DE2632808B2 - Leiterverbindung für ein wassergekühltes Hochspannungs-Energiekabel - Google Patents
Leiterverbindung für ein wassergekühltes Hochspannungs-EnergiekabelInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Leiterverbindung für ein wassergekühltes Hochspannungs-Energiekabel, bestehend
aus einem zylindrischen elektrischen Aluminiumleiter mit innen anliegendem, das Kühlmittel führenden
Hohlkanal, einer den Leiter außen umgebenden elektrischen Isolierung und einem äußeren Kabelmantel,
wobei der Hohlkanal als Kühlmittelrohr aus nichtrostendem Metall ausgebildet und um dieses der
Aluminiumleiter als Rohr aufgeschrumpft ist, und die
Verbindung der Kühlmittelrohre und der Aluminiumleiter durch umfängliche Schweißverbindungen oder
Lötverbindungen vorgenommen ist
Ein derartiges Kabel, bei dem die Fertigungslängen des elektrischen Leiters aus Aluminium oder Kupfer an
ihren Enden miteinander durch Schweißung verbunden sind, um den Leiter eines wassergekühlten Hochleistungskabels
der erforderlichen Länge zu bilden, ist beispielsweise DE-OS 24 37 279 zu entnehmen, wobei
der Leiter auch aus aufgeseilten Formdrähten bzw. einer Kombination des rohrförmigen Leiters mit
Formdrähten zusammengesetzt sein kann. Gemäß dieser Schrift sind an den Verbindungsstellen der
einzelnen Kabelabschnitte Röhrchen aus einem bei höherer Temperatur als der Leiter warmfesten Material
vorgesehen, die vor dem Verschweißen der Kühlmittelrohrenden zur Durchverbindung des Kühlmittelkanals
und Abstützung der Schweißverbindungen in die aneinanderstoßenden Enden der Leiterabschnitte eingesetzt
werden.
Diese Schweißverbindungen des vorzugsweise aus Edelstahl bestehenden Kühlmittelführungsrohres und
des konzentrisch zu diesem zu verschweißenden Leiters sind jedoch nicht ganz unproblematisch und bedürfen
besonderer Vorkehrungen und Maßnahmen sowie großer Sorgfalt, und stellen somit sehr hohe Anforderungen
an Schweißgeräte und Bedienungskräfte. Diese Schwierigkeiten sind noch gravierender bei der
Leiterverbindung zweier Trommellängen des innen wassergekühlten Hochleistungs-Energiekabels auf
freier Baustelle, etwa bei Verlegen einer Kabelstrecke, z. B. um eine Verbindungsmuffe zu setzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Leiterverbindung von Abschnitten eines innen wassergekühlten
Hochspannungs-Energiekabels so zu vereinfachen, daß sie bei Gewährleistung der erforderlichen
hohen Qualität derselben mit wesentlich einfacheren Mitteln als bisher zu bewerkstelligen und ohne weiteres
auch auf freier Baustelle durchführbar ist. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich mit einer Leiterverbindung
der eingangs umrissenen Art, bei welcher erfindungsgemäß die Verbindungsstelle der miteinander durch
Schweißung verbundenen Rohrenden des Kühlmittelrohres von einer Leiterbrücke umgeben ist, die sich
beidseitig bis zu den ein Stück vor den Rohrenden abgesetzten Leiterenden erstreckt und mit diesen
umfänglich verlötet oder verschweißt ist.
Durch die Anordnung der vorzugsweise vorgefertigten Leiterbrücke ergibt iich eine vorteilhafte örtliche
Trennung der Schweiß- oder Lötnähte des eigentlichen elektrischen Leiters von der umfänglichen Schweißnaht
des das Kühlmittel führenden Rohres. Dies wiederum erbringt den Vorteil einer wesentlich vereinfachten
Durchführbarkeit der betreffenden Schweiß- und/oder Lötarbeiten sowie der Möglichkeit, die Verbindungsstelle
mit einfachen Mitteln auf ihre absolute Dichtheit zu prüfen. Darüber hinaus lassen sich die Teile der
Leiterbürcke, die den elektrischen Leiter sowie auch die ggf. an dessen Innenfläche als Kontrollkanäle vorgesehenen
Längsnuten durchverbinden, mit geringem Aufwand und dahe>" äußerst wirtschaftlich erstellen und
in der vorgesehenen Weise durch Schweißung oder Lötung mit dem entsprechend abgesetzten Ende jedes
Leiters verbinden.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind die Enden des das Kühlwasser führenden Rohres umgebördelt
und miteinander im Randbereich der Umbördelung
verschweißt Dies gewährleistet, daß etwaige Verformungen
des Rohrendes beim Schweißen mit Sicherheit ausgeschlossen sind, und verleiht der Verbindungsstelle
eine gewisse Elastizität in axialer Richtung, die unterschiedliche Wärmedehnungen des Rohren bzw. des
Leiters auszugleichen vermag. Ein weiterer Vorteil dieser Ausbildung der Rohrverbindung liegt in der
hierbei wesentlich vereinfachten Schweißung, die — da nun nicht mehr »auf Stoß« geschweißt zu werden
braucht — nun auch von weniger qualifizerten Fachkräften durchgeführt werden kann. In weiterer
Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen den Rohrenden ein deren Umbördelungen entsprechend umgebördeltes
Zwischenrohrstück angeordnet Ein solches mit den betreffenden Rohrenden in der vorausgehend
beschriebenen Weise verbundenes Zwischenrohrstück verdoppelt die Dehnungselastizität der Rohrverbindung
und gestattet darüber hinaus die Anpassung der Leiterbzw. Kabellängen an örtliche Gegebenheiten, so daß
also mit Hilfe des Zwischenrohrstückes die unterschiedliehen
Längen des Leiters einer Anzahl von auf gleicher Strecke nebeneinander verlegter, innen wassergekühlter
Einleiterksbel ausgeglichen werden können.
In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist die
Leiterbrücke als teilbarer, symmetrischer Rotationshohlkörper mit einer der Rohrverbindung entsprechenden
inneren Ausnehmung und einem dem Leiterquerschnitt zumindest gleichen Gesamtquerschnitt ausgebildet.
Hierzu ist es nach der weiteren Erfindung besonders vorteilhaft wenn die Leiterbrücke als im wesentlichen
doppelkegelförmig gestalteter Rotationshohlkörper ausgebildet, und aus wenigstens zwei vorgefertigten, in
seiner Längsmittelebene gegeneinander gelegten und miteinander verschweißten Formteilen zusammengesetzt
ist, wobei der Steigungswinkel der Flankenflächen zwischen 3 und 30 Grad, vorzugsweise zwischen 8 und
15 Grad, bemessen ist Nach der weiteren Erfindung ist es ferner vorteilhaft, wenn der Rotationshohlkörper im
Bereich seiner der Rohrverbindungsstelle entsprechenden größten mittigen Erweiterung und in seinen den zu
verbindenden Leiterenden angepaßten Endbereichen etwa zylindrische Abschnitte aufweist, die mit allmählicher
Rundung in die sie verbindenden Flankenflächen übergehen.
Die also ausgestaltete, aus vorgefertigten Teilen zusammengesetzte Leiterbrücke ist unter besonderer
Berücksichtigung aller elektrotechnischen und mechanischen Erfordernisse besonders gut geeignet zur
Erfüllung der Aufgebe, mit möglichst einfachen Mitteln eine dichte und dauerhafte Leiterverbindung herzustellen,
die ausreichende Sicherheit gewährleistet. Ihre durch Gießen oder Pressen, vorzugsweise in Form von
Halbschalen, vorgefertigten Teile können aus einem beliebigen, mit dem Leiter durch Schweißunj oder
Lötung verbindbaren Material bestehen, beispielsweise aus Aluminium zum Verbinden eines Aluminiumleiters.
Die Verbindung dieser Leiterbrücken-Formteile miteinander und mit dem Leiter kann sowohl umfänglich als
auch in der Längsrichtung mit den für die Schweißung von Teilen aus Aluminium üblichen Methoden erfolgen.
Es können entsprechende Brückenteile aus Kupfer insbesondere zum Verbinden von Kupferleitern sowie
ggf. auch von Aluminiumleitern vorgesehen sein, wobei allerdings Löttechnik anzuwenden ist, die eine in
elektrischer und mechanischer Hinsicht ausreichend feste Bindung gewährleistet.
In bevorzugter Ausführung der Erfindung umgibt die Leiterbrücke im zusammengesetzten, verbundenen
Zustand als dichte Hülle die Rchrverhindungsstelle mit etwas Abstand, so daß einerseits unterschiedliche
Beweglichkeit der Rohr- und der Leiterverbindung — etwa zum Ausgleich unterschiedlicher Wärmedehnung
— ermöglicht ist und andererseits auch die zur Kontrolle des im Betrieb beHndlicheri Kabels dienenden
Längsnuten an der dem Führungsrohr zugewandten Innenfläche des Leiters durchverbunden sind, so daß
etwa aus leck gewordenen Stellen des Rohres
iv austretendes Kühlwasser bis zum Ende der also
durchverbundenen Kabelstrecke gelangt und dort festgestellt werden kann. Die Leiterbrücke ist so
gestaltet daß sie bei möglichst geringem Material- und Raumbedarf allen Anforderungen in hervorragender
Weise zu entsprechen vermag. Wesentlich ist hierbei — neben der dem Leiterquerschnitt entsprechenden
Gesamiwandstärke — der zur Vermeidung etwaiger Spitzenwirkungen abgerundete Obergang zwischen
ihren unterschiedliche Neigung aufweisenden Abschnitten sowie insbesondere die Bestimmung des Steigungswinkels
ihrer Flankenflächen. Dieser ist unter Berücksichtigung des betreffenden Formteilquerschnittes so zu
wählen, daß die Tangentiaifeldstärke längs der Flanke konstant bleibt und die im vorgesehenen Spannungsbereich
maximal zulässigen Werte nicht überschreitet, so daß also die Längskomponente der Leiterfeldstärke
nicht mehr als 03kV/mm beträgt Die übrigen Bemessungswerte bzw. Gestaltungsformen können im
Einklang mit den Besonderheiten jedes innen wassergekühlten Hochleistungskabels den Erfordernissen der
jeweils gewählten Fertigungsmethode bezüglich der vorgefertigten Leiterbrücken-Formteile oder -Halbschalen
sinnvoll angepaßt werden.
Nachstehend ist die Erfindung anhand vor. in der
ii Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispielen
näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 in Seitenansicht und teilweise geschnitten den Leiter eines innen wassergekühlten Hochleistungskabels
im Bereich der Verbindungsstelle zweier Abschnitte;
F i g. 2 ähnlich wie F i g. 1 eine andere Ausführungsform der Erfindung und
F i g. 3 in Draufsicht eine vorgefertigte Halbschale zur Verwendung als Teil einer Leiterbrücke zum Durchverbinden
des elektrischen Leiters nach den F i g. 1 und 2.
Der in der Zeichnung veranschaulichte Leiter 1, beispielsweise aus Aluminium, umfaßt ein das Kühlwasser
führendes Rohr 2, beispielsweise aus Edelstahl, auf das der als rohrförmiger Massivleiter ausgebildete
•30 Leiter 1 aufgepreßt ist Wie aus den F i g. 1 und 2
ersichtlich ist sind die Enden 8 des Rohres 2 umgebördelt und miteinander durch eine im Randbereich
dieser Umbördelungen 6 vorgesehene Schweißnaht 5 fest und dicht miteinander verbunden. Zur
Längenanpassung und Erhöhung der Dehnungselastizität der Verbindungsstelle kann zwischen den Umbördelungen
6 der beiden Rohrenden ein entsprechend bemessenes und mit Umbördelungen versehenes Zwischenstück
7 angeordnet und mit den Rohrenden in der
W) gleichen Weise mittels umfänglicher Schweißnaht 5 im
Randbereich der Umbördelungen 6 verbunden sein, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist.
Die in den F i g. 1 und 2 gezeigte Verbindungsstelle des dt,. Kühlkanal des Leiters 1 umgebenden Rohres 2
μ ist von einer vorzugsweise aus vorgefertigten Halbschalen
oder Formteilen 9 (Fig.3) zusammengesetzten Leiterbrücke 4 umgeben, die beiderends mit den
Leiterenden über eine umfängliche Schweiß- oder
Lötverbindung 3 verbunden ist Es versteht sich, daß die Leiterbrücke 4 auch am Ort der Herstellung der
Leiterverbindung aus entsprechend abgebogenen und an den Enden mit dem Leiter verschweißten, die
Verbindungsstelle käfigartig umgebenden Streifen oder Bändern aus einem mit dem Leiterwerkstoff verschweiß-
oder verlötbaren Metall gebildet sein kann. Üblicherweise wird jedoch die Verwendung vorgefertigter
Formteile 9 zur Bildung der Leiterbrücke 4 bevorzugt
In der gezeigten vorteilhaften Ausführungsform der Leiterbrücke 4 ist diese aus zwei miteinander in der
Längsrichtung verschweißten Formteile 9 zusammengesetzt, die einander zur Gestaltung eines im wesentlichen
doppelkegelig geformten Rotationshohlkörner ergänzen, in dessen Inneren eine der Rohrverbindungsstelle
entsprechende Aussparung 13, die beiderends in dem Außendurchmesser der Rohrenden 2 angepaßte
zylindrische Bohrungen übergeht, vorgesehen ist.
Entsprechend den räumlichen, insbesondere aber den elektrischen Erfordernissen, kann der aus den Formteilen
9 zusammengesetzte Rotationshohlkörper in seinem mittleren Bereich sowie insbesondere an den Endbereichen
etwa zylindrische Abschnitte 11 bzw. 12 aufweisen.
die die mit einer Rundung in die sie verbindende) Flankenflächen 10 übergehen. Da die zylindrische
Endabschnitte 12 dem Außendurchmesser der beidseiti, anzuschließenden Leiterenden 1 angepaßt sind und de
ί mittige zylindrische Abschnitt 11 entsprechend der di
Rohrverbindungsstelle mit Abstand umgebenden inne ren Aussparung 13 und der erforderlichen Wandstärk
einen größeren Außendurchmesser als die letzterei aufweist, sind die Flanken flächen 10 als Kegelflächei
ίο ausgebildet, die hinsichtlich ihres Querschnittes und de
gewählten Steigung so geformt sind, daß die Tangential feldstärke längs der Flanke konstant bleibt.
Mit der in der beschriebenen und gezeigten Weisi ausgebildeten Durchverbindung des den Kühlkana
umgebenden Rohres 2 und des elektrischen Leiters 1 is für die innen wassergekühlten Hochleistungskabel ein
hervorragend geeignete, auf einfache Weise und somi äußerst wirtschaftlich erstellbare, in elektrischer um
mechanischer Hinsicht allen Erfordernissen entspre chende Leiterverbindung geschaffen, die ohne Schwie
rigkeiten an beliebiger Stelle anwendbar ist, um Kabe beliebiger Länge aus relativ kurzen Fertigungsabschnit
ten zusammenzusetzen oder entsprechenden Kabellän gen am Ort miteinander zu verbinden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Leiterverbindung für wassergekühltes Hochspannungs-Energiekabel,
bestehend aus einem zylindrischen elektrischen Aluminiumleiter mit innen
anliegendem, das Kühlmittel führenden Hohlkanal, einer den Leiter außen umgebenden elektrischen
Isolierung und einem äußeren Kabelmantel, wobei der Hohlkanal als Kühlmittelrohr aus nichtrostendem
Metall ausgebildet und um dieses der Aluminiumleiter als Rohr aufgeschrumpft ist, und die
Verbindung der Kühlrnittelrohre und der Aluminiumleiter durch umfängliche Schweißverbindungen
oder Lötverbindungen vorgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstelle
der miteinander durch Schweißung verbundenen Rohrenden (8) des Kühlmittelrohres (2) von einer Leiterbrücke (4) umgeben ist, die sich
beidseitig bis zu den ein Stück vor den Rohrenden (8) abgesetzten Leiterenden (1) erstreckt und mit diesen
umfänglich verlötet oder verschweißt ist
2. Leiterverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrenden (8) umgebördelt
und miteinander im Randbereich der Umbördelung (6) verschweißt sind
3. Leiterverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rohrenden
(8) ein deren Umbördelungen (6) entsprechend umgebördelles Zwischenrohrstück (7) angeordnet
ist
4. Leiterverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbrücke
(4) als teilbarer symmetrischer Rotationshohlkörper mit einer der Rohrverbindung entsprechenden
inneren Aussparung (13) und einem dem Leiterquerschnitt zumindest gleichen Gesamtquerschnitt ausgebildet
ist.
5. Leiterverbindung nach Anspruchs dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbmcke (4) als im
wesentlichen doppelkegelförmig gestalteter Rotationshohlkörper ausgebildet und aus wenigstens
zwei vorgefertigten, in seiner Längsmittelebene gegeneinander gelegten und miteinander verschweißten
Formteilen (9) zusammengesetzt ist, wobei der Steigungswinkel der Flankenflächen (10)
zwischen 3 und 30 Grad, vorzugsweise zwischen 8 und 15 Grad, bemessen ist.
6. Leiterverbindung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationshohlkörper
im Bereich seiner der Rohrverbindungsstelle entsprechenden größten mittigen Erweiterung und
in seinen den zu verbindenden Leiterenden (1) angepaßten Endbereichen etwa zylindrische Abschnitte
(11 bzw. 12) aufweist, die mit allmählicher Rundung in die sie verbindenden Flankenflächen
(10) übergehen.
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