Forschungsaktivitäten und Technologietransfer

Mehr Leistung mit Gleich- und Wechselstrom übertragen

Thermische Simulation eines AC-Kabels
Die Grafik zeigt die thermische Simulation eines AC-Kabels am Computer.

Da die Transportkapazitäten von elektrischer Energie ausgebaut werden ist es sinnvoll an einer effizienteren, Verlust ärmeren Übertragung zu arbeiten. Bei der Energieübertragung hängen thermische und elektrische Phänomene stark voneinander ab und bestimmen die Stromtragfähigkeit. Das Verbundvorhaben Trans-HK beschäftigt sich mit der Möglichkeit, für elektrisch und thermisch stark belastete Komponenten Verfahren für eine thermisch-elektrisch gekoppelte Simulation zu entwickeln. Diese Verfahren werden die Projektpartner dann an originalgetreuen Durchführungen verifizieren und auf weitere kritische Komponenten der Energieübertragung übertragen. Hierzu werden im Labor für Thermodynamik und Energietechnik wärmetechnische Messungen an Materialien, wärmetechnische Simulationen sowie gekoppelte Simulationen durchgeführt.

Eines der Hauptziele ist es die Transportkapazität von Drehstromnetzen und Gleichspannungsübertragungsstrecken zu erhöhen und sicherzustellen. Dies lässt sich durch Analyse von kritisch belasteten Hochspannungskomponenten erreichen. Dazu zählen beispielsweise Transformatordurchführungen, Kabel, Kabelmuffen und Kabelendverschlüsse. In diesen Komponenten limitieren die stark miteinander gekoppelten thermischen und elektrischen Phänomene die Stromtragfähigkeit der Komponenten, der zugehörigen Betriebsmittel und letztlich der ganzen Übertragungskette.

Die Ergebnisse des Projektes werden in Simulationsmethoden bestehen, die die wechselseitige thermisch-elektrische Kopplung für die betrachteten Komponenten erfassen, die an einer Komponente experimentell verifiziert sind und die komponentenübergreifend einsetzbar sind. Sie sollen der Optimierung von Komponenten der Energieübertragungskette dienen. Dabei wird auch ein großer Beitrag zum Verständnis der physikalischen Vorgänge erwartet, die zum Versagen von Isoliersystemen und somit zum Ausfall der Übertragungskette führen könnten. Darüber hinaus können gegebenenfalls auch ungenutzte Potentiale vorhandener Komponenten aufgezeigt und dadurch ein Zubaubedarf verringert werden.