DE2658165A1

DE2658165A1 - Hollow HV power cable designed for optional cooling - permits introduction of coolant tube if cable load increases after long period of use

Info

Publication number: DE2658165A1
Application number: DE19762658165
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr Ing Brakelmann; Werner Prof Dr Ing Rasquin
Original assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Current assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Priority date: 1976-12-22
Filing date: 1976-12-22
Publication date: 1978-07-06

Abstract

An internally cooled high voltage cable is constructed in the form of a hollow conductor with a cooling tube led through it in which the diameter of the central hollow part of the conductor (1) is 1. 1 to 1, 5 times greater than the external diameter of the cooling tube (5). A heat transfer medium may be used to fill the gap between the outer wall of the cooling pipe and the inner wall of the conductor. This arrangement permits the setting up of the cable without the cooling tube, and the subsequent drawing of the cooling tube if the load on the cable increases after a period of use so that cooling becomes necessary.

Description

InnengekUhltes Hochspannungs-Energiekabel mit einziehbaremInternally cooled high voltage power cable with retractable

KUhlmittelrohr Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein innengekühltes Hochspannungs-Energiekabel, bestehend aus einem elektrischen Leiter mit innerem Hohlkanal und einem in diesem angeordneten KUhlmittelrohr sowie einer den elektrischen Leiter umgebenden elektrischen Isolierung und einem Kabelmantel, Es sind bereits innengekUhlte Hochspannungs-Energiekabel der vorstehend beschriebenen Art bekannt. Diese Kabel weisen jedoch relativ hohe Herstellungskosten auf und bedingen damit hohe Anlagekosten. Diese hohen Kosten resultieren im wesentlichen aus dem zusätzlichen inneren KUhlmittelrohr, z.B. aus Edelstahl. Die Verlegung dieser Kabel rechtfertigt sich deshalb nur dann, wenn diese Kabel auch tatsächlich in bezug auf ihre mögliche Ubertragungsleistung voll ausgenutzt werden. Nun liegen z.Z. bei den meisten Ubertragungsstreeken fUr Kabel noch nicht die erforderlichen Ubertragungsleistungen in der Höhe vor, bei der die vorstehenden Hochleistungskabel ökonomisch arbeiten wUrden. Andererseits sollte bei der Neuverlegung von Hochleistungskabeln auch die in der Zukunft zu erwartende Verbrauchssteigerung und damit der sich erhöhende Leistungsbedarf berücksichtigt werden. Ein Kabel, das einerseits fUr hohe Ubertragungsleistungen ausgelegt ist und andererseits aber bei niedrigen Übertragungsleistungen noch wirtschaftlich arbeitet, ist z.Z. nicht verfUgbar.Coolant Tube The present invention relates to an internally cooled one High-voltage power cable, consisting of an electrical conductor with an inner Hollow channel and a coolant pipe arranged in this, as well as an electrical one Conductor surrounding electrical insulation and a cable jacket, there are already internally cooled high-voltage power cables of the type described above are known. However, these cables have relatively high manufacturing costs and are therefore conditional high investment costs. This high cost essentially results from the additional inner coolant pipe, e.g. made of stainless steel. The laying of these cables justifies therefore only if these cables are actually in terms of their possible Transmission capacity can be fully utilized. Now there are currently with most transmission routes For cables, the necessary transmission capacities are not yet available in the amount in which the above high-performance cables work economically became. On the other hand, when laying new high-performance cables, the Consumption increase to be expected in the future and thus the increasing power requirement must be taken into account. A cable that is on the one hand for high transmission capacities is designed and on the other hand still economical with low transmission capacities is currently working not available.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Kabel der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das sowohl bei niedrigen Leistungen als auch bei hohen Leistungen ökonomisch arbeitet.The invention is therefore based on the object of a cable of the initially to create the type described, both with low performance and with high performance works economically.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Durchmesser des Hohlkanals des elektrischen Leiters 1,1 bis 1,5fach größer ist als der Außendurchmesser des XUhlmlttelrohres. Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kabels ermöglicht das nachträgliche Einziehen des KUhlmittelrohres in den Hohlleiter des Hochspannungskabels. Somit ist ein stufenmäßiger Aurbau des ertindungsgemäßen Hochspannungs-Energiekabels möglich. Das heißt, solange nur relativ niedrige Ubertragungsleistungen gerordert sind, wird das erfindungsgemäße Kabel ohne inneres KUhl.ittelrohr verlegt und erst zu einem späteren Zeitpunkt, wenn die Leistungsgrenze des Kabels ohne inner. KUhlung erreicht ist, wird nachträglich das Ktihlmittelrohr eingezogen. Diese nachträgliche Einziehen wird durch die erfindungsgemäße Dimensionierung des elektrischen L.iters bzw. dessen Hohlkanal ermöglicht. ErfindungsgemU wird also ein ausbaufähiges Energieubertragungssystem geschaffen, wobei Je nach B.darfssituation durch eine einfache Maßnahme, nMmlich den nachträglichen Einziehen des KUhlmittelrohres in den Hohlkanal des elektrischen Leiters, anschließend eine wesentlich höhere elektrisuche Leistung übertragen werden kann.According to the invention this is achieved in that the diameter of the Hollow channel of the electrical conductor is 1.1 to 1.5 times larger than the outer diameter of the XUhlmlttelrohr. This configuration of the cable according to the invention makes it possible the subsequent pulling of the coolant pipe into the waveguide of the high-voltage cable. Thus, there is a gradual build-up of the high-voltage power cable according to the invention possible. That is, as long as only relatively low transmission capacities are ordered are, the cable according to the invention is laid without an inner KUhl.ittelrohr and only at a later time, when the performance limit of the cable without inner. Cooling is reached, the coolant pipe is pulled in afterwards. This subsequent Drawing in is due to the inventive dimensioning of the electrical liter or allows its hollow channel. According to the invention, there is thus an expandable energy transmission system created, whereby depending on the situation, through a simple measure, namely the subsequent pulling in of the coolant pipe into the hollow duct of the electrical Conductor, then a much higher electrical search power can be transmitted can.

In Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn im Zwischen raum zwischen dem KUhlmittelrohr und der Innenwandung des elektrischen Leiters ein Wärmekontaktmittel, insbesondere eine W§reekontaktflüssigkeit, eingebracht ist. Durch diese WärmekontaktflUssigkeit wird der WärmeUbergang vom elektrischen Leiter auf das KUhlmittelrohr verbessert und damit auch die Abführung der auftretenden Wärme, was aber rUr eine vollwirksame innere Kühlung, insbesondere bei höchsten Ubertragungsleistungen, erforderlich ist. Um alle möglichen Probleme der Korrosion und Erosion bei der Verwendung von Wasser als KUhlmittel auszuschalten, ist es erfindungsgemäß weiterhin von Vorteil, wenn das KUhlmittelrohr aus Edelstahl besteht.In an embodiment of the invention, it is advantageous if in the meantime space between the coolant pipe and the inner wall of the electrical conductor Thermal contact means, in particular a heat contact liquid, is introduced. The heat transfer from the electrical conductor occurs through this thermal contact fluid on the coolant pipe and thus also the dissipation of the occurring Warmth, but what about a fully effective internal cooling, especially with the highest transmission capacities, is required. To avoid all possible problems of corrosion and erosion when using to switch off of water as a coolant, according to the invention it is furthermore advantageous if the coolant pipe is made of stainless steel.

Weitere vorteilhafte AusrUhrungsformen der Erfindung sind in den Ansprüchen 3 bis 7 enthalten.Further advantageous embodiments of the invention are set out in the claims 3 to 7 included.

Anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten AusfUhrungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kabel als leltergekUhlter SF6-Rohrleiter, Fig. 2 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kabel mit alternativer Ausführungsform des elektrischen Leiters, und zwar einerseits als Massivleiter und andererseits als Segmentleiter.Using the exemplary embodiments shown in the accompanying drawings the invention is explained in more detail. They show: FIG. 1 a cross section through a cable according to the invention as a parent-cooled SF6 pipe conductor, FIG. 2 shows a cross section by an inventive cable with an alternative embodiment of the electrical Ladder, on the one hand as a solid conductor and on the other hand as a segment conductor.

Ein erfindungsgemäßes Hochspannungs-Energiekabel mit innerer Wasrorkühlung besteht aus einem elektrischen rohrfrmigen Leiter 1, siehe Fig. 1, der im dargestellten Beispiel aus einem Aluminiumrohr besteht. Dieses Aluminiumrohr kann glatt oder gewellt ausgerührt sein. Als Kabelmantel 2 dient ein beispielsweise ebenfalls aus Aluminium bestehendes Rohr, dessen Außendurchmesser bei einem Nennspannungsbereich von 300 - 500 kV zwischen 450 und 750 mm variiert. Auf dieses als Druckrohr ausgebildete Rohr ist eine Korrosionaschutzachicht 3 aufgebracht. Zwischen dem Kabelmantel 2 und dem elektrischen Leiter 1 befinden sich Stützor 4, beispielsweise aus Epoxydharz, durch die der elektrische Leiter im Kabelmantel in seiner Lage fixiert wird. Innerhalb des elektrischen Lelters 1 ist ein KUhlmittelrohr 5 vorzugsweise aus Edelstahl eingezogen. Als Herstellungsmaterial PUr das Kühlmittelrohr wird vorzugsweise dann Edelstahl verwendet, wenn als KUhlmittel Wasser dient.A high-voltage power cable according to the invention with internal water cooling consists of an electrical tubular conductor 1, see Fig. 1, which is shown in Example consists of an aluminum tube. This aluminum tube can be straight or corrugated be carried out. The cable sheath 2 is also made of aluminum, for example existing pipe, the outer diameter of which at a nominal voltage range of 300 - 500 kV varies between 450 and 750 mm. On this designed as a pressure pipe A corrosion protection layer 3 is applied to the pipe. Between the cable jacket 2 and the electrical conductor 1 are support elements 4, for example made of epoxy resin, through which the electrical conductor is fixed in its position in the cable sheath. Within A coolant pipe 5, preferably made of stainless steel, is drawn into the electrical Lelters 1. Stainless steel is then preferably used as the manufacturing material PUr the coolant tube used when water is used as the coolant.

Wenn ein anderes KUhlmittel beispielsweise 1 verwendet wird, kann das KUhlmittelrohr auch aus Aluminium oder Kunststoff bestehen.If another coolant is used, for example 1, can the coolant pipe also consist of aluminum or plastic.

Die Vorteile dieses vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Kabels bestehen insbesondere darin, daß das Edelstahlrohr 5 sämtliche Probleme der Korrosion und Erosion bei WaseerkUhlung beseitigt und das innere Wasserrohr nicht, wie der Leiter und das Mantelrohr, in kurzen Abschnitten verlegt und zusammengeschweißt zu werden braucht. Da Schweißstellen immer Punkte erhöhter Korrosionsgefahr im KUhlkreislauf darstellen, wächst auf diese Weise die Betriebssicherheit des Systems. Weiterhin ist eine einfache Montage möglich, wobei nach Verlegung des Rohrleiters, was normalerweise durch AneinanderfUgen von 10 bis 12 m langen Abschnitten geschieht, in den elektrischen Leiter das RUhlmittelrohr, beispielsweise mit einer Gesamtlänge von etwa 300 m, eingezogen wird.The advantages of the above-described cable according to the invention are in particular that the stainless steel pipe 5 all problems of corrosion and erosion with water cooling eliminated and the inner water pipe not like that Ladder and jacket pipe, laid in short sections and welded together needs to become. Because welds are always points of increased risk of corrosion in the cooling circuit represent, the operational reliability of the system increases in this way. Farther a simple assembly is possible, after laying the pipe, which is normally by joining 10 to 12 m long sections, in the electrical Head the coolant pipe, for example with a total length of about 300 m, is withdrawn.

Der Zwischenraum zwischen dem elektrischen Leiter und dem Mantelrohr wird mit einem elektronegativen Gas, insbesondere SF6 (Schwefelhexafluorid), mit einem Druck von etwa 3 bar gerüllt.The space between the electrical conductor and the jacket tube is with an electronegative gas, especially SF6 (sulfur hexafluoride) a pressure of about 3 bar.

Wie Fig. 2 zeigt, kann die alektrische Isolierung eines erfindungsgemäßen Kabels auch als Olpapler-Isolierung 6 ausgefUhrt sein.As FIG. 2 shows, the electrical insulation of an inventive Cable can also be designed as Olpapler insulation 6.

Diese Ölpapier-Isolierung ist wiederum von dem Kabelmantel 2 umgeben, der im vorliegenden Fall beispielsweise aus einem Wellrohr besteht, auf dem eine Korrosionsschutzschicht 3 und ein Kabelmantel 7 aufgebracht sind. Zwischen dem Wellrohr und der Isolierung sind Abstandsdrähte 8 eingezogen. Wie Fig. 2 zeigt, kann der elektorische Leiter 1 alternativ als Masivleiter oder als S*gmentlliter ausgebildet sein. Im Innern des elektrischen Leiters ist wiederum das KUhlmittelrohr 5 angeordnet.This oil paper insulation is in turn surrounded by the cable jacket 2, which in the present case consists, for example, of a corrugated pipe on which a Corrosion protection layer 3 and a cable jacket 7 are applied. Between the corrugated pipe and the insulation spacer wires 8 are drawn in. As Fig. 2 shows, the electrical conductors 1 alternatively designed as solid conductors or as S * gmentlliter be. The coolant pipe 5 is in turn arranged inside the electrical conductor.

Sowohl bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 als auch bei der gemäß Fig. 2 ist der Zwischenraum zwischen KUhlmittelrohr und elektrischem Leiter zweckmäßigerweise mit einer Wärmekontaktflüssigkeit ausgefullt. Als WärmekontaktflUssigkeit kann beispielsweise Frigen verwendet werden.Both in the embodiment according to FIG. 1 and in that according to Fig. 2 is the space between the coolant pipe and electrical conductor expediently filled with a thermal contact fluid. As a thermal contact fluid, for example Frigen can be used.

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Claims

Claims: 1. Internally-encapsulated high-voltage power cable, consisting of from an electrical conductor with an inner hollow channel and one arranged in these Coolant pipe and electrical insulation surrounding the electrical conductor and a cable jacket, which shows that the diameter of the hollow channel of the electrical conductor (1) is 1.1 to 1.5 times larger than the outer diameter of the coolant pipe: (5).

2. High-voltage power cable according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n n e i c h n e t that the space between the coolant pipe (5) and the inner wall of the electrical conductor (1) with a thermal contact means, in particular a thermal contact liquid.

3. High-voltage power cable according to claim 1 or 2, d a d u r c It is noted that the coolant pipe (5) is made of stainless steel and water is used as the coolant.

4. High-voltage power cable according to one or more of the claims before 1 to 3, that the electrical conductor (1) is designed as a segment or solid conductor.

5. High-voltage power cable according to one or more of the claims 1 to 4, d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that the electrical insulation consists of sulfur hexafluoride and the electrical conductor (1) by means of supports (4) made of plastic within the cable jacket formed from a smooth or corrugated tube (2) is established.

6. High-voltage power cable according to one or more of the claims 1 to 4, d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that the electrical insulation (6) consists of an oil paper insulation.

7. High-voltage power cable according to one or more of the claims 1 to 6, that is, that the outside diameter of the Coolant pipe is between 20 and 90 mm.