Tilstandsovervåkning av spenningssatte kabler med LIRA (Line Resonance Analysis)

Elektriske kabler for kraftdistribusjon kan regnes som arteriene i kraftnettverket som skal levere kraft fra kraftverk til kritisk offentlig infrastruktur, olje og gass-installasjoner og ikke minst husholdninger. Tilstanden til veldig mange av disse kablene er ukjent og de representerer derfor en vesentlig risiko med tanke på forsyningssikkerhet. Ved å vite mer om tilstanden til disse kablene, kan man for eksempel i fremtiden estimere kabelens gjenværende levetid. Med slik informasjon kan nettselskaper og operatører redusere risiki forbundet med forsyningssikkerhet betraktelig. Line Resonance Analysis (LIRA), en allerede etablert teknologi, kan bidra til å redusere denne risikoen ved å hente inn måledata fra en aktuell kabel og gjennomføre en analyse som kan si noe om tilstanden til kabelen. I dag må denne datainnhentingen gjøres manuelt, noe som medfører at kabelen må settes ut av drift for å hente gode måledata. LIRA Power-prosjektet utvikler en metode som gjør det mulig å hente inn aktuell måledata uten av kabelen må settes ut av drift. Dette vil gjøre det mulig for kabeleiere og -operatører å kjenne tilstanden til sine kabler til enhver tid og uten å forstyrre driften. I prosjektet utvikles tekniske løsninger som gjør det mulig å gjennomføre LIRA-baserte målinger på kabler i drift. Det er på ingen måte trivielt å gjøre slike målinger på kabler i drift; kraftige strømmer, høye spenninger, støy, nettstruktur, og innkobling og avlesing av målesignal er identifisert som de viktigste teknologiske utfordringene som prosjektet løser. Prosjektet har siden oppstart utviklet en teknologi og prototype som muliggjør målinger på kraftkabler i drift. Simuleringer og laboratorietesting av løsningen har gitt gode resultater. Løsningen er testet i høyspenningslaboratoriet til SINTEF Energi i Trondheim, der målet med testingen var å avdekke eventuelle sikkerhets, installasjons- eller driftsrelaterte utfordringer. Wirescan har søkt patent på løsningen. Prosjektet verifiserte våren 2017 prinsippene i teknologien som gjør det mulig på en sikker måte å injisere og hente ute ut målesignaler uten å fysisk koble seg til kabelen. Dette var en særdeles viktig milepæl for prosjektet. Optimalisering av koblingsmekanismen og infrastrukturen rundt er oppgaver som har blitt løst i etterkant. Dette innebærer optimalisering av signalbehandling i hardware så vel som software og til slutt fremstilling av måleresultater slik at de gir verdi til sluttkunden. I desember 2017 gjennomførte SINTEF og Wirescan to felttester av verdens første LIRA-baserte kabeltilstandsteknologi for kabler i drift. Systemet ble installert på en 10kV, 1850kVA distribusjonsnettlinje i Danmark. Resultatene viser god korrelasjon mellom tradisjonelle LIRA-målinger og resultatene fra online-systemet. Prosjektet jobber videre med å skrive en kort presentasjon av teknologien og resultatene for å presentere på relevante messer og konferanser, og å presentere til fremtidige partnere.

I Norge er det idag mer enn 36.000km PEX isolert jordkabel i overførings- og distribusjonsnettet (NVE 2014). Slik jordkabel ble gravd ned tidlig på 1970-tallet og disse kablene nærmer seg 50 år med økende feilrate. Idag er også belastningen større og er forventet å øke i takt med at grønn energi gjør inntog og antall elektriske biler øker. Idag går i stor grad utviklingen av "smarte nett" ut på utvikle intelligente komponenter og brytere. For også å få med tilstanden til kablene som binder nettet sammen, ser man at en kontinuerlig overvåkning kan være med å skifte fra reparasjonsbasert vedlikehold der kablene feiler til tilstandsovervåket vedlikehold. Dette vil hindre kost, nedetid og uforutsett belastning på distribusjonsnettet. Et sanntids monitoreringssystem har også anvendelse innenfor kritisk infrastruktur som eksportkabler, offshore vind og oljeplattformer, samt prosessindustri. I prosjektet LIRA Power vil man utvikle en løsning som kontinuerlig kan måle på strømførende kabler, gi estimater på hvordan kabelisolasjonen aldres, og samtidig ikke ødelegge kabelen som følge av høye spenninger. Et slikt system vil gi forbrukere større forsyningssikkerhet, nettselskapene kan planlegge nødvendig vedlikehold og kan dermed utvide levetid for kabler og redusere risiko og kost.