/energi

Strøm fra vindmøller stresser kablerne

Efter ti alvorlige fejl på mufferne til vindmøllekabler har Nordvestjysk Elforsyning rettet mistanken mod den meget varierende belastning, som møllerne udsætter kablerne for.

Af Ib Salomon, mandag 04. apr 2011 kl. 13:03

Den meget varierende strømproduktion fra vindmøller er under mistanke for at være skyld i overophedede strømkabler, der ”graver sig op” og kabelmuffer, der splittes ad, som man har oplevet adskillige tilfælde af hos Nordvestjysk Elforsyning, NOE.

Normalt belastes et elkabel kun 10-40 procent, hvilket sikrer, at der er ekstra kapacitet til rådighed, hvis der for eksempel sker en omlægning af nettet. Men belastningen af kabler med vindmøllestrøm er helt anderledes – det har NOE lært på den hårde måde:

»Vi har haft ti alvorlige fejl på kablerne til vindmøller. Der er tale om kabler af aluminium med et tværsnit på 300 mm^2, og i alle tilfældene er det gået ud over mufferne på kablerne,« forklarer linjeassistent Bo Koch fra NOE.

Hver gang går der let en dag eller halvanden, inden fejlen er lokaliseret og udbedret – og når en muffe ryger, skal den erstattes af to nye, fordi et stykke af kablet må fjernes.

NOE har hele 241 vindmøller i sit forsyningsområde, og selv om kablerne både er dimensioneret og gravet ned helt efter bogen, tyder meget på, at det er den meget vekslende belastning fra vindmøllerne, der stresser kablerne. Det er i hvert fald, hvad teknikerne hos NOE er nået frem til.

»Med vindmøllerne er det ofte fuld gas eller tomgang. Vi har ofte en vind på 10-12 m/s, og det betyder fuld gang i vindmøllerne, og dermed belastes kablerne 80-100 procent. Det gør dem varme, men når aluminium afkøles, falder det ikke helt tilbage til sin gamle form. Den hyppige udvidelse og sammentrækning ser ud til at slide på især mufferne,« forklarer Bo Koch.

Han tilføjer dog understreger, at mufferne først skal gennemgå en uvildig undersøgelse, inden den endelige konklusion kan drages.

Sandet jord gør kabler ekstra varme
Også jordbundsforholdene menes at spille ind, for mange steder i NOE’s område er jorden sandet og tørrer derfor let ud omkring et varmt kabel. Den tørre jord er en dårlig varmeleder, og dermed kan kablerne blive ekstra varme.

NOE har orienteret naboselskaberne om problemerne med kablerne til vindmøllestrøm, og flere har ringet for at få gode råd, så de kan undgå lignende skader.

Problemerne med mufferne på kablerne er i øvrigt ikke de eneste. For første gang nogensinde var NOE for nylig ude for en brand på en transformatorstation, en 60 kV-station. Stationen tager imod strøm fra et decentralt kraftvarmeværk, som leverer strøm on-and-off.

Årsagen til branden er endnu ikke fastslået, men også her har Bo Koch stærk mistanke til aluminiumsforbindelsen, fordi meget tyder på, at den hyppige opvarmning og afkøling har fået kabelskoene til at løsne sig og gjort kontaktfladen mindre.

Kablet kravlede op
Særlig galt gik det forrige sommer på kablet til Rønland Vindpark, der består af otte vindmøller på tilsammen 17,2 MW. Fra vindparken føres strømmen gennem to 3x1x400 mm^2 al-pex-kabler ca. 2,5 km frem til en transformatorstation. Det meste af strækningen er snorlige og følger jernbanedæmningen på Harboøre Tange. Kablet var gravet ned efter alle forskrifter og havde 90 cm jorddækning.

»Jeg havde vagt og fik en melding om udfald af en linje. Jeg går ud for at søge efter fejlen og ser så noget stikke op over jorden. Det viste sig at være kablet, der nu lå delvis oven på jorden,« fortæller Bo Koch.

Trækket i kablet havde været så kraftigt, at mufferne var rykket fra hinanden, og det fik linjen til at falde ud. Desuden havde varmen fået kappen om de tre faser til at smelte, så de tre kabler nærmest var vulkaniseret sammen.

At kablet var ”kravlet” op, skyldes efter alt at dømme netop den sandede jord: Når kablet var fuldt belastet, blev det så varmt, at sandet omkring det tørrede ud og sivede ind under det. De mange opvarmninger og afkølinger fik så langsomt kablet til at vandre opad, indtil det sidst var blotlagt. Løsningen blev et nyt kabel, lagt i et lag bakkesand, der bedre kan klare de store temperaturudsving, både ved at bortlede varmen og fastholde kablerne i dybden.

Stor eksport af strøm
Alt i alt vil NOE arbejde for, at der fremover tages større hensyn til de særlige forsyningsforhold, som de mange vindmøller giver anledning til i de forsyningsselskaber, der har mange vindmøller og dermed en stor ”eksport” af strøm. Dels fordi det koster ekstra at dimensionere og vedligeholde kablerne, dels fordi der tilsyneladende opstår flere fejl end på et normalt distributionsnet.

»Vi er selvfølgelig også interesserede i at få opklaret, om det er kablerne, dimensioneringen eller os, der er noget galt med, for vi begynder at få klager fra vindmølleejerne over de mange fejl på mufferne,« siger direktør Flemming Poulsen fra NOE.



04. apr 2011 kl 13:17

avatar

Poul-Henning Kamp

dimensioneringsfejl ?

Er det ikke bare en triviel dimensioneringsfejl, hvor nogen har glemt at sandjord ikke leder varmen lige så godt som muldjord ?

Poul-Henning


04. apr 2011 kl 14:46

Brian Schneider

dimensioneringsfejl ?

Kiggede lidt på billederne i den relaterede historie.
17,2 MW @ 20 kV = 500 A.
I så løs sandjord som ses på billederne og ved konstant belastning så siger min regnestok mig at et 630 mm² kabel nok havde været mere korrekt end det valgte 400 mm².
De øvrige beskrevne effekter er nok en naturlig følge af i perioder at drive sit kabel ved over 130 grader på lederen.


04. apr 2011 kl 14:57

Bjarke Mønnike

Re: dimensioneringsfejl ?

Så er det lige før med den temperatur, at man burde kræve at kablerne bliver lagt under veje så de kan tø dem om vinteren hvor det blæser mest.

Ved Velux store vindtunnel er der snefrit over kabelføringen, når der køres med den :o)


04. apr 2011 kl 15:04

Jesper Jepsen

Re: dimensioneringsfejl ?

jo men hvem betaler forskelen mellem 400 og 630mm2 kablet? et godt gæt er ikke dem der ejer vindmøllerne..


04. apr 2011 kl 15:12

Lars Andersen

Re: dimensioneringsfejl ?

jo men hvem betaler forskelen mellem 400 og 630mm2 kablet? et godt gæt er ikke dem der ejer vindmøllerne..

Det er heller ikke dem på nettomålerordningen :-)


04. apr 2011 kl 15:14

Bjarke Mønnike

Re: dimensioneringsfejl ?

Det er utroligt at der stadig er nogen der spøger om hvem der betaler.

Det vil i sidste ende være kunderne, men den prodcent der kan levere den samme vare billigst får ordren.

Så den producent der lægger 700mm^2 taber markeds andele til den som lægger 400mm^2 , forudsat at de 400mm^2 ikke kræver udgifter til reparationer.

Der er sådanne trivielle ligegyldigheder ingeniører leger med til dagligt:o)


04. apr 2011 kl 16:36

Mark Petersen

Re: dimensioneringsfejl ?

hvis ingen af dem vil betale så indsæt en sikring ved vindmøllen og når de laver en belastnig som er for stor så brander den af
og den kan så vælge at blive ved med at købe nye sikkringer eller betale for et kraftiger kable for derved at kunne montere en kraftigere sikkring


04. apr 2011 kl 17:22

Finn Jensen

xxxx


yyyy


04. apr 2011 kl 17:50

Allan Larsen

Re: dimensioneringsfejl ?

Der står to kabler.

"Fra vindparken føres strømmen gennem to 3x1x400 mm^2 al-pex-kabler"


04. apr 2011 kl 18:46

Peter Hansen

Det er ikke bare kablerne

...der har et problem. Forbrugeren har det problem at ydelsen ikke falder godt sammen med behovet.


04. apr 2011 kl 22:15

Jens Arne Hansen

Re: dimensioneringsfejl ?

Naturligvis har ingeniørerne begået en fejl ved at dimensionere ud fra gældende praksis og normer!

Blot mærkeligt at alle de lærde i en generation har overbevist os om vindkraftens fortræffeligheder, men glemt at sætte sig ind i hvad det indebar i praksis.
Man glemte vist at skrive lærebogen om vindkraft.

For som et lille land er vi nok for små til at gå forrest på egen hånd med alle de teknologier som skal udvikles for at vindkraften kan blive en succes for samfundet og ikke bare for fabrikanterne og vindmølleejerne.
For måske skal hele vor infrastrukter med ledningsnet, hovedtransformere og generatorer forstærkes så de kan holde til den specielle driftsform som en stadig større andel tilfældig produceret el medfører.
Ellers kommer vi nok til at se hændelser som langt overgår nogle havarerede kabler, måske lykkes det ultimativt nogen en dag at sætte hele molevitten i selvsving og havarere en større del af nettet når man har disse enorme strømme vandrende rundt for at finde en aftager?

Godt med visioner men burde de ikke være ordentligt gennemarbejdet inden man førte dem ud i livet?
Måske burde man bare indtil videre fastslå at alle komponenter i et vindkraftsystem skal være overdimensioneret 100% eller mere i forhold til normal standard?



04. apr 2011 kl 22:46

Richard Foersom

Re: dimensioneringsfejl ?

Det er næppe relateret til ovenstående problem, men Rønland vindmøllepark har Danmarks rekord i højeste årlige kapacitetsfaktor. Der er Vestas 2MW og Bonus 2.3MW møller. I årene 2004-2009 havde Vestas møllerne kapacitetsfaktor på 44% - 50%. Bonus møllerne en anelse mindre.

http://www.ens.dk/da-DK/Info/T...aspx


04. apr 2011 kl 22:50

Søren Lund

Re: dimensioneringsfejl ?

Naturligvis har ingeniørerne begået en fejl ved at dimensionere ud fra gældende praksis og normer!

Det har man jo så heller ikke gjort!

Der findes med garanti en norm for hvor tykt et aluminiumskabel, anlagt i sandjord, skal være, for at kunne lede 17,2 MW vedvarende, uden at blive så varmt at mufferne ikke kan klare det, og den er ikke blevet overholdt.

Så er det sådan set ligegyldigt om det er vindmøller eller et hvilket som helst andet anlæg, der enten kan yde eller forbruge 17,2 MW!

- Med mindre du kan overbevise os om, at Ohms lov ikke gælder for vindmøller!


04. apr 2011 kl 23:06

Frits Knudsen

Re: dimensioneringsfejl ?

Så er det lige før med den temperatur, at man burde kræve at kablerne bliver lagt under veje så de kan tø dem om vinteren hvor det blæser mest.



Ved Velux store vindtunnel er der snefrit over kabelføringen, når der køres med den :o)

Og hvis kablerne ligger under en vejbelægning, kravler de formodentlig ikke op på overfladen :-)


04. apr 2011 kl 23:19

Poul Petersen

Forglemmelse

Det lyder lidt til, at de gode folk fra NOE har glem noget af deres børnelærdom, bl.a. hvilken effekt der afsættes i kabler af en given størrelse ved en given belastning.

Ligger kablerne tæt, er det måske også tale om magnetiske påvirkninger.

Men alt i alt, så drejer det sig vel om, at kablerne er underdimensionerede i forhold til den effekt, der ledes igennem, når møllerne kører fuld gas.

Desuden har man så fejlvuderet den ringe varmeledningsevne der er i klitsand, fordi vandet forsvinder lynhurtigt.

Iøvrigt, så må den store varmeudvikling, være udtryk for et enormt transmissionstab, der her afsættes som varme, og altså ikke kommer videre frem i systemet som strøm. Hvem taber på dette?

17 MW kræver vel noget større kabler eller hvad. Er der nogen der har regnet på det?



05. apr 2011 kl 00:07

Jens Arne Hansen

Re: dimensioneringsfejl ?

- Med mindre du kan overbevise os om, at Ohms lov ikke gælder for vindmøller!

Søren Lund, du er den første der fortæller mig at Ohms lov gælder for vindmøller :-)
(Har man en 5 kW motor er man nok ikke så nøjeregnende med startstrømmen, for en 1000 kW går man nok lidt mere op i det for så koster det at overdimensionere)

Men jeg går ud fra at der er en indarbejdet praksis for dimensionering af sådan noget, men at der ikke er taget højde for en ny situation med et andet belastningsmønster, f. eks. hvis det normale er en døgnvariation mellem fuld og halv last hvor temperaturen kan holdes indenfor acceptable grænser, og vi her står med en mere tilfældig variation med måske perioder med overlast gennem flere døgn og perioder uden strøm hvor kablet køles helt ned?

Jeg har ikke noget indgående kendskab til området, men jeg formoder at med de meget anderledes driftsforhold som vi er på vej henimod så vil en kraftig overdimensionering af de centrale dele af net og produktionsenheder være nødvendig hvis ikke vindmølleeventyret skal ende som et IC4-eventyr gange 10!
Og så vil vi forbrugere endnu engang komme til at betale prisen for at nogen vil være klogere end resten af verden!


05. apr 2011 kl 01:35

Søren Lund

Re: dimensioneringsfejl ?

Søren Lund, du er den første der fortæller mig at Ohms lov gælder for vindmøller :-)
(Har man en 5 kW motor er man nok ikke så nøjeregnende med startstrømmen, for en 1000 kW går man nok lidt mere op i det for så koster det at overdimensionere)

Når man dimensionerer en elmotor, så tager man højde for lastprofilen, iht CEI-normen EN 50262, der nøje specificerer hvor mange % en elmotor kan belastes over nominel effekt, i en given lastcyklus, bestående af en begrænset periode, kortere end det varer at opnå termisk balance, efterfulgt af en hvileperiode, lang nok til at motoren kan køle ned.

Eftersom en vindmølle ganske ofte yder max last, i klart længere perioder end det tager generatoren at opnå termisk balance, så er den dimensioneret efter EN 50262 S1, hvilket betyder at møllens mærkeeffekt ikke overstiger generatorens nominelle effekt, så møllen kan yde konstant max-last, uden at overophede generatoren.

Så siger det jo sig selv, at kablets nominelle kapacitet (den effekt hvor kablet opnår termisk balance, ved den temperatur som kabel og muffer er i stand til at modstå) nødvendigvis skal dække de tilsluttede møllers samlede mærkeeffekt.


05. apr 2011 kl 01:44

Søren Lund

Rettelse

Når man dimensionerer en elmotor, så tager man højde for lastprofilen, iht CEI-normen EN 50262

Det er ikke CEI EN 50262, det er CEI EN 60034-1.


05. apr 2011 kl 01:55

Søren Lund

Re: dimensioneringsfejl ?

Jeg har ikke noget indgående kendskab til området, men jeg formoder at med de meget anderledes driftsforhold som vi er på vej henimod så vil en kraftig overdimensionering af de centrale dele af net og produktionsenheder være nødvendig hvis ikke vindmølleeventyret skal ende som et IC4-eventyr gange 10!

Der skal ikke overdimensioneres noget som helst. Ligeså vel som et 1GW akraftværk skal have en tilslutning der kan klare 1GW og et 100 MW gaskraftværk skal tilsluttes med 100 MW kabelkapacitet, så skal en 2 MW vindmølle også tilsluttes med et kabel, der kan tåle 2 MW.

En vindmølle veksler ikke mere mellem max og min last, end et gaskraftværk der kører spidslast (regulerkraft).


05. apr 2011 kl 09:14

Casper Lyngsø

Rettelse igen...

@Søren Lund

Nu du retter på dig selv hedder den IEC EN 60034-1

Mvh
Casper


05. apr 2011 kl 09:33

avatar

Martin Zacho

Re: Rettelse igen...

@Casper

Nu du retter på dig selv hedder den IEC EN 60034-1

Det kommer såmænd an på om du er franko- eller anglofil :)

Martin.


05. apr 2011 kl 09:35

Lars Andersen

Re: Rettelse igen...

Der skal ikke overdimensioneres noget som helst.

Måske ikke i forhold til en standard for maksimal effekt. En af de ting som er mistænkt i den konkrete sag er effektvariationen, kablet bliver belastet mekanisk og termisk ved mange start/stop.

Prøv du selv det i en dieselbil :-)

En anden måde at se en overdimensioneringen på er at se på hvor meget kabel, både i kvadrat og længde der bruges på at forbinde møller med lav kapacitetsfaktor langt ude på Lars Tyndskids mark.

Der er kun en til at betale for det, og det er forbrugeren. Der er jo tilslutningspligt for energiselskabet.


05. apr 2011 kl 22:50

Leif Neland

Re: dimensioneringsfejl ?

hvis ingen af dem vil betale så indsæt en sikring ved vindmøllen og når de laver en belastnig som er for stor så brander den af
og den kan så vælge at blive ved med at købe nye sikkringer eller betale for et kraftiger kable for derved at kunne montere en kraftigere sikkring

Går sikringerne skal man ikke alene købe nye sikringer; man skal højst sandsynligt købe nye vinger, eller i det mindste nye bremsebakker.

En mølle, der taber forbindelsen til nettet i kraftig vind, løber meget hurtigt op i fart, hvis bremsesystemet ikke får fat i den.


05. apr 2011 kl 23:06

Poul Petersen

Underdimensioneret

Det står jo mere eller mindre i artiklen: "Normalt belastes kablerne 10-40%"

Når så møllerne kører fuldt skrald smelter skidtet - altså er kablerne for små - det ved enhver da, der har med el at gøre...

NOE må tilbage til regnebrædtet...

Er der monstro en Ingeniør her der kan regne efter hvad dimension kabel der skal til at fragte 17,2 MW 5 kilometer uden at det smelter isoleringen?


06. apr 2011 kl 08:09

Jan Stie

Fordeling

Men problemet kan også skyldes at de to parralelle kabler ikke har samme modstands karakteristik, hvorved fordelingen i kablerne ikke er ens. Dette kunne medføre at det ene kabel er overbelastet selv om beregningerne viser noget andet.
Nu har jeg ikke erfaring med hvordan man checker disse kabler før man tilslutter dem, laver man en modstands måling for at checke dem?
Jeg er ikke sikker på at det er nok bare at have samme længde på kablerne, der kan være en forskel i AL legering i de forskellige kabler og samlingerne kan være udført med forskellig "modstands vædi".

Hvilken spænding er der påført kablerne der er tidligere nævnt 20KV er dette korrekt ?


06. apr 2011 kl 10:23

Jens Madsen

Produktionsfejl, eller dimmensionering?

Hvis et kabel har et svagt sted, hvor kobberet er tyndere, så vil der afsættes forholdsvis stor varme det pågældende sted. Belastes et kabel op til grænserne, er det derfor også mere følsomt, overfor produktionsfejl. Heldigvis, er kobber en god varmeleder - men hvis hele kablet belastes op til grænsen, er kobberet varmt, og dermed sværre at lede varme bort.

Også kabelmuffer og samlinger er mere udsatte, og det er kritisk, at samlingerne udføres med omhu.

Ved dimmensioneringen, er der måske ikke taget tilstrækkeligt højde for forholdende ved samlinger, og eventuelle små beskadielser af kabler. Så på sin vis, så er det en dimmensioneringsfejl. Men jeg vil tro, at problemet sandsynligvis er, at alt er dimmensioneret efter bogen - og at der ikke er taget tilstrækkeligt højde for problemerne, hvor svagheder opstår.

Idag, gør man meget for at dimmensionere "til grænsen". Uanset, om det er limtræsbyggeri, eller kabelbyggeri. Kablerne fremstilles uhyre præcist, fordi at det er kobbertykkelsen, det svageste sted, som sætter grænsen for kablets formåen. Førhen - da man ikke dimmensionerede så præcist, og havde mere "ekstra kobber", fordi man ikke kunne styre processen så nøjagtig, da var der mere reservekobber, der ikke blev overbelastet samtidigt, og derfor kunne virke aflastende, ved at lede varme bort. Man producerede hellere for godt, end for dårligt. Idag, skal alt laves "til grænsen", og en smule utilsigtet sne, kan få bygninger til at brase sammen... Og lidt blæst i vindmøller, kabelmuffer til at eksplodere.


06. apr 2011 kl 10:50

Søren Lund

Re: Underdimensioneret

Er der monstro en Ingeniør her der kan regne efter hvad dimension kabel der skal til at fragte 17,2 MW 5 kilometer uden at det smelter isoleringen?

Det kræver at man kender den omgivende (sand)jords isolans.


Ny i debatten? Opret en brugerkonto

  • Seneste nyt
  • Mest læste
  • Topdebat
Populært på Facebook
 

Nyhedsbrev

Tilmeld dig vores nyhedsbrev.

Eksterne links om klima
Klimadebat.dk