DE2514264C3

DE2514264C3 - Gas-insulated high-voltage line

Info

Publication number: DE2514264C3
Application number: DE19752514264
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. Busch; Dietrich Fischer; Willi Olsen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-03-27
Filing date: 1975-03-27
Publication date: 1980-08-07
Also published as: JPS51118083A; DE2514264B2; DE2514264A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine gasisolierte Hochspannungsleitung mit mindestens zwei parallelen, isoliert abgestützte Hochspannungs-Leiter aufnehmenden Kapselungsrohren, die im Erdreich mit Zwischenraum voneinander eingebettet und von einem Rückfüllmaterial umgeben sind, in dem mindestens eine ein fluides Kühlmedium führende Rohrleitung parallel zu den Kapselungen verläuft.The invention relates to a gas-insulated high-voltage line with at least two parallel, insulated supported high-voltage conductor receiving encapsulation tubes, which are in the ground with a gap are embedded from each other and surrounded by a backfill material, in which at least one pipeline carrying fluid cooling medium runs parallel to the encapsulation.

Bei gekapselten gasisolierten Hochspannungsleitungen für Energieübertragung mit Spannungen von beispielsweise 110 kV und Strömen von beispielsweise mehreren tausend Ampere eryb>. sich das Problem, die unter hoher Strombelastung entstehe- Je Vcrlustwärme abzuführen. Bei Einbettung derartiger Hochspannungsleitungen in das Erdreich ist das Maß der Wärmeabfuhr von der Wärmeleitfähigkeit des die Kapselung umgebenden Materials abhängig. Die Wärmeleitfähigkeit selbst hängt stark von der Feuchte des Erdreiches ab. Wird eine derartige Hochspannungsleitung unter höherer Strombelastung im Kapsclungsbcrcich nun so erwärmt, daß das umgebende feuchte Erdreich austrocknet, so ergibt sich eine Verringerung der Wärmeleitfähigkeit und damit eine Verringerung der Wärmeabfuhr, so daß es zu einem Wärmestau kommt und infolgedessen die Übertragungslcistung herabgesetzt werden muß.With encapsulated gas-insulated high-voltage lines for power transmission with voltages of for example 110 kV and currents of for example several thousand amperes eryb>. get the problem that under high current load, each heat loss arises to dissipate. When such high-voltage lines are embedded in the ground, this is the degree of heat dissipation depends on the thermal conductivity of the material surrounding the encapsulation. The thermal conductivity itself depends heavily on the moisture of the soil. If such a high-voltage line is under higher current load in the encapsulation area now like this heated so that the surrounding moist soil dries out, there is a reduction in Thermal conductivity and thus a reduction in heat dissipation, so that there is a build-up of heat and as a result, the transmission power must be lowered.

Aus der konventionellen Kabcltcchnik, bei der die Kabel im Erdreich verlegt sind, ist es bekannt, die Kabel nebeneinander im Trassenschacht zu verlegen. Gemeinsam mit den Kabclstängcn und zwischen diesen können Kühlrohranordnungen verlegt werden, die überschüssige Wärme abzuführen haben. Die Kiihlrohranordnungen und die verlegten Kabel sind gemeinsam von einem Rückfüllmaterial umgeben, das die Temperatur vergleichmäßigt (»Industrie-Elektrik und Elektronik«, 1974, Nr. 4, Seite 54). Die bekannte Ausfiihrungsform erfordert auch bei Dreieckanordnung der Kabel eine erhebliche Trassenbreite.From conventional cable technology, in which the cables are laid in the ground, it is known that the cables to be laid side by side in the line shaft. Together with the cable bars and between them Cooling pipe arrangements are laid that have to dissipate excess heat. The cooling pipe arrangements and the laid cables are jointly surrounded by a backfill material that evens out the temperature ("Industrial Electronics and Electronics", 1974, No. 4, page 54). The known embodiment requires Even if the cables are arranged in a triangle, this is a considerable route width.

Aus der »Electrical Review« Vom 11.8.72, Seite 190 ist es bekannt, Kabel nebeneinander im Erdreich einzubetten und diesen Kabeln ein Wasscrlcitungssystem zuzuordnen, aus dem über längs des Rohrlcitungsverlaufes vorgesehene Öffnungen Wasser austritt und das Rückfüllmaterial und gegebenenfalls auch das umgebende Erdreich befeuchtet. Mit dieser Maßnahme soll das Rückfüllmaterial auch in heißen Sommerzeiten nicht austrocknen und so nicht die notwendige Wärmeleitfähigkeit verlieren.From the "Electrical Review" of August 11, 1972, page 190 It is known to embed cables next to one another in the ground and to create a water supply system for these cables to be assigned, from which water exits through openings provided along the course of the pipeline and the Backfill material and possibly also the surrounding soil is moistened. With this measure, the Backfill material does not dry out even in hot summer times and thus does not have the necessary thermal conductivity lose.

Eine gasisolierte Hochspannungsleitung der eingangs genannten Art wird aufgrund der »Technischen Rundschau« vom 27,8,74, Seiten 25, 26 als bekannt vorausgesetzt. Dort wird für gasisolterte Hochspannungsleitungen in Form von Rohrgaskabeln eine indirekte Kühlung durch parallel zum Übertragungssystem liegende Wasserleitungsrohre vorgesehen. -.Vendet man eine derartige indirekte Kühlung bei denA gas-insulated high-voltage line of the type mentioned at the beginning is due to the »technical Rundschau «from 27, 8, 74, pages 25, 26 assumed to be known. There is used for gas-insulated high-voltage lines In the form of pipe gas cables, indirect cooling through parallel to the transmission system horizontal water pipes provided. - If one uses such indirect cooling with the

ίο zugrunde gelegten· Rohrgaskabeln an, so ergeben sich noch größere unwirtschaftlichere Trassenbreiten als bei Kabeltechnik, denn die Kapselungen sind in einer Ebene nebeneinander angeordnet.ίο the underlying · pipe gas cables result Even larger, more uneconomical route widths than with cable technology, because the encapsulation is on one level arranged side by side.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochspannungsleitung der eingangs genannten Art mit mehreren Übertragungssystemen zu schaffen, bei der die Trassenbreite gering gehalten und dennoch eine Überwärmung des umgebenden Erdreiches vermieden ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kapselungen in an sich bekannter Weise vertikal übereinander angeordnet sind und daß in jedem Zwischenraum mindestens eine der Kühlrohr-Leitungen vorgesehen ist, die gemeinsam mit den Kapselungen und dem Rückfüllmaterial abschnittsweise eine mechanisch feste Baueinheit bildetThe object of the invention is to provide a high-voltage line of the type mentioned at the outset to create several transmission systems in which the line width is kept small and yet one Overheating of the surrounding soil is avoided. This is achieved according to the invention in that the Encapsulations are arranged vertically one above the other in a manner known per se and that in each Interspace at least one of the cooling pipe lines is provided, which is shared with the encapsulation and the backfill material forms a mechanically solid structural unit in sections

Die Trassenbreite isi damit im wesentlichen nur vom Durchmesser eines Systems, d. h. einer Kapselung, bestimmt.The line width is thus essentially only from Diameter of a system, d. H. an encapsulation.

Die während des Betriebes der Hochspannungsleitung entstehende Veriustwärme muß bekanntlich an die Erdoberfläche und die Atmosphäre abgeführt werden. Durch die Übereinandcranordnung würde die in unteren Systemen entstehende Verlustwärme ;in sich /ti einer Überwärmung der darüberlicgcn'len I.eitungssysterne und damit des umgebenden Erdreiches führen, sofern die Leitungssysteme, insbesondere im Bereich der Nennbelastung, eine gleiche hohe elektrische Energie führen. Durch Anordnung der ein Kühlmittel führenden Rohrleitung im Zwischenraum der voneinander mit Abstand übereinander angeordneten Kapselungen wird eine den Umgebungstemperaturen ·;ιη der Erdbodenoberfläche entsprechende Isotherme /wischen den Kapselungen geschaffen, so daß es möglieh wird, über alle Leitungssysteme gleich große Encrgiemengen mit höchstmöglichem Wirkungsgrad zu transportieren, ohne daß der Erdboden austrocknet.As is well known, the heat lost during operation of the high-voltage line must be transferred to the Earth's surface and atmosphere are discharged. Due to the stacking, the in heat loss resulting from lower systems; in itself / ti lead to overheating of the overhead line systems and thus of the surrounding soil, provided that the line systems, especially in the area of the nominal load, have the same high electrical Lead energy. By arranging a coolant leading pipeline in the space between the encapsulations spaced one above the other an isotherm / wipe corresponding to the ambient temperatures ·; ιη of the surface of the ground The encapsulation is created so that it is possible to use the same amount of energy over all line systems to be transported with the highest possible efficiency, without the soil drying out.

Als Füllmaterial kann Beton in Betracht gezogen werden. Damit ist es möglich, die Hochspannungsleitung auf der Baustelle oder in ihrer unmittelbaren Nähe zu montieren und anschließend gemeinsam mit den Rohrleitungen für das Kühlmittel zu vergießen und abschnittsweise im Erdreich zu installieren. Eine derartige Technik der Installation ist besonders für den Transport der elektrischen Energie im Bereich von Flußdurchqucrungcn vorteilhaft. Hierbei kann die mechanisch feste Baueinheit in die vorbestimmte Trasse quer zum Flußbett eingcschwommcn, versenkt und verankert werden.Concrete can be considered as a filler material. This makes it possible to use the high voltage line to assemble on the construction site or in its immediate vicinity and then together with the Pouring pipes for the coolant and installing them in the ground in sections. One Such technique of installation is particularly suitable for the transport of electrical energy in the area of River crossings advantageous. Here, the mechanically solid structural unit can move into the predetermined route be swum, sunk and anchored across the river bed.

Anhand der Zeichnung ist ein AusführungsbeispielBased on the drawing is an exemplary embodiment

6ö der Erfindung beschrieben.6ö of the invention described.

In den Fig. I und 2 ist in einer Längsansicht und in einem Schnitt quer zur Längsachse eine Hochspannungsleitung nach der Erfindung schemalisch dargestellt. In Figs. I and 2 is in a longitudinal view and in a section transverse to the longitudinal axis of a high-voltage line according to the invention shown schematically.

Die in Fig.! dargestellte Hochspannungsleitung weist zwei Drehstromsysteme mit je einer Kapselung 2 auf, die aus einem elektrisch leitenden Material, ;.. B. Stahl, bestehen kann. Die Kapselung ist rohrförmigThe in Fig.! high-voltage line shown has two three-phase systems, each with an enclosure 2 made of an electrically conductive material; .. as steel, may be made. The encapsulation is tubular

ausgebildet und in einzelne Abschnitte unterteilt, deren jeder un seinen freien Enden Flunsche 3 und 4 zum Verbinden mit einem Nachbarabschniu aufweist. Im Innern der Kapselung 2 befinden sich außer den drei elektrischen Leitern 5, die das Hochspannungspotenlial 5 führen, ein Schwergas, insbesondere SFb, als Isoliermitte| unter einem Druck von beispielsweise 4 bar und nicht weiter dargestellte Stützisolatoren aus verfestigtem Isolierstoff, die die Leiter gegenüber der vorzugsweise geerdeten Kapselung abstützen.formed and divided into individual sections, their each un its free ends flanges 3 and 4 for connection to a neighboring section. in the In addition to the three electrical conductors 5, which carry the high-voltage potential 5, are located inside the encapsulation 2 lead, a heavy gas, especially SFb, as an insulating medium | under a pressure of, for example, 4 bar and not Post insulators also shown made of solidified insulating material, which are the conductors over the preferably support the earthed enclosure.

Die beiden Kapselungen 2 der Hochspannungsleitung sind übereinander angeordnet und gemeinsam mit einem Kühlmedium führenden Rohrleitungssystem 7 in einem Block 6 angeordnet, der die von den Kapselungen der Hochspannungsleitung abgegebene Wärme bis zu einer bestimmten Menge aufnimmt und sie über die vergleichsweise große Oberfläche an das umliegende Erdreich abgibt, ohne duß dabei eine Temperatur von beispielsweise 40" C überschritten wird. Das Rohrleitungssystem 7 ist im Zwischenraum zwischen beiden Kapselungen 2 angeordnet. Es ist vorteilhaft so ausgelegt, daß zwischen den beiden Kapselungen eine Isotherme 8 gebildet wird, die Umgebungstemperaturen an der Erdoberfläche 9 entspricht. Damit wird eine Überwärmung und Austrocknung des Erdreiches verhindert. Der von dem Rückfüllmaterial gebildete Block 6 weist, wie bekannt, eine thermisch nahezu konstante Wärmeleitfähigkeit auf, so daß Schwankungen der Feuchte des umgebenden Erdreiches für die Wärmeabfuhr im Kapselungsbereich keine entscheidende Bedeutung mehr haben. Durch die gewählte Anordnung der Kapselungen übereinander ist es möglich, die Trassenbrcitc gering zu hallen und dennoch mehrere Systeme übereinander anzuordnen, ohne daß eine schädliche Überwärmung der Hochspaiinungslei- j5 tung und damit eine Austrocknung des Erdbodens /u erwarten ist.The two encapsulations 2 of the high-voltage line are arranged one above the other and together with a cooling medium leading pipeline system 7 arranged in a block 6, which is from the encapsulations the high-voltage line absorbs heat up to a certain amount and transfers it through the Relatively large surface gives off to the surrounding soil without duss a temperature of for example 40 "C is exceeded. The pipeline system 7 is in the space between the two Encapsulations 2 arranged. It is advantageously designed so that one between the two enclosures Isotherm 8 is formed, which corresponds to ambient temperatures at the earth's surface 9. This becomes a Prevents the soil from overheating and drying out. The one formed by the backfill material As is known, block 6 has an almost constant thermal conductivity, so that fluctuations the humidity of the surrounding soil is not decisive for the dissipation of heat in the encapsulation area Have more meaning. Due to the chosen arrangement of the encapsulation one above the other, it is possible to reverberate the Trassenbrcitc low and yet to arrange several systems on top of one another without damaging overheating of the high-security lines tion and thus a drying out of the soil / u is expected.

In Fig. 2 ist in einem Querschnitt die Hochspannungsleitung each der Erfindung schemaiisch dargestellt, bei der innerhalb der Kapselung 2 je drei Leiter 5 für die Phasen eines Drehstromsystems ungeordnet sind. Anstelle dreiphas'ger Systeme mit einem Kapselungsdurchmesser von z. B. 700 mm können selbstverständlich auch einphasige Rohrleitungssysteme mit einem Durchmesser von z. B. 300 mm im Erdreich verlegt werden. Ferner können auch mehr als zwei Kapselungen 2 übereinander angeordnet werden. Bei Spannungen oberhalb von 110 kV mit größeren Kapselungsdurchmessern von mehr als 700 mm können die Kapselungen für Reparatur- und Wartungsarbeiten von einigen Stellen längs der Leitung begehbar ausgeführt werden, wie an sich bekannt (DE-OS 22 02 403). Hierzu sind die Kapselungswände mit nicht weiter dargestellten Durchtrittsebenen für das Personal (Mannloch) versehen, wie ebenfalls aus dieser DE-OS an sich bekannt.In Fig. 2, the high-voltage line is in a cross section each of the invention shown schematically, in the case of the three conductors 5 each for the phases of a three-phase system within the encapsulation 2 are. Instead of three-phase systems with one encapsulation diameter from Z. B. 700 mm can of course also use single-phase piping systems a diameter of z. B. 300 mm in the ground. Furthermore, more than two Encapsulations 2 are arranged one above the other. For voltages above 110 kV with larger Encapsulation diameters of more than 700 mm can be used for repair and maintenance work can be made accessible from some places along the line, as is known per se (DE-OS 22 02 403). For this purpose, the encapsulation walls are provided with passage levels for the personnel, which are not shown in any further detail (Manhole) provided, as is also known per se from this DE-OS.

Die Rohrleitungen 7 im Block 6 können aus Metall. Keramik, Asbest-Zement oder Kunststoff gefertigt sein. Als Material der Rohrleitung komm^or> insbesondere solche Stoffe in Betracht, die mindestens die gleiche Wärmeleitfähigkeit haben wie der Block, um einen günstigen Wärmeübergang zu erzielen. Dadurch kann die vom Block aufgenommene Verlustwärme ohne Temperatursprung an das in den Rohrleitungen geführte riühlmedium. wie z. B. Luft, Wasser. Öl oder ein anderes gasförmiges oder flüssiges Medium abgegeben und von diesem abgeführt werden.The pipes 7 in the block 6 can be made of metal. Ceramic, asbestos cement or plastic. As the material of the pipe ^or> come in particular those substances which carry at least have the same thermal conductivity as to achieve a favorable heat transfer block. As a result, the heat loss absorbed by the block can be transferred to the cooling medium carried in the pipelines without a sudden change in temperature. such as B. air, water. Oil or another gaseous or liquid medium are released and discharged from this.

Die gasisolierte Hochspannungsleitung wird bevorzugt außerhalb der Trasse vorgefertigt. Dabei kann das Füllmaterial als gieß- oder schütifähigc, jedoch erstarrungsfähige Masse vorliegen. Als Vergußmasse wird jedoch bevorzugt Beton verwendet.The gas-insulated high-voltage line is preferred prefabricated outside the route. The filling material can be pourable or pourable, but solidifiable Mass present. However, concrete is preferably used as the casting compound.

Durch Anwendung der Erfindung läßt sich die Strombelastung einer gasisolierten Hochspannungsleitung bei geringstmöglicher Trassenbreite erhöhen. Selbst wenn die Kapselungstemperaturcn auf höhere Werte als 40⁰C ansteigen, ist sichergestellt, daß die Erwärmung des Erdreiches einen zulässigen Wen nicht übersteigt.By using the invention, the current load of a gas-insulated high-voltage line can be increased with the smallest possible route width. Even if the encapsulation temperatures rise to higher values than 40 ^° C., it is ensured that the heating of the ground does not exceed a permissible value.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim;

Gas-insulated high-voltage line with at least two parallel, insulated supported high-voltage conductors receiving encapsulation tubes, the embedded in the ground with a gap between them and surrounded by a backfill material are, in which at least one pipeline carrying a fluid cooling medium is parallel to the encapsulation runs, characterized in that the encapsulations (2) are vertical in a manner known per se are arranged one above the other and that in each intermediate space at least one of the cooling pipe lines (7) is provided, which together with the encapsulation (2) and the backfill material in sections forms a mechanically solid unit.