DE3715899A1 - Energieuebertragungssystem mit kunststoffisolierten elektrischen hochspannungskabeln - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Energieübertragungssystem aus einem elektrischen kunststoffisolierten Hochspannungskabel und abschließendem Endverschluß mit einem ein mindestens bei Betriebstemperatur gasförmiges Isoliermittel enthaltenden Gehäuse.

Eine isolierende Masse oder auch eine Ölfüllung enthaltende Endverschlüsse für kunststoffisolierte Kabel sind allgemein bekannt. Diese Endverschlüsse haben sich seit Jahren in der Praxis bewährt, sie bringen aber auch Schwierigkeiten mit sich. So schafft das im Gehäuse untergebrachte Öl Dicht- und Verträglichkeitsprobleme im Verhältnis zu den im Kabelaufbau verwendeten Kunststoffen; durch Leckstellen im Gehäuse eintretende Luftfeuchtigkeit durchsetzt das Öl und führt hierdurch zu Fehlern, während durch Leckstellen austretendes Öl zu Umweltschäden führen kann und zudem feuergefährlich ist.

Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, hat man auch bereits vorgeschlagen (DE-OS 35 42 054), Endverschlüsse der beschriebenen Art nicht mit einem Isolieröl, sondern mit einer Gasfüllung zu betreiben. Auch hier bleibt aber nach wie vor das Problem der einwandfreien Abdichtung, die besondere Maßnahmen notwendig macht.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein betriebssicheres und umweltfreundliches Energieübertragungssystems zu schaffen, das auch höchsten Spannungsbeanspruchungen genügt.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß bei einem gattungsgemäßen Energieübertragungssystem das Endverschluß-Gehäuse mit den fertigungs- und/oder konstruktionsbedingten längsverlaufenden Hohlräumen im Kabel in räumlicher Verbindung steht. Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, daß der Verzicht auf die bisher übliche und auch vorgeschriebene Abdichtung zwischen dem das Isoliermittel enthaltenden Gehäuse des Endverschlusses und dem Kabelende nicht nur die bekannten Abdichtprobleme an dieser Stelle beseitigt, sondern gleichzeitig zur Spannungsertüchtigung des Systems wesentlich beiträgt. Die räumliche Verbindung zwischen dem mit einem gasförmigen Isoliermittel gefüllten Gehäuse und dem Kabelinnenraum läßt es nämlich zu, daß das Isoliermittel gleichzeitig im Kabel spannungsstabilisierend wirkt, indem es Hohlräume im Kabelaufbau ausfüllt, aber auch in die Kunststoffisolierung des Kabels eindiffundiert und dadurch die Spannungsfestigkeit heraufsetzt.

Dieser Effekt ermöglicht es dem Betreiber vorhandener Energieübertragungssysteme, bei Anwendung der Erfindung zu höheren Übertragungsspannungen überzugehen. Bei der Erstellung neuer Energieübertragungssysteme wird es u.a. möglich, für vorgegebene Betriebsspannungen nunmehr geringere Isolierwanddicken im Kabel zu verwenden, was zu einer wesentlichen Einsparung an qualitativ hochwertigem Isoliermaterial führt.

Für die Zwecke der Erfindung sind alle heute üblichen, hochbeanspruchbaren kunststoffisolierten Kabel geeignet. Insbesondere bei Neuplanungen kann es jedoch vorteilhaft sein, bei einem Hochspannungskabel mit einer oder mehrerer isolierten Adern aus einer Vielzahl Einzeldrähte, die Einzeldrähte im unverdichteten Zustand zu belassen. Auf diese Weise wird zusätzlicher Raum für den Durchgriff des Isoliermittels vom jeweiligen Endverschluß her in das Kabel geschaffen.

Eine andere vorteilhafte Möglichkeit für den gleichen Zweck ist die, daß der oder die Leiter des Hochspannungskabels Längskanäle aufweisende Formleiter sind.

Das Energieübertragunssystem kann eine Kabellänge enthalten, die an dem einen Ende durch einen Endverschluß abgeschlossen ist, der beispielsweise den Übergang mit einer Freileitung bildet, und mit dem anderen Ende in eine Schaltanlage eingeführt wird.

Besteht abweichend hiervon das Hochspannungskabel nicht aus einer durchgehenden Länge, sondern aus zwei oder mehr Einzellängen, dann wird man vorteilhaft an der jeweiligen Verbindungsstelle zur Fortführung der längsverlaufenden Hohlräume von der ersten in die zweite Kabellänge oder umgekehrt Verbindungsröhrchen oder -schläuche vorsehen. Wesentlich hierbei ist, daß der Durchgriff des Isoliermittels nicht behindert wird. Dient beispielsweise bei einem einadrigen Hochspannungskabel das Leiterseil zum Transport des gasförmigen Isoliermittels, und erfolgt die Verbindung der Leiterseilenden durch Schweißen oder Löten, dann kann man vorteilhaft an der Verbindungsstelle Keramikröhrchen einsetzen, die in die jeweiligen Enden der Leiterseile eingeführt werden und mit ihrem Ende über die Schweißstelle hinausragen. Metallröhrchen, z. B. aus Stahl, ggf. aber auch aus Kupfer oder Aluminium, werden zweckmäßig verwendet, wenn die Leiterseilenden nicht durch Schweißen oder Löten, sondern durch Preßverbindungen zusammengefügt werden.

Als Isoliermittel selbst wird man vorteilhaft ein Isoliergas verwenden. Hier bietet sich z. B. auch das bisher in Schaltanlagen oder gasisolierten Kabeln verwendete durchschlagfeste Gas SF6 (Schwefelhexafluorid) an.

Die bereits für den Bereich von Kabelverbindungsstellen vorgesehenen Schläuche oder Röhrchen können auch vorteilhaft zusätzlich in den Zwickelräumen des Kabels angeordnet sein. Damit das Isoliergas seine spannungsstabilisierende Wirkung auch auf die gesamte Kabelisolierung voll ausüben kann, werden diese Schläuche oder Röhrchen zweckmäßig eine gasdurchlässige Wandung aufweisen. Für den Durchtritt des Isoliermittels können auch im Leiterbereich oder im Schichtenaufbau des Kabels angeordnete Stützwendeln förderlich sein.

Das beanspruchte Energieübertragungssystem kann ein - oder mehradrige Kabel beliebigen Aufbaues enthalten. Für die Zwecke der Erfindung besonders geeignet sind jedoch solche ein- oder mehradrigen elektrischen Kabel, die nach außen durch einen Metallmantel abgeschlossen sind. Der Raum innerhalb des Metallmantels steht dann mit dem Gehäuse des Endverschlusses in räumlicher Verbindung, eine Diffusion des Isoliergases nach außen ist verhindert. Die Überwachung des Übertragungssystems wird dadurch wesentlich vereinfacht, in der Regel wird eine Druckkontrolle am Endverschluß in mehr oder weniger großen Zeitabständen ausreichend sein.

Der Metallmantel selbst kann ein Blei- oder Aluminiummantel z. B. in gepreßter Form sein, aus Gewichtsgründen und zur Verbesserung der Handhabung bei größerer Flexibilität des Kabels wird man jedoch einem sog. Wellmantel den Vorzug geben. Dieser ist aus einem Metallband aus Stahl, Kupfer, Aluminium oder dergl. hergestellt, wobei in der Regel ein längseinlaufendes Band fortlaufend über der Kabelseele zum Rohr geformt, an den Kanten verschweißt und schließlich dieses Mantelrohr gewellt wird.

Für die Zwecke der Erfindung geeignet ist aber auch ein sog. Schichtenmantel, der in seinem Aufbau mindestens eine diffusionsdichte Folie aus einem metallischen Werkstoff aufweist. Dies kann eine Aluminium- oder eine Kupferfolie oder auch eine Bleifolie, jeweils auch in kunststoffbeschichteter Form, sein.

Die Erfindung sei an Hand der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Fig. 1 veranschaulicht in schematischer Form ein Energieübertragungssystem nach der Erfindung für Betriebsspannungen z. B. über 110 kV. Die Verbindung zwischen der gasisolierten Schaltanlage 1 und dem Endenabschluß 2, der gleichzeitig den Anschluß an die Sammelschiene oder die Freileitung 3 bildet, wird durch das Hochspannungskabel 4 hergestellt. Der Schaltanlagen­ endverschluß ist mit 5 bezeichnet, er befindet sich innerhalb des Gehäuses 6; den Übergang zur eigentlichen Schaltanlage bildet die Durchführung 7.

Das Kabel 4 ist gegenüber dem ein Isoliergas enthaltenden Gehäuse des Endenabschlusses 2 bzw. der Schaltanlage 1 nicht abgedichtet, nach Füllung z. B. des Endenabschlusses 2 mit diesem Isoliergas tritt dieses in das Kabel ein und führt hier zu einer "Imprägnierung" der gesamten Kabellänge bis hin zur Schaltanlage 1.

Das Kabel selbst kann z. B. nach Fig. 2 einadrig sein. Dabei ist das Leiterseil 8 zweckmäßig unverdichtet ausgeführt, es wird überdeckt von der inneren Leitschicht 9 und der anschließenden Isolierung 10. Mit 11 ist die äußere Leitschicht bezeichnet, der äußere Wellmantel 12, etwa aus einem Kupferband, umschließt die Kabelseele diffusionsdicht und verhindert damit Leckverluste an Isoliergas.

Abweichend hiervon zeigt Fig. 3 ein mehradriges Hochspannungskabel, dessen runde isolierte Einzeladern 13 durch eine Bebänderung 14 zusammengehalten werden. Der diffusionsdichte Außenmantel 15 enthält die z. B. kunststoffbeschichtete Aluminium- oder Bleifolie 16, deren längsverlaufende Kanten verklebt, verschweißt oder verlötet sind. Statt der dargestellten runden Adern 13 können selbstverständlich auch solche sektorförmigen oder ovalen Querschnittes eingesetzt werden. Wesentlich ist auch hier, daß in den Leitern der Einzeladern oder in der Seele längsverlaufende Kanäle, ggf. durch zusätzlich eingebrachte Schläuche oder Röhrchen, vorhanden sind, die einen Durchtritt gasförmigen Isoliermittels gestatten.

Claims (11)

1. Aus einem elektrischen kunststoffisolierten Hochspannungskabel und abschließendem Endverschluß mit einem ein mindestens bei Betriebstemperatur gasförmiges Isoliermittel enthaltenden Gehäuse bestehendes Energieübertragungssystem, dadurch gekennzeichnt, daß das Endverschluß-Gehäuse mit fertigungs- und/oder konstruktionsbedingten längsverlaufenden Hohlräumen im Kabel in räumlicher Verbindung steht.

2. Energieübertragungssystem nach Anspruch 1 mit einem Hochspannungskabel mit einer oder mehreren isolierten Adern aus einer Vielzahl Einzeldrähte, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzeldrähte unverdichtet sind.

3. Energieübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Leiter des Hochspannungskabels Längskanäle aufweisende Formleiter sind.

4. Energieübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der jeweiligen Verbindungsstelle zur Fortführung der längsverlaufenden Hohlräume von der ersten in die zweite Kabellänge oder umgekehrt Verbindungsröhrchen oder -schläuche vorgesehen sind.

5. Energieübertragungssystem nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, mit einem Kabel aus mindestens zwei zu einer Gesamtlänge verbundenen Einzellängen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung über gasdurchlässige Leiterverbinder erfolgt.

6. Energieübertragungssystem nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Isoliermittel ein Isoliergas verwendet wird.

7. Energieübertragungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Isoliergas SF6 verwendet wird.

8. Energieübertragungssystem nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in den längsverlaufenden Hohlräumen im Kabel zusätzlich Röhrchen oder Schläuche für das Isoliermittel mit gasdurchlässiger Wandung vorgesehen sind.

9. Energieübertragungssystem nach Anspruch 1 oder einem der folgenden mit einem durch einen äußeren Metallmantel abgeschlossenen Hochspannungskabel, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum unterhalb des Metallmantels mit dem Gehäuse des Endverschlusses in räumlicher Verbindung steht.

10. Energieübertragungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallmantel gewellt ist.

11. Energieübertragungssystem nach Anspruch 1 oder einem der folgenden mit einem durch einen äußeren Schichtenmantel abgeschlossenen Hochspannungskabel, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum unterhalb des Schichtenmantels mit dem Gehäuse des Endverschlusses in räumlicher Verbindung steht.