WO2006018371A1 - Elektroenergieübertragungseinrichtung mit einem phasenleiter und einem mantelleiter - Google Patents

Elektroenergieübertragungseinrichtung mit einem phasenleiter und einem mantelleiter Download PDF

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WO2006018371A1
WO2006018371A1 PCT/EP2005/053712 EP2005053712W WO2006018371A1 WO 2006018371 A1 WO2006018371 A1 WO 2006018371A1 EP 2005053712 W EP2005053712 W EP 2005053712W WO 2006018371 A1 WO2006018371 A1 WO 2006018371A1
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conductors
sheath
power transmission
transmission device
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PCT/EP2005/053712
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Inventor
Günther SCHÖFFNER
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G5/00—Installations of bus-bars
    • H02G5/06—Totally-enclosed installations, e.g. in metal casings
    • H02G5/063—Totally-enclosed installations, e.g. in metal casings filled with oil or gas

Definitions

  • Electric power transmission device with a phase conductor and a sheath conductor
  • the invention relates to a Elektroenergyübertra ⁇ restriction device ter with a phase conductor and an encasing, wherein the phase conductors of the transmission is a elektri ⁇ 's energy flow.
  • Such an electric power transmission device is spielmik known from the patent US 5,530,200.
  • the local electric power transmission device is designed as a gas-insulated electrical line.
  • Each of the phase conductors is surrounded by a tubular sheath conductor in each case.
  • the inside of the sheath conductors is filled with an insulating gas under elevated pressure.
  • Gas-insulated lines have a very high current carrying capacity due to their construction. Since the sheath conductors must be pressure-gas-tight and tight, they are made thick-walled. This makes it possible to guide large backflows through the sheathed conductor. Due to the comparatively low impedance of a gas-insulated line and the high current carrying capacity, large short-circuit currents can occur in meshed networks. Switching devices such. B. high voltage
  • Circuit breakers can no longer control these in part. In the typical application of gas-insulated lines for the transmission of larger amounts of electrical energy into existing network arrangements, there is therefore the danger of overloading of switching devices.
  • the invention has the object to provide a power transmission device such einer ⁇ configure that in simple way, the rise of a short-circuit current is limited.
  • the object is at a Elektroenergieübertragungseinrich- of the type mentioned processing according to the invention thereby solves ge ⁇ that the external conductor is separable by means of a switching device.
  • SHORT- is inserted in a sheath conductors, as usual in gas-insulated lines, occurs due to transitions Indutationsvor ⁇ a return current.
  • the return current is directed in magnitude and phase so that the magnetic fields which emanate from the phase current flowing in the phase conductor and from the return current flowing in the sheath conductor approximately neutralize themselves.
  • the flow of the return current in the sheath conductor is interrupted in certain sections.
  • the magnetic fields of the phase current and the return current can no longer be neutralized.
  • a magnetic field is also occurs outside the sheathed conductor, a magnetic field. This results in an increased inductance of the Monanord ⁇ tion.
  • short-circuit currents are to be limited, it is advantageous ⁇ way, to carry out the switching device, for example, as a power switch or power ⁇ electronic components, such as thyristors.
  • the sheathed conductor allows the sheathed conductor to be interrupted rapidly, thereby increasing the inductance of the electrical power transmission device. Due to the increased Indukt foundedsbelages a short-circuit current is limited.
  • a further advantageous embodiment can provide that between an input and an output of the electrical energy Transmission device of the sheath conductor is separable into a larger An ⁇ number of sections than the phase conductor.
  • a fine gradation of the influence of a short-circuit current can be provided.
  • a more or less strong limitation can be achieved.
  • the risk of overcompensation in a separation is reduced to large sections of the sheathed conductor.
  • An operational separation of the sheathed conductor provides leis ⁇ tet it roenergieübertragungsleaned even during a power transmission over the Elekt ⁇ to rea ⁇ lust on network operations quickly. Targeted individual sections of the sheathed conductor can be switched on or off.
  • sheath conductor is separable by means of a repeatedly switchable switching device.
  • Switchable switching devices such as switch-disconnectors, load switches or circuit breakers
  • the individual switching devices can be matched with one another in terms of their switching behavior, so that, for example, a cascade-like connection or disconnection of individual shroud conductor sections takes place.
  • a further advantageous embodiment may provide that at least one, in particular each of the sections of the man ⁇ telleiters is electrically grounded.
  • At least one low-impedance grounding of the sheathed conductor it is possible to flow in the jacket flowing back currents to earth from ⁇ .
  • return currents can forcibly ⁇ flow over certain grounding points.
  • the magnetic flux which also occurs outside of the sheath conductor during a separation of the sheath conductors is bundled. Due to the bundling, the inductive effect is additionally reinforced. In ei ⁇ ner reinforcement of the inductance of the Elektroenergyschreibtra ⁇ supply device in the event of a short circuit circuit current greater impact on the short ⁇ , that is, the short-circuit current ⁇ is also influenced by amplitude and phase angle. In order to ensure as uniform as possible act on all Pha ⁇ senleiter and any external conductor, it is advantageous to arrange the ferromagnetic body in each case between adjacent casing conductors.
  • two ferromagnetic bodies for example, can be arranged in each case between the outer phase conductors / sheathed conductors and the inner phase conductor / sheathed conductor.
  • a plurality of phase conductors and a plurality of sheath conductors run parallel to one another and sections of different sheath conductors can be electrically outcrossed.
  • the Indukt organisationssbelages not only ei ⁇ ne limit occurring short-circuit currents is possible. Furthermore, by changing the impedance of an electrical energy transmission device, the direction of an energy flow within a network can be influenced. Thus, targeted overloading of individual transmission lines can be prevented by passing the energy flow through alternative paths by means of an impedance change.
  • at least one ferromagnetic body influencing the magnetic field of the electric power transmission device is arranged between the individual sheathed conductors.
  • a sheathed conductor may be further provided that a certain sections surrounding the phase conductors, in particular ⁇ sondere is arranged coaxially with respect to the phase conductor.
  • phase conductor By enclosing the phase conductor with the sheath conductor, the phase conductor is protected against external mechanical influences.
  • a uniform induction of a reverse current in the sheath conductor can be produced.
  • a further advantageous embodiment can provide that the sheath conductor is at least partially formed from a pressure-resistant tube.
  • this tube can also be used as encapsulating a gas ⁇ insulated line use.
  • the pressure-resistant tube can then be used both for mechanical stabilization of the electrical energy transmission device, as well as for the gas-tight sheathing of the phase conductor.
  • Figure 1 shows a gas-insulated line with switchable Man ⁇ telleiter with switched-over conductor
  • FIG. 2 shows the gas-insulated line with broken conductor
  • FIG. 3 shows a gas-insulated cable with a binding crosswise ⁇ cash shell conductor sections
  • Figure 4 shows a laying of several phase conductors and a plurality of sheath conductors in a plane and the
  • FIG. 5 shows a laying of several phase conductors and a plurality of sheath conductors in a triangular arrangement.
  • a gas-insulated electrical line is shown schematically in section.
  • the gas-insulated electrical ⁇ cal line has a first phase conductor Ia.
  • the first phase conductor Ia is surrounded by a first sheath conductor 2a.
  • the sheath conductor 2a is divisible via a first switch 3a into a first section 2a 'and a second section 2a''.
  • Parallel to the first phase conductor Ia and the first sheath conductor 2a, a second phase conductor Ib and a third phase conductor Ic and a second sheath conductor 2b and a third sheath conductor 2c are arranged.
  • the three Pha ⁇ senleiter Ia, Ib, Ic and the three external conductor 2a, 2b, 2c are of identical construction, so that the second Man ⁇ telleiter 2b and the third external conductor 2c by means of a second switch 3b and a third switch 3c each in a first section 2b ', 2c' and a second section 2b '' and 2c '' are divisible.
  • the three phase conductors Ia, Ib, Ic, and the three sheath conductors 2a, 2b, 2c serve to transmit an electrical energy flow within a three-phase AC voltage system.
  • a feeding electric power supply network 4 is arranged on the input side of the gas-insulated electrical line acting as an electric power transmission device.
  • the electrical energy supply network 4 has, for example, a plurality of generators or also feed-in points from adjacent electric energy supply networks.
  • the Elektroenergychucksnet ⁇ zes 4 grounding points are for example provided in the individual phases of the three-phase alternating voltage systems ⁇ at substations.
  • an electrical pickup 5 is arranged at the output of the gas-insulated electrical conductor.
  • the buyer 5 is for example an industrial plant with a
  • a gas-insulated line is constructed of a phase conductor Ia, Ib, Ic, which is surrounded by a sheath conductor 2a, 2b, 2c.
  • the sheath conductor 2a, 2b, 2c is formed in the form of a thick-walled tube, which consists of electrically lei ⁇ tendem material.
  • the sheath conductor 2a, 2b, 2c is arranged in a gastight manner around the phase conductor 1a, 1b, 1c.
  • the sheath conductors 2a, 2b, 2c are each connected to a ground potential. This makes it possible to lay the gas-insulated electrical lines directly in the ground, or it may be on the provision of a contact Protective device for the jacket conductor 2a, 2b, 2c are dispensed with.
  • the switches 3a, 3b, 3c are closed, so that the sheath conductors 2a, 2b, 2c are continuously electrically conductive.
  • the phase current flows to the acceptor 5. Due to electromagnetic induction, a so-called reverse current is induced in the shell conductors 2a, 2b, 2c.
  • the return current has approximately the same amplitude as the phase current in the phase conductors Ia, Ib, Ic. However, a phase angle offset by 180 ° is recorded.
  • the egg ⁇ ing induction of the electric power transmission device is almost exclusively determined by the arrangement of the sheath conductors 2a, 2b, 2c and the phase conductors Ia, Ib, Ic.
  • the magnetic field is very low outside the sheath conductors 2a, 2b, 2c.
  • the short circuit is supplied from the electrical power supply network 4 via the gas-insulated line.
  • the gas-insulated electrical line is quite in the Able to carry the short-circuit current.
  • the height of the short-circuit current to be controlled is essentially limited by the circuit breakers used, which are provided for switching off such a short-circuit current.
  • a short-circuit current is detected, an opening of the switches 3a, 3b, 3c and thus an interruption of the Man ⁇ telleiter 2a, 2b, 2c respectively in a first section 2a ', 2b', 2c 'and a second section 2a'', 2b '', 2c '' (see Figure 2).
  • the triggering of the switch can be effected, for example, by monitoring the reverse current flowing in the sheath conductor 2a, 2b, 2c, or the switches 3a, 3b, 3c can be activated by protective devices which monitor the phase current in the phase conductors 1a, 1b, 1c.
  • the earth connection of the conductor conductors 2a, 2b, 2c is separated at the output end of the gas-insulated electrical line. Due to the division into several sections, the flow of a return current over the entire of the sheathed conductor 2a, 2b, 2c is no longer possible. As a result, the overall system is brought into an asymmetrical position and the magnetic field also extends outside of the
  • Sheath conductors 2a, 2b, 2c This results in an increased inductance of the arrangement formed from phase conductors and sheath conductors.
  • the increased inductive component increases the overall impedance of the gas-insulated electrical line (between the input side and the output side).
  • the Incr ⁇ te impedance causes circuit current limiting of the current flowing Kurz ⁇ . If the increase in the impedance are tertungs addition un ⁇ , there is still the possibility ferromagnetic body between the encasing conductors 2a, 2b, 2c or outside the external conductor 2a, 2b, 2c to ⁇ order (see FIG. 4 and 5) ,
  • the ferromagnetic bodies act to bundle the outside of the sheath conductor 2a, 2b, 2c occurring magnetic field.
  • the ferromagnetic body acts as an iron core.
  • FIG. 4 shows a laying arrangement of a gas-insulated electrical line, in which the three phase conductors Ia, Ib, Ic belonging to an energy transmission system for three phase alternating current and the three arranged coaxially with the three phase conductors Ia, Ib, Ic Sheath conductors 2a, 2b, 2c lie in one plane. Between the sheath conductors 2a, 2b, 2c, a first ferromagnetic body 8 and a second ferromagnetic body 9 are arranged. The ferromagnetic bodies 8, 9 are used for bundling the magnetic field in the case of the separation or "cross-bonding" of sheathed conductors 2a, 2b, 2c.
  • FIG. 1 shows a laying arrangement of a gas-insulated electrical line, in which the three phase conductors Ia, Ib, Ic belonging to an energy transmission system for three phase alternating current and the three arranged coaxially with the three phase conductors Ia, Ib, Ic Sheath conductor
  • a third ferromagnetic body 10 is arranged, which in the case of an uneven loading of phase conductors Ia, Ib, Ic and associated sheath conductors 2a, 2b, 2c then becomes the thinner
  • the ferromagnetic bodies can be made in different shapes and materials, such as stratified bodies, etc.
  • the arrangement of the ferromagnetic bodies can also be used take place at further in Figs. 4 and 5, not shown Posi ⁇ .
  • the ferromagnetic bodies can thus also be arranged laterally or above or below the sheath conductors 2a, 2b, 2c.

Abstract

Eine gasisolierte elektrische Leitung weist zumindest einen Phasenleiter (1a, 1b, 1b) sowie einen Mantelleiter (2a, 2b, 2c) auf. Der Phasenleiter (1a, 1b, 1c) ist von einem Mantelleiter (2a, 2b, 2c) umgeben. Mittels eines Schalters (3a, 3b, 3c) ist der Mantelleiter (2a, 2b, 2c) in verschiedene Abschnitte aufteilbar. Eine Aufteilung in die verschiedenen Abschnitte erfolgt bei dem Auftreten eines Kurzschlussstromes.

Description

Beschreibung
Elektroenergieübertragungseinrichtung mit einem Phasenleiter und einem Mantelleiter
Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektroenergieübertra¬ gungseinrichtung mit einem Phasenleiter und einem Mantellei¬ ter, wobei der Phasenleiter der Übertragung eines elektri¬ schen Energieflusses dient.
Eine derartige Elektroenergieübertragungseinrichtung ist bei¬ spielsweise aus der Patentschrift US 5,530,200 bekannt. Die dortige Elektroenergieübertragungseinrichtung ist als gasiso¬ lierte elektrische Leitung ausgeführt. Jeder der Phasenleiter ist jeweils von einem rohrförmigen Mantelleiter umgeben. Das Innere der Mantelleiter ist mit einem unter erhöhtem Druck stehenden Isoliergas befüllt. Gasisolierte Leitungen weisen aufgrund ihrer Konstruktion eine sehr hohe Stromtragfähigkeit auf. Da die Mantelleiter druckgasfest und dicht sein müssen, sind diese dickwandig ausgeführt. Dadurch ist die Führung von großen Rückströmen über den Mantelleiter möglich. Aufgrund der vergleichsweise geringen Impedanz einer gasisolierten Leitung und der großen Stromtragfähigkeit kann es in ver- maschten Netzen zum Auftreten von großen Kurzschlussströmen kommen. Schalteinrichtungen wie z. B. Hochspannungs-
Leistungsschalter können diese zum Teil nicht mehr beherr¬ schen. Bei der typischen Anwendung von gasisolierten Leitun¬ gen zur Übertragung von größeren Elektroenergiemengen in be¬ stehende Netzanordnungen besteht deshalb die Gefahr einer Überlastung von Schalteinrichtungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektroener¬ gieübertragungseinrichtung derart auszugestalten, dass in einfacher Weise der Anstieg eines Kurzschlussstromes begrenzt wird.
Die Aufgabe wird bei einer Elektroenergieübertragungseinrich- tung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch ge¬ löst, dass der Mantelleiter mittels einer Schalteinrichtung auftrennbar ist.
In einem Mantelleiter, wie er bei gasisolierten Leitungen üb- licherweise eingesetzt ist, tritt aufgrund von Induktionsvor¬ gängen ein Rückstrom auf. Der Rückstrom ist dabei nach Betrag und Phase so gerichtet, dass sich die Magnetfelder, die von dem im Phasenleiter fließenden Phasenstrom sowie von den im Mantelleiter fließenden Rückstrom ausgehen, annähernd neutra- lisieren. Durch das Vorsehen einer Schalteinrichtung wird das Fließen des Rückstromes in dem Mantelleiter in bestimmten Ab¬ schnitten unterbrochen. Durch die so geschaffenen asymmetri¬ schen Verhältnisse können sich die Magnetfelder von Phasen¬ strom und Rückstrom nicht mehr neutralisieren. Nunmehr tritt auch außerhalb des Mantelleiters ein Magnetfeld auf. Dadurch ergibt sich eine vergrößerte Induktivität der Gesamtanord¬ nung. Da Kurzschlussströme zu begrenzen sind, ist es vorteil¬ haft, die Schalteinrichtung beispielsweise als Leistungs¬ schalter oder leistungselektronische Bauelemente, wie bei- spielsweise Thyristoren, auszuführen. Bei einem erhöhten Pha¬ senstrom im Phasenleiter kann durch die Schalteinrichtung der Mantelleiter rasch unterbrochen werden und so der Induktivi¬ tätsbelag der Elektroenergieübertragungseinrichtung vergrö¬ ßert werden. Aufgrund des vergrößerten Induktivitätsbelages wird ein Kurzschlussstrom begrenzt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass zwischen einem Eingang und einem Ausgang der Elektroenergie- Übertragungseinrichtung der Mantelleiter in eine größere An¬ zahl von Abschnitten auftrennbar ist als der Phasenleiter.
Durch eine Vielzahl von Abschnitten kann eine feine Abstufung der Beeinflussung eines Kurzschlussstromes bereitgestellt werden. Je nach Eigenschaften des Kurzschlussstromes, wie Amplitude oder Geschwindigkeit seines Anstieges, kann so eine mehr oder weniger starke Begrenzung erreicht werden. Somit ist die Gefahr eines Überkompensierens bei einem Auftrennen zu großer Abschnitte des Mantelleiters reduziert.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Man¬ telleiter während eines Betriebes der Elektroenergieübertra¬ gungseinrichtung auftrennbar ist.
Eine betriebsmäßige Auftrennung des Mantelleiters gewährleis¬ tet es, auch während einer Energieübertragung über die Elekt¬ roenergieübertragungseinrichtung rasch auf Netzvorgänge rea¬ gieren zu können. Gezielt können so einzelne Abschnitte des Mantelleiters zu- oder auch abgeschaltet werden.
Dabei kann vorteilhaft sein, dass der Mantelleiter mittels einer wiederholt schaltbaren Schalteinrichtung auftrennbar ist.
Wiederholt schaltbare Schalteinrichtungen, wie beispielsweise Lasttrennschalter, Lastschalter oder Leistungsschalter, kön¬ nen auch von übergeordneten Schutz- und Überwachungseinrich¬ tungen angesteuert werden. Dabei können die einzelnen Schalt- gerate in ihrem Schaltverhalten untereinander abgestimmt sein, so dass beispielsweise ein kaskadenartiges Zu- oder Ab¬ schalten einzelner Mantelleiterabschnitte erfolgt. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass zumindest einer, insbesondere jeder der Abschnitte des Man¬ telleiters elektrisch geerdet ist.
Über zumindest eine niederohmige Erdung des Mantelleiters ist es möglich, in dem Mantel fließende Rückströme gegen Erde ab¬ fließen zu lassen. Insbesondere bei dem Auftrennen des Man¬ telleiters in mehrere Abschnitte können so Rückströme zwangs¬ weise über bestimmte Erdungspunkte abfließen.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass mehrere Pha¬ senleiter und mehrere Mantelleiter parallel zueinander ver¬ laufen, wobei zumindest ein das Magnetfeld der Elektroener¬ gieübertragungseinrichtung beeinflussender ferromagnetischer Körper zwischen den einzelnen Mantelleitern angeordnet ist.
Durch den ferromagnetischen Körper wird der bei einer Auf¬ trennung der Mantelleiter der auch außerhalb der Mantelleiter auftretende magnetische Fluss gebündelt. Aufgrund der Bünde- lung wird die induktive Wirkung zusätzlich verstärkt. Bei ei¬ ner Verstärkung der Induktivität der Elektroenergieübertra¬ gungseinrichtung wird im Falle eines Kurzschlusses der Kurz¬ schlussstrom stärker beeinflusst, das heißt, der Kurzschluss¬ strom wird zusätzlich nach Amplitude und Phasenlage beein- flusst. Um ein möglichst gleichmäßiges Wirken auf alle Pha¬ senleiter sowie alle Mantelleiter zu gewährleisten ist es vorteilhaft, den ferromagnetischen Körper jeweils zwischen benachbarten Mantelleitern anzuordnen. Bei einer Anordnung dreier Phasenleiter und dreier Mantelleiter in einer Ebene können so beispielsweise zwei ferromagentische Körper jeweils zwischen den außen liegenden Phasenleitern/Mantelleitern und dem innen liegenden Phasenleiter/Mantelleiter angeordnet wer¬ den. Bei einer so genannten Dreieckanordnung dreier Phasen- leiter und dreier Mantelleiter ist es vorteilhaft, den ferro- magnetischen Körper im Zwickelbereich der Elektroenergieüber¬ tragungseinrichtung anzuordnen. Dadurch wird ein Kurzschluss¬ strom in allen Phasenleitern/Mantelleitern gleichmäßig be- grenzt.
Vorteilhaft kann weiterhin vorgesehen sein, dass mehrere Pha¬ senleiter und mehrere Mantelleiter parallel zueinander ver¬ laufen und Abschnitte verschiedener Mantelleiter elektrisch auskreuzbar sind.
Durch ein kreuzweises Verbinden einzelner Abschnitte mehrerer parallel verlaufender Mantelleiter ist eine Verringerung der Mantelströme erzielbar. Ein derartiges Auskreuzen wird auch „cross bonding" genannt. Durch das zyklische Austauschen der elektrischen Verbindungen einzelner Abschnitte mehrerer Man¬ telleiter werden die Rückströme in den Mantelleitern redu¬ ziert. Da sich die Magnetfelder ausgehend von Phasenströmen und reduzierten Rückströmen nicht mehr kompensieren, entsteht außerhalb des Mantelleiters ein erhöhtes magnetisches Feld. Aufgrund des verringerten Rückstromes im Mantelleiter wird die Induktivität der Elektroenergieübertragungseinrichtung erhöht.
Durch die Änderung des Induktivitätsbelages ist nicht nur ei¬ ne Begrenzung auftretender Kurzschlussströme möglich. Weiter¬ hin kann durch die Änderung der Impedanz einer Elektroener¬ gieübertragungseinrichtung die Richtung eines Energieflusses innerhalb eines Netzwerkes beeinflusst werden. So können ge- zielt Überlastungen einzelner Übertragungsleitungen verhin¬ dert werden, indem durch eine Impedanzänderung der Energie- fluss über alternative Wege geleitet wird. Vorteilhaft kann weiter vorgesehen sein, dass zumindest ein das Magnetfeld der Elektroenergieübertragungseinrichtung be¬ einflussender ferromagnetischer Körper zwischen den einzelnen Mantelleitern angeordnet ist.
Vorteilhaft kann weiterhin vorgesehen sein, dass ein Ab¬ schnitt eines Mantelleiters den Phasenleiter umgibt, insbe¬ sondere koaxial zu dem Phasenleiter angeordnet ist.
Durch eine Umhüllung des Phasenleiters mit dem Mantelleiter ist der Phasenleiter vor äußeren mechanischen Einflüssen ge¬ schützt. Insbesondere bei einer koaxialen Anordnung von Man¬ telleiter und Phasenleiter kann eine gleichmäßige Induktion eines Rückstromes in dem Mantelleiter erzeugt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Mantelleiter zumindest teilweise aus einem druckfesten Rohr gebildet ist.
Bei einer Ausgestaltung des Mantelleiters als druckfestes
Rohr kann dieses Rohr auch als Kapselungsgehäuse einer gas¬ isolierten Leitung Verwendung finden. Das druckfeste Rohr kann dann sowohl zur mechanischen Stabilisierung der Elektro¬ energieübertragungseinrichtung verwandt werden, als auch zur gasdichten Ummantelung des Phasenleiters.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei¬ spiels an einer Zeichnung schematisch gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.
Dabei zeigt die Figur 1 eine gasisolierte Leitung mit schaltbarem Man¬ telleiter mit durchgeschaltetem Mantelleiter, die
Figur 2 die gasisolierte Leitung mit unterbrochenem Man- telleiter, die
Figur 3 eine gasisolierte Leitung mit kreuzweise verbind¬ baren Mantelleiterabschnitten, die
Figur 4 eine Verlegung mehrerer Phasenleiter und mehrerer Mantelleiter in einer Ebene und die
Figur 5 eine Verlegung mehrerer Phasenleiter und mehrerer Mantelleiter in einer Dreiecksanordnung.
In den Figuren dargestellte gleichwirkende Baugruppen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In der Figur 1 ist eine gasisolierte elektrische Leitung schematisch im Schnitt dargestellt. Die gasisolierte elektri¬ sche Leitung weist einen ersten Phasenleiter Ia auf. Der ers¬ te Phasenleiter Ia ist von einem ersten Mantelleiter 2a umge¬ ben. Der Mantelleiter 2a ist über einen ersten Schalter 3a in einen ersten Abschnitt 2a' und einen zweiten Abschnitt 2a' ' aufteilbar. Parallel zu dem ersten Phasenleiter Ia und dem ersten Mantelleiter 2a sind ein zweiter Phasenleiter Ib sowie ein dritter Phasenleiter Ic und ein zweiter Mantelleiter 2b sowie ein dritter Mantelleiter 2c angeordnet. Die drei Pha¬ senleiter Ia, Ib, Ic sowie die drei Mantelleiter 2a, 2b, 2c sind gleichartig aufgebaut, so dass auch der zweite Man¬ telleiter 2b und der dritte Mantelleiter 2c mittels eines zweiten Schalters 3b sowie eines dritten Schalters 3c jeweils in einen ersten Abschnitt 2b' , 2c' sowie einen zweiten Ab- schnitt 2b' ' und 2c' ' aufteilbar sind. Die drei Phasenleiter Ia, Ib, Ic, und die drei Mantelleiter 2a, 2b, 2c dienen der Übertragung eines elektrischen Energieflusses innerhalb eines drei Phasen-Wechselspannungssystems. Auf der Eingangsseite der als Elektroenergieübertragungseinrichtung wirkenden gas¬ isolierten elektrischen Leitung ist ein speisendes Elektro¬ energieversorgungsnetz 4 angeordnet. Das Elektroenergiever¬ sorgungsnetz 4 weist beispielsweise mehrere Generatoren oder auch Einspeisepunkte aus benachbarten Elektroenergieversor- gungsnetzen auf. Innerhalb des Elektroenergieversorgungsnet¬ zes 4 sind beispielsweise an Umspannstationen Erdungspunkte in den einzelnen Phasen des drei Phasen-Wechselspannungs¬ systems vorgesehen. Am Ausgang des gasisolierten elektrischen Leiters ist ein elektrischer Abnehmer 5 angeordnet. Der Ab- nehmer 5 ist beispielsweise eine Industrieanlage mit einer
Vielzahl von elektrischen Motoren, Widerstandsheizungen usw. Bei einem großen Leistungsbedarf des Abnehmers 5 können große Energiemengen aus dem Elektroenergieversorgungsnetz 4 über die gasisolierte Leitung zu dem Abnehmer 5 übertragen werden. Eine gasisolierte Leitung ist dazu aus einem Phasenleiter Ia, Ib, Ic aufgebaut, welcher von einem Mantelleiter 2a, 2b, 2c umgeben ist. Der Mantelleiter 2a, 2b, 2c ist in Form eines dickwandigen Rohres ausgebildet, welches aus elektrisch lei¬ tendem Material besteht. Der Mantelleiter 2a, 2b, 2c ist gas- dicht um den Phasenleiter Ia, Ib, Ic herum angeordnet. Das
Innere des Mantelleiters 2a, 2b, 2c ist bei einer gasisolier¬ ten elektrischen Leitung mit einem unter erhöhtem Druck ste¬ henden Isoliergas befüllt. Um die zulässigen Berührungsspan¬ nungen einzuhalten, sind die Mantelleiter 2a, 2b, 2c jeweils mit einem Erdpotential verbunden. Dadurch ist es möglich, die gasisolierten elektrischen Leitungen unmittelbar im Erdreich zu verlegen, bzw. es kann auf das Vorsehen einer Berührungs- Schutzeinrichtung für den Mantellleiter 2a, 2b, 2c verzichtet werden.
In den Figuren ist jeweils schematisch eine Unterbrechungs- stelle des Mantelleiters dargestellt, wobei die Unterbre¬ chungsstelle mittels Schalter 3a, 3b, 3c überbrückbar ist. Um auch in diesem Bereich eine Druckgasisolation der Phasenlei¬ ter Ia, Ib, Ic zu gewährleisten, können dort beispielsweise Abschnitte aus elektrisch isolierendem Material als Druckgas- kapselung eingesetzt werden. Diese elektrisch isolierenden Abschnitte sind dann mittels einer schaltbaren elektrisch leitenden Verbindung überbrückbar.
Bei einem regulären Betrieb seitens des Abnehmers 5 sind die Schalter 3a, 3b, 3c geschlossen, so dass die Mantelleiter 2a, 2b, 2c durchgehend elektrisch leitend sind. In den einzelnen Phasenleitern Ia, Ib, Ic fließt der Phasenstrom zu dem Abneh¬ mer 5. Aufgrund von elektromagnetischer Induktion wird in den Mantelleitern 2a, 2b, 2c ein so genannter Rückstrom indu- ziert. Der Rückstrom weist in etwa die gleiche Amplitude wie der Phasenstrom in den Phasenleitern Ia, Ib, Ic auf. Jedoch ist eine um 180° versetzte Phasenlage zu verzeichnen. Die Ei¬ geninduktion der Elektroenergieübertragungseinrichtung wird fast ausschließlich von der aus dem Mantelleiter 2a, 2b, 2c und dem Phasenleiter Ia, Ib, Ic gebildeten Anordnung be¬ stimmt. Das Magnetfeld ist außerhalb der Mantelleiter 2a, 2b, 2c sehr gering. Bei dem Auftreten eines Kurzschlusses auf der Abnehmerseite 5 erfolgt eine Speisung des Kurzschlusses aus dem Elektroenergieversorgungsnetz 4 über die gasisolierte Leitung. Bei einem entsprechend leistungsstarken Elektroener¬ gieversorgungsnetz 4 kann es zu einem raschen Ansteigen eines nur noch schwer beherrschbaren Kurzschlussstromes kommen. Die gasisolierte elektrische Leitung ist dabei durchaus in der Lage, den Kurzschlussstrom zu tragen. Die Höhe des zu beherr¬ schenden Kurzschlussstromes wird im Wesentlichen durch die eingesetzten Leistungsschalter begrenzt, die zur Abschaltung eines derartigen Kurzschlussstromes vorgesehen sind. Bei der Detektion eines Kurzschlussstromes erfolgt eine Öffnung der Schalter 3a, 3b, 3c und damit eine Unterbrechung der Man¬ telleiter 2a, 2b, 2c jeweils in einen ersten Abschnitt 2a' , 2b', 2c' und einen zweiten Abschnitt 2a'', 2b'', 2c'' (siehe Figur 2) . Die Auslösung des Schalters kann beispielsweise durch eine Überwachung des in dem Mantelleiter 2a, 2b, 2c fließenden Rückstromes erfolgen oder die Schalter 3a, 3b, 3c können von Schutzgeräten angesteuert werden, welche den Pha¬ senstrom in den Phasenleitern Ia, Ib, Ic überwachen. Weiter¬ hin erfolgt eine Auftrennung der Erdungsverbindung der Man- telleiter 2a, 2b, 2c an dem ausgangsseitigen Ende der gasiso¬ lierten elektrischen Leitung. Aufgrund der Unterteilung in mehrere Abschnitte, ist das Fließen eines Rückstromes über die gesamte des Mantelleiters 2a, 2b, 2c nicht mehr möglich. Dadurch wird das Gesamtsystem in eine unsymmetrische Lage ge- bracht und das Magnetfeld erstreckt sich auch außerhalb der
Mantelleiter 2a, 2b, 2c. Dadurch ergibt sich eine vergrößerte Induktivität der aus Phasenleiter und Mantelleiter gebildeten Anordnung. Durch den vergrößerten induktiven Anteil wird die Gesamtimpedanz der gasisolierten elektrischen Leitung (zwi- sehen der Eingangs- und der Ausgangsseite) erhöht. Die erhöh¬ te Impedanz bewirkt eine Begrenzung des fließenden Kurz¬ schlussstromes. Soll die Erhöhung der Impedanz zusätzlich un¬ terstützt werden, besteht weiterhin die Möglichkeit, ferro- magnetische Körper zwischen den einzelnen Mantelleitern 2a, 2b, 2c oder auch außerhalb der Mantelleiter 2a, 2b, 2c anzu¬ ordnen (vgl. Figur 4 und 5) . Die ferromagnetischen Körper be¬ wirken einen Bündelung des außerhalb des Mantelleiters 2a, 2b, 2c auftretenden Magnetfeldes. Der ferromagnetische Körper wirkt als Eisenkern.
Da im stationären Zustand sich die von dem Strom in den Pha- senleitern Ia, Ib, Ic sowie den Rückströmen in den zugehöri¬ gen Mantelleitern 2a, 2b, 2c ausgehenden magnetischen Felder gegenseitig kompensieren, erfolgt bei durchgeschalteten Man¬ telleitern 2a, 2b, 2c durch die ferromagnetischen Körper kei¬ ne negative Beeinflussung hinsichtlich des Impedanzverhaltens der gasisolierten elektrischen Leitung.
Neben der Begrenzung eines Kurzschlussstromes kann die Auf¬ trennung der Mantelleiter 2a, 2b, 2c auch dazu genutzt wer¬ den, um die Impedanz einer Elektroenergieübertragungseinrich- tung, die innerhalb eines Netzwerkes befindlich ist, zu be¬ einflussen. Durch die Änderung der Impedanz einer einzelnen Elektroenergieübertragungseinrichtung innerhalb eines Netzes, kann der Lastfluss in dem Netz beeinflusst und gezielt ge¬ steuert werden.
In der Figur 3 ist das so genannte „cross bonding" des Man¬ telleiters schematisch dargestellt. Aufgrund des zyklischen Tauschens einzelner Abschnitte von Mantelleitern, die zu ei¬ nem Drehstromsystem gehören, wird der in den Mantelleitern fließende Rückstrom reduziert. Bei einer Reduzierung des
Rückstromes ist es nicht mehr möglich, dass von dem in den Phasenleitern fließenden Phasenstrom ausgehende Magnetfeld durch den Rückstrom nahezu vollständig zu kompensieren. In diesem Falle sind außerhalb der Mantelleiter magnetische FeI- der festzustellen. Die Wirkung dieser magnetischen Felder kann weiterhin durch das Einbringen ferromagnetischer Körper zwischen den Mantelleitern verstärkt werden. Um eine Reduzie¬ rung des Rückstromes durch das Auskreuzen von Mantelleiterab- schnitten zu erreichen, ist es notwendig, den gasisolierten Leiter auf der Eingangsseite und auf der Ausgangsseite zu er¬ den. Weitere Erdungspunkte sind während des „cross bondings" aufzuheben. Durch eine entsprechende Umschalteinrichtung 6a, 6b, ist es möglich, einen durchgeschalteten Mantelleiter ei¬ ner Phase in mehrere Abschnitte aufzuteilen und eine kreuz¬ weise elektrische Kontaktierung einzelner Abschnitte ver¬ schiedener Mantelleiter verschiedener Phasen eines Drehstrom¬ systems vorzunehmen. Bei einer entsprechenden Koppelung sind dann auch automatisiert unerwünschte Erdungspunkte 7 trenn¬ bar.
In der Figur 4 ist eine Verlegeanordnung einer gasisolierten elektrischen Leitung dargestellt, bei der die zu einem Ener- gieübertragungssystem für drei Phasen-Wechselstrom zugehöri¬ gen drei Phasenleiter Ia, Ib, Ic sowie die koaxial zu den drei Phasenleitern Ia, Ib, Ic angeordneten drei Mantelleiter 2a, 2b, 2c in einer Ebene liegen. Zwischen den Mantelleitern 2a, 2b, 2c sind ein erster ferromagnetischer Körper 8 sowie ein zweiter ferromagnetischer Körper 9 angeordnet. Die ferro- magnetischen Körper 8, 9 dienen der Bündelung des Magnetfel¬ des für den Fall der Auftrennung bzw. des „cross bondings" von Mantelleitern 2a, 2b, 2c. Die Figur 5 zeigt drei Phasen¬ leiter Ia, Ib, Ic und drei zugehörige Mantelleiter 2a, 2b, 2c in einer Dreiecksanordnung. Im Zentrumsbereich des Dreieckes ist ein dritter ferromagnetischer Körper 10 angeordnet, wel¬ cher im Falle einer ungleichmäßigen Belastung von Phasenlei¬ ter Ia, Ib, Ic und zugehörigem Mantelleiter 2a, 2b, 2c das dann außerhalb des Mantelleiters auftretende magnetische Feld lenkt. Die ferromagnetischen Körper können in verschiedenen Formen und aus verschiedenen Materialien hergestellt werden. So können beispielsweise geschichtete Körper zu Anwendung kommen. Die Anordnung der ferromagnetischen Körper kann auch an weiteren in den Figuren 4 und 5 nicht dargestellten Posi¬ tionen erfolgen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, Traggestelle besonders massiv auszugestalten und diese als ferromagnetischen Körper einzusetzen. Die ferromagnetischen Körper können so auch seitlich oder ober- bzw. unterhalb der Mantelleiter 2a, 2b, 2c angeordnet sein.

Claims

Patentansprüche
1. Elektroenergieübertragungseinrichtung mit einem Phasenlei¬ ter (Ia, Ib, Ic) und einem Mantelleiter (2a, 2b, 2c) , wobei der Phasenleiter (Ia, Ib, Ic) der Übertragung eines elektri¬ schen Energieflusses dient, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Mantelleiter (2a, 2b, 2c) mittels einer Schalteinrichtung (3a, 3b, 3c) auftrennbar ist.
2. Elektroenergieübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zwischen einem Eingang und einem Ausgang der Elektroenergie¬ übertragungseinrichtung der Mantelleiter (2a, 2b, 2c) in eine größere Anzahl von Abschnitten auftrennbar ist als der Pha¬ senleiter (Ia, Ib, Ic) .
3. Elektroenergieübertragungseinrichtung nach einem der An¬ sprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Mantelleiter (2a, 2b, 2c) während eines Betriebes der Elektroenergieübertragungseinrichtung auftrennbar ist.
4. Elektroenergieübertragungseinrichtung nach einem der An- sprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Mantelleiter (2a, 2b, 2c) mittels einer wiederholt schaltbaren Schalteinrichtung (3a, 3b, 3c) auftrennbar ist.
5. Elektroenergieübertragungseinrichtung nach einem der An¬ sprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zumindest einer, insbesondere jeder der Abschnitte des Man¬ telleiters (2a, 2b, 2c) elektrisch geerdet ist.
6. Elektroenergieübertragungseinrichtung nach einem der An- sprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mehrere Phasenleiter (Ia, Ib, Ic) und mehrere Mantelleiter (2a, 2b, 2c) parallel zueinander verlaufen wobei zumindest ein das Magnetfeld der Elektroenergieübertragungseinrichtung beeinflussender ferromagnetischer Körper (8, 9, 10) zwischen den einzelnen Mantelleitern (2a, 2b, 2c) angeordnet ist.
7. Elektroenergieübertragungseinrichtung nach einem der An¬ sprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mehrere Phasenleiter (Ia, Ib, Ic) und mehrere Mantelleiter (2a, 2b, 2c) parallel zueinander verlaufen und Abschnitte verschiedener Mantelleiter (2a, 2b, 2c) elektrisch auskreuz¬ bar sind.
8. Elektroenergieübertragungseinrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zumindest ein das Magnetfeld der Elektroenergieübertragungs¬ einrichtung beeinflussender ferromagnetischer Körper (8, 9, 10) zwischen den einzelnen Mantelleitern (2a, 2b, 2c) ange¬ ordnet ist.
9. Elektroenergieübertragungseinrichtung nach einem der An¬ sprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Abschnitt eines Mantelleiters (2a, 2b, 2c) den Phasenlei¬ ter (Ia, Ib, Ic) umgibt, insbesondere koaxial zu dem Phasen¬ leiter (Ia, Ib, Ic) angeordnet ist.
10. Elektroenergieübertragungseinrichtung nach einem der An¬ sprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Mantelleiter (2a, 2b, 2c) zumindest teilweise aus einem druckfesten Rohr gebildet ist.
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