DAS AMPACITY PROJEKT SUPRALEITERKABEL FÜR DIE INNERSTÄDTISCHE STROMVERSORGUNG. 7. Braunschweiger Supraleiterseminar Dr.

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Artur Weber
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1 DAS AMPACITY PROJEKT SUPRALEITERKABEL FÜR DIE INNERSTÄDTISCHE STROMVERSORGUNG 7. Braunschweiger Supraleiterseminar Dr. Erik Marzahn

2 Inhalt Übersicht AmpaCity Projekt Projektpartner und Zuständigkeiten Pilotstrecke in der Essener Innenstadt Supraleitersystem Komponenten und Design Status der Entwicklungen für AmpaCity Zusammenfassungg 2

3 Übersicht AmpaCity Projekt Installation eines Hochtemperatursupraleiter (HTS)-Systems bestehend aus Kabel und Strombegrenzer (SSB) in der Essener Innenstadt Förderkennzeichen: 03ET1055A-D Projektlaufzeit: September 2011 Februar 2016 (4,5 Jahre) Installation: Q3/2013 Inbetriebnahme: Q4/2013 Untersuchung der technischen Eignung supraleitender Technologien (Kabel und Strombegrenzer) im Verteilnetzbereich Bewertung der Investition für ein 10-kV-HTS-Kabel mit supraleitendem Strombegrenzer e e as als Alternative zu einer e 110-kV-Kabelanlage a age Ermittlung technischer Vorteile im Betrieb während des Feldtests Abschätzung weiterer Einsparpotenziale der HTS-Kabeltechnik 3

4 Übersicht AmpaCity Projekt Inhalt Projektpartner und Zuständigkeiten Pilotstrecke in der Essener Innenstadt Supraleitersystem Komponenten und Design Status der Entwicklungen für AmpaCity Zusammenfassung 4

Projektpartner und Zuständigkeiten Spezifikation für das HTS System Feldtest in Essen zur Verbindung von zwei Umspannanlagen Entwicklung des HTS Kabelsystems und

5 Projektpartner und Zuständigkeiten Spezifikation für das HTS System Feldtest in Essen zur Verbindung von zwei Umspannanlagen Entwicklung des HTS Kabelsystems und Typprüfung Fertigung des HTS Kabelsystems und des Strombegrenzers Charakterisierung und Test von Supraleitermaterialien Messung der AC Verluste und Modellierung (FEM 2D und 3D) 5

6 Inhalt Übersicht AmpaCity Projekt Projektpartner und Zuständigkeiten Pilotstrecke in der Essener Innenstadt Supraleitersystem Komponenten und Design Status der Entwicklungen für AmpaCity Zusammenfassung 6

Pilotstrecke in der Essener Innenstadt Technische Spezifikation N Nennspannung: 10 kv k Auslegungsstrom: 2310 A (40 MVA) Trassenlänge: 1 km Umspannanlage Dellbrügge Umspannanlage p g

7 Pilotstrecke in der Essener Innenstadt Technische Spezifikation N Nennspannung: 10 kv k Auslegungsstrom: 2310 A (40 MVA) Trassenlänge: 1 km Umspannanlage Dellbrügge Umspannanlage p g Herkules Kabelmuffe Luftbild: "Darstellung aus HK Luftbilder / Karten Lizenz Nr. 197 / 2012 mit Genehmigung vom Amt für Geoinformation, Vermessung und Kataster der Stadt Essen vom " 7

8 Prinzipschaltbild derzeitige Konfiguration Umspannanlage Dellbrügge Umspannanlage Herkules 40 MVA 110-kV-Kabel 10 kv 40 MVA 110-kV-Kabel 40 MVA 10 kv 40 MVA 110 kv 8

9 Prinzipschaltbild für Feldtest Umspannanlage Dellbrügge Umspannanlage Herkules 40 MVA 10-kV-HTS-Kabel 110-kV-Kabel SSB 10 kv 40 MVA 10 kv 40 MVA 110 kv 9

10 UA Dellbrügge Vorderseite 10

11 UA Dellbrügge Kabelkeller 11

12 UA Dellbrügge Keller und Erdgeschoss 12

13 UA Herkules Vorderseite 13

14 UA Herkules Rückseite Leere Trafobox 14

15 UA Herkules Trafobox 15

16 Position der Muffe 16

17 Inhalt Übersicht AmpaCity Projekt Projektpartner und Zuständigkeiten Pilotstrecke in der Essener Innenstadt Supraleitersystem Komponenten und Design Status der Entwicklungen für AmpaCity Zusammenfassung 17

18 Kabelsystem Kabelader Stromtransport und Spannungsfestigkeit Transport von flüssigem Stickstoff Kabelkryostat Thermische Isolierung der Kabelader Transport von flüssigem Stickstoff HTS System Komponenten Endverschlüsse Verbindung des Kabels mit Netz / Strombegrenzer, Anschluss Kühlanlage Übergang zwischen Betriebs- und Umgebungstemperatur Muffe(n) Verbindung von einzelnen Kabellängen Strombegrenzer Schutz des HTS-Kabels und des Netzes bei Kurzschlüssen Kühlanlage Bereitstellung Kühlleistung für Kabelsystem und Strombegrenzer 18

19 Kabeldesign Leiter 1 Leiter 2 Leiter 3 Schirm Innerer LN 2 Kühlkanal Former Dielektrikum Äußerer LN 2 Kühlkanal Kabelkryostat 19

20 Endverschlussdesign Leiter 1 Leiter 2 Leiter 3 Schirm LN 2 Einlass Kupplung für Messleitungen LN 2 Auslass Verbindung zum Kabel Endverschluss- kryostat 20

21 Strombegrenzerdesign Parameter Nennleistung Nennspannung Betriebsstrom Blitzstoß-Prüfspannung Stehwechselspannung h Prospektiver Stoßkurzschlussstrom Prospektiver Dauerkurzschlussstrom Begrenzter Stoßkurzschlussstrom Begrenzter Dauerkurzschlussstrom Begrenzungszeit Wert 40 MVA 10 kv 2310 A 75 kv (1,2/50 μs) 28 kv für 1 Minute 50 ka 20 ka < 13 ka < 5 ka 100 ms 21

Kühlanlagendesign 4 kw Kälteleistung bei 67 K Einlasstemperatur Unterkühlter (flüssiger) Stickstoff unter Druck Geschlossener Kühlkreislauf mit

22 Kühlanlagendesign 4 kw Kälteleistung bei 67 K Einlasstemperatur Unterkühlter (flüssiger) Stickstoff unter Druck Geschlossener Kühlkreislauf mit Zirkulationspumpe Hohe Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit LN 2 Vorratstank Vakuum- pumpe Zirkulationspumpe Druck Aufbau HTS Kabel Strombe -grenzer 22

23 Inhalt Übersicht AmpaCity Projekt Projektpartner und Zuständigkeiten Pilotstrecke in der Essener Innenstadt Supraleitersystem Komponenten und Design Status der Entwicklungen für AmpaCity Zusammenfassung 23

24 Status Kabelentwicklung Vorprototyp-Kabel 100 m Vorprototyp-Kabel wurde im Juni 2012 gefertigt 30 m Vorprototyp-Kabel wurde mit Endverschlüssen im Hochspannungslabor installiert Hochspannungstests wurden erfolgreich durchgeführt Biegeversuch an 20 m Vorprototyp-Kabel wurde durchgeführt Mehrere 2 m Kabelproben vom Biegeversuch wurden auseinandergenommen und analysiert Prototyp-Kabel 30 m Prototyp-Kabel wurde im Oktober 2012 gefertigt Typprüfung des Prototypen-Kabels mit Endverschlüssen und Muffe erfolgreich abgeschlossen Kabelproduktion Produktion der zwei Längen Kabelader ist abgeschlossen Produktion des Kabelkryostaten läuft 24

25 Verseilung der Leiterlagen 25

26 Wicklung der Isolierung 26

27 Biegeversuch mit Vorprototyp-Kabel 27

28 Hochspannungstestaufbau für Vorprototyp-Kabel 28

29 Kühlanlage 29

30 Inhalt Übersicht AmpaCity Projekt Projektpartner und Zuständigkeiten Pilotstrecke in der Essener Innenstadt Supraleitersystem Komponenten und Design Status der Entwicklungen für AmpaCity Zusammenfassung 30

31 Zusammenfassung AmpaCity Projekt hat im September 2011 begonnen Projektziel ist Installation eines 10 kv, 40 MVA (2310 A) HTS Systems in der Essener Innenstadt Vorprototyp-Kabel wurde gefertigt und erfolgreich getestet HTS Tapes für den Strombegrenzer wurden getestet t t Prototyp-Kabel wurde gefertigt und Typprüfung mit Endverschlüssen und Muffe erfolgreich abgeschlossen Beginn Fertigung g des Gesamtsystems Ende 2013 Inbetriebnahme des HTS Systems in Essen 31

32 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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