Udviklingsprojekt udfordrer de tekniske begrænsninger for kabellægning

Vi ønsker at kabellægge mest muligt af det danske elnet, så den grønne omstilling bliver til mindst mulig gene for dig som borger. Læs her, hvorfor og hvordan vi forsker.

Den grønne omstilling i Danmark vil uundgåeligt rykke tættere på borgerne. For at transportere den stigende mængde grønne strøm og sikre danskerne en fortsat høj forsyningssikkerhed, skal Energinet bygge nye elforbindelser, som vil blive synlige i landskabet. Derfor er der et stort fokus blandt politikere og myndigheder på, at kabellægge så mange luftninger som muligt - når de skal fornyes eller der skal etableres nye forbindelser. 

Desværre er det ikke altid teknisk muligt at kabellægge luftledninger, da det kan skabe elektrisk støj i transmissionsnettet (se explainer-video til højre). Dette blev konklusionen i 2014 i forbindelse med forskønnelsesprojektet Vejle-Ådal og idriftsættelsen af et kortere 400 kV-kabelanlæg, hvor der blev konstateret en betydelig forøgelse af den elektriske støj transmissionsnettet.

Tilsvarende blev der konstateret udfordringer med elektrisk støj ved et andet projekt i Syd- og Vestjylland - nemlig ved etableringen af den kommende 400 kV-forbindelse mellem Idomlund og grænsen ved Tyskland (kaldet Vestkyst-projekterne). Her redegjorde den tekniske rapport for, at 15 % af den kommende 400 kV-ledning kunne kabellæges, mens resten skulle udgøres af luftledning. Du kan dykke mere ned i problematikkerne omkring kabellægning i Vestkystprojekterne her.

Ovenstående eksempler peger på udfordringer ved 400 kV-kabelanlæg, men erfaringer fra Energinets drift af det danske eltransmissionsnet og tilsvarende erfaringer andre lande viser i midlertidigt også en række risici og udfordringer ved øget 150 kV-kabellægning. 

Sådan forsker vi i nye løsninger

På baggrund af de konstaterede tekniske udfordringer ved kabellægning af elnettet, valgte Energinet at etablere udviklingsprojektet DANPAC 2020 (DANish Power systems with Ac Cables).

DANPAC 2020 er et udviklingsprojekt, hvis primære formål er, at understøtte en sikker etablering og effektiv drift af kabelanlæg på transmissionsniveau. Det indledende fokus er udvikling af metoder for analyse og design af kabelanlæg, der skal understøtte etableringen af kommende kabelprojekter. Projektet skal også  identificere de nødvendige afhjælpende tiltag, så den fortsatte kabellægning i transmissionsnettet ikke får en ødelæggende effekt på spændingskvaliteten i det danske elsystem.

Udviklingsprojektet har også et stort fokus på metoder til intelligent vedligehold af kabelanlæg med henblik på at opnå den forudsatte levetid og forhindre øgede økonomiske tab grundet skjulte skader på kabelanlæg, eller unødvendigt gravearbejde i forbindelse med løbende tilstandsvurdering af kabelanlæg.

Projektets indsatser forventes at give det nødvendige vidensniveau for, at Energinet kan fastlægge og øge den teknisk mulige kabellægning, hvor dette sker med større præcision, mindre risici ved etablering og reducerede omkostninger ved drift af kabelanlæg.

Med DANPAC 2020 søges ovennævnte tekniske udfordringer afklaret via ét samlet udviklingsprojekt, frem for at adressere problemstillingerne i de enkelte anlægsprojekter. DANPAC 2020 udgør således en centraliseret udviklingsindsats for at høste synergier på tværs af de igangværende og fremtidige kabelprojekter.

DANPAC 2020 er delt op i 2 spor med fokus på henholdsvis elsystemet og komponenter. Du kan se notater, artikler og resultater fra de to spor her

Elsystemspor

Baggrund
Energinets tekniske redegørelse vedrørende den kommende 400 kV-forbindelse i Syd- og Vestjylland konkluderede, at 15 % af 400 kV-forbindelsen kan kabellæges, mens resten skal etableres som luftledning. Uafhængige, udenlandske eksperter erklærede sig enige i Energinets konklusion om en maksimal kabelandel på 15 %.

 

Konklusionen blev dannet på baggrund af omfattende tekniske analyser, der indikerede, at en øget kabellægningsandel ville resultere i forringet spændingskvalitet, i form af forstærkning af elektrisk støj, til fare for driften og stabiliteten af elsystemet. I denne sammenhæng blev det konkluderet, at risikoen ved kabellægning er svær at kvantificere præcist, hvilket introducerer et betydeligt risikoelement, indtil der er opnået yderligere driftserfaringer og dermed mulighed for validering af den anvendte simuleringsmodel. Når en sådan validering er gennemført, vil det være muligt at opstille en mere pålidelig vurdering af de systemmæssige konsekvenser ved yderligere kabellægning på 400 kV-niveau, herunder identifikation af nødvendige mitigeringstiltag.

 

Den betydelige stigning i anvendelsen af effektelektronik-baserede anlæg tilsluttet på transmissionsniveau og samspillet med kabler, giver anledning til en række udfordringer, især forstærkning af elektrisk genereret støj. Denne udvikling forventes at fortsætte i takt med den grønne omstilling, hvorfor der er behov for håndtering af elektrisk forstærkning af støj i transmissionsnettet, dvs. identifikation og udvikling af passende, optimale mitigerende tiltag, herunder design af støjreducerende elektriske filtre.

 

PhD-projekt Aalborg Universitet og interne fokusområder
Den teoretiske forskning inden for elektrisk støj drives af den PhD-studerende Bjarne Søndergaard Bukh fra Aalborg Universitet (AAU). Udover Bjarnes forskning, arbejdes og forskes der også inden for elektrisk støj internt i Energinets afdeling Anlægsdesign og Analyse, hvor syv specialister arbejder tæt sammen med Bjarne.

Elkomponentspor

Baggrund
Fejlsandsynligheden er mindre for kabelsystemer end for luftledningssystemer, men udetid er længere og reparationsomkostninger er højere for fejlramte kabelsystemer.

 

For at mindske omkostningerne ifm. fejl i et eltransmissionsnet med en kontinuerligt øget mængde kabler, ønskes der udviklet en ny vedligeholdelsesstrategi gående fra afhjælpende og tidsintervalbaseret, forebyggende vedligehold til forudsigende vedligehold.

 

Ved etablering af store mængder 400 kV, og endnu større mængder 150 kV, kabler vil omkostningerne til vedligehold stige markant. Kabelsystemer etableres nedgravet og med en forudsætning om, at der er minimalt vedligehold, men det har vist sig at flere komponenter, såsom linkbokse, bør efterses med et par års mellemrum, hvilket medfører en betragtelig driftsomkostning. Ved anvendelse af den fiber, der i forvejen etableres med kabelanlægget til overvågning af kritiske anlægsdele, så som linkbokse, kan man måle en evt. fejl i komponenten og dermed kun frigrave/vedligeholde ved behov.

 

Det er sværere at forudsige fejl og aldring af kabler sammenlignet med luftledninger (og transformere). Ved at anvende ovennævnte fiber, som Energinet bl.a. anvender til distribueret temperaturmåling, sammen med andre relevante målinger, herunder belastningsstrøm, der alt sammen udgør en enorm datapulje, er der behov for omfattende dataanalyser, som skal indgå i forudsigende (intelligent) vedligehold af både kabelanlæg og hybride anlæg, hvor kabler indgår i samspil med luftledninger, hvilket er tilfældet for den kommende 400 kV-forbindelse i Syd- og Vestjylland.

 

PhD-projekt Aalborg Universitet og interne fokusområder
Den teoretiske forskning inden for intelligent vedligehold drives af postdocen Soumya Thakar fra Danmarks Tekniske Universitet (DTU). Udover Soumyas forskning, arbejdes og forskes der også inden for intelligent vedligeholde internt i Energinets afdeling Ledningsanlæg, hvor fem specialister arbejder tæt sammen med Soumya.

Kontakt

Hvorfor kan vi ikke kabellægge alt?

 

Støj er en af de ting, der begrænser vores muligheder for at lægge kabler. Det er særligt på de højeste spændingsniveauer, det vil sige 400 kV-forbindelser - det man populært kan kalde strømmens motorveje. I videoen her kan du se mere om, hvordan støj i nettet påvirker vores muligheder for at lægge kabler. 

Resultater fra udviklingsprojektet DANPAC

Se konkrete fokusområder og resultater her

Til dig der gerne vil gå endnu dybere i emnet

Lyt til Energinets eksperter, når de giver dig en dybere indsigt i, hvordan vi etablerer kabler og luftledninger nedenfor.