DE1106832B - Process for maintaining the ability of insulating fluids, preferably oil, to be insulated in electrical cables - Google Patents

Description

Verfahren zur Aufrechterhaltung der Isolierfähigkeit isolierender Flüssigkeiten, vorzugsweise von Öl, in elektrischen Kabeln Bei elektrischen Kabeln und Geräten, wie z. B. Kondensatoren oder Transformatoren, die durch Öl oder durch Öl und feste Isoliermittel isoliert sind, werden häufig Überschläge durch Überspannungen sehr kurzer Dauer eingeleitet. Derartige Überspannungen verursachen Gasausscheidungen im Öl; die zur Bildung einer Gasblase führen. Wird diese dann von der Betriebsspannung ionisiert, so kommt es oft zu Glimmentladungen und damit zur weiteren Gaserzeugung im Öl unter entsprechender Steigerung der Temperatur. Das führt dann dazu, daß der Isolationswert des Öls so weit herabgesetzt wird, daß Überschläge bei Betriebsspannung auftreten.Method of maintaining the insulating capacity of insulating Liquids, preferably oil, in electrical cables For electrical cables and devices such as B. capacitors or transformers that run through oil or through Oil and solid insulation are isolated, flashovers are common due to surges initiated for a very short time. Such overvoltages cause gas excretion in the oil; which lead to the formation of a gas bubble. This is then dependent on the operating voltage ionized, glow discharges often occur and thus further gas generation in the oil with a corresponding increase in temperature. This then leads to the The insulation value of the oil is reduced to such an extent that flashovers at operating voltage appear.

Eine Verbesserung der Isolierung kann man in bekannter Weise dadurch erreichen, daß das Öl unter Druck gesetzt wird. Mit höher werdendem Druck fällt die Neigung des Öls zu Gasausscheidungen, auch ist der Isolationswert etwa ausgeschiedener Gasblasen höher.This can improve the insulation in a known manner achieve that the oil is pressurized. As the pressure increases, it falls the tendency of the oil to precipitate gas; the insulation value is also roughly more precipitated Gas bubbles higher.

Es kommt also nicht so schnell zu Glimmentladungen und nachfolgenden, von der Betriebsspannung veranlaßten Durchschlägen. Eine weitere Erhöhung der Sicherheit gegen Durchschläge kann erreicht werden, wenn das Drucköl in bekannter Weise umgewälzt wird und so etwa entstehende Gasblasen vom Öl mitgenommen werden. Die Gasblasen werden nämlich an den schwächsten Stellen der Isolation entstehen. Werden sie aber durch den Ölumlauf von diesen Stellen entfernt, so entsteht eine weitere Sicherheit gegen nachfolgende, von der Betriebsspannung herrührende Durchschläge.So glow discharges and subsequent, breakdowns caused by the operating voltage. Another increase in security Against breakdowns can be achieved if the pressure oil is circulated in a known manner and any gas bubbles that may arise are carried away by the oil. The gas bubbles namely will arise at the weakest points of the insulation. But they will removed from these points by the oil circulation, this creates additional security against subsequent breakdowns caused by the operating voltage.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß eine größere Sicherheit gegen Überschläge dann erreicht wird, wenn die Gasblasen aus dem umlaufenden Öl entfernt werden. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß das im Kreislauf geführte und dabei entgaste Drucköl so umgewälzt, daß das Öl unter Aufrechterhaltung eines ausreichenden Öldruckes im Kabel selbst umgewälzt und nach dem Austritt aus der Isolation des Kabels durch Drosselung vom Druck entlastet wird und in feinverteiltem Zustand in ein evakuiertes und mit einer Vakuumpumpe verbundenes Gefäß gespritzt und von diesem durch die Pumpe dem Kabel unter Druck wieder zugeführt- wird. Gasblasen und auch im Öl enthaltener Wasserdampf, der von der Feuchtigkeit der Isolation herrührt, aber auch Wasserstoffgase werden so aus dem Öl entfernt, die aus leicht flüchtigen Fraktionen des Öls ausgeschieden werden. Sie alle können durch die Vakuumpumpe aus dem evakuierten Gefäß ständig abgesogen werden. Das Öl behält auf diese Weise seinen hohen Isolationswert.The invention is based on the idea that greater security against flashovers is achieved when the gas bubbles are removed from the circulating oil. For this purpose, according to the invention, the circulated and degassed pressurized oil is circulated in such a way that the oil is circulated in the cable itself while maintaining sufficient oil pressure and, after exiting the insulation of the cable, is relieved of pressure by throttling and in a finely divided state into an evacuated one and a vessel connected to a vacuum pump is injected and fed from this through the pump to the cable again under pressure. Gas bubbles and water vapor contained in the oil, which comes from the moisture in the insulation, but also hydrogen gases are removed from the oil in this way, which are separated out from volatile fractions of the oil. All of them can be continuously sucked out of the evacuated vessel by the vacuum pump. In this way, the oil retains its high insulation value.

Die Erfindung betrifft weiter Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens in Anwendung auf elektrische Kabel, die umlaufendes Drucköl zur Isolation verwenden. Bei elektrischen Kabeln kann dabei die Ölführung in der Weise erfolgen, daß es durch einen sich in der Längsrichtung erstreckenden Kanal fließt, aber auch so, daß ein Druckunterschied im Öl zwischen einem zentralen Kanal und Kanälen am Umfang des Kabels aufrechterhalten wird, so daß gleichzeitig auch eine radiale Ölströmung durch die Isolation erreicht wird.The invention further relates to arrangements for carrying out the method in application to electrical cables that use circulating pressurized oil for insulation. In the case of electrical cables, the oil can be routed in such a way that it goes through a channel extending in the longitudinal direction flows, but also so that a Pressure difference in the oil between a central channel and channels on the periphery of the Cable is maintained, so that at the same time a radial oil flow through the isolation is achieved.

In der Zeichnung zeigen die Fig. 1, 2 und 3 elektrische Ölkabel mit einer Anordnung gemäß der Erfindung, Fig.4 einen Schnitt durch ein Kabel mit einem zentralen Ölkanal und Ölkanälen am Umfang der Kabelisolierung.In the drawing, FIGS. 1, 2 and 3 show electrical oil cables an arrangement according to the invention, Figure 4 is a section through a cable with a central oil channel and oil channels on the circumference of the cable insulation.

Die einfachste Ausführungsform der Erfindung zeigt die Fig. 1. Das Öl wird wie üblich durch einen Kanal im Kabel geleitet, aber durch eine Rückleitung 5 zu einem unter Vakuum stehenden Ausdehnungsgefäß 6 zurückgeführt. In der Rückleitung befindet sich ein Drosselorgan 7, das in der Zeichnung an der Mündung der Rückleitung in das Gefäß 6 liegend angedeutet ist. Das Öl wird in das Gefäß eingespritzt, das unter geringerem Druck steht als das Kabel, und wird von etwaigen Gasen befreit, worauf es wieder in das Kabel mit Hilfe der Pumpe 4 eingeführt wird. Diese Anordnung ist wesentlich wirksamer und zudem bedeutend billiger als bekannte Anordnungen mit Metallkissen als Ausdehnungsgefäß, da der Preis der Metallkissen sehr hoch ist.The simplest embodiment of the invention is shown in FIG. 1. The oil is routed as usual through a channel in the cable, but returned through a return line 5 to an expansion vessel 6 under vacuum. In the return line there is a throttle element 7, which in the drawing is indicated lying at the mouth of the return line in the vessel 6. The oil is injected into the vessel, which is under less pressure than the cable, and any gases are removed from it, whereupon it is reintroduced into the cable with the aid of the pump 4. This arrangement is much more effective and also significantly cheaper than known arrangements with metal cushions as the expansion vessel, since the price of the metal cushions is very high.

Bei der in Fig. 2 dargestellten, weiterentwickelten Ausführungsform der Erfindung hat das Kabel wiederum eine Rückleitung 5, die in ein Ausdehnungsgefäß 6 mündet, und ein Drosselorgan 7. Im Gefäß 6 wird ein Vakuum durch eine Pumpe 8 aufrechterhalten. Das Drosselorgan kann aus einer Scheibe mit feinen Öffnungen bestehen, aus denen das Öl in den Vakuumbehälter gespritzt wird. Die Oberflächenspannung des Öls wird so überwunden und das Öl wirksam entgast. Die Ölpumpe 4 fördert das Öl wieder in das Kabel. Außerdem sind in an sich bekannter Weise in der Rückleitung eine Kühlvorrichtung 9 und ein Filter 10 angeordnet. Die beschriebene Anordnung ergibt eine ständige Entgasung, Kühlung und Filtrierung des Öls. Die Isolierfestigkeit des Kabels wird verbessert, weil der Öldruck im Kabel hoch und die Temperatur niedrig ist und etwaige Gasansammlungen ständig komprimiert, fortgeschafft und abgesaugt werden.In the further developed embodiment shown in FIG the invention has the cable again a return line 5, which in an expansion vessel 6 opens, and a throttle element 7. In the vessel 6, a vacuum is created maintained by a pump 8. The throttle device can consist of a disc with consist of fine openings from which the oil is injected into the vacuum container. The surface tension of the oil is overcome and the oil is effectively degassed. the Oil pump 4 pumps the oil back into the cable. In addition, they are known per se Way in the return line a cooling device 9 and a filter 10 are arranged. the The arrangement described results in constant degassing, cooling and filtration of the Oil. The insulation strength of the cable is improved because of the oil pressure in the cable high and the temperature is low and any accumulations of gas are constantly compressed, be carried away and sucked off.

Bei einem lotrecht montierten Kabel nach Fig.3 wird das Drosselorgan vorteilhaft am unteren Ende des Kabels angeordnet, wodurch der statische Druck des Öls ausgeglichen werden kann. Wenn die Isolation des Kabels es erfordert, im Kabel einen Druck von beispielsweise 5 atü aufrechtzuerhalten und das untere Ende des Kabels beispielsweise 90 m unter seinem oberen Ende liegt, so ist man bei dem bisher verwendeten statischen System gezwungen, die untere Endmuffe und den unteren Teil des Kabels und damit das ganze Kabel so herzustellen, daß es 8-I-5=13 atü aushalten kann. Bei einem Kabel gemäß der Erfindung und einem Öldruck von 5 atü am oberen Ende kann man am unteren Ende durch Anordnung des Vakuumbehälters den Ölfluß so drosseln, daß man auch hier 5 atü Öldruck erhält. Man kann also die Bewehrung des Kabels und seine Muffen bedeutend schwächer und damit billiger halten als bisher.With a vertically mounted cable according to Fig. 3, the throttle element advantageously arranged at the lower end of the cable, whereby the static pressure of the Oil can be balanced. If the insulation of the cable requires it, in the cable to maintain a pressure of, for example, 5 atmospheres and the lower end of the Cable, for example, is 90 m below its upper end, this is what has been done so far used static system forced the lower end sleeve and the lower part of the cable and thus the whole cable so that it can withstand 8-I-5 = 13 atmospheres can. With a cable according to the invention and an oil pressure of 5 atmospheres at the top At the end you can adjust the oil flow at the lower end by arranging the vacuum container throttle so that you also get 5 atü oil pressure here. So you can use the reinforcement of the Keep cables and their sleeves significantly weaker and therefore cheaper than before.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführung ist die Rohrleitung 5 von den elektrischen Leitungen im Kabel durch Isolatoren 11 getrennt. Die elektrischen Anschlüsse des Kabels sind mit 20 bezeichnet. Die Pumpe 4 sorgt für den Ölumlauf und den gewünschten Cberdruck in den Kabelkanälen. Der Kühler 9 und Filter 10 sind am unteren Ende des Kabels angeordnet. Vakuum oder niedriger Druck wird im Kessel 6 durch die Pumpe 8 aufrechterhalten.In the embodiment shown in Fig. 3, the pipeline 5 is from the electrical lines in the cable are separated by insulators 11. The electric Connections of the cable are denoted by 20. The pump 4 ensures the oil circulation and the desired overpressure in the cable ducts. The cooler 9 and filter 10 are arranged at the lower end of the cable. Vacuum or low pressure is used in the boiler 6 maintained by the pump 8.

Im Schnitt gemäß Fig.4 sind die Ölkanäle des Kabels gezeigt, nämlich ein zentraler Kanal 12, der von den elektrischen Leitern 13 gebildet wird, und die Kanäle 14 am Anfang der Kabelisolierung unter dem Bleimantel 15. Mit geeigneten Regelventilen 16 kann man beispielsweise 5 atü im Zentralkanal und 4 atü in den äußeren Kanälen aufrechterhalten.In the section according to Figure 4, the oil channels of the cable are shown, namely a central channel 12 which is formed by the electrical conductors 13, and the Channels 14 at the beginning of the cable insulation under the lead sheath 15. With suitable Control valves 16 can, for example, 5 atmospheres in the central channel and 4 atmospheres in the Maintain outer canals.

Oft ist es vorteilhaft, einen sehr hohen Öldruck im Innern des Kabels zu haben, da am Leiterumfang die Temperatur und die dielektrischen Beanspruchungen der Isolation am höchsten sind, und einen niedrigen außen. Die Erfindung macht es möglich, bei einem 400-kV-Kabel mit 25 mm kompakter Papierisolation beispielsweise 50 atü in dem zentralen Kanal, aber nur 1 bis 2 atü in den Kanälen am Umfang des Kabels aufrechtzuerhalten.It is often advantageous to have a very high oil pressure inside the cable because of the temperature and dielectric stresses on the circumference of the conductor the isolation are highest, and a low outside. The invention makes it possible, for example with a 400 kV cable with 25 mm compact paper insulation 50 atu in the central canal, but only 1 to 2 atu in the canals around the circumference of the Cable to maintain.

Die Regenerierung des Öls kann in dem Behälter 6 oder auf dem Wege zu diesem geschehen, und zwar entweder nur durch Filtrierung durch Fullererde oder durch Kontakt mit Inhibitoren usw. Wenn das Isoliermittel aus chloriertem Diphenyl besteht, ist Kontakt mit Kalk zweckmäßig. Chloriertes Diphenyl gibt nämlich Chlorwasserstoff bei Glimmentladungen ab.The regeneration of the oil can be done in the container 6 or on the way to this happen, either only by filtering through fuller's earth or by contact with inhibitors, etc. If the isolating agent is chlorinated diphenyl contact with lime is advisable. This is because chlorinated diphenyl gives off hydrogen chloride from glow discharges.

Der Vakuumbehälter, der das feinverteilte 01 aufnimmt, kann mit einem Druckanzeigerrelais 17 versehen sein, das als Ölwächter dient. Wenn die Vakuumpumpe 8 stehenbleibt oder von einem Isolationsfehler herrührendes Gas in den Vakuumbehälter gelangt, so steigt der Druck dort, und das Druckrelais gibt ein Signal.The vacuum container which accommodates the finely divided 01, can be provided with a pressure indicator relay 17, which serves as an oil guards. If the vacuum pump 8 stops or gas resulting from an insulation fault gets into the vacuum container, the pressure there rises and the pressure relay emits a signal.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Aufrechterhaltung der Isolierfähigkeit isolierender Flüssigkeiten, vorzugsweise von Öl, bei elektrischen Kabeln, bei denen das Öl mit Hilfe einer Pumpe durch das Kabel im Kreislauf geführt und dabei entgast wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Öl unter Aufrechterhaltung eines ausreichenden Öldruckes im Kabel selbst umgewälzt und nach dem Austritt aus der Isolation des Kabels durch Drosselung vom Druck entlastet wird und in feinverteiltem Zustand in ein evakuiertes und mit einer Vakuumpumpe verbundenes Gefäß gespritzt und von diesem durch die Pumpe dem Kabel unter Druck wieder zugeführt wird. PATENT CLAIMS: 1. A method for maintaining the insulating capacity of insulating liquids, preferably of oil, in electrical cables in which the oil is circulated through the cable with the aid of a pump and is degassed in the process, characterized in that the oil is maintained at a sufficient oil pressure circulated in the cable itself and, after exiting the cable's insulation, relieved of pressure by throttling and injected in a finely divided state into an evacuated vessel connected to a vacuum pump, from which it is fed back to the cable under pressure by the pump. 2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 für Kabel mit inneren und äußeren Ölkanälen, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren und äußeren Kanäle mit getrennten Drosselorganen versehen sind. 2. Order for implementation of the method according to claim 1 for cables with inner and outer oil channels, thereby characterized in that the inner and outer channels with separate throttling organs are provided. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Drosselorgane am Ausdehnungsgefäß angeordnet sind. 3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the or the throttling devices are arranged on the expansion tank. 4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 für mit Gefälle verlegte Kabel, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle und die Pumpe am unteren Ende des Kabels angebracht sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 642 300, 640 972, 738 206, 892 933; schweizerische Patentschrift Nr. 327 471; britische Patentschrift Nr. 491200.4. Order for implementation of the method according to claim 1 for cables laid with a gradient, characterized in that that the throttle point and the pump are attached to the lower end of the cable. Considered publications: German patents nos. 642 300, 640 972, 738 206, 892 933; Swiss Patent No. 327 471; British patent specification No. 491200.