DE2327316C3

DE2327316C3 - Three-phase cable system for water-cooled high-performance cables

Info

Publication number: DE2327316C3
Application number: DE19732327316
Authority: DE
Inventors: Werner Dr.-Ing. 5000 Köln Rasquin
Original assignee: Feiten & Guilleaume Kabelwerke Ag 500okoin
Current assignee: Feiten & Guilleaume Kabelwerke Ag 500okoin
Filing date: 1973-05-29
Publication date: 1977-03-24

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Drehstromkabelsystem aus mit einem Kühlmittel, insbesondere Wasser gekühltem Hochleistungskabel, bei dem eine gerade Anzahl von parallel verlaufenden Adern von Einzelleiterkabeln mit vom Kühlmittel durchflossenem, an den Enden an Kühlstationen angeschlossenen Innenleiter vorgesehen sind.The present invention relates to a three-phase cable system with a coolant, especially water-cooled high-performance cable with an even number of parallel cables Cores of single-conductor cables with coolant flowing through them, connected at the ends to cooling stations Inner conductors are provided.

Ein derartiges Kabelsystem ist bereits aus der CH-PS 327471 bekannt. Bei diesem bekannten System wird das Kühlmittel durch eine Ader hin und durch die andere Ader zurückgeführt, wobei ein derartiges Zweiersystem zum Aufbau eines beliebigen gradzahligen Adersystems durch Erweiterung um ein zusätzliches Zweiersystem verwendet werden kann. Ein derartig aufgebautes beispielsweise Vier-Adersystem ist aber im Falle einer Störung in einer Ader nicht mehr auch nur kurzzeitig betriebsbereit Denn, da das Kühlmittel jeweils durch eine Ader hin und durch die andere Ader zurückgeleitet werden soll, und zwar für jedes Zweiersystem getrennt, müßte bei Ausfall einer Ader auch die andere Ader des Zweiersystems stillgelegt werden. Somit muß bei Ausfall eines Leiters die gesamte Anlage außer Betrieb gesetzt werden.Such a cable system is already known from CH-PS 327471. In this known system the coolant is returned through one wire and back through the other wire, one such Two-wire system for the construction of any even-numbered wire system by adding an additional one A system of two can be used. A four-wire system constructed in this way, for example but in the event of a fault in a wire, it is no longer ready for operation even for a short time Coolant is to be routed back through one wire and through the other wire, for each two-wire system separately, the other wire of the two-wire system would also have to shut down if one wire fails will. Thus, if a conductor fails, the entire system must be put out of operation.

Weiterhin ist es bekannt, bei mit einem Kühlmittel, z. B. öl oder Wasser, gekühlten Kabeln, das Kühlmittel durch das Kabel selbst in einer und in der entgegengesetzten Richtung durch ein zum Kabel parallel verlaufendes Rohr zu leiten. Dabei ist am Ende des Kabels, aus dem das Kühlmittel in das Kabel hineingepumpt wird, eine Xühlstation zum Abkühlen des Kühlmittels vorgesehen. Die Übertragung dieses Prinzips auf ein Drehstromsystem mit drei Kabeladern führt zu einem Drehstromkabelsystem mit drei vom Kühlmittel gleichsinnig durchflossenen Kabeladern und einem gemeinsamen Rückführungsrohr für das Kühlmittel mit einer gemeinsamen Kühlstation. Bei diesem Aufbau kann das Rückführungsrohr als separates Rohr ausgebildet sein, oder aber die drei evtl. thermisch isolierten Kabeladern verlaufen in bekannter Weise im Rückführungsrohr (DT-AS 1067099). Wird jedoch bei dem vorstehenden Kabelsystem eine Kabelader oder das Rückführungsrohr verletzt, dann fällt das gesamte Kabelsystem aus.Furthermore, it is known when with a coolant, for. B. oil or water, cooled cables, the coolant through the cable itself in one direction and in the opposite direction through one parallel to the cable to guide running pipe. It is at the end of the cable from which the coolant is pumped into the cable is provided, a Xühlstation for cooling the coolant. The transmission of this Principle of a three-phase system with three cable cores leads to a three-phase cable system with three of the Coolant in the same direction flowed through cable cores and a common return pipe for the Coolant with a common cooling station. With this structure, the return pipe can be used as a separate Be formed tube, or the three possibly thermally insulated cable cores run in a known Way in the return pipe (DT-AS 1067099). However, in the above cable system, if a If the cable core or the return pipe is damaged, the entire cable system will fail.

Ausgehend vom eingangs beschriebenen Drehstrom-Kabelsystem liegt, der Erfindung die Aufgabe zugrunde, dessen Sicherheit derart zu verbessern, daß auch bei Ausfall einer Kabelader das Übertragungssystem unter Beibehaltung der vollen Übertragungsleistung ohne Unterbrechung weiter betrieben werden kann.Based on the three-phase cable system described at the outset, the object of the invention is based on improving its security in such a way that the transmission system even if a cable core fails can be operated without interruption while maintaining the full transmission capacity can.

Erfindungsgemäß wird dies durch ein Drehstrom-Kabelsystem mit vier Adern erreicht, die am Anfang und am Ende an eine gemeinsame Kühlstation angeschlossen sind, wobei im Betriebsfall drei Adern elektrisch belastet sind und die vierte Ader als Reserveader dient und jeweils zwei im Kühlmittelkreislauf gleichsinnig durchströmt und parallel geschaltet sind, und daß bei Ausfall einer Ader die Reserveader eingeschaltet wird und das Kühlmittel nur über die der ausgefallenen Ader parallel geschaltete fließt.According to the invention, this is achieved by a three-phase cable system with four wires that are connected to a common cooling station at the beginning and at the end are, whereby three wires are electrically loaded during operation and the fourth wire as a reserve wire and two in each case flow through in the same direction in the coolant circuit and are connected in parallel, and that in the event of a wire failure, the reserve wire is switched on and the coolant only through that of the failed wire connected in parallel flows.

Durch diese erfindungsgemäße Aufteilung des Kühlmittelkreislaufes wird das bei bekannten Systemen vorhandene, separate Rückführungsrohr eingespart. Die vierte, zusätzliche Ader übernimmt somit die Funktion eines Kühlmittel-Rückführungsrohres und dient außerdem als elektrische Reserveader für den Störungsfall. Erfindungsgemäß ist es bei Ausfall einer Ader ohne weiteres möglich, diese zu sperren und das Kühlmittel durch die parallel geschaltete andere Ader hindurchzuleiten, ohne daß deshalb das gesamte Übertragungssystem ausfallen würde. Zwar ist das Vorsehen von vier gleichwertigen Adern etwas aufwendiger als die bekannten Kabelsysteme, jedoch ergibt sich dadurch eine erheblich größere Sicherheit des Systems, weshalb sich die eventuellen Mehrkosten für die Anlage ohne weiteres, rechtfertigen.This division of the coolant circuit according to the invention makes this possible in known systems existing, separate return pipe saved. The fourth, additional wire thus takes over the function of a coolant return pipe and also serves as an electrical reserve wire for the malfunction. According to the invention, it is easily possible to block it if a wire fails and to pass the coolant through the other wire connected in parallel without therefore losing the whole Transmission system would fail. It is true that the provision of four equivalent cores is something more complex than the known cable systems, but this results in a considerably higher level of security of the system, which is why the possible additional costs for the system are justified.

ImStörungsfail ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß beim Ausfall einer Ader das Kühlmittel durch zwei Adern in einer Richtung und durch eine Ader in der entgegengesetzten Richtung fließt.In the event of a malfunction, the invention provides that if one wire fails, the coolant flows through two wires in one direction and through one wire flows in the opposite direction.

Diese Aufteilung des Kühlkreislaufes ermöglicht zwar das Aufrechterhalten der Energieübertragung im Kabelsystem, jedoch würde auf Grund des Ausfalls einer Kühlmittelrückführung der Wasserdurchsatz und damit die Übertragungsleistung geringer, wenn das Kühlsystem unter denselben Betriebsbedingungen weiter betrieben wird. Diese Erniedrigung der Übertragungsleistung kann weitgehend dadurch in vorteilhafter Weise vermieden werden, daß in den zwei Adern mit in einer Richtung strömenden Kühlmittel eine über der normalen Betriebstemperatur des ungestörten Kabelsystems liegende Temperatur und in der Ader mit in der entgegengesetzten Richtung strömenden Kuhlmittel ein über dem Betriebsdruck des ungestörten Kabelsystems liegender Druck herrscht. Die dabei für die Dauer der Reparatur der defekten Ader auftretenden Temperaturerhöhungen sind durchaus zulässig, da dadurch die Lebenserwartung der Ader nur unwesentlich verkürzt wird.This division of the cooling circuit enables the energy transfer to be maintained in the Cable system, however, the water throughput would be reduced due to the failure of a coolant return and thus the transmission power is lower when the cooling system is under the same operating conditions continues to operate. This lowering of the transmission power can largely be more advantageous as a result Ways to avoid having coolant flowing in one direction in the two cores a temperature above the normal operating temperature of the undisturbed cable system and in the Core with coolant flowing in the opposite direction above the operating pressure of the undisturbed Cable system pressure is present. The thereby for the duration of the repair of the defective wire Occurring temperature increases are quite permissible, as this increases the life expectancy of the wire is only insignificantly shortened.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird durch die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtAn embodiment of the invention is explained in more detail by the drawings. It shows

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Kabclsystem,1 shows a cable system according to the invention,

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Einleiterkabel des Kabelsystems gemäß Fig. 1,FIG. 2 shows a cross section through a single-conductor cable of the cable system according to FIG. 1,

Fig. 3 ein Schaubild einzelner Kennlinien über die notwendige, relative Druckdifferenzerhöhung in Abhängigkeit von der zugelassenen Temperaturdifferenzerhöhung bei einer bestimmten bezogenen Übertragungsleistung. 3 shows a diagram of individual characteristics over the necessary, relative increase in pressure difference as a function of of the permitted increase in temperature difference for a certain related transmission power.

Das Übertragungssystem 1 (Fig. 1), dessen Übertragungsleistung 2000 MVA und mehr betragen kann,The transmission system 1 (Fig. 1), its transmission power 2000 MVA and more,

besteht aus vier einzelnen, parallel verlaufenden Adern 2 mit vom Kühlmittel 3, z. B. Wasser, durchflossenen Innenleitern 4 (Fig. 2). Vor. diesen Adern 2 sind drei elektrisch belastet, die vierte dient als Reserveader. Am Anfang und am Ende der Adern 2 ist jeweils eine für diese gemeinsame Kühlstation 5 derart angeschlossen, daß das Kühlmittel 5 durch zwei Adern 2 hin- und durch die zwei anderen zurückfließt. Die Küb'stationen 5 sind derart ausgestattet, daß jederzeit, z. B. im Störungsfall, eine der vier Adern 2 sofort abgetrennt werden kann und die Rückleitung des Kühlmittels nur noch über eine Ader 2 erfolgt. Weiterhin sind die vier Adern 2 derart an ihren Enden mit Schaltern ausgestattet, daß beim Ausfall einer Ader diese sofort freigeschaltet werden kann und die Stromführung von der Reserveader übernommen wird.consists of four individual, parallel cores 2 with the coolant 3, z. B. water, flowed through Inner conductors 4 (Fig. 2). In front. Three of these wires 2 are electrically loaded, the fourth serves as a reserve wire. At the beginning and at the end of the cores 2 there is one for this common cooling station 5 connected that the coolant 5 flows back through two veins 2 and back through the other two. The Küb'stations 5 are equipped in such a way that at any time z. B. in the event of a fault, one of the four wires 2 can be separated immediately and the return line of the coolant only takes place via a wire 2. Furthermore, the four wires 2 are in such a way at their ends equipped with switches so that if a wire fails, it can be activated immediately and the Current management is taken over by the reserve lead.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, besteht jede Ader 2 des Einleiterkabels aus dem vom Kühlmittel 3 durchflossenen Innenleiter 4, in dessen Inneren ein einen zur Kühlmittelleitung dienenden Hohlkanal einschließendes Rohr 6 angeordnet ist. Der Innenleiter 4 besteht z. B. aus einzelnen Litzen aus Kupfer oder Aluminium. Das Rohr 6 kann aus Metall oder Kunststoff bestehen. Um den Innenleiter 4 ist eine Leiterglättung 7 angeordnet. Dieser folgt eine elektrische Isolierung 8 aus Kunststoff oder ölgetränktem Papier, die von einer elektrischen Abschirmung 9, z. B. aus Kupferbändern, umgeben ist. Die derart gebildete SeeleAs can be seen from FIG. 2, each core 2 of the single-conductor cable consists of that through which the coolant 3 flows Inner conductor 4, in the interior of which a hollow channel serving for the coolant line enclosing Tube 6 is arranged. The inner conductor 4 consists, for. B. from individual strands made of copper or aluminum. The tube 6 can be made of metal or plastic. A conductor smoothing is provided around the inner conductor 4 7 arranged. This is followed by electrical insulation 8 made of plastic or oil-soaked paper, which from an electrical shield 9, e.g. B. from copper strips surrounded. The soul so formed

ist von einem Wellrohr 10, z. B. aus Aluminium eingeschlossen, das als äußeren Schutz eine Schicht 11 aus einer plastischen Masse und einen Kunststoffmantel 12 besitzt.is of a corrugated pipe 10, for. B. made of aluminum, which is a layer 11 as an outer protection has a plastic mass and a plastic jacket 12.

Aus der Fig. 3 können die Werte abgelesen werden, die erforderlich sind, um im Störungsfail einer Ader das Kabelsystem mit voSier Übertragungsleistung weiterbetreiben zu können. Soll sich z. B. die Temperaturdifferenz längs der beiden im Störungsfall das Kühlmittel in einer Richtung führenden Kabeladern maximal um 40% gegenüber der Betriebstemperatur im ungestörten Betrieb erhöhen, so muß die Druckdifferenz längs der einzelnen Ader mit entgegengesetzter Strömungsrichtung etwas mehr als ver- ¹S doppelt werden. In dem Schaubild bedeuten:From FIG. 3, the values can be read off which are necessary in order to be able to continue to operate the cable system with full transmission capacity in the event of a failure of a wire. Should z. As the maximum increase the temperature difference along the two in case of failure, the cooling means in a direction leading cable cores by 40% over the operating temperature during normal operation, the pressure difference of the individual wire in opposite flow direction must be somewhat doubly more than comparable ¹ S along. In the diagram:

S₀ = Übertragungsleistung im ungestörten Betrieb 5° = Übertragungsleistung im gestörten Betrieb AT₀ = Temperaturerhöhung in den Adern mit in einer Richtung strömenden Kühlmittel im ungestörten BetriebS ₀ = transmission power in undisturbed operation 5 ° = transmission power in disrupted operation AT ₀ = temperature increase in the cores with coolant flowing in one direction in undisturbed operation

AT = Temperaturerhöhung in den Adern mit in einer Richtung strömenden Kühlmitte! im gestörten Betrieb AT = temperature increase in the cores with cooling medium flowing in one direction! in disturbed operation

Ap₀ = Druckabfall längs der Ader mit entgegcn-²S ° gesetzter Strömungsrichtung im ungestörten Ap = ₀ pressure drop of the core along with entgegcn- ² S ° set in the undisturbed direction of flow

Betrieboperation

Ap = Druckabfall längs der Ader mit entgegengesetzter Strömungsrichtung im gestörten Betrieb Ap = pressure drop along the vein with opposite flow direction in disturbed operation

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Claim:

Three-phase cable system made of a high-performance cable cooled with a coolant, in particular water, in which an even number of parallel cores of single-conductor cables with inner conductors through which the coolant flows and connected at the ends to coolant stations are provided, characterized by four cores (2), which at the beginning and end at a common cooling station (5) are connected, said three wires (2) are in the operating case electrically charged, and the fourth wire serves as a reserve core and each having two coolant ¹ S circuit in the same direction flows through and are connected in parallel, and that in case of failure of a wire, the reserve wire is switched on and the coolant only flows through the one connected in parallel to the failed wire. ^a0