Ingenieurs van Prysmian zijn gek op weerstand
De elektriciteitsvraag neemt sterk toe. Opdrachtgevers ondervinden daardoor extra druk om zo veel mogelijk transportvermogen te benutten en verliezen in kabels te beperken. Theoretische berekeningen helpen daarbij, maar praktisch testen is een betere graadmeter, vindt Prysmian Netherlands. Daarom ontwikkelde het High-voltage Research Laboratory (HRL) een methode om de verliezen in hoogspanningskabels voor wisselspanning echt te meten.
Kloppen theoretische berekeningen wel in de praktijk? Die kernvraag houdt drie ingenieurs van het HRL in Delft dagelijks bezig. Om die te beantwoorden, hanteert Prysmian Netherlands meerdere testmethodes. De nieuwste is een met TNO ontwikkelde testmethode voor het vaststellen van de wisselstroomweerstand (Rac) in hoogspanningskabels. Robert Bartholomeus, sr. HRL engineer: “De vraag naar grotere en verliesarme kabels stijgt. Onze ontwikkeling van geleiders staat dan ook niet stil. Met theoretische berekeningen komen wij een heel eind, maar door de theorie in de praktijk te brengen, zetten we een stap extra.” HRL voert de Rac-metingen veelal klantspecifiek uit, maar ook voor R&D doeleinden.
Kabels zwaarder belasten
Een Rac-meting biedt houvast om de stroomcapaciteit van een geleider maximaal te benutten.
“Temperatuur is een beperkende factor in de belastbaarheid van een hoogspanningskabel. Door verliezen in de vorm van weerstanden te beperken, warmt de kabel minder op en is deze zwaarder te belasten. Dus hoe nauwkeuriger je de wisselstroomweerstand kent, des te beter je de stroombelastbaarheid kunt bepalen.”
Meerdaagse meting
Het meten van wisselstroomweerstanden is complex en tijdrovend. De moeilijkheid zit in het filteren van de spanning zodat alleen het resistieve deel overblijft. Dit resistieve deel is maar een zeer kleine fractie van de gemeten spanning. Een Rac-meting duurt meerdere dagen. De geleider wordt eerst opgewarmd tot zijn maximale bedrijfstemperatuur. Afhankelijk van het materiaal en de dikte van de geleider duurt dat zes tot twaalf uur. Deze warmtecyclus wordt meermaals herhaald om een stabiele weerstandswaarde te bereiken voor een betrouwbare meting.
Hoge nauwkeurigheid
De tests vinden plaats in een vaste opstelling. Om verstoringen van ijzeren constructies te voorkomen, plaatsen de ingenieurs de kabelopstelling van circa 15 meter bij 2,5 meter op een houten podium. Vervolgens wordt via stroomtransformatoren een verwarmingsstroom van maximaal 4000 A in de kabel geïntroduceerd om een stabiele temperatuur te bereiken. Daarna wordt de spanningsval over een bepaalde lengte gemeten en gecompenseerd via een spoel om tot slot de Rac in Ohm per kilometer te berekenen. Door een optimale compensatie bereikt het HRL een zeer hoge nauwkeurigheid:
“Deze methode levert zeer betrouwbare resultaten op.”