Description succincte
(Allemand)
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In diesem Demonstrationsprojekt wird die Produktion, Inbetriebnahme und der Betrieb von «Druckluftkabeln» - einer neuen Technologie für die elektrische Energieübertragung - in einer typischen Vor-Ort Installation über einem Zeitraum von 1 Jahr demonstriert. Dabei wird eine typische Hochspannungsanwendung für 145 kV, 2500 A auf Hochspannung, Hochstrom, Blitzstoss, Teilentladung, Dichtigkeit und Dauerbetrieb getestet, um die Konformität mit geltenden Normen und die Betriebstauglichkeit zu bestätigen. Druckluftkabel sind eine Weiterentwicklung von Gas-Isolierten Leitungen, wobei das Isoliergas «SF6» durch Druckluft ersetzt wurde und ein neuartiges, patentiertes Flanschdesign eingesetzt wird. Druckluftkabel besitzen technologiebedingt bessere technische Daten als traditionelle Kabeln und als Freileitungen. Daraus ergeben sich im Betrieb deutlich weniger Verluste, eine bessere Umweltverträglichkeit, besserer Brandschutz und weitere Vorteile für den Leitungsbau.
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Description succincte
(Anglais)
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In this demonstration project, the production, commissioning and operation of "compressed air cables" - a new technology for electrical power transmission - will be demonstrated in a typical on-site installation over a period of 1 year. This will involve testing a typical 145 kV, 2500 A high voltage application for high voltage, high current, lightning surge, partial discharge, leakage, and continuous operation to confirm compliance with applicable standards and fitness for service. Compressed air cables are a further development of gas insulated cables, where the insulating gas "SF6" has been replaced by compressed air and a new patented flange design is used. Due to their technology, compressed air cables have better technical data than traditional cables and than overhead lines. This results in significantly lower losses during operation, better environmental compatibility, better fire protection and other advantages for line construction.
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Description succincte
(Français)
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Ce projet de démonstration porte sur la production, la mise en service et l'exploitation de "câbles pneumatiques" - une nouvelle technologie pour le transport d'énergie électrique - dans une installation typique sur site pendant une période d'un an. Une application haute tension typique pour 145 kV, 2500 A sera ainsi testée en termes de haute tension, de courant élevé, de foudre, de décharge partielle, d'étanchéité et de fonctionnement continu, afin de confirmer la conformité aux normes en vigueur et l'aptitude au fonctionnement. Les câbles à air comprimé sont une évolution des câbles à isolation gazeuse, le gaz isolant "SF6" étant remplacé par de l'air comprimé et une nouvelle conception de bride brevetée étant utilisée. De par leur technologie, les câbles pneumatiques présentent de meilleures caractéristiques techniques que les câbles traditionnels et que les lignes aériennes. Il en résulte nettement moins de pertes en service, un meilleur respect de l'environnement, une meilleure protection contre les incendies et d'autres avantages pour la construction de lignes.
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Publications / Résultats
(Allemand)
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Für die Übertragung grosser elektrischer Ströme werden bisher Freileitungen oder Kunststoff-isolierte Erdkabel eingesetzt. Eine neue Idee geht dahin, Erdkabel mit einer Hülle aus Gas zu isolieren statt mit Kunststoff. Derartige Gasisolierungen sind heute schon in Schaltanlagen des Hoch- und Mittelspannungsnetzes verbreitet. In einem BFE-unterstützten Demonstrationsprojekt wurde nun ein Druckluft-isoliertes Hochspannungskabel während eines Jahres unter realitätsnahen Bedingungen getestet. Dabei wurden Erfahrungen gesammelt für den künftigen Einsatz dieser neuartigen Erdkabel.
Documents annexés
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Publications / Résultats
(Français)
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Pour le transport de grands courants électriques, on utilise jusqu’à présent des lignes aériennes ou des câbles souterrains isolés en plastique. Une nouvelle idée consiste à isoler les câbles souterrains avec une gaine de gaz plutôt qu’avec du plastique. De telles isolations gazeuses sont déjà répandues aujourd’hui dans les postes de distribution du réseau haute et moyenne tension. Dans le cadre d’un projet de démonstration soutenu par l’OFEN, un câble haute tension isolé à air comprimé a été testé pendant un an dans des conditions proches de la réalité. Des expériences ont été recueillies à cette occasion en vue de l’utilisation future de ces nouveaux câbles souterrains.
Documents annexés
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Rapport final
(Allemand)
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Im Rahmen dieses Projektes wurde die neu entwickelte «Druckluftkabel» Technologie für 145 kV, 2500 A in einem Pilotprojekt installiert und für 1 Jahr getestet. Druckluftkabel sind eine neue Technologie für die verlustarme elektrische Energieübertragung welche Freileitungen und VPE Kabel ersetzen können. Sie bieten grössere Übertragungsleistungen, deutliche kleinere Übertragungsverluste, kleineren CO2 Fussabdruck und ersetzen SF6 gas und andere PFAS Isoliergase. Sie können unterirdisch und in bestehenden Tunnel installiert werden. Dazu wurden die für die verschiedenen Tests nötigen Prüfpole entwickelt und Spezialkomponenten für die Testdurchführung gebaut. Für die Dauerversuche wurde eine typische 3ph Installation in einem Schutzrohr auf dem Gelände der SBB erstellt. Diese Pilotinstallation wurde in der neu eingerichteten Fabrik serienahe produziert, geliefert und installiert.
Die Ergebnisse des Projektes kurz zusammengefasst:
- Design, Produktion, Montage, Logistik, Transport, Vor-Ort Montage und Inbetriebnahme waren erfolgreich. Verbesserungen in allen Prozzesschritten wurden eingeführt.
- Das neuartige Flanschdesign und das neue Rollensystem für kompakte Rohrmontage haben sich für Montage, Tests, Installation und Demontage gut bewährt.
- Vor-Ort Tests waren positiv und haben auch die Grenzen gezeigt. Die Erwärmungstests haben den wichtigsten Vorteil von Druckluftkabeln bestätigt: Geringere Verluste.
- Der Betrieb über 1 Jahr unter den verschiedensten Randbedingungen war erfolgreich und hat ausreichende Margen für Spannung, Strom, Druck und Temperatur bestätigt.
- Tests an neuen Produktversionen während des Projektes haben Verbesserungen im dielektrischen und mechanischen Design bestätigt und wurden ins Portfolio integriert.
- Weitere Investitionen in Werkzeuge und Betriebsmittel sind nötig für Volumenproduktion.
Parallel zur Testinstallation wurde das Design und die Messergebnisse in einer Reihe von wissenschaftlichen Publikationen veröffentlicht und an Expertentagungen präsentiert. Das grosse Interesse mit Kundenanfragen und weiteren Pilotinstallationen haben gezeigt, dass der Markt diese Technologie benötigt. Druckluftkabel bieten eine neue Technologieoption für die Erneuerung und den Ausbau eines verlustärmeren elektrischen Energieübertragungsnetzes. Zentrale Botschaften:
- Druckluftkabel bieten eine neue Technologieoption für die Energiestrategie 2050.
- Sie vereinfachen Genehmigungsverfahren für Freileitungen, verringern Übertragungsverluste, helfen Anwohnern und können mit bestehender Infrastruktur kombiniert werden.
- Druckluftkabel sind Schweizer Technologie mit Potential für globale Anwendung.
Documents annexés
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Rapport final
(Anglais)
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A newly developed «pressurized air cable” technology for 145 kV, 2500 A was produced for a pilot project, installed, and tested for 1-year in operation. Pressurized air cables (=PAC) are a new technology for high-voltage electric energy transmission, which can replace overhead lines and traditional cables. They have strongly reduced losses and low carbon footprint, can be installed underground and in existing tunnels and replace SF6 gas and PFAS insulation gases. During this project, several certification tests at the “FKH” test facility have been conducted. Specific test poles have been designed and produced for these tests. A typical 3ph installation in a protective tube was installed at the SBB premises for continuous operation tests. All products have been produced and assembled in the newly installed factory in a zero series setup. The main project results so far:
- Design, production, assembly, logistics, transport, On-site assembly, and energization was successful.
- The new flange design as well as the roller system works for assembly, tests, installation into tubes and confined spaces and for disassembly.
- Additional Investments in tools and fixtures are required for volume production.
- The on-site tests were successful and showed the design limits. Heat-run tests confirmed the main advantage of pressurized air cables: Reduced losses.
- The 1-year operation was successful and confirmed good margins for voltage, current, pressure, and temperature.
- Tests on further optimized versions of the product showed improvements in electrical and mechanical design and were integrated into the product portfolio.
- Further investments in tools and production assets are required for volume production.
The design and test results were presented in several scientific papers and conferences. Significant interest in this technology by grid operators has confirmed that the market is ready for this technology. Pressurized air cables offer a new technology option for the expansion and renewing of a more efficient electric energy transmission system. Take home messages:
- Pressurized air cables are available as a new technology to upgrade the high-voltage grid.
- They provide a viable alternative to simplify overhead line approval procedures, improve efficiency, upgrade neighborhoods and merge with existing linear infrastructure.
- Pressurized air cables are Swiss technology with the potential for global application.
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Rapport final
(Français)
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Dans le cadre de ce projet, la nouvelle technologie de "câble à air comprimé" pour 145 kV, 2500 A a été installée sous forme d’une installation pilote et testée pendant un an. Les câbles à air comprimé sont une nouvelle technologie de transmission d'énergie électrique à faibles pertes qui peut remplacer les lignes aériennes et les câbles VPE. Ils offrent de plus grandes capacités de transmission, des pertes de transmission nettement plus faibles, une empreinte carbone réduite et remplacent le gaz SF6 ou d'autres gaz isolants PFAS. Ils peuvent être installés sous terre et dans des tunnels existants. Les pôles d'essai nécessaires pour les différents tests ont été développés et des composants spéciaux ont été construits pour la réalisation des tests. Pour les tests à longue durée, une installation typique de 3 phases placée dans un tube de protection a été réalisée sur un site des CFF. Cette installation pilote a été produite dans l'usine nouvellement aménagée, livrée et installée, comme pour une production en série.
Les résultats du projet en résumé :
- La conception, la production, l'assemblage, la logistique, le transport, le montage sur site et la mise en service ont été réussis. Toutes les étapes du processus ont subi des améliorations.
- Le nouveau design de la bride et le nouveau système de rouleaux pour le montage compact des tubes ont fait leurs preuves pour le montage, les tests, l'installation et le démontage.
- Les tests sur site ont été positifs et ont également montré les limites. Les tests d'échauffement ont confirmé le principal avantage des câbles à air comprimé : moins de pertes.
- L'exploitation pendant 1 an dans des conditions marginales très variées a été un succès et a confirmé des marges suffisantes pour la tension, le courant, la pression et la température.
- Des tests sur de nouvelles versions du produit pendant le projet ont confirmé des améliorations dans le design diélectrique et mécanique. Ces améliorations ont été intégrées dans le portefeuille.
- Des investissements supplémentaires dans l'outillage et les équipements sont nécessaires pour la production en volume.
Parallèlement à l'installation pilote, le design et les résultats de mesure ont été publiés dans une série d’articles scientifiques et présentés lors de conférences spécifiques. Le grand intérêt suscité par les demandes de clients potentiels et le suivi dans le cadre d’autres installations pilotes ont montré que le marché est en demande de cette technologie. Les câbles à air comprimé offrent une nouvelle option technologique pour le renouvellement et l'extension d'un réseau de transport d'énergie électrique avec moindres pertes.
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