FEM-Simulation des thermischen Langzeit-Verhaltens von Hochspannungs-Kabeln für Windparkanlagen

Rudolf Woschitz, Gernot Komar, Alexander Pirker, Uwe Schichler

Publikation: KonferenzbeitragPaper

Abstract

Durch den zunehmenden Einsatz erneuerbarer Energien nimmt die Dezentralisierung der Stromnetze immer mehr zu
und Belastungszustände von Kabelanlagen sind vielfach starken Schwankungen unterworfen. Dies erfordert die genauere Untersuchung der transienten thermischen Belastung von erdverlegten Kabeln, als es die thermische Auslegung von
Kabelanlagen nach IEC 60287 für den vollständig eingeschwungenen Zustand bei 100-%-Lastfaktor sowie für transiente oder zyklische Belastungen nach IEC 60853 ermöglicht. Die Umgebungsbedingungen, auf welchen diese Normen
basieren, liegen in der Realität praktisch nie vor und die Kabelbelastbarkeit nach IEC 60287 kann zum Teil beträchtliche Abweichungen aufweisen. Am Institut für Hochspannungstechnik und Systemmanagement der TU Graz wurde mittels Finite Elemente Methode (FEM) ein leistungsfähiges Programm zur transienten Simulation des thermischen Langzeitverhaltens von Hochspannungs-Kabelanlagen entwickelt. Verschiedene Rahmenbedingungen, wie Art der Verlegung, Lastzustand, Anzahl der Kabelsysteme sowie jahreszeitlich bedingte Temperaturschwankungen des Erdreichs
können nachgebildet werden.
Insbesondere bei Kabeln mit starken Lastschwankungen, wie etwa für Windparkanlagen, ist die Kenntnis des thermischen Verhaltens von Bedeutung. Anhand von Leistungsdaten können zeitliche Temperaturverläufe für Beobachtungszeiträume von einigen Jahren simuliert werden. Im gegenständlichen Fall wurde untersucht, ob ein bestehendes Kabel
für die Energieableitung bei Erweiterung der installierten Windparkleistung auf 143 % ausreichend ist, wobei die Simulationen sowohl für konstante als auch für jahreszeitlich schwankende Bodentemperatur anhand von aufgezeichneten
15-min-Leistungsdaten für den Zeitraum 2011 – 2014 durchgeführt worden sind. In diesem Beitrag wird repräsentativ
für den gesamten Zeitraum nur das Jahr 2013 behandelt.
Originalsprachedeutsch
PublikationsstatusVeröffentlicht - 16 Nov 2016
VeranstaltungVDE-Fachtagung Hochspannungstechnik 2016 - Berlin, Deutschland
Dauer: 15 Nov 201616 Nov 2016

Konferenz

KonferenzVDE-Fachtagung Hochspannungstechnik 2016
LandDeutschland
OrtBerlin
Zeitraum15/11/1616/11/16

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