DE2438166B2

DE2438166B2 - Endverschluss fuer elektrische hochleistungskabel mit innerer wasserkuehlung

Info

Publication number: DE2438166B2
Application number: DE19742438166
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Ing 5000 Köln Rasquin
Original assignee: Feiten & Guilleaume Carlswerk AG, 5000 Köln
Priority date: 1974-08-08
Filing date: 1974-08-08
Publication date: 1977-09-08
Also published as: DE2438166A1; FR2281664A1; IT1034769B; JPS5141890A; US3999002A; GB1509716A

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Endverschluß für elektrische Hochleistungskabel mit innerer Wasserkühlung, bestehend aus einer Kabelendverschlußgarnitur und einer in Strömungsrichtung des Wassers am Kabelanfang vor und am Kabelende hinter dieser angeordneten und mit dieser über ein Wasserleitungsrohr verbundenen Wasserendverschlußgarnitur mit einem durch diese verlaufenden Hohlkanal zur Wasserleitung.

Bei diesem bekannten Endverschluß wird das Hochspannungspotential des Wassers in der zusätzliche!. Wasserendverschlußgarnitur abgebaut. Die Wasserenclverschlußgarnitur kann beispielsweise aus einem rohrförmigen Isolator bestehen, der derart ausgebildet ist, daß er seinerseits Wasserströmung verträgt und andererseits außen einen elektrischen Überschlag auch bei Verschmutzung vermeidet. Um günstige Strömungsverhältnisse des Kühlmittels innerhalb des Endverschlusses zu erhalten, ist der Durchmesser des Hohlkanals in der Wasserendverschlußgarnitur genau so groß gewählt wie der Kühlkanaldurchmesser des elektrischen Leiters des Hochleistungskabels. Um den innerhalb der Wasserendverschlußgarnitur durch das Wasser fließenden Strom und die durch diesen Strom bewirkte Erwärmung des Wasses möglichst klein zu <>5 halten, wird als Kühlmittel Wasser von hoher Reinheit verwendet, da dieses einen hohen spezifischen Widerstand besitzt und somit die Stromstärke innerhalb der Wasserendverschlußgarn'itur gering gehalten wird. Zwar ist es möglich, das Hochleistungskabel mit stark gereinigtem und entionisiertem Wasser zu füllen, jedoch ist während des Betriebs nicht auszuschließen, daß beispielsweise durch Erosion des Materials des Kühlmittelrohrs Verunreinigungen in das Wasser gelangen, wodurch dessen Leitfähigkeit wieder erhöht wird. Diese unerwünschten Verunreinigungen ließen sich dadurch beseitigen, daß das Wasser während des Betriebs ständig gereinigt wird oder aber daß nach einer bestimmten Betriebsdauer neues, gereinigtes Wasser in die Kabelanlage eingefüllt wird. Beide Maßnahmen sind jedoch sehr aufwendig und verursachen zusätzliche Betriebskosten.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Endverschluß der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der es ermöglicht, als Kühlmittel Wasser mit einer relativ hohen Leitfähigkeit zu verwenden, ohne daß dadurch eine unerwünscht große Temperaturerhöhung des Wassers innerhalb der Wasserendverschlußgarnitur auftritt.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Durchmesser des Hohlkanals kleiner als der Kühlmittelkanaldurchmesser des Hochleistungskabels bemessen wird. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß durch die Verkleinerung des Durchmessers des Hohlkanals gegenüber dem Durchmesser des Kühlkanals das Wasser durch die Wasserendverschlußgarnitur schneller als im Kabel strömt. Durch die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Wasserendverschlußgarnitur ergibt sich eine kürzere Verweilzeit des Wassers innerhalb der Garnitur und somit ebenfalls eine geringere Wärmeaufnahme des Wassers. Damit ist es jedoch möglicPTan die Leitfähigkeit des Wassers nicht mehr so scharfe Maßstäbe anzulegen, so daß beispielsweise normales Leitungswasser als Kühlmittel verwendet werden könnte, denn die höhere Leitfähigkeit des Wassers und der daraus resultierende größere Strom innerhalb der Wasserendverschlußgarnitur und die daraus sich ergebende höhere Verlustwärme wird durch die kürzere Verweilzeit des Wassers im Isolator wieder zumindest ausgeglichen, so daß sich im ganzen keine stärkere Wärmeaufnahme in der Wasserendverschlußgarnitur ergibt, als ob der Hohlkanal innerhalb der Wasserendverschlußgarnitur denselben Durchmesser wie der Kühlmittelkanal des Hochleistungskabels hätte.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann der Hohlkanal durch ein in der Wasserendverschlußgarnitur angeordnetes, elektrisch isolierendes Rohr, z. B. aus Kunststoff, gebildet sein. Dadurch wird ermöglicht bei ein und derselben Wasserendverschlußgarnitur durch Einsetzen unterschiedlicher Rohre mit unterschiedlichen Hohlkanaldurchmessern den Endverschluß an die jeweils gewünschten Betriebsbedingungen anzupassen. Es ist ebenfalls vorteilhaft, wenn der Hohlkanal als Durchgangsbohrung eines die Wasserendverschlußgarnitur bildenden, z. B. aus Porzellan bestehenden, Isolators ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung stellt eine besonders kostengünstige Lösung dar, wobei sich noch der strömungstechnische Vorteil ergibt, daß die lasierte Keramikoberfläche des Hohlkanals einen geringeren Strömungswiderstand besitzt.

Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn der Durchmesser des die Kabelendverschlußgarnitur mit der Wasserendverschlußgarnitur verbindenden Wasserleitungsrohrs denselben reduzierten Durchmesser wie der Hohlkanal aufweist. Dadurch, daß die Verringerung des Hohlkanals bereits an den Anfang des Wasserlei-

lungsrohrs verlegt wird, wird erreicht, daß durch die Reduzierung des Durchflußquerschnittes für das Kühlmittel an der Übergangsstelle auftretende Wirbel von der Wasserendverschlußgarnitur lerngehalten werden, da sie in dieser evt. zu DurchLjhlägen führen könnten. Aus wärmetechnischen Gründen und um möglichst wenig unterschiedliche Materialien innerhalb der Kabelanlage zu haben, kann es weiterhin zweckmäßig sein, wenn bei der Verwendung von Hochleistungskabeln mit einem Kühlmittelrohr aus Edelstahl das Wasserleitungsrohr aus Metall insbesondere aus Edelstahl, besteht.

Für eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann weiterhin ausschlaggebend sein, wenn der Hohlkanaldurchmesser halb so groß ist, wie der Kühlkanaldurchmesser des Hochleistungskabels. Durch die Halbierung des Durchmessers des Hohlkanals innerhalb der Wasserendverschlußgarnitur wird die Temperaturerhöhung in dieser auf ein Viertel herabgesetzt. Umgekehrt bedeutet dies, wird bei halbiertem Durchmesser des Hohlkanals innerhalb der Wasserendverschlußgarnitur dieselbe Temperaturerhöhung wie bei einem Hohlkanaldurchmesser von der Größe des Durchmessers des Kühlkanals des Hochleistungskabels zugelassen, dann darf das Wasser die vielfache Leitfähigkeit besitzen. Die vorstehende Bemessung des Hohlkanals gilt dann, wenn das Hochleistungskabel wenigstens tausendmal länger ist, als die Wasserendverschlußgarnitur und die Druckdifferenz an der Wasserendverschlußgarnitur nur ein zwanzigstel der Druckdifferenz entlang des Hochleistungskabels ausmacht. In diesem Fall kann die erhöhte Druckdifferenz an der Wasserendverschlußgarnitur keinen Einfluß nehmen auf Druck- und Strömungsverhältnisse innerhalb des Hochleistungskabels.

Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.

Ein erfindungsgemäßer Endverschluß besteht aus einer Kabelendverschlußgarnitur 1 und einer Wasserendverschlußgarnitur 2, die in Strömungsrichtung eines den Kühlmitlelkanal eines Hochleistungskabels 3 durchfließenden Kühlmittels hintereinander angeordnet sind und durch ein Wasserleitungsrohr 4, das im dargestellten Beispiel einen Halbkreis beschreibt, miteinander verbunden sind. Die Kabelendverschlußgarnitur 1 entspricht im wesentlichen den bekannten Endverschlüssen für Hochspannungskabel und besteht im dargestellten Beispiel aus einem Porzellanisolator, in dessen Innerem das wassergekühlte Hochleistungskabel 3 endet, wobei der wasserdurchflossene elektrische Leiter am oberen Kabelendverschlußgarniturende herausgeführt und mit dem Wasserleitungsrohr 4 verbunden ist. Das Wasserleitungsiohr 4 besteht zweckmäßigerweise aus Edelstahl, wenn das den Kühlmittelkanal des Hochleistungskabels bildende Rohr ebenfalls aus Edelstahl besteht, und besitzt einen gegenüber dem Durchmesser des Kühlmittelkanals des Hochleistungskabels 3 verkleinerten Durchmesser und endet in der Wasserendverschlußgarnitur 2. Die Verbindungsstelle des Wasserleitungsrohrs 4 mit der Wasserendverschlußgarnitur 2 ist gegen den Austritt von Wasser abgedichtet. Die Wasserendverschlußgarnitur 2 besitzt im Inneren z. B. ein Isolierrohr 5 mit einem Hohlkanal 6 zur Leitung des Wassers durch die Wasserendverschlußgarnitur 2. Am anderen Ende der Wasserendverschlußgarnitur 2 ist ein Metallrohr 7, das auf Erdpotential liegt, angeschlossen, wobei die Anschlußstelle wiederum wasserdicht ausgeführt ist. Das Metallrohr 7 dient zur Weiterleitung des Wassers zu einer sich anschließenden Kühlstation. In der Wasserendverschlußgarnitur 2 wird das Hochspannungspotential des Wassers, das aus der Kabelendverschlußgarnitur 1 über das Wasserleitungsrohr 4 in die Wasserendverschlußgarnitur 2 fließt auf Erdpotential abgebaut.

Die Wasserendverschlußgarnitur 2 besteht im wesentlichen im dargestellten Beispiel aus einem rohrförmigen Isolator aus Porzellan, der im Inneren die Wasserströmung verträgt und außen einen elektrischen Überschlag bei Verschmutzungen verhindert. Die Anordnung der Wasserendverschlußgarnitur 2 kann wie im dargestellten Beispiel parallel zur Kabelendverschlußgarnitur erfolgen, so daß sie aufrecht auf einer Unterlage montiert ist. Ebenfalls ist jedoch eine oberhalb der Kabelendverschlußgarnitur liegende waagerechte Anordnung möglich, wobei dann das Wasserleitungsrohr einen Bogen von etwa 90° beschreiben würde. Ebenso ist es möglich, die Wasserendverschlußgarnitur senkrecht über der Kabelendverschlußgarnitur anzuordnen, so daß das Wasserleitungsrohr als gerades Verbindungsstück ausgebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Endverschluß für elektrische Hochleistungskabel mit innerer Wasserkühlung bestehend aus einer Kabelendverschlußgarnitur und einer in Strömungs- '. richtung des Wassers am Kabelanfang vor und am Kabelende hinter dieser angeordneten und mit dieser über ein Wasserleitungsrohr verbundenen Wasserendverschlußgarnitur mit einem durch diese verlaufenden Hohlkanal zur Wasserleitung, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Hohlkanals (6) kleiner als der Kühlmittelkanaldurchmesser des Hochleistungskabels (3) ist.

2. Endverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkanal (6) durch ein in der Wasserendverschlußgarnitur (2) angeordnetes elektrisch isolierendes Rohr (5), z. B. Kunststoff, gebildet wird.

3. Endverschluß nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkanai (6) als Durchgangsbohrung eines die Wasserendverschlußgarnitur (2) bildenden, z. B. aus Porzellan bestehenden Isolators ausgebildet ist.

4. Endverschluß nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des die Kabelendverschlußgarnitur (1) mit der Wasserendverschlußgarnitur (2) verbindenden Wasserleitungsrohr (4) denselben reduzierten Durchmesser wie der Hohlkanal (6) aufweist.

5. Endverschluß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserleitungsrohr aus Metall insbesondere aus Edelstahl besteht.

6. Endverschluß nach einem der Ansprüche 1—5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkanaldurchmesser halb so groß ist wie der Kühlkanaldurchmesser des HochleistungskaLels (3).