EO_501

ELETTRONICA OGGI 501 - APRILE 2022 65 T&M NUMERICAL MODELLING della guaina. Se i nuclei dei cavi sono vicini (ad esempio, nel caso di un cavo 3C di un parco eolico), la precisione del calcolo delle perdite si riduce. Usando il FEM, i tecnici di Hellenic Cables sono stati in grado di studiare come gli effetti di prossimità dei conduttori influenzino le perdite generate nelle guaine dei cavi sottomarini con nuclei rivestiti di piombo e armatura non magnetica. Hanno poi confrontato lo standard IEC con i risultati dell’analisi agli elementi finiti, evidenziando un migliore accordo con i valori misurati da una configurazione sperimentale (Fig. 8). Questa ricerca è stata discussa nell’articolo “Induced Losses in Non-Magnetically Armoured HVAC Windfarm Export Cables” (Rif. 5). Resistenza termica del suolo Diversi tipi di terreno hanno diverse caratteristiche di isolamento termico, che possono limitare fortemente la quantità di calore dissipato dal cavo, riducendo così la sua capacità di trasporto della corrente. Questo significa che per trasmettere la stessa quantità di potenza in aree con un terreno più sfavorevole dal punto di vista termico sono necessari conduttori di dimensioni maggiori, con un conseguente aumento del costo del cavo. Nel documento “Rigorous calculation of external thermal resistance in non-uniform soils” (Rif. 6), il teamdi Hellenic Cables ha usato la modellazione FEM per calcolare la resistenza termica effettiva del suolo per diversi tipi di cavi e differenti scenari di installazione (Fig. 9). In primo luogo, hanno simulato il trasferimento di calore in condizioni stazionarie con temperature arbitrarie sulle superfici del cavo e del suolo. Hanno poi valutato la resistenza termica effettiva basata sul calore dissipato dalla superficie del cavo nel terreno circostante. Sono state eseguite simulazioni per due tipi di cavi: un tipico cavo sottomarino di tipo SL con 87/150 kV, una sezione di 1.000 mm 2 e conduttori in rame, e un tipico cavo terrestre con 87/150 kV, una sezione di 1.200 mm 2 e conduttori in alluminio. Il team ha analizzato tre diversi scenari di installazione del cavo (Fig. 10). Il primo scenario si verifica quando un cavo è installato sotto Fig. 9 – Rappresentazione FEM del suolo multistrato (con condizioni al contorno incluse) Fig. 10 – Installazioni sotto uno strato orizzontale (colonna sinistra), all’interno di uno strato orizzontale (colonna centrale) e all’interno di una trincea riempita (colonna destra) per un cavo sottomarino (riga superiore) e un cavo sotterraneo (riga inferiore) uno strato orizzontale, per esempio quando ci si aspetta che ondate di sabbia si sovrappongano gradualmente al livello iniziale del fondalemarino dopo l’installazione. Il secondo si riscontraquandouncavoè installatoall’internodi unostrato orizzontale, il che si verifica quando l’installazione avviene in una regione con perforazione direzionale orizzontale (Horizontal Directional Drilling, HDD). Il terzo scenario si incontra quando un cavo è installato all’interno di una trincea riempita, tipica delle regioni con un comportamento termico sfavorevole, con lo scopo di ridurre l’impatto del terreno sull’aumento della temperatura del cavo. I risultati della modellazione numerica dimostrano che il FEM può essere applicato a qualsiasi materiale, a qualsiasi forma di terrenomultistratooriempimentodi terreno, eche ilmetodo è compatibile con l’attuale metodologia di valutazione della norma IEC 60287. Resistenza di messa a terra La valutazione della resistenza dimessa a terra è importante per garantire l’integrità e il funzionamento in sicurezza dei limitatori di tensione della guaina dei cavi (SVL) quando sono soggetti all’aumento del potenziale di terra (EPR). Per calcolare la resistenza di messa a terra, gli ingegneri devono conoscere la resistività del suolo per il problema in questione e avere un metodo di calcolo robusto, come il FEM. Il team di Hellenic Cables ha utilizzato il FEM per analizzare la resistività del suolo in due siti: uno nel nord della Germania e uno nel sud della Grecia. Come descritto nel documento “Evaluation of Grounding Resistance and Its Effect on Underground Cable Systems” (Rif. 7), i tecnici hanno scoperto che la resistività apparente del suolo è una funzionemonotona della distanza, e che unmodello di suolo a due strati è sufficiente per il loro problema dimodellazione (Fig. 11). Dopo aver trovato la resistività, il team ha calcolato