FEM-Simulation des thermischen Langzeitverhaltens von Hochspannungskabelanlagen bei Laständerungen

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, findet man in der Realität praktisch nie vor und die Kabelbelastbarkeit nach IEC 60287 beinhaltet zum Teil beträchtliche Reserven. 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. Unter verschiedenen Rahmenbedingungen, wie Art der Verlegung, Lastzustand, Anzahl der Kabelsysteme sowie Berücksichtigung von jahreszeitlich bedingten Temperaturschwankungen des Erdreichs kann das thermische Verhalten von erdverlegten Hochspannungs-Kabelanlagen durch Simulation mittels Finite Elemente Methode (FEM) nachgebildet werden.
Insbesondere bei Kabeln mit starken Lastschwankungen, wie etwa für Windparkanlagen, ist die Kenntnis des thermischen Verhaltens von Bedeutung. Anhand von 15 min-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.
Originalsprachedeutsch
Seitenumfang17
PublikationsstatusVeröffentlicht - 12 Feb 2016
Veranstaltung14. Symposium Energieinnovation: Energie für unser Europa - Technische Universität Graz, Graz, Österreich
Dauer: 10 Feb 201612 Feb 2016

Konferenz

Konferenz14. Symposium Energieinnovation
KurztitelEnInnov2016
LandÖsterreich
OrtGraz
Zeitraum10/02/1612/02/16

Dies zitieren

FEM-Simulation des thermischen Langzeitverhaltens von Hochspannungskabelanlagen bei Laständerungen. / Woschitz, Rudolf; Pirker, Alexander; Schichler, Uwe; Komar, Gernot.

2016. Beitrag in 14. Symposium Energieinnovation, Graz, Österreich.

Publikation: KonferenzbeitragPaperForschungBegutachtung

@conference{6f9bc17bfa32424fb87e2f7f3fe170cc,
title = "FEM-Simulation des thermischen Langzeitverhaltens von Hochspannungskabelanlagen bei Last{\"a}nderungen",
abstract = "Durch den zunehmenden Einsatz erneuerbarer Energien nimmt die Dezentralisierung der Stromnetze immer mehr zu und 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 von Kabelanlagen 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 Normen basieren, findet man in der Realit{\"a}t praktisch nie vor und die Kabelbelastbarkeit nach IEC 60287 beinhaltet zum Teil betr{\"a}chtliche Reserven. 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. Unter verschiedenen Rahmenbedingungen, wie Art der Verlegung, Lastzustand, Anzahl der Kabelsysteme sowie Ber{\"u}cksichtigung von jahreszeitlich bedingten Temperaturschwankungen des Erdreichs kann das thermische Verhalten von erdverlegten Hochspannungs-Kabelanlagen durch Simulation mittels Finite Elemente Methode (FEM) nachgebildet werden. Insbesondere bei Kabeln mit starken Lastschwankungen, wie etwa f{\"u}r Windparkanlagen, ist die Kenntnis des thermischen Verhaltens von Bedeutung. Anhand von 15 min-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 Kabel f{\"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 aufgezeichneten 15 min-Leistungsdaten f{\"u}r den Zeitraum 2011 – 2014 durchgef{\"u}hrt worden sind.",
author = "Rudolf Woschitz and Alexander Pirker and Uwe Schichler and Gernot Komar",
year = "2016",
month = "2",
day = "12",
language = "deutsch",
note = "14. Symposium Energieinnovation : Energie f{\"u}r unser Europa, EnInnov2016 ; Conference date: 10-02-2016 Through 12-02-2016",

}

TY - CONF

T1 - FEM-Simulation des thermischen Langzeitverhaltens von Hochspannungskabelanlagen bei Laständerungen

AU - Woschitz, Rudolf

AU - Pirker, Alexander

AU - Schichler, Uwe

AU - Komar, Gernot

PY - 2016/2/12

Y1 - 2016/2/12

N2 - 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, findet man in der Realität praktisch nie vor und die Kabelbelastbarkeit nach IEC 60287 beinhaltet zum Teil beträchtliche Reserven. 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. Unter verschiedenen Rahmenbedingungen, wie Art der Verlegung, Lastzustand, Anzahl der Kabelsysteme sowie Berücksichtigung von jahreszeitlich bedingten Temperaturschwankungen des Erdreichs kann das thermische Verhalten von erdverlegten Hochspannungs-Kabelanlagen durch Simulation mittels Finite Elemente Methode (FEM) nachgebildet werden. Insbesondere bei Kabeln mit starken Lastschwankungen, wie etwa für Windparkanlagen, ist die Kenntnis des thermischen Verhaltens von Bedeutung. Anhand von 15 min-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.

AB - 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, findet man in der Realität praktisch nie vor und die Kabelbelastbarkeit nach IEC 60287 beinhaltet zum Teil beträchtliche Reserven. 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. Unter verschiedenen Rahmenbedingungen, wie Art der Verlegung, Lastzustand, Anzahl der Kabelsysteme sowie Berücksichtigung von jahreszeitlich bedingten Temperaturschwankungen des Erdreichs kann das thermische Verhalten von erdverlegten Hochspannungs-Kabelanlagen durch Simulation mittels Finite Elemente Methode (FEM) nachgebildet werden. Insbesondere bei Kabeln mit starken Lastschwankungen, wie etwa für Windparkanlagen, ist die Kenntnis des thermischen Verhaltens von Bedeutung. Anhand von 15 min-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.

M3 - Paper

ER -