Präzise analytische Formel zur Berechnung der Panzerungsverluste in dreiadrigen Energiekabeln

Core Concepts

Eine präzise analytische Formel zur Berechnung der Panzerungsverluste in dreiadrigen Energiekabeln wurde entwickelt und validiert. Die Formel berücksichtigt die Verdrillung der Panzerdrähte und deren nichtlineare magnetische Eigenschaften.

Abstract

In den letzten zehn Jahren gab es erhebliche Fortschritte bei der Berechnung von Verlusten und Bemessungen für ummantelte dreiadrige Kabel. Diese Entwicklung wurde durch die Erkenntnis angestoßen, dass die geltenden internationalen Normen die Verluste oft überschätzen, was zu unnötig sperrigen und teureren Kabeln führt.
Ausgehend von den grundlegenden Prinzipien präsentiert diese Arbeit eine genaue analytische Formel für die Panzerungsverluste in dreiadrigen Kabeln. Die Formel wurde einer rigorosen Validierung anhand von 3D-Finite-Elemente-Analysen (FEA) unterzogen und zeigt eine hervorragende Genauigkeit. In den untersuchten Fällen beträgt die größte Abweichung von den FEA-Ergebnissen in Bezug auf die Panzerungsverluste etwa 2,4 Prozent für vollständig ummantelte Kabel.
Obwohl sich diese Studie speziell auf die Panzerungsverluste konzentriert, bildet sie die Grundlage für genaue Verlustberechnungen in ummantelten dreiadrigen Kabeln, einschließlich der Verluste in den Leitern und Schirmen. Die hier präsentierten Arbeiten bildeten die Grundlage für die vollständigen Verlustberechnungen, die im CIGRE-Technischen Bericht 908 dargestellt sind.

Stats

Die größte Abweichung von den FEA-Ergebnissen in Bezug auf die Panzerungsverluste beträgt etwa 2,4 Prozent für vollständig ummantelte Kabel.

Quotes

Die Formel hat eine hervorragende Genauigkeit und zeigt in den untersuchten Fällen eine maximale Abweichung von den FEA-Ergebnissen von etwa 2,4 Prozent für vollständig ummantelte Kabel.
Die hier präsentierten Arbeiten bildeten die Grundlage für die vollständigen Verlustberechnungen, die im CIGRE-Technischen Bericht 908 dargestellt sind.

Key Insights Distilled From

Analytical Formula for Calculations of Armour Losses in Three-Core Power Cables

by Marius Hatlo... at arxiv.org 04-11-2024

https://arxiv.org/pdf/2404.06998.pdf

Deeper Inquiries

Wie lassen sich die Erkenntnisse aus dieser Studie auf andere Kabeltypen oder Anwendungen übertragen?

Die Erkenntnisse aus dieser Studie zur Berechnung von Panzerungsverlusten in dreiadrigen Kabeln können auf verschiedene andere Kabeltypen und Anwendungen übertragen werden, insbesondere auf Kabel mit ähnlichen strukturellen Merkmalen. Zum Beispiel könnten die entwickelten analytischen Formeln und Modelle auf Kabel mit unterschiedlichen Leitermaterialien, Isolationsmaterialien oder Konfigurationen angewendet werden. Solange die grundlegenden physikalischen Prinzipien ähnlich sind, können die Methoden zur Berechnung von Verlusten in Kabeln angepasst und angewendet werden. Darüber hinaus könnten die Erkenntnisse auch auf andere Anwendungen im Bereich der Stromübertragung und -verteilung übertragen werden, bei denen die Berechnung von Verlusten in Kabeln eine wichtige Rolle spielt.

Welche zusätzlichen Faktoren, die in dieser Studie nicht berücksichtigt wurden, könnten die Genauigkeit der Verlustberechnungen weiter verbessern?

Obwohl die Studie detaillierte Einblicke in die Berechnung von Panzerungsverlusten in dreiadrigen Kabeln bietet, gibt es einige zusätzliche Faktoren, die die Genauigkeit der Verlustberechnungen weiter verbessern könnten. Ein wichtiger Faktor könnte die Berücksichtigung von Temperatur- und Umgebungsbedingungen sein, da diese die Leitfähigkeit der Materialien und somit die Verluste beeinflussen können. Darüber hinaus könnten nichtlineare Effekte in den Materialien, wie zum Beispiel Hysteresisverluste, eine Rolle spielen und sollten möglicherweise in zukünftigen Studien berücksichtigt werden. Die Berücksichtigung von dynamischen Lastbedingungen und transienten Effekten könnte ebenfalls die Genauigkeit der Verlustberechnungen verbessern.

Welche Auswirkungen haben die Panzerungsverluste auf die Gesamteffizienz und Leistungsfähigkeit von Energieübertragungssystemen mit dreiadrigen Kabeln?

Die Panzerungsverluste in dreiadrigen Kabeln können erhebliche Auswirkungen auf die Gesamteffizienz und Leistungsfähigkeit von Energieübertragungssystemen haben. Da diese Verluste zu einer Umwandlung von elektrischer Energie in Wärme führen, können sie die Effizienz des Systems verringern und zu einem erhöhten Energieverlust führen. Dies kann zu höheren Betriebskosten und einer geringeren Übertragungseffizienz führen. Darüber hinaus können Panzerungsverluste die Temperatur der Kabel erhöhen, was die Lebensdauer der Kabel und die Zuverlässigkeit des gesamten Übertragungssystems beeinträchtigen kann. Daher ist es wichtig, die Panzerungsverluste zu verstehen und zu minimieren, um die Effizienz und Leistungsfähigkeit von Energieübertragungssystemen zu optimieren.