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Wasserendverschlußgarnitur für elektrische Hochleistungskabel
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mit innerer Wasserkühlung und einer gekUhlten Wasserisolierstrecke
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wasserendverschlußß garnitur für
elektrische Hochleistungskabel mit innerer Wasserkühlung, bestehend aus einem Isolatorgehiuse
mit Hohlkanal und einer das isolatorgehäuse tragenden Fußarmatur, wobei die Wasserisolierstrecke
gekühlt ist.
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Eine derartige Wasserendverschlußgarnitur ist bereits aus der DT-OS
2 257 720 bekannt. Dabei erfolgt die KUhlung der Wasserisolierstrecke zum Herabsetzen
der Eralormung im stationären Betrieb des Kabelsystems, indem durch ein KUhlrohr
im Isolator der Wasserendversclilußgarnitur die gesamte Isolierstrecke gekühlt wird.
Nun ist aber festgestellt worden, daß einerseits die Erwärmung der Isolierstrecke
im stationären Betrieb sehr gering ist, so daß der angestrebte Zweck der Kühlung
der Wasserisolierstrecke in diesem Betriebszustand verhältnismäßig uninteressant
ist. Andererseits erscheint die Realisierung des in der DT-OS 2 257 720 vorgeschlagenen
Prinzips sehr fraglich zu sein, und für den Fall, daß die Durchftihrbarkeit
möglich
ist, wäre die konstruktive Ausgestaltung äußerst aufwendig und damit unwirtschaftlich.
Dies liegt im wesentlichen darin, daß die Kühlvorrichtungen im elektrisch wirksamen
Teil des Isolators vorgesellell sind, d.h. die Kühlanordnung muß entsprechend hohe
Überschlags- und Durchschlagsspannungen aufweisen.
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Darüber hinaus ist nicht die erwärmung der Isolierstrecke im stationären
Getrieb kritisch sondern dann, wenn der KühlkreisLauf z.
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B. durch Ausfall der umwälzpumpen ausfällt. In diesem Fall liegt in
der Wasserendverschlußgarnitur eine stehende Wassersäule vor, in der Wirmeverluste
entstehen, die zur raschen Brwirmung des isolators führen. Dabei ergeben sich sehr
kurze Zeitspannen von z.B.
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ca. einer Minute, innerhalb deren das Wasser im Isolator auf eine
maximal zulässige Temperatur von ca. 97°C erwärmt und daher das Kabelsystem vom
Netz weggeschaltet werden muß. Demnach ist es nicht möglich, die wesentlich größere
Zeitdauer, bis das Kabel selber unzulässig hohe Temperaturen erreicht (ca. 24 Stunden)
fUr Reparaturarbeiten, netzumschaltungen oder dergleichen zu nutzen, vielmehr muß
das Kabelsystem sofort abgeschaltet werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ausgehend
von einer Wasserendverschlußgarnltur der eingangs beschriebenen Art, diese derart
zu verbessern, daß eine KUhlung der Wasserisolierstrecke mit konstruktiv einfachen
Mitteln und ohne eine hochspannungsfeste Anordnung der KUhleinrichtung selbst möglich
ist.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die KUhlung der Wasserisolierstrecke
mittels in der Fußarmatur angeordneter, von einem KUhlmittel durchflossener Kühlschlangen
erfolgt. Dabei basiert die Erfindung darauf, durch starke KUhlung im unmittelbaren
Bereich der sich erwärmenden Wassersäule im Isolator mit Hilfe entstehender Konvektion
die dort bei Ausfall der KUhlung entstehende Verlustwärme abzuführen, um die thermische
Zeitkonstante des Kabels fUr den Notbetrieb ausnutzen zu können. Dabei erfolgt die
Kühlung im Notbetrieb dort, wo gerade keine elektrische Beanspruchung des'Isolators
und der Wassersäule mehr vorhanden
ist, nämlich im Bereich der
Fußarmatur des Isolators. Demnach wird ct. Kihlwasser im unmittelbaren Bereich der
Wassersäule auf niedriger Temperatur gehalten. Auf diese Weise wird bei sich erwirmeluder
Wassersäule im Isolator ein zunehmendes Temperaturgefälle entstehen, 0 daß eine
starke Konvektion und damit Abführung der Verlustwärme aus dem Isolator heraus bewirkt
wird.
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In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung kann es von Vorteil sein,
wenn die Fußarmatur eine Grundplatte mit einem senkrechten einen KUhlkanal aufweisenden
Plattenhals aufweist und die KUhlschlangen innerhalb der Grundplatte und/oder innerhalb
des Plattenhalses den Kiihlkanal umgebend angeordnet sind. Durch die Ausbildung
des Plattenhalses erfolgt eine Verlängerung der Kühlstrecke des durch die Wasserendverschlußgarnitur
fließenden Kühlmittels, so daß eine noch wirksamere KUhlung durch ein verstärktes
Temperaturgefälle längs des Isolators der Wasserendverschlußgarnitur erreicht wird.
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Eine wirksame Steuerung des durch die KUhlschlangen fließenden KUhlmittels
kann erfindungsgemäß dadurch erfolgen, daß in die KUhlmittelleitung der Kühlschlangen
ein in Abhängigkeit von der Temperatur am Isolator gesteuertes Ventil eingesetzt
ist. Dabei kann die Temperatur am Isolator oder aber auch die Strömungsgeschwindigkeit
des Wassers durch entsprechende Meßeingichtungen als auslösendes Signal gewertet
werden. Die Kühlung der Kühlschlangen kann mittels flüssiger oder gasförmiger Kühlmittel
durchgerlihrt werden und sollte möglichst von der Stromversorgung selbst unabhängig
sein, um auch im Falle deren Versagens funktionsfähig bleiben zu können. Dabei wäre
ein Anschluß entweder an die Wasserversorgung oder an Vorratsbehälter für Kühlwasser,
Kühlöl, flüssigen Stickstoff bzw. Frigen oder ähnlichem möglich. Ebenfalls könnten
die KUhlschlangen bei KUhlung mit Gas am Gasbehälter, beispielsweise auch bei Einsatz
von Reduzierventilen, angeschlossen werden, so daß das sich entspannende Gas noch
zusätzliche KUhlwirkung hat.
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Anhand des in der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
wird die Erfindung näher erläutert.
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Eine Wasserendverschlußgarnitur 1 gemaß der Erfindung besteht aus
einem isolatorgehäuse 2 mit einem Hohlkanal 5, das auf einer Fußarmatur 4 angeordnet
ist. Der Durchmesser des iiohlkanals des Isolatorgehäuses kann gleich oder auch
kleiner als der KUhlmittelkanaldurchmesser eines Hochleistungskabels sein, das hier
nicht dargestellt ist. Dabei kann der Hohlkanal 7 auch durch ein in dem isolatorgehäuse
2 angeordnetes elektrisch isolierendes Rohr, z. B.
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aus Kunststoff, gebildet werden. Das Isolatorgehnuse 2 besteht zweckmäßigerweise
aus Porzellan. Am Fußende der Fußarmatur 4 ist eine Grundplatte 5 ausgebildet, die
einen senkrechten einen KUhlkanal 6 aufweisenden Plattenhals 7 besitzt. Die Grundplatte
5 und der Plattenhals 7 bestehen zweckmäßigerweise aus einem gut wärmeleitenden
Material, z. B. aus Edelstahl, so daß keine Korrosionserscheinungen einerseits im
KUhlkanal 6 und andererseits in den die Grundplatte 5 und den Plattenhals durchlaufenden
KUhlschlangen 8 auftreten können. Die KUhlschlangen 8 sind Uber Leitungen 9 mit
einer KUhlstation verbunden, die ebenfalls nicht dargestellt ist, und werden von
dieser mit einem KUhlmedium, z. B. KUhlwasser, wie öl oder einem flüssigen Gas versorgt.
Mittels eines Ventils 10 in der Zulaufleitung kann die KUhlmittelzuleitung in die
KUhlsohlangen 8 in Abhängigkeit von der Temperatur des Isolators 2 bzw.
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von der Strömungsgeschwindigkeit des im Hohlkanal 5 fließenden Wassers,
womit das angeschlossene Hochleistungskabel gekUhlt wird, gesteuert werden.
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Am Kopf der Wasserendverschlußgarnitur 1 ist ein Wasserleitungsrohr
11 eingefUhrt und die Verbindungsstelle des Wasserleitungsrohrs 11 mit der Wasserendverschlußgarnitur
list gegen den Austriff von Wasser abgedichtet. Die Fußarmatur 4 und insbesondere
die Grundplatte 5 liegen auf Erdpotential, so daß auch die gesamte KUhleinrichtung
ftir die KUhlschlangen auf Erdpotential liegt, so daß keine zusätzlichen Isoliermaßnahmen
fUr die KUhleinrichtung erforderlich sind.
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Am Ende des Plattenhalses 7 ist ein Metallrohr 12 angeschlossen, wobei
diese Anschlußstelle wiederum wasserdicht ausgefUhrt ist.
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Das Metallrohr 12 dient zur Weiterleitung des Wassers zu einer nicht
dargestellten Kühlstation. In der Wasserendverschlußgarnitur
1 wird
das Hochspannungspotential des Wassers, das aus einer Kabelendverschlußgarnitur
über das Wasserleitungsrohr 11 in die Wasserendverschlußgarnitur einfließt auf Erdpotential
abgebaut.