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

Publikation: KonferenzbeitragPaperForschungBegutachtung

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

Dies zitieren

FEM-Simulation des thermischen Langzeit-Verhaltens von Hochspannungs-Kabeln für Windparkanlagen. / Woschitz, Rudolf; Komar, Gernot; Pirker, Alexander; Schichler, Uwe.

2016. Beitrag in VDE-Fachtagung Hochspannungstechnik 2016 , Berlin, Deutschland.

Publikation: KonferenzbeitragPaperForschungBegutachtung

Woschitz, R, Komar, G, Pirker, A & Schichler, U 2016, 'FEM-Simulation des thermischen Langzeit-Verhaltens von Hochspannungs-Kabeln für Windparkanlagen' Beitrag in VDE-Fachtagung Hochspannungstechnik 2016 , Berlin, Deutschland, 15/11/16 - 16/11/16, .
@conference{2d71b6cb1abf4eafac2a2496e83071c4,
title = "FEM-Simulation des thermischen Langzeit-Verhaltens von Hochspannungs-Kabeln f{\"u}r Windparkanlagen",
abstract = "Durch den zunehmenden Einsatz erneuerbarer Energien nimmt die Dezentralisierung der Stromnetze immer mehr zuund Belastungszust{\"a}nde von Kabelanlagen sind vielfach starken Schwankungen unterworfen. Dies erfordert die genauere Untersuchung der transienten thermischen Belastung von erdverlegten Kabeln, als es die thermische Auslegung vonKabelanlagen nach IEC 60287 f{\"u}r den vollst{\"a}ndig eingeschwungenen Zustand bei 100-{\%}-Lastfaktor sowie f{\"u}r transiente oder zyklische Belastungen nach IEC 60853 erm{\"o}glicht. Die Umgebungsbedingungen, auf welchen diese Normenbasieren, liegen in der Realit{\"a}t praktisch nie vor und die Kabelbelastbarkeit nach IEC 60287 kann zum Teil betr{\"a}chtliche Abweichungen aufweisen. Am Institut f{\"u}r Hochspannungstechnik und Systemmanagement der TU Graz wurde mittels Finite Elemente Methode (FEM) ein leistungsf{\"a}higes 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 Erdreichsk{\"o}nnen nachgebildet werden.Insbesondere bei Kabeln mit starken Lastschwankungen, wie etwa f{\"u}r Windparkanlagen, ist die Kenntnis des thermischen Verhaltens von Bedeutung. Anhand von Leistungsdaten k{\"o}nnen zeitliche Temperaturverl{\"a}ufe f{\"u}r Beobachtungszeitr{\"a}ume von einigen Jahren simuliert werden. Im gegenst{\"a}ndlichen Fall wurde untersucht, ob ein bestehendes Kabelf{\"u}r die Energieableitung bei Erweiterung der installierten Windparkleistung auf 143 {\%} ausreichend ist, wobei die Simulationen sowohl f{\"u}r konstante als auch f{\"u}r jahreszeitlich schwankende Bodentemperatur anhand von aufgezeichneten15-min-Leistungsdaten f{\"u}r den Zeitraum 2011 – 2014 durchgef{\"u}hrt worden sind. In diesem Beitrag wird repr{\"a}sentativf{\"u}r den gesamten Zeitraum nur das Jahr 2013 behandelt.",
author = "Rudolf Woschitz and Gernot Komar and Alexander Pirker and Uwe Schichler",
year = "2016",
month = "11",
day = "16",
language = "deutsch",
note = "VDE-Fachtagung Hochspannungstechnik 2016 ; Conference date: 15-11-2016 Through 16-11-2016",

}

TY - CONF

T1 - FEM-Simulation des thermischen Langzeit-Verhaltens von Hochspannungs-Kabeln für Windparkanlagen

AU - Woschitz, Rudolf

AU - Komar, Gernot

AU - Pirker, Alexander

AU - Schichler, Uwe

PY - 2016/11/16

Y1 - 2016/11/16

N2 - Durch den zunehmenden Einsatz erneuerbarer Energien nimmt die Dezentralisierung der Stromnetze immer mehr zuund 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 vonKabelanlagen 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 Normenbasieren, 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 Erdreichskönnen 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 Kabelfür 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 aufgezeichneten15-min-Leistungsdaten für den Zeitraum 2011 – 2014 durchgeführt worden sind. In diesem Beitrag wird repräsentativfür den gesamten Zeitraum nur das Jahr 2013 behandelt.

AB - Durch den zunehmenden Einsatz erneuerbarer Energien nimmt die Dezentralisierung der Stromnetze immer mehr zuund 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 vonKabelanlagen 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 Normenbasieren, 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 Erdreichskönnen 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 Kabelfür 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 aufgezeichneten15-min-Leistungsdaten für den Zeitraum 2011 – 2014 durchgeführt worden sind. In diesem Beitrag wird repräsentativfür den gesamten Zeitraum nur das Jahr 2013 behandelt.

M3 - Paper

ER -