用于至少一根地下高压导线传输 电能的设备及其制造方法 本发明涉及用于借助至少一根敷设在地下的高压传输导线传输电能的设备。本发明还涉及制造这种设备的方法。
这样一种设备优先应用在城市聚集的中心地区并通常包括敷设在地下的高压电缆，该高压电缆将来自发电厂、架空线或变压设备的电能传输到地下变电站，在其中高压、例如110KV被变压到中压，例如10、20或30KV。在急剧增长的城市密集区域，尤其是亚洲地区，这种设备的设置及扩展不可能不对由交通、供水、供气及废水排放所确立的基础结构产生显著的妨碍。因为首先在高压电缆的敷设及维护时，必须在公用地沟中挖掘，由此严重干扰了整个基础结构并严重地影响了它的效能。
本发明的任务在于创造一种在本文导言部分中所述类型的设备，它以高实用性而显得突出，且易于维护，并同时提供一种制造方法，在实施该方法时接收该设备的城市聚集中心区域地基础结构至多受到轻微影响。
根据本发明的该设备其特点为：取消了耗费大的及易于受影响的电缆连接；以及仅出现非常小的无功功率损耗。此外，单个功率区段可受到特别有效的冷却，并由此可达到最高的电流传输功能。因为通常该设备被设置在地面以下几米深处，实际上没有电磁干扰场向外渗透并且可进一步保护该设备以免破坏。
特殊的优点则是，该设备可用一种方法制造，其中能极大地避免已有的基础结构受到干扰。交通道路的挖掘及敷设、现有的管道及电缆的切断及电缆沟和井道的开挖几乎完全被免除。此外在必要时，在一个单个程序中可形成根据本发明的设备及同时也形成另外的基础结构部件，如废水排放管道。
以下将借助于附图来详细描述本发明的优选实施例及由此达到的优点。
图1是根据本发明的一种设备作成环形结构的实施形式，它具有一根敷设在地下的气体绝缘导线及设有组装点的地下站；
图2是图1中设备的具有气体绝缘导线两个区段及一个组装点的部分的很简化的概图；
图3是图2中组装点区域内构成三相的气体绝缘导线的一部分及最好传导作为冷却介质的空气或水的冷却装置的透视图；
图4是图2中组装点区域内构成多相的气体绝缘导线的一部分及传导作为冷却介质的、出自于气体绝缘导线两相的绝缘气体的冷却装置的透视图；
图5是图2中组装点区域内构成三相的气体绝缘导线及一附加管的平面投影概图，其中每二相气体绝缘导线和第三相气体绝缘导线及附加管各配置了根据图4的冷却装置；及
图6是图2中组装点区域内构成三相的气体绝缘导线中两根导线的平面投影概图，其中两组气体绝缘导线中每两相各配置了根据图4的冷却装置。
在所有的附图中同样的标号涉及相同的功能部分。在图1中表示的并构成环的、根据本发明之设备具有一根敷设在地下的气体绝缘导线1。在一个地下变电站2中该设备从一根例如按4000KV设置的高压导线3接收电能，它将其降压地变压到例如110KV的高压并将该电压供给到按该电压设置的绝缘导线1上，为了简明起见，该导线上仅是四个导线区段11，12，13，14设有标号。每两个相邻的导线区段，例如导线区段11及12是能从外部接近的并彼此可形成功能连接。这种能从外部接近的功能可有利地设置在一个网络节点或(具有组装点的)地下变电站4上，在该地下变电站中将在导线区段13及14中传输的电压从110KV降下到典型为10、20或30KV的中等电压，该从外部能接近的功能也可设置在组装人员的进入点S处，在该点上两个导线区段、例如导线区段11及12彼此直接连接。
由图2可看到对该设备典型设置的两个功率区段11及12。可以看出导线区段11，12敷设在地面6以下并在点5处可从外部接近它们。在点5处还设有一个装置7，用于向两个导线区段11、12中至少一个提供冷却介质。导线区段11，12，13，14典型地为约300至500米长，并通常埋在地面6以下约10米处。由此可以安全地避免对环境的不利影响，尤其是由电磁干扰场的泄露带来的不利影响。
气体绝缘导线1可以构成单相的或多相的，或构成双导线。在每种情况下，导线1具有如从图3中看到的电流导体8，它设在一个导管10中并支承在绝缘支承件9上。导管10中充有一种绝缘气体、例如具有多至几个“巴”压力的SF6，并且该导管可由金属、如铝或钢等，或必要时由带导电镀层的塑料、如聚乙烯等构成。气体腔可用简单方式借助压力传感器监测其密封性能。如由图3所看到的，电流导体8设置在导管10的轴线上。如果气体绝缘导线1(如图3中所示)是由三相构成的，则对另外两相设置的电流导体被设在另外两个彼此平行且平行于导管10的导管10′及10″的中心。在一种多相例如三相的系统中，在考虑到上述的绝缘距离的情况下各相导体也可设置在单个导管中。每个导管10或10′或10″是由管101，102或管101′，102′或101″，102″组合而成的，它们可以在组装点S彼此相连接。隔离件103或103′或103″避免彼此相接邻的管101，102或101′，102′或101″，102″之间的气体交换。
在组装点所设置的冷却装置7具有平行于导管10，10′及10″延伸并用于接收冷却介质，如尤其是空气或水类的管71及72。管71及72彼此成行地沿一个公共轴73布置并最好处于距布置在等边三角形每个角上的导管10，10′及10″等距离处。导管10，10′，10″具有的典型直径为30至50cm。它们彼此间的距离通常为20至100cm。在组装点5的区域内管71及72构成弯形及在弯曲部分的后面在垂直方向上向上延伸出该设备。在管71中借助于一个未示出的输送装置将冷却介质例如空气注入，在下一组装点空气借助另一传输装置从该管离开。该另一传输装置相应于管72上端所示的传输装置。在通过管71的路径上冷却介质收回了由各相导线加热的周围土壤中的热量，该热量在组装点处被直接地排放到环境中。对于该冷却功能所需的唯一能量仅是用于驱动传输装置。
导管10，10′，10″及管71和72将这样设定尺寸，即每个导管也可用于传导冷却介质，且每个管71和72也可用于携带相电流导体。譬如说假如一个相，如在导管10中设置的相导体发生故障，则可在组装点上将管71及72连接起来，然后为了构成一个无故障的相，在这样作成的导管中插入一根支承在绝缘支承件上的电流导体。接着将对应故障相的导管10构成与管71和72相应的管，并用于传导冷却介质。必要时可附加地设置平行于导管10，10′，10″的回流导体和/或设置传输第二多相电流的第二气体绝缘导线的平行延伸的相电流导体。
也可用借助设在导线区段11，12中的绝缘气体的封密式冷却系统来取代用空气或水作为冷却介质的敞开式冷却系统。这样的冷却系统的实施形式可由图4，5及6中看到。在所述的实施形式中该冷却系统具有设有组装点处的热交换器74，75，它们总是通过未标号的垂直管区段与设有相导体的两个导管、如10及10′相连接。第一传输装置76促使绝缘气体由热交换器74经由导管10′的管101′到达设在下一个未示出的组装点处的热交换器(它相当于热交换器75)并从那里经过导管10的管101返回到热交换器74(参见图4中标出的箭头)的循环。在热交换器74中在循环时由管101带回的热量将借助于吹风机77排走。以类似的方式，在相当于热交换器75的未示出的热交换器处在循环时由管101′带回的热量也被排走。
在图5的封闭型冷却系统的实施形式中，比图4附加地示出了管71及72，以及接收第三相导体的、由管101″和102″组合成的导管10″。在该冷却装置中，包括第三相导体的导管10″或管101″与管71通过热交换器78相连接。对于三相来说每个导线区段如11需要使用两个封密的冷却循环回路，其中一个是在对两相设置的管101及101′中传导，而另一个是在对第三相设置的管101″及元相导体的管71中传导。
在图6中所示的根据图4的封闭式冷却系统的实施形式将用于冷却根据本发明的构成各具有一组三相导体的双导线的设备。这两个导线的三相导体被设在各具有管101，102，101′，102′，101″，102″和管201，202，201′，202′，201″，202″的导管10，10′，10″及20，20′，20″中。在该实施形式中每两相构成一个带有一个热换器74，78或79的封闭式冷却循环回路。可以去掉为冷却目的而设置的附加管，如管71或72。
参照图2，该根据本发明的设备可用简单的方式这样来制造：在建立两个导线区段11，12之间的功能连接以前，在组装点3处至少钻挖出两个倾向为水平延伸的地下通道51，52。这两个导线区段中至少有一个，如导线区段11，是由相对短的如8-10m长的管区段1011，1012，1013通过气密连接形成的。这里，如管区段1012及以相应方式与该区段已形成气密连接的管区段1013将被插入到通道51中，一直到只有朝向组装点5的管区段1012的端部被露在组装点5处。然后将管区段1011以气密方式与管区段1012现在还露出的端部相连接。这样构成的管子将再次被推入通道51中，这时直至管区段1011的端部被露出。在以这种方式使导线区段11的整个管101被构成以后，在该敷设的管中插入可滑动的由绝缘支承件支承的电流导体。在导线区段如11的端部设置的管、如101上将安装隔离件，如隔离件103(图3)。
换一种方式，在预先完成的地下通道中插入的管区段气密连接前就已将由绝缘支承件保持的电流导体插入。
通常，在地下延伸的通道51及52可通过钻孔来形成。管区段如1012可以在施加压力的作用下被推入到通道52中。组装点5必须有足够大的尺寸，以便将管区段传送到通道51，52的开口处，并能将其推入到通道中。
通道51，52不一定直线延伸，它也可能(如从图2中看到的)部分地被作成弯曲。钻孔设备则可以定位在地面上。在此情况下，首先通过地面钻出一个孔，该孔起初大致偏向垂直延伸。在至多几米长偏向垂直延伸的区段后连接一个若干米弯曲延伸的区段，再后面连接一个几百米长的偏向水平延伸的区段。在该水平延伸的区段后可再连接一个弯曲的区段，该弯曲区段将通过地面延伸到位于外部的组装点5，或者该水平延伸区段可与设在地下的组装点5接口，该组装点如在图2中虚线所示。
当用于另外的目的、已使用过的地下延伸通道用来接收管子是特别有利的，因为这样便可省掉钻孔作业。特别具有优点的是，该通道注入了一种吸收震动的流体，例如废水。废水将对震动阻尼地支承着管子。由于地震引起的地震力将由在四周包围管的废水所吸收，因此没有任何径向力作用在管子上。因为废水处于地电位，所以包含电流导体的管子始终保持在确定的电位上。