Økning av belastningsevnen til jordkabler

Dette prosjektet skal stimulere til bruk av nye, avanserte beregningsmetoder for overføringskapasitet, samt gjennomføre eksperimentelt arbeid for å gi et nytt og viktig beslutningsgrunnlag og verktøy for norske nettselskap. Målsettingen er å bidra til økt utnyttelse av det norske kabelnettet, samtidig som at påliteligheten til strømforsyningen økes. Der hvor kabeltraseen kommer i konflikt med og krysser annen infrastruktur, som vei/jernbane og fjernvarme, legges ofte kabelen på en måte som er termisk ugunstig, og kalles "termiske flaskehalser". I slike tilfeller benyttes faste reduksjonsfaktorer for overføringskapasiteten (NEN 62.75). Disse er basert på forenklede tilfeller, og kan i mange tilfeller være konservativ sammenlignet med den reelle overføringskapasiteten til kabelen. To omfattende fullskala anlegg er nå etablert for å verifisere beregninger og modeller som utvikles i prosjektet: Ved Lyse Elnett i Stavanger (feltforsøk) og ved Tiller (utendørs laboratorium) i Trondheim. Målingene inkluderer registrering av temperatur, fuktighet, termisk ledningsevne, vær (vind/nedbør) langs mange termiske flaskehalser. Forsøkene viser at det er stor variasjon i den termiske ledningsevnen for ulike kabelanlegg, avhengig av hvilke masser som er benyttet (tilkjørte eller stedlige masser) og hvordan kabelforlegningen er utført. Målte verdier på termisk motstand varierer fra 0,7 K.m/W til 1.6 K.m/W, mens normverdi er 1 K.m/W. Dette medfører at den reelle overføringskapasiteten kan avvike betydelig, i både negativ og positiv retning, fra nettselskapets tabulerte verdi. En metode for å estimere termisk ledningsevne til masser er utviklet. Alle byggematerialer, inkludert masser som benyttes til kabelforlegning, skal ha en CE-deklarering. Dette innebærer at grunnleggende egenskaper til masser skal måles og dokumenteres av leverandør av masser. Basert på opplysninger fra CE-deklareringen og enkle målinger av massenes tetthet i felt, er det utviklet en metode som estimerer den termiske ledningsevnen til massen. En empirisk modell for termisk ledningsevne i alle typer masser ligger til grunn for beregningene. Modellens gyldighet og nøyaktighet for masser relevant for kabelforlegning er verifisert gjennom målinger i lab. Et nettbasert beregningsverktøy for belastningsevne har blitt utviklet i prosjektet. Beregningsverktøyet er basert på numerisk beregning av varmeoverføring. Det er derfor ikke gjort forenklinger i beregningene på samme måte som i belastningstabellene som benyttes i dag. Beregninger gjøres på en sentral dataserver hos REN, og gjør det mulig å kjøre tunge beregninger gjennom nettleseren på hvilken som helst PC eller enhet koblet til nett. I beregningsverktøyet er det mulig gjennom et grafisk brukergrensesnitt å definere kabelforlegningen, og belastningsevnen for komplekse kabelgrøfter kan beregnes på en enkel og rask måte.

Belastningsevnen til jordkabler er blant annet sterkt avhengig av den termiske ledningsevnen til omkringliggende masser. Nettselskapene mangler i dag en pålitelig og enkel metodikk for å avdekke denne. Dette prosjektet skal stimulere til bruk av nye avans erte beregningsmetoder samt gjennomføre eksperimentelt arbeid for å gi et nytt og viktig beslutningsgrunnlag og verktøy for norske nettselskap. Skalerte laboratorieforsøk og fullskala felttesting skal gjøres for å verifisere modeller og metoder. Den termi ske ledningsevnen til jordsmonnet bestemmes av ulike faktorer som type grunnmineral, kornstørrelsesfordeling, kornform, tetthet/egenvekt, fuktinnhold etc. I dagens normverk og forskrifter for nettselskapene er angitt verdi for termiske ledningsevne til jo rdsmonnet uavhengig disse parameterne. Dersom en pålitelig og anvendbar feltmetode for måling av termisk ledningsevne for jordsmonn (og andre masser) var tilgjengelig ville beregningen av belastningsevnen både bli mer presis og pålitelig. Belastningsevnen ville i mange tilfeller kunne økes siden den termiske ledningsevne er i de fleste tilfeller høyere enn verdien angitt i normverket. Videre skal det utvikles et verktøy for beregning av belastbarhet til jordkabler. Dette beregningsverktøyet skal kunne in kludere forskjellige men typiske forlegningsforhold, fellesføringer og kryssinger med annen infrastruktur o.l. Forlegninger med lagdelte masser og dype forlegninger under veier med mange forskjellige lag i veiens oppbygning skal også kunne tas hensyn til. Beregningsverkøyet skal også kunne brukes til å bestemme transiente temperaturforløp for å bestemme tilgjengelig kortvarig overlast til kabelen og dermed øke fleksibiliteten til nettet. Sårbarheten for overtemperaturer til ulike kabeldesign skal også un dersøkes. Fullskala feltforsøk skal gjennomføres over flere år for å verifiser at metodene gir et pålitelig estimat av kabelens belastningsevne.