Erkenntnisse für Netzzustand durch künstliches Altern von Kabeln

Für immer jung? Ein Team der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg beschäftigte sich seit 2007 mit genau dem Gegenteil: Es trieb die Alterung von Mittelspannungskabeln künstlich voran, um letztendlich die physikalischen Alterungsmodelle ableiten zu können, die eine Ermittlung der Restlebensdauer von im Betrieb befindlichen Kabelsystemen ermöglichen.

27. März 2013

Die Kabel wurden hierbei wechselnden elektrischen Belastungen und Lastzyklen ausgesetzt und lagen zusätzlich in einem Thermobecken, das je nach Bedarf geheizt oder gekühlt wurde.

Mehr als 270.000 einzelne Diagnosemessungen haben die Forscher durchgeführt, über 900 GB Daten gesammelt. »Damit lassen sich Grenzwerte für Parameter entwickeln, die eine genauere Vorhersage von Ausfällen ermöglichen«, so Dr. Christian Weindl vom Lehrstuhl für Elektrische Energiesysteme der Universität Erlangen-Nürnberg. Gleichzeitig untersuchtem sie, wie sich die zukünftig steigenden Beanspruchungen und strukturellen Veränderungen infolge moderner Trends, wie der regenerativen Energieeinspeisung, der aufkommenden Elektromobilität oder Smart Grids auf die Komponenten der Versorgungsnetze auswirken werden.

Die Forschungsarbeiten zu den im Projektrahmen untersuchten Papier-Massekabeln konnten Ende 2012 abgeschlossen werden: Zusammen mit N-ergie Netz, N-ergie Service und weiteren Partnern gelang es den Forschern unter der Leitung von Weindl den Alterungsprozess von unterschiedlich vorgealterten 20-kV-Mittelspannungskabeln so zu beschleunigen, dass die im realen Netzbetrieb auftretenden Belastungen verstärkt aber realitätsnah abgebildet werden. Erst hierdurch wird es möglich, die komplexen Laborergebnisse auf im Einsatz befindliche Kabeltrassen und deren Zustandsdiagnose zu übertragen.

Teile der hierbei entwickelten, neuartigen Mess- und Diagnoseverfahren werden derzeit patentrechtlich gesichert. Gleichzeitig entwickelten und realiserten die Partner ein Messsystem, dass sie auch bereits erfolgreich für Zustandsdiagnosen im Netz testeten. Es ermöglicht eine verbesserte Ermittlung der voraussichtlichen Restlebensdauer von Papier-Massekabeln, so die Partner weiter.

»Mit den Ergebnissen können Energieunternehmen wie die N-ergie Netz den Leitungsbestand optimal ausnutzen, die Instandhaltung ihres Netzes optimieren und gleichzeitig Kosten niedrig halten«, so Gerald Höfer, Leiter Netzentwicklung und ab 1. April 2013 Geschäftsführer N-ergie Netz. »Auch den Herausforderungen wie der verstärkten Nutzung regenerativer Energien in unserem Netzgebiet und den damit einhergehenden Lastveränderungen im Stromnetz kann mit den Ergebnissen wirtschaftlich begegnet und gleichzeitig die Versorgungssicherheit weiter verbessert werden.«