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The Vienna 400 kV north input

Die Wiener 400-kV-Nordeinspeisung

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e & i Elektrotechnik und Informationstechnik Aims and scope Submit manuscript

Between 1978 and 1986 Wienstrom built three 400 kV FF-cable links (south input) in Vienna (transmission station Pfarrgasse – substation Sued; substation Sued – substation Kendlerstrasse, substation Kendlerstrasse – power station Simmering), consisting of two three-phase circuits each with 1,200 mm2 Co FF cables. Until today it is the only EHV connection for the city of Vienna. Depending on the actual increasing consumption of electricity, 2 % per year as an average, Wienstrom started in the early 1990s planning a new 5.2 km long 400 kV cable input, combined with a new 9.1 km long 400 kV overhead line, in the northern area of the city of Vienna. In the pre-bid stage the following different solutions were foreseen (e.g. FF – PPL – XLPE). Main technical issues: Two transmission capacities were required by Wienstrom (600 MVA without cooling system and 1,040 MVA by using a lateral cooling system with water pipes). The program of the project: The civil works started in March 2004 and the commissioning was in November 2005. The present paper includes a description of the EHV cable system. There are two three-phase circuits. The XLPE cable consists of a 1,200 mm2 copper conductor, XLPE insulation, copper wires screen in combination with welded aluminium sheath firmly bonded to the outer polyethylene sheath. The metallic sheaths are connected in a cross-bonding system. There are six laying sections for each system with cable lengths from 850 to 890 m. The cables are laid in open trefoil with a depth of 2.7 m. All joints are installed in accessible joint bays. In this paper there is a description of the solution adopted to minimize the electromagnetic field (EMF). The paper illustrates the water cooling system installed to increase the power rating in emergency conditions. The temperature behavior of the cable system will be continuously monitored through fiber optics and a dynamic system (RTTR).

In den Jahren von 1978 bis 1986 wurde in Wien von Wienstrom die Südeinspeisung (Umspannwerk Süd/Ost – Kabelübergabestation Pfarrgasse – Umspannwerk Süd; Umspannwerk Süd – Umspannwerk Kendlerstraße; Umspannwerk Kendlerstraße – Kraftwerk Simmering) mittels dreier 380-kV-Ölkabelverbindungen, bestehend aus jeweils zwei dreiphasigen Systemen mit einem Leiterquerschnitt von 1.200 mm2 Kupfer, errichtet. Bis zum Jahresende 2005 war dies die einzige Anbindung der Stadt Wien an das Höchstspannungs-Übertragungsnetz. Durch einen steigenden Energiebedarf von durchschnittlich ca. 2 % pro Jahr begann Wienstrom bereits in den frühen 1990er Jahren mit der Planung einer zusätzlichen neuen Einspeisung im Norden von Wien, welche aus einer 5,2 km langen 400-kV-Kabelverbindung im städtischen Bereich kombiniert mit einer 9,1 km langen 400-kV-Freileitung im ländlichen Bereich bestehen sollte. Im Zuge der Ausschreibung für die Nordeinspeisung wurden folgende unterschiedliche Kabeltechnologien zugelassen und verglichen: papierisoliertes Ölkabel; PPL-isoliertes Ölkabel, VPE-isoliertes Kabel. Die Hauptkriterien für die Kabelverbindung waren: eine Übertragungsleistung von 600 MVA je System ohne Verwendung des Kühlsystems sowie eine Übertragungsleistung von 1.040 MVA bei Verwendung einer indirekten Kühlung mit Wasserrohren. Projektablauf: Beginn der Tiefbauarbeiten im März 2004, Fertigstellung der geprüften und betriebsbereiten Kabelanlage im November 2005. Technische Beschreibung der Höchstspannungs-Kabelverbindung: Zwei dreiphasige Systeme mit einem Mindestsystemabstand von 5 m, Leiterquerschnitt 1.200 mm2 Kupfer, VPE-Isolierung, Kupferdrahtschirm in Verbindung mit einem längsgeschweißten Aluminiummantel mit einem abschließenden HDPE-Außenmantel. Der metallische Schirm wurde bei den einzelnen Garnituren ausgeführt und mittels eines Cross-Bonding-Systems verbunden. Die Trasse wurde in sechs Teilabschnitte aufgeteilt, mit einer jeweiligen Kabellänge von 850 bis 890 m. Die Kabel wurden in 2,7 m Tiefe in einem offenen Dreieck mit einem Phasenabstand von 270 mm gemeinsam mit den Kühlrohren in thermisch stabilisiertes Material gebettet. Die Montage der Verbindungsmuffen wurde in begehbaren Muffenbauwerken ausgeführt. In diesen Muffenbauwerken wurden auch spezielle Maßnahmen getroffen, um das elektromagnetische Feld in diesem Bereich zu minimieren. In der Mitte der drei Phasen wurde ein Leerrohr mitverlegt, in welches nachträglich ein LWL-Kabel eingebracht wurde, mit welchem es möglich ist, kontinuierlich die aktuelle Temperatur der Kabelsysteme mittels eines RTTR-Monitoringsystems zu überwachen.

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References

  • Electra No. 66. The calculation of continuous ratings for forced cooled cables.

  • First 380 kV bulk power transmission system with lateral pipe external cable cooling in Austria. Cigré paper 21–09, 1980 Session, Aug. 27–Sept. 4, 1980.

  • IEC 60287 – Electric cables – calculation of current ratings.

  • IEC 62067 – Power cables with extruded insulation and their accessories for rated voltages above 150 kV (Um = 170 kV), up to 500 kV (Um = 550 kV) – Test methods and requirements.

  • OEZE-Sonderheft (1979): 400-kV-Verbindung UW Simmering – UW Kendlerstraße. Oesterreichische Zeitschrift für Elektrizitaetswirtschaft, 32. Jg., 1979, Heft 9/10.

  • OEZE-Sonderheft (1985): 400-kV-Verbindung UW Kendlerstraße – UW Sued. Oesterreichische Zeitschrift für Elektrizitaetswirtschaft, 38. Jg., 1985, Heft 7/8.

  • OEZE-Sonderheft (1987): 400-kV-Verbindung UW Sued – UW Sued-Ost. Oesterreichische Zeitschrift für Elektrizitaetswirtschaft, 40. Jg., 1987, Heft 8.

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Vavra, J., Wanda, M. The Vienna 400 kV north input. Elektrotech. Inftech. 123, 544–550 (2006). https://doi.org/10.1007/s00502-006-0403-6

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