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Hochspannungs-Hochleistungskabel grosser Länge mit wassergekühltem
Leiter.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur starken Erhöhung der Ubertragungsleistung
von Hochspannungs-Hochleistungskabeln grosser Länge mit wassergekühltem Leiter sowie
Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.
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Hochspannungskabel mit wassergekühltem Leiter, die für hohe Spannungen
eine Neuentwicklung darstellen, gewährleisten bekanntlich eine vielfach höhere Ubertragungsleistung
als herkömmliche Hochspannungskabel, selbst wenn diese von aussen verstärkt mit
Wasser gekühlt werden. Sie unterscheiden sich von herkömmlichen Hochspannungskabeln
vor allem durch das verhältnismässig grosse, im Leiter angeordnete Kühlwasserrohr
von mehreren Zentimeter Durchmesser, ferner durch den wesentlich grösseren Leiter
und die dadurch vergrösserten Durchmesser von Isolierung, Mantel und Schutzschichten.
Das durch das Kühlwasserrohr im Leiter fliessende und sich dabei erwärmende Kühlwasser
wird zur Aufrechterhaltung seiner Reinheit und seines hohen Isolationswiderstandes
in der Kabelanlage im Kreislauf geführt, wobei das am Kabelende austretende heiss
gewordene Kühlwasser in einer Rückkühleinrichtung, beispielsweise in einem im Freien
aufgestellten Wärmetauscher mit Luftbeblasung durch Ventilatoren, erst wieder abgekühlt
wird, bevor es von neuem am Kabelanfang unter Druck eingepumpt wird. Da das Kühlwasser
im Kabel auf dem Hochspannungspotential des Leiters liegt, wird es in besonders
ausgebildeten Endverschlüssen am Kabelanfang vom Erdpotential nach Leiterpotential
und am Kabelende in umgekehrter Richtung vom Leiterpotential nach Erdpotential überführt.
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Die Ubertragungsleistung solcher Hochspannungskabel mit wassergekühltem
Leiter ist umso höher, je grösser die sekundliche Kühlwasserdurchflussmenge durch
den Querschnitt ist, die von der lichten Weite des Kühlwasserrohres und dem Druckgefälle
längs des Kabels abhängt, und je grösser der Temperaturunterschied ist, um den sich
das Kühlwasser während des Durchströmens vom Anfang bis zum Ende des Kabels erwärmen
kann, wobei eine für das Kabel maximal zulässige Betriebstemperatur nicht überschritten
wird.
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Da bei einer konstanten Endtemperatur der Temperaturanstieg des Kühlwassers
pro Längeneinheit des Kabels bei einem langen Kabel wesentlich kleiner als bei einem
kurzen Kabel ist, besteht eine starke Abhängigkeit der Ubertragungsleistung von
der Kabellänge.
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Beispielhafte Werte für die Kühlwasserbedingungen sind: Kühlwassereintritt:
Temperatur 300 c Druck 31 bar Kühlwasseraustritt: Temperatur 80 C Druck 1 bar Unter
diesen Bedingungen für die Erwärmung des Kühlwassers um 0 50°C und einem Druckabfall
im Kühlwasser um 30 bar über die gesamte Kabellänge ergeben sich bei Hochspannungskabeln
mit wassergekühltem Leiter für eine Betriebsspannung von 110 kV mit einer Rückkühleinrichtung
die in der folgenden Tabelle zusammengestellten Ubertragungsleistungen für Kabellängen
von 1 - 15 km und bei Kühlwasserrohren von 40 - 80 mm lichter Weite.
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Tabelle Leiterquerschnitt mm2 2500 3000 3400 . 3850 4300 (Aluminium)
Kühlwasserrohr lichte Weite mm 40 50 60 70 80 Ubertragungsleistung bei Kabellänge
von: 1 km MVA 1400 2000 2700 3500 4300 3 km MVA 640 880 1180 1500 1900 5 km MVA
430 600 800 1030 1280 10 km MVA 250 350 470 600 760 15 km MVA 200 270 350 450 570
Aus den Tabellenwerten ist zu ersehen, wie die Ubertragungsleis tung stark ansteigt
mit zunehmender Grösse des Kühlwasserrohres und andererseits stark abfällt mit zunehmender
Kabellänge.
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Für höhere UbertragunUsspannungen als 110 kV sind bei gleichen Leiterquerschnitten,
Kühlwasserrohren und Kabellängen wie in der Tabelle die UbertraFungsleistungen im
Verhältnis der Snannungen grösser, beispielsweise für 380 kV um den Faktor 3,5.
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Für Gleichspannung ist der Faktor etwas anders, beispielsweise für
- 400 kV rund 5.
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Im Vergleich dazu haben herkömmliche 110 kV-Kabel bei einem op-2 timalen
Leiterquerschnitt von 2000 mm Kupfer nur eine maximale Ubertragungsleistung von
200 MVA, die jedoch unabhängig von der Länge des Kabels ist, weil die Wärmeableitung
radial nach aussen erfolgt. Gleichartige 380 kV-Kabel können rund 500 MVA übertragen.
Grössere Leiterquerschnitte bringen wegen anderer Effekte keine weitere Erhöhung.
Nur durch verstärkte äussere Kühlung, indem die Kabel in von Kühlwasser durchströmte
Rohre oder Kanäle verlegt werden, ist eine Verbesserung um den Faktor 2 - 3 erzielbar,
wobei 110 kV-Kabel mit der dünneren Isolierung wirksamer zu kühlen sind. Durch Wahl
grosser Kühlwasserquerschnitte kann hier die Längenabhängigkeit klein gehalten werden.
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Die hohen Ubertragungsleistungen der Hochspannungskabel mit wassergekühltem
Leiter machen diese Kabel besonders geeignet für die künftigen 110 kV-Hochleistungsverbindungen
in Ballungsräumen, bei denen im allgemeinen Leistungen von 1000 bis 1500 MVA über
Strecken von 3 - 5 km Länge zu übertragen sind.
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Bei kürzeren Ubertragungsstrecken, z.B. von 1 - 2 km Länge, wie sie
ebenfalls in Ballungsräumen oder für die Energieableitung aus grossen Kraftwerken
bis zur Freileitung vorkommen, sind enorme Ubertragungsleistungen möglich, für die
früher die Anwendung von Hochspannungskabeln mit tiefgekühlten Leitern notwendig
erschien, das heisst von Kryokabeln oder Supraleiterkabeln. Gegenüber diesen Kabeln
sind die tnTochspannungskabel mit wasse rgekühltem Leiter im Aufbau und im Betrieb
weit weniger kompliziert und aufwendig,ferner sind Montage- und Reparaturarbeiten
wesentlich weniger zeitraubend durchzuführen.
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Bei längeren Ubertragungsstrecken, z.B. von 10 - 20 km Länge oder
mehr, wie sie beim Ausbau der Energieversorgung in grösser werdenden Ballungsräumen
und zur Verbindung mit in grösserer Entfernung von diesen errichteten Grosskraftwerken
vorkommen können, geht bei der gemachten Annahme, dass nur eine Rückkühleinrichtung
am Anfang oder am Ende des Kabels aufgestellt werden kann, die Ubertragungsleistung
gemäss den Werten in der Tabelle stark zurück. In diesen Fällen ist der Übergang
auf eine höhere Ubertragungsspannung vorteilhaft, z.B. auf 380 kV, wcdurch sich
die Ubertragungsleistung, wie schon erwähnt, um den Faktor 3,5 erhöht. So hohe Spannungen
sind jedoch in dicht besiedelten Gebieten nicht immer erwünscht vielmehr besteht
die Tendenz 110 kV beizubehalten. Es besteht hier noch die Möglichkeit, die Durchflussgeschwindigkeit
des Kühlwassers durch Erhöhung des Eingangsdruckes zu vergrössern, z.B. auf das
Doppelte, und durch eine zusätzliche Rückkühleinrichtung die Eintritts-0 temperatur
des Kühlwassers weiter zu erniedrigen, z.B. auf 5 C.
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Mit beiden Massnahmen zusammen wird die Ubertragungsleistung um den
Faktor 1,7 erhöht. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, ein Kabel mit einem Kühlwasserrohr
von 130 mm statt 80 mm lichter Weite zu verwenden, wodurch sich die Ubertragungsleistung
um den Faktor 2,5 erhöhen lässt.
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Günstiger liegen die Verhältnisse zur Erhöhung der Ubertragungsleistung
von langen Ubertragungsstrecken, wenn die Platznot nicht so gross ist und eine weitere
RückkUhleinrichturg in der Mitta der Strecke oder am anderen Ende aufstellbar ist
oder wenn nur eine Rückkühleinrichtung, jedoch von doppelter Grösse, in der Mitte
aufstellbar ist Auf diese Weise lässt sich die Kabelstrecke in zwei Kühlabschnitte
unterteilen, von denen jede ihre eigene Rückkühleinrichtung besitzt. Die beiden
Kühlwasserkreisläufe können voneinander getrennt sein oder sie können parallel oder
hintereinander geschaltet werden. Es ergibt sich eine Erhöhung der Ubertragungsleistung
um etwa den Faktor 1,7. Eine Unterteilung in mehr Kühlabschnitte mit eigener Rückkühleinrichtung
ist noch günstiger. Kann beispielsweise eine 15 km lange Kabelstrecke in 5 Kühlabschnitte
zu Je 3 km unterteilt werden, dann erhöht sich die Ubertragungsleistung um mehr
als den Faktor 3, oder anders ausgedrückt, die Ubertragungsleistung der
15
km langen Kabelstrecke ist ebenso gross wie die ubertragunUsleistung einer 3 km
langen Kabelstrecke.
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Bei Unterteilung der Kabelstrecke in zwei oder mehr Sühlabschnitte
werden am Anfang und am Ende jedes Kühlabschnittes die Kabel mit den besonderen
Kabelendverschlüssen ausgerüstet, die das Kühlwasser vom Erdpotential der Rückkühleinrichtung
und der Rohre zum Hochspannungspotential des Leiters bzw. in umgekehrter Richtung
überführen. An der Verbindungsstelle zweier in Serie zu schaltender Abschnitte stehen
daher bei Drehstroabeln 6 Hochspannungsendverschlüsse mit Kühlwasserführungen. Zweckmässig
werden diese zur Einhaltung der für die Hochspannung erforderlichen grossen Schutz-
und Sicherneitsabstände in einer umbauten Hochspannungsschaltstation untergebracht.
Die Rskkühleinrichtung steht mit der Kabelanlage nur durch ein Zuleitungsrohr und
ein Rückleitungsrohr für das Kühlwasser in Verbindung und kann beispielsweise auf
dem Stationsgebäude oder einem anderen Gebäude der Umgebung oder, da der Kabelstrecke
ein Kühlwasserrückleitungsrohr parallel liegt, an günstiger Stelle längs des Abschnittes
unter Anschluss an dieses Rohr aufgestellt werden oder in einem Keller zur Ausnutzung
der Abwärme für Wohnungsbeheizung untergebracht werden.
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Das vorteilhafte Verfahren der Unterteilung der Kabelstrecke in mehrere
Kühlabschnitte mit eigener Rückkühleinrichtung zur Erhöhung der Ubertragungsleistung
kann in Ballungsräumen wegen des grossen Platz- und Raumbedarfs und der Ortsgebundenheit
der Hochspannungsschaltstationen scheitern Die Aufstellung der weniger stark ortsgebundenen
Rückkühleinrichtungen wird im allgemeinen einfacher sein. Wenn es gelänge, ein Verfahren
ausfindig zu machen, das angewendet werden könnte,ohne dass Hochspannungsschaltstationen
in dicht besiedelten Gebieten errichtet werden müssen, wäre dies von grosser Wichtigkeit.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, zur starken Erhöhung
der Ubertragungsleistung von Hochspannungs-Hochleistungskabeln grosser Länge mit
wassergekühltem Leiter ein Verfahren gemäss der Unterteilung des langen Kabels in
mehrere
mit eigener Rückkühleinrichtung versehene Abschnitte zu
entwickeln, bei dem der Platz- und Raumbedarf für die Verbindungsstellen benachbarter
Abschnitte zur Serienschaltung durch Entbehrlichkeit von Hochspannungsschaltstationen
stark eingeschränkt wird, so dass das abgewandelte Verfahren auch für Ballungsräume
geeignet ist. Zur Aufgabe der Erfindung gehört auch die Schaffung von entsprechenden
Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass die Verbindung
benachbarter, d. h. aufeinanderfolgender, jeweils mit eigener Rückkühleinrichtung
für das heiss gewordene Kühlwasser versehener Kabelabschnitte mit Hilfe von besonderen
Kabelverbindungsmuffen erfolgt, die innerhalb des geerdeten metallischen Muffengehäuses
neben der elektrischen Verbindung der Hochspannungsleiter Einrichtungen zur Einleitung
von rückgekühltem Kühlwasser in einen oder beide Kabelabschnitte und / oder zur
Ausleitung von heiss gewordenem Kühlwasser aus einem oder beiden Kabelabschnitten,
je nach der Strömungsrichtung in den Kühlwasserkreisläufen, besitzen, und in denen
die Uberführung des Kühlwassers vom Erdpotential des Gehäuses zum Hochspannungspotential
des Leiters bzw. in umgekehrter Richtung vom Hochspannungspotential des Leiters
nach Erdpotential erfolgt.
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Die angeführte weitergehende Aufgabe der Erfindung, die in der Schaffung
von Vorrichtungen zur Durchführung des oben beschriebenen eriindungsgemässen Verfahrens
besteht, bezieht sich auf die Schaffung der besonderen Kabelverbindungsmuffen mit
Kühlwassereinleitung und / oder Kühlwasserausleitung für Hochspannungs-Eochleistungskabel
mit wassergekühltem Leiter.
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Diese weitergehende Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöste
dass in ein allseitig metallisches und geerdetes Muffengehäuse die beiden zu verbindenden
Kabelenden eingeführt und mit spannungsgesteuerten Wickelkeulen versehen sind und
die Leiterenden mittels eines Leiterverbindungsstückes miteinander verbunden sind,
das für den Kühlwasserdurchfluss zwei voneinander getrennte, gerade oder gekrümmt
verlaufende Bohrungen
oder Rohre enthält, die jeweils an der einen
Seite an das Kühlwasserrohr eines Kabelendes und an der anderen Seite an ein Isolierrohr
angeschlossen sind,welches mit einem aus dem Gehäuse heraus führenden Weiterleitungsrohr
verbunden ist.
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In vorteilhafter weise sind die Kabelenden mit den spannungsgesteuerten
Wickelkeulen sowie die Isolierrohre, in denen das Kühlwasser das Potentialgefälle
zwischen Kabelleiter und Gehäuse durchläuft, zum Schutz und zur Erhöhung der mechanischen
Festigkeit innerhalb des uffengehäuses in Schutzisolatoren angeordnet Die Gehäuseform
der Muffe ist gemäss der Erfindung dadurch bestimmt, dass die eingeführten Kabelenden
und die Isolierrohre für den Kühlwass er durchf luss zum Zweck der optimalen elektrischen
Feldverteilung in rohrförmigen Gehäuseteilen angeordnet werden. Das Muffengehäuse
kann daher aus zwei vorzugsweise parallel angeordneten Muffenrohren bestehen die
in der Mitte durch ein Rohrstück von grossem Durchmesser verbunden sind oder es
kann aus einem Muffenrohr mit einem oder zwei seitlichen Ansatzrohren von grossem
Durchmesser bestehen.
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Damit in der koaxialen Anordnung von Isolierrohr und rohrförmigem
Gehäuseteil die radiale Feidstärke an der Oberfläche der Kühlwassersäule bzw. des
Isolierrohres genügend unter der Glimmeinsatzfeldstärke bleibt, muss das Isolierrohr
von verhältnismässig grossem Durchmesser sein. Um zu verhindern, dass dadurch der
Querschnitt der Kühlwassersäule sehr gross wird und der Ableitstrom unzulässig hohe
Vierte annimmt, die zur starken Erwärmung führen, sind gemäss der Erfindung zwei
Isolierrohre von verschiedenem Durchmesser in koaxialer Anordnung einge -setzt,
wobei statt des inneren, an seinen Enden verschlossenen Isolierrohres auch ein massiver
Isolierstab von gleichem Durchmesser einsetzbar ist. Bei dieser koaxialen Anordnung
fliesst das Kühlwasser durch den verbleibenden Zwischenraum von ringförmigem Querschnitt,
der entsprechend kleiner ist.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung sind blanke
hochspannung führende Metallteile in der Muffe und gegenüberliegende geerdete Metallteile
mit einer Isolierstoffschicht zur Verhinderung von elektrischen Entladungen bedeckt.
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In das Muffengehäuse mündet gemäss der Erfindung eine Zuleitung, die
mit einem Druckausgleichsgefäss für ein gasförmiges Füllmittel der Muffe, beispielsweise
Schwefelhexafluorid (SF6), oder ein flüssiges Füllmittel der Muffe, beispielsweise
Isolieröl, verbunden ist.
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Nach einem anderen weiterbildenden Merkmal der Erfindung sind, um
nachteilige Elektrolysevorgänge in der Kühlwassersäule im Isolierrohr und an den
in Kontakt mit ihr stehenden Metallteilen bei der hohen anliegenden Spannung weitgehend
abzuschwächen, die Oberflächen dieser angrenzenden Metallteile aus elektrolytisch
unangreifbarem Material wie Platin oder aus nichtmetallischem Leitmaterial wie Kohle
oder Graphit oder leitfähigem Kunststoff und / oder es sind Abschirmgitter oder
Schilde aus solchem Material in der Kühlwassersäule in kleinem Abstand vor den Metallteilen
in leitender Verbindung mit diesen angeordnet.
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Durch das neue Verfahren mit den besonderen Kabelverbindungsmuffen
gemäss der Erfindung ergibt sich eine Reihe von Vorteilen für Hochspannungs-Hochleistungskabelstrecken,
die über grössere Entfernungen insbesondere durch Ballungsräume oder zur Verbindung
mit ausserhalb errichtet Kernkraftwerken eventuell erst nachträglich geführt werden
müssen und die wassergekühlte Leiter haben und in zwei oder zweckmässig mehr Kühlabschnitte
unterteilt werden sollen. Da die neuartigen Muffen mit ihrer erweiterten Funktion
keine offenliegenden hochspannungführenden Teile besitzen, können sie eingegraben
werden oder vorteilhafter in unterirdisch angelegten Muffenkammern untergebracht
werden. An den Verbindungsstellen aufeinanderfolgender Kühlabschnitte sind statt
der 6 freistehenden und Bochspannung führenden Kabelendverschlüssen mit den angebauten
Kühlwasserüberführungseinrichtungen, die grosse Schutzabstände gegen elektrische
Uberschläge bei Uberspannungen und grosse
Sicherheitsabstande zur
Verhinderung von Annäherung und Berührung haben müssen, nur 3 Kabelverbindungsmuffen
gemäss der Erfindung in allseitig geerdetem Gehäuse einzubauen.
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Durch den Wegfall von oberirdischen Hochspannungsschaltstationen,
die wegen des rossen Platzbedarfs nur an ausgesuchten Stellen in dicht besiedelten
Gebieten hätten errichtet werden können, ist eine grössere Freizügigkeit der Streckenführung
möglich. Es können gegebenenfalls auch noch mehr Kühlabschnitte vorgesehen werden,
wodurch eine Kabelstrecke von vorher mittlerer Ubertragungsleistllng zu einer Hochleistungsstrecke
wird.
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Oder es können, falls die Ubertragungsleistung vorgegeben ist, kleiner
bemessene Kabel verwendet werden Kabel mit kleineren Abmessungen sind im allgemeinon
günstiger, da sie einerseits leichter im Gewicht und flexibler sind und daher mit
grösserer Fertigungslänge herstellbart transportierbar und verlegbar sind, andererseits
weisen sie geringere dielektrische Verluste auf und haben eine für die Netzgestaltung
besonders erwünschte kleinere Kapazität.
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Das Kühlwasser kann in der Gesamtkabelstrecke und in den einzelnen
Kühlabschnitten mit den eigenen Rückkühleinrichtungen in Verbindung mit dem parallel
zum Kabel liegenden und entsprechend einbeziehbaren Kühlwasserrückleitungsrohr in
bekannter Weise verschieden geführt werden. Es kann jeder Abschnitt seinen eigenen
Kühlwasserkreislauf haben oder es-können alle hintereinander geschaltet werden,
so dass sich der Kreislauf über die ganze Kabellänge erstreckt und nach jedem Abschnitt
eine Herunterkühlung des heiss gewordenen Kühlwassers erfolgt. Es kann beispielsweise
bei einer in Abschnitte von 3 km Länge unterteilten Kabelstrecke, bei der alle 3
km Muffenkammern anzulegen sind, auch ermöglicht werden, dass nur alle 6 km Rückkühlungseinrichtungen,
allerdings von doppelter Grösse, aufzustellen sind. Es besteht also auch eine grössere
Freiheit in der Aufstellung der Rückkühleinrichtungen, da sie nicht an Hochspannungsschaltstationen
gebunden werden müssen Rückkühleinrichtungen können in manchen Fällen unnötig sein,
wenn das ausgeleitete heisse Kühlwasser auf dem langen Weg zur Einspeisestelle natürlich
abkühlen kann, z.B.
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in Kavernenanlagen, ohne das Kabel thermisch zu beeinflussen.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung erden in der nachfolgenden
Beschreibung anhand der zugehörigen Zeichnungen von Ausführungsbeispielen erläutert.
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Es sind schematisch im Schnitt dargestellt: Fig. 1 eine Ausführungsform
mit zwei parallel angeordneten Muffenrohren, die in der Mitte durch ein Rohrstück
von grossem Durchmesser verbunden sind, Fig. 2 eine Ausführungsform mit einem Muffenrohr
und zwei seitlichen Ansatzrohren für die Kühlwasserleitungen, Fig. 3 eine Ausführungsform
mit einem Muffenrohr und einem seitlichen Ansatzrohr für die Kühlwasserleitungen.
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Die dargestellten Kabelverbindungsmuffen verbinden die Kabel von zwei
benachbarten Kühlabschnitten der Gesamtstrecke mit eigenen Kühlwasserkreisläufen
und Rückkühleinrichtungen.
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Das zu dem einen Kühlabschnitt gehörende Kabel 1 mit dem in seinem
Leiter angeordneten Kühlwasserrohr 2 und das zu dem anderen Kühlabschnitt gehörende
Kabel 3 mit dem in dessen Leiter angeordneten Kühlwasserrohr 4 sind, in bekannter
WeIse mit spannungsgesteuerten Wickelkeulen 5 und 6 versehen, in das allseitig metallische
Muffengehäuse eingeführt, das entweder nach Fig. 1 aus zwei parallel angeordneten
Muffenrohren 7 und 8 besteht, die in der Mitte durch ein Rohrstück 9 von grossem
Durchmesser verbunden sind, oder das nach Fig.2 aus einem Muffenrohr 10 mit zwei
seitlichen Ansatzrohren 11 und 12 oder nach Fig.3 aus einem Muffenrohr 13 mit einem
seitlichen Ansatzrohr 14 besteht. Die Muffenrohre, die verschliessbare Montageöffnungen
haben und an den Enden entsprechend den Einführungen passend abgeschlossen sind,
können einstückig sein oder aus aneinandersetzbaren Einzelstücken, beispielsweise
aus zwei Endstücken und einem Mittelstück mit Ansatzflanschen bestehen, wie es in
den Zeichnungen angedeutet ist. Die in das Muffengehäuse eingeführten Kabelenden
sind in bekannter Weise in Schutzisolatoren 15 und 16 mit Abschlussarmatur angeordnet.
Die Leiterenden der beiden Kabel 1 und 3 sind durch ein hochstromleitendes Leiterverbindungsstück
17 miteinander verbunden, das für die Kühlwassereinleitung oder Kühlwasserausleitung
zwei voneinander getrennte und je nach der weiterführenden Anordnung gerade oder
gekrümmt verlaufende Bohrungen oder Rohre 18 und 19 enthält, die jeweils an der
etnen Seite
an das Kühlwasserrohr 2 bzw. 4 eines Kabelendes und
an der anderen Seite an ein Isolierrohr 20 bzw. 21 angeschlossen sind, in denen
das Kühlwasser das Spannungsgefälle zwischen dem auf Hochspannung liegenden Kabelleiter
und dem geerdeten Muffengehäuse durchläuft. Die beiden Isolierrohre 20 und 21 sind
an ihren gehäuseseitigen Enden mit Weiterleitungsrohren 22 und 23 verbunden, die
aus dem Gehäuse herausführen und das Kühlwasser zur nicht eingezeichneten Rückkühleinrichtung
oder von dieser zurückleiten, je nach der Strömungsrichtung in den Kühlwasserkreisläufen
der beiden Kühlabschnitte. Zum Schutz und zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit
innerhalb des Muffengehäuses sind die Isolierrohre 20 und 21 zweckmässig in Schutzisolatoren
24 und 25 angeordnet,wie in Fig.2 und Fig.3.
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Die beiden Isolierrohre 20 und 21 können vom Kabelende aus gemäss
Figur 1 in gerader Richtung oder gemäss Fig.2 und Fig.3 senkrecht dazu weitergeführt
werden, je nach den Montageverhältnissen am Aufstellungsort. In der Fig.2 sind die
Isolierrohre 20 und 21 in zueinander entgegengesetzten Richtungen aus dem Muffenrohr
10 herausgeführt, das zu diesem Zweck die beiden Ansatzrohre 11 und 12 besitzt.
In der Fig.3 sind die Isolierrohre 20 und 21 parallel nebeneinander nach der gleichen
Seite aus dem Muffenrohr 13 herausgeführt, das zu diesem Zweck das Ansatzrohr 14
besitzt. Bei dieser Ausführung können die Isolierrohre auch von verschieden grossem
Durchmesser gewählt und koaxial zueinander angeordnet werden, so dass im inneren
Isolierrohr das Kühlwasser des einen Kühlabschnittes und im Zwischenraum von ringförmigem
Querschnitt zwischen beiden Isolierrohren das Kühlwasser des anderen Kühlabschnittes
bei entsprechender Führung der Durchflusskanäle im Leiterverbindungsstück 17 fliesst.
Dies bringt den Vorteil einer gleichmässigeren Feldverteilung und einer kleineren
radialen Oberflächenfeldstärke mit sich. Aus dem gleichen Grund, nämlich damit in
der koaxialen Anordnung von kühlwasserdurchflossenem Isolierrohr und rohrförmigem
Gehäuseteil die radiale Feldstärke an der Oberfläche der leitfähigen Kühlwassersäule
bzw. des Isolierrohres genügend unterhalb der Glimmeinsatzspannung bleibt, müssen
die Isolierrohre 20 und 21 besonders bei sehr hohen Spannungen verhältnismässig
grosse Durchmesser haben.
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Da dadurch auch der Querschnitt der Kuhlwassersäule und damit, besonders
bei heissem Kühlwasser, der Ableitstrom stark ansteigen würde, durch die starke
Wärmeentwicklung sogar in beschleunigendem Maße, wird der Durchflussquerschnitt
durch koaxiales Einsetzen eines an seinen Enden verschlossenen Isolierrohres von
kleinerem Durchmesser in erforderlichem Maße verringert.
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Das Kühlwasser fliesst dann nur im Zwischenraum beider Isolierrohre
und hat eventuell wesentlich höhere Geschwindigkeit als im Kabel. Zur beispielhaften
Darstellung dieser Anordnung sind in der Fig.1 die Isolierrohre 20 und 21 mit grösserem
Durchmesser gezeichnet und es sind in ihnen Isolierrohre 26 und 27 von kleinerem
Durchmesser koaxial eingesetzt, die von Stegen konzentrisch gehalten werden und
an den Enden verschlossen sind.
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Sie sind zweckmässig mit Isolieröl gefüllt und erforderlichenfalls
an ein Druckausgleichsgefäss angeschlossen. An ihrer Stelle kann auch ein massiver
Isolierstab von gleichem Durchmesser eingesetzt werden.
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Zur Verhinderung von Sprühungen und elektrischen Entladungen werden
besonders bei hohen Spannungen die blanken hochspannungführenden Metallteile in
der Muffe und die gegenüberliegenden geerdeten Metallteile mit einer Isolierstoffschicht
als Ionenbarriere bedeckt, insbesondere gilt dies für das Leltervarbindungsstück
17.
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In das Muffengehäuse mündet eine Zuleitung 28, die mit einem Druckausgleichsgefäss
für ein gasförmiges Füllmittel, beispielsweise Schwefelhexafluorid (SF6) oder ein
flüssiges Füllmittel, beispielsweise Isolieröl, verbunden ist.
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Um nachteilige Elektrolysevorgänge bei der hohen Spannungsdifferenz,
wie Bildung von Metallionen, Metallabtragung, Leitfähigkeitserhöhung, Korrosion
und dergleichen, in der Kühlwassersäule des Isolierrohres und an den in Kontakt
mit ihr stehenden Oberflächen der angrenzenden Metallteile, die als Elektroden wirken,
also einerseits am Leiterverbindungsstück 17 und andererseits am Weiterleitungsrohr
22 und 23, weitgehend abzuschwächen oder zu verhindern, werden die Oberflächen dieser
angrenzenden Metallteile aus elektrolytisch
unangreifbarem Material
wie Platin oder aus nichtmetallische Leitmaterial wie Kohle oder Graphit oder leitfähigem
Kunststoff beispielsweise durch Beschichtung hergestellt und / oder es werden Abschirmgitter
oder Schilde aus solchem Material in kleinem Abstand vor den genannten Metallteilen
und in leitender Verbindung mit diesen stehend, angeordnet.
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Patentansprüche