Verfahren zur Verlegung einer gasisolierten elektrischen Leitung sowie Masseelement zum Positionieren einer gasisolierten elektrischen Leitung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verlegung einer gasisolierten elektrischen Leitung innerhalb eines Gewässers sowie auf ein Masseelement zum Positionieren einer gasisolierten elektrischen Leitung auf dem Grund eines Gewässers .

Aus der Patentschrift US 5 , 530 , 200 ist ein Verfahren zur Er ^¬ richtung einer gasisolierten elektrischen Leitung bekannt . Die dortige gasisolierte elektrische Leitung wird beispiels ^¬ weise innerhalb eines Tunnels oder auch oberirdisch verlegt . Die Verlegung erfolgt dabei derart, dass längs des Verlegewe ^¬ ges eine mobile Montagevorrichtung verfahren wird und die gasisolierte elektrische Leitung abschnittsweise zusammenge- stellt wird.

Gasisolierte elektrische Leitungen sind in der Lage, sehr ho ^¬ he Leistungen zu übertragen . Insbesondere bei Off-Shore- Windenergieparks sind lokal konzentriert erzeugte Leistungen über größere Entfernungen hinweg zu transportieren . Für derartige Anbindungen eignen sich gasisolierte elektrische Lei ^¬ tungen besonders . Bisher sind effektive Verlegeverfahren zur Verlegung einer gasisolierten elektrischen Leitung innerhalb eines Gewässers nicht bekannt .

Aufgabe der Erfindung ist es , ein rationelles Verfahren anzugeben, welches ein rasches Verlegen einer gasisolierten elektrischen Leitung innerhalb eines Gewässers ermöglicht .

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Verfahren zur Verlegung einer gasisolierten elektrischen Leitung innerhalb eines Gewässers dadurch gelöst , dass an der gasisolierten elektri- sehen Leitung zumindest ein Mas seelement befestigt wird, und die gasisolierte elektrische Leitung mit dem Masseelement in das Gewäs ser abgesenkt wird, wobei das Masseelement den Auf ^¬ trieb der elektrischen Leitung überwindet .

Wie aus dem Patent US 5, 530 , 200 bekannt ist, ist eine gasiso ^¬ lierte elektrische Leitung im Wesentlichen aus einem festen Korpus gebildet, in dessen Inneren der eigentliche elektri ^¬ sche Leiter zur Übertragung elektrischer Energie isoliert gehalten ist . Der feste Korpus ist beispielsweise ein metal- lisches Rohr oder ein Kunststoffröhr . Der feste Korpus ist gasdicht ausgeführt . Auf der Innenwand des festen Korpus sind elektrisch isolierende Stützelemente angeordnet, welche den elektrischen Leiter im Innern des festen Korpus halten . Das Innere des festen Korpus ist mit einem Isoliergas befüllt . Dieses Isoliergas ist beispielsweise ein elektronegatives Gas wie Schwefelhexafluorid, Stickstoff oder ein Gemisch mit die ^¬ sen Gasen . Zur Erhöhung der elektrischen Isolationsfestigkeit und damit zur Verringerung des Umfanges des festen Korpus ist das Isoliergas mit einem erhöhten Druck beaufschlagt . Auf- grund der zu großen Teilen aus gasförmigem Isoliermittel ge ^¬ bildeten

Isolierstrecke weist eine gasisolierte elektrische Leitung gegenüber einem flüssigen Medium einen großen Auftrieb auf . Die gasisolierten elektrischen Leitungen wirken als Schwimm- körper . Aufgrund ihrer konstruktiven Ausgestaltung mit einem festen Korpus und dem im Innern des festen Korpus angeordne ^¬ ten elektrischen Leiter und der Abstützung mittels elektrisch isolierender Stützelemente ist eine gasisolierte elektrische

Leitung stets abschnittsweise zusammenzusetzen . Dieses ab ^¬ schnittsweise Zusammensetzen kann beispielsweise außerhalb des Gewäs sers erfolgen . Dazu können spezielle Verlegeplatt ^¬ formen oder ähnliches eingesetzt werden . Nach der erfolgten Montage der gasisolierten elektrischen Leitung kann diese mit zumindest einem, vorzugsweise mit mehreren Masseelementen verbunden werden . Die Befestigung der Mas seelemente kann dabei in verschiedener Weise erfolgen . So können die Mas seelemente beispielsweise unter Nutzung von Stahlseilen flexibel mit den Masseelementen verbunden sein, oder auch winkelsteif an der äußeren Oberfläche des festen Korpus angeschlagen werden . Durch die Mas seelemente kann ein Absinken der gasisolierten elektrischen Leitung bewirkt werden .

Eine vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, das s das Mas ^¬ seelement als Fundament der gasisolierten elektrischen Leitung auf dem Grund eines Gewässers dient .

Ein Einspülen bzw . ein unterirdisches Verlegen von gasiso- lierten Leitungen in einem Gewässergrund hat den Nachteil, dass eine Reparatur in einem Fehlerfall nahezu unmöglich ist . Daher wird eine Verlegung einer gasisolierten elektrischen Leitung über dem Gewäs sergrund bevorzugt, so dass der äußere Korpus auch nach Erreichen der endgültigen Verlegeposition zugänglich ist . Nutzt man nunmehr die zum Absenken der gasisolierten Leitungen notwendigen Masseelemente als Fundament, so ist eine einfache und kostengünstige Verlegemethode gege ^¬ ben . Die Masseelemente können nach dem Absinken der gasisolierten elektrischen Leitung auf den Gewässergrund zusätzlich am Gewässergrund verankert werden bzw . ausgerichtet werden, um die angestrebte Lage der gasisolierten elektrischen Leitung über dem Grund des Gewässers .

Vorteilhafterweise kann weiterhin vorgesehen sein, das s die Verlegung längs der Verlegerichtung der gasisolierten elektrischen Leitung zumindest abschnittsweise S-förmig erfolgt .

Durch die bogenförmige Verlegung ist es möglich, temperaturbedingte Längendehnungen der gasisolierten elektrischen Leitung zu kompensieren . Insbesondere eine abschnittsweise S- förmige Verlegung der gasisolierten elektrischen Leitung er- möglicht auf vergleichsweise kurzen Abschnitten den Ausgleich größerer Längenänderungen . Dadurch kann auf Kompensatoren im Leitungsverlauf verzichtet werden . Damit ist eine rasche Zu ^¬ sammenführung einer Vielzahl von Abschnitten zu einer langen gasisolierten elektrischen Leitung möglich, da auf Sonderbau- formen bzw . Sonderabschnitte mit Kompensationseinrichtungen keine Rücksicht zu nehmen ist . Zur Ausbildung der abschnitts ^¬ weise S-förmigen Verlegung der gasisolierten elektrischen Leitung kann der durch die Konstruktion der gasisolierten e- lektrischen Leitung bedingte Biegeradius herangezogen werden . So können beispielsweise lang gestreckte S-förmige Abschnitte ausgestaltet werden . Dabei kann auch vorgesehen sein, dass die gasisolierte elektrische Leitung mit einer Vielzahl von hintereinander angeordneten S-förmigen Abschnitten verlegt wird, so dass eine wellenartige Lage der gasisolierten elekt- rischen Leitung erzielt wird.

Vorteilhafterweise kann weiterhin vorgesehen sein, das s mehrere gasisolierte elektrische Leitungen an dem Mas seelement befestigt sind.

Zur Erhöhung der Übertragungskapazität kann vorgesehen sein, mehrere gasisolierte elektrische Leitungen parallel zu verle ^¬ gen . Neben der Erhöhung der Übertragungsleistung kann man

mehrere gasisolierte elektrische Leitungen auch dazu vorse ^¬ hen, um eine Redundanz bei dem Ausfall einer gasisolierte e- lektrischen Leitung zu gewährleisten . Darüber hinaus können auch mehrere einphasig gekapselte gasisolierte elektrische Leitungen zur Übertragung eines mehrphasigen Wechselspannungssystems eingesetzt werden . Nutzt man nunmehr ein Masse ^¬ element zum Befestigen mehrerer gasisolierte elektrischer Leitungen, kann die Anzahl der Masseelemente reduziert werden . Weiterhin kann eine Platz sparende Anordnung der mehre- ren elektrischen Leitungen annähernd parallel zueinander erzeugt werden . Dadurch wird der zur Verlegung beanspruchte Raum in dem Gewässer verringert . Weiterhin sind Kontroll- und Überwachungsarbeiten vereinfacht, da die gasisolierte elekt ^¬ rischen Leitungen unmittelbar benachbart zueinander liegen .

Die gasisolierte elektrischen Leitungen können an verschiedenen Fertigungsplätzen aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt werden und anschließend an einem gemeinsamen Masseelement be ^¬ festigt werden . Dadurch kann die Anzahl der notwendigen Mas- seelemente zum Absenken mehrerer gasisolierter elektrischer Leitungen vermindert werden .

Bei der Verlegung einer gasisolierten elektrischen Leitung in einem Gewässer sind beispielsweise auch temperaturbedingte Längenänderungen zu berücksichtigen . Darüber hinaus können durch die Bewegungen des Gewässers selbst Kräfte auf die gas ^¬ isolierte elektrische Leitung einwirken . Mechanische Verspan ^¬ nungen der gasisolierte elektrischen Leitungen wirken sich negativ auf die Lebensdauer der Anlage aus .

Daher ist es eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Masse ^¬ element zum Positionieren einer gasisolierten elektrischen Leitung auf dem Grund eines Gewässers anzugeben, welches ei-

nen Abbau von mechanischen Spannungen an der gasisolierte e- lektrischen Leitung unterstützt .

Bei einem Mas seelement zum Positionieren einer gasisolierten elektrischen Leitung auf dem Grund eines Gewässers wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Masseelement beweglich mit der gasisolierten elektrischen Leitung verbunden ist .

Durch eine bewegliche Verbindung zwischen gasisolierter elektrischer Leitung und Masseelement sind Längenänderungen auch über mehrere längs der Leitung angeordnete Masseelemente hinweg ermöglicht . Dadurch sind mechanische Spannungen in dem festen Korpus bzw . in dem elektrischen Leiter vermindert .

Weiterhin kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, das s die gasisolierte elektrische Leitung quer zu ihrer Verlegerichtung bewegbar mit dem Masseelement verbunden ist .

Neben den wärmebedingten Längenänderungen an der gasisolierten elektrischen Leitung können durch Bewegungen innerhalb des Gewäs sers auch Kräfte auf den gasisolierten elektrischen Leiter wirken, die quer zur Verlegerichtung gerichtet sind. Durch eine querbewegliche Befestigung der gasisolierten e- lektrischen Leitung an dem Masseelement kann die Wirkung derartiger Querkräfte vermindert werden . Weiterhin kann beispielsweise bei einer S-förmigen Verlegung der gasisolierten elektrischen Leitung auch thermisch bedingte Längenänderungen der gasisolierten elektrischen Leitung in eine Querbewegung umgesetzt werden .

Zur Ermöglichung einer Querbewegung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Mas seelement und die gasisolierte

elektrische Leitung über flexible Seilanordnungen miteinander verbunden sind. In diesem Falle ist das Masseelement auf dem Gewässergrund verankert . Die gasisolierte elektrische Leitung ist aufgrund ihrer Gas füllung mit einem Auftrieb versehen . Über die Seilanordnung wird die gasisolierte elektrische Lei ^¬ tung in einem definierten Abstand gegenüber dem Masseelement gehalten . Je nach auftretenden Kräften kann nunmehr die gasisolierte elektrische Leitung in dem Gewässer begrenzt „trei ^¬ ben" .

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Masseelement während des Verlegens als Sinkkörper und nach erfolgter Verlegung als Fundament für die gasisolierte elektrische Leitung wirkt .

Die Nutzung der Masseelemente als Sinkkörper und deren Nut ^¬ zung als Fundament , gestattet einen kontinuierlichen raschen Verlegeablauf .

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Masseelement zu einer Verbindung mit der gasisolierten elektrischen Leitung eine Gleitschiene aufweist .

Mittels Gleitschienen ist ein definiertes Bewegen der gasiso- lierten Leitung an dem Mas seelement ermöglicht . Die Gleit ^¬ schienen können dabei eine Bewegung quer zur Verlegerichtung oder auch längs zur Verlegerichtung ermöglichen . Eine derartige Halterung der gasisolierten elektrischen Leitung hat gegenüber einer Halterung der Leitung über Seilanordnungen den Vorteil, dass eine Bewegung in einem definierteren Bereich zugelassen wird. Dadurch können auch weniger flexible gasisolierte elektrische Leitungen zur Verlegung innerhalb eines Gewässers eingesetzt werden .

Im Folgenden werden schematische Ausführungsbeispiele der Er ^¬ findung in Figuren gezeigt und nachfolgend näher beschrieben ,

Dabei zeigt die

Figur 1 eine Draufsicht einer auf dem Grund eines Gewäs ^¬ sers verlegten gasisolierten elektrischen Leitung, die

Figur 2 eine Frontansicht eines Masseelementes mit einer daran befestigten gasisolierten elektrischen Leitung, die

Figur 3 eine Draufsicht einer gasisolierten elektrischen Leitung und eines an dieser befestigten Masseelementes , die

Figur 4 ein Mas seelement mit mehreren daran befestigten gasisolierten elektrischen Leitungen, die

Figur 5 ein weiteres Mas seelement mit mehreren daran be ^¬ festigten gasisolierten elektrischen Leitungen, die

Figur 6 eine weitere Ausgestaltung eines Massekörpers , die

Figur 7 eine Gleitschiene im Detail, die

Figur 8 eine Halterung einer gasisolierten elektrischen Leitung mit einer Seilanordnung und die

Figur 9 eine weitere Ausgestaltung einer Seilanordnung .

Die Figur 1 zeigt eine Draufsicht einer gasisolierten elekt ^¬ rischen Leitung 1 , die auf dem Grund eines Gewässers verlegt ist . Entlang ihrer Längsausrichtung weist die gasisolierte elektrische Leitung 1 bogenförmige, wechselseitige Auslenkun ^¬ gen auf, so dass S-förmige Abschnitte entstehen . Zur Halte- rung der gasisolierten elektrischen Leitung unterhalb des Gewässerspiegels sind mehrere Mas seelemente 2a, 2b, 2c mit der gasisolierten elektrischen Leitung 1 verbunden .

Zur Verlegung einer gasisolierten elektrischen Leitung 1 in einem Gewässer wird beispielsweise auf einer Montageplattform die in dem Gewässer schwimmt und längs des Verlegeweges ver ^¬ schiebbar ist , die gasisolierte elektrische Leitung aus ein- zelnen Segmenten zusammengefügt . Diese Segmente weisen je ^¬ weils Abschnitte eines festen Korpus auf, der in seinem Inne ^¬ ren einen elektrischen Leiter aufnimmt . Der elektrische Leiter ist gegenüber der Innenwandung des festen Korpus mittels elektrisch isolierender Einrichtung beabstandet gehalten . Das Innere des festen Korpus ist mit einem Isoliergas befüllt . Mehrere dieser so aufgebauten Abschnitte werden stirnseitig miteinander verbunden, so dass die Abschnitte des festen Korpus gasdicht miteinander verbunden sind und die elektrischen Leiter elektrisch miteinander kontaktiert sind. Anschließend erfolgt eine Befüllung des festen Korpus mit einem elektrone- gativen Gas bevorzugt unter einem erhöhten Druck . Nach der erfolgten Montage der gasisolierten elektrischen Leitung wird diese mit Mas seelementen verbunden . Diese Mas seelemente sind derart dimensioniert, dass bei einem Absenken der gasisolier- ten elektrischen Leitung in dem Gewässer die Masseelemente auf den Gewäs sergrund absinken und die gasisolierte elektri ^¬ sche Leitung mitnehmen . Diese Verlegeart kann beispielsweise als kontinuierlicher Prozess von einer Verlegeplattform aus

erfolgen . Es kann jedoch auch vorgesehen sein, das s die gasisolierte elektrische Leitung auf ihrer gesamten Länge herge ^¬ stellt wird und anschließend mit zumindest einem vorzugsweise jedoch mit einer Vielzahl von Masseelementen unter die Gewäs- seroberflache abgesenkt wird.

In den folgenden Figuren sind gleichartige Baugruppen mit den gleichen Bezugszeichen versehen .

Die Figur 2 zeigt eine stirnseitige Ansicht einer gasisolier ^¬ ten elektrischen Leitung 1 , wobei diese im Schnitt dargestellt ist . Zu erkennen ist ein fester Korpus 3 sowie der isoliert im Innern des festen Korpus 3 angeordnete elektri ^¬ sche Leiter 4. Die gasisolierte elektrische Leitung 1 ist auf einem Mas seelement 2a befestigt . Das Masseelement 2a liegt auf dem Grund 5 eines Gewässers auf . Es kann vorgesehen sein, dass der Masseelemente 2a ausschließlich aufgrund seiner Mas ^¬ se das Fundament auf dem Grund des Gewässers 5 bildet . Alter ^¬ nativ kann auch vorgesehen sein, dass das Mas seelement 2a zu- sätzlich im Grund 5 des Gewässers verankert ist . Zum Aus ^¬ gleich von mechanischen Spannungen und Bewegungen ist die gasisolierte elektrische Leitung 1 in Richtung des Doppelfei ^¬ les 6 bewegbar an dem Masseelemente 2a gehalten . Zum Errei ^¬ chen einer Bewegbarkeit ist der Mas seelemente 2a mit mehreren Gleitschienen 7a, 7b, 7c versehen ( siehe Figur 3 ) . Die Gleit ^¬ schienen 7a, 7b, 7c sind beispielsweise in dem aus Giesbeton gefertigten Masseelement 2a eingegossen . Auf den Gleitschie ^¬ nen 7a, 7b, 7c ist die gasisolierte elektrische Leitung 1 gleitend gelagert . Dadurch ist eine Bewegung in Richtung des Doppelfeiles 6 ermöglicht . Diese Bewegung verläuft quer zur Längsrichtung der gasisolierten elektrischen Leitung 1. Zusätzlich kann die gasisolierte elektrische Leitung 1 in Richtung ihrer Verlegeachse verschiebbar sein . Sowohl durch die

Verschiebung in Richtung der Längsachse als auch quer zur Verlegeachse in Richtung des Doppelfeiles 6 ist beispielswei ^¬ se eine Längenänderung aufgrund von Temperaturschwankungen an der gasisolierten elektrischen Leitung 1 ausgleichbar .

In der Figur 4 ist eine Ausgestaltung eines Masseelementes 2d dargestellt, welches der Aufnahme mehrerer gasisolierter e- lektrischer Leitungen Ia, Ib, Ic dient . Die gasisolierten e- lektrischen Leitungen Ia, Ib, Ic sind parallel zueinander verlegt und gemeinsam an dem Masseelemente 2d befestigt . Die Befestigung erfolgt dabei derart, dass um die äußere Mantel ^¬ fläche der gasisolierten Leitungen Ia, Ib, Ic jeweils ein Schellband herumgelegt ist , welches in Gleitschienen des Mas ^¬ seelementes 2d beweglich gelagert ist . Aufgrund dieser beweg- liehen Lagerung sind die gasisolierten elektrischen Leitungen Ia, Ib, Ic in Richtung des Doppelfeiles 6 quer zu ihrer Ver ^¬ legelängsrichtung verschiebbar .

Die Figur 5 zeigt eine weitere Möglichkeit einer Befestigung mehrerer gasisolierter Leitungen Ia, Ib, Ic an einem gemeinsamen Mas seelemente 2e . Im vorliegenden Falle sind jedoch an den gasisolierten Leitungen Ia, Ib, Ic Traversen 8 winkelsteife befestigt, die in Gleitschienen des Masseelementes 2e gleitend gelagert sind .

Die Gleitschienen an den Masseelementen sind dabei jeweils derart ausgestaltet, dass ein Aufschwimmen der gasgefüllten gasisolierten elektrischen Leitungen 1 , Ia, Ib, Ic verhindert wird .

Die Figur 6 zeigt eine weitere Möglichkeit der Ausgestaltung eines Mas seelementes 2 f, wobei diesem ein Traggestell 9 zuge ^¬ ordnet ist, welches eine Gleitschiene aufweist . Die Gleit-

schiene ist dabei derart angeordnet , dass der in Richtung des Auftriebes der gasisolierten elektrischen Leitung Id entgegenwirkend angeordnet ist, so dass zur Halterung der gasiso ^¬ lierten elektrischen Leitung die Auftriebskraft verwendet wird . Durch die Gleitschiene ist ein Gleiten der gasisolierten elektrischen Leitung Id quer zu ihrer Verlegerichtung ermöglicht . Bei einer beidseitigen Abstützung des Traggestelles 9 ist ein seitliches Ausbrechen der gasisolierten Leitung Id nicht mehr möglich . Darüber hinaus kann das Traggestell 9 auch in weiteren Ausgestaltungs formen, beispielsweise bogenförmig, ausgeführt sein .

In der Figur 7 ist die Ausgestaltung einer Gleitschiene 7 dargestellt . Die Gleitschiene 7 weist entsprechende Hinter- schneidungen auf, hinter welche ein Bolzen mit gegengleichen Ausweitungen einschiebbar ist . Durch diesen Bolzen ist ein Auftreiben bzw . ein Herausnehmen einer gasisolierten elektrischen Leitung 1 aus der Gleitschiene 7verhindert .

Die Figuren 8 und 9 zeigen alternative Befestigungsmöglichkeiten . Hierbei sind die gasisolierten elektrischen Leitungen Ie, If „schwebend" in dem Gewäs ser gehalten . Mittels Masse ^¬ elementen 2f, 2g und einer Seilanordnung 10a ist ein Ausbrechen und Auftreibe der gasisolierten elektrischen Leitung Ie verhindert .

Die in der Figur 9 gezeigte Ausgestaltungsvariante gestattet der gasisolierten elektrischen Leitung If ein elastischeres Bewegen in dem Gewässer . Ein Masseelement 2h ist über eine Seilanordnung 10b mit der gasisolierten elektrischen Leitung If verbunden . Die Seilanordnung 10b verhindert ein Aufschwimmen der gasisolierten elektrischen Leitung 10 f und definiert

den Abstand der gasisolierten elektrischen Leitung If zu dem Masseelement 2h .

Bei den in den Figuren 8 und 9 dargestellten Ausgestaltungs- Varianten sind die gasisolierten elektrischen Leitungen Ie, If jeweils quer und längs zu ihren Verlegerichtungen sowie in Richtung des Grundes 5 des Gewässers bewegbar .