DE3228890A1

DE3228890A1 - Anordnung und verfahren zur kuehlung einer im erdreich verlegten elektrischen kabelanlage

Info

Publication number: DE3228890A1
Application number: DE19823228890
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Dipl.-Ing. 4050 Mönchengladbach Holland; Franz-Josef Dipl.-Ing. 4270 Dorsten Kosmann; Wolfgang Dr.-Ing. 4000 Düsseldorf Ziegler
Original assignee: AEG Telefunken Kabelwerke AG
Current assignee: Kabel Rheydt AG
Priority date: 1982-08-03
Filing date: 1982-08-03
Publication date: 1984-02-09
Also published as: DE3228890C2

Description

Anordnung und Verfahren zur Kühlung einer im Erdreich
verlegten elektrischen Kabelanlage Die Erfindung bezieht sich auf einen Gegenstand der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten und nach der DE-OS 26 18 576 bekannten Art.
Bekanntlich benötigen Kabelanlage, die zur Übertragung hoher Leistungen im Erdreich verlegr werden, spezielle Kühleinrichtungen. Lies trifft insbesondere auf eine Kabelverbindungsstelle einer solchen Anlage zu, beispielsweise einer Kabelmuffe, die gewöhnlich eine größere Isolierdicke als das Kabel aufweist nd somit einen höheren Wärmewiderstand besitzt als das Kabel.
Für die Kühlung einer Kabelverbindungsstelle ist deshalb ein im Vergleich zu der übrigen Kabelanlage erhöhter Künlaufwand notwendig.
Bei der bekannten Anordnung handelt es sich um eine elektrische Kabelverbindungsstele, die durch ein Kühlsystem gekült wird, bei dem ein Kühlmittel durch Rohre hindurch geschickt wird, die sich lvngsseits der Verbindungsstelle erstrecken und direkt metallisch mit der Kabelverbindungsstelle verbunden sind.
Das Kühlsystem wird gewöhnlich als ein Umlauf system ausgelegt, bei welchem ein Kühlmittel durch "Vorlauf"-Rohre und "Rück lauf"-Rohre in Umlauf gebracht wird. Die Verbindungsstelle des Kabels hat ein Gehäuse aus wärmeleitfähigem Material. Mindestens ein Kühlrohr ist in das System eingeschaltet und ist Bestandeil des gesamten Kühlsystems der Kabelanlage.
Sind wie gewöhnlich mehr als eine Kabelverblndungsst,elle in einer Muffengrube angeordnet, so wird die Kühlung der Muffen durch eine sich über die gesamte Muffengrube erstreckenden "Verschlängelung" der Kühlrohre erreicht.
ufrnd von örtlichen Gegebenheiten sind die Rohre durch das durchfließende Kühlmittel unterschiedlichen Drücken ausgesetzt. Der Betreiber einer solchen Anlage ist deshalb bestrebt, die Rohrleitungn so auszulegen, daß Hin- und Rücklauf in regelmäßigen Abständen - mindestens jedoch einmal während der Lebensdauer der Kabelanlage - gewechselt werde kann. Dadurch wird eine gleichmäßige Beanspruchung jedes Rohres erreicht un die Lebensdauererwartung der Rohre erhöht.
Das Problem der Flußrichtungsumkehrung des Kühlmittels wäre ei der bekannten Anordnung aber nur rait eine erheblicher wand zu lössen, da nach erfolgter Umkehrung der Richtung des Kühlmittels das "warme" "Rücklauf"-Rohr thermisch leitend und das "kalte" "Vorlauf"-Rohr thermisch isolierend mit der Kabelverbindungsstelle verbunden ist. Diesen Nacateil konnte man oei der bekannten Anordnung nur durch ein bei der Montage verlegtes "Reserve"-Kühlsystem beseitigen, und es müßten zusätzliche Ventile oder ähnliche Umschalteinrichtungen eingebaut werden.
Auf jeden Fall müßte die Muffengrube bei der Umkehrung des Kühlmittels geöffnet und die Muffe freigelegt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Anordnung zur Kühlung einer Kabelverbindungsstelle zu schaffen, die auch bei einer Flußmittelumkehrung des Kühlmittels mit nur einem Umlaufsystem pro Kabelmuffe eine gute Kühlung der Kabelverbindungsstelle herstellt, ohne Benutzung von Ventilen, zusätzlichen Rohren oder Öffnen der Muffengrube. Die KÜhlungsart der Muffe soll so sein, da? die Kühlrohre eine direkte metallische Werbindung mit dua Muffengehäuse haben. Zusatzlich sollen zwei Verfahren angegeben werden, die. eine ausreichende Kühlung der Kabelverbindungsstelle auch nach Umkehrung der Flußrichtung des Kühl mittels gewährleisten.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhaftere Ausführungen der erfindungsgemäßen Lösung sowie zwei Verfahren zur Kühlung nach Umkehrung der Flußrichtung sind in den weiteren Ansprüchen dargelegt.
Der Kühlaufwand der Muffe wird gegenüber der bekannten Lösung erheblich reduziert, da weder zusätzlich verlegte Rohre notwendig sind, noch eine Ventilanordnung zur Umschaltung auf dieses zusätzlich verlegte Kühlsystem. Die aufwendige Verschlängelung der Kühlrohre entfällt. Des weiteren bruacht die Muffengrube der Kabelverbindungsstelle nicht bei jeder Umschaltung geöffnet zu werden, um Umbaumaßnahmen durchzuführen.
Dadurch, daß die Kühlung der Muffe indirekt erfolgt, d.h. die Muhlrohre sind von der Verbindungsstelle getrennt verlegt, können lieselben Rohre für die Muffenkühlung benutzt werden wie bei einer indirekten Kabelkühlung. Eine indirekte Muffen Kuhlung hat wirtschaftliche Vorteile.
Die Erfindung wird nachfolgend an zwei mögliche Ausführungsformen häher erläutert: Abb. 1 zeigt eine Kühleinrichtung einer Kabelmuffe vor Umschaltung der Flußrichtung des Kühlmittels.
bb. 2 zeigt eine Kühleinrichtung einer Kabelmuffe nach der Umschaltung der Flußrichtung des Kühlmittels.
Abb. 3 zeigt eine Variante der erfindungsgemäßen Lösung, die ein beliebiges Umschalten der Flußrichtung des Kühlmittels erlaubt.
Abb. 1 zeigt den Bettungsbereich 4 einer Kabelverbindungsstelle 1 einschließlich seines Umlaufsystems, das aus einem kalten "Vorlauf"-3 und einem warmen "Rucklauf"-Rohr 2 besteht. Das 'Rucklauf"-Rohr 2 hat zur Wärmedämmung eine Schaumstofisolierung 13 - beispielsweise Styropor. Andere Materialien, die durch Lösungsmittel aufgelöst werden können und die wärmedämmende Eingenschaften besitzen, können benutzt werden.
Die gesamte Anordnung von Kabelverbindungsstelle 1 und den Kühlrohren , 3 befindet sich in einem Hohlraum 1. Dieser Hohlraum wird beim Verlegen mit einer gut wärmeleitfähigen körnigen Masse 10 gefüllt. Dies kann Aluminium-Gries oder ein ähnliches Material oder Granulat sein, das eine gute thermische Leitfähigkeit besitzt.
wischen "Vorlauf"-Rohr 3 und der Kabelverbindungsstelle 1 ist das wärmeleitfähige körnige Granulat 10 mit einem bei Feuchtigkeit quellendem Pulver 12 durchmischt. Welches Pulver man nimmt und die das Mischungsverhältnis zwischen der Kabelverbindungsstelle 1 und dem "Vorlauf"-Rohr 3 gewählt wird, hängt von dem Volumen des Quellpulvers 12 nach seiner Aktivierung ab. Das Volumen eines Quellpulverkornes soll nach seiner Quellung 14 (in Abb. 2) größer werden als ein Element des wärmeleitfähigen körnigen Granulates 10, so daß nach der Flußrichtungsumkehr des Kühlmittels keine Wärmeübertragung in diesem Bereich mehr stattfindet.
Beim Verlegen der Rohre und den Auffüllen des wärmeleitfähigen Granulates 10 ist darauf zu achten, daß sich das Quellpulver 10 nur in Bereich zwischen "Vorlauf"-Rohr 3 und Kabelverbindungsstelle 1 befindet.
Abb. 2 zeit den Bettungsbereich 4 der Kabelverbindungsstelle einschließlich der Kühlrohre 2, 3 nach erfolgter Umschaltung der Flußrichtung des Kühlmittels.
Bei einer einmaligen Umschaltung - etwa nach der halben 3etriebsdauer der Anlage - wird die Schaumstoffisolierung des früheren "Rucklauf"-Rohres durch ein Lösunxsmittel, das über das dort befindliche Rohr 6 eingebracht wird, zerstört. Dadurch wird nun das zum "Vorlauf"-Rohr 2 gewordene Kühlrohr direkt mit der wärm leitfähigen körnigen Masse 10 kontaktiert und ein guter Wärmeübergang von der Kabelverbindungsstelle auf das "Vorlauf-Rohr hergestellt.
in n aem anderen Rohr 7, das sica vertikal einer dem früheren "Vorlauf"-Rohr 3 befindet, wird eine Flüssigkeit eingebracht, die das Quellpulver 14 aktiviert, das der wärmeleitfähigen körnigen Masse 10 in dem Bereich zwischen "Vorlauf"-Rohr 3 und Kabelverngsstelle / beigerrischt ist. Wie früher schon dargelegt, ewirkt das aktivierte Quellpulver 14 durch sein Volumen eine thermische Isolation zwischen jetzigen "Rucklauf"-Rohr 3 und der Kabelverbindungsstelle 1. Die beiden Rohre zum Füllen des Lösungsmittels 6, 7 bzw. der Flüssigkeit sind an der Erdoberfläche 8 durch eine Abdeckplatte 9 abgeschlossen, so daß die Kabelberbindungsstelle 1 und der Hohlraum 11 vor Witterungseinflüssen geschützt sind.
In Abb. ist die erfindungsgemäße Lösung mit der Möglichkeit des mehrmaligen Umschaltens der Flußrichtung des Kühlmittels dargestellt. Der Hohlraum 11 im Bettungsmeterial der gesamten Kabelverbindungsstelle 1 einschließlich seiner beiden Kühlrohre 2, 3 hat in Höhe der Verbindungsstelle 1 eine mittige Trennung 15. Die Kammer 10, in der sich das "Vorlauf"-Rohr 2 befindet, wird mit der leitfähigen körnigen Masse 10 ganz ausgefüllt. Dies geschieht durch die Rohrverbindung 6 mit der Erdoberfläche 8. Die Kammer 16, in der sich das "Rucklauf"-Rohr 3 befindet, ist leer und hat ebenfalls eine Rohrverbindung 7 zur Erdoberfläche.
Bei einer Umschaltung der Flußrichtung des Kühlmittels wird die Kammer 10 mit dem früheren "Verlauf"-Rohr 2 geleert. Dies geschieht zweckmäßig durch Absaugen oder ähnliche Vefahren.
Das Rohr ist jetzt thermisch von der Kabelverbindungsstelle isoliert. Die Kammer 16 mit dem früheren "Rucklauf"-Rohr 3 und jetzigen "Vorlauf"-Rohr 3 wird mit der wärmeleitfähigen körnigen Masse 10 durch die Rohrverbindung 7 zur Erdoberfläche gefüllt. Bei einer mehrmaligen Umkehrung der Flußrichtung ist dieser Vernahm zu wiederholen.
11 Pantentansprüche 6 Seiten Beschreibung 1 Seite Susammenfassung 3 Seichnungen L e e r s e i t e

Claims

Patent ansprüche . Anordnung zur Kühlung mindestens einer im Erdreich C) verlegten elektrischen Kabelverbindungsstelle (1) durch ein Kühlmittel, das in einem Umlaufsystem längsseits der Kabelverbindungsstell (1) durch "Vorlauf"- und "Rucklauf"-Rohre 2 2 in Abb. 1) in Umlauf gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer gewissen Zeit mindestens eine Flußrichtungsumkehrung des Kählmittels erfolgt bei Benutzung des selben Umlaufsystems, wobei sich die Kabelverbindungsstelle (1) und das Umlaufsystem in einem Hohlraum (11) befinden, und die Wärmeübertragung immer nur zwischen der Kabelverbindungsstelle (1) und dem "Voraluf"-Rohr (2 in Abb.

2 und 3) durch eine thermisch gut leitende körnige Masse (10) hergestellt wird, mit der der Hohlraum (11) teilweise aufgefuilt ist, und das "Rucklauf"-Rohr (3 in Abb. 2 und 3) termisch gegenüber der Kabelverbindungsstelle (1) isoliert ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das "Rucklauf"-Rohr (2 in Abb. 1) vor der Flußrichtungsumkehrung des Kühlmittels eine wärmeisolierende Schaumstoffumhüllung (13) besitzt.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch xekennzeichnet, daß zwischen "Vorlauf"-Rohr (3 in Abb. 1) und der Kabelverbindungastelle (i) die wärmeleitfahige körnige Masse (10) mit einem quellfahigem Pulver (12) durchmischt ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen eines Quellpulverelements nach seiner Reaktion mit einem. Quelmittel (14 in Abb. 2) größer ist als ein Element der leitfahigen körnigen Masse (10).
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (11) zu ca. 80 % mit der wärmeleitfähigen körnigen Masse (10) gefüllt ist
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch sekennzeichnet, daß je ein Rohr (6, 7), welches jeweils vertikal zur Verlegungsrichtung der Kabelverbindungsstelle und übr den Kühlrohren (2 und 3) angeordnet ist, den Hohlraum (11) mit der Erdoberfläche (8) verbindet.
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nohlraæ (11) in Höhe der Kabelverbindungsstelle (1) durch eine Trennwand (15) in zwei Kammern (16 und 10) unterteilt ist.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (10) im Hohlraum (11), wo sich das "Vorlauf"-Rohr (2 in Abb. 3) befindet, vollständig mit der wärmeleitfähigen körnigen Masse (10) gefüllt ist.
9. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, da3 die Kammer (16) im Hohlraum (11), wo sich das "Rücklauf"-Rohr (3 in Abb. 3) befindet, leer ist.
10. Verfahren zur Kühlung der Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Umkehrung der Flußrichtung des Kühlmittels in dem Rohr (6) über den "Rücklauf"-Rohr (2 in Abb. 1) ein Lösungsmittel eingefüllt wird, das die Schaumstoffisolierung (13) des "Rücklauf"-Rohres (2 in Abb. 1) auflöst und daß in dem Rohr (7) einer den "Vorlauf"-Rohr (3 in Abb. 1) eine Flüssigkeit eingefüllt wird, die das Quellpulver (12) in der Umgebung des "Vorlauf"-Rohres (3 in Abb. 2) aktiviert.
11. Verfahren zur Kühlung der Anlage nach einen der Ansprüche 1, 7, 8 und ?, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Umkehrung der Flußrichtung des Kühlmittels die wärmeleitfühige körnige Masse (10) aus der Kammer (10 in Abb. 3) mit dem "Vorlauf"-Rohr (2 in Abb. 3) aber das dort befindliche Rohr (5) abesaugt wird und die Kammer (16) mit dem "früheren" "Rückauf"-Rohr (3 in Abb. 3) über das dort befindliche Rohr (7) mit der wärmeleitfähigen körnigen Masse aufgefüllt (10) wird.