DE19732489A1 - Lichtwellenleiteranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtwellenleiteranordnung mit wenigstens einem Lichtwellenleiter zur Übertragung von Informationen über eine elektrische Potentialdifferenz in­ nerhalb einer Hoch- oder Mittelspannungsanlage hinweg, wobei der/die Lichtwellenleiter innerhalb einer isolierenden Hülle angeordnet ist/sind.

Derartige Lichtwellenleiteranordnungen sind in der Hochspan­ nungstechnik bekannt. Beispielsweise geht aus der DE- OS 29 01 872 eine Hochspannungs-Isoliereinrichtung hervor, bei der ein Lichtwellenleiter in einer Zwischenschicht eines starren Isolators verlegt und durch Bohrungen in der äußeren Hülle eingeführt ist.

Aus der DE-OS 21 31 224 geht eine Einrichtung zur Messung von Spannungen an Hochspannungsleitern hervor, bei der ein Licht­ wellenleiter in einem Hochspannungsisolator untergebracht ist.

Aus der US 3,485,940 ist eine Lichtwellenleiteranordnung be­ kannt, bei der Lichtwellenleiter im Inneren einer starren Isolatorsäule angeordnet sind.

Aus der EP 0 146 845 A2 ist ein Hochspannungsisolator be­ kannt, der einen starren, glasfaserverstärkten Strunk und ei­ nen in einer Zwischenschicht verlegten Lichtwellenleiter auf­ weist.

Aus der EP 0 265 737 A1 ist eine Lichtleiteranordnung bei ei­ nem Hochspannungsisolator bekannt, wobei der Lichtwellen­ leiter in Wendelform in ein starres Isolierrohr eingebracht ist.

Den bekannten Lösungen ist gemeinsam, daß ein Lichtwellenlei­ ter zur Überbrückung einer Potentialdifferenz innerhalb eines Isolierstützers verlegt wird.

Der Nachteil der bekannten Anordnungen besteht darin, daß ein solcher Isolierstützer durch die statischen Erfordernisse ei­ ner Hochspannungsanlage in seiner Bauform, Baugröße und Posi­ tion festgelegt ist und daß somit die Möglichkeiten, einen Lichtwellenleiter beispielsweise vom Erdpotential zum Hoch­ spannungspotential zu verlegen, stark eingeschränkt sind.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, eine Lichtwellenleiteranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die Auswahlmöglichkeiten bei der Positionie­ rung der Lichtwellenleiteranordnung zuläßt und auch nachträg­ lich das Verlegen eines Lichtwellenleiters in einer bestehen­ den Anlage kostengünstig und konstruktiv einfach ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hül­ le flexibel gestaltet ist und umlaufende Schirme aus einem Isoliermaterial zur Kriechwegverlängerung aufweist.

Durch die flexible Gestaltung der Lichtwellenleiteranordnung und die Trennung von der Stützfunktion eines starren Isolier­ stützers ist der Einbau an verschiedensten Stellen einer Hochspannungsanlage auch nach deren Aufbau möglich. Außerdem werden durch die Flexibilität Dehnungen, Bewegungen bzw. Er­ schütterungen und ähnliche mechanische Belastungen der Licht­ wellenleiteranordnung abgefangen. Zudem ist auch die Führung der Lichtwellenleiteranordnung um Hindernisse herum in einfa­ cher Weise möglich.

Durch die umlaufenden Schirme wird eine Kriechstromwegverlän­ gerung erreicht, die eine hohe Spannungsfestigkeit der Licht­ wellenleiteranordnung sowohl bei Verlegung unter Freiluftbe­ dingungen als auch innerhalb einer metallgekapselten gasiso­ lierten Hochspannungsanlage ermöglicht.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Hülle einen Mantel aufweist, der den/die Lichtwellenlei­ ter aufnimmt und auf den die Schirme aufgeklebt, aufge­ schrumpft oder aufgespritzt sind.

Übliche Lichtwellenleiterkabel weisen außer einem oder mehre­ ren Lichtwellenleitern einen diese umgebenden flexiblen Man­ tel aus einem Isoliermaterial auf, auf den die Schirme aufge­ bracht werden können. Die Schirme können am Ende der Licht­ wellenleiteranordnung dann tragend mit einem festen Bauteil an dem Hochspannungsleiter oder auf Erdpotential befestigt werden, so daß sie das Gewicht der Anordnung aufnehmen, wo­ durch der Mantel sowie die Lichtwellenleiter entlastet wer­ den.

Es kann außerdem vorteilhaft vorgesehen sein, daß die Schirme unmittelbar auf den/die Lichtwellenleiter oder eine Lichtwel­ lenleiterader aufgebracht sind.

In diesem Fall übernehmen die Schirme im Bereich der Lichtwel­ lenleiteranordnung die Funktion des Mantels. Hinter der An­ kopplung am Erdpotential bzw. am Hochspannungsleiter sind die Lichtwellenleiter dann bedarfsweise wieder von einem Mantel umgeben.

Die Schirme können beispielsweise unmittelbar auf den oder die Lichtwellenleiter aufgespritzt bzw. aufgegossen sein.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, daß die Schirme aus einem flexiblen Werkstoff, ins­ besondere einem Silikonelastomer bestehen.

In diesem Fall können die Schirme untereinander fest verbun­ den sein, ohne die Flexibilität der Lichtwellenleiteranord­ nung zu behindern. Wenn die Schirme aus einem nichtflexiblen Werkstoff bestehen, müssen sie untereinander in flexibler Weise verbunden sein, um die Flexibilität der Lichtwellenlei­ teranordnung zu gewährleisten.

Bestehen die Schirme aus einem Silikonelastomer, so können sie auf den Mantel bzw. direkt auf die Lichtwellenleiter oder eine Lichtwellenleiterader unter Zugabe eines Silikonfettes aufgebracht sein, um das Entstehen von Hohlräumen zu verhin­ dern, die die dielektrische Festigkeit gefährden könnten.

Die Erfindung kann außerdem vorteilhaft dadurch ausgestaltet sein, daß die Schirme einzeln auf die Lichtwellenleiter oder den Mantel aufgeschoben sind.

Die Lichtwellenleiteranordnung kann auf diese Weise in der ge­ wünschten Länge auch vor Ort durch Aufschieben von Schirmen auf ein bestehendes Lichtwellenleiterkabel hergestellt wer­ den.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß parallel zu den Lichtwellenleitern oder mit diesen verseilt zugfeste Stabilisierungselemente vorgesehen sind, die von der Hülle umgeben sind.

Auf diese Weise wird verhindert, daß auf die Lichtwellenlei­ teranordnung wirkende Kräfte, insbesondere auch die Gewichts­ kräfte, einen Zug auf die die Informationen übertragenden Lichtwellenleiter ausüben. Die Stabilisierungselemente können beispielsweise durch Kunststoffstäbe, insbesondere GFK-Stäbe oder nicht lichtführende Glasfasern gebildet sein, die mit den lichtführenden Lichtwellenleitern verseilt sind.

Es kann außerdem vorteilhaft vorgesehen sein, daß zugfeste Stabilisierungselemente in die Hülle integriert sind.

In diesem Fall können die Zugelemente entweder in den Mantel oder in die Schirme beispielsweise eingegossen sein.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrie­ ben.

Dabei zeigt

Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Lichtwellenleiter­ anordnung in einer Ansicht,

Fig. 2 eine Anordnung mit mehreren voneinander getrennten Schirmen,

Fig. 3 bis 5 verschiedene erfindungsgemäße Lichtwellenlei­ teranordnungen im Querschnitt.

In der Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Lichtwellenleiteran­ ordnung 1 dargestellt mit einem Lichtwellenleiterkabel 2, das sich zwischen einem Hochspannungsleiter 3 und einem auf Erd­ potential befindlichen Fundament 4 erstreckt. Das Lichtwel­ lenleiterkabel weist einen oder mehrere Lichtwellenleiter auf, die an ein auf Hochspannungspotential am Hochspannungs­ leiter 3 angeordnete Meßeinrichtung 5 in Form eines Strom­ wandlers angekoppelt sind. Dieser Stromwandler ist als Fara­ day-Sensor ausgebildet mit einer den Hochspannungsleiter 3 umgebenden Lichtwellenleiterschleife. Der Stromsensor könnte jedoch auch z. B. als Rokowski-Spule mit einem nachgeschalte­ ten elektrooptischen Wandler ausgebildet sein, an den dann die Lichtwellenleiter anzukoppeln wären.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann auch zur Anwendung bei der Telekommunikation dienen. Der Lichtwellenleiter wird dann entlang des Hochspannungsleiters weiter geführt. Es kann auch vorgesehen sein, daß die Meßeinrichtung als Shunt oder Klein­ signalwandler oder als Spannungswandler (z. B. Pockels-Zelle) ausgebildet ist.

Das Lichtwellenleiterkabel 2 weist im Bereich zwischen dem Hochspannungsleiter 3 und dem Fundament 4 wenigstens auf ei­ nem Teil seiner Länge eine Hülle 6 mit Schirmen 7, 8, 9 auf, die auf einen Kabelmantel aufgebracht sind. Der oberste Schirm 9 ist seinerseits mit der Meßeinrichtung 5 tragend verbunden, so daß das wesentliche Gewicht der Lichtwellenlei­ teranordnung von dem Hochspannungsleiter 3 über die flexible Hülle getragen wird.

Die Schirme 7, 8, 9 sind auf dem Mantel des Kabels 2 aufge­ spritzt. Sie bestehen beispielsweise aus einem Silikonelasto­ mer.

Die Schirme könnten auch aus einem schrumpfbaren Material be­ stehen, das auf den Kabelmantel aufgeschrumpft ist. Wichtig ist, daß Hohlräume zwischen den Schirmen und den Kabelmantel vermieden werden.

Die von der Meßeinrichtung 5 erzeugten Signale werden mittels des Lichtwellenleiterkabels 2 zu einer Verarbeitungseinrich­ tung 10 geleitet, wo die Informationen weiterverarbeitet wer­ den.

In der Fig. 2 ist dargestellt, daß die Schirme 11, 12 auch einzeln auf den Kabelmantel 13 des Lichtwellenleiterkabels aufgeschoben sein können. In diesem Fall können die Schirme 11, 12 entweder ebenfalls aus einem Silikonelastomer oder auch aus einem starreren Material bestehen, da die Hülle ins­ gesamt wegen der Trennung der Schirme 11, 12 voneinander den­ noch flexibel bleibt.

Im Inneren des Kabelmantels 13 ist der Lichtwellenleiter 14, beispielsweise innerhalb eines Füllmaterials verlegt, das die Bildung von Hohlräumen ausschließt. Dieses Füllmaterial kann beispielsweise durch ein Silikonfett gebildet sein.

Die Fig. 3 zeigt mehrere Lichtwellenleiter 15, die mit zug­ festen Elementen 16 zusammen in Innenraum der mit Schirmen versehenen Hülle 17 verlegt sind. Die zugfesten Elemente 16 können parallel zur Längsachse der Lichtwellenleiteranordnung verlaufen oder mit den Lichtwellenleitern 15 verseilt sein. Ein Kabelmantel ist in dieser Ausführung nicht vorgesehen. Die Schirme umgeben unmittelbar die in ein Füllmaterial ein­ gelegten Lichtwellenleiter 15 und die Zugelemente 16.

Es kann außerdem, wie in Fig. 4 dargestellt, vorgesehen sein, daß innerhalb eines Kabelmantels 18 zugfeste Elemente 19 integriert sind, um einen Längszug auf die Lichtwellenlei­ ter 20 abzufangen.

Die Zugelemente 19 können beispielsweise als GFK (Glasfaserverstärkter Kunststoff)-Stangen ausgeführt sein.

Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 5 dargestellt, wo Verstärkungselemente bzw. Zugelemente 21 außerhalb des Kabel­ mantels 22, Schirme durchsetzend, in diese eingegossen sind. Hierdurch nimmt die Hülle ebenfalls die Zugkräfte in Längs­ richtung auf, so daß die Lichtwellenleiter 23 keiner Zugkraft ausgesetzt sind.

Claims (7)

1. Lichtwellenleiteranordnung mit wenigstens einem Lichtwel­ lenleiter (15, 20, 23) zur Übertragung von Informationen über eine elektrische Potentialdifferenz innerhalb einer Hoch- oder Mittelspannungsanlage hinweg, wobei der/die Lichtwellen­ leiter (14, 15, 20, 23) innerhalb einer isolierenden Hülle (6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 17) angeordnet ist/sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 17) flexibel gestaltet ist und umlaufende Schirme (7, 8, 9, 11, 12) aus einem Isoliermaterial zur Kriechwegverlängerung aufweist.

2. Lichtwellenleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle einen Mantel (13, 18, 22) aufweist, der den/die Lichtwellenleiter (14, 20, 23) aufnimmt und auf den die Schirme (7, 8, 9, 11, 12) aufgeklebt, aufgeschrumpft oder aufgespritzt sind.

3. Lichtwellenleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirme (7, 8, 9, 11, 12) unmittelbar auf den/die Lichtwel­ lenleiter (14, 15, 20, 23) oder eine Lichtwellenleiterader auf­ gebracht sind.

4. Lichtwellenleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirme (7, 8, 9, 11, 12) aus einem flexiblen Werkstoff, ins­ besondere einem Silikonelastomer bestehen.

5. Lichtwellenleiteranordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirme (7, 8, 9, 11, 12) einzeln auf die Lichtwellenleiter (14, 15, 20, 23) oder den Mantel (13, 18, 22) aufgeschoben sind.

6. Lichtwellenleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Lichtwellenleitern (14, 15, 20, 23) oder mit diesen verseilt zugfeste Stabilisierungselemente (16, 19, 21) vorgesehen sind, die von der Hülle umgeben sind.

7. Lichtwellenleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zugfeste Stabilisierungselemente (16, 19, 21) in die Hülle (6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 17) integriert sind.