Neues von der CIGRE – immer aktuell Studienkomitee B2 “Freileitungen”

2012-2013 Leitungsbautagung Leipzig 2014

Herbert Lugschitz, Sekretär B2

Austrian Power Grid, Wien

09.05.2014 2

3

09.05.2014 4

09.05.2014 4

Neuseeland

270.500km2 (Österreich: 84.000km2 Faktor 3,2)

4.4Mio Einwohner (Österreich: 8,5Mio Faktor 0,5)

16 Einwohner pro km2 (Österreich: 101 pro km2 )

Auckland - City of sails. NZ’s größte Stadt- 1.4m (31% NZ).

NZ AUT Faktor

Schafe 32.000.000 365.000 87

Kühe 5.300.000 800.000 6,5

rot 110kV AC lines

orange 220kV AC lines

violett 350kV HVDC lines

Erneuerbare Energien

• Sehr hoher Anteil an Erneuerbaren:

2010 ¾ des Strombedarfs

• Für 2025 geplant 90%

• 2/3 Wasserkraft auf der Südinsel

• Geothermie auf der Nordinsel

• 22% aus Erdgas, Importe trotz eigener

Gewinnung

• Kohlevorkommen im Süden

09.05.2014 5

Maste

• Subtropisches Klima

• Extreme Windgeschwindigkeiten

• 220kV Rohrmast

09.05.2014 6

09.05.2014 7

Cigre Studienkomitee B2

SC B2 behandelt alle Bereiche von Freileitungen, dazu zählen

Design

Konstruktion

Betrieb von Freileitungen

einschließlich mechanischer und elektrischer Aspekte

und dem Design von Leitungskomponenten

Leitern und Erdseilen

Isolatoren

Armaturen

Tragwerke

Fundamente

Versuche

…. oft in Zusammenarbeit mit anderen Studienkomitees

Auch wird behandelt

Bewertung von Komponenten

Wartung und Instandhaltung

Generalüberholung, Sanierung

upgrading und uprating von Freileitungen

SCB2 Zuständigkeitsbereiche

– Erhöhung der Akzeptanz von Freileitungen

– Erhöhung der Kapazität existierender Freileitungen

– Erhöhung von Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit von Freileitungen

Das SC B2 besteht aus

23 Working Groups

2 Joint Working Groups („Arbeiten unter Spannung“ und

„Umweltaspekte Leitungen und Kabel für ländliche und städtische

Gebiete“)

7 Advisory Groups für die Koordination.

Cigre Study Committee B2

09.05.2014 9

0

5

10

15

20

25

30

35

40

AU BE BR CA CH CL CN CZ DE DK ES FI FR GR HU IE IL IN IR IS IT JP KR MY NL NO NP NZ PL PT RO RU RS SA SE SI TH UA UK US ZA

9

Struktur des SC B2

• Mitglieder aus 24 Ländern

Schweiz, Slowenien, Schweden, Brasilien, USA, Irland, Spanien, Belgien, Norwegen, Kanada, Russland, Australien, Finnland, China, Österreich, Südafrika, Großbritannien, Südkorea, Frankreich, Deutschland, Italien, Tschechien, Slowakei, Japan, Polen

• Und Beobachter aus 10 Ländern (Island, Venezuela, Indien, Mexiko, Portugal, Niederlande, Rumänien, Israel, Neuseeland, Algerien)

• Vorsitzender: Konstantin Papailliou/CH, Sekretär: Herbert Lugschitz/AUT

• 23 WG mit 311 Mitgliedern aus 41 verschiedenen Ländern

WG Mitglieder nach Kontinenten

10

Ozeanien

Europa

Asien

Afrika

Amerika

11

Cigré SC-B2 WGs

Working Group

WG B2.23 Geotechnical and structural design of the foundations of HV & UHV Lines, application to

the updating to the refurbishment and upgrading guide

WG B2.24 Qualification of HV and UHV Overhead Line Supports under static and dynamic Loads

WG B2.25 Preparatory studies on specifications for revision of IEC testing of Self Damping and

conductor fatigue characteristics (new IEC Spec.)

WG B2.28 Meteorological data for assessing climatic loads. Update of IEC TR 61774

WG B2.38 Evaluation of High Surge Impedance Load solutions for increased natural capacity of

OHL

WG B2.40

Steevens

Calculations of the electrical distances between live parts and obstacles for OHL :

Preparatory studies for revision of IEC standard (IEC61…

WG B2.41

Steevens Guide to the conversion of existing AC lines to DC operation

WG B2.42 Guide to Operation of Conventional Conductor Systems above 100°C

WG B2.43

van Dyke

Guide for Thermal Rating Calculations for Overhead Lines with high temperatures and

real-time weather & load data

WG B2.44

Steevens Coatings for protecting overhead power network equipment in winter conditions

WG B2.45 Bushfire characteristics and potential impacts on Overhead Line Performance

09.05.2014 12

12

Cigré SC-B2 WGs

Working Group

WG B2.46 Wind induced motion on bundle conductors (excluding ice galloping)

WG B2.47 Remedial actions for aged fittings and repair of conductors

WG B2.48 Hadinger Experience with the mechanical performance of new conductor types

WG B2.49 Safe design tension for conductors fitted with elastomer cushioned suspension

units

WG B2.50 Safe handling of fittings and conductors

WG B2.51 Gogel Methods for optimized design of overhead transmission lines

WG B2.52 Wahl The use of robotic in assessment and maintenance of OHL

WG B2.53 Management guidelines for outsourcing OHTL technical expertise

WG B2.54 Management of risk associated with severe climatic events and climatic change on

OHL

WG B2.55 Hadinger Conductors for the Uprating of existing Overhead Lines

WG B2.56 Ground Potential Rise at Overhead AC Transmission Line Structures during Faults

WG B2.57 Steevens Survey of operational Composite Insulator Experience and Application Guide for

Composite Insulators

JWG B2./B3.27 Wahl Live line maintenance : a management perspective

JWG C3/B2/B1.13

Bethge, Gogl, Weber,

Gehlen,

Environmental issues of high voltage transmission lines for rural and urban areas

09.05.2014 13

Tutorials in Neuseeland, Bamberg, Montreal, Australien, Bolivien, mit 800+ Teilnehmern

Kolloquium für Höchstspannung in Zusammenarbeit mit CIGRE in Neu Delhi, 1000kV Teststation

in Neuseeland 100 Papiere, 350+ Teilnehmer aus 35 Ländern

Symposium

Extremes Wetter und Umweltbedingungen

Lifetime management, asset management, Instandhaltung

Upgrading und uprating

HV und MV Equipment

kombinierte AC & DC Netzwerke

Tutorial

optimiertes Design

Upgrading mit Hoch-Temperatur Low-Sag (HTLS) Leitern

gealterte Komponenten, Evaluierung von gealterten Armaturen

,

B2 Symposium, Tutorial, Kolloquium

Bangalore: internationale Messe

ELECRAMA, Vorstellung von B2

09.05.2014 14

Klimawandel

WG B2.54 Management of risk associated with severe climatic events and climatic change on OHL

B2 Session 2013 Auckland, Symposium Papers 122, 123, 125

Fazit (Symposium Auckland): Wir können uns nicht erlauben

signifikante Änderungen des Klimas in der Zukunft zu missachten

2014: PS1

Klimawandel

Kein Konsens über Effekte und ob, welche und wie stark

Beispiel: schmelzender Permafrost in Russland

Beispiel: in Norwegen weniger Eis an den Küsten aber dafür mehr im Inland

15

Bilder: Cigre, S. Fikke

Klimawandel

09.05.2014 17

Extreme Wetterbedingungen

Mögliche Einflüsse auf Freileitungen

Hitzewellen und Dürren

Starker Regenfall

Schnee und Aneisung

Stürme, Typhoone

Erdrutsche

Fluten

Gewitterstürme

09.05.20

14

Bilder: Cigre

H. Hawes

Taifun “Haiyan”

auf den Philippinen November 2013

Windgeschwindigkeiten bis zu 340 km/h

Taifun mit 600 km Durchmesser

Stärkster Taifun aller Zeiten

09.05.2014 19

Feuer in der Nähe von Leitungen

Satelliten Observation ”Extreme Fire Weather” in Südafrika

links: Südafrika, Anzeige von Freileitungen mit in der Nähe befindlichen Bränden

rechts: Europa, Anzeige von Bränden

Bilder: Cigre, H. Vosloo

Fazit aus den bisherigen Berichten:

Die Entwicklung des Klimas soll berücksichtigt werden (z.B. ausreichende Reserven im

Design)

günstige Maßnahmen in Erwägung ziehen (z.B. Auswahl der Maststandorte) anstatt

später teure Maßnahmen ergreifen (Mastneubau oder neue Leitung)

Lebenszeit von Freileitungen in Relation zu Änderungen des Klimas bedenken

Statistik über Ausfälle, Störungen und Wetterphänomene erstellen

Klimawandel

Bilder: Cigre, S. Fikke, Hein Vosloo

Netzausbau in Brasilien

In Brasilien werden Leitungslängen von 2400km erforderlich

600kV DC-Hochspannungsleitungen 6.300 MW, 10km Abstand

Gemüsegärten in Servitutsstreifen verhindern wilde Besiedelung 2014: PS1

JWG C3/B2/B1.13 Environmental issues of high voltage transmission lines for rural and urban areas

Roboter

Leitungskontrolle auch unter Spannung, vor allem dann wenn

Leitungsabschaltungen nicht möglich sind

Unbemannter Hubschrauber vorzugsweiße für die Überprüfung

langer Strecken außerhalb bewohnter Gebiete

“Line Scout” aus Kanada kann Kontrollfahrten am Seil und

kleine Reparaturen durchführen

Bilder: Schiebel, Line Scout

WG B2.52 The use of robotic in assessment and maintenance of OHL

Roboter

Multicopter

Roboter der Universität Kwa Zulu-Natal (Südafrika)

kann Seile, Klemmen und Seilarmaturen untersuchen.

– Kann Abstandshalter und Tragklemmen

selbständig überwinden.

– Er ist mit mehreren Kameras ausgestattet.

Bilder: Universität Kwa-Zulu-Natal, APG

Hilfsmittel zur Beurteilung von Materialqualitäten

• Neue Leitung anfangs nur mit geringer Last betrieben -> keine Aussage über Qualität der elektrischen Verbindungen machbar

• Zustandsermittlung von Pressverbindern und Pressklemmen am ungeschnittenen Seil, nur unter Spannung

Beispiele aus Australien

Aldrey-Seile seit Jahrzehnten erfolgreich eingesetzt

Langzeitrecken wird in Tests über 8000h ermittelt

Für die Zukunft werden Rein-Aluminiumseile überlegt (leichter, billiger, weniger

Verluste)

Überblick über Leitertypen (nicht vollständig)

AAAC All Aluminium Alloy Conductor

ACSR Aluminium Conductor Steel Reinforced

TACSR Thermal resistant Aluminium Conductor Steel Reinforced

G(Z)TACSR Gap-type (Super) Thermal resistant Aluminium alloy Conductor Steel Reinforced

(Z)TACIR (Super) Thermal resistant Aluminium alloy Conductor Invar Reinforced

ACAR Aluminium Conductor Alloy Reinforced

ACSS Aluminium Conductor Steel Supported

ACCC Aluminium Conductor Composite Core

ACCR Aluminium Conductor Composite Reinforced

Neue Leitermaterialien

Bild: 3M, ACCR Bild: CTC, ACCC Bild: Lumpi-Berndorf, TACSR

2014: PS3

WG B2.48 Experience with the mechanical performance of new conductor types

Einflüsse auf Leitertemperatur

27

Umgebungstemperatur

Einstrahlung

Windgeschwindigkeit und Richtung

35°C

0,6 m/s 900 W/m²

09.05.20

14

Elektrischer

Strom

09.05.2014 28

Südafrika

2 x 500kV + 2 x 132kV Mastbild

Instandhaltung ist unter Spannung möglich

Tests im Labor

Gegen Diebstahl: In die Ausfachungswinkel wird der Name des Leitungseigentümers eingestanzt

2014: PS1

WG B2.40

Calculations of the electrical distances between live parts and obstacles for OHL :

Preparatory studies for revision of IEC standard (IEC61…

WG B2.51 Methods for optimized design of overhead transmission lines

Beispiel: Erhöhung einer 300kV Leitung auf 420kV (Norwegen)

Zusätzlich 40% Kapazität

Uprating eines großen Teils des Netzes geplant(20% sollten bis 2030 erhöht sein)

Relativ kleine visuelle Änderungen

Weltweit größtes Leistungssteigerungsprojekt

Spannungserhöhung

Cigre Session 2012 Paris, B2-102-2012

2014: PS1

Publikationen B2 2013 und 2014

– Arc protection and diagnosis for composite string insulators

– Geotechnical and Structural Design of the Foundations of HV and

UHV Lines, application to the Updating to the Refurbishment and

Upgrading Guide (2008-2011)

– Qualification of HV and UHV Overhead Line Supports Under Static

and Dynamic Loads

– Guide to the conversion of existing AC lines to DC operation

– Evaluation of High Surge Impedance Loading (HSIL) solutions for

increased natural capacity of OHL

Vorzugsthemen 2014 Paris Session 30 von 45 papers

PS1 Minimierung des Einflusses von neuen Freileitungen, 14 Beiträge

Design, Konstruktion und Betrieb

Ökologie, Vegetation, Wildtiere

Trassenwahl und visuelle Akzeptanz

Design und Erfahrungen mit Übergangsstationen Freileitung/Kabel

PS2 Zuverläßigkeit und Optimierung des Designs, 10 Beiträge

Werkzeuge und Methoden

Einfluss von verschiedenem Designs auf Errichtungs- und Gesamtkosten

Kosteneffekte aus der Umgebung, behördlichem und öffentlichem Einfluss

PS3 Leiterseile: Installation und Langzeitverhalten, 6 Beiträge

Installation, Wartung und Seiltausch inklusive Arbeiten unter Spannung

Kriechen und Alterung bei neuen Leiterseil-Typen

Mechanisches Verhalten von neuen Bündelanordnungen

B2 Green Book

OHL in CIGRE history

Electrical issues AC/DC, line parameters, transm. capacity, lightning & earthing, etc.

Mechanical issues (loads, tower top geometry, clearances, etc.)

Environmental issues (ROW, EMF, audible noise, life cycle etc.)

OHL and the weather

Overall OHL Design

Standards

Conductors

Fittings

Conductor Vibrations

Insulators

Towers

Foundations

Construction

Maintenance

Asset Management

Uprating & Upgrading

OHL and UG Cables

The future of OHL

Darstellung des „Freileitungs-Geschäftes“

aus der Sicht der Cigre

Grundverständnisse, aber auch neue

Entwicklungen

Geplant für Paris 2014

34

A1 A2 A3 B1 B2 B3 B4 B5 C1 C2 C3 C4 C5 C6 D1 D2

8 5 6 4 16 13 14 5 12 1 3 0 2 7 15 10

0

2

4

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A1 A2 A3 B1 B2 B3 B4 B5 C1 C2 C3 C4 C5 C6 D1 D2

TB Publication Planning 2014

E-Cigre 2013 Visits – example month of March

In vielen Ländern besteht ein steigender Bedarf an neuen Leitungen.

Das betrifft den Ersatz bestehender Leitungen, den Bau von neuen

Leitungen und Leistungserhöhungen bestehender Leitungen.

Die große Mehrzahl dieser Leitungen (Hochspannung und

Höchstspannung) werden Freileitungen sein.

Dies ist das Betätigungsfeld von B2