EMV und EMV-Maßnahmen bei Drehstrom-Kabeln

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Susanne Flater
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Energy -Transport and -Storage Universität Duisburg-Essen EMV

Universität Duisburg-Essen IIR, Wien, 6.

H π = r R I r H ( r ) H(r) R r = I π r µ I 7 4 π Vs A π s π Am,

1 Energy -Transport and -Storage Universität Duisburg-Essen EMV und EMV-Maßnahmen bei Drehstrom-Kabeln Heiner Brakelmann Universität Duisburg-Essen IIR, Wien, 6.6. rot H r = S r r r H ds = S da = r r I H(r) H d s I = H d s = H π = r R I r H ( r ) H(r) R r = I π r µ I 7 4 π Vs A π s π Am, m Beispiel: I = A; s =, m B ( s ) = = = µt 6. BImSchVO: µt Niederlande:,4 µt Italien: 3, µt/, µt

2 I d = r H () r = π r H s I = H d s = H π B ( x) µ I = π s x s 4 3 Und wie verlaufen die drei Ströme eines Drehstromsystems? i(t),8,6,4, -, -,4 -,6 -,8 IL IL IL3 - o o o o o o o o o ( ms) ωt IL3 IL IL Gleicher Effekt wie bei Zweidraht-Leitung Stromsumme: Null! 4

3 EMV-Maßnahme: Bündelung B 3 µt,5 hv =, m; s =, m h =, m,5 Effekt: Stromsumme Null wirkt sich schneller aus!, m4 x hier für: I = 85 A, µt 5 Wien: 38-kV-Kabel B < 5 µt: h = 3,3 m h Wiener Modell : h =, m 3 5 h 6 3

4 Conclusions: rating possibly encreases for enlarged laying depths optimal distance depending on EMF-limit and laying depth for optimised distances current ratings grow with enlarged laying depths B,max =µt 7 µt B λ = 4, W/(K m) 3, m /m m x λ =, W/(K m), m 3 /m Magnetfeldverringerung durch Spezialbeton? 8 4

5 h x y y t x l l y b x r Optimisation of phase sequence and laying arrangement s c s s s c 8 µt B 6 4 phase sequence : R-S-T T-S-R phase sequence : R-S-T R-S-T m x 9 I 4 A 38 3,636 A % a) 9,4% 84,% 97,6% 98,7% B max 3 3 µt b) 8 6 SF =,,55 m 4, 6,,4 8,8 4,6,55 m,,,3,4,5,6,7 m,8 s c s C =.4m, phase sequence : reduction of rating:.3 % reduction of losses:. % shielding factor SF =. 5

x I 4 A a), 3 38 3,636 A 36 34 99, % 98,8% % h x l y y t x r y b 85,4% 3,65 m

6 x I 4 A a), ,636 A , % 98,8% % h x l y y t x r y b 85,4% 3,65 m 3,,,3,4,5,6,7,8 µt b) s c s s s c phase sequence 3: R-S-T S-T-R B max 8 6 SF =, 4,8,4, 3,65 m,,,3,4,5,6,7,8 s c m in total : reduction of rating: 3.3 % reduction of losses: 7. % shielding factor SF = 4. compensation conductor systems: the principal scheme 6

7 3 4 7

KL, A A B Bereich Bereich l l 5 SC-IES-cable transforming effect SF: from 6

8 Induktionsleiter hochpermeable Bebänderung Trägerrohr Korrosionsschutz Turbo-Rohre für Kompensationsleiter Kompensationsleiter Turbo Kabel R St B R KL, A A B Bereich Bereich l l 5 SC-IES-cable transforming effect SF: from 6 to 5 compensation conductors turbo cables A B A B SF: from 3 to region region l l 8

9 SC-IES-cable without tape high permeable layer corrosion protection induction conductor support pipe high permeable layer induction conductors R KL, R St cable construction of turbo pipes support pipe δ corrosion protection 9

10 transformer compensation conductor turbo pipe S S S S S3 S3 6 6 A a) b) experimental arrangement: calculated and measured currents IKL 3 3 L L L3 L L L3 6 µt 5 KL+T 4m KL 6 µt 5 KL 4 4 B 3 KL 8m B 3 KL+T 8m L3 KL+T 8m L L l K z T T m m 6 z measured magnetic inductions

11 Schirmung mit unmagnetischen Metallplatten ohne Rohr EMV-Maßnahme: Schirmung durch Stahlrohr mit Rohr Effekt: Magnetfeld wird im ferromagnetischen Rohr geführt! (Magnetischer Kurzschluß) mit Rohr ohne Rohr

12 Stahl-Kapselungen Acrobat-Dokument 3 4

13 kv power cable with integrated electromagnetic shielding IES Cable 5 Stahlrohr Abschirmbleche "wien.g7" Neues Prinzip: OCSS Optimized Composite Shielding System

6 3 W/m P µt 5 5 4 P 3 5 B B P 5 4 6 8 mm s Verluste und

= 3 mm 7 3 5 ohne 5 5 mit SF 5 5 5 5 4 qmm qmm 5 qmm 4

14 6 3 W/m P µt P 3 5 B B P mm s Verluste und Induktionen als Funktionen der Stahl-Wanddicke; D = mm; a = 3 mm ohne 5 5 mit SF qmm qmm 5 qmm 4 qmm qmm 5 qmm A S Koaxialkabel für extreme Schirmfaktoren 8 4

15 P Ŕ 6 W/m P Ŕ SF mm 6 a SF P W m Einadrig?? P pipe ohne Rohr P cab A Ι P ab Kabel im Stahlrohr 9 5 A 5 s =, m % I 8 ca. 4 A A I λ 5 λ 45, % mm 7 A S Vergleich: Koaxial-Kabel mit 3 Kabeln im Stahlrohr 3 5

16 Stahlrohr Abstandshalter Kabel Kunststoffrohr Kompensationsleiter normale Kabel in Koaxial-Anordnung Rückfüllung mit vorhandenem Boden (kein besonderes Bettungsmaterial) CableCem A I c 4 3 B µt,8 m,6,4,, m -4, -,,, m 4, x Kompensationsströme und B-Verteilung

17 L L L3 L L L3 s s s s s s s s s s L3 L L Kabelabstand im Redundanzfall 33 Kühlrohr Kabel ThermoCem Kunststoffrohr Power-Pipes Stahlrohr Kompensationsleiter 77 auch: grabenlose Verlegung!! 34 7

18 Magnetfeld im Tunnel 35 Al-Halbrohr ThermoCem Kabel magnetfeldfreie Anordnung 36 8

19 so: oder so: Jetzt ist Schluß! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 37 9

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