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Towards Electrothermal Optimization of a HVDC Cable Joint Based on Field Simulation

Späck-Leigsnering, Yvonne ; Ruppert, Greta ; Gjonaj, Erion ; De Gersem, Herbert ; Koch, Myriam (2024)
Towards Electrothermal Optimization of a HVDC Cable Joint Based on Field Simulation.
In: Energies, 2021, 14 (10)
doi: 10.26083/tuprints-00019628
Artikel, Zweitveröffentlichung, Verlagsversion

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Kurzbeschreibung (Abstract)

Extruded high-voltage direct current cable systems transmit electric power over long distances. Numerical field simulation can provide access to the internal electrothermal behavior of cable joints, which interconnect cable sections. However, coupled nonlinear electrothermal field simulations are still a challenge. In this work, a robust numerical solution approach is implemented and validated. This approach allows for efficient parameter studies of resistively graded high-voltage direct current cable joint designs. It is assessed how the dielectric stress distribution between the conductor connection and the grounded cable sheath is influenced by nonlinear field and temperature dependent electric conductivity of the field grading material. Optimal field grading material parameters, which fulfill the field grading and power loss requirements, are suggested based on the simulation studies.

Typ des Eintrags: Artikel
Erschienen: 2024
Autor(en): Späck-Leigsnering, Yvonne ; Ruppert, Greta ; Gjonaj, Erion ; De Gersem, Herbert ; Koch, Myriam
Art des Eintrags: Zweitveröffentlichung
Titel: Towards Electrothermal Optimization of a HVDC Cable Joint Based on Field Simulation
Sprache: Englisch
Publikationsjahr: 12 Januar 2024
Ort: Darmstadt
Publikationsdatum der Erstveröffentlichung: 2021
Ort der Erstveröffentlichung: Basel
Verlag: MDPI
Titel der Zeitschrift, Zeitung oder Schriftenreihe: Energies
Jahrgang/Volume einer Zeitschrift: 14
(Heft-)Nummer: 10
Kollation: 13 Seiten
DOI: 10.26083/tuprints-00019628
URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/19628
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Herkunft: Zweitveröffentlichung DeepGreen
Kurzbeschreibung (Abstract):

Extruded high-voltage direct current cable systems transmit electric power over long distances. Numerical field simulation can provide access to the internal electrothermal behavior of cable joints, which interconnect cable sections. However, coupled nonlinear electrothermal field simulations are still a challenge. In this work, a robust numerical solution approach is implemented and validated. This approach allows for efficient parameter studies of resistively graded high-voltage direct current cable joint designs. It is assessed how the dielectric stress distribution between the conductor connection and the grounded cable sheath is influenced by nonlinear field and temperature dependent electric conductivity of the field grading material. Optimal field grading material parameters, which fulfill the field grading and power loss requirements, are suggested based on the simulation studies.

Freie Schlagworte: HVDC, power cables, joints, field grading, nonlinear electrothermal coupling, multiphysics
Status: Verlagsversion
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-196287
Zusätzliche Informationen:

This article belongs to the Special Issue Modelling and Numerical Simulation of HVDC Cable Systems

Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 621.3 Elektrotechnik, Elektronik
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Teilchenbeschleunigung und Theorie Elektromagnetische Felder
Hinterlegungsdatum: 12 Jan 2024 14:08
Letzte Änderung: 12 Mär 2024 10:00
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