Jahresbericht 2007 - FGE - RWTH Aachen University
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Systemtechnische Auswirkungen einer großflächigen Verkabelung von<br />
110-kV-Überlandnetzen<br />
System-Oriented Effects of Cabling Rural 110 kV Networks<br />
Dipl.-Ing. Simon Ohrem<br />
simon.ohrem@iaew.rwth-aachen.de<br />
1 Motivation<br />
Kabel mit einer Isolierung aus vernetztem Polyäthylen<br />
(VPE-Kabel) haben sich in den letzten Jahrzehnten als<br />
zuverlässige und wartungsarme Betriebsmittel bewährt.<br />
In städtischen 110-kV-Netzen werden aus<br />
Mangel an Freileitungstrassen fast ausschließlich<br />
Kabel zur Versorgung genutzt, da der Platzbedarf einer<br />
Kabeltrasse geringer ist. In ländlichen 110-kV-Netzen<br />
hingegen werden bisher überwiegend Freileitungen<br />
verwendet.<br />
Die Freileitungstechnik ist zwar einfach, robust, günstig<br />
und bewährt, verändert das Landschaftsbild jedoch<br />
nachhaltig. Kabel sind durch die unauffällige unterirdische<br />
Verlegung nicht so präsent, gesellschaftlich eher<br />
akzeptiert und aus Sicht der Bevölkerung die bevorzugte<br />
Übertragungstechnik. Vermiedene Verzögerungen<br />
beim Netzausbau, die durch langwierige Genehmigungsverfahren<br />
neuer Freileitungstrassen entstehen<br />
und die Resistenz von Kabeln gegen atmosphärische<br />
Störungen sind weitere Vorteile, die eventuelle Mehrkosten<br />
einer Kabellösung rechtfertigen können. Im Zuge<br />
des anstehenden Erneuerungsbedarfs in der 110-kV-<br />
Ebene stellen VPE-Kabel möglicherweise auch in<br />
ländlichen Netzen eine Alternative zur Freileitung dar.<br />
FORSCHUNGSPROJEKTE<br />
Bisher werden 110-kV-Netze in ländlichen Gebieten mit geringer Lastdichte nahezu ausschließlich in Freileitungstechnik<br />
geplant und errichtet. Langwierige Genehmigungsverfahren für neue Freileitungstrassen verzögern zunehmend den<br />
Netzausbau und -umbau. Moderne VPE-isolierte Kabel bieten neben Vorteilen bei der Erschließung neuer Trassen eine<br />
zuverlässige wartungsarme unterirdische Übertragungstechnik, die gegenüber Freileitungen gesellschaftlich eher<br />
akzeptiert ist. Im Zuge des anstehenden Erneuerungsbedarfs in der 110-kV-Ebene stellen VPE-Kabel möglicherweise<br />
auch in ländlichen Netzen eine Alternative zur Freileitung dar. In dieser Arbeit werden auf Grundlage von synthetischen<br />
und realen Versorgungsaufgaben Freileitungs- und Kabelnetze vergleichend geplant und die systemtechnischen Auswirkungen<br />
einer Verkabelung untersucht. Ob und unter welchen Voraussetzungen ein großflächiger Einsatz von VPE-<br />
Kabeln in ländlichen 110-kV-Netzen technisch und wirtschaftlich sinnvoll sein kann, wird in einem anschließenden<br />
technisch-wirtschaftlichen Vergleich von Kabel- und Freileitungsnetzen ermittelt.<br />
So far 110 kV networks are planned and established exclusively in overhead line technology in areas with small load<br />
density. Long approval procedures for new overhead lines delay the development of the networks. Apart from advantages<br />
finding new routes, nowadays modern XLPE-insulated cables offer a reliable maintenance-poor underground<br />
transmission technique which is socially rather accepted opposite to overhead lines. In order to renew the 110 kV<br />
networks, XLPE-insulated cables possibly represent an alternative to overhead lines in rural networks. In this study<br />
overhead line and cable grids are planned on basis of synthetic and real tasks of supply and the system-oriented effects<br />
of the cabling are stated. This study will determine whether and under which conditions the use of XLPE-insulated<br />
cables in rural 110 kV networks is technical and economical reasonable.<br />
2 Kunststoffisolierte Hochspannungskabel<br />
in der Energieversorgung<br />
Getrieben durch den Fortschritt im Bereich der Kunststoffisolierungen<br />
wurden Mitte der 60er Jahre die<br />
ersten Polyäthylen (PE) isolierten Hochspannungskabel<br />
hergestellt. Ein Jahrzehnt später werden Kabel mit<br />
einer Isolierung aus vernetztem Polyäthylen entwickelt.<br />
Weil VPE-Kabel einen festen Isolierstoff nutzen,<br />
wartungsfrei sind, günstige und schlanke Garnituren<br />
aus Silikon verwendet werden können, geringere<br />
Verluste aufweisen, größere Übertragungsleistungen<br />
zulassen und eine höhere Dauertemperaturbeständigkeit<br />
gewährleisten, haben sie in der Hochspannungsebene<br />
bei den Neuinstallationen die papierisolierten<br />
Kabel fast vollständig verdrängt.<br />
Trotz der deutlichen Verbesserungen der Kabeltechnik<br />
ist der Kabelanteil in der 110-kV-Ebene in den letzten<br />
Jahren nahezu unverändert auf niedrigem Niveau<br />
verblieben. Bild 1 zeigt den prozentualen Kabelanteil an<br />
der gesamten Stromkreislänge in der 110-kV-Ebene in<br />
Deutschland. Ersichtlich ist ein Kabelanteil von sechs<br />
Prozent, der bisher nur zu einem geringen Teil aus VPE-<br />
Kabeln besteht.<br />
IAEW – <strong>FGE</strong> – JAHRESBERICHT <strong>2007</strong> 85
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