DE3611128A1 - Vorrichtung zum ableiten von waerme bei hochspannungskabeln - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ableiten der durch in Kabelschutzrohre eingebrachte Hochspannungskabel erzeugten Wärme.

In der Erde verlegte Hochspannungskabel werden teilweise in starre Kabelschutzrohre aus Kunststoff verlegt, die in Längsabschnitten von einigen hundert Metern im Boden eingegraben und an den Enden dieser Abschnitte durch Schächte zugängig sind, in denen bspw. Verbindungen oder Verteiler vorgesehen sind. Im allgemeinen ist der Innendurchmesser der Kabelschutzrohre erheblich größer als der Außendurchmesser des einen in das Kabelschutzrohr eingebrachten Hochspannungskabels.

Da sich Hochspannungskabel im Betrieb erwärmen und die aus Kunststoff hergestellten Kabelschutzrohre erhebliche Längen besitzen, staut sich die von den Hochspannungskabeln erzeugte Wärme über einen sehr wesentlichen Bereich innerhalb der Kabelschutzrohre. Dies kann auf die Dauer zu Beschädigungen der Isolation der Hochspannungskabel führen. Die bisherigen Maßnahmen zum Ableiten bzw. Abführen der so erzeugten Wärme sind relativ aufwendig und teuer, wenn entweder das Hochspannungskabel selbst oder das Kabelschutzrohr selbst von einem Kühlmittel durchströmt ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der das Ableiten von durch Hochspannungskabel erzeugten Wärme innerhalb eines Kabelschutzrohres vereinfacht und kostengünstiger durchgeführt werden kann und mit der außerdem dies auch nachträglich bei in einem Kabelschutzrohr bereits verlegten Hochspannungskabeln ohne weiteres geschehen kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der genannten Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch das Einbringen eines derartigen Zwischenbodens ist es in einfacher und auch kostengünstiger Weise möglich, die sich im Kabelschutzrohr anstauende Wärme, die vom Hochspannungskabel erzeugt wird, abzuleiten bzw. nach außen zu führen. Das die Hohlräume des Zwischenbodens durchströmende Kühlmittel verhindert einen entsprechenden Wärmestau innerhalb des Kabelschutzrohres. Der das Kühlmittel aufnehmende Zwischenboden kann aufgrund seiner abstützenden Höhenführung in einfacher Weise in das Kabelschutzrohr eingeschoben werden. Die Konstruktion des Zwischenbodens macht es zusätzlich zur angegebenen Wirkung als Wärmeableitungselement möglich, als Raumteiler innerhalb des Kabelschutzrohres zu wirken, so daß oberhalb des Zwischenbodens ein weiteres Hochspannungskabel eingezogen werden kann, dessen Wärme durch dasselbe Wärmeableitsystem dieses Zwischenbodens abgeführt werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist darüber hinaus in einfacher Weise auch nachträglich noch in ein bereits mit einem Hochspannungskabel bestücktes Kabelschutzrohr einzuschieben.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung sind die beiden rohrleitungsartigen Hohlräume zwischen der Längsmittelebene des Zwischenbodens und dessen die Höhenführung bildenden hohlen wulstförmigen Längsrändern zur Aufnahme von Kabeln, Lichtwellenleitern und dgl. angeordnet. Damit kann der Zwischenboden nicht nur für die Wärmeableitung sondern gleichzeitig auch für die Aufnahme von Telefon-, Steuerkabeln oder dgl. Verwendung finden. Gleichzeitig sind die das Kühlmittel beinhaltenden Hohlräume näher an die Lage des oder der Hochspannungskabel herangebracht.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung sind die beiden rohrleitungsartigen Hohlräume durch die Höhenführung bildende hohle wulstförmige Längsränder gebildet. Dies ist eine sehr einfache und für die Ableitung von Wärme ebenso wirksame Konstruktion des Zwischenbodens.

In zweckmäßiger Ausgestaltung dieses zweiten Ausführungsbeispieles ist innerhalb des hohlen wulstförmigen Längsrandes ein Rohr zur Aufnahme von Kabeln, Lichtwellenleitern und dgl. angeordnet und das Kühlmittel ist im Ringraum dazwischen aufgenommen. Hierdurch ergibt sich eine ideale Kombination hinsichtlich der vorgenannten Wirkungen, nämlich derjenigen zur Ableitung der Wärme und derjenigen zur Aufnahme eines Telefon-, Steuerkabels oder dgl., wobei dann gleichzeitig die vom Kühlmittel berührte wirksame Innenfläche des Zwischenbodens vergrößert ist, wenn in zweckmäßiger Ausgestaltung der das Kühlmittel aufnehmende Ringraum zu einem bis zur Längsmittelebene des Zwischenbodens reichenden rohrleitungsartigen mittigen Hohlraum hin offen ist.

Um einen Kreislauf des Kühlmittels unter Einsetzen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu erhalten, sind die beiden längsverlaufenden rohrleitungsartigen Hohlräume entweder am einen Ende des Zwischenbodens über ein Verbindungsrohr unmittelbar miteinander verbindbar und am anderen Ende an ein Wärmepumpenaggregat anschließbar oder mit den beiden Enden des Zwischenbodens jeweils mit dem Ein- bzw. Ausgang eines Wärmetauscher-Druckbehälters derart verbindbar, daß sich ein geschlossener Kühlmittel-Kreislauf ergibt. Im ersteren Falle wird das Kühlmittel aktiv durch eine Förderpumpe bewegt und dem Kühlmittel die Wärme aktiv entzogen, während im anderen Falle ein selbstregulierender Kreislauf vorgesehen ist, der durch die Gesetze der Thermodynamik bestimmt ist.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigt:

Fig. 1 in teilweise aufgebrochener und abgebrochener Seitenansicht eine Vorrichtung zum Ableiten der durch in Kabelschutzrohre eingebrachte Hochspannungskabel erzeugten Wärme,

Fig. 2 eine Ansicht gemäß Pfeil II der Fig. 1,

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht, jedoch gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht, jedoch gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 5 in schematischer Draufsicht entsprechend Pfeil V der Fig. 1 die in einem Wärmeableitsystem eingesetzte erfindungsgemäße Vorrichtung und

Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung, jedoch der in einem anderen Wärmeableitsystem eingebrachten erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 11 dient zum Ableiten derjenigen Wärme, die von einem Hochspannungskabel 13 erzeugt wird, das in einem Schutzrohr 12 aus Kunststoff eingebracht ist, welches im Erdboden verlegt ist. Das üblicherweise aus mehreren Abschnitten zusammengesetzte Schutzrohr 12 verläuft zwischen zwei Schächten, die zugängig sind, und besitzt einen Innendurchmesser, der wesentlich größer ist als der Außendurchmesser des Hochspannungskabels 13, so daß innerhalb des Schutzrohres 12 ein erheblicher Freiraum besteht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 11 verwendet zum Ableiten der Wärme ein Rohrleitungen aufweisendes Zwischenelement bzw. Zwischenboden 14/1 bzw. 14/2 bzw. 14/3, der über dem im Schutzrohr 12 bereits verlegten Hochspannungskabel 13 angeordnet ist und der ggf. auch nachträglich in das mit dem Hochspannungskabel 13 bereits bestückte Schutzrohr 12 eingezogen werden kann.

Der Zwischenboden 14 gemäß den in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Varianten ist aus einem in Querrichtung biegesteifen Material hergestellt, das eine gewisse Wärmeleitfähigkeit besitzt und das in Verbindung mit der gewählten Konstruktion ein Aufwickeln des Zwischenbodens 14 auf eine Kabeltrommel oder dgl. erlaubt. Als Material kommt bspw. ein entsprechender Kunststoff in Frage, der zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit entsprechend dotiert ist. Die Breite des Zwischenbodens 14 entspricht etwa dem Innendurchmesser des Schutzrohres 12, so daß die Längsränder 16 des Zwischenbodens 14 beim Einbringen des Zwischenbodens 14 in das Schutzrohr 12 als Höhenführung dienen können. Zum nachträglichen Einschieben des Zwischenbodens 14 in ein bereits mit einem Hochspannungskabel 13 bestückten Schutzrohr 12 wird der Zwischenboden 14 an seinem vorderen Ende mit einer nicht dargestellten Kabelführung versehen, die bspw. aus einem U-förmigen, im Querschnitt runden Bauteil besteht, das am Ende des Zwischenbodens 14 lösbar befestigbar ist und das beim Einschieben des Zwischenbodens 14 zum Niederdrücken des Hochspannungskabels 13 dient, ohne dieses zu beschädigen.

Gemäß Fig. 2 besitzt der einstückig bspw. extrudierte Zwischenboden 14/1 einen symmetrischen bandförmigen Mittenbereich 17, an dessen beiden Längsseiten jeweils ein längsverlaufender rohrleitungsartiger Wulst 22, 23 anschließt, der einen Hohlraum 26 bzw. 27 aufweist, der zur Aufnahme von Kühlmittel 24 dient.

Der in Fig. 3 dargestellte Zwischenboden 14/2 besitzt einen zu einer Längsmittelebene 35 symmetrischen Mittenbereich 31, der zwei voneinander getrennte längsverlaufende, rohrleitungsartige Hohlräume 36 und 37 aufweist, die durch ein oberes und ein unteres im Querschnitt konkaves Wandteil 38 bzw. 39 begrenzt sind, die in einen längsverlaufenden Wulst 32 bzw. 33 übergehen. Die Wülste 32, 33 beinhalten je einen sich über die gesamte Länge erstreckenden Hohlraum 34, der ein Kabel aufnimmt, das bspw. als Steuer-, Telefonleitung oder dgl. dient. Die genannten Hohlräume 36 und 37 sind ebenfalls durchgehend längs des Zwischenbodens 14 und dienen zur Aufnahme des Kühlmittels 24. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Zwischenboden 14/2 einstückig und bspw. extrudiert.

Der in Fig. 4 dargestellte Zwischenboden 14/3 besitzt eine dem Zwischenboden 14/2 der Fig. 3 ähnliche Form, d.h., er besitzt einen zur Längsmittelebene 45 symmetrischen Mittenbereich 51, der mit längsverlaufenden rohrleitungsartigen Hohlräumen 56 und 57 versehen ist, die im Bereich der Längsmittelebene 45 voneinander getrennt sind. Die Hohlräume 56 und 57 sind von oberen und unteren konkaven Wandteilen 58 und 59 begrenzt, welche unmittelbar in längsverlaufende Wulste 52 und 53 übergehen. Die Wulste 52 und 53 sind ebenfalls hohl. Innerhalb der Wulste 52 und 53 sind über die Länge des Zwischenbodens 14/3 verlaufende Rohre 46 und 47 enthalten, die durch unterbrochene Stege 48 oder dgl. bspw. konzentrisch zu den Wulsten 52 und 53 auf Abstand gehalten sind. Dadurch ergeben sich zwischen den Rohren 46, 47 und den Wulsten 52, 53 Ringräume 61, 62, die zu den Hohlräumen 56 und 57 offen sind und die zusammen mit diesen das Kühlmittel 24 aufnehmen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Zwischenboden 14/3 einstückig hergestellt. In jedem Rohr 46, 47 ist bspw. ein Lichtwellenleiter 64 verlegt.

Wie den Fig. 2 bis 4 zu entnehmen ist, kann das Schutzrohr 12, nachdem der Zwischenboden 14 eingeschoben worden ist, ein weiteres Hochspannungskabel 18 aufnehmen, das entweder zusammen mit dem Zwischenboden oder nachträglich mittels eines mit dem Zwischenboden eingezogenen Zugseiles in das Schutzrohr 12 eingebracht werden kann.

Gemäß Fig. 5 ist die Vorrichtung 11 Bestandteil eines Wärmeableitungssystems 66, wobei hier der Zwischenboden 14/1 dargestellt ist; es kann aber auch der Zwischenboden 14/2 oder 14/3 Verwendung finden. Dazu sind die beiden der Aufnahme des Kühlmittels 24 dienenden Hohlräume 26, 27 (oder 36, 37 oder 56, 57 mit 61, 62) des betreffenden Zwischenbodens 14 über ein U-förmiges Verbindungsstück 67 am einen Ende des Zwischenbodens miteinander verbunden. Diese Hohlräume 26, 27 sind am anderen Ende des Zwischenbodens 14/1 mit einem Wärmepumpenaggregat 68 verbunden, so daß sich gemäß den Pfeilen A ein Kühlmittel-Kreislauf ergibt. Das Wärmepumpenaggregat 68 beinhaltet eine Förderpumpe zum aktiven Umlauf des Kühlmittels 24 und einen die aus dem Schutzrohr 12 eingeführte Wärme ableitenden Wärmetauscher. Das Aggregat 68 kann bspw. in einem Schacht untergebracht werden.

Fig. 6 zeigt ein anderes Wärmeableitungssystem 71, das eine erfindungsgemäße Vorrichtung 11 verwendet, wobei ebenfalls der Zwischenboden 14/1 dargestellt ist, aber auch stattdessen der Zwischenboden 14/2 oder 14/3 Verwendung finden kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Hohlräume 26, 27 (oder 36, 37 oder 56, 57 mit 61, 62) an beiden Enden des Zwischenbodens 14/1 mit dem Eingang 72, 73 bzw. mit dem Ausgang 74, 75 eines Druckgefäßes 76 bzw. 77 verbunden, das als Wärmetauscher dient. In der Eingangs- bzw. Ausgangsleitung 78, 79 bzw. 81, 82 ist jeweils ein Rückschlagventil 83 bzw. 84 angeordnet, die entsprechend den eingezeichneten Kreislaufpfeilen B eingebaut sind. Mit anderen Worten, die Rückschlagventile 83, 84 lassen einen Kreislauf des Kühlmittels 24 nur in der durch die Pfeile B gekennzeichneten Richtung zu. Das System 71 ist vollständig mit Kühlmittel 24 gefüllt, so daß ein Erwärmen des Kühlmittels 24 in einem der Hohlräume des Zwischenbodens innerhalb des Schutzrohres 12 bedeutet, daß einem dadurch entstehenden Überdruck ein Öffnen des in Pfeilrichtung B folgenden Rückschlagventiles 83, 84 vor dem Druckgefäß 76, 77 erfolgt. Das dadurch in den Wärmetauscher 76, 77 eingebrachte erwärmte Kühlmittel 24 kann abgekühlt werden, so daß es bei entsprechendem Druckunterschied über das Rückschlagventil 84 in den folgenden Hohlraum des Zwischenbodens 14 zum Druckausgleich gelangt. Auf diese Weise ergibt sich ein durch die Thermodynamik bestimmter Kreislauf des Kühlmittels 24.

Als Kühlmittel kann bspw. Wasser oder auch jedes andere geeignete, bei Kühlaggregaten verwendete Kühlmittel eingesetzt werden.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Ableiten der durch in Kabelschutzrohre eingebrachte Hochspannungskabel erzeugten Wärme, gekennzeichnet durch einen in das Schutzrohr (12) einbringbaren Zwischenboden (14), der mit vorzugsweise zwei längsverlaufenden, rohrleitungsartigen Hohlräumen (26, 27; 36, 37; 56, 57, 61, 62) zur Aufnahme eines Kühlmittels (24) und beidlängsseitig mit einer sich an der Innenwandung des Schutzrohres (12) abstützenden Höhenführung (16) versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden rohrleitungsartigen Hohlräume (36, 37) zwischen der Längsmittelebene (35) des Zwischenbodens (14) und dessen die Höhenführung (16) bildenden, hohlen wulstförmigen Längsränder (32, 33) zur Aufnahme von Kabeln (41), Lichtwellenleitern (64) oder dgl. angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden rohrleitungsartigen Hohlräume (26, 27, 61, 62) durch die Höhenführung bildende hohle wulstförmige Längsränder (22, 23, 52, 53) gebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des hohlen wulstförmigen Längsrandes (52, 53) ein Rohr (46, 47) zur Aufnahme von Kabeln (41), Lichtwellenleitern (64) oder dgl. und im Ringraum (61, 62) dazwischen das Kühlmittel (26) aufgenommen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der das Kühlmittel (24) aufnehmende Ringraum (61, 62) zu einem bis zur Längsmittelebene (45) des Zwischenbodens (14) reichenden rohrleitungsartigen mittigen Hohlraum (56, 57) hin offen ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenboden (14) frontseitig mit einer in mindestens einen der Hohlräume einsteckbaren Kabelführung abnehmbar verbindbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden längsverlaufenden rohrleitungsartigen Hohlräume (26, 27; 36, 37; 56, 57, 61, 62) am einen Ende des Zwischenbodens (14) über ein Verbindungsrohr (67) unmittelbar miteinander verbindbar und am anderen Ende an ein Wärmepumpenaggregat (68) anschließbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden längsverlaufenden rohrleitungsartigen Hohlräume (26, 27; 36, 37; 56, 57, 61, 62) an den beiden Enden des Zwischenbodens (14) jeweils mit dem Ein- bzw. Ausgang (72 bis 75) eines Wärmetauscher-Druckbehälters (76, 77) derart verbindbar sind, daß sich ein geschlossener Kühlmittel-Kreislauf ergibt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Ein- und Ausgang (72 bis 75) des Druckbehälters (76, 77) entsprechend gerichtete, kraftbeaufschlagte Rückschlagventile (83, 84) angeordnet sind.