Kopplung von CFD und Spice Simulation am Beispiel aktiver Kühlung einer offshore GIS-Anlage

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Gasisolierte Hochspannungsschaltanlagen (GIS, Nennspannung über 72.5 kV) sind weltweit unter verschiedenen Randbedingungen im Einsatz. In bestimmten Fällen kann die Notwendigkeit bestehen, einen höheren Strom, als den Bemessungsstrom über die Sammelschiene zu führen. Bisher kamen in diesem Fall mehrere Sammelschienen zum Einsatz. Bei besonderen Platzrestriktionen, wie auf Offshore-Plattformen, ist diese Lösung nicht wirtschaftlich, oder stellt einen großen planerischen Aufwand da. Ein Ansatz ist es die Sammelschiene aktiv zu kühlen. Für die Auslegung einer aktiven Luftkühlung kann die CFD Simulation verwendet werden. Bei Schaltanlagen besteht jedoch die Herausforderung, die große äußere Dimension in Kombination mit feinen Strukturen im Inneren (Kontaktstellen / Leiter) in der Simulation zu berücksichtigen. In diesem Beitrag wird eine Methode vorgestellt, die dieses Problem mit Hilfe der Kopplung von einer elektrothermischen SPICE Simulation mit einer 3D CFD Simulation löst.