EO_501

ELETTRONICA OGGI 501 - APRILE 2022 64 T&M NUMERICAL MODELLING risultati di tutti e tre imetodimostranounbuonaccordoper il sistema di cavi in diverse configurazioni: cortocircuitate agli estremi (Solid Bonding), trasposte (Cross Bonding) e isolate a un estremo (Single Point Bonding) (Fig. 7). Questo dimostra che il FEM può essere applicato a tutti i tipi di configurazione e installazione di cavi tenendo conto sia dell’accoppiamento capacitivo sia di quello induttivo. Il team di Hellenic Cables ha utilizzato il FEM anche per studiare gli effetti termici nei cavi sottomarini, quali i cavi sottomarini HVAC per i parchi eolici offshore, come descritto in “Review of the Accuracy of Single Core Equivalent Thermal Model for Offshore Wind Farm Cables” (Rif. 4). L’attuale standard IEC 60287 1-1 include un modello termico e il team ha utilizzato la modellazione FEM per identificare i suoi punti deboli e migliorarne la precisione. In primo luogo, i tecnici hanno convalidato l’attuale modello IEC con l’analisi agli elementi finiti. Hanno scoperto che gli standard attuali non tengono conto dell’impatto termico dei materiali che compongono lo schermometallico del sistema di cavi, il che significa che la temperatura può essere sottostimata fino a 8 °C. Derivando formule analitiche e correttive basate su diversi modelli FEM, il team ha ridotto questa discrepanza a 1 °C! L’analisi del gruppo evidenzia anche discrepanze significative tra il modello standard e quello FEM, soprattutto quando lo spessore della guaina corrispondente è piccolo, la conducibilità termica della guaina è alta e il nucleo di potenza è grande. Questo problema è particolarmente rilevante per i progetti OFW, poiché si prevede che i cavi coinvolti saranno sempre più grandi. Ulteriori ricerche per la progettazione di cavi Oltre a studiare l’accoppiamento induttivo e capacitivo e gli effetti termici, il team di Hellenic Cables ha valutato altri aspetti dei progetti dei sistemi di cavi, comprese le perdite, la resistenza termica del terreno circostante e la Fig. 7 – Confronto dei risultati tra EMT, FEM e CIM resistenza di messa a terra, utilizzando il FEM e COMSOL Multiphysics. “In generale, COMSOL Multiphysics è molto più semplice da usare e più efficiente, per esempio quando si introducono perdite dipendenti dalla temperatura nel cavo, o quando si presentano domini di elementi semi- infiniti e infiniti. Abbiamo trovato diversi modi per verificare ciò che già sappiamo sui cavi, le loro prestazioni termiche e il calcolo delle perdite”, racconta Chatzipetros. Perdite La dimensione del conduttore di un cavo sottomarino o terrestre influenza il costo del sistema di cavi. Questo è spesso un aspetto cruciale per il progetto di un parco eolico offshore. Per ottimizzare la dimensione del conduttore, i progettisti devono essere in grado di determinare con precisione le perdite del cavo. A questo scopo, si sono occupati per prima cosa della temperatura. Le correnti indotte nelle guaine magnetiche di un cavo producono perdite ulteriori, che contribuiscono all’aumento della temperatura del conduttore. Quando si calcolano le perdite nei cavi, l’attuale standard IEC non considera gli effetti di prossimità nelle perdite Fig. 8 – Distribuzione del flussomagnetico lungo la circonferenza sopra i tre nuclei per due disegni di conduttori (in alto) e i risultati comparati di IEC, misurazione e FEM (in basso)