-
Hochleistungs-Übertragungssystem aus mindestens einem
-
Hochleistungskabel mit innerer WasserkUhlung Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf ein Bochieistungs-tJbertragungssystem aus mindestens einem Hochleistungskabel
mit innerer Wasserkühlung, bestehend aus einem elektrischen Leiter mit innerem Hohlkanal
und einem in diesem angeordneten KUhlmittelrohr sowie einer den elektrischen Leiter
umgebenden elektrischen Isolierung.
-
An Ölkabel wird in letzter Zeit zunehmend die Forderung gestellt,
auch im Fehlerfalle kein Öl an den Erdboien abzugeben. Diese Auflage trifft auch
die bekannten innengekühlten Hochleistungskabel, die in dem Zwischenraum zwischen
Isolierung und dem (iußeren, beispielsweise als Aluminium-Wellmantel ausgefUhrten
Kabelmantel ein verhältnismäßig großes ölvolumen aufweisen.
-
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Ubertragungssystem
zu scharfen, das einen großen mechanischen Schutz gegenüber dem Auslaufen des Ols
in das Erdreich aufweist. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Kabel
selbst innerhalb eines Schutzrohres zusammen mit mindestens einem Rückführungsrohr
fUr das Kühlmittel
verlegt ist. Dabei dient das äußere Hohr einerseits
als Schutz und andererseits als Ölsperre. Zudem bietet das äußere Schutzrohr noch
folgende Vorteile; Ks verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit von außen, so daß
das Kabel und das Rückführungsrohr ohne Korrosionsschutz eingezogen werden können.
Da die Kabelader bzw.
-
das Kabel und das I<UckfUnrungsrohr gemeinsam in dem äußeren Schutzrohr
verlegt sind, kann eine Verbundkühlung, also LeiterkU:hlung plus Kühlung der Kabeloberfläche
durch das Rückführungsrohr vorgenommen werden, wodurch das Leistungsvermögen des
Übertragungssystems verbessert wird.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein,
wenn das Schutzrohr als elektrischer Rückleiter des Ubertragungssystems dient. Dabei
kann im Falle eines Drehstromkabelsystems der Leiterstrom Jeder Kabelader über das
Schutzrohr rückgeführt werden.
-
Neben einer Verringerung der Betriebsinduktivität lassen sich auf
diese Weise gUnstige Heduktionsfaktoren des Kabels, d.h. eine geringe Beeinflussung
umliegender Systeme erzielen. Wird das erfindungsgemäße Ubertragungssystem zur Hochspannungs-Gleichstromübertragung
verwendet, so wird durch diese erfindungsgemäße Ausführung ein zusätzlicher Rückleiter
eingespart. Bei der Ausftthrung des Schutzrohres als elektrischer Bückleiter muß
dafür gesorgt werden, daß das Schutzrohr einen entsprechend hohen, elektrisch wirksamen
Querschnitt aufweist. Dabei ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn der lichte
Durchmesser D des Schutzrohres D u 80 mm + 2,2 dh ist, wobei dh der Hohlkanaldurchmesser
des KUhlrohres und des RUckflihrungarohres ist. und die Wandstärke s des Schutzrohres
s = 5 mm + 0,04 . dh beträgt. Dabei wird bei dieser Konstruktion davon ausgegangen,
daß der Durchmesser des KUhlrohres innerhalb der Kabelader sowie der Durchmesser
des RUckfUhrungsrohres gleich groß sind. Das Schutzrohr kann entweder zweckmäßigerweise
als glattes Rohr in einzelnen Abschnitten oder in besonders vorteilhafter AusfUhrungsform
als Wellrohr größerer Länge gefertigt und verlegt werden. Das Material sollte elektrisch
gut leitend sein, so z.B. aus Aluminium bestehen.
-
Indem das KUhlwasserrückfiffirungsrohr zusammen mit der Kabelader
in dem Schutzrohr eingezogen ist, ist ein optimaler Wärmeübergang vom Metallmantel
und von der Aderoberfläche in das Kühlwasser des RUckrUhrungsrohrs hinein gegeben.
Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Ausfllhrungsform ergeben sich folgende Vorteile:
Ein günstiger Reduktionsfaktor, Erzielung eines großen Mantelquerschnittes, bessere
Wärmeabgabe nach außen, bei Hochspannungs-Gleichstromübertragungssystemen die Einsparung
eines zusätzlichen Rückleiters; wesentlich größere Lieferlängen der Kabeladern werden
möglich, da kleinere Aderdurchmesser vorliegen; die Rückführungsrohre benötigen
keinen Korrosionsschutz, es wird eine wirksame Mantelkühlung erreicht und die thermische
Isolierung des Kabel entfällt, wenn die Rückführungsrohre entsprechend kühl gehalten
werden.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können drei Kabel bzw. Kabeladern
im Schutzrohr verlegt sein. In diesem Fall kann es vorteilhaft sein, wenn die elektrische
Isolierung der Kabel bzw.
-
Kabeladern jeweils von einem Kabelmantel umgeben ist und das Schutzrohr
mit einem Druckgas gefUllt ist. In diesem Fall wird das System als Gasaußendruck-Kabelsystem
eingesetzt. Der Mantel der drei Kabeladern kann entweder als Blei- oder Kunststoffmantel
ausgefUhrt sein. Neben den bereits im Vorstehenden erläuterten Vorteilen durch die
Verlegung des RUckfUhrungsrohrs im Schutzrohr wird bei der Ausführung als Gasaußendruck-Kabelsystem
noch der zusätzliche Vorteil eines sehr geringen ölvolumen erzielt, so daß damit
die UmweltgefUhrdung durch das System geringgehalten werden kann.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können drei Kabel und
drei Rückführungsrohre im Schutzrohr verlegt sein und die Kabel und Rückführungsrohre
in vorgegebenen Abständen in Schlitten montiert werden. Dadurch ergibt sich ein
besonders einfaches Verlegeverfahren, wobei die einzelnen Kabellängen bereits vorab
aneinander gemufft und die Kabelmäntel an diesen Stellen airsgekreuzt werden können.
-
Um den Wirkungsgrad eines derartigen Systems noch zu verbessern, kann
es erfindungsgemäß vorteilhaft sein, wenn das Schutzrohr mit
einer
Wärmekontaktflüssigkeit teilweise gefflilt ist. Diese FlUssigkeit darf nicht korrosiv
auf die Kabelmäntel und die RUckfUhrungsrohre wirken und sie sollte zudem umweltrrellndlich
sein. Als geeignete Wärmekontaktflüssigkeit wird insbesondere Frigen vorgeschlagen.
)ie Verbundkühlung des Kabels kann noch weiter verbessert werden, wenn die Wärmekontaktflüssigkeit
als zweiphasiges Arbeitsmeditjm ausgew@hlt i,-t, so daß praktisch zusätzlich eine
Verdampfungskühlung zur Wirkung kommt. Durch Verdampfung der FlUssigkeit wird dem
Kabelsystem W@rme entzogen, die über die große Oberfläche des äußeren Rohres gut
nach außen abgegeben werden kann. Es kann aber auch ein selbstregulierendes VerdampfungskUhlungssystem
vorgesehen werden, wobei die Umwälzung des Flüssigkelts-Dampr-Systems ohne Pumpenaggregate
selbständig abläuft, wenn die FlUssigkeit an nur einem Ende der Kabelanlage in Rohrschlangen
oder ähnlichem gekUhlt wird.
-
Anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten AusfUhrungsbeispiele
wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch ein
erfindungsgemäßes Ubertragungssystem, Fig. 2 eine weitere AusfUhrungsform eines
erfindungsgemäßen Kabelsystems, Fig. 3 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes
Kabelsystem und Fig. 4 einen Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3.
-
Ein erfindungsgemäßes Übertragungssystem besteht aus einem Schutzrohr
1 aus Stahl oder Aluminium. Dabei wird Aluminium als Leitermaterial verwendet, wenn
das Schutzrohr gleichzeitig als RUckleiter dienen soll. Aur dem Schutzrohr ist eine
Korrosionsschutzschicht 2 aufgebracht. Im Inneren des Schutzrohres 1 ist eine Kabelader
3 verlegt. Diese Kabelader 3 besteht aus einem elektrischen Leiter 4 mit einem inneren
Hohlkanal, in dem ein KUhlrohr 5 angeordnet ist.
-
Dieses KUhlrohr 5 besteht zweckmäßigerweise aus Edelstahl. Der elektrische
Leiter 4 ist von einer Olpapier-Isolierung 6 umgeben.
-
Auf der Isolierung 6 sind Gleitdrähte 7 aufgebracht, um das Einziehen
der Kabelader 3 zu erleichtern. Weiterhin befindet sich im Schutzrohr 1 ein RückfUhrungsrohr
8. Das Rückführungsrohr 8 besteht
zweckmäßigerweise ebenfalls aus
Edelstahl und der Durchmesser des RUckfflhrungsrohres 8 ist im dargestellten Beispiel
gleich dem Durchmesser des KUhlrohrs 5. Als KUhlmittel wird Wasser verwendet, das
durch das KUhlrohr 5 eine und durch das RUckfUhrungsrohr 8 zurUckfließt. Der Innenraum
des Schutzrohrs 1 kann mit einem Isoliergas gefUllt sein, in diesem Fall ist das
Übertragungssystem dann als Gasinnendruck-Kabelsystem ausgefUhrt.
-
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Übertragungssystems. Dieses System besteht aus einem Schutzrohr 1, das eine äußere
Korrosionsschutzschicht 2 autwelst.Im Innern des Schutzrohres 1 sind jedoch drei
getrennte Kabeladern 9 verlegt, Diese Kabeladern 9 weisen im wesentlichen denselben
Aufbau auf, wie die Kabelader 3 gemäß Fig. 1. Jedoch ist hier die elektrische Isolierung
6 zusätzlich von einem Mantel 10 umgeben. Dieser Mantel 10 kann ein Blei- oder Kunststoffmantel
sein. FUr die drei Kabeladern ist ein gemeinsames Rückführungsrohr 8 wiederum im
Schutzrohr 1 verlegt. Auchhierwird als KUhlmittel Kühlwasser verwendet. Der Innenraum
des Schutzrohrs 1 ist mit einem elektronegativen gas gefüllt, so daß das Kabelsystem
als Ganaußendruck-Kabelsystem arbeitet.Als Herstellungsmaterial fUr die KUhlrohre
5 und das RUckfUhrungsrohr 8 wird zweckmäßigerweise wiederum Edelstahl verwendet.
-
Fig. 3 zeigt eine weitere AusfUhrungsform des erfindungsgemäßen Übertragungssystems.
Hierbei sind drei Kabeladern 11 und drei Rückführungsrohre 12 in dem Schutzrohr
1 verlegt. Demnach ist Jeder Kabelader 11 ein separates RUckfUhrungsrohr für das
KUhlwasasr zugeordnet. Im Ubrigen entsprechen die Kabeladern 11 in ihrem Aurb&u
der Kabelader 3 in Fig. 1 und die Rückführungsrohre sind wie das RUckfUhrungsrohr
8 in Fig. 1 hergestellt. Um ein leichtes Verlegen der Kabeladern und der RUckrUhrungsrohre
in dem Schutzrohr zu ermöglichen, werden diese mit Hilfe von Schlitten 13 in das
Schutzrohr eingefahren. Ein derartiger Schlitten 13 besteht aus zwei hintereinander
angeordneten Platten 14 (siehe Fig. 4), die mittels Gewindestangen 15 in Abstand
voneinander ausgerichtet und festgelegt werden. Im dargestellten Beispiel sind fünf
Gewindestangen 15 vorgesehen.
Die Platten 14 weisen Ausnehmungen
16 zur Aufnahme der Kabeladern 11 Rilf, und mittels Schellen 17 werden die Kabeladern
11 in den Ausnehmungen 1@ genalten. Die Ausnehmungen 16 sind randoffen und bilden
die Ecken eines gleichseitigen Dreiecks. Zwischen den Ausnehmungen 1@ sind Ausnehmungen
18 zur Aufnahme der Rückführungsrohre 12 in die Platten 14 eingearbeitet. Auch hier
werden mittels Schellen 19 die Rohre 1@ in den Ausnehmungen 18 gehalten, Die Platten
sind an ihren Ecken 20 abgerundet, und zwar entsprechend der Innenwandung des Schutzrohres
1. In den Ecken 20 befinden sich Räder oder Rollen 21, so daß ein leichtes Einziehen
des Schlittens 13 in das Schutzrohr möglich ist.
-
L e e r s e i t e