eet1 Teil2 Energieübertragung und -verteilung FHNW

• Bei Gleichspannung entstehen keine kapazitiven oder induktiven Blindströme auf der Leitung. Deswegen können als Anwendung lange Seekabel gebaut werden, ohne dass ein hoher kapazitiver Strom entsteht. Weiter sind dadurch auch sehr lange Freileitungen (über 1000 km) möglich.
• Die bipolaren Leitungen weisen bei gleicher Übertragungsleistung im Vergleich zu HDÜ weniger ohmsche Verluste auf. (Siehe Kapitel 4.3.11).
• Die dielektrischen Verluste (von Kabeln) sind kleiner.
• Es lassen sich Netze unterschiedlicher Frequenz und Phasenlage koppeln. So kann auch ein 50 Hz Netz mit einem 16,7 Hz Netz (Bahnnetz) gekoppelt werden.
• Die Kraftwerksturbine lässt sich je nach Leistung mit unterschiedlicher Drehzahl fahren, was für hydraulische Kraftwerke einen besseren Wirkungsgrad ergibt.
• Netzstabilitätsprobleme werden verringert, die Leistungsübertragung ist einfach regelbar.
• Kein induktiver Spannungsabfall.
• Kein Skineffekt.

• Die Gleich- und Wechselrichter bedeuten eine zusätzliche, grosse Investition.
• Aufwendige Glättungsschaltungen gegen Oberwellen sind notwendig.
• Die Stromrichter benötigen Blindleistung, welche den Kraftwerksgenerator belastet.
• Schutz und Steuerung sind aufwendig.
• Nicht geeignet für vermaschtes Netz, da auf der DC-Seite keine Energie entnommen werden kann.

• Freileitungen für grosse Distanzen und hohe Leistung
• Seekabel, längere Landkabel
• Kurzkopplung (frequenz- und phasenelastisch), engl. Back-to-Back
• Anbindung von Windenergieanlagen
• Kurzkopplung zur Dämpfung von Oszillationen und Begrenzung der Kurzschlussleistung

Netzgeführte und Selbstgeführte HGÜ

• seit ca. 1970
• „HVDC-Classic“, „Conventional HVDC“
• Thyristoren als Schaltelemente
• Phasenanschnitt
• bis +/-1100 kV, bis 12’000 MW 41 (Freileitung) bzw. bis +/-600 kV, bis 2 GW (Kabel).
• im Betrieb wird die übertragene Wirkleistung vorgegeben, sie hängt lediglich von der Spannungsdifferenz ab (Zündwinkel der Thyristoren)
• Leistungsumkehr durch Umpolung der Spannungsrichtung (via Zündwinkel)
• Blindleistungsbereitstellung für die Leistungselektronik an den Anschlusspunkten notwendig (Kapazitäten)
• wegen der tiefen Schaltfrequenz erheblicher Aufwand zur Beseitigung der Oberwellen
• Kabelstrecken mit Öl-Papier

• seit ca. 2000
• „HVDC-Light“ (ABB), „HVDC-Plus“ (Siemens)
• IGBT als Schaltelemente, Pulsweitenmodulation
• bis +/-500 kV, bis 2000 MW (2015)
• kann Blindleistung bereitstellen
• schwarzstartfähig (wichtig für off-shore Windkraftwerke)
• Kabelstrecken mit (umweltmässig problemloserem) VPE möglich
• Einsatz von Multilevel Convertern mit mehreren Spannungsstufen (geringerer Filteraufwand, Sinusform)
• höhere Stromrichterverluste als netzgeführt

• Unipolar, ein Leiter
• Unipolar, zwei Leiter
• Bipolar

• doppelte Übertragungsleistung
• doppelter Stromrichteraufwand
• verkleinerter Leitungsaufwand
• kein Erdstrom
• im Defektfall eines Stromrichters kann noch immer die halbe Leistung übertragen werden, zweite Leitung als Rückleiter