Optimierung zwangsgekühlter Energiekabel durch dreidimensionale FEM-Simulationen

Zhang, Dongping

Eine laterale Zwangskühlung kann die temporäre Überlastbarkeit einer Kabelanlage signifikant erhöhen. Der Entwurf solcher zwangsgekühlter Kabelanlagen erfordert jedoch eine zeitabhängige, dreidimensionale Analyse des nichtlinearen thermischen Verhaltens, da sich das Kühlwasser entlang der Trasse erwärmt und sich so eine orts- und zeitabhängige Wärmeaufnahme ergibt. Zu diesem Zweck wurde auf der Basis eines vorhandenen zweidimensionalen FEM-Programms ein neues Berechungsverfahren entwickelt, das die dreidimensionale Simulation zwangsgekühlter Kabelanlagen unter Berücksichtigung einer möglicherweise auftretenden partiellen Bodenaustrocknung und von thermischen Stabilisierungen erlaubt. Mit Hilfe dieses Berechnungsverfahrens wurde zuerst eine 110-kV-Kabelanlage zur Windenergie¬übertragung bei unterschiedlichen Anordnungen und unterschiedlichen Netzsituationen untersucht. Dabei zeigt sich, dass sich bei einer 110-kV-Kabelanlage mit lateraler Zwangskühlung zeitweise eine fünfzigprozentige temporäre Überlastbarkeit ergibt. Anschließend wurden das thermische Verhalten und die Grenzleistung einer zwangsgekühlten 380-kV-Kabelanlage überprüft. Nach den vorliegenden Ergebnissen eröffnet der Einsatz von lateralgekühlten Kabelsystemen neuartige Möglichkeiten der Betriebsführung mit Vorteilen z.B. bei Verfügbarkeit, Wirtschaftlichkeit und Flexibilität.

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Zhang, Dongping: Optimierung zwangsgekühlter Energiekabel durch dreidimensionale FEM-Simulationen. 2009.

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