DE2514634C2

DE2514634C2 - Endverschluß für Hochspannungskabel mit wasserinnengekühltem Leiter zur Einführung in ölgefüllte Transformatoren

Info

Publication number: DE2514634C2
Application number: DE19752514634
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr. 6800 Mannheim Kuhn
Original assignee: Kabel- und Lackdrahtfabriken 6800 Mannheim De GmbH; Kabel- und Lackdrahtfabriken 6800 Mannheim GmbH
Current assignee: Suedkabel GmbH
Priority date: 1975-04-03
Filing date: 1975-04-03
Publication date: 1983-09-29
Also published as: DE2514634A1

Description

In diesem Zusammenhang wird auf die DE-OS 16 65 320 verwiesen, die ein aus fertigungstechnischen Gründen zweiteilig ausgebildetes Blechgehäuse für einen Kabelendverschlußraum an einen Transformator zeigt.

Bei einem Kabelendverschluß der eingangs genannten Art wird nun die Aufgabe nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Anschlußkammer des Transformators für den Kabelendverschluß zwei im wesentlichen rohr- oder konusförmige Kammerteile aufweist, die für Ölfüllung vorgesehen sind und untereinander in Verbindung stehen und daß in jedem Kammerteil jeweils ein Funktionsteil des Kabelendverschlusses angeordnet ist, wobei der erste Funktionsteil innerhalb des Gießharzisolators eine spannungsgesteuerte Wikkelkeule auf der Kabelader aufweist, an die sich einerseits eine Kopfarmatur mit elektrischen Durchführungen anschließt, andererseits das kühlwasserführende Rohrstück zum Anschluß an das Isolierrohr, das an seinen Enden mit Befestigungsflanschen versehen ist.

Das Kühlwasser tritt nach Durchlaufen des Isolierrohres aus dem Kammergehäuse aus und gelangt in einem Weiterleitungsrohr zur Rückkühleinric';Uing und von dort wieder in das Kabel.

Die beiden Funktionsteile des Kabelendverschlusses und die ihnen zugehörigen Kammergehäuseteile können gemäß bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung mit ihren Achsen parallel nebeneinander oder senkrecht zueinander angeordnet werden oder sie können auf gleicher Achse hintereinanderliegen, was besondere vorteilhaft ist, da in diesem Fall keine Kühlwasserumlenkung innerhalb der Kammer erforderlich ist. Je nach der Gestaltung des Transformators können die Funktionsteile auch unter einem anderen Winkel zueinander angeordnet werden. Bei kleineren Spannungen könnte auch eine Nebeneinanderanord- ³' nung in einem gemeinsamen abgeflachten Kammerteil vorgesehen werden, jedoch ist dann die elektrische Feldverteilung ungünstiger und der Aufwand für die Druckfestigkeit des Gehäuses größer.

Die Spannungssteuerung des zweiten Funktionsteiles erfolgt in dessen Längsrichtung selbsttätig durch die Leitfähigkeit des Kühlwassers. Damit in der koaxialen Anordnung von Isolierrohr und Kammergehäuseteil die Feldstärke an der Oberfläche der Wassersäule bzw. des Isolierrohres in radialer Richtung den für Ölisolierung ⁴' zulässigen Wert nicht übersteigt, muß der Durchmesser des Isolierrohres genügend groß gewählt werden. Um dabei den Durchflußquerschnitt und damit den Ableitstrom genügend klein zu halten, werden vorzugsweise zwei koaxial angeordnete Isolierrohre von verschiede- ^⁰ nem Durchmesser verwendet, durch deren Zwischenraum von ringförmigen Querschnitt das Kühlwasser fließt. Das innere Isolierrohr ist an seinen Enden verschlossen und mit Isolieröl gefüllt, das ebenso wie das Füllöl eines gegebenenfalls verwendeten Schutzisolators durch besondere Anschlüsse erforderlichenfalls umgepumpt, gekühlt oder unter Druck gesetzt werden kann. Statt des inneren Isolierrohres kann auch ein massiver Isolierstab von gleichem Durchmesser eingesetzt werden.

Um nachteilige Elektrolysevorgänge bei der hohen Spannungsdifferenz, wie Bildung von Metallionen, Metallabtragung, Leitfähigkeitserhöhung, Korrosion und dgl., in der Wassersäule des Isolierrohres und an den in Kontakt mit ihr stehenden Oberflächen der angrenzenden Metallteile, die als Elektroden wirken, weitgehend zu hemmen ^der zu vermeiden, werden vorzugsweise an diesen Stellen die Oberflächen der

60 Metallteile mit elektrolytisch unangreifbarem Material wie Platin oder mit nichtmetallischem Leitmaterial wie Kohle, Graphit oder leitfähigem Kunststoff beschichtet. Es können auch Abschirmgitter oder Schilde aus solchem Material vor den Elektroden, in leitender Verbindung mit ihnen stehend, angeordnet werden.

Andere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig.? einen Kabelendverschluß mit Kühlwasserführung eines in die Anschlußkammer eines Transformators eingeführten Hochspannungskabels bei Anordnung der beiden Funktionsteile parallel nebeneinander;

F i g. 2 einen Kabelendverschluß mit Kühlwasserführung eines in die Anschlußkammer eines Transformators eingeführten Hochspannungskabels bei Anordnung der beiden Funktionsteile senkrecht zueinander.

In der F i g. 1 stellt 1 das ankommende Hochspannungskabel mit wasserinnengeküh'tem Leiter dar, beispielsweise für eine Spannung von 110 kV. mit zentralem Kühlwasserrohr 2, das von dem im Kreislauf geführten Kühlwasser 3 durchflossen wird. Das Kabel t endet im ersten Funktionsteil des Kabelendverschlusses, der die Aufgabe hat, den Leiter hochspannungsisoliert gegen umgebende geerdete Teile aus dem Kabel herauszuführen zum Anschluß der Transformatorverbindung und der gebildet wird aus dem Aderende mit der aufgebrachten spannungsgesteuerten Wickelkeule 4, dem Isolator 5 und seiner Kopfarmatur 6, die insgesamt in dem geerdeten metallischen Kammerteil 7 angeordnet sind. Die Kopfarmatur 6 besitzt in bekannter Weise Anschlüsse für den Kabelleiter und die Weiterverbindung. Das durch die Kopfarmatur 6 herausgeführte Kühlwasserrohr wird zur Verlängerung an das Rohrstück 8 angeschlossen, in dem das Kühlwasser zum zweiten Funktionsteil des Kabelendverschlusses geleitet wird, in dem es beim Durchfließen des Isolierrohres 9 vom hohen Leiterpotential nach Erdpotential gelangt. Bei einem Durchfluß in umgekehrter Richtung, wie es in einem gleichgebauten Endverschluß am Kabelanfang zur Einleitung des Kühlwassers der Fall ist, gelangt das Kühlwasser vom Evdpotential auf das hohe Leiterpotential, was jedoch wegen seines stark erhöhten Isolationswiderstandes i.n kalten Zustand weniger Probleme aufwirft als am Kabelende bei heißem Kühlwasser.

Das in der F i g. 1 durch die Kopfarmatur 10 dem Isolierrohr 9 zugeführte Kühlwasser fließt außerhalb des geerdeten konusförmigen Kammerteiles 11 durch das Rohr 12 weiter zu einer nicht eingezeichneten Rückkühleinrichtung und wird dann wieder im kalten Zustand in den Kühlkreislauf zurückgebracht.

Die gesamte Anschlußkammer 13 mit verschließbaren Montageöffnungen an notwendigen Stel.'en und mit den Kammerteilen 7 und 11 ist mit Isolieröl gefüllt an dem Transformatorkessel 14 angebracht, von dem sie jedoch im vorliegenden Beispiel durch die Trennwand

15 mit der eingese-zten Hochspannungsdurchführung

16 getrennt ist. Diese Hochspannungsdurchführung 16 bewerkstelligt die Hochstromverbindung von der Kopfarmatur 6 und dem rohrförmigen Leiterstück 17 zum Anschlußende der Transformatorwicklung. Alle hochspannungsführenden Teile und die gegenüberliegenden geerdeten Teile sind gut abgerundet oder mit wulstförmigen Abschirmungen versehen.

Die F i g. 2 zeigt eine andere Ausführungsmöglichkeit des Kabelendverschlusses, bei der der zweite Funktions-

teil senkrecht zum ersten Funktionsteil angeordnet ist. zwei koaxial angeordnete Isolierrohre enthält und ferner in einem Schutzisolator untergebracht ist. Die AnschluBkammer ist ohne Trennwand zum Transformatorkessel angenommen.

In der F i g. 2 stellt 21 das ankommende Hochspannungskabel mit zentralem Kühlwasserrohr 22 dar. in dem das im Kreislauf geführte Kühlwasser 23 fließt. Der erste Funktionsteil des Kabelendverschlusses wird gebildet aus dem Aderende mit der spannungsgesteuer- in ten Wickelkcule 24 und dem Isolator 25 mit seiner Kopfarmatur 26, die insgesamt in dem geerdeten metallischen Kammerteil 27 angeordnet sind. Das durch die Kopfarmatur 26 herausgeführte Kühlwasserrohr wird an das Rohrstück 28 angeschlossen, in dem das ι j Kühlwasser zum zweiten Funktionsteil des Kabelendverschlusses geleilet wird, der in diesem Fall zwei koaxial angeordnete Isolierrohre 29 und 30 von verschiedenem Durchmesser und eine Kopfarmatur 31 besitzt, wobei das innere Isolierrohr 29 an seinen Enden verschlossen und mit Isolieröl gefüllt ist, das erforderlichenfalls durch äußere Anschlüsse umgepumpt, gekühlt und unter Druck gesetzt werden kann. Gehalten wird das innere Isolierrohr durch Stege. Der zweite Funktionsteil ist in dem geerdeten konusförmigen Kammerteil 32 angeordnet. In dem Abflußrohr 33 wird das Kühlwasser zur Rückkühleinrichtung weitergeleitet. Die elektrische Verbindung zum Anschlußende der Transformatorwicklung oder gegebenenfalls einer vorgeschalteten Hochspannungsdurchführung erfolgt durch das Anschlußstück 43. Die Isolierrohranordnung ist zum erhöhten mechanischen Schutz in einem Schutzisolator 35 mit ölfüllung 36 untergebracht. Auch dieses öl kann erforderlichenfalls durch äußere Anschlüsse umgepumpt, gekühlt und unter Druck gesetzt werden. 37 stellt die Anschlußkammer dar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kabelendverschluß mit Führung des Kühlwassers von Leiterpotential nach Erdpotential für Hochspannungskabel hoher Obertragungsleistung mit wasserinnengekühltem Leiter zur Einführung in ölgefüllte Transformatoren, wobei der Kabelendverschluß in zwei Funktionsteile aufgeteilt ist und der erste Funktionsteil einen Gießharzisolator (5, 25) enthält mit innenliegendem Kühlwasserrohr (2, 22) und der zweite Funktionsteil ein Isolierrohr (9, 30) für den Kühlwasserdurchfluß, und wobei Kühlwasserrohr (2, 22) und Isolierrohr (9, 30) durch ein Rohrstück (8, 28) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anschlußkammer (13, 37) des Transformators für den Kabelendverschluß zwei im wesentlichen rohr- oder konusförmige Kammerteile (7, It; 27, 32) aufweist, die für ÖlfEUung vorgesehen sind und untereinander in Verbindung stehen und daß in jedem Kammerteil (7, 11; 27, 32) jeweils ein Funktionsteil des Kabelendverschlusses angeordnet ist, wobei der erste Funktionsteil innerhalb des Gießharzisolators (5,25) eine spannungsgesteuerte Wickelkeule (4,24) auf der Kabelader aufweist, an die sich einerseits eine Kopfarmatur (6,26) mit elektrischen Durchführungen (16,34) anschließt, andererseits das kühlwasserführende Rohrstück (8, 28} zum Anschluß an das Isolierrohr (9, 30), das an seinen Enden mit Befestigungsflanschen versehen ist

2. Kabelendverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Jer Gk.ßharzisolator (5, 25) eine konische Form auf», eist.

3. Kabelendverschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierrohr (9, 30) in einem ölgefüllten Schutzisolator (35) angeordnet ist.

4. Kabelendverschluß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Funktionsteile mit den zugehörigen Kammerteilen (7, U; 27, 32) mit ihren Achsen parallel nebeneinander oder senkrecht zueinander oder auf gleicher Achse hintereinander angeordnet sind.

5. Kabelendverschluß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Funktionsteil zwei koaxial angeordnete Isolierrohre (29, 30) enthält, wobei das innere Isolierrohr (29) an seinen Enden verschlossen und mit Isolieröl gefüllt ist, das umgepumpt, gekühlt und S3 unter Druck gesetzt werden kann.

6. Kabelendverschluß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß statt des inneren Isolierrohres (29) ein massiver Isolierstab von gleichem Durchmesser eingesetzt ist.

7. Kabelendverschluß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in Kontakt mit der Wassersäule im Isolierrohr (9,30) stehenden Oberflächen der angrenzenden Metallteile mit elektrolytisch unangreifbarem Material wie Platin oder mit nichtmetallischen! Leitmaterial wie Kohle oder Graphit oder leitfähigem Kunststoff beschichtet und/oder Abschirmgitter oder Schilde aus solchem Material in der Kühlwassersäule vor den Metallteilen in leitender Verbindung mit diesen angeordnet sind.

Die Erfindung betrifft einen Kabelendverschluß mit Führung des Kühlwassers von Leiterpotential nach Erdpotential für Hochspannungskabel hoher Obertragungsleistung mit wasserinnengekühltem Leiter zur Einführung in ölgefüllte Transformatoren, wobei der Kabelendverschluß in zwei Funktionsteile aufgeteilt ist und der erste Funktionsteil einen Gießharzisolator enthält mit innenliegendem Kühlwasser und der zweite Funktionsteil ein Isolierrohr für den Kühlwass-jrdurchfluß, und wobei Kühlwasserrohr und Isolierrohr durch ein Rohrstück miteinander verbunden sind.

Ein derartiger Endverschluß ist aus der DE-AS 22 57 720 bekanntgeworden.

Hochspannungskabel mit wasserinnengekühltem Leiter, die eine vielfach höhere Obertragungsleistung als herkömmliche Kabel gewährleisten, unterscheiden sich von diesen durch das verhältnismäßig große, im Leiter angeordnete Kühlwasserrohr von mehreren Zentimeter Durchmesser, ferner durch den wesentlich größeren Leiter und die dadurch vergrößerten Durchmesser von Isolierung, Mantel und Schutzschichten. Das durch das Kühlwasserrohr im Leiter fließende Kühlwasser wird im Kreislaut geführt, liegt im Kabel auf dem hohen Potential des Leiters und muß an den Kabelenden nach Erdpotential überführt werden, da die Rückkühleinrichtung auf Erdpotential liegt Die Oberführung erfolgt in besonders ausgebildeten Endverschlüssen der obengenannten Art.

Diese bekannten Spezialkabelendverschlüsse sind nur zur Aufstellung in freier Luft verwendbar, und es sind dabei zur Vermeidung von Überschlagen bei hohen Überspannungen große Schutz- und Sicherheitsabstände einzuhalten, was einen hohen Platz- und Raumbedarf darstellt. Da bei Versorgungsnetzen in Ballungsräumen jedoch zunehmend wegen Platzmangel und Trassenmangel auf unterirdisch angelegte Verteiler- und Umspannstationen übergegangen wird, die mit metallgekapselten Schaltanlagen und Umspanntransformatoren mit direkter Kabeleinführung ausgerüstet werden, sind für den Fall, daß Hochleistungskabel in der Art mit wasserinnengekühltem Leiter zur Anwendung gelangen, entsprechende Endverschlüsse für Umspanntransformatoren zu entwickeln, insbesondere für hohe Spannungen über 100 kV.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kabelendverschluß mit Führung des Kühlwassers von Leiterpotential nach Erdpotential für Hochspannungskabel hoher Übertragungsleistung mit wasserinnengekühltem Leiter zur Einführung in ölgefüllte Transformatoren zu schaffen.

Die Umspanntransformatoren der allgemeinen Bauart, die beispielsweise in unterirdischen Umspannstationen von Hochspannung auf Mittelspannung oder in Kavernenkraftwerken von Generator-Mittelspannung auf Hochspannung umspannen, enthalten in einem geerdeten, metallischen und mit Isolieröl gefüllten Kessel den Transformatorkern mit Primär- und Sekundärwicklungen entsprechend der Phasenzahl, deren Enden isoliert in besondere ölgefüllte Anschlußkammern geführt sind, in denen sie mit den eingeführten Kabelendverschlüssen verbunden werden. Die Anschlußkammern sind im allgemeinen offen gegen den Kessel, so daß die ölfüllungen beider in unmittelbarer Verbindung stehen. Sie können auch durch eine Trennwand voneinander getrennt sein, in die eine Hochspannungsdurchführung für die elektrische Verbindung eingesetzt ist. Für herkömmliche Kabel sind derartige Kabeleinführungen schon lange in Gebrauch.