DE2327628C3 - Hochspannungs- und Kühlmittelzuführung für auf Tieftemperatur gekühlte Leiter - Google Patents

Description

8. Hochspannungs- und Kühlmittelzuführung nach Anspruch 6 und/oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialsteuerung eine Kondensatorsteuerung ist.

9. Hochspannungs- und Kühlmittelzuführung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialcharakteristik der Kondensatorsteuerung wenigstens annähernd linear ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochspannungs- und Kühlmittelzuführung für auf Tieftemperatur gekühlte, konzentrisch zueinander angeordnete Innen- und Außenleiter, die jeweils mit einem Normalleiter verbunden sind, mit einem hohlzylindrisch ausgebildeten elektrischen Isolator, der zwischen den Normalleitern angeordnet ist, die sich im Gasstrom eines verdampfenden Kühlmediums befinden.

Bei elektrischen Einrichtungen mit auf Tieftemperatur gekühlten Leitern muß häufig der elektrische Strom den gekühlten Leitern von einer auf höherer Temperatur, insbesondere von einer auf Raumtemperatur befindlichen Stelle zugeführt werden. Insbesondere gilt dies für elektrische Einrichtungen mit Supraleitern, beispielsweise für supraleitende Kabel, Spulen oder Maschinen, deren Supraleiter auf eine Temperatur unterhalb der Sprungtemperatur T_c abgekühlt sein müssen. Da ein Supraleiter schon weit unter Raumtemperatur seine Supraleitfähigkeit verlieren würde, kann zur Überbrückung der Temperaturdifferenz elektrisch normalleitendes Metall verwendet werden, beispielsweise Aluminium oder Kupfer, das an einer Stelle, die jedenfalls auf einer Temperatur unterhalb der Sprungtemperatur T_c des Supraleiters gehalten wird, mit dem Supraleiter verbunden ist. Der Normalleiter kann somit bis zu dieser Verbindungsstelle kontinuierlich oder stufenweise abgekühlt werden.

Man kann beispielsweise das unterhalb seiner

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gtoperatur gehaltene Ende des Supraleiters in rung auf Grand der geringen Durchschlagsfestigkeit n Bad eines kryogenen M^iums, beispielsweise des Heliums nur für verhältnismäßig geringe Leiterri Heliumbad, anordnen. Der Normalleitcr kann spannungen geeigneL dann an der Verbindungsstelle aus einzelnen Dräh- Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Hechten, LameUen oder Netzen bestehen. Eine solche 5 spannungs- und Kühlmittelzufuhrung für konzcn-Ausführungsform emer Stromzuführung für hohe trisch zueinander angeordnete, auf Tieftemperatur Ströme ist bekannt aus »The Rev. of Scient Instr.«, gekühlte Innen- und Außenleiter zu schaffen, wobei Vol. 38 Nr. 12, Dezember 1%7, S. 1776 bis 1779. die Innen- und Außenleiter jeweils mit einem Nor-Dnrch die thermischen Verluste der Stromzufüh- maUeiter verbunden sind und die Zuführung einen nmgsteile wird das flussige Helium des Bades teil- io elektrischen Isolator enthält, der zwischen den Norweise verdampft Das Heüumgas steigt an üen Leiter- maileitern angeordnet ist, die sich im Gasstrom eines lamellen, Drähten oder dem Leiternetz aufwärts und verdampfenden Kühlmediums befinden. Die Zufühfuhrt itie Joulesche Wärme und die von außen ein- rung soll für hohe Ströme und hohe Leiterpotentiale strömende Wärme ab. Hierbei arwännt sich das ausgelegt sein. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß Heüumgas etwa auf Raumtemperatur. Zur Erhöhung 15 dadurch gelöst, daß ein Ende des Isolators in das der Wärmeiifünrung kann das Heüumbad auch mit offene Ende eines das Kühlmedium enthaltenden einer zusätzüchen Wärmequelle versehen sein, oder Behälters hineinragt, dessen äußerer hohlzyünderman kann auch zusätzliches Heliumgas in die Strom- förmiger Mantelteil einen inneren ebenfalls hohlluführung einleiten. An der oberen KontaktsteUe des zylinderfönnigen Mantelteil aus elektrisch isoüeren-Normalleiters mit einer externen Stromversorgung ao dem Material konzentrisch umschließt, durch den wird das Heüumgas abgefangen und beispielsweise der Innenleiter hindurchgefühlt ist, der mit dem einer Kältemaschine zur Verflüssigung wieder züge- inneren Normalleiter verbunden ist, und daß die führt. Da bei solchen abgasgekühlten Stromzufuhr™- elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Außengen der Wärmeinhalt des gasförmigen Kühlmediums leiter und dem äußeren Normalleiter außerhalb des gut ausgenutzt wird, benötigen sie nur einen verhält- as Isolators angeordnet ist. nismäßig geringen Kühlaufwand. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen

Supraleitende Kabel können bekanntlich beson- insbesondere darin, daß das zur Kühlung der Stromders wirtschaftlich bei hohen Übertragungsleistungen zuführungsteile dienende Kühlmedium auf Erdpoteneingesetzt werden. Man ist dann gezwungen, ent- tial der Zuführung zugeleitet werden kann. Die Versprechend hohe Spannungen von beispielsweise 30 luste der Stromzuführung durch den ohmschen Wi-110 kV und höher vorzusehen. Entsprechende Strom- derstand und durch die Wärmeeinleitung können dazuführungen müssen an einem Ende mit den tief- bei gering gehalten werden, weil sich der Leiterquergekühlten Leitern kontaktiert werden, während sich schnitt entsprechend dem Betriebsstrom optimierendas andere Ende, das an die Stromversorgung ange- läßt und die durch diese Verluste verdampfte Kühlschlossen ist, auf höherer Temperatur, beispielsweise 35 mittelmenge im Gegenstromprinzip zur Kühlung der auf Raumtemperatur, befindet Das zugeführte Kühl- Nonnalleiter verwendet werden kann, mittel, dessen Abgas an den Normalleitern der Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Er-Stromzuführung entlangströmt, befindet sich somit in findung besteht darin, daß der Behälter in eimm in engem Kontakt auch mit den Leitern, die auf Hoch- etwa gleicher Weise aufgebauten Gefäß für ein weispannungspotential Uegen, d. h., das von außen diesen 40 teres Kühlmedium derart angeordnet ist, daß beide Leitern zuzuführende Kühlmittel muß zunächst auf einen Zwischenraum bilden, der als Strömungsraum Hcchspannungspotential gebracht werden. für das weitere Kühlmedium vorgesehen ist, und daß

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 16 65 940 am Ende des Innenleiters ein Zugang zum Ströist nun bereits eine Stromzuführung für elektrische mungsraum vorhanden ist. Bei diesem Aufbau einer Einrichtungen bekannt, die eine Kühlmittelzuführung 45 Hochspannungs- und Kühlmittelzuführung können umfaßt. Bei dieser Stromzuführung sind mehrere alle zur Kühlung der Stromzuführungsteile und der Normalleiter durch mehrere Kühlkammern hindurch- angeschlossenen Innen- und Außenleiter dienenden geführt, die jeweils eine Kühlstufe einer Temperatur- Kühlmedien auf Erdpotential zugeführt werden. Sokaskade zwischen der Raumtemperatur und der mit treten keine Isolationsprobleme zwischen den Supraleitungstemperatur darstellen. Die Kühlstufe 50 Innen- und Außenleitern und beispielsweise angetnit dem tiefsten Temperaturniveau wird von flüssi- schlossenen, auf Erdpotential liegenden Verflüssigem Helium mit einer Temperatur von wenigen K gungsmaschinen für die Kühlmedien auf. gekühlt. Dort sind die Normalleiter mit den Supra- Die Hochspannungsfestigkeit der Zuführung nach leitern eines Kabels verbunden. Die für Hochspan- der Erfindung wird durch einen Isolator erreicht, der nungspotential ausgelegten Leiter s,ind zwischen den 55 mit einer Potentialsteuerung, vorzugsweise einer einzelnen Kühlsrufen in Isolationskörpern angeord- Kondensatorsteuerung versehen ist, die vorteilhaft net, die Überschläge zwischen den auf Erdpotential eine annähernd lineare Potentialcharakteristik besitzt, liegenden Außenteilen der Zuführung und den Lei- Ferner kann vorteilhaft zur Kühlung der Innen- · tern verhindern sollen. Durch ein Rohr wird das und Außenleiter, insbesondere wenn diese Tieftem-Heliumbad der letzten Kühlstuie, das zugleich zur 60 peraturleiter Supraleiter sind, Helium verwendet wer-Kühlung der Supraleiter in dem angeschlossenen den. Dabei wird zweckmäßig in dem Behälter sieden-Kabel dient, nachgefüllt. Dieses Rohr ist von einem des Helium verwendet, während durch das den Beweiteren Rohr konzentrisch umgeben, durch das hälter umschließende Gefäß einphasiges Helium verdampfendes Helium des Bades bzw. Kabels ent- strömen kann. Das siedende Helium dient dann zur weichen kann. Die Rohre bestehen aus Isolier- 65 Aufnahme und Abführung der Stromführungsvermaterialien. Wegen der verhältnismäßig geringen luste. Das auf Grund dieser Verluste entweichende Länge der Zuführungen für die Kühlmittel, insbeson- Abgas wird zur Kühlung der Normalleiter herangedere für das flüssige Helium, ist diese Stromzufüh- zogen. Da höhere Verluste zu höherer Verdampfung

führen, die eine stärkere Normalleiterabkühlung bewirken, können somit stabile Gleichgewichtszustände erreicht werden. Das einphasige Helium, das zweckmäßig in einem geschlossenen Kreislauf unter Druck zur Abführung der Phasenleiterverluste dient, durchläuft dabei das Potentialgefälle zwischen dem Außen- und dem Innenleiter. Es gelangt am oberen Teil des Innenleiters, der heliumtransparent ausgebildet ist, direkt an die Supraleiter des Innenleiters.

Darüber hinaus kann vorteilhaft τ« !sehen dem Boden des Behälters und dem Isolator ein das Kühlmedium durchlässiger feinporiger Filter angeordnet sein. Durch Druckunterschiede im inneren und äußeren Gasraum zu beiden Seiten des Isolators hervorgerufene Schwingungen des Kühlmediums, die insbesondere bei Verwendung von Helium auftreten, können durch diesen Filter gedämpft werden.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung und der in den Unteransprüchen gekennzeichneten Weiterbildungen wird auf die Zeichnung Bezug genommen, ao in der zwei Ausführungsbeispiele einer Hochspannungs- und Kühlmittelzuführung für eine supraleitende Drehstromphase schematisch veranschaulicht sind.

Es zeigt im Längsschnitt

F i g. 1 eine Hochspannungs- und Kühlmittelzuführung nach der Erfindung für eine Drehstromphase,

F i g. 2 eine weitere Zuführung nach der Erfindung und

F i g. 3 eine Kühlmittelzwischeneinspeisung einer Kabelstrecke mit Teilen der Zuführung nach der Erfindung.

In F i g. 1 ist ein senkrecht angeordneter Endverschluß eines vorzugsweise supraleitenden Phasenleiters 1 eines Drehstromkabels dargestellt. Er ist beispielsweise für Hochspannungen von 110 kV_ptf und hohe Ströme von 10⁴A ausgelegt. Für einen dreiphasigen Kabelaufbau werden beispielsweise drei derartige Endverschlüsse parallel angeordnet. Die von einem solchen Drehstromkabel übertragbare Leistung kann dann etwa 2000 MVA erreichen. Auch eine beliebige Aufteilung der Phase in parallele Einzelleiter erfordert einen entsprechenden Aufbau paralleler Endverschlüsse. Der Phasenleiter ist in einem vakuumdichten Hohlzylinder 2 untergebracht und enthält dabei einen hohlzylindrischen Innenleiter 3 auf Hochspannungspotential, der von einem Außenleiter 4 auf Erdpotential konzentrisch umschlossen ist. Die Leiter können vorzugsweise aus einer Vielzahl von supraleitenden Einzeldrähten aufgebaut sein und sind somit für Kühlmedien transparent. Der Innenleiter 3 ist an seinem oberen Ende mit einer scheibenförmigen Kontaktplatte 5 kontäktiert, deren Durchmesser größer als der Durchmesser des Innenleiters ist und die beispielsweise aus Kupfer bestehen kann, das gegebenenfalls mit einem supraleitenden Material überzogen ist Am AnBenrand dieser Kontaktplatte 5 ist vorzugsweise das untere Ende eines rohrfömngen inneren Normalleiters 6, der zweck- Go mäßig ans einer "Vielzahl von einzelnen dünnen Köpfer- oder Aluminhnndrahten aufgebaut ist, elektssch leitend verbanden. Vm diesen inneren Normalieiterti ist isoliert in «einem vorbestimmten Abstand ■ ein dem inneren Nonnafleiter 6 ehender äußerer NofinafleSer 7 konzentrisch angeordnet Die NormaÜeiter« Ond 7 SSnnen zweckmäßig transportiert zueinander angeordnet werden, so daß die Kupfer- oder Aluminiumdrähte derart zueinander angeordnet werden, daß jeder einzelne Draht einen gleich großen Betrag des Stromes übernimmt. Das untere Ende des rohrförmigen äußeren Normalleiters 7 ist an der Innenseite einer konzentrischen, ringförmigen Kontaktplatte 8 elektrisch leitend befestigt. Mit dem Außenrand dieser Kontaktplatte 8 ist das obere, konzentrisch nach außen erweiterte Ende des Außenleiters 4 elektrisch leitend verbunden. Die Kontaktplatte 8 kann entsprechend der inneren Kontaktplatte 5 aufgebaut sein und umschließt diese ringförmig. Über diese Konfaktplatten 5 und 8 wird somit den Leitern 3 und 4 der Strom von den Normalleitern 6 und 7 zugeführt. Die Teile 3, 5 und 6 liegen dabei auf Hochspannungspotential, die sie umgebenden Teile 4, 7 und 8 dagegen auf Erdpotential. Das von den in einer Ebene angeordneten Kontaktplatten gebildete Kältendes deir Stromzuführung stellt den Deckel eines hohlzylindrischen Gefäßes Ifi für ein Kühlmedium A dar. Der Durchmesser einer rohrförmigen Leiterhülle 11, welche die Außen wandung des Gefäßes 10/ darstellt, ist nach unten stufenweise abgesetzt. Diese Gestaltung hat den Vorteil, daß der Inhalt des Kühlmediums/4, insbesondere wenn es sich dabei um Helium handelt, im Endverschluß begrenzt werden kann. An einem heliumdicht ausgebildeten Boden 12 dieses Gefäßes 10 ist die eigentliche Kabelstrecke mit dem Phasenleiter 1 befestigt.

Die Innenwandung des Gefäßes 10 wird von einem Isolationskörper 13 gebildet, welcher den Innenleiter 3 konzentrisch umschließt, jedoch das obere Ende des Innenleiters 3 freiläßt. Durch den entstehenden ringförmigen Spalt zwischen der Kontaktplatte 5 und dem Ende des Isolationskörpers 13 gelangt das Kühlmedium in das Innere des kühlmitteltransparenten Innenleiters 3. Der Isolationskörper 13 ist mit einem Hochspannungswickel 14 umgeben, der vorzugsweise mit Kondensatoreinlagen zur Steuerung des Potentialüberganges im Kühlmedium A versehen werden kann. Solche Kondensatorsteuerungen sind beispielsweise aus * Kleines Lehrbuch der elektrischen Festigkeit« von P. Böning, Karlsruhe, 1955, insbesondere S. 140 bis 142, bekannt

In dem Gefäß lfl ist ein in etwa gleicher Weise gestalteter Behälter 15 für ein weiteres Kühlmedium B angeordnet, dessen Außenwand 16 an der äußeren Kontaktplatte 8 und dessen Innenwand 17 an der inneren Kontaktplatte 5 gasdicht befestigt sind. Die Außenwand 16 besteht aus einem thermisch gut leitenden Material, beispielsweise Kupfer, während die Innenwand 17 aus einem elektrischen Isolationsmaterial besteht. Der Behälter 15 ist so in dein Gefäß IQ angeordnet, daß zwischen den Wänden 16 und 11 und den Wänden 17 und 14 bzw. 13 ein genügender Zwischenraum zur Führung des Küh!medinnis*4 ausgebildet ist.

In den Behälter 15 ragt frei das untere Ende 19 eines hohlzylindrischen Isolators 18 hinein. Dieser Isolator 18 ist im oberen Teil des Endverschfasses zwischen dem inneren and äußeren Normalleiter fi and 7 und zwischen den beiden Kontaktplatten S and 9 so angeordnet, daß im Behälter 15 entstehen' des Abgas des Kühlmedhnns B an seinen beiden Setten längs der Nonnafleiter aufsteigen kann. Sefli unteres im Behälter M beSndliches Ende 19 besag* auf der Innenseite eine nach innen eingezogeaB Potentiaktenerang, die vorteilhaft eine lineare Öfea?· rakteristik aufweisen kann.

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ZO ΖΊ ÖZÖ /TJ

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Im Kabelendverschluß werden Strom und Span- Die Temperatur des siedenden Heliumbades θ isi nung von Raumtemperatur auf Tieftemperatur und mit einer Druckregelung des entweichenden Kühlumgekehrt dem Innen- und Außenleiter 3 bzw. 4 des gases bis zur kritischen Temperatur von etwa 5,22 K Phasenleiters 1 zugeführt. Zur Stromzuführung die- bei 2,3 bar einstellbar. Eine solche Regelung kann nen die Normalleiter 6 und 7. Die Stromdichte in 5 erforderlich sein, um die Temperatur des siedenden den Normalleitern kann vorteilhaft über Querschnitt: Heliumbades B beispielsweise der Ein- bzw. Auslaß- und Länge konstant gehalten werden. Durch ihre temperatur des Phasenleiterheliums A, C anzupassen, große Oberfläche erhält man einen guten Wärme- damit gegebenenfalls ein Wärmeaustausch zwischen austausch mit dem sie kühlenden, aus dem Behälter den beiden Bädern vermieden wird. Das Phasen-15 aufsteigenden Abgas B, In einem optimalen Be- io leiterhelium A, C befindet sich deshalb in gutem triebszustand stellt sich am warmen Ende 20, 21 der Wärmekontakt zu dem Heliumbad B. So können gasgekühlten Normalleiter 6 bzw. 7 Raumtemperatur auch Verluste in den Zuleitungen der Medien A ein. Aus diesem Grund können zweckmäßig die kon» und C abgefangen werden, indem sie dem Bad B zuzentrisch angeordneten Normalleiter innen und! geführt werden. Dies hat zur Folge, daß das Helium B außen für gleiche Länge ausgelegt sein, um einen, 15 stärker verdampft und damit die Stromzuführüngs-Wärmeaustausch über den zwischen ihnen angeord- teile intensiver abkühlt. Die Zufuhr des siedenden neten Isolator 18 und damit eine Störung der opti- Heliums B und die Kontrolle des Heliumniveaus malen Betriebsbedingungen zu vermeiden. Zum an- können vorteilhaft auf Erdpotential erfolgen. Dei deren werden im Isolator 18 mechanische Spannun- Spannungsübergang von Erd- auf Hochspannungsgen in radialer Richtung vermieden. Die Gefahr der 20 potential im Helium B erfolgt gleichmäßig über eine Rißbildung, die zu Teilentladungen und Herabset·· entsprechend große Strecke mittels des potentialgezung der Hochspannungsfestigkeit führt, ist damit steuerten unteren Endes des eingezogenen Hochausgeschlossen. Zusätzlich können gut wärmeleiten·· Spannungsisolators mit einer vorzugsweise wenigstens des Material, beispielsweise ein Hohlzylinder 22 aus etwa linearen Potentialcharakteristik. Durch Druck-Kupfer, der am wannen Ende 20 des Normalleiters Ci 25 unterschiede im inneren und äußeren Gasraum zu mit diesem verbunden ist und dessen Querschnitt beiden Seiten des Isolators 18 hervorgerufene groß gegenüber den Normalleiterquerschrtitten ist. Schwingungen des Heliums B können vorteilhaft und ein in der Figur nicht näher dargestellter öl- durch einen feinporigen Filter 23 gedämpft werden, kreislauf am warmen Ende 20, 21 der Normalleiter der zwischen dem unteren Ende des unteren Teiles 6, 7 auch bei nicht optimalen Betriebsbedingungen 30 19 des Isolators 18 und dem Boden des Behälters 15. für die Aufrechterhaltung der Raumtemperatur als angeordnet ist. Der Behälter 15 für das siedende Endtemperatur sorgen. Es wird dadurch auch ver· Helium B besteht beispielsweise im Bereich des Erdmieden, daß sich am Isolator 18 Kondenswasser bil- potentials, d. h. an seiner Außenwand 16, aus Medet, daß seine Hochspannungsfestigkeit herabsetzen tall und im Bereich des Spannungsüberganges, d. h. könnte. 35 an seiner Innenwandung 17, aus Isolierstoff. Die

Die Drähte 3 und 4 des Phasenleiters 1, die vor- thermische Koppelung der Kontaktplatten 5 und 8

teilhaft aus Supraleitermaterial besteht, die mit Nor - am Kaltende 9 der Stromzuführung mit dem Helium-

malleitennaterial stabilisiert sind, werden möglich« bad B im Behälter 15. erfolgt im Innenraum zwischen

nahe am Kaltende 9 der Stromzuführungen, d. h. an dem Isolator 18, 19 und der Behälterinnenwand 17

den Kontaktplatten 5 und 8, kontaktiert. Der Strom ♦<> mittels eines Kupferhohlzylinders 24, der in das Bad

kann somit bis zur Sprungtemperatur T₁. in den hineinragt, und außerhalb des Isolators 18, 19 über

Supraleitern geführt werden, und die Arizah¹ der die äußere Metallwandung 16 des Behälters 15.'. Das

Kontaktstellen für einen Stromübertritt zwischen Kühlgas tritt, nachdem es an den Normalleitern 6

Normalleiter- und Supraleitermaterial ist dann mini- und 7 vorbeigeströmt ist, außen auf Erdpotential am

_maj 45 Austritt 25 und innen auf Hochspannungspotential

Im Kabelendverschluß erfolgt ferner die Zu- bzw. am Austritt 26 aus. Es wird zweckmäßig aufgefangen

Abfuhr des Kühlmediums für das gesamte Kabel und Heliumverflüssigern über besondere Zuleitungen

oder einen Teil des Kabels. Bei einer Verwendung zugeführt.

von supraleitenden Leitern 3 und 4 kommt als Kühl- Die maximale Austrittstemperatur des einphasigen

medium praktisch nur Helium in Frage. Im Kabel- 50 Heliums A zur Kühlung des inneren Phasenleiters 3

endverschluß sind zwei getrennte Heliumbäder vor- wird von der Temperaturabhängigkeit der Wechsel-

handen. Siedendes Helium B, das den Behälter 15 Stromverluste des Supraleiters bestimmt Um den

ausfüllt^ dient zur Aufnahme der Stromzuführungs- Wirkungsgrad von angeschlossenen Kältemaschinen

Verluste. Dieses Kühlsystem ist selbstregelnd, d. h., es zu verbessern, ist es zweckmäßig, die Austrittstem-

wird jeweils die durch die eingeleiteten Verluste ent- 55 peratur möglichst groß zu wählen. Für Temperaturen

stehende Heliumgasmenge zur Kühlung der Normal- größer als 5,2 K findet dann ein Wärmeaustausch

leiter 6 und 7 verwendet, und man erhält einen sta- zum siedenden Heliumbad ß statt. Dies führt zu einei

bflen Gleichgewichtszustand, stärkeren Verdampfung des Heliums S und damit xa

Ferner dienen einphasiges Helium^ und C in einer intensiveren Kühlung der StiomzuiShröngs-

geschlossenen Kreisläufen unter Druck znr Abfüh- 60 teile.

rang der Verluste des Phaseninnenleiteis 3 bzw. Pha- Die Verluste des Phasenleiters 1 innren zu eü*a senauBenleiters4. Dabei muß der Strom des Phasen- Temperatureriiöhung der Kühlmedien Λ and C in innenleiters3 aus dem geschlossenen Kreislauf des ihrem gemeinsamen geschlossenen Kreislauf. Bis Hefiums A heraus in das siedende HeBumbad B ge- Ein- und Auslaßtempeiaturen twaäeft sowqM vob führt werden, so daß eine thermische Trennung der 65 der Auslegung des Kabels als auch von den angebeiden Bäder sehr schwer möglich ist Deshalb ist schlossenen Kühlmaschinen bestimmt Im Kabelendvorgesehen, daß sich die beiden Bäder in gutem Ifcer- Verschluß sind der Außen- und Innenleiter 3 bzw. A mischen Kontakt befinden. der Phase 1 hefiumdurclüassig gestaltet, so daß die

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s ■

be"m Durchströmen des Raumes zwischen dem forderlichen Heliums C ist eine gesonderte Rohr-

W ekel 14 um den Isolationskörper 13 und der Wand leitung 34 seitlich an der Phase 1 vorgesehen

SS^ H₀S_Dainungspotential gebracht, d.h., der Für ein Kabel, dessen gesamter Hehumkreislauf

JLnln,Äu zw"fchen dem Innen- und Außen- i. nicht von einem Kabelendverschluß her versorgt

^m^^SsSolTfiSr den Wickel 14, werden soll, ist eine Zwischeneinspeisung notwendig,

de voAftmh Kondensatoreinlagen versehen die beispielsweise an der Stelle e.nes Verflüssige s

werdeiSn Um die Durchschlagsfestigkeit nicht zu angebracht sein kann. Eine solche Zwischene.nspe -

verschlechtern muß dabei die Strömungsgeschwin- sung ist in F ι g. 3 dargestellt. Dabei muß das KuW-

SeUverhaUnisrnäßig gering sein. Dies wird durch i_S helium A ohne elektrische Unterbrechung der Phase

e£?£%ST£L· Abstand zwischen dem dem Innenleiter 3 zugeführt werden Dies geschieh

Sei 14 und der Wand 17 erreicht. Das Helium C im Prinzip wie im Kabelendverschluß nach Fi g. 1.

^r Kühlung des Außenleiters 4 sowie der Außen- Die Heliumzufuhr erfolgt auf Erdpotential, die

leiier 4 selb! werden durch das Heliumbad A für Außen- und Innenleiter 4 bzw. 3 der Phase 1 werden

den Innenleiter 3 geführt. Dadurch wird für den *o heliumdurchlässig gestaltet, und die Hochspannung

fnL undAußenleiter eine gleiche Eingangstempe- im Helium A wird über eine potentialgesteuerte

Innen- und Auöenieirer 6 se ^^ zwischen dem Wickel 14 auf dem Isolaüons-

^r hi einem entsprechenden Endverschluß am Kabel- körper 13 und dem Ende 19 des Isolators 18 gleich-

aussans kann die Zusammenführung der beiden mäßig abgebaut. Da die Zwischeneinspeisung spiegel-

KüSrömeTund C für den Innen- bzw. Außen- 25 symmetrisch aufgebaut ist, kann das Kabel in beiden

leiter 3 bzw 4 im Bad für das einphasige Helium Richtungen von einer Kühlstation mit Helium ver-

erfoleen das dann aus dem Endverschluß auf Erd- sorgt werden.

potential' durch eine Leitung herausgeführt oder in Der Potentialabbau des Leiterinnenheliums A und

eS separaten Heliumzwischenschild, der das Ka- die Rückführung des gesamten Kuhlhel.ums, die bei umeibt, zum Kabeleingang zurückgeführt wird. 30 zweckmäßig in einem Heliumzwischenschild vorge-

Der Isolator 18 19 ist bei dieser Ausbildung eines nommen wird, können entweder in einem Kabelend-

Endverschlusses frei einschiebbar. Er ist auf Raum- Verschluß oder in einer Umlenkstelle erfolgen. Eine

temperatur gegen das Heliumgas abgedichtet und Umlenkstelle kann zweckmäßig so aufgebaut sein wie

befestigt, so daß es keine Schwierigkeiten bei der die Zwischeneinspeisung nach Fig. 3, nur daß eine thermischen Kontraktion seines Tieftemperaturendes 35 Heliumzu- oder -abfuhr unterbleibt. Das gesamte

S ^{Helium A und C zur Innen und} Außenleiterkühlung,

Heliumzu oder abfuhr unterbleib. g

19S ^{Helium A und C zur Innen}- ^und Außenleiterkühlung,

Auf Grund der konzentrischen Anordnung des das über ein Zweiwegeventil 35 dem Innenleiter 3 Phasenleiters 1 und der Rotationssymmetrie des Iso- bzw. dem Außenleiter 4 in einer Zwischeneinspeisung Iatorsl8 19 ist ein konzentrischer Aufbau der zugeführt wird, kann zweckmäßig im Hehumzwi-Stromzuführungsteile, insbesondere der Normalleiter 40 schenschild zu einer Kühlstation zurückgeführt wer-6 7 zweckmäßig Es läßt sich dadurch eine voll- den. Das im Kabelendverschluß dann nur benotigte ständige Feldkompensation im Außenraum unter siedende Heliumbad zur Kühlung der Strorazufüh-Vermeidung von Wirbelstromverlusten und eine weit- rangen ohne eigene Heliumspeisung wird beispielseehende Unterdrückung des Skineffektes bei einer wiese durch ein Heliumbetankungsrohr, das sich Transnonierune der Nonnalleiter 6, 7 in den Strom- 45 thermisch isoliert zwischen dem Heliumführungsrohr zuführungsteilen erreichen. und dem Heliumzwischenschild befindet, versorgt. Das

Zwischen der äußeren Gefäßwand 11 mit dem an- entstehende Heliumgas auf Raumtemperatur wird in geschlossenen Phasenleiter 1 und dem sie utnschlie- einem separaten Rohr zum Verflüssiger zurückgeleißenden Außenrohr 2 können zusätzliche thermische tet. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß der ge-Isolationsmittel, beispielsweise ein Stickstoffstrah- 50 schlossene Heliumkühlkreislauf nicht unterbrochen lungsschild 28, der in der Figur nur angedeutet ist, zu werden braucht, um die Stromzuführung zu angeordnet sein. Der vakuumdichte Innenraum 30 kühlen.

zwischen den Normalleitern 6, 7 kann ferner an Der Phasenleiter kann in größerer Länge gefertigt

einem Stutzen 29 aus Wärmeleitungsgründen evaku- und bei der Kabelverlegung in das Heliumführaags- VuA werden. ^{55 rc}*^r beispielsweise eingezogen werden. Die Vdfeto"

Fi g 2 abt eine weitere Aosbüdungsniögüchkeit dungsstelle zweier Ptiasenleiter mnß hocflspaminflis« der Erfkdsng wieder, die der in Fi g. 1 dargestellten fest ausgeführt werden. Dies läßt ach unter aadeöSB AusfShrungsfoim eines EndverscMusses in wesent- mit dem symmetrisches, potentialgesteuerten Isolator liehen T^Ien «^spricht. Pie entsprechenden Teile 18, 19 wie bei der Zwischeneinspeisung oacfe Fig. sand m der Fig. 2 mit den gleichen Bezugsziffern 60 erreichen. Der Innenleiter3 wird beisjpieliweisedttfdt versehen, Abweichead von Fig. 1 wad bei dieser Bewickeln mit Kunststoffbändern in diesem FaHe g emes EndverscMusses das einphasige helinmdicht gestaltet, so daß die Trennung dei be*· dent PhaseninBealdtei 3 schon auf Hoch- den Kfihlkreislanfe für das Innen- und Außenleiterin bekannter Weise durch den helium A bzw. C aufrechterhalten wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Hochspannungs- und KüMmitteizuführung für auf Tieftemperatur gekühlte, konzentrisch zueinander angeordnete Innen- und Außenleiter, die jeweils mit einem Nonnalleiter verbunden sind, mit einem hohlzylindrisch ausgebildeten elektrischen Isolator, der zwischen den Normalleitern angeordnet ist, die sich im Gasstrom eines verdampfenden Kühlmediums befinden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende (19) des Isolators (18) in das offene End? (5, 8) eines das Kühlmedium (B) enthaltenden Behälters (15) hineinragt, dessen äußerer hohlzylinderförmiger Mantelteil (16) einen inneren ebenfalls hohlzylinderförmigen Mantelteil (17) aus elektrisch isolierendem Material konzentrisch umschließt, durch den der Innenleiter (3) hindurchgeführt ist, der mit dem inneren Normalleiter (6) verbanden ist, und daß & elektrisch leitende *« Verbindung zwischen dem Außenleiter (4) und dem äußeren Normalleiter (7) außerhalb des Isolators (18,19) angeordnet ist.

   2. Hochspannungs- und Kühlmittelzuführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß as die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Innenleiter (3) und dem inneren Normalleiter (6) am offenen Ende (5) des Behälters (15) angeordnet ist.

   3. Hochspannungs- und Kühlmittelzuführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Außenleiter (4) und dem äußeren Normalleiter (7) aus Teilen des Behälters (15) besteht.

   4. Hochspannungs- und Kühlmittelzuführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (15) in einem in etwa gleicher Weise aufgebauten Gefäß (Ifi) für ein weiteres Kühlmedium (A) derart angeordnet ist, daß beide (Ifi, 15) einen Zwischenraum bilden, der als Strömungsraum für das weitere Kühlmedium (A) vorgesehen ist, und daß am Ende des Innenleiters (3) ein Zugang zum Strömungsraum vorhanden ist.

   5. Hochspannungs- und Kühlmittelzuführung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlzylinderförmige innere Mantelteil des Gefäßes ein elektrischer Isolationskörper (13,14) ist.

   6. Hochspannungs- und Kühlmittelzuführung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolationskörper (13) von einem Hochspannungswickel (14) umgeben ist, der mit einer Potentialsteuerung versehen ist.

   7. Hochspannungs- und Kühlmittelzuführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolator (18) an seinem Ende (19) mit einer Potentialsteuerung versehen

   10. Hochspannungs- und Kühlmittelzuführun nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, daß der Innenleiter (3) und/ode der Außenleiter (4) Supraleiter sind.

   11. Hochspannungs- und Kühlmittelzuführunj nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, daß als Kühlmedien mindestem teilweise Helium vorgesehen ist.

   12. Hochspannungs- und Kühlmittelzuführunj nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium (B) siedendes Helium ist

   13. Hochspannungs- und Kühlmittelzuführung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium (A) einphasiges Helium ist.

   14. Hochspannungs- und Kühhnittelzuführung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Kühlmedium (B) em Filter (23) vorgesehen ist.

   15. Hochspannungs- und Kühlmittelzufährung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (23) im Behälter (15) am Ende (19) des Isolators (18) angeordnet ist.

   16. Hochspannungs- und Kühlmittelzuführung nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Gefäßes (IQ) dem Außendurchmesser des Behälters (15) angepaßt ist.

   17. Hochspannungs- und Kühlmittelzuführung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Gefäßes (Ifi) stufenweise abgesetzt ist.