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Berechnungssoftware Stromtragfähigkeit von Hochspannungskabeln berechnen

| Redakteur: Juliana Pfeiffer

Wenger Engineering hat eine Methode zur materialoptimierten Auslegung von Hochspannungskabeln durch die präzise Simulation der Stromtragfähigkeit entwickelt.

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Wenger Engineering hat eine Methode zur Berechnung der Stromtragfähigkeit entwickelt.
Wenger Engineering hat eine Methode zur Berechnung der Stromtragfähigkeit entwickelt.
(Bild: Wenger Engineering)

Durch eine multiphysikalisch gekoppelte Betrachtung der Problemstellung lässt sich die Stromtragfähigkeit von Hochspannungskabeln, wie sie bei der Anbindung von Offshore Windparks verwendet werden, wesentlich präziser bestimmen.

Die Auslegung von Kabeln ist in der Norm IEC 60287-3 beschrieben. Dabei handelt es sich um ein semi-empirisches Auslegungsverfahren zur Bestimmung der Maximaltemperaturen, das entsprechende Sicherheitsfaktoren einbezieht und bei einfachem Kabeldesign gute Näherungen bietet. Die Standardberechnung weicht umso mehr von der realen Physik ab, je komplexer der Aufbau des Kabels und die Einbausituation sind. Da die Leitermaterialien sehr teuer sind, bietet eine präzise Simulation enormes Potenzial durch eine optimierte Auslegung Gewicht, Material und damit erhebliche Kosten einzusparen.

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2K Kriterium präzise überprüfen

Die multiphysikalische Simulation der Kabel berücksichtigt elektrische Leistung, Verlustleitung sowie die Wärmeübertragung innerhalb der Kabel und an die Umgebung. Dadurch kann das sogenannte 2K Kriterium, der Nachweis, dass das Kabel zu einer maximalen Temperaturerwärmung des Sedimentbodens von zwei Grad führt, präzise überprüft werden. Insbesondere bei komplexen Kabelausführungen ist die multiphysikalische Simulation von großem Vorteil, da zwischen den einzelnen Kabelbestandteilen elektrische, elektromagnetische und thermische Wechselwirkungen stattfinden, die das Standardmodell der Norm nicht berücksichtigen kann und daher sehr große Sicherheitsfaktoren einkalkulieren muss.

„Die Simulation der Stromtragfähigkeit von Hochspannungskabeln ist eine klassische multiphysikalische Aufgabenstellung, die mit unserer Simulationsumgebung Comsol Multiphysics gelöst werden kann. Wenger Engineering kombiniert, als langjähriger Partner und zertifizierter Comsol Consultant, seine Erfahrung mit den Möglichkeiten unserer modernen Berechnungsumgebung und schafft dadurch einen neuen, praktikablen Ansatz mit hohem Nutzen für die Industrie“, sagte Dr. Lars Fromme, Manager PR und Marketing. „Mit der vorgestellten Berechnungsmethode lässt sich die vorherrschende Physik sehr gut abbilden und der Kunde kann die für seinen Anwendungsfall passende Kabeldimension wählen. Dies ist natürlich insbesondere für Kabelhersteller, Netzbetreiber und Windpark-Erbauer interessant. Aber auch die Automobil- und die Luft- und Raumfahrtindustrie können von diesen Berechnungsmethoden profitieren, da auch dort eine materialoptimierte Auslegung sowie die Umsetzung von Leichtbaumethoden nach wie vor brandaktuelle Themen sind.“ (jup)

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