Alternative Prüftechniken für lange AC-Hochspannungskabel

Conference: VDE-Hochspannungstechnik 2016 - ETG-Fachtagung
11/14/2016 - 11/16/2016 at Berlin, Deutschland

Proceedings: ETG-Fb. 150: VDE-Hochspannungstechnik 2016

Pages: 6Language: germanTyp: PDF

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Authors:
Elben, Andreas D.; Plath, Ronald (Technische Universität Berlin, Berlin, Germany)
Petzold, Frank (Seba Dynatronic Mess- und Ortungstechnik GmbH, Baunach, Germany)
Mohaupt, Peter (Mohaupt High Voltage GmbH, Mieders, Austria)

Abstract:
Nach IEC 62067 ist bei der Inbetriebnahmeprüfung von HVAC-Landkabeln eine sinusförmige Spannung mit einer Frequenz von 20 bis 300 Hz anzuwenden. In der Praxis werden diese Prüfungen mit mobilen Hochspannungs-Resonanz-Systemen durchgeführt. Die Leistung mobiler Prüfsysteme wird durch Gewichts- und Größenlimitierungen beim Transport beschränkt. Deshalb werden vor Ort oft eine Vielzahl an Prüfsystemen zusammengeschaltet, um die erforderliche kapazitive Blindleistung bereitstellen zu können. Durch den Ausbau der offshore Windkraftenergie steigt der Bedarf an Unterseekabeln seit Jahren beträchtlich. Die Anbindung von Anlagen mit großer Distanz zur Küste kann auf Grund des relativ hohen Kapazitätsbelags von Kabeln nur mit hoher Gleichspannung durchgeführt werden. Allerdings sind die benötigten Konverterstationen für HGÜ-Anwendungen teuer und es liegt nur verhältnismäßig wenig Betriebserfahrung vor. Dementsprechend werden heute noch Kabelanbindungen von bis zu 100 km mit Wechselspannung geplant und gebaut. Selbst bei Verwendung der nach Norm niedrigsten zulässigen Frequenz, fließt bei einer Prüfung solch langer Kabelstrecken ein erheblicher kapazitiver Ladestrom, welcher den Kabelschirm an die Grenzen seiner thermischen Belastbarkeit bringen kann. Dieser Strom kann nur durch eine Verminderung der Prüfspannungs-Amplitude oder –Frequenz limitiert werden. Da eine geringere Prüfspannung die Aussagefähigkeit der Spannungsprüfung stark reduziert, bevorzugen Prüfdienstleister die Verwendung einer verminderten Frequenz. Speziell Unterseekabel können mit der in der IEC 60060 festgelegten minimalen Frequenz von 10 Hz geprüft werden. Eine solch niederfrequente Prüfung erfordert jedoch in der Regel den Einsatz spezieller Reaktoren oder eine aufwendige Serienschaltung der vorhandenen Resonanzprüfanlagen. Very Low Frequency (VLF) Prüfspannung mit einer Frequenz kleiner als 1 Hz, die seit geraumer Zeit zur Prüfung von Mittelspannungskabeln verwendet wird, könnte eine Alternative zu den herkömmlichen HVAC-Prüfspannungen sein. Dieses Paper berichtet über eine Untersuchungsreihe, in der VLF-Spannungen als alternative Prüfspannungen für Hochspannungskabel untersucht wurden. Der Fokus der Untersuchung lag dabei auf Teilentladungen (TE), die von künstlichen Fehlstellen in kurzen Kabelprüflingen bei Belastung mit Spannungen verschiedener Form und Frequenz ausgingen. Die Prüflinge waren dabei so skaliert, dass die gleiche maximale Feldstärke wie bei einer Prüfung eines 220 kV Kabels bei 1,7 U0 erreicht wurde. Nach der Teilentladungsdiagnose wurden die Kabelstrecken zusätzlich 24 Stunden lang spannungsgeprüft.