Back to search

NAERINGSPH-Nærings-phd

Elektromagnetisk modellering av høyspente kraftkabler

Alternative title: Electromagnetic modelling of high-voltage power cables

Awarded: NOK 0

Project Number:

354133

Application Type:

Project Period:

2024 - 2027

Funding received from:

Location:

Subject Fields:

The International Energy Agency (IEA) estimates in its 2021 report, “Net Zero by 2050: A Roadmap for the Global Energy Sector”, that if the world’s nations follow their announced climate goals, global electricity generation will double by 2050, with renewable energy accounting for 70% of total electricity generation. A large expansion of the power grid will be necessary, where high-voltage power cables will be a key player. Examples of their use include export cables for offshore wind farms, which transport the electricity generated back to shore, or as interconnectors that improve the capacity for power sharing between countries. When designing power cables for a given project, calculations are performed to ensure that the power cable can transport the required electrical current without overheating. In addition, various system analyses are carried out to ensure a stable and well-functioning power system. Both these tasks need an accurate model representation of the power cables. For instance, there is a risk of the cable overheating if a cable is under-dimensioned, or unnecessarily high resource usage if it is over-dimensioned. Motivated by these challenges, the aim of this project is therefore to improve the current best available calculation models for cables. The project will aim to answer questions such as: How are losses affected by different types of cable designs? Is it possible to improve the accuracy of the calculation models while maintaining ease-of-use? How can we ensure high accuracy while also keeping computation time low? Is it possible to find models that are valid across a large range of frequencies?

Elektriske kraftnett prosjekteres og driftes ved hjelp av forskjellige typer systemanalyser. En modell av et elektrisk kraftnett (et system) må inkludere modeller av komponentene som systemet er bygget opp av. For at analysene av systemet skal være nøyaktige, er det en forutsetning at alle komponenter har en nøyaktig modellrepresentasjon. Dette ph.d.-prosjektet tar sikte på å forbedre elektromagnetisk modellering av en vital komponent i moderne kraftsystemer, nemlig høyspente kraftkabler. Prosjektet vil dreie seg om å forbedre allerede eksisterende kabelmodeller, samt å utvikle nye, mer presise kabelmodeller. Disse vil valideres opp mot målinger fra bedriftens erfaringsdatabase, samt tids- og beregningskrevende elementmetode-modeller. I tillegg til at utviklingen av mer presise kabelmodeller vil bedre presisjonen til systemanalysene, vil også mer presise kabelmodeller kunne ha innvirkning på kabeldesign og drift. For eksempel benyttes det gjerne i dag konservative beregningsmetoder for å beregne varmetap og driftstemperatur på kabler, noe som kan føre til overdimensjonering og et høyere materialforbruk enn nødvendig, eller at overføringskapasiteten til kabler ikke utnyttes maksimalt. Med mer presise modeller kan man potensielt produsere kabler av mindre fysisk størrelse (som er ressursbesparende), eller man kan utnytte overføringsakapasiteten i større grad. De mest sentrale FoU-utfordringene vi venter å møte i dette prosjektet er: - Presis modellering av treledere med tolagsarmering pga. kabelens komplekse oppbygning. - Utvikle modeller som er gyldige over et bredt frekvensbånd. - Ivareta både nøyaktighet, anvendbarhet og lav beregningstid i en og samme beregningsmodell.

Funding scheme:

NAERINGSPH-Nærings-phd