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Anordnung und Verfahren zum Schutz von elektrischen Starkstromkabeln
Zusatz zum Patent 610 419 In dem Hauptpatent ist ein Verfahren zum Schutz
von elektrischen Starkstromkabeln mit tränkmittelgefüllter Isolierung beschrieben,
nach welchem die Ausdehnung des Tränkmittels dadurch unschädlich gemacht wird, daß
das Kabel mittels elektrischer Heizung auf annähernd gleichbleibender Temperatur
gehalten wird. Hierdurch werden alle Ungleichmäßigkeiten im thermischen Verhalten
des Kabels beseitigt, das Kabel wird thermisch stabilisiert. Das Verfahren kann
in gleicher Weise bei den bekannten Ölkabeln wie auch bei den Massekabeln Anwendung
finden. Die erforderliche, vom jeweils fließenden Netzstrom unabhängige Heizwirkung
wird dadurch erreicht, daß der Kabelleiter in einzelne gegeneinander isolierte Teilleiter
zerlegt ist und diese nach Bedarf parallel geschaltet werden, oder daß ein Heizstrom
durch einen oder mehrere im Kabel untergebrachte zusätzliche Widerstandsdrähte geschickt
wird.
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Die Erfindung bringt nun weitere Anordnungen zur Ausübung des Verfahrens,
die besondere Vorteile gewähren. Nach den Ausführungsbeispielen des Hauptpatentes
waren entweder bei hohen Spannungen arbeitende Schalter nötig, oder es mußten in
das Kabel besondere, dasselbe verteuernde Widerstandsdrähte eingelegt werden.
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Nach der Erfindung ist es mit verhältnismäßig geringen Mitteln möglich,
die verteuernden Widerstandsdrähte und die die Betriebssicherheit der Anlage vermindernden
und nur eine grobe Änderung der Heizwirküng zulassenden, unter Strom zu betätigenden
Schalter wegzulassen und darüber hinaus ohne Erhöhung des Spannungsabfalles im Kabel
eine beliebige feinstufige Regelung der Heizung zu bewirken.
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Erfindungsgemäß werden zur Fortleitung des Heizstromes nur solche
Metallteile benutzt, die im Kabel ohnehin schon vorhanden sind, z. B. Bleimäntel,'
Bewehrung oder der eigentliche Kabelleiter, dessen Querschnitt nur mit Rücksicht
auf die zu übertragende Leistung und den dabei zulässigen Spannungsverlust bemessen
ist. Im Laufe des Kabelleiters sind Schalter, die während des Betriebes geschaltet
werden müssen, vermieden. Bei Kabeln mit einzeln verbleiten Adern läßt sich z. B.
der Bleimantel einer Ader zur Hin- und der Bleimantel einer anderen Ader zur Rückleitung
benutzen. Auch kann der oder die Bleimäntel zur Hinleitung und die Bewehrung zur
Rückleitung verwendet werden. Hierbei lassen sich gegebenenfalls vorteilhaft Ströme
mittlerer oder höherer Frequenz benutzen, um höhere induktive Wirbelstromverluste
zu erzielen, insbesondere, wenn die Bewehrung aus Eisen besteht.
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Die elektrische Heizung kann natürlich auch zum Ausgleich von außen
einwirkender Temperatureinflüsse, z. B. der atmosphärischen Einwirkung, herangezogen
werden, doch wird im allgemeinen bei in Erde verlegten Kabeln, da die Bodentemperatur
erfahrungsgemäß nur geringen Schwankungen ausgesetzt ist, dieser Fall von untergeordneter
Bedeutung sein.
Weiterhin soll der Heizstrom sich unabhängig von
dem Betriebsstrom einschalten lassen, so daß die Isolierung nach Erreichung der
gleichmäßigen Temperatur erst mit der vollen Betriebsspannung beansprucht wird.
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Nach dem Vorschlage der Erfindung weräen, die genannten Metallteile
beispielsweise am Ene des Kabels verbunden, so daß sie eine Schleife bilden, deren
Widerstand mit Rücksicht auf die gleichmäßige Temperatur praktisch unveränderlich
ist. Zur Erzielung einer dem jeweils fließenden Betriebsstrom angemessenen Heizwirkung
wird diese Schleife aus einer Stromquelle mit veränderlicher Spannung gespeist.
Die Gleichmäßigkeit der erzielten Kabeltemperatur hängt von der Wahl der benutzten
Metallteile und von der feineren oder gröberen Regelung der Heizstromquelle ab.
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Ein besonders vorteilhafter Betrieb wird erreicht, wenn die Temperatur
der Leiter selbst gleichmäßig gehalten wird. In diesem Fall muß natürlich die den
Heizstrom zuführende Stromquelle gegen Erde entsprechend isoliert sein. Es kann
dazu die Stromquelle selbst in an sich bekannter Weise isoliert aufgestellt oder
über einen Transformator mit den Leitern verbunden werden. Erfindungsgemäß wird
das in der Weise erreicht, daß bei an sich bekannten Kabeln, deren Adern in je zwei
voneinander isolierte Teile aufgespaltet sind; zur 'Übertragung des Netzstromes
die beiden Teile parallel geschaltet werden, während sie für den Heizstrom eine
am Ende kurz geschlossene Schleife bilden. Zur Erreichung einer Heizwirkung läßt
sich mit Hilfe einer regelbaren Zusatzspannung die Stromverteilung derart ändern,
daß die Stromdichte in dem einen Teil der Ader einen größeren Wert annimmt. Bei
der guten Leitfähigkeit der Ader hat der Heizstrom nur eine geringe Spannung. Für
die Isolierung zwischen den beiden aufgespalteten Leiterteilen ist somit nur eine
geringe Stärke erforderlich.
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Es ist hierbei vorteilhaft, den Netzstrom, den das Kabel zu übertragen
hat, in der Weise zuzuführen, däß durch den Heiztransformator kein Spannungsabfall
entsteht. Verwendbar ist hierfür ein Transformator der in der Abbildung wiedergegebenen
Schaltung, wobei die beiden Teile A1 und A2 der Ader an die Enden der Wicklung und
die Zuleitung für den Netzstrom in der Mitte der Wicklung des Transformators T angeschlossen
wird. Die von den beiden Wicklungsteilen induzierten Felder heben sich in diesem
Fall gegenseitig auf, so daß der Induktivwiderstand der Anordnung für den Netzstrom
Null ist. An die Primärwicklung des Transformators kann eine beliebige Heizstromquelle
H mit regelbarer Spannung angeschlossen werden. Dadurch ist es möglich, die Kabel
sehr weitgehend zu belasten und den Äupferquerschnitt stärker auszunutzen als bei
den bisher üblichen Ausführungen.
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Es kann unter Umständen vorteilhaft sein, für "den Heizstrom eine
andere Frequenz oder Gleich-"strom zu wählen. Bei Vorhandensein von parälgeschalteten
Doppelkabeln läßt sich natürlich '4ieselbe Schaltung anwenden, die für die aufgespaltete
Ader beschrieben ist.
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Die Überwachung der Kabeltemperatur kann durch unmittelbare oder mittelbare
Messung der Temperatur des Leiters oder des Kabelbleimantels erfolgen oder mit ausreichender
Annäherung auch dadurch, daß die im Kabel fließenden Heiz- und Netzströme durch
Amperemeter überwacht und so geregelt werden, daß die entwickelte Joulesche Wärmemenge
unverändert bleibt. Die dazu benutzten Thermometer oder Amperemeter können in an
sich bekannter Weise so eingerichtet sein, daß sie die zur Erhaltung annähernd gleichbleibender
Temperatur nötigen Änderungen des Heizstromes selbsttätig veranlassen.