DE19604482A1

DE19604482A1 - Unterirdisch verlegbare gasisolierte Leitung

Info

Publication number: DE19604482A1
Application number: DE1996104482
Authority: DE
Inventors: Lutz Dr Niemeyer; Ralf Dr Pietsch
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Priority date: 1996-02-08
Filing date: 1996-02-08
Publication date: 1997-08-14

Description

Technisches Gebiet

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einer gasisolierten Leitung mit mindestens einem hochspannungsführenden, rohrförmi gen Stromleiter und mit einem unterirdisch verlegbaren, den mindestens einen Stromleiter auf Isolierstützern haltenden, isoliergasgefüllten Kapselungsrohr. Unterirdisch verlegte gasisolierte Leitungen werden mit Vorteil zur Energieübertragung in Ballungszentren verwendet, da sie ohne erhebliche Beeinträch tigung der durch den Verkehr, die Wasser- und Gasversorgung sowie die Abwasserentsorgung bestimmten Infrastruktur erstellt, betrieben oder erweitert können.

Stand der Technik

Eine gasisolierte Leitung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus US-A-4,415,763 bekannt. In dieser Patent veröffentlichung ist eine gasisolierte Leitung beschrieben, bei der ein hochspannungsführender Stromleiter in einem mit komprimiertem SF₆ gefüllten Rohr aus Isoliermaterial, wie typischerweise Polyäthylen, angeordnet ist. Das Isolierrohr trägt auf seiner Mantelfläche eine feldsteuernde und gegebenenfalls auftretenden Rückstrom führende Schicht aus leitendem oder halbleitendem Material.

Kurze Darstellung der Erfindung

Der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, eine gasisolierte Leitung der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher in besonders einfacher und kostengünstiger Weise hergestellt und gewartet werden kann, und welche sich zugleich durch gute dielektrische Eigenschaften auszeichnet.

Die gasisolierte Leitung nach der Erfindung kann äußerst kostengünstig gefertigt werden, da sie im wesentlichen aus preiswert und in großen Stückzahlen zur Verfügung stehenden Standardbauelementen gebildet ist. Solche Standardbauelemente sind im allgemeinen Rohre, wie sie in der Bau-, Installations- oder Heizungs- und Klimatechnik vor allem zur Führung strömender Flüssigkeiten und Gase, zur Übertragung von Wärme oder aber auch zur Herstellung begehbarer Untertunnelungen verwendet werden und weisen typischerweise Durchmesser von einigen Zentimetern bis mehreren Metern auf.

Mit derart dimensionierten Rohren ist es möglich, gasisolierte Leitungen nach der Erfindung zu bauen mit Nennspannungen bis zu 500 oder sogar 800 kV und mit Luft unter Atmosphärenbedingungen als Isoliergas. Da Druckrohre für die Kapselung und spezielle Isoliergase entfallen, ist die gasisolierte Leitung nicht nur umweltfreundlich, sondern kommt zugleich ohne aufwendige Dichtungs- und Dichteüberwachungstechnologie aus.

Aufgrund des gegenüber Kabeln oder druckgasisolierten Rohrlei tern vergrößerten Durchmessers des Stromleiters und des Kapselungsrohrs können besonders preiswerte, dielektrisch nur geringfügig belastete Stützisolatoren eingebaut werden. Zugleich können wegen der großen Abmessungen von Stromleiter und Kapselungsrohr große Nennströme geführt werden, ohne daß eine unzulässig hohe Erwärmung der gasisolierten Leitung zu befürchten ist. Dies zum einen deswegen, da durch die großen Abmessungen der gasisolierten Leitung die Stromdichten des im Stromleiter geführten Betriebsstroms und eines gegebenenfalls im Kapselungsrohr geführten Rückstroms gegenüber druckgasisolierten Leitungen wesentlich herabgesetzt werden. Zum anderen aber auch deswegen, da wegen der großen Durchmesser der Rohre die vom Betriebsstrom gebildete Wärme durch natürliche Konvektion der als Isoliergas verwendeten Luft und durch erhöhte Wärmeleitung ins umgebende Erdreich äußerst schnell und wirkungsvoll abgeführt wird.

Ein weiterer großer Vorteil der gasisolierten Leitung nach der Erfindung besteht darin, daß aufgrund ihrer großen Abmessungen die elektrischen Verluste gering gehalten werden, und daß bei einem gegebenenfalls auftretenden Kurzschluß ein unzulässig hoher Druckaufbau weitgehend vermieden wird. Daher sind Schottungsisolatoren überflüssig, welche bei druckgasisolierten Leitungen eine örtliche Begrenzung gegebenenfalls auftretender Störlichtbögen und der damit verbundenen Druckwellen bewirken. Zudem können beim Betrieb der Leitung anfallende Reparatur- und Wartungsarbeiten durch Begehen des Kapselungsrohrs rasch ausgeführt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiele der Erfindung und die damit erzielbaren weiteren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine Aufsicht auf einen radial geführten Schnitt durch eine Ausführungsform eines Leitungsabschnitts einer gasisolierten Leitung nach der Erfindung, und

Fig. 2 eine Aufsicht in Pfeilrichtung auf einen längs II-II geführten Schnitt durch den Leitungsabschnitt nach Fig. 1.

Weg zur Ausführung der Erfindung

In beiden Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleichwirkende Teile. Ein in den Fig. 1 und 2 dargestellter Leitungsabschnitt 1 einer gasisolierten Leitung weist einen auf Stützisolatoren 2 in einem Kapselungsrohr 3 zentral gelagerten Stromleiter 4 auf, welcher axialsymmetrisch und hohl ausgebildet ist und sich auf einem Hochspannungspotential von beispielsweise 500 kV befindet. Das Kapselungsrohr 3 ist unter der Erdober fläche 12 vergraben und ist mit Luft unter Atmosphärenbedingun gen gefüllt. Um elektromagnetische Störfelder an der Erdober fläche zu vermeiden, reicht es aus, wenn das Kapselungsrohr mehrere - typischerweise mindestens 2 - Meter unter der Erdoberfläche vergraben ist.

Der Stromleiter 4 weist ein stromleitendes Verbindungsstück 5 und zwei Leiterabschnitte 6, 7 auf. Die Leiterabschnitte 6, 7 sind aus einem vorwiegend Aluminium enthaltenden Leichtmetall rohr mit einem Durchmesser von ca. 450 mm gebildet. Ein solches Rohr wird in großen Stückzahlen in der Klima- und Heizungs technik eingesetzt und ist daher äußerst preiswert verfügbar. Das Verbindungsstück 5 kann eine Schweißstelle sein, kann aber auch als begrenzt längsverschiebliche und damit Wärmedehnungen im Stromleiter aufnehmende Rohrmuffe ausgebildet sein und auf seiner Innenseite Kontaktelemente 5a tragen, welche den Leiterstrom von Abschnitt 6 auf die Muffe und von dort auf den Abschnitt 7 führen.

Das Kapselungsrohr 3 kann zwei Rohrabschnitte 8, 9 enthalten, welche an den einander zugewandten Enden unter Bildung eines elektrischen Kontakts 13 elastisch übereinandergeschoben sind. Die Rohrabschnitte sind aus einem in der Wasserversorgungs-, Kanalisations- oder Pipelinetechnologie verwendbaren Rohr gebildet, welches bei einer Nennspannung von 500 kV einen Durchmesser von typischerweise 2500 mm aufweist. Mit Vorteil kann das Kapselungsrohr 3 auch ein elektrisch leitendes, insbesondere aus verzinktem Stahl bestehendes, Wellrohr 13 sein, welches zugleich den Rückleiter der gasisolierten Leitung bildet. Dieses Wellrohr ist im oberen Teil von Fig. 1 alternativ zu den Rohrabschnitten 8 und 9 dargestellt. Ein derartiges Wellrohr wird in großem Umfang im Bauwesen bei der Herstellung von Untertunnelungen von Straßen und Eisenbahnen, etwa für den Fußgängerverkehr oder zur Führung von Wasserläufen, verwendet. Das Kapselungsrohr kann aber auch aus miteinander verschweißten Abschnitten eines Kunststoffrohrs, etwa aus Polyäthylen, gebildet sein. Das Kapselungsrohr 3 trägt dann vorzugsweise auf seiner Mantelfläche eine insbesondere aus Aluminiumfolie gebildete Beschichtung.

Bei einem Mehrphasensystem, bei dem jede Phase in einem separaten Kapselungsrohr angeordnet ist, reicht es im allgemeinen aus, wenn parallel zu den Kapselungsrohren im Erdreich ein der Aufnahme eines Ausgleichsstroms dienender Rückleiter angeordnet ist. Sind die 3 Phasenleiter in einem einzigen Kapselungsrohr 3 angeordnet, so werden bei Schieflast Rückströme in der vom metallenen Rohr gebildeten Kapselung oder dem vorzugsweise auf der Mantelfläche des isolierenden Kapselungsrohrs angeordneten Beschichtung geführt.

Zumindest am Anfang und am Ende der Leitung ist jeweils mindestens ein zwischen den Stromleiter 4 und das Kapselungsrohr 3 geschalteter, aus Fig. 2 ersichtlicher Überspannungsableiter 10 angeordnet. Dieser Überspannungsableiter bildet beispielsweise ein Bein eines dreibeinig ausgebildeten Stützisolators 2. Der Überspannungsableiter 10 enthält nichtlineare Widerstände 11 auf der Basis von Metalloxid und weist beispielsweise ein das Doppelte der Leitungsnennspannung betragendes Schutzniveau auf. Damit ist sichergestellt, daß selbst bei einer Oberflächen rauhigkeit von etwa 20 mm, wie dies für Lüftungsrohre typisch ist, unerwünscht hohe dielektrische Belastungen der Stützisolatoren bei der Einwirkung von Stoßspannungen niedrig gehalten werden.

Die Stützisolatoren 2 weisen zumindest an ihrer Oberfläche eine Beschichtung 14 aus porösem Isoliermaterial, insbesondere Polymerbeton, auf. Dadurch wird erreicht, daß auf dem Stromleiter 4 sich bildendes und auf die Stützeroberfläche ablaufendes Kondenswasser von der Stützeroberfläche abgesaugt wird. Ein vom Stromleiter 4 auf das Kapselungsrohr 3 geführter und die dielektrische Festigkeit der Leitung wesentlich herabsetzender Feuchtigkeitsfilm wird so vermieden. Die abgesaugte Flüssigkeit wird aus dem Inneren des porösen Isoliermaterials durch dielektrische Erwärmung als Dampf ausgetrieben.

Bezugszeichenliste

1 Leitungsabschnitt
2 Stützisolatoren
3 Kapselungsrohr
4 Stromleiter
5 Verbindungsstück
5a Kontaktelemente
6, 7, 8, 9 Rohrabschnitte
10 Überspannungsableiter
11 nichtlineare Widerstände
12 Erdoberfläche
13 Wellrohr
14 Beschichtung

Claims

1. Gasisolierte Leitung (1) mit mindestens einem hochspan nungsführenden, rohrförmigen Stromleiter (4) und mit einem unterirdisch verlegbaren, den mindestens einen Stromleiter (4) auf Stützisolatoren (2) haltenden, isoliergasgefüllten Kapselungsrohr (3), dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Stromleiter (4) und/oder das Kapselungsrohr (3) mindestens ein in der Bau-, Installations- oder Klima- und Heizungstechnik in großen Stückzahlen verwendbares Bauelement enthalten, und daß das Kapselungsrohr (3) mit Luft unter Atmosphärenbedingungen gefüllt ist.

2. Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromleiter überwiegend von Abschnitten (6, 7) eines vorwiegend Aluminium enthaltenden und in der Klima- und Heizungstechnik verwendbaren Leichtmetallrohrs und das Kapselungsrohr (3) von einem in der Wasserversorgungs-, Kanalisations- oder Pipelinetechnologie verwendbaren, elektrisch leitenden Rohr gebildet ist.

3. Leitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kapselungsrohr (3) aus ineinandergreifenden Abschnitten (8, 9) des elektrisch leitenden Rohrs gebildet ist, welche unter Bildung elektrischer Kontakte (13) in elastischer Weise übereinandergeschoben sind.

4. Leitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kapselungsrohr (3) von einem aus verzinktem Stahl bestehenden Wellrohr (13) gebildet ist.

5. Leitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kapselungsrohr (3) aus miteinander verschweißten Abschnitten eines Kunststoffrohrs gebildet ist.

6. Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest am Anfang und am Ende der Leitung jeweils mindestens ein zwischen den Stromleiter (4) und das Kapselungsrohr (3) oder einen Rückleiter geschalteter Überspannungsableiter (10) angeordnet ist.

7. Leitung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Überspannungsableiter (10) Teil eines der Stützisolatoren (2) ist.

8. Leitung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Überspannungsableiter (10) ein ca. das Doppelte der Leitungsnennspannung betragendes Schutzniveau aufweist.

9. Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützisolatoren (2) jeweils eine Beschichtung (14) aus porösem Isoliermaterial aufweisen.

10. Leitung nach Abschnitt 9, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Isoliermaterial ein Polymerbeton ist.