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Vorrichtung zur Führung eines leitfähigen I(uhlmittels zwischen unterschiedlichen
elektrischen Potentialen und Verfahren zu ihrem Betreiben.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Führung eines vorzugsweise
im Kreislauf strömenden elektrisch leitenden Kühlmittels zwischen Anlageteilen mit
unterschiedlichen elektrischen Potentialen, insbesondere bei Endverschlüssen innengekühlter
Hochspannungskabel sowie ein Verfahren zum Betreiben dieser Vorrichtung.
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Bei einer bereits vorgeschlagenen derartigen Vorrichtung (DT-OS 2
257 720) wird das zur Kühlung des durch einen als Hohlleiter ausgebildeten Stromleiters
eines Hochspannungskabels umgewälzte Wasser nach seinem Austritt aus dem Hohlleiter
zwischengekühlt, bevor ihm in einer weiteren nachgeschalteten Hauptkühleinrichtung
die verbleibende Warme entzogen wird. Dabei sind zur Zwischenkuhlung des Wassers
ein Vorkuhler und/oder eine Wasser-Isolierstrecke vorgesehen. Die Wasser-Isolierstrecke
ist hierbei als gewunden ausgeführtes Isolierrohr ausgebildet, das in einem mit
öl gefüllten Isolierkörper angeordnet ist. Auf diese Weise wird das nach Durchlauf
durch den Hohlleiter aufgeheizte Kühlwasser-am Kabelende vom hohen Potential auf
Erdpotential zwecks Rückkühlung gebracht, wobei das Entstehen hoher Ableitströme
infolge überhöhter Temperatur des Kühlwassers behindert und auch die von noch entstehenden
Ableitströmen erzeugte Wärme weitgehend abgeführt wird.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben
der Vorrichtung der eingangs
genannten Art und eine solche Vorrichtung
zu schaffen, die in ihrem Aufbau und in der Dimensionierung einfach ist, und bei
der die durch Temperaturerhöhung bedingte Vergrößerung der Beitfähigkeit des zum
Kühlen verwendeten Wassers nach seinem Austritt aus dem als Hohlleiter ausgebildeten
Stromleiter keine wesentliche Rolle mehr spielt.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß am Ende
und/oder am Anfang eines als Hohlleiter ausgeführten Stromleiters ein als Mehrfachdüse,
Brause oder dgl. ausgebildeter Aufteiler für das Kühlmittel, z.B. Wasser, in der
Abschlußkopfarmatur eines Isolierrohres angeordnet ist, und daß die lichte Weite
des Isolierrohres wesentlich größer bemessen ausgeführt ist als der Durchmesser
des Hohlleiters vom Stromleiter.
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In vorteilhafter Weise bestehen die dem Innern des Isolierrohres zugewandte
Oberfläche der Abschlußkopfarmatur und auch die Oberfläche der das Isolierrohr nach
unten abschließenden Grundplatte jeweils aus leitfähigem, nichtmetallischem Werkstoff,
z.B. Kohle, Graphit oder leitiähigem, nichtlöslichem Kunststoff.
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Nach einem anderen weiterbildenden Merkmal der Erfindung mündet in
die Grundplatte eine Zuleitung, die mit einem Vorratsbehälter für inertes Gas verbunden
ist, beispielsweise Stickstoff oder Schwefelhexafluorid (SF6).
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Weiterhin kann nach der Erfindung in der Abschlußkopfarmatur eine
Pumpe angeordnet werden.
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Zu der Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Betreiben der eingangs
genannten Vorrichtung, wonach das
Kühlmittel durch den Hohlleiter
als ein seine gesamte Querschnittsfläche gleichmäßig ausfüllender Flüssigkeitsstrom
geführt wird, der nach Austritt aus dem Hohlleiter das Isolierrohr als in mehrere,
räumlich voneinander getrennte Flüssigkeitsvolumina zerlegte Flüssigkeitsstrahlen
durchsetzt, die anschließend auf der Grundplatte des Isolierrohres wieder vereinigt
werden.
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In vorteilhafter Weise werden die Flüssigkeitsvolumina im Isolierrohr
von inertem Gas mit ggf. höherem Druck durchsetzt und das aus dem Hohlleiter kommende
Wasser vor Durchlaufen des Isolierrohres mittels einer Pumpe beschleunigt.
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Mit der Erfindung ist insbesondere eine Vberbrückung sehr hoher Potentialdifferenzen
in einfacher Weise möglich und außerdem wird die zu schädlichen Eorrosionen und
dgl. Anlaß gebende Elektrolyse weitgehend vermieden. Diese Vorteile werden ermöglicht,
weil in der tberführungsstrecke zum oder vom Erdpotential die durch Temperaturerhöhung
bedingte, für den Betrieb nachteilhafte Vergrößerung der Leitfähigkeit des Wassers
erfindungsgemäß infolge wesentlicher Erhöhung seines Längswiderstandes vernachlässigbar
ist. Dieser Längswiderstand kann außerdem durch den Wasserstrahl im Isolierrohr
durchsetztes Gas, das vorteilhaft unter erhöhtem Druck steht, erhöht werden.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung hervor, in der ein in der zugehörigen Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel
erläutert wird.
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In der Zeichnung ist rechts das Ende eines ankommenden Kabels mit
Endverschluß dargestellt, dessen Stromleiter
durch strömendes Wasser
gekühlt wird. In einem dafür als Hohlleiter 1 ausgebildeten Stromleiter, der von
einer Hochspannungsisolierung und einem Kabelmantel umgeben ist, fließt Wasser 2
in Richtung zu einem herkömmlichen Endverschluß 3. An das obere Ende des Endverschlusses
3, von dem eine Anschlußschiene 4 zu einem nichtdargestellten Hochspannungstransformator
hoher Leistung oder dgl. abgeht, ist ein Verbindungsrohr 5 angeschlossen. Dieses
Verbindungsrohr 5 kann aus isolierendem oder leitendem Material hergestellt sein
und sein innerer Durchmesser ist der lichten Weite des Hohlleiters 1 angepaßt ausgebildet.
Das nach unten geführte andere Ende des Verbindungsrohres 5 mündet in eine ein Isolierrohr
6 nach oben abschliessende haubenförmige Abschlußkopfarmatur 7 und ist durch einen
Aufteiler 8 für das Wasser 2 abgeschlossen. Dieser Aufteiler 8 kann eine Mehrfachdüse,
Brause oder dgl.
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sein. In vorteilhafter Weise besteht die, dem Inneren des Isolierrohres
6 zugewandte Oberfläche der Abschlußkopfarmatur 7 sowie des Aufteilers 8, aus leitfähigem,
nichtmetallischem Werkstoff, wie z.B. Kohle, Graphit oder leitfähigem, nicht löslichem
Kunststoff. Es ist möglich, in der Abschlußkopfarmatur 7 eine Pumpe zur Erhöhung
der Geschwindigkeit des in das Isolierrohr 6 eintretenden Wassers 2 vorzusehen.
Das Isolierrohr 6 weist eine z.B. zylindrische, ggf. gerippte Innenmantelfläche
auf und an seiner insbesondere auch mit Rippen oder dgl. versehenen Außenmantelfläche
können metallische Schirmringe 9 zur kapazitiven Spannungssteuerung angebracht sein,
um ttber- oder Durchschläge zu verhindern.
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Die lichte Weite des Isolierrohres 6 ist wesentlich größer als der
Durchmesser des Verbindungsrohres 5 und beträgt beispielsweise 30 cm. Die Länge
des Isolierrohres 6
wird nach der jeweils zu überbrückenden Spannung
bemessen und beträgt bei Spannungen von 110 kV etwa 2 bis 3 m, ist 220 " I1 4 "
6 ", 380 " " 6 " 9 Es ist möglich, das aus Glas, Porzellan oder Kunststoff bestehende
Isolierrohr 6 einstückig zu gestalten, oder es aus mehreren, jeweils übereinandersetzbaren
Teilen aufzubauen.
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Das untere Ende des Isolierrohres 6 wird abgeschlossen durch eine
ebenfalls oberflächlich aus leitfahlgem nichtmetallischem Werkstoff, z.B. Kohle,
Graphit oder leitfähigem, nicht löslichem Kunststoff bestehende Grundplatte 10,
in die ein Abflußrohr 11, mündet.
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Dieses Abflußrohr 11 fuhrt zu einer auf Erdpotential liegenden nichtdargestellten
Kühlanlage, in der dem eingeleiteten Wasser 2 zwecks Wiederverwendung zur Kühlung
des Kabels die aufgenommene Wärme wieder entzogen wird. Weiterhin endet in der Grundplatte
10 eine Zuleitung 12, durch die ein Gas, ggf. unter Druck, z.B. Stickstoff oder
SF6, in das Innere des Isolierrohres 6 eingeleitet werden kann.
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Das in dem Hohlleiter 1 des Kabels erwärmte Wasser 2 gelangt durch
das Verbindungsrohr 5 in den Aufteiler 8 und wird hier in einzelne, unterbrochene
Flüssigkeitsstrablen zerlegt. Die Aufteilung in die einzelnen Flüssigkeitsstrahlen,
die noch durch das eingebrachte Gas, z.B. Stickstoff oder SF6 in kleinere Flüssigkeitsvolumina
zerlegt werden können, bewirkt eine starke Erhöhung des Längswiderstandes des Wassers
2.
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Nachdem die Flüssigkeitspartikel die Lange des
Isolierrohres
6 passiert haben, sammeln sie sich auf der Grundplatte 10 und werden durch das Abflußrohr
11 der auf dem Erdpotential liegenden Kühlanlage zugeführt Das Wasser wird im kalten
Zustand wieder in den Kühlkreislauf geleitet. Da bei dieser Zuführung der Potentialunterschied
zwischen Erde und Hochspannungsleiter ebenfalls überwunden werden muß, allerdings
mit kaltem und daher geringer leitfähigem Wasser, ist dieser Vorgang weniger problematisch.
Zweckmäßig wird hier å jedoch eine gleiche Überbrückungsanordnung verwendet, wobei
das sich ansammelnde Wasser mit Hilfe einer Pumpe unter dem erforderlichen hohen
Druck in das Kühlmittelrohrmundstück des Endverschlusses gedrückt wird.
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Weiterhin ist es möglich, die erfindungsgemäße Ausführung auch bei
wassergekühlten Kabeln für Hochspannungsgleichstromübertragung sowie für wassergekühlte
hochbelastete Generatorableitungen für mittlere Hochspannung einzusetzen.
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Patentansprüche: