauscher vorgesehen werden soll. Bei einer derartigen, in Fig.4 dargestellten Anlage bedeutet 25, 25a die Stromzufuhr für einen nicht dargestellten Stromleiter; Isolierung, Mantel und Endverschlüsse des Kabels sind mit 27,26 und 28a bzw. 28b bezeichnet. Eine Scheidewand eines in den Stromleiter eingebrachten Kunststoffprofils 29 trennt die Längskanäle 29a und 29i> für Hin- bzw. Rückfluß des Wassers. Bei einer Abzweigung 30 wird das erwärmte Kühlwasser der Kühlanlage zugeführt, die aus einer Pumpe 31 und einem auf Isolierstützen 32a, 32£> und 32c angeordneten Wärmetauscher 33 mit Gebläse 34 besteht. Der Antrieb der Pumpe 31 erfolgt durch einen Motor 35 über eine Isolierwelle 36. Nachdem dem Wasser in der Kühlanlage die Wärme entzogen ist, tritt das gekühlte Wasser wieder in den Kanal des Kabels ein und durchströmt das Kabel in umgekehrter Richtung.

Eine nach dem gleichen Prinzip arbeitende und aus entsprechenden Aggregaten aufgebaute Kühlanlage ist am anderen Ende des Kabels vorgesehen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die entsprechenden Aggregate mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In Weiterbildung der Erfindung ist es auch möglich, die für die mögliche Zwangsbelüftung der Wärmetauscher 8 bzw. 15 bzw. 33 vorgesehenen Gebläse 10 bzw. 34 über isolierte Wellen od. dgl. oder jeweils einen Transformator mit voneinander auf Hochspannung isolierten Wicklungen anzutreiben.

Ebenso gehört es zur Erfindung, daß die Verbindung zu den auf Hochspannungspotential befindlichen, zur Steuerung des Kreislaufes erforderlichen Meß- und Regeleinrichtungen und den zugehörigen auf Erdpotential befindlichen Schaltgeräten auf drahtlosem oder optischem Wege erfolgt.

Eine weitere Möglichkeit besteht in einer teilweisen Anwendung der Erfindung, indem bei einer sehr langen Kabelanlage nur die dann erforderlichen Zwischenstationen erfindungsgemäß ausgeführt werden, während man am Anfang und Ende der Kabelanlage die Umstände und Schwierigkeiten in Kauf nimmt, das Kühlwasser zum Hochspannungspotential hinauf und hinab zu leiten. Dies kann z. B. der Fall sein, wenn die Kosten für das sonst erforderliche zweite System oder überhaupt für die Rückleitung des Wassers vergleichsweise zu groß werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Wassergekühlte Kabelanlage, bei der das bzw. die Kabel durch in deren Kern geführtes, strömendes Wasser gekühlt sind, das in Berührung mit dem Leiter auf Hochspannungspotential t, dadurch gekennzeichnet, daß ;,.,e für den Umlauf (la, 6 und 7 bzw. 16a, 13, 14 und 17 bzw. 18, 19, 20 und 21 bzw. 29, 29a, 29/?, 30 und 31) und die Kühlung (8 bzw. 15 bzw. 33) des Wassers erforderlichen Einrichtungen ebenfalls auf Hochspannungspotential liegen.

2. Wassergekühlte Kabelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die zur Kühlung des Wassers vorgesehenen Wärmetauscher (8 bzw. 15 bzw. 33) isoliert montiert sind und daß, falls eine Zwangsbelüftung erforderlich ist, die Gebläse (10 bzw. 34) dafür auf Erdpotential gelegt sind.

3. Wassergekühlte Kabelanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscher (8 bzw. 15 bzw. 33) auf Isolierstützen (9, 9a, 9b bzw. 32a, 32b, 32c) angeordnet sind und die erforderlichen Belüftungsaggregate (10 bzw. 34) über isolierte Wellen od. dgl. oder einem Transformator mit voneinander auf Hochspannung isolierten Wicklungen angetrieben sind.

4. Wassergekühlte Kabelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (7 bzw. 31) von einem Motor (11 bzw. 35) über eine Isolierwelle (12 bzw. 36) angetrieben wird oder der Motor (11 bzw. 35) von einem Transformator mit voneinander auf Hochspannung isolierten Wicklungen gespeist wird.

5. Wassergekühlte Kabelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur berührungslosen Übertragung, z. B. durch optische oder drahtlose Signale, der zur Regelung des Wasserumlaufes erforderlichen Ddten und Regelgrößen von dem Erdpotential zu den auf Hochspannung befindlichen Geräten vorgesehen ist.

6. Wassergekühlte Kabelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wasser Zusätze beigefügt sind, die das Einfrieren des Wassers verhindern.