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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR REMOVING OIL FROM OIL CABLES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/245624
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for moving oil from oil cables, in particular oil cables which are laid in the ground, such as high-voltage cables. The method should be simple and inexpensive to carry out. First, free oil is removed from an oil cable sub-section to be cleaned, and the ends of the sub-section are then sealed in a pressure-tight manner. The following steps are then carried out: a) supplying water into the sealed sub-section of the oil cable until a pressure is reached of at least 3 bar in the oil cable; b) closing the water supply and allowing the sub-section to rest under pressure for at least 20 hours; c) reducing the pressure in the oil cable until the ambient pressure is reached; and d) allowing the oil cable to rest for at least 20 hours without pressure in order to collect an oil-water emulsion and then letting the oil-water emulsion out of the oil cable. The aforementioned cycle of the method steps a)-d) is repeated multiple times.

Inventors:
CAIMI STEFANO (CH)
STORTI GIUSEPPE (CH)
MORBIDELLI MASSIMO (CH)
Application Number:
IB2019/054564
Publication Date:
December 10, 2020
Filing Date:
June 03, 2019
Export Citation:
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Assignee:
ELEKTRIZITAETSWERKE DER STADT ZUERICH (CH)
International Classes:
C23G5/00; B08B9/027; H01B15/00; H02G9/00
Foreign References:
GB2140965A1984-12-05
GB2428523A2007-01-31
GB2437640A2007-10-31
GB2428523A2007-01-31
GB2470594A2010-12-01
US6071872A2000-06-06
EP0627479A11994-12-07
Attorney, Agent or Firm:
FROMMHOLD, Joachim (CH)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Entfernung von Öl aus Ölkabeln, insbesondere von Ölkabeln, die als Hochspannungskabel verlegt sind, wobei zunächst freies Öl aus einem zu reinigenden Teilstrang des Olkabele (1) entfernt wird und anschliessend die Enden des Teilstrange druckfest abgedichtet werden, gekennzeichnet durch die Schritte a) Zuführung von Wasser in den abgedichteten Teilstrang des ökabels (1), bis zur Erreichung eines Drucke von mindestens drei bar Im Olkabel (1); b) schfiessen der Wasserzufuhr und ruhen des unter Druck stehenden Teilstrangs des Olkabele (1) für mindestens zwanzig Stunden; c) Reduktion des Drucke im Ölkabel (1) bis zur Erreichung des Umgebungsdrucke; d) druckloses ruhen des Ölkabele (1) für mindestens zwanzig Stunden zur Sammlung einer Öl-Waeeer-Emulsion und anschliessendes ablassen der Öl-Wasser-Emulsion aus dem Ölkabel (1).

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit in den Schritten b) und d) bis zu vierundzwanzig Stunden beträgt

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der aufzubauende Druck im Schritt a) bis vier bar beträgt 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bis zu zwanzig Zyklen der Verfahrensschritte a)-d) ausgeführt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass die im Verfahrensschritt d) erhaltene Öl-Wasser-Emulsion getrennt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Wasser Leitungswasser oder aufbereitetes Brauchwasser Ist und für die Zyklen im Kreislauf geführt wird.

7. Einrichtung zur Entfernung von Öl aus Ölkabeln, insbesondere von Ölkabeln, die als Hochspannungskabel verlegt sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie Ventile (11, 12) umfasst, die an druckfeste Abdichtungen von Enden eines Teilstrangs des Ölkabels (1) anschliessbar sind, wobei ein Ventil (10) mit einer Zuleitung für Wasser verbunden ist und dass das andere Ventil (12) mit einem Trennbehälter (15) zur Aufnahme einer Öl-Wasser- Emulsion verbindbar ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet dass vom Trennbehälter (15) und von diesem eine Wasserleitung (14) zu einem Vorratsbehälter (14) für Wasser führt und dass weiterhin der Vorratsbehälter (14) mit dem Ventil (10) verbindbar ist

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Vorratsbehälter (14) eine Pumpe (17) nachgelagert ist

GEÄNDERTE ANSPRÜCHE

beim Internationalen Büro eingegangen am 27 März 2020 (27.03.2020)

1. Verfahren zur Entfernung von öl aus Ölkabeln, die als Hochspannungskabel verlegt sind, wobei zunächst freies Öl aus einem zu reinigenden Teilstrang des Ölkabels (1) entfernt wird und anschliessend die Enden des Teilstrangs druckfest abgedichtet werden, gekennzeichnet durch die Schritte a) Zuführung von Wasser in den abgedichteten Teilstrang des Ölkabels (1), bis zur

Erreichung eines Drucks von mindestens drei Bar im Ölkabel (1); b) schliessen der Wasserzuführ und ruhen des unter Druck stehenden Teilstrangs des Ölkabels (1) fürmindestens zwanzig Stunden; c) Reduktion des Drucks im Ölkabel (1) bis zur Erreichung des Umgebungsdrucks; d) druckloses ruhen des Ölkabels (1) für mindestens zwanzig Stunden zur Sammlung einer Öl-Wasser-Emulsion und anschliessendes abiassen der Ol-Wasser-Emulsion aus dem Ölkabel (1).

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit in den

Schritten b) und d) bis zu vierundzwanzig Stunden beträgt

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der aufzubauende Druck im Schritt a) bis vier bar beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet dass bis zu zwanzig Zyklen der Verfahrensschritte a)-d) ausgeführt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die im Verfahrensschritt d) erhaltene Ol-Wasser-Emulsion getrennt wird.

6. Verfehlen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet dass das verwendete Wasser Leitungswasser oder aufbereitetes Brauchwasser ist und für die Zyklen im Kreislauf geführt wird.

7. Einrichtung zur Entfernung von Öl aus Ölkabeln, die als Hochspannungskabel verlegt sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie Ventile (11, 12) umfasst, die an druckfeste

Abdichtungen von Enden eines Teilstrangs des Ölkabels (1) anschliessbar sind, wobei ein Ventil (10) mit einer Zuleitung für Wasser verbunden ist und dass das andere Ventil (12) mit einem Trennbehälter (15) zur Aufnahme einer Öl-Wasser-Emulsion verbindbar ist, und dass

GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19) weiterhin vom Trennbehälter (15) eine Wasserleitung zu einem Vorratsbehälter (14) für Wasser führt und dass der Vorratsbehälter (14) mit dem Ventil (iu) verdinbar ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Vorratsbehälter (14) eine Pumpe (17) nachgelagert ist.

GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19)

Description:
Verfahren zur Entfernung von Öl aus Ölkabeln

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Öl aus ökabeln, insbesondere von Ölkabeln, die als Hochspannungskabel in der Erde verlegt sind. Ölkabel sind eine spezielle Bauform von Hochspannungekabeln und werden im Betrieb im Inneren mit dünnflüssigem Mineralöl auf Druck beaufschlagt Erstmalig wurde eine

Imprägnierung mit dünnflüssigem Öl unter Druckbeaufschlagung im Betrieb 1917 vorgestern

Olkabel werden seit den 1930er Jahren in der elektrischen Energietechnik für

Betriebsspannungen von 100 kV bis 500 kV als Erdkabel eingesetzt, insbesondere in städtischen Bereichen.

Das Öl soll vorrangig Inhomogenitäten In der elektrischen Isolation zwischen einem

Innenleiter und einer äusseren metallischen Abschirmung ausgleichen. Die Isolation ist in Form von ölgetränktem Papier ausgeführt. Ohne diesen Ausgleich käme es durch eine ungleichmässige Ausführung der Papierschichten, in Kombination mit kleinen Schmutz- oder Lufteinschlüasen, zu Überhöhungen der elektrischen Feldstarke mit Teilentladungen und in Folge zu Durchschlägen, welche das Kabel zerstören würden.

An den Kabelendstellen befinden sich, neben den entsprechen elektrischen Einrichtungen, Druckregeleinrichtungen für das Öl, welche einen konstanten Öldruck Im Kabelinneren über die gesamte Strecke gewährleisten. Bei Druckabfall, zum Beispiel Infolge von Kabelschäden, muss die Leitung deshalb abgeschaltet werden. Kabelschäden können auch zu Ölverlust und Verunreinigung des umgebenden Erdreichs führen.

Aufgrund der langen Nutzung und Liegedauer der Ölkabel kann es zu Abnutzung«- und Verschleisserscheinungen und damit zum Austritt von Öl kommen. Sowohl die Feststellung eines Lecks als die Entfernung von kontaminiertem Erdreich kann kompliziert und aufwändig sein, wobei aus wirtschaftlichen u.a. Gründen eine Offenlegung oder gar Entfernung der Erdkabel vermieden werden soll.

Von daher wurden bereite Verfahren zur Entfernung von Öl aus Ölkabeln vorgeschlagen. In der GB 2428523 A ist offenbart, Öl mittels einer Hydrogellösung, basierend auf

Polyvinylalkohol, zu entfernen, die durch einen verlegten Kabelstrang gepumpt wird, wobei freies Öl zunächst mittels Druckluft ausge blasen wird, so dass ein wesentlicher Tel des Öls abgepumpt werden kann. Am Ende dieses Prozesses können die Enden des Kabekbangs abgedichtet werden und ein bakterielles Enzym wird der Hydrogeilösung zugesetzt

Es ist weiterhin beschrieben, dass dieser Vorgang in mehreren Zyklen zu wiederholen ist, wobei nach jedem Druckaufbau ein Druckabbau mit einer Verweilzeit als erforderlich angesehen wird, damit das Öl aus dem imprägnierten Papier austreten kann. Es wurde auch vorgeschlagen, den Prozess zu überwachen, um festeteilen zu können, wann die

austretende Hydrogeilösung im Wesentlichen ölfrei Ist und der Prozess beendet werden kann.

In der GB 2470594 A wurde vorgeschlagen, eine wässrige Lösung, die mit Mikroorganismen versetzt ist, zu verwenden. Es sollen Mikroorganismen sein, die in der Lage sind, die ölgetränkten Papierlagen biologisch abzubauen. Anschliessend könnten die metallischen Kabelkeme gezogen werden.

Gemäss US 6071872 B kann als Reinlgungslösung auch ein bromlerter Kohlenwasserstoff, dem ein Ester zugesetzt ist, verwendet werden. Nach der EP 0627479 A1 können zur oberflächlichen Aufnahme von Verunreinigungen, eingeschlossen Öl, ebenso zerkleinerte, vernetzte und Hydrogele bildende Polymere, sogenannte Superabsorber, verwendet werden.

Vorgeschlagen wurde weiterhin die Nutzung von Oxidationsprozeesen, um mit Öl von Ölkabeln belasteten Boden zu entfernen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Entfernung von Öl aus Ölkabeln vor Ort bereitzustellen, das die Nachtele des Standes der Technik meidet und einfach und kostengünstig ausführbar ist

Die Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemässe Verfahren umfasst die Schritte a) Zuführung von Wasser In einen abgedichteten Teilstrang des Ölkabele, bis zur Erreichung eines Drucke von mindestens 3 bar im Ölkabel (wobei freies Öl zuvor ausgetragen wird); b) schilessen einer Wasserzufuhr und ruhen des unter Druck stehenden Teilstrangs für mindestens 20 Stunden; c) Reduktion des Drucks im Oka bei bis zur Erreichung des Umgebungsdrucks; d) druckloses ruhen des Ölkabels für mindestens 20 Stunden zur Sammlung einer Öl- Wasser-Emulsion und anschlessendes ablassen der Öl-Wasser-Emulsion aus dem Ölkabel (wobei freies Wasser zuvor ausgetragen wird). In Analogie zum Stand der Technik wird vor dem Schritt a) zunächst freies Öl aus dem zu reinigenden Teilstrang entfernt und anschliessend werden die Enden des Telstrangs druckfest abgedichtet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart

Bevorzugt beträgt de Verweilzeit in den Schritten b) und d) bis zu 24 Stunden und der aufzubauende Druck im Schritt a) kann bis 4 bar betragen.

Vorzugsweise werden bis zu zwanzig Zyklen der Verfahrensschritte a)-d) ausgeführt

Die im Verfahrensschritt d) erhaltene Öl-Wasser-Emulsion wird in Wasser und Öl getrennt, wobei das verwendete Wasser Leitungswasser oder aufbereitetes Brauchwasser ist und für die Zyklen im Kreislauf geführt werden kann. Eine Teilaufgabe besteht darin, eine Einrichtung zur Entfernung von Öl aus Ölkabeln zu schaffen, insbesondere zur vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens.

Diese Teilaufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst

Die erfindungsgemässe Einrichtung umfasst Ventile, de an druckfeste Abdichtungen von Enden eines Teilstrangs des Ölkabels anschliessbar sind, wobei ein Ventil mit einer Zuleitung für Wasser verbunden ist und dass das andere Ventil mit einem Behälter zur

Aufnahme einer Öl-Wasser-Emulsion verbindbar ist.

Durch Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens und der Einrichtung kann Öl aus Ölkabeln vor Ort und ohne Einsatz von umweltbelastenden Zusatzstoffen entfernt werden. Als Medium ist lediglich Wasser erforderlich, was zugleich eine einfache Abtrennung des Öls aus dem Medium und eine Wiederverwendung des benutzten Mediums ermöglicht Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungebeiepiel anhand einer Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen die

Fig. 1: ein Ölkabel im Querschnitt und

Fig. 2: eine erflndungsgemässe Einrichtung.

In der Fig. 1 ist ein übliches Olkabel 1 im Querschnitt dargestellt, wie es als

Hochspannungskabel In Kabeltrassen im Erdreich verlegt ist Es enthält einen inneren Kanal 6, mit einem Durchmesser von zum Beispiel 14mm, in dem ein Öl zu Isoiationezwecken flieset Um diesen Kanal 6 herum ist der eigentliche, elektrische Kabelstrang 5 angeordnet der aus einer Vielzahl von Kupferdrähten gebildet Ist Die Kupferdrähte des Kabeistrange 5 werden mittele Federn 7 zusammengehalten. Der Kabelstrang 5 ist von einer hohen Anzahl Lagen 4 einander überlagernder Schichten von ölgetränktem Papier umhüllt Die

Schichtetärke dieser Lagen 4 kann zum Beispiel 17mm betragen, was hunderte Lagen 4 bedeutet. Um die Lagen 4 herum ist ein metallisches Führungsgehäuse 3 angeordnet weiches wiederum von einer Elastomerhülle 2 als Schutz vor Umwelteinflüssen umgeben ist

Zur erflndungsgemässen Entfernung von Öl aus Ölkabeln 1 wird zunächst zwischen zwei Einstiegsschächten einer Kabeltrasse ein Zugang zum Ölkabel 1 geschaffen, der Stromfluss unterbrochen und es werden Verbindungselemente zwischen den Teilsträngen in den Einstiegeschächten entfernt Die freiliegenden Kabelenden werden sofort druckfest abgedichtet, das Öl aus dem Kanal 6 wird abgelassen (zum Beispiel durch Spülung mit Luft) und einer Entsorgung oder Wiedervenwendung zugeführt.

Anschliessend werden an einem Kabelende des Teilstrange Ventile 10, 11 angeschlossen, wobei das Ventil 10 mit einer Zuleitung für Wasser verbunden Ist und am anderen

Kabelende wird ein weiteres Ventil 12 angeschlossen, das mit einer Rohrleitung 13 zu einem Trennbehälter 15 verbunden ist Dem Trennbehälter 15 kann noch ein Zwisehenbehärter vorgeschaltet sein.

Vom Trennbehälter 15 führt eine Wasserleitung 18 zu einem Vorratebehälter 14 für Wasser. Vom Vorratsbehälter 14 wiederum führt die bereite genannte Zuleitung zum Ventil 10, wobei In der Zuleitung noch eine Pumpe 17 vorgesehen Ist (Fig. 2). Zum Start des erfindungsgemflssen Verfahrens werden die Ventile 11 und 12 geschlossen (Fig. 2) und aus dem Vorratsbehälter 14 wird Wasser (normales Leitungswasser) durch das offene Ventil 10 in den abgedichteten Teilstrang des Ölkabele 1 gepumpt, bis ein Druck von ca. 3 bar erreicht ist Anschliessend wird das Ventil 10 geschlossen und der Teilstrang steht für ca. 24 Stunden unter Druck. Das unter Druck stehende Wasser dringt dabei In die ganze Schicht der Lagen 4 ein.

Nach Ablauf dieser Zeitspanne werden die Ventile 11 und 12 geöffnet und der Druck bis zum normalen Umgebungsdruck reduziert Freies Wasser im Kanal 6 wird zuvor, zum Beispiel mittels Luftspülung ausgebracht, um den Kanal 6 zu leeren. Während der folgenden ca. 24 Stunden ruht der Teilstrang des Ölkabels 1 drucklos und das Öl in den Lagen 4 wird, mutmasslich durch das Wässer, In den Kanal 6 gedrückt, in Form einer Öl-Wasser-Emulslon. Nach einem Druckaufbau ist ein Druckabbau mit einer Verweilzeit dazwischen als erforderlich anzusehen, damit das Öl aus dem Imprägnierten Papier der Lagen 4 austreten kann.

Nachfolgend wird auch das Ventil 10 geöffnet und die Öi-Wasser-Emulsion flieset aus dem Kanal 6 über das Ventil 12 durch die Rohrleitung 13 in den Trennbehälter 15. Bei Bedarf kann im vorgenannten, nicht dargestelten Behälter, der dann als AuffangbehflIter für die öl· Wasser-Emulsion dient, noch ein Trennmittel zugesetzt werden. Im Trennbehälter 15 trennt sich das Ol von der Emulsion und steigt an die

Wasseroberfläche. Dort wird es durch eine Rückführleitung 16 abgezogen und einer

Entsorgung oder Wiederverwendung zugeführt. Das nunmehr gereinigte Wasser wird vom Boden des Trennbehälters 15 in die Wasserleitung 18 abgelassen und dem Vorratsbehälter 14 zugeführt Anstele dieser Rückführung des gereinigten Wassers kann der Vorratebehälter 14 auch mit frischem Leitungs- und/oder Brauchwasser gespeist werden.

Auch die Entfernung des anfänglich Im Kanal 6 befindlichen freien Öls erfolgt vorzugsweise durch Zuführung von Wasser aus dem Vorratsbehälter 14 und Einspeisung der

resultierenden Öl-Wasser-Emulsion In den Trennbehälter 15. Nunmehr kann ein weiterer Verfahrenszyklus, beginnend mit der Schliessung der Ventile 11 und 12, gestartet werden. Es werden so viele Zyklen absolviert, bis die in den Behälter 13 gelangende Emulsion ölfrei oder weitgehend ölfrei ist. Danach kann die beschriebene Einrichtung abgebaut werden und vom nächsten Teilstrang kann das Öl entfernt werden. Ebenso hat sich gezeigt, dass die Reinigungsleistung weitgehend unabhängig von der Länge des zu reinigenden Teilstrangs ist, wobei Praktikabilitätsaspekte gewisse Grenzen setzen, zum Beispiel durch die Baustellensicherung. Ein Teilstrang kann aber durchaus eine Länge von 100m oder mehr erreichen.

Bei Tests der Anmelderin zeigte sich, dass pro Zyklus ungefähr 30gr Ol pro Meter Olkabel entfembar sind und dass ca. 20 Zyklen erforderlich sind. Das erfindungsgemässe Verfahren kann automatisiert ablaufen.

Die Erfindung Ist bevorzugt für Ölkabel Im Niederdruckbereich (ca. 0,5-4 bar) vorgesehen, ist aber auch für Olkabel im Hochdruckbereich (bis ca. 15 bar) anwendbar.

Liste der Bezugszeichen

1 Olkabel

2 Elastomerhülle

3 Führungsgehäuse

4 Lagen

5 Kabelstrang

6 Kanal

7 Fader

10 Ventil

11 Ventil

12 Ventil

13 Rohrleitung

14 Vorratsbehalter

15 Trennbehülter

16 Rückführleitung

17 Pumpe

18 Wasserleitung