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24.01.2014 | Elektrotechnik | Im Fokus | Online-Artikel

Ein riesiger Schalter für 300.000 Volt Gleichstrom-Netze

verfasst von: Andreas Burkert

2 Min. Lesedauer
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Teuren Strom sparen. Die Hochspannungs-Gleichstromübertragung war schon immer die beste Wahl, um große Energieverluste auf Überlandleitungen zu vermeiden. Doch es fehlten adäquate Leistungsschalter. Doch jetzt lassen sich 300.000 Volt Gleichstrom schnell und sicher schalten. Eine Revolution am Energiemarkt.

Stromnetzbetreiber mögen die Hochspannungs-Gleichstromübertragung. Die Energieverluste sind nämlich viel geringer als bei herkömmlichen Drehstrom-Überlandleitungen. Auch lässt sich auf diese Art und Weise ein wesentlich effizienteres Stromnetz betreiben, wie die Darstellungen von Valentin Crastan und Dirk Westermann in „Elektrische Energieversorgung 3“ zeigen (Kapitel Hochspannungsgleichstromübertragung, S. 397-463). Dass sich dennoch die Drehstromtechnik durchgesetzt hat, hat einen einfachen Grund: Bricht im Fehlerfall die HGÜ-Systemspannung zusammen, pflanzen sich die Folgen des Fehlers rasch durch das ganze Netzwerk fort. Wer dann solch einen Gleichstromkreis unterbrechen möchte, muss mit einem Lichtbogen zwischen den Kontakten rechnen, der sich nicht löschen lässt.

Als nun vor etwa einem Jahr ABB bekannt gab, den weltweit ersten Leistungsschalter für die Hochspannungs-Gleichstromübertragung entwickelt zu haben, rüttelte die Meldung die Fachwelt auf. Künftig sei es nämlich möglich, in nur 5 ms eine Gleichspannung von 320.000 V unterbrechen zu können. Dies ist auch gute Nachricht für die Erzeuger Erneuerbarer Energien. Mit den Gleichstrom-Schaltern ist es demnächst möglich, Leitungen zu einem Netz zu verschalten. So könnte beispielsweise Frankreich aus einer Leitung von Solarkraftwerken in Nordafrika nach Deutschland Strom entnehmen.

Mechanisches Trennschaltgerät im Detail erklärt

Darüber hinaus profitierten auch Punkt-zu-Punkt-HGÜ-Verbindungen von der Möglichkeit, Fehlerströme gleichspannungsseitig zu unterbrechen. Der nun entwickelte Gleichstrom-Leistungsschalter erlaubt nämlich den Weiterbetrieb der Konverterstationen. Laut Experten kann dank des Leistungsschalters auch die Leistungsübertragung etwa bei Blitzeinschlägen in HGÜ- Freileitungen schneller erfolgen. Das Herz des System ist dabei ein sehr schnelles mechanisches Trennschaltgerät.

Dessen Funktion haben die Autoren Ueli Steiger und Per Skarby in „Entwicklung eines ultraschnellen Schaltgeräts für HGÜ-Netze„ im Detail vorgestellt. Dieser Schalter (Ultraschneller Trennschalter, kurz UST genannt) stellt eine zentrale Komponente des von ABB entwickelten Hybrid-DC-Schaltschemas dar. Das besondere am Schalterkonzept: Es kombiniert leistungselektronische Bauelemente mit mechanischen Schaltgeräten und ermöglicht so die Realisierung eines verlustarmen DC-Schalters, der bidirektionale DC-Fehlerströme im Kiloampèrebereich unter Systemspannungen von mehreren hundert Kilovolt innerhalb kürzester Zeit zuverlässig unterbrechen kann.

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