Powercrete. Der Beton mit hoher Wärmeleitfähigkeit

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1 Powercrete Der Beto mit hoher Wärmeleitfähigkeit

2 2 Optimierug des Stromdurchflusses mit Powercrete Die elektrische Eergieübertragug ud -verteilug i de urbae Ballugsräume wird aus aheliegede Grüde i überwiegedem Maße uterirdisch, d. h. mit Erdkabel realisiert. Zuehmeder Kostedruck sowie asteigede Materialkoste forder hierbei i verstärktem Maße Astreguge zur techisch-wirtschaftliche Optimierug der Kabelalage. Die Schwierigkeit bei der uterirdische Verlegug besteht i der Wärmeetwicklug bei zuehmeder Auslastug der Stromkabel. Die hieraus resultierede hohe Kabeltemperature begreze die Strombelastbarkeit der Erdkabel. Eie Steigerug der Übertragugsleistug ka durch ei Bettugsud Rückfüllmaterial wie Powercrete erreicht werde. Durch seie hohe Wärmeleitfähigkeit ka die etstehede Wärme wesetlich besser a das umgebede Erdreich abgeführt werde als bei bisher verwedete Bettugsmaterialie. Powercrete : Für mehr Power im Kabel Powercrete ist ei patetierter hochwärmeleitfähiger Spezialbeto, der als Bettugs- ud Rückfüllmaterial im feuchte Zustad Wärmeleitfähigkeite bis zu 6 W/(m K) ud im ausgetrockete Zustad i. d. R. midestes 3 W/(m K) erreicht. Durch seie hohe Wärmeleitfähigkeit wird die etstehede Wärme gut abgeführt, die Leitertemperatur effiziet reduziert oder die Leistugsfähigkeit der Kabeltrasse erhöht. Die Materialkosistez vo Powercrete ist eistellbar. Die Fließfähigkeit des Materials führt beispielsweise zu eier optimale Eibettug der Kabelsträge bei gleichzeitig gerigem Verdichtugsaufwad ud damit zu eiem iedrigere Wärmeübergagswiderstad als bei Powercrete i steiferer Kosistez. Die Produktvorteile vo Powercrete im Eizele: Wärmeableitug bei Hoch- ud Höchstspaugskabel wird verbessert Trassebreite wird reduziert eduzierug der magetische Feldstärke im R Trassebereich durch Kabelbüdelug möglich Steigerug der Übertragugsleistug möglich Reduzierug des Leiterquerschitts möglich Wechsel auf Alumiiumleiter möglich Hot-Spots werde etschärft >T echische Details zu Powercrete fide Sie im aktuelle techische Dateblatt uter

3 Powercrete Der Beto mit hoher Wärmeleitfähigkeit CableCem CableCem ist ei thermisch leitfähiger Spezialbaustoff, der als Verfüllbaustoff für Hüllrohrsysteme etwickelt wurde. Aufgrud seier gute Fließfähigkeit eiget sich CableCem hervorraged für die Verfüllug des verbleibede Rigraumes zwische Kabel ud Hüllrohr. Powercrete wird im offee Grabe eigesetzt > Weitere Iformatioe über CableCem uter CableCem im Kabel-Hüllrohrsystem 3

4 4 Erdkabeltrasse für mehr Wirtschaftlichkeit

5 Powercrete Der Beto mit hoher Wärmeleitfähigkeit Beim Ausbau der Hoch- ud Höchstspaugsetze (Hochspaugsetze: 60 kv-110 kv; Höchstspaugsetze: 220 kv ud 380 kv) außerhalb der Städte wird im Rahme der Geehmigugsverfahre immer häufiger die Forderug erhobe, Erdkabeltrasse astelle vo Freileituge zu realisiere. Die hierzu ageführte Vorteile der Verkabelug reiche vo de uterschiedliche ökologische Aspekte über techische Aspekte bis hi zu wirtschaftliche Argumete wie beispielsweise de Ertragsausfälle durch Verzögeruge des Netzausbaus aufgrud der lägere Geehmigugsverfahre bei Freileituge. Im achfolgede Beispiel wird eie 380-kV-Trasse aufgezeigt, die i eiem Joit Paper [1] der europäische Netzbetreiber Etso-E ud der europäische Kabelhersteller Europacable beschriebe wird. Dabei hadelt es sich um die Zwischeverkabelug eier 380-kV-Trasse, bei der vo zwei Freileitugssysteme auf zwei Kabeldoppelsysteme übergegage wird, wobei jedes dieser Doppelsysteme als ( 1)-Last eie Strom vo A beherrsche muss. Bild 1: Kabelistallatio 1,60 m 1,10 m 1,10 m [a] Desig i [1] mit eier Wärmeleitfähigkeit vo 1,0 W/(m K) (ohe Rohre) 5,00 m 18,00 m 1,10 m 1,10 m 1,10 m 2,00 m [b] thermische Stabilisierug mit Powercrete 380-kV-Kabelistallatio für eie m ( 1)-redudate Übertragug vo A 7,70 m Bild 1 a) zeigt die diskutierte Aordug, für die eie übliche thermische Stabilisierug mit eier Wärmeleitfähigkeit vo 1,0 W/(m K) ageomme wurde. Jedes Kabelsystem liegt i eier Eiebeeaordug mit eiem Achsabstad vo 0,3 m. Dieser Achsabstad darf icht über ca. 0,35 m hiaus vergrößert werde, da sost der Grezwert der magetische Iduktio a der Erdoberfläche vo 100 µt überschritte würde. Uter diese Voraussetzuge ud uter Berücksichtigug der Wärmeetwicklug sid etsprechede Abstäde zwische de Kabelsysteme eizuhalte, so dass eie Trassebreite vo ca. 18 m resultiert. Als Alterative (Bild 1 b) zu diesem Desig wird Powercrete (3,0 W/[m K]) als Rückfüllmaterial gewählt. Dadurch wird es möglich, vo Kupfer[1] Etso-E, Europacable: Feasibility ad techical aspects of partial udergroudig of extra high voltage power trasmissio lies. Joit paper, Brussels, 2010 leiter mit eiem Querschitt vo mm2 auf Alumiiumleiter mit eiem Querschitt vo mm2 zu wechsel. Die rohrverlegte Kabelader jedes Systems sid mit eier Lücke vo 0,2 m im Dreieck ageordet ud i Powercrete gebettet. Für die Projektierug eier Kabeltrasse ist die Wärmeleitfähigkeit des ausgetrockete Materials zu berücksichtige. Für diese Vergleich kam ei Wert vo 3,0 W/(m K) zur Awedug. Die Kabel liege i PE-Rohre (200 mm Durchmesser), so dass sie im Fehlerfall eifach ausgetauscht werde köe. Durch die Maßahme ka die Trassebreite erheblich vo 18,0 m auf 7,70 m reduziert werde also um bis zu 57 %. 5

6 6 > 380-kV Kabeltrasse: Reduzierug der Trassebreite um bis zu 57 % möglich Reduzierug der Leitertemperatur um ca. 40 % bei Eisatz vo Powercrete I eier Zusammearbeit der Uterehme HeidelbergCemet AG, Heidelberg, ud kt cables GmbH, Köl, sowie der Uiversität Duisburg-Esse (Prof. Dr.-Ig. habil. Heirich Brakelma, Fachbereich IW/ETS) wurde a eier Versuchsalage über eie lägere Zeitraum Erwärmugsversuche vorgeomme.

7 Powercrete Der Beto mit hoher Wärmeleitfähigkeit Bild 2: Testaordug > Läge jeweils 11,5 x 1 x 1 m Bild 2 zeigt de Versuchsaufbau mit zwei Tröge, vo dee der like mit Sad ud ormalem Bode ud der rechte mit Powercrete verfüllt ist. Beide Tröge werde aufgeheizt durch ei 220-kV-VPE-Kabel (2XS(FL)2Y 1_1.600 RMS/215), das mit uterschiedliche Stromzykle beaufschlagt wurde (Bild 3). Ei Temperaturmoitorig wird eierseits mit eier größere Zahl vo Thermoelemete, zum adere mit Lichtwelleleiter des RTTR-Systems Valcap vorgeomme, die im Leiter ud im Schirm des Kabels, zusätzlich aber auch i zwei Kuststoffrohre positioiert sid. Bild 3: Stromverlauf I Bild 3 ist ei Zeitbereich dargestellt, i dem der Leiterstrom zuächst vo auf A asteigt, da auf A fällt ud schließlich wieder auf A asteigt. A Stromstärke > Nach 70 Tage Versuchsdauer wurde ei Dach oberhalb der Tröge istalliert, das ei Wiederbefeuchte der Tröge durch Niederschläge verhidert ud ei allmähliches Austrocke durch Verdustug erzwigt Zeit > 120 d Bild 4: Leitertemperature Weitere Simulatioe mit eier zuehmede Austrockug zeige auf, dass die Wärmeleitfähigkeit des Sades auf ca. 0,3 W/(m K) sikt, währed uter de gleiche schwierige Voraussetzuge Powercrete eie Wärmeleitfähigkeit vo ca. 3,85 W/(m K) beibehält. C Temperatur > Bild 4 zeigt für beide Tröge de zeitliche Verlauf der Leitertemperature. Währed die grüe Keliie die gemessee Temperature präsetiere, stehe die rote für Recheergebisse, die mit eiem Fiite-ElemeteProgramm uter Berücksichtigug eier partielle Austrockug erzielt wurde Die Leitertemperatur steigt ach dem erste Stromsprug i dem mit Sad/Bode gefüllte Trog auf etwa 90 C a, währed sie im Bereich des hochwärmeleitfähige Betos auf ca. 55 C begrezt bleibt. 120 d Zeit > Gemessee (grü) ud berechete (rot) Leitertemperature für die beide Tröge. 7

8 Heidelberger Beto GmbH Berlier Straße Heidelberg Asprechparter: Alexis Pimpachiridis Telefo Weitere techische Details fide Sie im aktuelle techische Dateblatt uter Wir weise ausdrücklich darauf hi, dass das Erreiche der vorgeat beschriebee Eigeschafte eie sachgerechte, ach dem Stad der Techik durchzuführede Vorbereitug auf der Baustelle ud Verarbeitug des Betos voraussetzt. Weitere Iformatioe ud Hiweise zu usere Produkte ud Diestleistuge köe Sie auf Wusch gere bei us aforder oder rufe Sie us eifach a. 1212/3T/SD/abc/Rev.0