Stroombereik van ondergrondse energiekabels.

Bedrijfsmiddelen- en netwerkbeheerders moeten op de hoogte zijn van de benodigde transportcapaciteit van elektriciteitskabels in normale en noodsituaties waarbij de betrouwbaarheid van het kabelsysteem niet in gevaar wordt gebracht. Een berekening van het nominaal stroombereik biedt hierbij de oplossing.

Berekeningen worden gemaakt voor statische, cyclische en dynamische situaties. De manier waarop de kabel is geïnstalleerd, evenals de eigenschappen van de bodem/omgeving, zijn de meest bepalende factoren bij het vaststellen van het nominaal stroombereik. Het nominaal stroombereik kan worden verbeterd met behulp van belastingbewaking en meting van de daadwerkelijke temperatuur van de kabelmantel, door onderzoek van kritieke plekken en verbetering van de thermische bodemeigenschappen. Daarnaast kan de straling van magnetische velden op het bodemoppervlak van invloed zijn op het nominaal stroombereik van ondergrondse elektriciteitskabels.

Statisch nominaal stroombereik
Deze berekening is gebaseerd op IEC 60287 en wordt toegepast op midden- en hoogspanningskabels. De resultaten van de berekeningen zijn enigszins conservatief, en hoewel er geen rekening wordt gehouden met plaatselijke omstandigheden, is de berekening van het statisch nominaal stroombereik wel degelijk van belang en deze wordt op grote schaal toegepast.

Cyclische berekening van het nominaal stroombereik en noodsituaties
Deze berekeningen zijn gebaseerd op IEC 60853. Hierbij wordt rekening gehouden met de effecten van cyclische belasting en thermische capaciteit van de kabelmaterialen en bodem. Het cyclische model wordt gebruikt voor midden- en hoogspanningskabels met hogere spanning en levert resultaten op die enigszins conservatiever zijn dan de berekeningen voor het statisch nominaal stroombereik.

Optimalisatie van het dynamisch nominaal stroombereik met en zonder temperatuurmetingen
Optimalisatie van het dynamisch nominaal stroombereik kan worden bereikt door de daadwerkelijke temperatuurwaarden van de kabelmantel en bodem, evenals het dynamisch thermisch gedrag van de kabel en de omgeving in de berekening mee te nemen.

Berekening van de toelaatbare kortsluitstromen
Berekeningen van de toelaatbare kortsluitstromen kunnen worden uitgevoerd om het (on)vermogen van de elektriciteitskabel en installatie voor de betreffende toepassing te bepalen. Met het oog hierop worden de methoden volgens IEC 60949 en IEC 61443 ingezet.

Thermisch dynamische simulatie
De kracht achter de thermisch dynamische simulatie is dat de daadwerkelijke bedrijfs- en installatiecondities in de berekening worden meegenomen. Investeringen ter modernisering van het systeem kunnen worden uitgesteld aangezien de kabel ten volle kan worden belast.

Onderzoek kritieke plekken
Met behulp van deze techniek kunnen de kritieke thermische punten in een kabelcircuit worden geïdentificeerd waardoor het nominaal stroombereik kan worden verhoogd zonder de betrouwbaarheid van het systeem in gevaar te brengen.

Thermische bodemeigenschappen
Het bepalen van de daadwerkelijke thermische bodemweerstand is van groot belang aangezien de thermische eigenschappen van de omliggende bodem en diepteligging van het kabelcircuit het nominaal stroombereik met meer dan 50% kunnen wijzigen.

Magnetische veldberekeningen
Plaatselijke instanties kunnen grenzen stellen aan de toelaatbare intensiteit van magnetische velden op het bodemoppervlak. Hoewel het mogelijk is de sterkte van de straling van de magnetische velden te beperken, heeft dit wel een gereduceerd nominaal stroombereik tot gevolg. Daarom moet er tijdens de ontwerpfase van het project een gebalanceerde aanpak worden gehanteerd.