DE3602250C1

DE3602250C1 - Electrical power conductor having a large cross-section

Info

Publication number: DE3602250C1
Application number: DE19863602250
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr-Ing E H Horn
Original assignee: Felten and Guilleaume Energietechnik AG
Current assignee: Felten and Guilleaume Energietechnik AG
Priority date: 1986-01-25
Filing date: 1986-01-25
Publication date: 1987-05-27

Abstract

The object of constructing an electrical power conductor having a large cross-section for use in high-voltage cables having AC losses which are as low as possible is achieved essentially in that at least one twisted conductor (2) having a square cross-section is arranged in the conductor core, and said twisted conductor (2) is surrounded, without any slack, by an electrically conductive tube (4). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Starkstromleiter mit großem Quer schnitt, dessen Kern von einem Drilleiter (Roebelleiter) ge bildet wird, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Er eignet sich insbesondere für Hochspannungskabel für Wechselstrom mit einer hohen Übertragungsleistung. Hierfür sind Leiterquer schnitte von über 500 mm², hauptsächlich zwischen 1000 und 2000 mm², erforderlich.The invention relates to a high-current conductor with a large cross section, the core of which is formed by a twisted pair conductor (Roebelleiter), according to the preamble of claim 1. It is particularly suitable for high-voltage cables for alternating current with a high transmission power. Conductor cross sections of more than 500 mm ² , mainly between 1000 and 2000 mm ² , are required for this.

Der Drilleiter ist eine spezielle Form des Wiederkehrleiters. Darunter versteht man einen mehrdrähtigen Leiter, bei dem zur Verringerung der Wechselstromverluste (infolge des Skineffekts) jeder Draht isoliert ist und seine Lage im Leiterquerschnitt in Längsrichtung des Leiters gesehen derart wechselt, daß er in regelmäßiger Aufeinanderfolge von der Mitte des Leiters zu dessen Rand und von dort wieder zurück in die Mitte wandert. Er ist samt seiner Anwendung in einem Segmentleiter (als kom binierter Segment-/Wiederkehrleiter) in DE-GM 69 09 855 be schrieben.The drill ladder is a special form of the return ladder. This is understood to mean a multi-wire conductor, for which Reduction of AC losses (due to the skin effect) each wire is insulated and its location in the conductor cross section seen in the longitudinal direction of the conductor changes so that it in regular succession from the center of the conductor the edge and from there back to the center. Together with his application, he is in a segment manager (as a com binary segment / return leader) in DE-GM 69 09 855 be wrote.

Drilleiter werden im Transformatoren- und Spulenbau für Wick lungen mit einem großen Querschnitt verwendet. Zur besseren Wickelbarkeit ist der Leiter in mehrere Einzelleiter kleineren Querschnitts aufgeteilt. Zur Verbesserung des Füllfaktors ver wendet man Einzelleiter mit rechteckigem Querschnitt. Zur Ver ringerung der Wechselstromverluste sind die Einzelleiter gegen einander isoliert. Vorzugsweise verwendet man lackisolierte Kupferflachdrähte.Wire conductors are used in transformer and coil construction for Wick lungs with a large cross section. For better The conductor can be wound into several smaller individual conductors Cross-section divided. To improve the fill factor ver use single conductors with a rectangular cross-section. Ver Reduction of the AC losses are against the individual conductors isolated from each other. It is preferred to use lacquer-insulated Flat copper wires.

Zur Vermeidung von Ausgleichströmen zwischen den parallel ge schalteten Einzelleitern, und damit von Wechselstromverlusten, muß jeder Einzelleiter unter den gleichen magnetischen Verhält nissen arbeiten. Dies erreicht man durch zyklischen Platztausch der Einzelleiter, der ähnlich einem Verseilvorgang erfolgt: Im Querschnitt des Drilleiters gesehen, sind die rechteckigen Einzelleiter in der Regel in zwei Stapeln nebeneinander ange ordnet, und jeweils an der Unter- und an der Oberseite des Stapels erfolgt die zur Verseilung notwendige Versetzung des betreffenden Einzelleiters von dem einen in den anderen Sta pel. So ändert jeder Einzelleiter innerhalb seiner Verseil schlaglänge seine Position stetig zwischen innen und außen. (siehe hierzu Fig. 1 der Zeichnung)In order to avoid equalizing currents between the parallel single conductors, and thus AC losses, each individual conductor must work under the same magnetic conditions. This is achieved by cyclically replacing the individual conductors, which is similar to a stranding process: In the cross-section of the stranded conductor, the rectangular individual conductors are usually arranged in two stacks next to each other, and this is done on the bottom and top of the stack Stranding necessary transfer of the individual conductor concerned from one stack to the other. Each individual conductor changes its position continuously between inside and outside within its strand length. (see Fig. 1 of the drawing)

Drilleiter sind seit langem bekannt, und sie sind beispiels weise in der DE-PS 14 89 889 neben einer Vorrichtung zum Um spulen eines Drilleiters für elektrische Spulen beschrieben. Sie bringen bei ihrem Einsatz als Starkstromleiter mit einem großen Querschnitt die Vorteile einer guten Biegbarkeit und minimaler elektrischer Verluste. Dagegen stehen die Nachteile der rechteckigen Form und des geringeren Füllfaktors ihrem Einsatz als Leiter in einem Starkstromkabel bisher entgegen.Cable ladders have been known for a long time, and they are exemplary as in DE-PS 14 89 889 in addition to a device for order Coils of a wire for electrical coils described. When used as a power conductor, they bring with you large cross section the advantages of good flexibility and minimal electrical losses. On the other hand, there are disadvantages the rectangular shape and the lower fill factor your Previously used as a conductor in a power cable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Starkstrom leiter mit großem Querschnitt für den Einsatz in Hochspannungs kabeln mit möglichst geringen Wechselstromverlusten auszubil den. Zur Lösung der Aufgabe wird ein Drilleiter herangezogen, der demnach für den Einsatz in Starkstromkabeln geeignet zu machen ist.The invention has for its object a heavy current Large cross-section conductor for use in high voltage to train cables with as little alternating current loss as possible the. A rope ladder is used to solve the task, which is therefore suitable for use in power cables make is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Lei terkern mindestens ein Drilleiter mit quadratischem Querschnitt angeordnet ist und dieser ohne Spiel von einem elektrisch leit fähigen Rohr umgeben ist. This object is achieved in that in Lei core at least one stranded conductor with a square cross-section is arranged and this without an electrically conductive lead capable pipe is surrounded.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß nun für Starkstromkabelleiter mit einem Querschnitt von über 500 mm² Drilleiter eingesetzt werden können, wobei der Vorteil einer größeren Übertragungsleistung den Nachteil eines kleineren Füllfaktors des kombinierten Rohr-/Drilleiters überwiegt.The advantages achieved by the invention consist in particular in the fact that ² conductors can now be used for high-voltage cable conductors with a cross-section of more than 500 mm, the advantage of a larger transmission power outweighing the disadvantage of a smaller fill factor of the combined pipe / conductor.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprü chen angegeben. So ist es für größere Querschnitte vorteilhaft, wenn vier Drilleiter mit quadratischem Querschnitt aneinander gelegt und von dem Rohrleiter umgeben sind. Die Längskanäle zwischen dem Drilleiter oder dem -Bündel und dem Rohrleiter können ein Kühlmittel führen und der Rohrleiter besteht vor zugsweise aus Aluminium.Further embodiments of the invention are in the dependent claims Chen specified. So it is advantageous for larger cross-sections, if four square-section cross-conductors placed and surrounded by the pipe. The longitudinal channels between the twisted pair or bundle and the pipeline can carry a coolant and the pipe exists preferably made of aluminum.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigtTwo embodiments of the invention are in the drawing are shown and are described in more detail below. It shows

Fig. 1a bis 1d einen üblichen Drilleiter mit rechteckigem Quer schnitt in verschiedenen Ansichten und im Querschnitt, FIG. 1a to 1d, a conventional twisted conductor with rectangular cross section in various views and in cross-section,

Fig. 2 einen runden Leiter für Starkstromkabel, in dessen Kern ein Drilleiter angeordnet ist, einen Rohr-/Drilleiter im Querschnitt und Fig. 2 is a round conductor for power cables, in the core of which a wire conductor is arranged, a pipe / wire conductor in cross section and

Fig. 3 einen Rohr-/Drilleiter mit vier Drilleitern im Kern. Fig. 3 shows a pipe / drill pipe with four drill conductors in the core.

Are marked with
1 stranded wire with a rectangular cross-section
10 insulated single conductors of the conductor, enameled copper flat wires
11 two stacks of rectangular, insulated single conductors
2 stranded conductors with a square cross-section
3 bundles of four stranded conductors with a square cross-section
4 tube around the twisted pair, made of aluminum or plastic with a metal screen
5 channels for coolant, oil
6 metal screen in the case of a plastic tube.

Wie die Fig. 1a bis 1d zeigen, wird der übliche Drilleiter 1 mit rechteckigem Querschnitt aus mehreren rechteckigen, iso lierten Einzelleitern 10 gebildet. Vorzugsweise verwendet man Kupferflachdrähte mit einer Isolation aus Lacken auf Polyvi nylacetal-Basis. Die Einzelleiter sind in zwei Stapeln 11 ne beneinander angeordnet, und jeweils an der Unter- und Ober seite des Stapels erfolgt die zur Verseilung notwendige Ver setzung des betreffenden Einzelleiters von dem einen in den an deren Stapel. Solche Drilleiter gibt es mit Kupfernennquer schnitten bis etwa 1000 mm².As shown in FIGS . 1a to 1d, the usual twisted conductor 1 with a rectangular cross section is formed from several rectangular, isolated individual conductors 10 . It is preferred to use flat copper wires with insulation made of polyvinyl acetal-based lacquers. The individual conductors are arranged in two stacks 11 next to each other, and on the lower and upper side of the stack, the necessary individual stranding of the relevant individual conductor is carried from one to the other of the stack. Such stranded conductors are available with nominal copper cross sections up to approximately 1000 mm ² .

Um nun einen Drilleiter in Starkstromkabeln einsetzen zu kön nen, ist, wie Fig. 2 zeigt, im Leiterkern ein Drilleiter 2 mit quadratischem Querschnitt angeordnet und dieser ist ohne Spiel von einem elektrisch leitfähigen Rohr 4 umgeben. Es ist ein kombinierter Rohr-/Drilleiter geschaffen.In order to be able to use a twisted pair conductor in power cables, as shown in FIG. 2, a twisted pair conductor 2 with a square cross section is arranged in the conductor core and is surrounded by an electrically conductive tube 4 without play. A combined pipe / drill pipe has been created.

Drilleiter mit quadratischem Querschnitt haben beispielsweise bei einer Kantenlänge von 25 mm einen Kupfernennquerschnitt von etwa 550 mm², also einen Füllfaktor von etwa 88%. Mit Rücksicht auf den Füllfaktor führt man die Isolation der Ein zelleiter möglichst dünn aus. Zwar geht bei dem Rohr-/Dril leiter der Füllfaktor gegen 65% zurück, aber gegenüber diesem Nachteil überwiegen die Vorteile einer größeren Übertragungs leistung gegenüber einem normalen Starkstromkabelleiter und des einfacheren Aufbaus gegenüber dem eingangs erwähnten Seg ment-/Wiederkehrleiter. Dadurch, daß auch die inneren Leiter teile zur Stromleitung beitragen, erreicht man die gleiche Übertragungsleistung bei einem erheblich geringeren Kupfer querschnitt, was entsprechend wirtschaftliche Vorteile bringt.For example, stranded conductors with a square cross section have a nominal copper cross section of approximately 550 mm ² , ie a fill factor of approximately 88%, with an edge length of 25 mm. With regard to the fill factor, the insulation of the single-cell conductors is made as thin as possible. Although the fill factor of the pipe / drill conductor drops by 65%, the advantages of a larger transmission power compared to a normal high-voltage cable conductor and the simpler construction compared to the segment / return conductor mentioned at the outset outweigh this disadvantage. The fact that the inner conductor parts contribute to the power line, you can achieve the same transmission power with a significantly smaller copper cross-section, which brings corresponding economic benefits.

Wie Fig. 3 zeigt, ist es für größere Querschnitte, etwa über 800 mm², vorteilhaft, wenn vier Drilleiter 2 mit quadratischem Querschnitt zueinander parallel zu einem Leiterbündel 3 mit ebenfalls quadratischem Querschnitt aneinandergelegt sind, und das Leiterbündel von dem Rohrleiter 4 umgeben ist. As shown in FIG. 3, it is advantageous for larger cross-sections, for example over 800 mm ² , if four stranded conductors 2 with a square cross-section are placed next to one another parallel to a bundle of conductors 3 , also with a square cross-section, and the conductor bundle is surrounded by the pipeline 4 .

Die vier zwischen dem Drilleiter 2 oder dem Drilleiterbündel 3 und dem Rohrleiter 4 bestehenden Längskanäle 5, mit dem Quer schnitt des entsprechenden Kreisabschnitts, können Öl als Kühlmittel führen.The four existing between the Drilleiter 2 or the Drilleiterbündel 3 and the pipe 4 existing longitudinal channels 5 , with the cross section of the corresponding circular section, can carry oil as a coolant.

Das Rohr 4 schließlich besteht vorzugsweise aus Aluminium, Qualität für elektrische Leiter. Zur Verringerung von Wechsel stromverlusten wird seine Wand so dünn wie mechanisch möglich ausgeführt, und sie ist vorzugsweise unter 3 mm stark. Es ist aber auch möglich, daß das Rohr 4 aus einem extrudierbaren Kunststoff, wie Polyäthylen oder Polypropylen, besteht und von einem metallenen Schirm 6, vorzugsweise einer Kupferfolie, um geben ist. Verzichtet man auf eine Kühlung des Leiters, kann man bei der Extrusion auch die Längskanäle zwischen dem Dril leiter 2 oder 3 und dem Rohr 4 mit Kunststoff ausfüllen.Finally, the tube 4 is preferably made of aluminum, quality for electrical conductors. To reduce alternating current losses, its wall is made as thin as mechanically possible, and it is preferably less than 3 mm thick. But it is also possible that the tube 4 is made of an extrudable plastic, such as polyethylene or polypropylene, and of a metal screen 6 , preferably a copper foil, to give. If you do not cool the conductor, you can also fill the longitudinal channels between the twisted pair 2 or 3 and the tube 4 with plastic during extrusion.

Claims

1. High-current conductor with a large cross section, the core of which is formed by a wire conductor (Roebelleiter) ( 1 ), which consists of insulated individual conductors ( 10 ) with a rectangular cross section, preferably made of enamelled copper flat wires, which are stranded together in such a way that the individual conductors are in two stacks ( 11 ) are arranged side by side and the respective individual conductor is moved from one stack to the other on the bottom and top of the stack, characterized in that at least one stranded conductor ( 2 ) is used in the conductor core for its use in power cables is arranged with a square cross section and is surrounded by an electrically conductive tube ( 4 ) without play.

2. Power conductor according to claim 1, characterized in that four stranded conductors ( 2 ) with qua dratic cross-section are parallel to each other parallel to a conductor bundle ( 3 ) with a square cross-section, and the bundle of conductors is surrounded by the pipe conductor ( 4 ).

3. Power conductor according to claim 1 or 2, characterized in that the four between the twisted pair ( 2 ) or the conductor bundle ( 3 ) and the Rohrlei ter ( 4 ) existing longitudinal channels ( 5 ), with the cross section of the corresponding circular section, oil as a coolant to lead.

4. Power conductor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the tube ( 4 ) consists of aluminum and its wall is as thin as mechanically possible, preferably less than 3 mm thick.

5. Power conductor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the tube ( 4 ) consists of an extrudable plastic, such as polyethylene or polypropylene, and is surrounded by a metal screen ( 6 ), preferably a copper foil.