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Druckluftkabel Technologie
Technologie für die Zukunft
Die Hivoduct Technologie setzt neue Massstäbe in der Stromübertragung: Durch die Nutzung von Druckluft als Isolationsmedium bietet sie entscheidende Vorteile gegenüber herkömmlichen Kabeln und gasisolierten Systemen (GIS).
Sie kombiniert höchste Effizienz und maximale Sicherheit mit einer deutlich reduzierten Umweltbelastung.
Erfahren Sie in den folgenden Abschnitten mehr über die Funktionsweise und die spezifischen Vorteile dieser zukunftsweisenden Technologie.
Hivoduct Druckluftkabel – Die Zukunft der Hochspannungstechnologie
Der Ausbau und die Modernisierung von Hochspannungsnetzen stehen vor wachsenden Herausforderungen: Umweltauflagen, höhere Übertragungsleistungen, steigende Anforderungen an die Netzstabilität und die Auswirkungen auf die Nachbarschaft erschweren herkömmliche Lösungen. Unterirdische Hochspannungskabel bieten eine Alternative – bringen jedoch neue Herausforderungen mit sich, darunter thermische Begrenzungen, Muffen als Kostentreiber und Schwachstelle, magnetische Feldemissionen sowie spezielle Anforderungen an Erdung und Blindleistungskompensation.
Hivoduct Druckluftkabel – eine bahnbrechende Technologie
Um Netzbetreibern eine neue, bessere Option für den Netzausbau anzubieten, hat Hivoduct die neue Produktkategorie "Druckluftkabel" entwickelt und setzt damit neue Massstäbe in der Hochspannungstechnologie. Die innovativen Druckluftkabel bieten technische Vorteile gegenüber herkömmlichen Freileitungen und XLPE-Kabeln. Dank einer koaxialen Rohr-in-Rohr-Anordnung und Druckluft als Isolationsmedium vereinen sie bewährte Konzepte aus der GIS-Technologie mit einer zukunftsweisenden, umweltfreundlichen Lösung.
Ohne SF6 und PFAS Gase – mit gleicher Leistung
Während GIS-Sammelschienen und GIL (= gasisolierte Leitungen) bislang auf SF6 oder PFAS Gasmischungen als Isoliergas setzen, wächst der weltweite Druck, dieses klimaschädliche Gase zu ersetzen. Hivoduct Druckluftkabel eliminieren diese vollständig und können trotzdem das gesamte Mittelspannungs- und Hochspannungsgebiet abdecken.
Innovation mit 50 Jahren Erfahrung
Der Verzicht auf SF6 erforderte eine grundlegende Neuentwicklung. Hivoduct hat deshalb von Grund auf eine neue Technologie entwickelt, die das Beste aus über 50 Jahren Erfahrung mit gasisolierten Hochspannungsprodukten mit neuen Designideen vereint und damit einzigartige, innovative Funktionen erzeugt.
Unser Antrieb: Nachhaltige Hochspannungstechnologie für eine sichere und effiziente Energieversorgung.
Unsere Vision: Druckluftkabel sind der neue Standard für die moderne elektrische Energieübertragung.
Aufwertung der Nachbarschaft
Kein Treibhauspotenzial des Isoliermaterials
Minimierung elektromagnetischer Felder
Materialeinsparung & Nachhaltigkeit
Reduzierte Energieverluste
Das Ergebnis dieses Entwicklungsprozesses ist das Hivoduct-Druckluftkabel – eine wegweisende Lösung für eine leistungsstarke, umweltfreundliche und zukunftssichere Stromübertragung.
Isolationsdesign
Wir haben die bewährten und gut erforschten dielektrischen Eigenschaften von Luft genutzt, um optimale Leiter, Gehäuse, Abstandshalter und Abschirmungen für Betriebsdrücke bis zu 10 bar zu entwickeln.
Die Grafik zeigt die Optimierung von Gehäuse und Innenleiter für verschiedene Blitzstossspannungen.
Für eine Nennspannung von 145 kV ist nach IEC 62271-Norm ist eine Stossspannungsfestigkeit (BIL) von 650 kV erforderlich. Mit einem Gehäuse von Da=210 mm sind dafür Innenleiter mit einem Durchmesser von etwa 80 mm ideal für eine minimale Feldstärke am Innenleiter. Mit 10 mm Wandstärke vom Innenleiter ergibt sich daraus ein Leiterquerschnitt von etwa 2200 mm2. Ein optimales Durchmesserverhältnis von Gehäuse zu Innenleiter ist bei e= 2,7.
Die höchste elektrische Feldbelastung tritt an der Leiteroberfläche und den Abschirmungen auf. Details dazu hier LINK.
Mechanisches Design
Die wichtigsten Aspekte des mechanischen Designs sind:
- Auslegung für Luft-Innendrücke bis zu 10 bar.
Damit sind die Isolierabstände so gering wie möglich und trotzdem die Berstwerte für die Gehäuse noch beherrschbar. Berstprüfungen gemäss Normen wie SVTI 704, EN 12952, EN 12953, EN 13445, ASME etc. mit Berstwerten bis zu 5 * 10 = 50 bar müssen berücksichtigt werden. Reduzierte Anzahl an Dichtflächen und ein doppeltes Dichtungssystem, um über die gesamte Produktlebensdauer eine zuverlässige Luftdichtheit sicherzustellen.
Keine geschweissten Flansche, da das gasdichte Schweissen dünnwandiger Aluminiumrohre sowohl in der Fabrik als auch vor Ort eine komplexe und fehleranfällige Herausforderung darstellt. Zudem erlaubt es keine zerstörungsfreie Demontage.
- Keine verschraubten Flansche, da diese einen hohen Material- und Montageaufwand erfordern.
Beispiel für 1 km, 3-phasige Installation:
--> GIS : 48.000 Kleinteile (16 Bolzen je Flansch, Muttern, U-Scheiben)
--> Druckluftkabel: 0 Kleinteile
Zusätzlich ist die manuelle Kontrolle jeder einzelnen Schraubverbindung fehleranfällig. Deshalb haben wir bewusst auf Schraubverbindungen bei Druckluftkabel-Flanschen verzichtet. - Flexible Elemente für flexible Verlegung, z. B. entlang von Strassen oder durch Tunnel.
Dies umfasst flexible Flansche, Winkelstücke, und Kompensatoren, die thermische Ausdehnungen im Betrieb aufnehmen. - Abdichtung der Flansche gegen Wasser- und Staubeintritt bei Bedarf.
Schnelle Montage und Demontage für einfache Erweiterungen, Wartung und Reparaturen.
Besonders vorteilhaft für Test- oder Laborinstallationen, bei denen eine häufige, zerstörungsfreie Demontage und Neukonfiguration erforderlich ist.
Hivoduct Kabelkomponenten - Flexibilität für jede Anwendung
Unser umfangreiches Portfolio an Druckluftkabel - Komponenten ermöglicht massgeschneiderte Lösungen für unterschiedlichste Anforderungen:
- Gerades Rohr – Beliebige Länge bis 5 m
- Flexible Flansche - zum Ausgleich geringfügiger Richtungsänderungen
- Fixe Winkelstücke – 90° andere bei Bedarf
- Variable Winkelstücke – Flexible Anpassung um ±8° in alle Richtungen
- Einstellbare Winkel - Beliebige Winkel durch Z-Verbindungen im Layout
- Längenausgleichselement – ΔL = 0–100 mm zur Kompensation von thermischen Ausdehnungen
- Seitlich demontierbares Element – Ermöglicht das seitliche Entfernen eines Abschnitts einer Leitung
- Freiluft- Durchführung – Direkte Verbindung zu Hochspannungsleitungen
- GIS-Schnittstelle – Kompatibel mit normiertem Interface IEC62271-209
- GIS Direktanschluss - direkter Adapter an einen GIS-Flansch
- Kabelschnittstelle – Entspricht der IEC 62271-209-Norm für Hochspannungskabel
- Transformator-Direktanschluss - Kundenspezifisch für jede Transformator-Durchführung
- Rollensystem – Unterstützt die Installation, Ausrichtung und Wartung von Druckluftkabeln in kompakten Rohren, Tunneln oder engen Räumen
- Drucküberwachungssystem – Gewährleistet konstante Betriebsbedingungen
- Montage- und Demontagewerkzeuge – Für eine schnelle, effiziente und sichere Installation
Maximale Flexibilität durch modulare Kombination
Alle Komponenten je Baureihe sind frei kombinierbar, um die gewünschten technischen Eigenschaften optimal zu erreichen. Die richtige Auswahl und Abstimmung ist Teil des Engineering-Prozesses.
Unsere 3D Engineeringtools haben alle Komponenten verfügbar, so dass wir basierend auf Kundenangaben schnell ein erstes Layout für eine Detaildiskussion erstellen können.
Installationsdesign – Effizient, platzsparend und flexibel
Für unterirdische oder geschlossene Anwendungen ist es entscheidend, den Platzbedarf und den Aufwand für Kabelkanäle, Verlegung, thermische Massnahmen und Bauarbeiten auf ein Minimum zu reduzieren.
Die wichtigsten Konstruktionsmerkmale, die dies ermöglichen, sind:
- Geringe Verluste – Der geringe Leiterwiderstand reduziert die Verluste. Damit sind keine parallelen System und kein zusätzlicher Abstand zwischen den Phasen nötig.
- Kompakte Abmessungen – Der Verzicht auf traditionelle Flansche und Schrauben reduziert die äusseren Abmessungen, wodurch schmalere Gräben und kleinere Kabelkanäle genutzt werden können.
- Innovatives Rollensystem – Speziell entwickelt für die Installation in Rohren und engen Räumen. Das Rollensystem verbleibt im Rohr und ermöglicht thermische Dehnung im Betrieb und schnelle Reparaturen oder den Austausch.
- Lange durchgehende Kabelabschnitte – Druckluftkabel können ohne direkten Zugang für Arbeiter oder Maschinen in Rohre, Kabeltröge oder unter Tunnelbeläge eingezogen werden.
- Minimaler Biegeradius – 90°-Winkelstücke haben keinen Biegeradius, sodass verwinkelte Anordnungen problemlos realisiert werden können.
- Passive Störlichtbogen-Sicherheit – Selbst im äusserst seltenen Fall eines inneren Lichtbogenfehlers gibt es keine äusseren Auswirkungen. Dadurch können Druckluftkabel sicher gemeinsam mit Strassen, Bahnstrecken, Kommunikationsinfrastruktur, Kabeltrassen, Tunneln oder Brücken installiert werden.
- Feuer- und Umweltschutz – Hivoduct-Druckluftkabel verfügen über robuste, dickwandige Aluminiumgehäuse, welches nicht brennbar ist. Dies ermöglicht die sichere Integration in kritische Infrastrukturen.
Weitere Details finden Sie im Tab Lösungen.
Anwendungsbeispiele:
- Hivoduct-Druckluftkabel in vorgefertigten Betonkanälen, unter Tunnelbelägen oder in unterirdischen Rohren.
- Mikrotunnelbau mit Betonrohren ermöglicht die Verlegung ohne aufwendige Grabungen.
- Das Rollensystem sorgt für eine schnelle Installation und einfache Entfernung bei Wartung oder Erweiterung.
Geschirmte elektromagnetische Felder –
Maximale Sicherheit
Hivoduct-Druckluftkabel setzen auf gekapselte Leiteranordnungen mit leitfähigen, geerdeten Gehäusen, um elektromagnetische Felder auf ein absolutes Minimum zu reduzieren.
- Vollständige Abschirmung des elektrischen Feldes – Das geschlossene, leitfähige und geerdete Aluminiumgehäuse verhindert vollständig die Abstrahlung elektrischer Felder.
- Reduzierte magnetische Feldemissionen –
- Das Magnetfeld hängt vom tatsächlichen Stromfluss im Leiter ab.
- Da das Gehäuse leitfähig und fest geerdet ist, induziert der Stromfluss im Leiter einen ähnlichen Ausgleichsstrom im Gehäuse, wodurch das äussere Magnetfeld weitgehend kompensiert wird.
- Dadurch sind die magnetischen Emissionen von Hivoduct-Kabeln deutlich niedriger als bei Hochspannungsleitungen oder herkömmlichen Kabeln.
Die beste Lösung für minimale elektromagnetische Felder
Wenn es darauf ankommt, elektromagnetische Emissionen so gering wie möglich zu halten, bieten Hivoduct-Druckluftkabel die beste technische Lösung – unabhängig von Stromstärke oder Übertragungsleistung.
Siehe auch Vergleiche hier.