Avanceret simulering afslører skjulte effekter i højspændingsnet og havvindmøllekabler

Hvorfor simuleringer er nødvendige i kraftsystemdesign

Laboratoriemålinger og feltmålinger anses ofte for at være den gyldne standard inden for visse aspekter af kraftsystemdesign. Men disse metoder har klare begrænsninger: de er tidskrævende, omkostningstunge og kan ikke altid gengive virkelige forhold præcist. Moderne simuleringsteknologier tilbyder en effektiv løsning ved at accelerere designprocessen, reducere omkostninger og muliggøre analyser af situationer, der ellers ville være umulige at måle direkte.

Eksempel 1: Koronaeffekter i højspændingsledninger

Et af de mest kritiske aspekter ved højspændingsledninger er koronaeffekten – den elektriske udladning, der opstår, når spændingen overstiger et vist niveau. Koronafri isolatorer er afgørende for drift af transmissionsledninger, især ved spændingsniveauer på 500 kV, 765 kV eller højere.

Laboratorietests udføres typisk ved hjælp af delvise enkeltfasede opsætninger på grund af fysiske pladsmæssige begrænsninger. Men dette rejser et centralt spørgsmål: Hvordan sikrer man, at resultaterne fra disse tests kan overføres til virkelige tre-fasede systemer? Simuleringer gør det muligt at etablere denne ækvivalens og dermed give mere præcise forudsigelser af koronaeffekter under reelle driftsforhold.

Eksempel 2: Inducerede felter i HVDC-havkabler

HVDC-havkabler (High Voltage Direct Current) anvendes i stigende grad til at forbinde offshore vindmølleparker til fastlandet. Traditionelt antages det, at disse kabler er miljømæssigt neutrale med hensyn til eksterne elektriske felter, da feltet hovedsageligt er indeholdt i kablet selv, og de statiske magnetfelter ikke inducerer spændinger eksternt.

Men ny forskning viser, at havstrømme, der bevæger sig gennem de statiske magnetfelter, opfylder betingelserne for relativ bevægelse i Faradays lov. Dette betyder, at der kan opstå eksterne elektriske felter omkring kablerne – felter, der er målbare og potentielt kan påvirke marine organismer. Simuleringer har afsløret, at disse felter ligger inden for detektionsområdet for flere akvatiske arter.

Hvad kan vi lære af disse eksempler?

• Præcis overførsel af laboratorieresultater: Simuleringer gør det muligt at konvertere enkeltfase laboratorietests til nøjagtige tre-fasede systemer, hvilket sikrer pålideligere design af højspændingsledninger.
• Miljømæssige konsekvenser af HVDC-kabler: Inducerede elektriske felter fra havstrømme kan have en indvirkning på marine økosystemer, hvilket kræver omhyggelig planlægning og simulering inden installation.
• Økonomiske og tidsmæssige besparelser: Ved at erstatte eller supplere traditionelle målinger med simuleringer kan virksomheder reducere omkostninger og fremskynde udviklingsprocessen betydeligt.

Konklusion: Fremtidens kraftsystemdesign er digitalt

Disse eksempler illustrerer, hvordan avancerede simuleringer ikke blot løser praktiske udfordringer i kraftsystemdesign, men også afslører skjulte fænomener, der ellers ville gå ubemærket hen. Ved at integrere simuleringer i designprocessen kan ingeniører opnå mere præcise, økonomiske og miljømæssigt bæredygtige løsninger.

"Simuleringer giver os mulighed for at udforske scenarier, der er umulige at måle direkte – fra koronaeffekter i højspændingsledninger til inducerede felter i havkabler. Det er en game-changer for branchen."