Folie 1

Bettungsmaterialien fürHoch- und Höchstspannungskabel

Dr. Andreas Märten, HeidelbergCement AG, Geotechnik, Ennigerloh

InfraTech 2014 – Essen – 15./16. Januar 2014

Folie 2

Netzentwicklungsplan 2012 (1. Entwurf, Leitszenario B2022)

Quelle: NEP 2012, Stand: Mai 2012, www.netzentwicklungsplan.de

ca. 1.300 km Verstärkungauf bestehenden Gestängen

ca. 2.800 km neue Leitungenauf bestehenden Trassen

ca. 3.800 km neue Leitungenauf neuen Trassen

Folie 3

Gliederung

Einleitung

Hochwärmeleitfähiger SpezialbetonPowercrete®

Hochwärmeleitfähige VerfüllbaustoffeCableCem®

Zusammenfassung

Folie 4

Wärmeleitfähigkeiten verschiedener

Bettungsmaterialien

Powercrete® / CableCem®

erschließen ein neuestechnisches Niveau

0

1

2

3

4

5

6

Pow

ercr

ete

1 2 3 4

WK m

sand

y so

il0.4

1.0

liqui

d so

il

wea

k co

ncre

te

sele

cted

sand

/gra

vel

Cab

leC

em

dry

5 6sa

ndig

er B

oden

Mag

erbe

ton

ausg

ewäh

lte S

ande

/Kie

se

Flüs

sigb

oden

Pow

ercr

ete

Cab

leC

em

trocken

feucht

Folie 5

Bettung von erdverlegten Hoch- und Höchstspannungskabeln

Hochwärmeleitfähiger Spezialbeton

Bettung im Kabelgraben

Hochwärmeleitfähiger

Spezialbeton

Powercrete®

Optimale Wärmeableitung an den umgebenden

Untergrund

Folie 6

Wärmeleitbeton – Praxisversuch bei nkt cables in Köln

Folie 7

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

0 500000 1e+06 1.5e+ 06 2e+ 06 2 .5e+06

I

ts

A 2000 A1800 A

1500 A

Wärmeleitbeton – Praxisversuch bei nkt cables in Köln

Folie 8

Wärmeleitbeton – Praxisversuch bei nkt cables in Köln

Prof. Brakelmann

Strom- Kabeltemperatur

stärke Sand Powercrete Reduzierung

A °C °C %

2.000 90 55 39

1.800 80 44 45

1.500 59 36 39

Folie 9

Wärmeleitbeton – Verbesserung Strombelastbarkeit

+ rd. 40 %

Strombelastbarkeit bzw. Übertragungsleistung

Quelle: überarbeitet nach [14]

110 kV / 2500 Al

Folie 10

Wärmeleitbeton – Entschärfung von Hotspots möglich

952 A (180 MVA)404 A (7 MVA)1,

50

1,20

b = 0,60

yo

Quelle: [14]0,

30

Stro

mbe

last

bark

eit

Überdeckung

= 1 W/(mK)

= 4 W/(mK)

Notwendiger thermischstabilisierter Querschnittmit = 4 W/(mK):

V = (1,80 m – 1,05 m) * 0,60 m

V = 0,45 m3/m

Folie 11

Quelle [11]

Wärmeleitbeton – Reduzierung der Trassenbreite

Die Gesamtbreite der Trasse kann um ca. 57% reduziert werden!

Folie 12

Basisschicht & Haltebänke

Betonage

Powercrete® – Praxisbeispiel

Folie 13

Hochwärmeleitfähiger Verfüllbaustoff – Anwendungsgebiete

Verfüllung von Kabel/Hüllrohr-Systemen

Hochwärmeleitfähiger

Verfüllbaustoff

CableCem®

Optimale

Wärmeübertragung

mit CableCem verfülltes Kabel/Hüllrohr-System

Folie 14

CableCem® – Praxisbeispiel

Anlandung Kabel Offshore-Windpark

Anlandungsbauwerk

Folie 15

CableCem® – Praxisbeispiel

Zulauf Suspension

Überlauf

Kabel

Hüllrohr

Kopfplatte

Folie 16

CableCem® – Praxisbeispiel

Kabelanbindung Offshore-Windpark Thornton Bank an 150 KV-Netz Oostende

Quelle: De Keerkring

Folie 17

CableCem® – Kooperation Tracto-Technik

Überbohrkopf

Überbohr-verfahren

Quelle: Tracto-Technik

Folie 18

CableCem® – Überbohrversuch

Folie 19

CableCem® – Überbohrversuch

Hüllrohr

Kabel

Gestänge

Folie 20

Zusammenfassung

Hochwärmeleitfähiger Spezialbeton (Powercrete®) Steigerung der Strombelastbarkeit Reduzierung des Leiterquerschnittes Wechsel auf Aluminiumleiter möglich Entschärfung von „Hotspots“ Durch Kabel-Bündelung Reduzierung der magnetischen Induktion Reduzierung Trassenbreite möglich

Hochwärmeleitfähige Verfüllbaustoffe (CableCem®) Verfüllung von Kabel-Hüllrohr-Systemen Hochfließfähig, sedimentationsstabil Kabelbergung möglich

Folie 21

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Ansprechpartner Powercrete® bei Heidelberger Beton:

Alexis PimpachiridisTel. 06221 481 9657Mobil: 0170 283 56 07E-mail: alexis.pimpachiridis@heidelberger-beton.de

Ansprechpartner CableCem® bei HC Geotechnik:

Christoph SchemmannTel.: 02524 29 51 732Mobil: 0170 4522 824 E-mail: christoph.schemmann@heidelbergcement.com

Folie 22

Wärmeleitbeton – Reduzierung Magnetfeld durch Bündelung

a Messung Erdoberflächeb Messung in 1 m Höhe

GrenzwertBImsch

mag

netis

che

Indu

ktio

n

horizontaler Kabelabstand

12

a

b

ab

h = 0,60 m= 1 W/(mK)

= 4

W/(m

K)

1,0

m3 /m

21,2 m3/m1

110 kV VPE Einleiterkabel für 260 MVA Dauerlast (1365 A)

Quelle: [14]

h = 1,32 m

Folie 23

Powercrete® – Technische Eigenschaften

4 W/(mK)

3 W/(mK)

F1 - SV

C12/15

ca. 2,1 bis 2,3 kg/dm³

16 mm

Wärmeleitfähigkeit (feucht)

Wärmeleitfähigkeit (trocken)(Trocknung bei 80°C bis zur Gewichtskonstanz)

Mögliche Konsistenzklassen

Druckfestigkeitsklasse(DIN EN 206-1 / DIN 1045-2)

Festrohdichte(DIN EN 12390)

Größtkorn der Gesteinskörnung

Folie 24

hoch fließfähig

5 h

3 Vol.-%

Wärmeleitfähigkeit (feucht)

Konsistenz

Verarbeitungszeit

Wasserabsetzen

Einaxiale Druckfestigkeit nach 28 d (In Anlehnung an DIN EN 196-1)

Thermischer Widerstand (feucht)

2,5 W/(mK)

0,4 W/(mK)

0,5 N/mm²

CableCem® F 0,4 CableCem® F 0,8

1,3 W/(mK)

0,8 W/(mK)

CableCem® – Technische Eigenschaften

Folie 25

CableCem® – Direkte Verarbeitung Siloware

Folie 26

Werksfertige Verfüllbaustoffe – Mischaggregate

Kolloidalmischer(hochtourig)

Durchlaufmischer(niedertourig)

Folie 27

Gliederung

Einleitung und Übersicht

Hochwärmeleitfähiger Spezialbeton

Hochwärmeleitfähige Verfüllbaustoffe

Zusammenfassung

Folie 28

Gliederung

Einleitung und Übersicht

Hochwärmeleitfähiger Spezialbeton

Hochwärmeleitfähige Verfüllbaustoffe

Zusammenfassung

Folie 29

Gliederung

Einleitung und Übersicht

Hochwärmeleitfähiger Spezialbeton

Hochwärmeleitfähige Verfüllbaustoffe

Zusammenfassung