Einfluss des thermischen Kabelverhaltens auf den Übertragungsnetzbetrieb unter Berücksichtigung zukünftiger Netzentwicklungen
Masterarbeit
Hintergrund
Das Übertragungsnetz unterliegt einem stetigen Wandel. Hierzu gehört eine zunehmende Verkabelung sowie eine höhere Leistungsübertragung im Zuge der Energiewende. Eine Herausforderung bei der Teilverkabelung des Übertragungsnetzes ist die eingeschränkte Überlastfähigkeit von Kabelstrecken, die in der maximal zulässigen Temperatur der Kabelisolation begründet liegt. Die Auswahl eines geeigneten Kabeltyps erfolgt in der Regel anhand des stationären Dauerstroms, den das Kabel tragen kann. Dieses Vorgehen hat jedoch zur Konsequenz, dass Kabelstrecken überdimensioniert werden, da sich Kabel in verhältnismäßig langsamen thermischen Prozessen erwärmen und damit auch bei kurzzeitiger Belastung oberhalb des Dauerstroms in der Regel keine kritischen Temperaturen erreichen. In der Folge stellt sich die Frage, ob die Berücksichtigung des transienten Kabelverhaltens bei der Lastflussberechnung zu einer höheren Effizienz der Energieversorgung beitragen kann.
Aufgabe
In der Arbeit sollen die Auswirkungen der Teilverkabelung auf die Lastflussberechnung eines Übertragungsnetzes untersucht werden. Hierzu soll im ersten Schritt ein zur Verfügung gestelltes Übertragungsnetz aufbereitet und Methoden für eine Teilverkabelung des Netzes erstellt werden. Im nächsten Schritt sollen die Auswirkungen im stationären Betrieb untersucht und mögliche Engpässe analysiert werden. Neben dem stationären Betrieb soll das transiente thermische Verhalten der Kabel und der Einfluss der zeitabhängigen Kabelerwärmung auf die Strombelastbarkeit untersucht werden. Hierzu wird ein Python-Skript zur Verfügung gestellt, welches die zeitabhängige, thermische Erwärmung von Kabeln modelliert. Des Weiteren kann der Einfluss zukünftiger Entwicklungen, wie zum Beispiel des Zubaus erneuerbarer Energien auf das Lastflussverhalten des Netzes untersucht und mögliche Engpässe in der Übertragung dargestellt werden. Die Übertragungsnetz-Simulationen können entweder in Powerfactory oder pandapower erfolgen. Grundlegende Python-Kenntnisse sind von Vorteil.
