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Aus mehreren Kabellängen bestehendes elektrisches Druckgaskabel Hei
eiiicin elektrischen Kabelsvstetn, welches tnit Gas gefüllt bleiben soll, <las
unter einem vom Außenatmospb@irendrucl: verschiedenenDruck steht, ist es von I',edeutung.
Anzeigetnittel zum Keimzeichnen und Ermitteln einer Leckstelle vorzusehen. Diese
Anzeigemittel können vorgesehen Nverden, wenn <las Kal>elsvstem in mehrere Abschnitte
oder l,:ittgf'11 unterteilt ist und der Gasfluß im Innern des Kabels von einem Abschnitt
zum benachbarten Abschnitt normalerweise durch eine Trennwand ztviscltett den beiden
Abschnitten verhindert wird, welche Trennwand beispielsweise in Form einer entsprechend
ausgebildeten Kabelmuffe, eines Kabelendverschlusses od. dgl. ausgebildet sein kann.
\\'etm (las Kabclsvstern derart in Abschnitte unterteilt ist, kann eilte Anzeigeeinrichtung
vorgesehen @@-erden. 11111 eine 1)rucl:dilterenz zwischen benachharten Abschnitten
kenntlich zu machen. Die Dauerunterteilung in Abschnitte macht jedoch das Füllen
des Kabelsvstenis, sowohl zu Anfang als auch später nach einer Kabelinstallation,
schwierig.
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Erfindungsgemäß wird eine Gasleckstellenanzeigevorrichtung parallel
zu der Trennwand vorgesehen. Diese Vorrichtung 'bildet ebenfalls eine Trennschicht
zwischen den beiden benachbarten Albschnitten dnd zeigt den Unterschied im Gasdruck
ztvischen ihnen an, wenn der Druckunterschied nicht einen kritischen Wert überschreitet.
Überschreitet jedoch der Druckunterschied diesen kritischen Wert, wenn z. B. das
Kabel mit Gas gefüllt wird, so erlaubt die Vorrichtung selbsttätig dem Gas, durch
sie hindurch von dem einen zum andern Abschnitt zu fließen, unabhängig davon, an
welcher Seite der Dauertrennwand der höhere Gasdruck itn betreffenden
Abschnitt
vorhanden sein mag. Fällt der Druckunterschied unter den kritischen Wert, so unterbricht
die Leckstellenanzeigevorrichtung den Gasfluß.
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Die Anzeigevorrichtung besteht vorzugsweise aus einem eine großeBohrung
aufweisenden U-Rohr, welches parallel zu einer Trennwand zwischen zwei Abschnitten
des Kabelsystems vorgesehen ist und einen NebenschluB bildet, welcher unter normalen
Arbeitsbedingungen durch Quecksilber im Rohr verschlossen ist. Der Ausdruck große
Bohrung, der hier benutzt ist, bezieht sich auf eine Bohrung, die genügend groß
ist, daß die darin befindliche Quecksilbersäule unschwer unterbrochen werden kann,
damit das Gas durch sie hindurch stoßweise hindurchtreten kann., wenn der Druckunterschied
den kritischen Wert überschreitet und zwischen den Abschnitten ein großer Druckunterschied
besteht, wie er beispielsweise beim Füllen des Kabelsystems auftritt. Dieses U-Rohr
mit großer Bohrung ist geeignet, eine vom Normalen abweichende Einstellung des Quecksilberspiegels
infolge einer kleinen Druckdifferenz an der Trennfläche anzuzeigen, die von einer
Gasleckstelle in einem benachbarten Abschnitt des Kabelsystems herrührt, und ist
so bemessen, daß es entweder unmittelbar oder über ihm zugeordnete zusätzliche Mittel
verhindert, daß Quecksilber in die äußeren Teile des Kabelsystems gelangen kann,
wenn das Gas durch das Quecksilber hindurchtritt. Die Trennwand, welche das U-Rohr
überbrückt, stellt einen mehr oder weniger vollkommenen Verschluß für den Hauptgasraum
dar. Eine solche Trennwand kann beispielsweise an einem beliebigen Punkt in einem
elektrischen Kabel durch Wicklungen aus Isolationswerkstoff hergestellt sein, welche
über der Leiterverbindung und über dem benachbarten Isolationswerkstoff der Kabelenden
aufgebracht ist. Die Druckunterschiede an der Trennstelle, die durch das Quecksilber
im U-Rohr gebildet wird, wenn eine Leckstelle in einem Abschnitt an der einen Seite
der Trennwand auftritt, ist bedeutend kleiner als dann, wenn das Kabelsystem mit
Gas gefüllt wird. Der letztere kann beispielsweise 15- bis 20mal größer als der
erstere sein. Infolge dieser Bedingung ist die Anzeigeeinrichtung als ein vernachlässigbares
Hindernis für den .Gasstrom während des Füllvorganges anzusehen, während sie als
eine völlige Abdichtung und als eine sehr empfindliche Anzeigevorrichtung in bezug
auf die Leckstellenüberwachung anzusprechen ist. Im letztgenannten Betriebsfall
kann der Unterschied im Quecksilberspiegel in der Größenordnung von 3 mm sein, während
beim erstgenannten Arbeitszustand ein mehr oder weniger starkes Strömen des Gases
mit entsprechendem Hochwerfen des Quecksilbers in dem einen Schenkel des U-Rohres
auftritt.
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Um zuverlässig zu verhindern, daß das Quecksilber aus dem U-Rohr in
die Außenteile des Kabelsystems gelangt, wenn das Gas durch das Quecksilber hindurchströmt,
kann ein U-Rohr mit sehr langen Rohrschenkeln verwendet werden. Dies ist im allgemeinen
jedoch unbequem, und daher ist es meist besser, einen porösen Trennkörper an jedem
Ende des U-Rohres vorzusehen, welcher ohne weiteres Gas bei den gegebenen Drücken
durchläßt, jedoch kein Quecksilber, auch bei den größtmöglichen Druckunterschieden,
die auftreten können, durchläßt. Dieser Trennkörper ist vorzugsweise in einer Kammer
vorgesehen, die mit einer Abzweigung von einem Teil des U-Rohrschenkels unterhalb
seines oberen Endes her verbunden ist. Dies macht es möglich, daß das Quecksilber,
das durch das Durchtreten der Luft nach oben geworfen wird, an der Öffnung der Abzweigung
vorbei in den oberen Teil des dort geschlossenen U-Roh.rschenkels fliegen kann.
Die Abzweigung verläuft vorzugsweise bogenförmig nach oben vom U-Rohr weg, so daß
alle Quecksilberteilchen, welche eindringen, wieder zurück in das U-Rohr gelangen.
Der poröse Trennkörper hat zweckmäßig einen größeren Durchmesser als die Bohrung
des U-Rohres, wodurch eine vergrößerte Durchlaßfläche für den Durchtritt des Gases
geschaffen wird. Ein geeigneter Trennkörper kann aus einer Platte aus gesintertem
Glas bestehen, welche den zusätzlichen Vorteil hat, daß sie mit der Wandung der
Kammer, in welcher sie eingeschlossen ist, in einem Stück geformt bzw. geblasen
werden kann. Dies kann ein kurzer Zylinder mit einer Scheibe aus gesintertem Glas
in der Mitte desselben und mit kurzen Verbindungsrohren an jedem Ende sein, wobei
dasjenige Rohr, welches als Verbindung zur Abzweigung von dem U-Rohr her dient,
an der einen Seite des Zylinderendes, nämlich an der unteren Seite in bezug auf
die Arbeitsstellung, vorgesehen ist. J)ieses erleichtert das Zurücklaufen des Quecksilbers,
welches hinüber in die Abzweigung und in die dort befindliche Kammer gelangt ist.
Das U-Rohr mit seinen Abzweigungen wird ebenfalls zweckmäßig aus Glas gemacht.
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Die Anzeige einer Gleichgewichtsstö rung durch ,di e Quecksilberspiegel
@in den Sehenkeln des U-Rohres infolge des Vorhandenseins einer Leckstelle kann
unmittelbar am Rohr beobachtet werden, wenn dieses zweckmäßig erscheint. Im allgemeinen
ist es aber besser, für die Anzeige der verhältnismäßig kleinen Gleichgewichtsstörung
elektrische Kontakte vorzusehen, die durch die sich ändernden Spiegel des Quecksilbers
gesteuert werden. Das kann unschwer dadurch erreicht werden, daß in jedem Schenkel
des U-Rohres ein Paar von Kontaktdrähten, die ein kurzes Stück oberhalb der Normalstellung
des Quecksilberspiegels enden, vorgesehen werden. Diese Drähte können durch die
Glaswandung der Schenkel des U-Rohres hindurchführen und mit ihnen verschmolzen
sein, und zwar oberhalb des normalen Quecksilberspiegels, um sich dann zu dem erforderlichen
Punkt hin nach unten zu erstrecken. Diese Kontaktanordnung kann entweder eine Ortssignaleinrichtung
an der Trennstelle zwischen den Kabelabschnitten betätigen, oder sie kann auch zur
Fernanzeige dienen oder eine selbsttätige Schreibvorrichtung oder eine Steuereinrichtung
betätigen.
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Dadurch, daß die U-Rohrsteuervorrichtung in der vorbeschriebenen Weise
hergestellt wird, kann sie als vollständig abgeschlossene Dichtung bzw. Ummantelung
ausgebildet werden, die aus dem U-Rohr und dem Quecksilber, den Kontaktdrähten
und
den beiden :\1>z«ci@;@@lgen tnit ihren porösen Scheiben sowie der sie unischließenden
Kammer bestellt.
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1)ie Erfindung soll nunmehr ausführlicher an Hand der Zeichnung erläutert
werden, die beispielsweise ein elektrisches Kabel wiedergibt, das Druckgas elltli;ilt
und entsprechend dem britischen Patent 393 694 hergestellt ist. In der Zeichnung
ist Fig. i ein Längsschnitt durch eifre vollständige Kabelmuffe zwischen zwei Kabellängen,
Fig. 2 in teilweiser Schnittdarstellung eine Seitenansicht, in gegenüber Fig. i
vergrößertem Maßstab, einer Leckstellenanzeigevorridhtung, mit welcher die Kabelmuffe
nach Fig. i ausgerüstet ist, Fig.3 eine Seitenansicht bzw. ein Schnitt nach der
Schnittlinie 111-III in Fig. 2, Fig.4 eine Draufsicht auf die Anordnung nach den
Fig. 2 und 3, wobei der Deckel des Domes, in welchem sie sitzt, abgenommen ist,
Fig. 5 ein Teilschnitt gemäß der Schnittlinie V-V in Fig. 4, jedoch in einem gegenüber
den Fig. 2 bis 4 vergrößerten Maßstab, während Fig.6 schatzbildlich einen Stromkreis
für eine Signaleinrichtung für die Leckstellenanzeigevorrichtunl; wiedergibt.
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Die in Fig. i gezeigte Kabelmuffe stellt eine Kabelverbindung zwischen
zwei Längen i, ia eines 33-kV-I>reiaderdruckgaskabels mit Papierisolation derjenigen
Art her, bei welcher die Papierstreifen oder -bänder mit einer erstarrenden bzw.
b'ärtbaren Vergußmasse vorgetränkt und die Zwischenräume zwischen den Papierschichten
mit Gas, beispielsweise Stickstoff, unter stärkerem als atmosphärischem Druck gefüllt
sind. Das Kabel ist mit einem doppelten Bleimantel versehen, wobei die inneren Mäntel
der Längen i und ia mit 2 und 2a, die äußeren mit 3 bzw. 3a bezeichnet sind. Bei
dieser Kabelverbindung sind die drei Kabeladern 4 über eine bestimmte Länge mittels
Hülsen 5 mit den entsprechenden Kabeladern 4a der andern Kabellänge verbunden, wobei
die Aderverbindungen einzeln mit von Hand aufgebrachter Isolation 6 abisoliert sind,
welche mit einem stromleitenden Band und einer dünnen Folie zwecks Bildung einer
Abschirmung bedeckt wird, welche eine Fortsetzung der Kabelabschirmung ist. Die
verbundenen und- abisolierten Adern werden dann in ein Kupferrohr 7 eingeschlossen,
dessen konische Enden 8 und 8a über Verbindungswulste mit den Enden der inneren
Bleimäntel 2, 2a verbunden sind. Diese Muffe sitzt in einer zweiteiligen Bronzelegierungsmuffe
g, welche all ihren Endeli mit den inneren und den äußeren Kabelmänteln des Kabels
durch Metallwulstverbindungen iound ioa verbunden und mit einer flüssigen Isolationsvergußmasse
bis zur Höhe gefüllt wird, die durch die gestrichelte Linie 4i angedeutet ist. Die
mit ankerförmigen Befestigungsteilen versehenen Enden der bletallbanda rmierung
i i und i i a sind in die Metallwulstverbindungen io und loa eingebettet. All den
äußeren Enden der konischen Mulden 12 und i2° für dieseVerbindung sind Klammern
13 und 13a vorgesehen, mit welchen der die Armierung des Kabels bildende Draht befestigt
ist. Das Ganze sitzt in einem Schutzkasten 14 aus Eisenbeton. Normalerweise wird
eine Nebenschlußverbindung zwischen dem Innern der einen Kabellänge und dem Innern
der andern Kabellänge vorgesehen, die aus den Rohren 15 und 15a besteht, welche
an die inneren Kabelmämtel 2 und 2a angeschlossen sind und zu den Domen 16 und,
16a am oberen Teil der Außenmuffe g führen sowie aus einer Rohrleitung 17, die von
dem Innern des einen Domes zu dem des andern Domes führt. Dies ermöglicht einen
freien Durchfluß des Gases von der einen der zu verbindenden Kabellängen zur andern.
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Um die Erfindung bei der vorstehend beschriebenen Kabelmuffe anzuwenden,
sind nur geringfügige bauliche Abänderungen notwendig. Einer der beiden Dome, welcher
normalerweise die gleiche Ausbildung und Abmessung wie der Dom 16a hat, wird durch
einen größeren Dom, wie bei 16 gezeigt, ersetzt, in welchem die Leckstellenanzeigevorrichtung
untergebracht ist, welche parallel zu den Enden der darin befindlichen Druckausgleichrohre
15 und 17 vorgesehen sind, wobei ein hoher Widerstand für den Fluß des Gases ,durch
die Kabelverbindung durch Aufbringen einer Schicht 18 aus Isolierband, vorzugsweise
geöltem Seidenband, über der Abschirmung der freigelegten Teile der Adern der einen
Kabellänge, die von dem abgeschnittenen Ende des inneren Bleimantels 2 bis etwas
über das benachbarte Ende der mit einer Zinnfolie bedeckten, von Hand aufgebrachten
Isolation 6 hinausreicht, und durch einen Wickel ig von ähnlichem Band über dem
Kabelmantel 2 jener Kabellänge und über und zwischen den mit ölseide umwickelten
Adern, die von dort vorragen, hervorgerufen wird.
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Der Aufbau der Leckstellenanzeigevorrichtung, die in dem größeren
Dom 16 sitzt, der in Fig. i links dargestellt ist, geht im einzelnen deutlicher
aus den Fig.2, 3 und 4 hervor. Sie besteht aus einem U-Rohr 20 aus Glas in einer
Klammer 21, die auf, einem Halter 22 sitzt, der aus der horizontalen Abdeckplatte
23 nach oben vorragt, welche das Innere des Domes 16 von dem darunterliegenden Gasraum
in der Außenmuffe g trennt, welche mit Gas gefüllt ist, das an den Schrauben vorbeidringt,
mit welchen die Abd'eckplatte befestigt ist. Dieses U-Rohr kann eine Bohrung von
i5 mm Lind eine Gesamthöhe von 6o mm haben. Es enthält gerade so viel Quecksilber,
um den Bogen des U-Rohres zuverlässig auszufüllen und die beiden Schenkel voneinander
zu trennen, wenn der Druckunterschied nicht einen kritischen Wert überschreitet.
Ein Rohr mit dieser Bohrung ist genügend groß, daß die Ouecksilhersäule in dem dem
kleineren Druck zugewandten Schenkel aufgerissen wird, um das Gas durchtreten zu
lassen, wenn der Druckunterschied in der Anzeigevorrichtung den kritischen Wert
überschreitet, wie es der Fall ist, wenn die Kabelanlage mit Gas gefüllt wird. Das
obere Ende dieses Schenkels wird von einer domförmig ausgebildeten Abschlußwandung
verschlossen, die am deutlichsten aus den Fig.3 und 5 hervorgeht. Ein kleines Stück
unterhalb des oberen Endes eines jeden Schenkels ist einkurzes Abzweigrohr 24, 24a
vorgesehen.
An jedes dieser Abzweigrohre 24, 24' schließt sich ein
zylindrisches Glasgefäß 25, 251 an, von denen jedes einen Innendurchmesser
von etwa 3o mm hat und die in der Mitte eine Scheibe 26 aus gesintertem Glas von
etwa 2 mm Schichtstärke mit Poren in der Größenordnung von 50 Mikron im Durchmesser
aufweist. Diese Scheibe teilt das Innere des Gefäßes in zwei Kammern ein. In derjenigen
Abschlußwandung eines jeden Gefäßes, die dem U-Rohr benachbart ist, ist ein kurzes
Verbindungsrohr 27 vorgesehen, das mit dem Abzweigrohr verbunden ist. Dieses Verbindungsrohr
sitzt an der unteren Seite des Gefäßes so, daß die Fläche seiner Wandung am untersten
Teil eine glatte tortsetzung des unteren Teiles der Wandung des Gefäßes bildet,
wodurch ein ungehemmter Rückfluß der Quecksilberteilchen gewährleistet ist, falls
diese in das Gefäß eindringen. Die Abzweigrohre 24 und 24a sind vom U-Rohr wegführend
nach oben hin geneigt, wodurch das Zurückfließen aus den Gefäßen 25 und 25a erleichtert
wird. In den andern Endwandungen dieser Gefäße sind kurze Mittelrohrstücke 28 und
28a vorgesehen. An das Rohrstück 28 ii,st das benachbarte Ende der Nebenisc:hlußrolirleitung
17 angeschlossen. Das benachbarte Ende der andern Nebenschlußleitung 15 ist zum
Innern des Domes hin offen, so daß der eingeschlossene Raum die Verbindung zwischen
Rohr 15 und dem offenen Ende 28a der Kammer 25a bilidet.
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In jeden der Schenkel des U-Rohres sind je zwei Drähte, und zwar 29
und 30 in dem einen unid 29a und 30a in dem andern eingeschlossen. Die Enden
dieser Drähte innerhalb des Rohres erstrecken sich nach unten bis auf ungefähr 1,5
mm oberhalb des Spiegels der Quecksilbersäule, wenn diese in der Gleichgewichtsstiellung
ist. Die Drähte 30 und 30a, also von jedem Paar ein Draht, sind nach außen
mit dein Dom 16 verbunden, welcher aus Metall ist, und über diesen mit dem Metallkörper
der Muffenhülle 9 und dadurch mit den äußeren Metallteilen des Kabels selbst, wodurch
eine zuverlässige Endverbindung hergestellt wird. Die andern Drähte 29 und 29a der
beiden Kontakbdrahtpaare sind nach außen geführt und mit den Adern eines doppeladrigen
Kabels 31 verbunden, das durch den oberen Teil des Domes hindurchführt. Dieses Kabel
ist zweckmäßig ein Kabel mit einem Metallmantel, welcher an die Domwandung angelötet
werden kann. Ein Vergußmassenverschluß 32 wird zweckmäßig an seinem unteren Ende
vorgesehen. Das Kabel 31
zusammen mit den Nebenschlußrohren 33 und 33a für
die äußeren Bleimäntel 3 und 3a werden durch eine CSffnung ]in Deckel des Kastens
14 hindurchgeführt, wobei das Kabel in einer dreipoligen Steckdose 34 endigt, die
in einer Prüfkammer 35 (Fig. 6) untergebracht ist, und der Metallmantel des Kabels
iuit (lern Erdanschluß der Steckdose verbunden ist. An diese Steckdose kann eine
tragbare Steckvorrichtung zum Ermitteln und Anzeigern einer Quecksilberspiegeländerung
im U-Rohr angeschaltet werden. Diese besteht aus einer Stromquelle 37, deren eine
Klemme mit dem Erdkontäkt der Steckdose 38 verbunden ist, während die andere Klemme
über ein Voltmeter39 oder ein :ihnliches Anzeigegerät und einen Wechselschalter
4o mit dem einen oder dem andern der beiden Kontaktstifte des Steckers, je nach
der Einstellung des Schalters, verbunden ist. Eine Veränderung des Ouecksilberspiegels
im U-Rohr, die ausreicht, um ein Kontaktdrahtpaar kurzzuschließen, wird, wenn der
Schalter in der richtigen Stellung ist, durch das Anzeigegerät 39 kenntlich gemacht,
wobei die Richtung der Quecksilherspiegeländerung und damit die Richtung des Gasflusses
infolge der Leckstelle durch die Stellung des Schalters angezeigt wird.
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Mit solch einer Anzeigevorrichtung kann der Gasfluß durch die Vorrichtung
mit einer Menge von 0,31 pro Sekunde während der Füllung des Kabels dauernd
stattfinden, ohne daß zu befürchten ist, daß Quecksilber durch einen der porösen
Teile hindurchtritt. Beim Leckstellenüberwachungsbetrieb werden die Kontakte geschlossen,
wenn am U-Rohr ein Druckunterschied von 0,3 mm Quecksilbersäule vorhanden
ist, was etwa einem Gasaustritt von 0,03 cni3 pro Sekunde entspricht.
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Wenn auch Fig. 1 nur zwei Kabellängen des Kabelsystems zeigt, so bedarf
es kaum des Hinweises, daß dieses in der Regel natürlich aus bedeutend mehr Kabelabschnitten
und Kabelverbindungsstellen besteht. Es ist vorteilhaft, bei aufgeteiltem Kabelsystem
die Erfindung <in jeder Aufteilungsstelle anzuwenden.