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Da oberirdische Stromleitungen bei der Bevölkerung zunehmend auf Widerstände stoßen, werden große Abschnitte der geplanten Nord-Süd-Stromtrassen in Gräben verlegt und sollen mit bis zu 525 kV Gleichstrom (DC) betrieben werden. Bei den Netzbetreibern wird diese Art der Verlegung zumeist als "Erdverkabelung" bezeichnet, wobei nicht nur Kabel, sondern auch Stromrohre verlegt werden. Die Ausbildung der Trassen mit erdverlegten Kabeln oder Rohren kann auf der Homepage der Bundesnetzagentur abgerufen werden. Weiterhin gibt es einige Bauvorhaben, wie z.B. EnLAG5 Diele - Niederrhein in NRW, das bereits abschnittsweise als Erdkabelpilotprojekt mit 380 kV Wechselstrom (AC) realisiert wurde. Während bauzeitlich zur Zwischenlagerung des Bodenaushubs Baustreifen von bis zu 42 m benötigt werden, verbleiben nach dem Bau lediglich Schutzstreifen von maximal 11 m Breite. Die Mindestüberdeckung der Kabelschutzrohre beträgt 1,30 m, wobei für den Bau von Regel-Kabelgraben-Profilen nach DIN 4124 mit etwa 1,65 m tiefer Grabensohle ausgegangen wird. Bei erdverlegten Kabeln mit Kupfer- oder Aluminiumkern stellen für Planung und Bau wesentlichen Kriterien die Größe und das Gewicht der gerade noch transportierbaren Kabeltrommeln dar, auf denen zurzeit etwa Kabellängen von 800 - 1000 m aufgewickelt sind. Dies bedingt Kabelmuffen mit entsprechenden Trassenabständen, an denen die Kabelstücke miteinander zu verbinden sind. Erdverlegte Stromkabel werden im Allg. in Schutzrohren aus Kunststoff (HDPE) verlegt und können bei Beschädigung zwischen den Muffenstationen ausgewechselt werden. Bei erdverlegten Stromrohre werden - ähnlich wie beim Pipelinebau - zunächst einzelne Rohrstücke aus Aluminium miteinander verschweißt und dann in einen Graben verlegt, wodurch theoretisch "endlose" Stromrohre realisierbar wären. Siemens setzt hier auf gasisolierte Innenleiter aus Aluminium, die von einem gas- und druckdichten Schutz-/ Außenrohr umgeben ist. Der Innenleiter wird mittels Stützisolatoren zentrisch im Außenrohr gehalten. Bei Erdverlegung wird das Außenrohr mit einer Schutzhülle aus HDPE umgeben. Auch hier sind schon Pilotstrecken realisiert und unter Betrieb.
Die Verlegung von Kunststoffverbundmantelrohren (KMR) im Fernwärmeleitungsbau ausschließlich in zeitweise fließfähigen, selbstverdichtenden Verfüllbaustoffen (ZFSV) in der Leitungszone anstelle in Sand, ist weitgehend neu. Interesse an dieser Methode besteht aus technischer Sicht infolge höherer nachgewiesener Haltekräfte in Technikums- und Laborversuchen, die die Leitungsbewegungen reduzieren können. Es existiert jedoch noch kein praxistaugliches Berechnungsmodell bzw die Grundlagen hierfür. U.a. deswegen wird derzeit an der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg (OTH.R) das Forschungsvorhaben "EnEff: Wärme - Innovative Fernwärmeverteilung - Einsatz fließfähiger Verfüllbaustoffe zur KMR-Verlegung, Arbeitspaket Bodenmechanik" durchgeführt. Es wird im Referat der Unterschied der axialen Bettung von KMR in ZFSV und Sand anhand einer analytischen Lösung vorgestellt. Diese erlaubt die Berechnung von Verschiebungen und Normalkräften für das KMR für die Bettung in ZFSV erfolgt dies unter Verwendung der mittels eines neuartigen Versuchs(behalters) Re-SIST nun bestimmbaren bisher unbekannten Kontaktwiderstandsarbeitslinie zwischen ZFSV und PE. Zur Verdeutlichung der Unterschiede bei Sand- und ZFSV-Bettung werden Ergebnisse einer vergleichenden Berechnung an einer sonst identischen KMR-Leitung vorgestellt. Diese zeigen, dass in ZFSV die Verschiebungen geringer ausfallen und weniger Leitungslange in Bewegung ist, was sich mit Beobachtungen an einer Fernwärmeleitung in Ulm deckt. Die Ausführungen gelten für das erstmalige Warmgehen.
District heating cost reduction efforts are amongst others focusing on the use of a new backfillmaterial. The OTH.R is investigating this material in regard to the engineering of buried district heating pipes.The main focus of this soil-structure interaction problem is axial bedding to reduce thermal induced elongations.The backfill material is characterized and an axial non-linear spring-based calculation method is described.Centerpiece of the method is the contact-working-resistance-line (CWRL).A new Rod-Shear-Test based testingdevice Re-SIST to investigate the CWRL for the new backfill material is presented. The investigated CWRL isdescribed and compared to the CWRL for sand, which is the conventional backfill material. Solutions using thespring-based calculation method are presented and a comparative example of calculation shows the differencein axial bedding when the new backfill material is used.
More and more generation facilities are installed far away from the load centers. Thus, long distance transmission is demanded, and with this regard DC transmission systems are of special interest. Transmission by overhead lines is a well-proven technology, but due to environmental concern and political decisions underground transmission systems are often requested. Besides DC cables, DC GIL are an interesting option. They enable transmitting high power by only one system in a small corridor only a few meters wide. GIL can be laid in a tunnel or directly buried in the soil. Meanwhile a lot of service experience has been collected with AC GIL technology, but no service experience is yet available with DC GIL. To close this knowledge gap and to investigate the long-term performance, a ±550 kV DC GIL prototype with a current carrying capacity of 5000 A is currently investigated in a HVDC test facility, both in directly buried and in above-ground installation. The test procedure follows the recommendations for long-term testing of gas-insulated systems, currently under preparation by Cigré JWG D1/B3.57. This report describes the test sample arrangements, the high-voltage and high current test equipment and the commissioning procedure for the DC GIL. It illustrates the UHF PD monitoring system installed and the method to identify possible PD defects. The investigated DC GIL is subdivided into two parts: While an above-ground installation is simultaneously stressed by voltage and DC current, a directly buried part of the DC GIL is stressed with DC current only in order to investigate soil mechanics, the temperature distribution in the GIL and in the soil as well as the performance of the backfill material. The report also presents first results gained on the directly buried arrangement for studying the soil mechanics.