Simulation revolutioniert Prüfung von Hochspannungsleitungen und HVDC-Seekabeln

Labor- und Feldmessungen gelten zwar als Goldstandard für die Entwicklung von Stromnetzen, doch sie stoßen an Grenzen – sei es durch räumliche Einschränkungen, hohe Kosten oder unmessbare Szenarien. Moderne Simulationstechnologien bieten hier eine effiziente Alternative: Sie beschleunigen den Entwicklungsprozess, senken Kosten und ermöglichen Analysen, die in der Realität nicht durchführbar wären.

Fallstudie 1: Korona-Verhalten von Hochspannungsleitungs-Komponenten

Ein zentrales Thema bei Hochspannungsleitungen (ab 500 kV) ist die Korona-Entladung – ein Phänomen, das zu Energieverlusten und Störungen führt. Um dies zu vermeiden, müssen Isolatoren und Leitungsarmaturen koronafrei sein. Traditionell erfolgt die Prüfung im Labor an verkleinerten Einzelphasen-Modellen. Doch die Übertragung dieser Ergebnisse auf reale Dreiphasen-Systeme ist oft problematisch, da die räumlichen Bedingungen im Labor nicht exakt nachgebildet werden können.

Hier setzt die Simulation an: Sie ermöglicht die exakte Nachbildung realer Bedingungen und liefert präzise Vorhersagen zum Korona-Verhalten. Dadurch lassen sich teure Nachbesserungen vermeiden und die Betriebssicherheit von Hochspannungsleitungen deutlich erhöhen.

Fallstudie 2: Elektromagnetische Felder von HVDC-Seekabeln

HVDC-Seekabel (Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung) sind essenziell für den Anschluss von Offshore-Windparks. Bisher ging man davon aus, dass diese Kabel keine externen elektrischen Felder erzeugen, da ihr Magnetfeld statisch ist und keine Spannungen induziert. Doch aktuelle Simulationen zeigen: Bewegte Meeresströmungen, die durch das statische Magnetfeld des Kabels fließen, erfüllen die Bedingungen des Faradayschen Induktionsgesetzes. Dadurch entstehen messbare elektrische Felder in der Umgebung des Kabels.

Diese Felder liegen im nachweisbaren Bereich verschiedener aquatischer Spezies und könnten deren Verhalten beeinflussen. Die Simulation hilft, solche Effekte frühzeitig zu erkennen und geeignete Gegenmaßnahmen zu entwickeln – etwa durch optimierte Kabelführungen oder Abschirmtechniken.

Vorteile der Simulation im Überblick

• Kostensenkung: Reduzierung teurer Labor- und Feldtests durch virtuelle Prototypen.
• Präzision: Exakte Abbildung realer Bedingungen, auch bei komplexen Systemen.
• Innovation: Erschließung neuer Erkenntnisse, die mit Messungen allein nicht möglich wären.
• Nachhaltigkeit: Minimierung von Umweltauswirkungen durch frühzeitige Risikoanalyse.

„Simulation ist kein Ersatz für Messungen, sondern ein mächtiges Werkzeug, um deren Grenzen zu überwinden. Sie ermöglicht es uns, Systeme zu verstehen und zu optimieren, die sonst undurchdringlich wären.“

Praktische Anwendungen und Handlungsempfehlungen

Die vorgestellten Beispiele zeigen, wie Simulation in der Praxis eingesetzt werden kann:

• Hochspannungsleitungen: Optimierung von Isolatoren und Armaturen zur Vermeidung von Korona-Effekten.
• Seekabel: Analyse elektromagnetischer Felder und Entwicklung von Schutzmaßnahmen für marine Ökosysteme.
• Allgemein: Beschleunigung von Entwicklungszyklen und Reduzierung von Trial-and-Error-Kosten.

Unternehmen und Forschungseinrichtungen, die vor ähnlichen Herausforderungen stehen, können von diesen Methoden profitieren – sei es durch eigene Simulationen oder die Zusammenarbeit mit spezialisierten Dienstleistern.

Interessierte können sich in einem kostenlosen Webinar über die praktischen Anwendungen und Vorteile moderner Simulationstechnologien informieren.