Italy–Austria GIL in the new planned railway galleries Fortezza–Innsbruck under Brenner Pass

The paper deals with the possibility of installing a double-circuit gas insulated transmission line (GIL) in the pilot tunnel of the new planned railway galleries Fortezza–Innsbruck. The high GIL power ratings with very low power losses would allow a strong and highly efficient energy exchange particularly useful for the future European Market and could represent a new fundamental step in reconstructing the European interconnection network. Two separate railway tunnels (Φ≈9.6 m) will run under the Brenner Pass from Fortezza (Italy) to Innsbruck (Austria) but will be preceded by the construction of a continuous pilot tunnel (Φ≈4.3 m) useful for work logistics and chiefly for detection of the rock stratigraphy. Once the whole work will be over, the pilot tunnel will be used as a service gallery (drainage of water) where a double-circuit GIL can efficiently be installed. The paper gives the main characteristics of planned galleries, several details on the transmission line and its performance, the electro-magnetic field impact considering the proximity effects and the earthing arrangement in order to zero the touch-voltages in case of phase-to-enclosure short-circuits. The chief features of GIL solution are the lowest transmission power losses and the absence of shunt reactive compensation for this line length (appr. 65 km) but mostly the safety of personnel in case of short-circuit and the possibility of usual re-closure cycles for operation continuity. This paper gives an overview of other analysis: GIL no-load regime, electromagnetic interferences between railway and GIL system, pilot tunnel ventilation and GIL thermal regime. In order to achieve satisfying power flows, the new link requires both Italian/Austrian regional grids (380 kV÷110 kV) to be restructured and rationalized. This research is supported by European Community in the framework of TEN-ENERGY programme for analyzing both, technical and environmental issues of integrating 380 kV gas insulated transmission line and rail transport in tunnel between Italy and Austria entitled "Studies for a new 380 kV transmission line between Italy and Austria through the Brenner pass: Integration of Electricity and Rail Transport in Tunnel". The project leader is TERNA (Italian TSO) whereas the associated beneficiaries are the University of Padova and TIWAG-Netz AG (Tyrol TSO) with support of Graz University of Technology.

Der vorliegende Bericht beschäftigt sich mit der Machbarkeit der Nachnutzung des Pilotstollens zum geplanten Brenner-Basistunnel von Innsbruck nach Franzensfeste für eine zweisystemige gasisolierte Leitung (GIL). Die hohe Übertragungskapazität in Verbindung mit den niedrigen Übertragungsverlusten ermöglicht einen leistungsstarken, hoch effizienten Energieaustausch im Sinne des zukünftigen europäischen Marktes und setzt einen grundlegenden Schritt zum Ausbau des europäischen Verbundnetzes. Zwei getrennte Eisenbahntunnel (d≈9,6 m) sollen zwischen Innsbruck (Österreich) und Franzensfeste (Italien) den Brenner Pass unterqueren. Dabei wird zur geologischen Erkundung ein durchgehender Pilotstollen errichtet (d≈4,3 m), der auch noch während der Bauphase der Eisenbahnröhren zum Abtransport von Ausbruchmaterial und für logistische Zwecke gebraucht wird. Nach der Fertigstellung der beiden Hauptröhren soll dieser Tunnel nur mehr für Wartungsarbeiten und zur Ableitung von Bergwasser genutzt werden, womit der Tunnel für eine effiziente Unterbringung einer zweisystemigen GIL zur Verfügung gestellt werden kann. Beschrieben werden die Hauptmerkmale der geplanten Röhren, Details zur Übertragungsleitung und deren Leistung, die elektromagnetische Beeinflussung unter Berücksichtigung des "Proximity-Effekts" und notwendige Erdungsmaßnahmen zur Vermeidung von Berührungsspannungen im Falle eines Erdkurzschlusses. Die Vorteile bei der Realisierung der Übertragungsleitung als GIL liegen neben den niedrigen Übertragungsverlusten, dem Verzicht auf Blindleistungskompensation trotz der großen Leitungslänge (ca. 65 km), hauptsächlich beim Fehlen brennbarer Materialien, wodurch die Personensicherheit auch im Falle eines Kurzschlusses gewährleistet wird, und bei Wiederversorgungszeiten im Falle eines Lichtbogenfehlers, die im Bereich jener von Freileitungen liegen. Weiters enthält dieser Bericht eine Übersicht über andere Untersuchungen, wie: GIL-Leerlaufverhalten, elektromagnetische Beeinflussung zwischen dem GIL-System und der Bahnstromversorgung, Belüftung des Pilotstollens und thermisches Verhalten der GIL. Um einen ausreichenden Lastfluss zu erzielen, wird eine Umstellung in den regionalen Netzen Österreichs und Italiens (380 kV – 110 kV) erforderlich. Die Studie über die technischen und ökologischen Auswirkungen der Kombination einer 380-kV-GIL-Verbindung mit der Eisenbahnverbindung durch den Brenner-Basistunnel zwischen Österreich und Italien wurde im Rahmen des "TEN-ENERGY"-Programms gefördert und trägt den Titel "Studies for a new 380 kV transmission line between Italy and Austria through the Brenner pass: Integration of Electricity and Rail Transport in Tunnel". Zum Projektkoordinator wurde der italienische Übertragungsnetzbetreiber TERNA ernannt. Weiters an der Studie mitgewirkt haben die Universität Padua und der Tiroler Übertragungsnetzbetreiber TIWAG-Netz AG, unterstützt durch die Technische Universität Graz.