informationstag netzentwicklungsplan/umweltbericht der bundesnetzagentur am 05.05.2015 in hannover:...
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Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in Hochspannungs-Drehstrom- und -Gleichstrom-Uumlbertragungssystemen
Lutz Hofmann
Informationstag BNetzA Hannover 05 Mai 2015
Institut fuumlr Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
httpwwwieeuni-hannoverde
Begriffsdefinitionen Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Gliederung
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 2
Houmlchstspannungsnetzausbau mit HDUuml und HGUuml
Hochspannungsshy
Drehstrom-Uumlbertragung (HDUuml)
Hochspannungs-
Gleichstrom-Uumlbertragung (HGUuml)
Hochspannungs-Energie-Uumlbertragung
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 3
Prinzipieller Aufbau einer
Hochspannungs-Drehstromuumlbertragung (HDUuml)
(Kabel oder Freileitung) Transformator Transformator
Kompenshy
sationsshy
anlage
L1
L2
L3
L1
L2 L3
Kompenshy
sationsshy
anlage
nur bei Bedarf nur bei Bedarf
Drehstromleitung
Quelle Nexans
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 4
Prinzipieller Aufbau einer
VSC-Hochspannungs-Gleichstromuumlbertragung (VSC-HGUuml)
Konverter- Gleichstromleitung Konvertershy
station (Kabel oder Freileitung) station Transformator Transformator
=~
~=
Drehstrom-
Netz mit 50 Hz
Drehstromshy
netz mit 50 Hz Filteranlage Filteranlage +
-
+ -
nur bei Bedarf nur bei Bedarf
+ -
N
ggf zus Neutralleiter (N)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 5
Houmlchstspannungsnetzausbau mit HDUuml und HGUuml
Houmlchstspannungsnetzausbau
Freileitung
Hochspannungsshy
Drehstrom-Uumlbertragung (HDUuml)
Hochspannungs-
Gleichstrom-Uumlbertragung (HGUuml)
Kabel
Teilverkabelung
Netzausbau mit Gasisolierter Uumlbertragungsleitung (GIL) nicht beruumlcksichtigt
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 6
Stromkreislaumlnge und Verkabelungsgrad HoumlS-Ebene 1991 ndash 2013
45000 06
40000
Zubau von 75 km
Kabel in 2011
Freileitungen
Kabel
Verkabelungsgrad
05 35000
Ve
rka
be
lun
gs
gra
d in
Str
om
kre
islauml
ng
e in
km
30000 04
25000 03
20000
15000 02
10000
5000
0
01
00 1990 1995 2000 2005 2010 2015
Jahr Quelle BDEW Werte 1999 ndash 2006 interpoliert
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 7
Houmlchstspannungsnetzausbau mit HDUuml und HGUuml
Freileitung
Hochspannungsshy
Drehstrom-Uumlbertragung (HDUuml)
Kabel
Hochspannungs-
Gleichstrom-Uumlbertragung (HGUuml)
LCC HGUuml
netzgefuumlhrt
VSC HGUuml
selbstgefuumlhrt
Kabel Freileitung
Houmlchstspannungsnetzausbau
Teilverkabelung Teilverkabelung
Netzausbau mit Gasisolierter Uumlbertragungsleitung (GIL) nicht beruumlcksichtigt
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 8
VSC-HGUuml-Projekte in Europa ab 2004
Kabel Name Konverterstation 1 Konverterstation 2 Laumlnge Kabel in km Volt in kV Leistung in MW Jahr
HVDC Troll Norway - Kollsnes Norway - Offshore platform Troll A 70 60 80 2004
Estlink Estonia - Harku Finland - Espoo 105 150 350 2006
NordEON 1 Germany - Diele Germany - Borkum 2 platform 203 150 400 2009
HVDC Valhall Norway - Lista Norway - Valhall Offshore platform 292 150 78 2009
BorWin1 Germany - Diele Germany - BorWin Alpha platform 200 plusmn150 400 2012
BorWin2 Germany - Diele Germany - BorWin Beta platform 200 plusmn300 800 2015
East West Interconnector Ireland - Woodland UK - Shotton Wales 130 plusmn200 500 2012
DolWin1 Germany - Heede Germany - DolWin Alpha platform 165 plusmn320 800 2015
HelWin1 Germany - Buumlttel Germany - HelWin Alpha platform 130 plusmn250 576 2015
SylWin1 Germany - Buumlttel Germany - SylWin Alpha platform 205 plusmn320 864 2015
INELFE France - Baixas Spain - Santa Llogaia 64 plusmn320 2000 2014
Skagerrak 4 Norway - Kristiansand Denmark - Tjele 244 500 700 2014
Aringland - Finland Aringland - Ytterby Finland - Naringdendal 158 80 100 2015
Troll A 3amp4 Norway - Kollsnes Norway - Troll A 3amp4 platform 70 66 100 2015
HVDC NordBalt Sweden - Nybro Lithuania - Klapeida 450 300 700 2015
DolWin2 Germany - Heede Germany - DolWin Beta platform 135 plusmn320 900 2015
HelWin2 Germany - Buumlttel Germany - HelWin Beta platform 130 plusmn320 690 2015
HVDC Finland - Aringland Finland - Ytterby Finland - Naringdendal 158 80 100 2015
Einsatz als Punkt-zu-Punkt-Verbindung (Grenzen der HDUuml)
Freileitung
Name Konverterstation 1 Konverterstation 2 Laumlnge Freileitung in km Volt in kV Leistung in MW Jahr
SydVaumlstlaumlnken NorwayndashHallsberg Sweden - Barkeryd Sweden - Hurva 63 plusmn300 2x720 2013-2015
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 9
Begriffsdefinitionen
Hochspannungs-Drehstrom-Uumlbertragung (HDUuml)
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 10
Drehstromtechnik auf Basis von Freileitungen
bull einfache bewaumlhrte robuste Drehstromtechnik am kostenguumlnstigsten
bull Uumlbertragungskapazitaumlt bei 380 kV gt 3000 MVA ausfuumlhrbar bis 1200 kV
bull Uumlberlastungsreserve durch Ausnutzung klimatischer Verhaumlltnisse
bull geringe Verluste FL 4x56472 bei 1000 MVA ca 956 kWkm
bull Reichweite begrenzt aber ausreichend fuumlr europaumlisches Verbundnetz
bull selbstheilende Isolation Fehlerbeseitigung durch Automatische
Wiedereinschaltung (AWE)
bull hohe Verfuumlgbarkeit kurze Reparaturdauern wartungsarm
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 11
650 650 900 650650900 650 900 650900 900 900
1100 1100 11001100
900 900
28
70
11
00
11
00
25
08
00
61
20
28
70
11
00
25
080
0
50
20
28
70
32
080
0
39
90
684 684 684
Einebenenmast
Donaumast
Tonnenmast
Mastbilder 380-kV-Drehstrom-Freileitungen
Beispiele
Schutzstreifenbreite fuumlr 400 m Spannfeld und 46 Nmm2 Mittelzugspannung
asymp 70 m asymp 57 m asymp 48 m
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 12
Mastbilder 380-kV-Drehstrom-Freileitungen
Schutzstreifenbreite fuumlr 400 m Spannfeld und 56 Nmm2 Mittelzugspannung
asymp 29 m
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 13
Drehstromtechnik auf Basis von Kabeln
Quelle Nexans Quelle Amprion GmbH
Isolierung aus VPE
Leiter
Quelle Prof Paul
bull einfache bewaumlhrte Technik
bull fester Isolationsstoff Isolationsabstaumlnde bei 380 kV 30 mm
bull begrenzte Uumlbertragungskapazitaumlt und begrenzte Reichweite
bull geringe Verluste 2500 mm2 Cu-Kabel bei 1000 MVA ca 75 kWkm
bull Blindleistungskompensation (Drosselspulen) erforderlich =gt Zusatzverluste
bull hohe Verfuumlgbarkeit aber im Fehlerfall sehr lange Ausfallzeiten
bull Erstellung von Muffengruben oder Muffenbauwerken (ca alle 900 m)
bull groszlige Herausforderung in Bezug auf Logistik und Verlegung
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 14
Grabenprofile Drehstromkabel
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
Trassenbreite ca 145 m
Trassenbreite ca 135 m
Trassenbreite ca 200 m
thermische Beeinflussung Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 15
Aufbau 380-kV-Grabenprofil fuumlr zwei Drehstromsysteme
Quelle Amprion GmbH
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 16
Muffenbauwerk
Quelle Dr Y Saszlignick Vattenfall Europe Transmission Fachsymposium Deutsche
Umwelthelfe Berlin 17 Maumlrz 2009
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 17
Begriffsdefinitionen
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 18
VSC-Hochspannungs-Gleichstromuumlbertragung (selbstgefuumlhrte HGUuml)
=~
~=
Quelle Siemens AG 2011 copy tayfr
bull selbstgefuumlhrte Stromrichter mit Gleichspannungszwischenkreis auf Basis
von IGBT unabhaumlngige Wirk-und Blindleistungsregelung
bull keine Laumlngenbegrenzung (1000 ndash 4000 km)
bull Zusatzverluste in den Konverterstationen 10 je Konverterstation
bull Ausfuumlhrung als Freileitung 650 kV gt2200 MW
bull Ausfuumlhrung als MI-Kabel 550 kV ca 2000 MW
bull Einsatz von oumllfreien VPE-Kabeln moumlglich bis ca 1200 MW bei plusmn320 kV
bull 525-kV-DC-VPE-Kabel als Prototyp vorgestellt Durchfuumlhrung Langzeittest
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 19
Groumlszligenvergleich mit HGUuml-Standardmasten Beispiele
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 20
Beispiele Masttypen SuedLink
copy httpwwwhttpsuedlinktenneteu
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 21
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
thermische Beeinflussung
660 m
1010
08 08
gt 060 gt 060 gt 300
500 500
08 08 08 08 08 0505
100
ca 2490
Baustraszlige
Erdaushub Erdaushub
45deg
175
Variante 2 2x2 Systeme aumlquidistant verlegt
Variante 1 Aumlquidistante Legung
Variante 3 2 Doppelsysteme in getrennten Kabelgraumlben
ca 198
720gt 060 gt 060 gt 300
05
370
05
Baustraszlige
45deg
175
05 170 05
gt 060
720gt 060 gt 060
05
370
05
45deg
175
05 170 05
660
0505 05
gt 060 1010
45deg
175
120 05 05 05120 120
500
Erdaushub
gt 300
500100
Baustraszlige
Erdaushub
gt 060
ca 2490
gt 060
Grabenprofile Gleichstromkabel (fuumlr 320 kV)
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 200 m
Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 22
3000
bull Aluminum bull Copper
2500
2000
~ 1500
a LU s 1000 --~~~~~~~~~~~~~~~~=======cl 0 a
500
0
1000 1500 2000 2500 3000
CONDUCTOR AREA [MM2]
ilr
~ 1I
-113-1-----------~--
525-kV-VPE-Gleichstrom-Kabel
Quelle ABB Grid Systems Technical Paper The new 525 kV extruded HVDC cable system Aug 2014
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 23
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 24
Vergleich HDUuml- mit HGUuml-Technik im vermaschten HoumlS-Netz
Drehstromtechnik (HDUuml) Gleichstromtechnik (HGUuml)
einfache Spannungstransformation
und Leistungsauskopplung (UW)
Umweg uumlber HDUuml Multi-Terminal-Betrieb
zus Stromrichterstationen
selbststaumlndige Einstellung des
Leistungsflusses aktive Steuerung des Leistungsflusses
uumlberlastbar keine Uumlberlastfaumlhigkeit
belastungsabhaumlngiger induktiver bzw
kapazitiver Blindleistungsbedarf
geregelte Blindleistungsbereitstellung bei
der VSC HGUuml
wirtschaftliche Leitungslaumlnge begrenzt
ausreichend im europ Verbundsystem
keine Laumlngengrenzung Wirtschaftlichkeit
fuumlr kurze Leitungslaumlngen begrenzt
natuumlrliche Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt asynchrone Netzkopplung kuumlnstliche
Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt moumlglich
Erhoumlhung der Kurzschlussleistung
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
ungenuumlgender Beitrag zur
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 25
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 26
Nutzungsdauer Uumlberlastbarkeit Betriebserfahrung und Querungen
Freileitung Kabel
Nutzungsdauer gt 80 Jahre 40-50 Jahre
Uumlberlastbarkeit in kalten oder windstarken
Jahreszeiten groumlszligte
Uumlberlastungsreserve
in Abhaumlngigkeit von der
Vorbelastung ist ggf eine
Uumlberlastung moumlglich
Verkuumlrzung der Lebensdauer
Betriebsshy
erfahrung
HDUuml
380-kV-HDUuml seit 1952
500-kV-HDUuml seit 1958
735-kV-HDUuml seit 1964
380-kV-HDUuml MI-Kabel seit 1950
380-kV-HDUuml VPE seit 1986
550-kV-HDUuml MI seit 1974
550-kV-HDUuml VPE seit 2000
Betriebsshy
erfahrung
HGUuml 400-kV-HGUuml seit 1964
500-kV-HGUuml seit 1970
200-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1950
300-kV-HGUuml VPE seit 2006
500-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1975
500-kV-HGUuml VPE 2014 Prototyp
Querung von
Hindernissen
Uumlberspannung von Auto-
u Eisenbahn Fluumlssen etc
HDD-Bohrungen
(HDD=Horizontal Direct Drilling)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 32
33 Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Prof Dr-Ing habil Lutz Hofmann
hofmannieeuni-hannoverde
Institut fuumlr Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
httpwwwieeuni-hannoverde
Begriffsdefinitionen Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Gliederung
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 2
Houmlchstspannungsnetzausbau mit HDUuml und HGUuml
Hochspannungsshy
Drehstrom-Uumlbertragung (HDUuml)
Hochspannungs-
Gleichstrom-Uumlbertragung (HGUuml)
Hochspannungs-Energie-Uumlbertragung
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 3
Prinzipieller Aufbau einer
Hochspannungs-Drehstromuumlbertragung (HDUuml)
(Kabel oder Freileitung) Transformator Transformator
Kompenshy
sationsshy
anlage
L1
L2
L3
L1
L2 L3
Kompenshy
sationsshy
anlage
nur bei Bedarf nur bei Bedarf
Drehstromleitung
Quelle Nexans
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 4
Prinzipieller Aufbau einer
VSC-Hochspannungs-Gleichstromuumlbertragung (VSC-HGUuml)
Konverter- Gleichstromleitung Konvertershy
station (Kabel oder Freileitung) station Transformator Transformator
=~
~=
Drehstrom-
Netz mit 50 Hz
Drehstromshy
netz mit 50 Hz Filteranlage Filteranlage +
-
+ -
nur bei Bedarf nur bei Bedarf
+ -
N
ggf zus Neutralleiter (N)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 5
Houmlchstspannungsnetzausbau mit HDUuml und HGUuml
Houmlchstspannungsnetzausbau
Freileitung
Hochspannungsshy
Drehstrom-Uumlbertragung (HDUuml)
Hochspannungs-
Gleichstrom-Uumlbertragung (HGUuml)
Kabel
Teilverkabelung
Netzausbau mit Gasisolierter Uumlbertragungsleitung (GIL) nicht beruumlcksichtigt
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 6
Stromkreislaumlnge und Verkabelungsgrad HoumlS-Ebene 1991 ndash 2013
45000 06
40000
Zubau von 75 km
Kabel in 2011
Freileitungen
Kabel
Verkabelungsgrad
05 35000
Ve
rka
be
lun
gs
gra
d in
Str
om
kre
islauml
ng
e in
km
30000 04
25000 03
20000
15000 02
10000
5000
0
01
00 1990 1995 2000 2005 2010 2015
Jahr Quelle BDEW Werte 1999 ndash 2006 interpoliert
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 7
Houmlchstspannungsnetzausbau mit HDUuml und HGUuml
Freileitung
Hochspannungsshy
Drehstrom-Uumlbertragung (HDUuml)
Kabel
Hochspannungs-
Gleichstrom-Uumlbertragung (HGUuml)
LCC HGUuml
netzgefuumlhrt
VSC HGUuml
selbstgefuumlhrt
Kabel Freileitung
Houmlchstspannungsnetzausbau
Teilverkabelung Teilverkabelung
Netzausbau mit Gasisolierter Uumlbertragungsleitung (GIL) nicht beruumlcksichtigt
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 8
VSC-HGUuml-Projekte in Europa ab 2004
Kabel Name Konverterstation 1 Konverterstation 2 Laumlnge Kabel in km Volt in kV Leistung in MW Jahr
HVDC Troll Norway - Kollsnes Norway - Offshore platform Troll A 70 60 80 2004
Estlink Estonia - Harku Finland - Espoo 105 150 350 2006
NordEON 1 Germany - Diele Germany - Borkum 2 platform 203 150 400 2009
HVDC Valhall Norway - Lista Norway - Valhall Offshore platform 292 150 78 2009
BorWin1 Germany - Diele Germany - BorWin Alpha platform 200 plusmn150 400 2012
BorWin2 Germany - Diele Germany - BorWin Beta platform 200 plusmn300 800 2015
East West Interconnector Ireland - Woodland UK - Shotton Wales 130 plusmn200 500 2012
DolWin1 Germany - Heede Germany - DolWin Alpha platform 165 plusmn320 800 2015
HelWin1 Germany - Buumlttel Germany - HelWin Alpha platform 130 plusmn250 576 2015
SylWin1 Germany - Buumlttel Germany - SylWin Alpha platform 205 plusmn320 864 2015
INELFE France - Baixas Spain - Santa Llogaia 64 plusmn320 2000 2014
Skagerrak 4 Norway - Kristiansand Denmark - Tjele 244 500 700 2014
Aringland - Finland Aringland - Ytterby Finland - Naringdendal 158 80 100 2015
Troll A 3amp4 Norway - Kollsnes Norway - Troll A 3amp4 platform 70 66 100 2015
HVDC NordBalt Sweden - Nybro Lithuania - Klapeida 450 300 700 2015
DolWin2 Germany - Heede Germany - DolWin Beta platform 135 plusmn320 900 2015
HelWin2 Germany - Buumlttel Germany - HelWin Beta platform 130 plusmn320 690 2015
HVDC Finland - Aringland Finland - Ytterby Finland - Naringdendal 158 80 100 2015
Einsatz als Punkt-zu-Punkt-Verbindung (Grenzen der HDUuml)
Freileitung
Name Konverterstation 1 Konverterstation 2 Laumlnge Freileitung in km Volt in kV Leistung in MW Jahr
SydVaumlstlaumlnken NorwayndashHallsberg Sweden - Barkeryd Sweden - Hurva 63 plusmn300 2x720 2013-2015
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 9
Begriffsdefinitionen
Hochspannungs-Drehstrom-Uumlbertragung (HDUuml)
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 10
Drehstromtechnik auf Basis von Freileitungen
bull einfache bewaumlhrte robuste Drehstromtechnik am kostenguumlnstigsten
bull Uumlbertragungskapazitaumlt bei 380 kV gt 3000 MVA ausfuumlhrbar bis 1200 kV
bull Uumlberlastungsreserve durch Ausnutzung klimatischer Verhaumlltnisse
bull geringe Verluste FL 4x56472 bei 1000 MVA ca 956 kWkm
bull Reichweite begrenzt aber ausreichend fuumlr europaumlisches Verbundnetz
bull selbstheilende Isolation Fehlerbeseitigung durch Automatische
Wiedereinschaltung (AWE)
bull hohe Verfuumlgbarkeit kurze Reparaturdauern wartungsarm
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 11
650 650 900 650650900 650 900 650900 900 900
1100 1100 11001100
900 900
28
70
11
00
11
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08
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20
28
70
11
00
25
080
0
50
20
28
70
32
080
0
39
90
684 684 684
Einebenenmast
Donaumast
Tonnenmast
Mastbilder 380-kV-Drehstrom-Freileitungen
Beispiele
Schutzstreifenbreite fuumlr 400 m Spannfeld und 46 Nmm2 Mittelzugspannung
asymp 70 m asymp 57 m asymp 48 m
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 12
Mastbilder 380-kV-Drehstrom-Freileitungen
Schutzstreifenbreite fuumlr 400 m Spannfeld und 56 Nmm2 Mittelzugspannung
asymp 29 m
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 13
Drehstromtechnik auf Basis von Kabeln
Quelle Nexans Quelle Amprion GmbH
Isolierung aus VPE
Leiter
Quelle Prof Paul
bull einfache bewaumlhrte Technik
bull fester Isolationsstoff Isolationsabstaumlnde bei 380 kV 30 mm
bull begrenzte Uumlbertragungskapazitaumlt und begrenzte Reichweite
bull geringe Verluste 2500 mm2 Cu-Kabel bei 1000 MVA ca 75 kWkm
bull Blindleistungskompensation (Drosselspulen) erforderlich =gt Zusatzverluste
bull hohe Verfuumlgbarkeit aber im Fehlerfall sehr lange Ausfallzeiten
bull Erstellung von Muffengruben oder Muffenbauwerken (ca alle 900 m)
bull groszlige Herausforderung in Bezug auf Logistik und Verlegung
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 14
Grabenprofile Drehstromkabel
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
Trassenbreite ca 145 m
Trassenbreite ca 135 m
Trassenbreite ca 200 m
thermische Beeinflussung Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 15
Aufbau 380-kV-Grabenprofil fuumlr zwei Drehstromsysteme
Quelle Amprion GmbH
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 16
Muffenbauwerk
Quelle Dr Y Saszlignick Vattenfall Europe Transmission Fachsymposium Deutsche
Umwelthelfe Berlin 17 Maumlrz 2009
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 17
Begriffsdefinitionen
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 18
VSC-Hochspannungs-Gleichstromuumlbertragung (selbstgefuumlhrte HGUuml)
=~
~=
Quelle Siemens AG 2011 copy tayfr
bull selbstgefuumlhrte Stromrichter mit Gleichspannungszwischenkreis auf Basis
von IGBT unabhaumlngige Wirk-und Blindleistungsregelung
bull keine Laumlngenbegrenzung (1000 ndash 4000 km)
bull Zusatzverluste in den Konverterstationen 10 je Konverterstation
bull Ausfuumlhrung als Freileitung 650 kV gt2200 MW
bull Ausfuumlhrung als MI-Kabel 550 kV ca 2000 MW
bull Einsatz von oumllfreien VPE-Kabeln moumlglich bis ca 1200 MW bei plusmn320 kV
bull 525-kV-DC-VPE-Kabel als Prototyp vorgestellt Durchfuumlhrung Langzeittest
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 19
Groumlszligenvergleich mit HGUuml-Standardmasten Beispiele
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 20
Beispiele Masttypen SuedLink
copy httpwwwhttpsuedlinktenneteu
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 21
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
thermische Beeinflussung
660 m
1010
08 08
gt 060 gt 060 gt 300
500 500
08 08 08 08 08 0505
100
ca 2490
Baustraszlige
Erdaushub Erdaushub
45deg
175
Variante 2 2x2 Systeme aumlquidistant verlegt
Variante 1 Aumlquidistante Legung
Variante 3 2 Doppelsysteme in getrennten Kabelgraumlben
ca 198
720gt 060 gt 060 gt 300
05
370
05
Baustraszlige
45deg
175
05 170 05
gt 060
720gt 060 gt 060
05
370
05
45deg
175
05 170 05
660
0505 05
gt 060 1010
45deg
175
120 05 05 05120 120
500
Erdaushub
gt 300
500100
Baustraszlige
Erdaushub
gt 060
ca 2490
gt 060
Grabenprofile Gleichstromkabel (fuumlr 320 kV)
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 200 m
Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 22
3000
bull Aluminum bull Copper
2500
2000
~ 1500
a LU s 1000 --~~~~~~~~~~~~~~~~=======cl 0 a
500
0
1000 1500 2000 2500 3000
CONDUCTOR AREA [MM2]
ilr
~ 1I
-113-1-----------~--
525-kV-VPE-Gleichstrom-Kabel
Quelle ABB Grid Systems Technical Paper The new 525 kV extruded HVDC cable system Aug 2014
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 23
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 24
Vergleich HDUuml- mit HGUuml-Technik im vermaschten HoumlS-Netz
Drehstromtechnik (HDUuml) Gleichstromtechnik (HGUuml)
einfache Spannungstransformation
und Leistungsauskopplung (UW)
Umweg uumlber HDUuml Multi-Terminal-Betrieb
zus Stromrichterstationen
selbststaumlndige Einstellung des
Leistungsflusses aktive Steuerung des Leistungsflusses
uumlberlastbar keine Uumlberlastfaumlhigkeit
belastungsabhaumlngiger induktiver bzw
kapazitiver Blindleistungsbedarf
geregelte Blindleistungsbereitstellung bei
der VSC HGUuml
wirtschaftliche Leitungslaumlnge begrenzt
ausreichend im europ Verbundsystem
keine Laumlngengrenzung Wirtschaftlichkeit
fuumlr kurze Leitungslaumlngen begrenzt
natuumlrliche Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt asynchrone Netzkopplung kuumlnstliche
Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt moumlglich
Erhoumlhung der Kurzschlussleistung
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
ungenuumlgender Beitrag zur
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 25
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 26
Nutzungsdauer Uumlberlastbarkeit Betriebserfahrung und Querungen
Freileitung Kabel
Nutzungsdauer gt 80 Jahre 40-50 Jahre
Uumlberlastbarkeit in kalten oder windstarken
Jahreszeiten groumlszligte
Uumlberlastungsreserve
in Abhaumlngigkeit von der
Vorbelastung ist ggf eine
Uumlberlastung moumlglich
Verkuumlrzung der Lebensdauer
Betriebsshy
erfahrung
HDUuml
380-kV-HDUuml seit 1952
500-kV-HDUuml seit 1958
735-kV-HDUuml seit 1964
380-kV-HDUuml MI-Kabel seit 1950
380-kV-HDUuml VPE seit 1986
550-kV-HDUuml MI seit 1974
550-kV-HDUuml VPE seit 2000
Betriebsshy
erfahrung
HGUuml 400-kV-HGUuml seit 1964
500-kV-HGUuml seit 1970
200-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1950
300-kV-HGUuml VPE seit 2006
500-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1975
500-kV-HGUuml VPE 2014 Prototyp
Querung von
Hindernissen
Uumlberspannung von Auto-
u Eisenbahn Fluumlssen etc
HDD-Bohrungen
(HDD=Horizontal Direct Drilling)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 32
33 Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Prof Dr-Ing habil Lutz Hofmann
hofmannieeuni-hannoverde
Institut fuumlr Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
httpwwwieeuni-hannoverde
Houmlchstspannungsnetzausbau mit HDUuml und HGUuml
Hochspannungsshy
Drehstrom-Uumlbertragung (HDUuml)
Hochspannungs-
Gleichstrom-Uumlbertragung (HGUuml)
Hochspannungs-Energie-Uumlbertragung
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 3
Prinzipieller Aufbau einer
Hochspannungs-Drehstromuumlbertragung (HDUuml)
(Kabel oder Freileitung) Transformator Transformator
Kompenshy
sationsshy
anlage
L1
L2
L3
L1
L2 L3
Kompenshy
sationsshy
anlage
nur bei Bedarf nur bei Bedarf
Drehstromleitung
Quelle Nexans
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 4
Prinzipieller Aufbau einer
VSC-Hochspannungs-Gleichstromuumlbertragung (VSC-HGUuml)
Konverter- Gleichstromleitung Konvertershy
station (Kabel oder Freileitung) station Transformator Transformator
=~
~=
Drehstrom-
Netz mit 50 Hz
Drehstromshy
netz mit 50 Hz Filteranlage Filteranlage +
-
+ -
nur bei Bedarf nur bei Bedarf
+ -
N
ggf zus Neutralleiter (N)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 5
Houmlchstspannungsnetzausbau mit HDUuml und HGUuml
Houmlchstspannungsnetzausbau
Freileitung
Hochspannungsshy
Drehstrom-Uumlbertragung (HDUuml)
Hochspannungs-
Gleichstrom-Uumlbertragung (HGUuml)
Kabel
Teilverkabelung
Netzausbau mit Gasisolierter Uumlbertragungsleitung (GIL) nicht beruumlcksichtigt
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 6
Stromkreislaumlnge und Verkabelungsgrad HoumlS-Ebene 1991 ndash 2013
45000 06
40000
Zubau von 75 km
Kabel in 2011
Freileitungen
Kabel
Verkabelungsgrad
05 35000
Ve
rka
be
lun
gs
gra
d in
Str
om
kre
islauml
ng
e in
km
30000 04
25000 03
20000
15000 02
10000
5000
0
01
00 1990 1995 2000 2005 2010 2015
Jahr Quelle BDEW Werte 1999 ndash 2006 interpoliert
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 7
Houmlchstspannungsnetzausbau mit HDUuml und HGUuml
Freileitung
Hochspannungsshy
Drehstrom-Uumlbertragung (HDUuml)
Kabel
Hochspannungs-
Gleichstrom-Uumlbertragung (HGUuml)
LCC HGUuml
netzgefuumlhrt
VSC HGUuml
selbstgefuumlhrt
Kabel Freileitung
Houmlchstspannungsnetzausbau
Teilverkabelung Teilverkabelung
Netzausbau mit Gasisolierter Uumlbertragungsleitung (GIL) nicht beruumlcksichtigt
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 8
VSC-HGUuml-Projekte in Europa ab 2004
Kabel Name Konverterstation 1 Konverterstation 2 Laumlnge Kabel in km Volt in kV Leistung in MW Jahr
HVDC Troll Norway - Kollsnes Norway - Offshore platform Troll A 70 60 80 2004
Estlink Estonia - Harku Finland - Espoo 105 150 350 2006
NordEON 1 Germany - Diele Germany - Borkum 2 platform 203 150 400 2009
HVDC Valhall Norway - Lista Norway - Valhall Offshore platform 292 150 78 2009
BorWin1 Germany - Diele Germany - BorWin Alpha platform 200 plusmn150 400 2012
BorWin2 Germany - Diele Germany - BorWin Beta platform 200 plusmn300 800 2015
East West Interconnector Ireland - Woodland UK - Shotton Wales 130 plusmn200 500 2012
DolWin1 Germany - Heede Germany - DolWin Alpha platform 165 plusmn320 800 2015
HelWin1 Germany - Buumlttel Germany - HelWin Alpha platform 130 plusmn250 576 2015
SylWin1 Germany - Buumlttel Germany - SylWin Alpha platform 205 plusmn320 864 2015
INELFE France - Baixas Spain - Santa Llogaia 64 plusmn320 2000 2014
Skagerrak 4 Norway - Kristiansand Denmark - Tjele 244 500 700 2014
Aringland - Finland Aringland - Ytterby Finland - Naringdendal 158 80 100 2015
Troll A 3amp4 Norway - Kollsnes Norway - Troll A 3amp4 platform 70 66 100 2015
HVDC NordBalt Sweden - Nybro Lithuania - Klapeida 450 300 700 2015
DolWin2 Germany - Heede Germany - DolWin Beta platform 135 plusmn320 900 2015
HelWin2 Germany - Buumlttel Germany - HelWin Beta platform 130 plusmn320 690 2015
HVDC Finland - Aringland Finland - Ytterby Finland - Naringdendal 158 80 100 2015
Einsatz als Punkt-zu-Punkt-Verbindung (Grenzen der HDUuml)
Freileitung
Name Konverterstation 1 Konverterstation 2 Laumlnge Freileitung in km Volt in kV Leistung in MW Jahr
SydVaumlstlaumlnken NorwayndashHallsberg Sweden - Barkeryd Sweden - Hurva 63 plusmn300 2x720 2013-2015
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 9
Begriffsdefinitionen
Hochspannungs-Drehstrom-Uumlbertragung (HDUuml)
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 10
Drehstromtechnik auf Basis von Freileitungen
bull einfache bewaumlhrte robuste Drehstromtechnik am kostenguumlnstigsten
bull Uumlbertragungskapazitaumlt bei 380 kV gt 3000 MVA ausfuumlhrbar bis 1200 kV
bull Uumlberlastungsreserve durch Ausnutzung klimatischer Verhaumlltnisse
bull geringe Verluste FL 4x56472 bei 1000 MVA ca 956 kWkm
bull Reichweite begrenzt aber ausreichend fuumlr europaumlisches Verbundnetz
bull selbstheilende Isolation Fehlerbeseitigung durch Automatische
Wiedereinschaltung (AWE)
bull hohe Verfuumlgbarkeit kurze Reparaturdauern wartungsarm
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 11
650 650 900 650650900 650 900 650900 900 900
1100 1100 11001100
900 900
28
70
11
00
11
00
25
08
00
61
20
28
70
11
00
25
080
0
50
20
28
70
32
080
0
39
90
684 684 684
Einebenenmast
Donaumast
Tonnenmast
Mastbilder 380-kV-Drehstrom-Freileitungen
Beispiele
Schutzstreifenbreite fuumlr 400 m Spannfeld und 46 Nmm2 Mittelzugspannung
asymp 70 m asymp 57 m asymp 48 m
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 12
Mastbilder 380-kV-Drehstrom-Freileitungen
Schutzstreifenbreite fuumlr 400 m Spannfeld und 56 Nmm2 Mittelzugspannung
asymp 29 m
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 13
Drehstromtechnik auf Basis von Kabeln
Quelle Nexans Quelle Amprion GmbH
Isolierung aus VPE
Leiter
Quelle Prof Paul
bull einfache bewaumlhrte Technik
bull fester Isolationsstoff Isolationsabstaumlnde bei 380 kV 30 mm
bull begrenzte Uumlbertragungskapazitaumlt und begrenzte Reichweite
bull geringe Verluste 2500 mm2 Cu-Kabel bei 1000 MVA ca 75 kWkm
bull Blindleistungskompensation (Drosselspulen) erforderlich =gt Zusatzverluste
bull hohe Verfuumlgbarkeit aber im Fehlerfall sehr lange Ausfallzeiten
bull Erstellung von Muffengruben oder Muffenbauwerken (ca alle 900 m)
bull groszlige Herausforderung in Bezug auf Logistik und Verlegung
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 14
Grabenprofile Drehstromkabel
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
Trassenbreite ca 145 m
Trassenbreite ca 135 m
Trassenbreite ca 200 m
thermische Beeinflussung Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 15
Aufbau 380-kV-Grabenprofil fuumlr zwei Drehstromsysteme
Quelle Amprion GmbH
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 16
Muffenbauwerk
Quelle Dr Y Saszlignick Vattenfall Europe Transmission Fachsymposium Deutsche
Umwelthelfe Berlin 17 Maumlrz 2009
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 17
Begriffsdefinitionen
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 18
VSC-Hochspannungs-Gleichstromuumlbertragung (selbstgefuumlhrte HGUuml)
=~
~=
Quelle Siemens AG 2011 copy tayfr
bull selbstgefuumlhrte Stromrichter mit Gleichspannungszwischenkreis auf Basis
von IGBT unabhaumlngige Wirk-und Blindleistungsregelung
bull keine Laumlngenbegrenzung (1000 ndash 4000 km)
bull Zusatzverluste in den Konverterstationen 10 je Konverterstation
bull Ausfuumlhrung als Freileitung 650 kV gt2200 MW
bull Ausfuumlhrung als MI-Kabel 550 kV ca 2000 MW
bull Einsatz von oumllfreien VPE-Kabeln moumlglich bis ca 1200 MW bei plusmn320 kV
bull 525-kV-DC-VPE-Kabel als Prototyp vorgestellt Durchfuumlhrung Langzeittest
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 19
Groumlszligenvergleich mit HGUuml-Standardmasten Beispiele
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 20
Beispiele Masttypen SuedLink
copy httpwwwhttpsuedlinktenneteu
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 21
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
thermische Beeinflussung
660 m
1010
08 08
gt 060 gt 060 gt 300
500 500
08 08 08 08 08 0505
100
ca 2490
Baustraszlige
Erdaushub Erdaushub
45deg
175
Variante 2 2x2 Systeme aumlquidistant verlegt
Variante 1 Aumlquidistante Legung
Variante 3 2 Doppelsysteme in getrennten Kabelgraumlben
ca 198
720gt 060 gt 060 gt 300
05
370
05
Baustraszlige
45deg
175
05 170 05
gt 060
720gt 060 gt 060
05
370
05
45deg
175
05 170 05
660
0505 05
gt 060 1010
45deg
175
120 05 05 05120 120
500
Erdaushub
gt 300
500100
Baustraszlige
Erdaushub
gt 060
ca 2490
gt 060
Grabenprofile Gleichstromkabel (fuumlr 320 kV)
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 200 m
Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 22
3000
bull Aluminum bull Copper
2500
2000
~ 1500
a LU s 1000 --~~~~~~~~~~~~~~~~=======cl 0 a
500
0
1000 1500 2000 2500 3000
CONDUCTOR AREA [MM2]
ilr
~ 1I
-113-1-----------~--
525-kV-VPE-Gleichstrom-Kabel
Quelle ABB Grid Systems Technical Paper The new 525 kV extruded HVDC cable system Aug 2014
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 23
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 24
Vergleich HDUuml- mit HGUuml-Technik im vermaschten HoumlS-Netz
Drehstromtechnik (HDUuml) Gleichstromtechnik (HGUuml)
einfache Spannungstransformation
und Leistungsauskopplung (UW)
Umweg uumlber HDUuml Multi-Terminal-Betrieb
zus Stromrichterstationen
selbststaumlndige Einstellung des
Leistungsflusses aktive Steuerung des Leistungsflusses
uumlberlastbar keine Uumlberlastfaumlhigkeit
belastungsabhaumlngiger induktiver bzw
kapazitiver Blindleistungsbedarf
geregelte Blindleistungsbereitstellung bei
der VSC HGUuml
wirtschaftliche Leitungslaumlnge begrenzt
ausreichend im europ Verbundsystem
keine Laumlngengrenzung Wirtschaftlichkeit
fuumlr kurze Leitungslaumlngen begrenzt
natuumlrliche Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt asynchrone Netzkopplung kuumlnstliche
Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt moumlglich
Erhoumlhung der Kurzschlussleistung
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
ungenuumlgender Beitrag zur
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 25
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 26
Nutzungsdauer Uumlberlastbarkeit Betriebserfahrung und Querungen
Freileitung Kabel
Nutzungsdauer gt 80 Jahre 40-50 Jahre
Uumlberlastbarkeit in kalten oder windstarken
Jahreszeiten groumlszligte
Uumlberlastungsreserve
in Abhaumlngigkeit von der
Vorbelastung ist ggf eine
Uumlberlastung moumlglich
Verkuumlrzung der Lebensdauer
Betriebsshy
erfahrung
HDUuml
380-kV-HDUuml seit 1952
500-kV-HDUuml seit 1958
735-kV-HDUuml seit 1964
380-kV-HDUuml MI-Kabel seit 1950
380-kV-HDUuml VPE seit 1986
550-kV-HDUuml MI seit 1974
550-kV-HDUuml VPE seit 2000
Betriebsshy
erfahrung
HGUuml 400-kV-HGUuml seit 1964
500-kV-HGUuml seit 1970
200-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1950
300-kV-HGUuml VPE seit 2006
500-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1975
500-kV-HGUuml VPE 2014 Prototyp
Querung von
Hindernissen
Uumlberspannung von Auto-
u Eisenbahn Fluumlssen etc
HDD-Bohrungen
(HDD=Horizontal Direct Drilling)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 32
33 Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Prof Dr-Ing habil Lutz Hofmann
hofmannieeuni-hannoverde
Institut fuumlr Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
httpwwwieeuni-hannoverde
Prinzipieller Aufbau einer
Hochspannungs-Drehstromuumlbertragung (HDUuml)
(Kabel oder Freileitung) Transformator Transformator
Kompenshy
sationsshy
anlage
L1
L2
L3
L1
L2 L3
Kompenshy
sationsshy
anlage
nur bei Bedarf nur bei Bedarf
Drehstromleitung
Quelle Nexans
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 4
Prinzipieller Aufbau einer
VSC-Hochspannungs-Gleichstromuumlbertragung (VSC-HGUuml)
Konverter- Gleichstromleitung Konvertershy
station (Kabel oder Freileitung) station Transformator Transformator
=~
~=
Drehstrom-
Netz mit 50 Hz
Drehstromshy
netz mit 50 Hz Filteranlage Filteranlage +
-
+ -
nur bei Bedarf nur bei Bedarf
+ -
N
ggf zus Neutralleiter (N)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 5
Houmlchstspannungsnetzausbau mit HDUuml und HGUuml
Houmlchstspannungsnetzausbau
Freileitung
Hochspannungsshy
Drehstrom-Uumlbertragung (HDUuml)
Hochspannungs-
Gleichstrom-Uumlbertragung (HGUuml)
Kabel
Teilverkabelung
Netzausbau mit Gasisolierter Uumlbertragungsleitung (GIL) nicht beruumlcksichtigt
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 6
Stromkreislaumlnge und Verkabelungsgrad HoumlS-Ebene 1991 ndash 2013
45000 06
40000
Zubau von 75 km
Kabel in 2011
Freileitungen
Kabel
Verkabelungsgrad
05 35000
Ve
rka
be
lun
gs
gra
d in
Str
om
kre
islauml
ng
e in
km
30000 04
25000 03
20000
15000 02
10000
5000
0
01
00 1990 1995 2000 2005 2010 2015
Jahr Quelle BDEW Werte 1999 ndash 2006 interpoliert
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 7
Houmlchstspannungsnetzausbau mit HDUuml und HGUuml
Freileitung
Hochspannungsshy
Drehstrom-Uumlbertragung (HDUuml)
Kabel
Hochspannungs-
Gleichstrom-Uumlbertragung (HGUuml)
LCC HGUuml
netzgefuumlhrt
VSC HGUuml
selbstgefuumlhrt
Kabel Freileitung
Houmlchstspannungsnetzausbau
Teilverkabelung Teilverkabelung
Netzausbau mit Gasisolierter Uumlbertragungsleitung (GIL) nicht beruumlcksichtigt
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 8
VSC-HGUuml-Projekte in Europa ab 2004
Kabel Name Konverterstation 1 Konverterstation 2 Laumlnge Kabel in km Volt in kV Leistung in MW Jahr
HVDC Troll Norway - Kollsnes Norway - Offshore platform Troll A 70 60 80 2004
Estlink Estonia - Harku Finland - Espoo 105 150 350 2006
NordEON 1 Germany - Diele Germany - Borkum 2 platform 203 150 400 2009
HVDC Valhall Norway - Lista Norway - Valhall Offshore platform 292 150 78 2009
BorWin1 Germany - Diele Germany - BorWin Alpha platform 200 plusmn150 400 2012
BorWin2 Germany - Diele Germany - BorWin Beta platform 200 plusmn300 800 2015
East West Interconnector Ireland - Woodland UK - Shotton Wales 130 plusmn200 500 2012
DolWin1 Germany - Heede Germany - DolWin Alpha platform 165 plusmn320 800 2015
HelWin1 Germany - Buumlttel Germany - HelWin Alpha platform 130 plusmn250 576 2015
SylWin1 Germany - Buumlttel Germany - SylWin Alpha platform 205 plusmn320 864 2015
INELFE France - Baixas Spain - Santa Llogaia 64 plusmn320 2000 2014
Skagerrak 4 Norway - Kristiansand Denmark - Tjele 244 500 700 2014
Aringland - Finland Aringland - Ytterby Finland - Naringdendal 158 80 100 2015
Troll A 3amp4 Norway - Kollsnes Norway - Troll A 3amp4 platform 70 66 100 2015
HVDC NordBalt Sweden - Nybro Lithuania - Klapeida 450 300 700 2015
DolWin2 Germany - Heede Germany - DolWin Beta platform 135 plusmn320 900 2015
HelWin2 Germany - Buumlttel Germany - HelWin Beta platform 130 plusmn320 690 2015
HVDC Finland - Aringland Finland - Ytterby Finland - Naringdendal 158 80 100 2015
Einsatz als Punkt-zu-Punkt-Verbindung (Grenzen der HDUuml)
Freileitung
Name Konverterstation 1 Konverterstation 2 Laumlnge Freileitung in km Volt in kV Leistung in MW Jahr
SydVaumlstlaumlnken NorwayndashHallsberg Sweden - Barkeryd Sweden - Hurva 63 plusmn300 2x720 2013-2015
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 9
Begriffsdefinitionen
Hochspannungs-Drehstrom-Uumlbertragung (HDUuml)
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 10
Drehstromtechnik auf Basis von Freileitungen
bull einfache bewaumlhrte robuste Drehstromtechnik am kostenguumlnstigsten
bull Uumlbertragungskapazitaumlt bei 380 kV gt 3000 MVA ausfuumlhrbar bis 1200 kV
bull Uumlberlastungsreserve durch Ausnutzung klimatischer Verhaumlltnisse
bull geringe Verluste FL 4x56472 bei 1000 MVA ca 956 kWkm
bull Reichweite begrenzt aber ausreichend fuumlr europaumlisches Verbundnetz
bull selbstheilende Isolation Fehlerbeseitigung durch Automatische
Wiedereinschaltung (AWE)
bull hohe Verfuumlgbarkeit kurze Reparaturdauern wartungsarm
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 11
650 650 900 650650900 650 900 650900 900 900
1100 1100 11001100
900 900
28
70
11
00
11
00
25
08
00
61
20
28
70
11
00
25
080
0
50
20
28
70
32
080
0
39
90
684 684 684
Einebenenmast
Donaumast
Tonnenmast
Mastbilder 380-kV-Drehstrom-Freileitungen
Beispiele
Schutzstreifenbreite fuumlr 400 m Spannfeld und 46 Nmm2 Mittelzugspannung
asymp 70 m asymp 57 m asymp 48 m
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 12
Mastbilder 380-kV-Drehstrom-Freileitungen
Schutzstreifenbreite fuumlr 400 m Spannfeld und 56 Nmm2 Mittelzugspannung
asymp 29 m
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 13
Drehstromtechnik auf Basis von Kabeln
Quelle Nexans Quelle Amprion GmbH
Isolierung aus VPE
Leiter
Quelle Prof Paul
bull einfache bewaumlhrte Technik
bull fester Isolationsstoff Isolationsabstaumlnde bei 380 kV 30 mm
bull begrenzte Uumlbertragungskapazitaumlt und begrenzte Reichweite
bull geringe Verluste 2500 mm2 Cu-Kabel bei 1000 MVA ca 75 kWkm
bull Blindleistungskompensation (Drosselspulen) erforderlich =gt Zusatzverluste
bull hohe Verfuumlgbarkeit aber im Fehlerfall sehr lange Ausfallzeiten
bull Erstellung von Muffengruben oder Muffenbauwerken (ca alle 900 m)
bull groszlige Herausforderung in Bezug auf Logistik und Verlegung
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 14
Grabenprofile Drehstromkabel
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
Trassenbreite ca 145 m
Trassenbreite ca 135 m
Trassenbreite ca 200 m
thermische Beeinflussung Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 15
Aufbau 380-kV-Grabenprofil fuumlr zwei Drehstromsysteme
Quelle Amprion GmbH
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 16
Muffenbauwerk
Quelle Dr Y Saszlignick Vattenfall Europe Transmission Fachsymposium Deutsche
Umwelthelfe Berlin 17 Maumlrz 2009
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 17
Begriffsdefinitionen
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 18
VSC-Hochspannungs-Gleichstromuumlbertragung (selbstgefuumlhrte HGUuml)
=~
~=
Quelle Siemens AG 2011 copy tayfr
bull selbstgefuumlhrte Stromrichter mit Gleichspannungszwischenkreis auf Basis
von IGBT unabhaumlngige Wirk-und Blindleistungsregelung
bull keine Laumlngenbegrenzung (1000 ndash 4000 km)
bull Zusatzverluste in den Konverterstationen 10 je Konverterstation
bull Ausfuumlhrung als Freileitung 650 kV gt2200 MW
bull Ausfuumlhrung als MI-Kabel 550 kV ca 2000 MW
bull Einsatz von oumllfreien VPE-Kabeln moumlglich bis ca 1200 MW bei plusmn320 kV
bull 525-kV-DC-VPE-Kabel als Prototyp vorgestellt Durchfuumlhrung Langzeittest
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 19
Groumlszligenvergleich mit HGUuml-Standardmasten Beispiele
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 20
Beispiele Masttypen SuedLink
copy httpwwwhttpsuedlinktenneteu
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 21
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
thermische Beeinflussung
660 m
1010
08 08
gt 060 gt 060 gt 300
500 500
08 08 08 08 08 0505
100
ca 2490
Baustraszlige
Erdaushub Erdaushub
45deg
175
Variante 2 2x2 Systeme aumlquidistant verlegt
Variante 1 Aumlquidistante Legung
Variante 3 2 Doppelsysteme in getrennten Kabelgraumlben
ca 198
720gt 060 gt 060 gt 300
05
370
05
Baustraszlige
45deg
175
05 170 05
gt 060
720gt 060 gt 060
05
370
05
45deg
175
05 170 05
660
0505 05
gt 060 1010
45deg
175
120 05 05 05120 120
500
Erdaushub
gt 300
500100
Baustraszlige
Erdaushub
gt 060
ca 2490
gt 060
Grabenprofile Gleichstromkabel (fuumlr 320 kV)
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 200 m
Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 22
3000
bull Aluminum bull Copper
2500
2000
~ 1500
a LU s 1000 --~~~~~~~~~~~~~~~~=======cl 0 a
500
0
1000 1500 2000 2500 3000
CONDUCTOR AREA [MM2]
ilr
~ 1I
-113-1-----------~--
525-kV-VPE-Gleichstrom-Kabel
Quelle ABB Grid Systems Technical Paper The new 525 kV extruded HVDC cable system Aug 2014
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 23
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 24
Vergleich HDUuml- mit HGUuml-Technik im vermaschten HoumlS-Netz
Drehstromtechnik (HDUuml) Gleichstromtechnik (HGUuml)
einfache Spannungstransformation
und Leistungsauskopplung (UW)
Umweg uumlber HDUuml Multi-Terminal-Betrieb
zus Stromrichterstationen
selbststaumlndige Einstellung des
Leistungsflusses aktive Steuerung des Leistungsflusses
uumlberlastbar keine Uumlberlastfaumlhigkeit
belastungsabhaumlngiger induktiver bzw
kapazitiver Blindleistungsbedarf
geregelte Blindleistungsbereitstellung bei
der VSC HGUuml
wirtschaftliche Leitungslaumlnge begrenzt
ausreichend im europ Verbundsystem
keine Laumlngengrenzung Wirtschaftlichkeit
fuumlr kurze Leitungslaumlngen begrenzt
natuumlrliche Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt asynchrone Netzkopplung kuumlnstliche
Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt moumlglich
Erhoumlhung der Kurzschlussleistung
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
ungenuumlgender Beitrag zur
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 25
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 26
Nutzungsdauer Uumlberlastbarkeit Betriebserfahrung und Querungen
Freileitung Kabel
Nutzungsdauer gt 80 Jahre 40-50 Jahre
Uumlberlastbarkeit in kalten oder windstarken
Jahreszeiten groumlszligte
Uumlberlastungsreserve
in Abhaumlngigkeit von der
Vorbelastung ist ggf eine
Uumlberlastung moumlglich
Verkuumlrzung der Lebensdauer
Betriebsshy
erfahrung
HDUuml
380-kV-HDUuml seit 1952
500-kV-HDUuml seit 1958
735-kV-HDUuml seit 1964
380-kV-HDUuml MI-Kabel seit 1950
380-kV-HDUuml VPE seit 1986
550-kV-HDUuml MI seit 1974
550-kV-HDUuml VPE seit 2000
Betriebsshy
erfahrung
HGUuml 400-kV-HGUuml seit 1964
500-kV-HGUuml seit 1970
200-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1950
300-kV-HGUuml VPE seit 2006
500-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1975
500-kV-HGUuml VPE 2014 Prototyp
Querung von
Hindernissen
Uumlberspannung von Auto-
u Eisenbahn Fluumlssen etc
HDD-Bohrungen
(HDD=Horizontal Direct Drilling)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 32
33 Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Prof Dr-Ing habil Lutz Hofmann
hofmannieeuni-hannoverde
Institut fuumlr Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
httpwwwieeuni-hannoverde
Prinzipieller Aufbau einer
VSC-Hochspannungs-Gleichstromuumlbertragung (VSC-HGUuml)
Konverter- Gleichstromleitung Konvertershy
station (Kabel oder Freileitung) station Transformator Transformator
=~
~=
Drehstrom-
Netz mit 50 Hz
Drehstromshy
netz mit 50 Hz Filteranlage Filteranlage +
-
+ -
nur bei Bedarf nur bei Bedarf
+ -
N
ggf zus Neutralleiter (N)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 5
Houmlchstspannungsnetzausbau mit HDUuml und HGUuml
Houmlchstspannungsnetzausbau
Freileitung
Hochspannungsshy
Drehstrom-Uumlbertragung (HDUuml)
Hochspannungs-
Gleichstrom-Uumlbertragung (HGUuml)
Kabel
Teilverkabelung
Netzausbau mit Gasisolierter Uumlbertragungsleitung (GIL) nicht beruumlcksichtigt
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 6
Stromkreislaumlnge und Verkabelungsgrad HoumlS-Ebene 1991 ndash 2013
45000 06
40000
Zubau von 75 km
Kabel in 2011
Freileitungen
Kabel
Verkabelungsgrad
05 35000
Ve
rka
be
lun
gs
gra
d in
Str
om
kre
islauml
ng
e in
km
30000 04
25000 03
20000
15000 02
10000
5000
0
01
00 1990 1995 2000 2005 2010 2015
Jahr Quelle BDEW Werte 1999 ndash 2006 interpoliert
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 7
Houmlchstspannungsnetzausbau mit HDUuml und HGUuml
Freileitung
Hochspannungsshy
Drehstrom-Uumlbertragung (HDUuml)
Kabel
Hochspannungs-
Gleichstrom-Uumlbertragung (HGUuml)
LCC HGUuml
netzgefuumlhrt
VSC HGUuml
selbstgefuumlhrt
Kabel Freileitung
Houmlchstspannungsnetzausbau
Teilverkabelung Teilverkabelung
Netzausbau mit Gasisolierter Uumlbertragungsleitung (GIL) nicht beruumlcksichtigt
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 8
VSC-HGUuml-Projekte in Europa ab 2004
Kabel Name Konverterstation 1 Konverterstation 2 Laumlnge Kabel in km Volt in kV Leistung in MW Jahr
HVDC Troll Norway - Kollsnes Norway - Offshore platform Troll A 70 60 80 2004
Estlink Estonia - Harku Finland - Espoo 105 150 350 2006
NordEON 1 Germany - Diele Germany - Borkum 2 platform 203 150 400 2009
HVDC Valhall Norway - Lista Norway - Valhall Offshore platform 292 150 78 2009
BorWin1 Germany - Diele Germany - BorWin Alpha platform 200 plusmn150 400 2012
BorWin2 Germany - Diele Germany - BorWin Beta platform 200 plusmn300 800 2015
East West Interconnector Ireland - Woodland UK - Shotton Wales 130 plusmn200 500 2012
DolWin1 Germany - Heede Germany - DolWin Alpha platform 165 plusmn320 800 2015
HelWin1 Germany - Buumlttel Germany - HelWin Alpha platform 130 plusmn250 576 2015
SylWin1 Germany - Buumlttel Germany - SylWin Alpha platform 205 plusmn320 864 2015
INELFE France - Baixas Spain - Santa Llogaia 64 plusmn320 2000 2014
Skagerrak 4 Norway - Kristiansand Denmark - Tjele 244 500 700 2014
Aringland - Finland Aringland - Ytterby Finland - Naringdendal 158 80 100 2015
Troll A 3amp4 Norway - Kollsnes Norway - Troll A 3amp4 platform 70 66 100 2015
HVDC NordBalt Sweden - Nybro Lithuania - Klapeida 450 300 700 2015
DolWin2 Germany - Heede Germany - DolWin Beta platform 135 plusmn320 900 2015
HelWin2 Germany - Buumlttel Germany - HelWin Beta platform 130 plusmn320 690 2015
HVDC Finland - Aringland Finland - Ytterby Finland - Naringdendal 158 80 100 2015
Einsatz als Punkt-zu-Punkt-Verbindung (Grenzen der HDUuml)
Freileitung
Name Konverterstation 1 Konverterstation 2 Laumlnge Freileitung in km Volt in kV Leistung in MW Jahr
SydVaumlstlaumlnken NorwayndashHallsberg Sweden - Barkeryd Sweden - Hurva 63 plusmn300 2x720 2013-2015
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 9
Begriffsdefinitionen
Hochspannungs-Drehstrom-Uumlbertragung (HDUuml)
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 10
Drehstromtechnik auf Basis von Freileitungen
bull einfache bewaumlhrte robuste Drehstromtechnik am kostenguumlnstigsten
bull Uumlbertragungskapazitaumlt bei 380 kV gt 3000 MVA ausfuumlhrbar bis 1200 kV
bull Uumlberlastungsreserve durch Ausnutzung klimatischer Verhaumlltnisse
bull geringe Verluste FL 4x56472 bei 1000 MVA ca 956 kWkm
bull Reichweite begrenzt aber ausreichend fuumlr europaumlisches Verbundnetz
bull selbstheilende Isolation Fehlerbeseitigung durch Automatische
Wiedereinschaltung (AWE)
bull hohe Verfuumlgbarkeit kurze Reparaturdauern wartungsarm
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 11
650 650 900 650650900 650 900 650900 900 900
1100 1100 11001100
900 900
28
70
11
00
11
00
25
08
00
61
20
28
70
11
00
25
080
0
50
20
28
70
32
080
0
39
90
684 684 684
Einebenenmast
Donaumast
Tonnenmast
Mastbilder 380-kV-Drehstrom-Freileitungen
Beispiele
Schutzstreifenbreite fuumlr 400 m Spannfeld und 46 Nmm2 Mittelzugspannung
asymp 70 m asymp 57 m asymp 48 m
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 12
Mastbilder 380-kV-Drehstrom-Freileitungen
Schutzstreifenbreite fuumlr 400 m Spannfeld und 56 Nmm2 Mittelzugspannung
asymp 29 m
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 13
Drehstromtechnik auf Basis von Kabeln
Quelle Nexans Quelle Amprion GmbH
Isolierung aus VPE
Leiter
Quelle Prof Paul
bull einfache bewaumlhrte Technik
bull fester Isolationsstoff Isolationsabstaumlnde bei 380 kV 30 mm
bull begrenzte Uumlbertragungskapazitaumlt und begrenzte Reichweite
bull geringe Verluste 2500 mm2 Cu-Kabel bei 1000 MVA ca 75 kWkm
bull Blindleistungskompensation (Drosselspulen) erforderlich =gt Zusatzverluste
bull hohe Verfuumlgbarkeit aber im Fehlerfall sehr lange Ausfallzeiten
bull Erstellung von Muffengruben oder Muffenbauwerken (ca alle 900 m)
bull groszlige Herausforderung in Bezug auf Logistik und Verlegung
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 14
Grabenprofile Drehstromkabel
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
Trassenbreite ca 145 m
Trassenbreite ca 135 m
Trassenbreite ca 200 m
thermische Beeinflussung Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 15
Aufbau 380-kV-Grabenprofil fuumlr zwei Drehstromsysteme
Quelle Amprion GmbH
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 16
Muffenbauwerk
Quelle Dr Y Saszlignick Vattenfall Europe Transmission Fachsymposium Deutsche
Umwelthelfe Berlin 17 Maumlrz 2009
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 17
Begriffsdefinitionen
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 18
VSC-Hochspannungs-Gleichstromuumlbertragung (selbstgefuumlhrte HGUuml)
=~
~=
Quelle Siemens AG 2011 copy tayfr
bull selbstgefuumlhrte Stromrichter mit Gleichspannungszwischenkreis auf Basis
von IGBT unabhaumlngige Wirk-und Blindleistungsregelung
bull keine Laumlngenbegrenzung (1000 ndash 4000 km)
bull Zusatzverluste in den Konverterstationen 10 je Konverterstation
bull Ausfuumlhrung als Freileitung 650 kV gt2200 MW
bull Ausfuumlhrung als MI-Kabel 550 kV ca 2000 MW
bull Einsatz von oumllfreien VPE-Kabeln moumlglich bis ca 1200 MW bei plusmn320 kV
bull 525-kV-DC-VPE-Kabel als Prototyp vorgestellt Durchfuumlhrung Langzeittest
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 19
Groumlszligenvergleich mit HGUuml-Standardmasten Beispiele
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 20
Beispiele Masttypen SuedLink
copy httpwwwhttpsuedlinktenneteu
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 21
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
thermische Beeinflussung
660 m
1010
08 08
gt 060 gt 060 gt 300
500 500
08 08 08 08 08 0505
100
ca 2490
Baustraszlige
Erdaushub Erdaushub
45deg
175
Variante 2 2x2 Systeme aumlquidistant verlegt
Variante 1 Aumlquidistante Legung
Variante 3 2 Doppelsysteme in getrennten Kabelgraumlben
ca 198
720gt 060 gt 060 gt 300
05
370
05
Baustraszlige
45deg
175
05 170 05
gt 060
720gt 060 gt 060
05
370
05
45deg
175
05 170 05
660
0505 05
gt 060 1010
45deg
175
120 05 05 05120 120
500
Erdaushub
gt 300
500100
Baustraszlige
Erdaushub
gt 060
ca 2490
gt 060
Grabenprofile Gleichstromkabel (fuumlr 320 kV)
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 200 m
Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 22
3000
bull Aluminum bull Copper
2500
2000
~ 1500
a LU s 1000 --~~~~~~~~~~~~~~~~=======cl 0 a
500
0
1000 1500 2000 2500 3000
CONDUCTOR AREA [MM2]
ilr
~ 1I
-113-1-----------~--
525-kV-VPE-Gleichstrom-Kabel
Quelle ABB Grid Systems Technical Paper The new 525 kV extruded HVDC cable system Aug 2014
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 23
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 24
Vergleich HDUuml- mit HGUuml-Technik im vermaschten HoumlS-Netz
Drehstromtechnik (HDUuml) Gleichstromtechnik (HGUuml)
einfache Spannungstransformation
und Leistungsauskopplung (UW)
Umweg uumlber HDUuml Multi-Terminal-Betrieb
zus Stromrichterstationen
selbststaumlndige Einstellung des
Leistungsflusses aktive Steuerung des Leistungsflusses
uumlberlastbar keine Uumlberlastfaumlhigkeit
belastungsabhaumlngiger induktiver bzw
kapazitiver Blindleistungsbedarf
geregelte Blindleistungsbereitstellung bei
der VSC HGUuml
wirtschaftliche Leitungslaumlnge begrenzt
ausreichend im europ Verbundsystem
keine Laumlngengrenzung Wirtschaftlichkeit
fuumlr kurze Leitungslaumlngen begrenzt
natuumlrliche Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt asynchrone Netzkopplung kuumlnstliche
Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt moumlglich
Erhoumlhung der Kurzschlussleistung
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
ungenuumlgender Beitrag zur
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 25
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 26
Nutzungsdauer Uumlberlastbarkeit Betriebserfahrung und Querungen
Freileitung Kabel
Nutzungsdauer gt 80 Jahre 40-50 Jahre
Uumlberlastbarkeit in kalten oder windstarken
Jahreszeiten groumlszligte
Uumlberlastungsreserve
in Abhaumlngigkeit von der
Vorbelastung ist ggf eine
Uumlberlastung moumlglich
Verkuumlrzung der Lebensdauer
Betriebsshy
erfahrung
HDUuml
380-kV-HDUuml seit 1952
500-kV-HDUuml seit 1958
735-kV-HDUuml seit 1964
380-kV-HDUuml MI-Kabel seit 1950
380-kV-HDUuml VPE seit 1986
550-kV-HDUuml MI seit 1974
550-kV-HDUuml VPE seit 2000
Betriebsshy
erfahrung
HGUuml 400-kV-HGUuml seit 1964
500-kV-HGUuml seit 1970
200-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1950
300-kV-HGUuml VPE seit 2006
500-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1975
500-kV-HGUuml VPE 2014 Prototyp
Querung von
Hindernissen
Uumlberspannung von Auto-
u Eisenbahn Fluumlssen etc
HDD-Bohrungen
(HDD=Horizontal Direct Drilling)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 32
33 Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Prof Dr-Ing habil Lutz Hofmann
hofmannieeuni-hannoverde
Institut fuumlr Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
httpwwwieeuni-hannoverde
Houmlchstspannungsnetzausbau mit HDUuml und HGUuml
Houmlchstspannungsnetzausbau
Freileitung
Hochspannungsshy
Drehstrom-Uumlbertragung (HDUuml)
Hochspannungs-
Gleichstrom-Uumlbertragung (HGUuml)
Kabel
Teilverkabelung
Netzausbau mit Gasisolierter Uumlbertragungsleitung (GIL) nicht beruumlcksichtigt
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 6
Stromkreislaumlnge und Verkabelungsgrad HoumlS-Ebene 1991 ndash 2013
45000 06
40000
Zubau von 75 km
Kabel in 2011
Freileitungen
Kabel
Verkabelungsgrad
05 35000
Ve
rka
be
lun
gs
gra
d in
Str
om
kre
islauml
ng
e in
km
30000 04
25000 03
20000
15000 02
10000
5000
0
01
00 1990 1995 2000 2005 2010 2015
Jahr Quelle BDEW Werte 1999 ndash 2006 interpoliert
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 7
Houmlchstspannungsnetzausbau mit HDUuml und HGUuml
Freileitung
Hochspannungsshy
Drehstrom-Uumlbertragung (HDUuml)
Kabel
Hochspannungs-
Gleichstrom-Uumlbertragung (HGUuml)
LCC HGUuml
netzgefuumlhrt
VSC HGUuml
selbstgefuumlhrt
Kabel Freileitung
Houmlchstspannungsnetzausbau
Teilverkabelung Teilverkabelung
Netzausbau mit Gasisolierter Uumlbertragungsleitung (GIL) nicht beruumlcksichtigt
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 8
VSC-HGUuml-Projekte in Europa ab 2004
Kabel Name Konverterstation 1 Konverterstation 2 Laumlnge Kabel in km Volt in kV Leistung in MW Jahr
HVDC Troll Norway - Kollsnes Norway - Offshore platform Troll A 70 60 80 2004
Estlink Estonia - Harku Finland - Espoo 105 150 350 2006
NordEON 1 Germany - Diele Germany - Borkum 2 platform 203 150 400 2009
HVDC Valhall Norway - Lista Norway - Valhall Offshore platform 292 150 78 2009
BorWin1 Germany - Diele Germany - BorWin Alpha platform 200 plusmn150 400 2012
BorWin2 Germany - Diele Germany - BorWin Beta platform 200 plusmn300 800 2015
East West Interconnector Ireland - Woodland UK - Shotton Wales 130 plusmn200 500 2012
DolWin1 Germany - Heede Germany - DolWin Alpha platform 165 plusmn320 800 2015
HelWin1 Germany - Buumlttel Germany - HelWin Alpha platform 130 plusmn250 576 2015
SylWin1 Germany - Buumlttel Germany - SylWin Alpha platform 205 plusmn320 864 2015
INELFE France - Baixas Spain - Santa Llogaia 64 plusmn320 2000 2014
Skagerrak 4 Norway - Kristiansand Denmark - Tjele 244 500 700 2014
Aringland - Finland Aringland - Ytterby Finland - Naringdendal 158 80 100 2015
Troll A 3amp4 Norway - Kollsnes Norway - Troll A 3amp4 platform 70 66 100 2015
HVDC NordBalt Sweden - Nybro Lithuania - Klapeida 450 300 700 2015
DolWin2 Germany - Heede Germany - DolWin Beta platform 135 plusmn320 900 2015
HelWin2 Germany - Buumlttel Germany - HelWin Beta platform 130 plusmn320 690 2015
HVDC Finland - Aringland Finland - Ytterby Finland - Naringdendal 158 80 100 2015
Einsatz als Punkt-zu-Punkt-Verbindung (Grenzen der HDUuml)
Freileitung
Name Konverterstation 1 Konverterstation 2 Laumlnge Freileitung in km Volt in kV Leistung in MW Jahr
SydVaumlstlaumlnken NorwayndashHallsberg Sweden - Barkeryd Sweden - Hurva 63 plusmn300 2x720 2013-2015
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 9
Begriffsdefinitionen
Hochspannungs-Drehstrom-Uumlbertragung (HDUuml)
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 10
Drehstromtechnik auf Basis von Freileitungen
bull einfache bewaumlhrte robuste Drehstromtechnik am kostenguumlnstigsten
bull Uumlbertragungskapazitaumlt bei 380 kV gt 3000 MVA ausfuumlhrbar bis 1200 kV
bull Uumlberlastungsreserve durch Ausnutzung klimatischer Verhaumlltnisse
bull geringe Verluste FL 4x56472 bei 1000 MVA ca 956 kWkm
bull Reichweite begrenzt aber ausreichend fuumlr europaumlisches Verbundnetz
bull selbstheilende Isolation Fehlerbeseitigung durch Automatische
Wiedereinschaltung (AWE)
bull hohe Verfuumlgbarkeit kurze Reparaturdauern wartungsarm
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 11
650 650 900 650650900 650 900 650900 900 900
1100 1100 11001100
900 900
28
70
11
00
11
00
25
08
00
61
20
28
70
11
00
25
080
0
50
20
28
70
32
080
0
39
90
684 684 684
Einebenenmast
Donaumast
Tonnenmast
Mastbilder 380-kV-Drehstrom-Freileitungen
Beispiele
Schutzstreifenbreite fuumlr 400 m Spannfeld und 46 Nmm2 Mittelzugspannung
asymp 70 m asymp 57 m asymp 48 m
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 12
Mastbilder 380-kV-Drehstrom-Freileitungen
Schutzstreifenbreite fuumlr 400 m Spannfeld und 56 Nmm2 Mittelzugspannung
asymp 29 m
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 13
Drehstromtechnik auf Basis von Kabeln
Quelle Nexans Quelle Amprion GmbH
Isolierung aus VPE
Leiter
Quelle Prof Paul
bull einfache bewaumlhrte Technik
bull fester Isolationsstoff Isolationsabstaumlnde bei 380 kV 30 mm
bull begrenzte Uumlbertragungskapazitaumlt und begrenzte Reichweite
bull geringe Verluste 2500 mm2 Cu-Kabel bei 1000 MVA ca 75 kWkm
bull Blindleistungskompensation (Drosselspulen) erforderlich =gt Zusatzverluste
bull hohe Verfuumlgbarkeit aber im Fehlerfall sehr lange Ausfallzeiten
bull Erstellung von Muffengruben oder Muffenbauwerken (ca alle 900 m)
bull groszlige Herausforderung in Bezug auf Logistik und Verlegung
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 14
Grabenprofile Drehstromkabel
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
Trassenbreite ca 145 m
Trassenbreite ca 135 m
Trassenbreite ca 200 m
thermische Beeinflussung Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 15
Aufbau 380-kV-Grabenprofil fuumlr zwei Drehstromsysteme
Quelle Amprion GmbH
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 16
Muffenbauwerk
Quelle Dr Y Saszlignick Vattenfall Europe Transmission Fachsymposium Deutsche
Umwelthelfe Berlin 17 Maumlrz 2009
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 17
Begriffsdefinitionen
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 18
VSC-Hochspannungs-Gleichstromuumlbertragung (selbstgefuumlhrte HGUuml)
=~
~=
Quelle Siemens AG 2011 copy tayfr
bull selbstgefuumlhrte Stromrichter mit Gleichspannungszwischenkreis auf Basis
von IGBT unabhaumlngige Wirk-und Blindleistungsregelung
bull keine Laumlngenbegrenzung (1000 ndash 4000 km)
bull Zusatzverluste in den Konverterstationen 10 je Konverterstation
bull Ausfuumlhrung als Freileitung 650 kV gt2200 MW
bull Ausfuumlhrung als MI-Kabel 550 kV ca 2000 MW
bull Einsatz von oumllfreien VPE-Kabeln moumlglich bis ca 1200 MW bei plusmn320 kV
bull 525-kV-DC-VPE-Kabel als Prototyp vorgestellt Durchfuumlhrung Langzeittest
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 19
Groumlszligenvergleich mit HGUuml-Standardmasten Beispiele
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 20
Beispiele Masttypen SuedLink
copy httpwwwhttpsuedlinktenneteu
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 21
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
thermische Beeinflussung
660 m
1010
08 08
gt 060 gt 060 gt 300
500 500
08 08 08 08 08 0505
100
ca 2490
Baustraszlige
Erdaushub Erdaushub
45deg
175
Variante 2 2x2 Systeme aumlquidistant verlegt
Variante 1 Aumlquidistante Legung
Variante 3 2 Doppelsysteme in getrennten Kabelgraumlben
ca 198
720gt 060 gt 060 gt 300
05
370
05
Baustraszlige
45deg
175
05 170 05
gt 060
720gt 060 gt 060
05
370
05
45deg
175
05 170 05
660
0505 05
gt 060 1010
45deg
175
120 05 05 05120 120
500
Erdaushub
gt 300
500100
Baustraszlige
Erdaushub
gt 060
ca 2490
gt 060
Grabenprofile Gleichstromkabel (fuumlr 320 kV)
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 200 m
Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 22
3000
bull Aluminum bull Copper
2500
2000
~ 1500
a LU s 1000 --~~~~~~~~~~~~~~~~=======cl 0 a
500
0
1000 1500 2000 2500 3000
CONDUCTOR AREA [MM2]
ilr
~ 1I
-113-1-----------~--
525-kV-VPE-Gleichstrom-Kabel
Quelle ABB Grid Systems Technical Paper The new 525 kV extruded HVDC cable system Aug 2014
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 23
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 24
Vergleich HDUuml- mit HGUuml-Technik im vermaschten HoumlS-Netz
Drehstromtechnik (HDUuml) Gleichstromtechnik (HGUuml)
einfache Spannungstransformation
und Leistungsauskopplung (UW)
Umweg uumlber HDUuml Multi-Terminal-Betrieb
zus Stromrichterstationen
selbststaumlndige Einstellung des
Leistungsflusses aktive Steuerung des Leistungsflusses
uumlberlastbar keine Uumlberlastfaumlhigkeit
belastungsabhaumlngiger induktiver bzw
kapazitiver Blindleistungsbedarf
geregelte Blindleistungsbereitstellung bei
der VSC HGUuml
wirtschaftliche Leitungslaumlnge begrenzt
ausreichend im europ Verbundsystem
keine Laumlngengrenzung Wirtschaftlichkeit
fuumlr kurze Leitungslaumlngen begrenzt
natuumlrliche Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt asynchrone Netzkopplung kuumlnstliche
Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt moumlglich
Erhoumlhung der Kurzschlussleistung
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
ungenuumlgender Beitrag zur
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 25
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 26
Nutzungsdauer Uumlberlastbarkeit Betriebserfahrung und Querungen
Freileitung Kabel
Nutzungsdauer gt 80 Jahre 40-50 Jahre
Uumlberlastbarkeit in kalten oder windstarken
Jahreszeiten groumlszligte
Uumlberlastungsreserve
in Abhaumlngigkeit von der
Vorbelastung ist ggf eine
Uumlberlastung moumlglich
Verkuumlrzung der Lebensdauer
Betriebsshy
erfahrung
HDUuml
380-kV-HDUuml seit 1952
500-kV-HDUuml seit 1958
735-kV-HDUuml seit 1964
380-kV-HDUuml MI-Kabel seit 1950
380-kV-HDUuml VPE seit 1986
550-kV-HDUuml MI seit 1974
550-kV-HDUuml VPE seit 2000
Betriebsshy
erfahrung
HGUuml 400-kV-HGUuml seit 1964
500-kV-HGUuml seit 1970
200-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1950
300-kV-HGUuml VPE seit 2006
500-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1975
500-kV-HGUuml VPE 2014 Prototyp
Querung von
Hindernissen
Uumlberspannung von Auto-
u Eisenbahn Fluumlssen etc
HDD-Bohrungen
(HDD=Horizontal Direct Drilling)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 32
33 Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Prof Dr-Ing habil Lutz Hofmann
hofmannieeuni-hannoverde
Institut fuumlr Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
httpwwwieeuni-hannoverde
Stromkreislaumlnge und Verkabelungsgrad HoumlS-Ebene 1991 ndash 2013
45000 06
40000
Zubau von 75 km
Kabel in 2011
Freileitungen
Kabel
Verkabelungsgrad
05 35000
Ve
rka
be
lun
gs
gra
d in
Str
om
kre
islauml
ng
e in
km
30000 04
25000 03
20000
15000 02
10000
5000
0
01
00 1990 1995 2000 2005 2010 2015
Jahr Quelle BDEW Werte 1999 ndash 2006 interpoliert
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 7
Houmlchstspannungsnetzausbau mit HDUuml und HGUuml
Freileitung
Hochspannungsshy
Drehstrom-Uumlbertragung (HDUuml)
Kabel
Hochspannungs-
Gleichstrom-Uumlbertragung (HGUuml)
LCC HGUuml
netzgefuumlhrt
VSC HGUuml
selbstgefuumlhrt
Kabel Freileitung
Houmlchstspannungsnetzausbau
Teilverkabelung Teilverkabelung
Netzausbau mit Gasisolierter Uumlbertragungsleitung (GIL) nicht beruumlcksichtigt
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 8
VSC-HGUuml-Projekte in Europa ab 2004
Kabel Name Konverterstation 1 Konverterstation 2 Laumlnge Kabel in km Volt in kV Leistung in MW Jahr
HVDC Troll Norway - Kollsnes Norway - Offshore platform Troll A 70 60 80 2004
Estlink Estonia - Harku Finland - Espoo 105 150 350 2006
NordEON 1 Germany - Diele Germany - Borkum 2 platform 203 150 400 2009
HVDC Valhall Norway - Lista Norway - Valhall Offshore platform 292 150 78 2009
BorWin1 Germany - Diele Germany - BorWin Alpha platform 200 plusmn150 400 2012
BorWin2 Germany - Diele Germany - BorWin Beta platform 200 plusmn300 800 2015
East West Interconnector Ireland - Woodland UK - Shotton Wales 130 plusmn200 500 2012
DolWin1 Germany - Heede Germany - DolWin Alpha platform 165 plusmn320 800 2015
HelWin1 Germany - Buumlttel Germany - HelWin Alpha platform 130 plusmn250 576 2015
SylWin1 Germany - Buumlttel Germany - SylWin Alpha platform 205 plusmn320 864 2015
INELFE France - Baixas Spain - Santa Llogaia 64 plusmn320 2000 2014
Skagerrak 4 Norway - Kristiansand Denmark - Tjele 244 500 700 2014
Aringland - Finland Aringland - Ytterby Finland - Naringdendal 158 80 100 2015
Troll A 3amp4 Norway - Kollsnes Norway - Troll A 3amp4 platform 70 66 100 2015
HVDC NordBalt Sweden - Nybro Lithuania - Klapeida 450 300 700 2015
DolWin2 Germany - Heede Germany - DolWin Beta platform 135 plusmn320 900 2015
HelWin2 Germany - Buumlttel Germany - HelWin Beta platform 130 plusmn320 690 2015
HVDC Finland - Aringland Finland - Ytterby Finland - Naringdendal 158 80 100 2015
Einsatz als Punkt-zu-Punkt-Verbindung (Grenzen der HDUuml)
Freileitung
Name Konverterstation 1 Konverterstation 2 Laumlnge Freileitung in km Volt in kV Leistung in MW Jahr
SydVaumlstlaumlnken NorwayndashHallsberg Sweden - Barkeryd Sweden - Hurva 63 plusmn300 2x720 2013-2015
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 9
Begriffsdefinitionen
Hochspannungs-Drehstrom-Uumlbertragung (HDUuml)
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 10
Drehstromtechnik auf Basis von Freileitungen
bull einfache bewaumlhrte robuste Drehstromtechnik am kostenguumlnstigsten
bull Uumlbertragungskapazitaumlt bei 380 kV gt 3000 MVA ausfuumlhrbar bis 1200 kV
bull Uumlberlastungsreserve durch Ausnutzung klimatischer Verhaumlltnisse
bull geringe Verluste FL 4x56472 bei 1000 MVA ca 956 kWkm
bull Reichweite begrenzt aber ausreichend fuumlr europaumlisches Verbundnetz
bull selbstheilende Isolation Fehlerbeseitigung durch Automatische
Wiedereinschaltung (AWE)
bull hohe Verfuumlgbarkeit kurze Reparaturdauern wartungsarm
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 11
650 650 900 650650900 650 900 650900 900 900
1100 1100 11001100
900 900
28
70
11
00
11
00
25
08
00
61
20
28
70
11
00
25
080
0
50
20
28
70
32
080
0
39
90
684 684 684
Einebenenmast
Donaumast
Tonnenmast
Mastbilder 380-kV-Drehstrom-Freileitungen
Beispiele
Schutzstreifenbreite fuumlr 400 m Spannfeld und 46 Nmm2 Mittelzugspannung
asymp 70 m asymp 57 m asymp 48 m
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 12
Mastbilder 380-kV-Drehstrom-Freileitungen
Schutzstreifenbreite fuumlr 400 m Spannfeld und 56 Nmm2 Mittelzugspannung
asymp 29 m
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 13
Drehstromtechnik auf Basis von Kabeln
Quelle Nexans Quelle Amprion GmbH
Isolierung aus VPE
Leiter
Quelle Prof Paul
bull einfache bewaumlhrte Technik
bull fester Isolationsstoff Isolationsabstaumlnde bei 380 kV 30 mm
bull begrenzte Uumlbertragungskapazitaumlt und begrenzte Reichweite
bull geringe Verluste 2500 mm2 Cu-Kabel bei 1000 MVA ca 75 kWkm
bull Blindleistungskompensation (Drosselspulen) erforderlich =gt Zusatzverluste
bull hohe Verfuumlgbarkeit aber im Fehlerfall sehr lange Ausfallzeiten
bull Erstellung von Muffengruben oder Muffenbauwerken (ca alle 900 m)
bull groszlige Herausforderung in Bezug auf Logistik und Verlegung
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 14
Grabenprofile Drehstromkabel
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
Trassenbreite ca 145 m
Trassenbreite ca 135 m
Trassenbreite ca 200 m
thermische Beeinflussung Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 15
Aufbau 380-kV-Grabenprofil fuumlr zwei Drehstromsysteme
Quelle Amprion GmbH
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 16
Muffenbauwerk
Quelle Dr Y Saszlignick Vattenfall Europe Transmission Fachsymposium Deutsche
Umwelthelfe Berlin 17 Maumlrz 2009
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 17
Begriffsdefinitionen
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 18
VSC-Hochspannungs-Gleichstromuumlbertragung (selbstgefuumlhrte HGUuml)
=~
~=
Quelle Siemens AG 2011 copy tayfr
bull selbstgefuumlhrte Stromrichter mit Gleichspannungszwischenkreis auf Basis
von IGBT unabhaumlngige Wirk-und Blindleistungsregelung
bull keine Laumlngenbegrenzung (1000 ndash 4000 km)
bull Zusatzverluste in den Konverterstationen 10 je Konverterstation
bull Ausfuumlhrung als Freileitung 650 kV gt2200 MW
bull Ausfuumlhrung als MI-Kabel 550 kV ca 2000 MW
bull Einsatz von oumllfreien VPE-Kabeln moumlglich bis ca 1200 MW bei plusmn320 kV
bull 525-kV-DC-VPE-Kabel als Prototyp vorgestellt Durchfuumlhrung Langzeittest
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 19
Groumlszligenvergleich mit HGUuml-Standardmasten Beispiele
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 20
Beispiele Masttypen SuedLink
copy httpwwwhttpsuedlinktenneteu
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 21
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
thermische Beeinflussung
660 m
1010
08 08
gt 060 gt 060 gt 300
500 500
08 08 08 08 08 0505
100
ca 2490
Baustraszlige
Erdaushub Erdaushub
45deg
175
Variante 2 2x2 Systeme aumlquidistant verlegt
Variante 1 Aumlquidistante Legung
Variante 3 2 Doppelsysteme in getrennten Kabelgraumlben
ca 198
720gt 060 gt 060 gt 300
05
370
05
Baustraszlige
45deg
175
05 170 05
gt 060
720gt 060 gt 060
05
370
05
45deg
175
05 170 05
660
0505 05
gt 060 1010
45deg
175
120 05 05 05120 120
500
Erdaushub
gt 300
500100
Baustraszlige
Erdaushub
gt 060
ca 2490
gt 060
Grabenprofile Gleichstromkabel (fuumlr 320 kV)
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 200 m
Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 22
3000
bull Aluminum bull Copper
2500
2000
~ 1500
a LU s 1000 --~~~~~~~~~~~~~~~~=======cl 0 a
500
0
1000 1500 2000 2500 3000
CONDUCTOR AREA [MM2]
ilr
~ 1I
-113-1-----------~--
525-kV-VPE-Gleichstrom-Kabel
Quelle ABB Grid Systems Technical Paper The new 525 kV extruded HVDC cable system Aug 2014
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 23
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 24
Vergleich HDUuml- mit HGUuml-Technik im vermaschten HoumlS-Netz
Drehstromtechnik (HDUuml) Gleichstromtechnik (HGUuml)
einfache Spannungstransformation
und Leistungsauskopplung (UW)
Umweg uumlber HDUuml Multi-Terminal-Betrieb
zus Stromrichterstationen
selbststaumlndige Einstellung des
Leistungsflusses aktive Steuerung des Leistungsflusses
uumlberlastbar keine Uumlberlastfaumlhigkeit
belastungsabhaumlngiger induktiver bzw
kapazitiver Blindleistungsbedarf
geregelte Blindleistungsbereitstellung bei
der VSC HGUuml
wirtschaftliche Leitungslaumlnge begrenzt
ausreichend im europ Verbundsystem
keine Laumlngengrenzung Wirtschaftlichkeit
fuumlr kurze Leitungslaumlngen begrenzt
natuumlrliche Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt asynchrone Netzkopplung kuumlnstliche
Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt moumlglich
Erhoumlhung der Kurzschlussleistung
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
ungenuumlgender Beitrag zur
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 25
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 26
Nutzungsdauer Uumlberlastbarkeit Betriebserfahrung und Querungen
Freileitung Kabel
Nutzungsdauer gt 80 Jahre 40-50 Jahre
Uumlberlastbarkeit in kalten oder windstarken
Jahreszeiten groumlszligte
Uumlberlastungsreserve
in Abhaumlngigkeit von der
Vorbelastung ist ggf eine
Uumlberlastung moumlglich
Verkuumlrzung der Lebensdauer
Betriebsshy
erfahrung
HDUuml
380-kV-HDUuml seit 1952
500-kV-HDUuml seit 1958
735-kV-HDUuml seit 1964
380-kV-HDUuml MI-Kabel seit 1950
380-kV-HDUuml VPE seit 1986
550-kV-HDUuml MI seit 1974
550-kV-HDUuml VPE seit 2000
Betriebsshy
erfahrung
HGUuml 400-kV-HGUuml seit 1964
500-kV-HGUuml seit 1970
200-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1950
300-kV-HGUuml VPE seit 2006
500-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1975
500-kV-HGUuml VPE 2014 Prototyp
Querung von
Hindernissen
Uumlberspannung von Auto-
u Eisenbahn Fluumlssen etc
HDD-Bohrungen
(HDD=Horizontal Direct Drilling)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 32
33 Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Prof Dr-Ing habil Lutz Hofmann
hofmannieeuni-hannoverde
Institut fuumlr Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
httpwwwieeuni-hannoverde
Houmlchstspannungsnetzausbau mit HDUuml und HGUuml
Freileitung
Hochspannungsshy
Drehstrom-Uumlbertragung (HDUuml)
Kabel
Hochspannungs-
Gleichstrom-Uumlbertragung (HGUuml)
LCC HGUuml
netzgefuumlhrt
VSC HGUuml
selbstgefuumlhrt
Kabel Freileitung
Houmlchstspannungsnetzausbau
Teilverkabelung Teilverkabelung
Netzausbau mit Gasisolierter Uumlbertragungsleitung (GIL) nicht beruumlcksichtigt
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 8
VSC-HGUuml-Projekte in Europa ab 2004
Kabel Name Konverterstation 1 Konverterstation 2 Laumlnge Kabel in km Volt in kV Leistung in MW Jahr
HVDC Troll Norway - Kollsnes Norway - Offshore platform Troll A 70 60 80 2004
Estlink Estonia - Harku Finland - Espoo 105 150 350 2006
NordEON 1 Germany - Diele Germany - Borkum 2 platform 203 150 400 2009
HVDC Valhall Norway - Lista Norway - Valhall Offshore platform 292 150 78 2009
BorWin1 Germany - Diele Germany - BorWin Alpha platform 200 plusmn150 400 2012
BorWin2 Germany - Diele Germany - BorWin Beta platform 200 plusmn300 800 2015
East West Interconnector Ireland - Woodland UK - Shotton Wales 130 plusmn200 500 2012
DolWin1 Germany - Heede Germany - DolWin Alpha platform 165 plusmn320 800 2015
HelWin1 Germany - Buumlttel Germany - HelWin Alpha platform 130 plusmn250 576 2015
SylWin1 Germany - Buumlttel Germany - SylWin Alpha platform 205 plusmn320 864 2015
INELFE France - Baixas Spain - Santa Llogaia 64 plusmn320 2000 2014
Skagerrak 4 Norway - Kristiansand Denmark - Tjele 244 500 700 2014
Aringland - Finland Aringland - Ytterby Finland - Naringdendal 158 80 100 2015
Troll A 3amp4 Norway - Kollsnes Norway - Troll A 3amp4 platform 70 66 100 2015
HVDC NordBalt Sweden - Nybro Lithuania - Klapeida 450 300 700 2015
DolWin2 Germany - Heede Germany - DolWin Beta platform 135 plusmn320 900 2015
HelWin2 Germany - Buumlttel Germany - HelWin Beta platform 130 plusmn320 690 2015
HVDC Finland - Aringland Finland - Ytterby Finland - Naringdendal 158 80 100 2015
Einsatz als Punkt-zu-Punkt-Verbindung (Grenzen der HDUuml)
Freileitung
Name Konverterstation 1 Konverterstation 2 Laumlnge Freileitung in km Volt in kV Leistung in MW Jahr
SydVaumlstlaumlnken NorwayndashHallsberg Sweden - Barkeryd Sweden - Hurva 63 plusmn300 2x720 2013-2015
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 9
Begriffsdefinitionen
Hochspannungs-Drehstrom-Uumlbertragung (HDUuml)
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 10
Drehstromtechnik auf Basis von Freileitungen
bull einfache bewaumlhrte robuste Drehstromtechnik am kostenguumlnstigsten
bull Uumlbertragungskapazitaumlt bei 380 kV gt 3000 MVA ausfuumlhrbar bis 1200 kV
bull Uumlberlastungsreserve durch Ausnutzung klimatischer Verhaumlltnisse
bull geringe Verluste FL 4x56472 bei 1000 MVA ca 956 kWkm
bull Reichweite begrenzt aber ausreichend fuumlr europaumlisches Verbundnetz
bull selbstheilende Isolation Fehlerbeseitigung durch Automatische
Wiedereinschaltung (AWE)
bull hohe Verfuumlgbarkeit kurze Reparaturdauern wartungsarm
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 11
650 650 900 650650900 650 900 650900 900 900
1100 1100 11001100
900 900
28
70
11
00
11
00
25
08
00
61
20
28
70
11
00
25
080
0
50
20
28
70
32
080
0
39
90
684 684 684
Einebenenmast
Donaumast
Tonnenmast
Mastbilder 380-kV-Drehstrom-Freileitungen
Beispiele
Schutzstreifenbreite fuumlr 400 m Spannfeld und 46 Nmm2 Mittelzugspannung
asymp 70 m asymp 57 m asymp 48 m
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 12
Mastbilder 380-kV-Drehstrom-Freileitungen
Schutzstreifenbreite fuumlr 400 m Spannfeld und 56 Nmm2 Mittelzugspannung
asymp 29 m
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 13
Drehstromtechnik auf Basis von Kabeln
Quelle Nexans Quelle Amprion GmbH
Isolierung aus VPE
Leiter
Quelle Prof Paul
bull einfache bewaumlhrte Technik
bull fester Isolationsstoff Isolationsabstaumlnde bei 380 kV 30 mm
bull begrenzte Uumlbertragungskapazitaumlt und begrenzte Reichweite
bull geringe Verluste 2500 mm2 Cu-Kabel bei 1000 MVA ca 75 kWkm
bull Blindleistungskompensation (Drosselspulen) erforderlich =gt Zusatzverluste
bull hohe Verfuumlgbarkeit aber im Fehlerfall sehr lange Ausfallzeiten
bull Erstellung von Muffengruben oder Muffenbauwerken (ca alle 900 m)
bull groszlige Herausforderung in Bezug auf Logistik und Verlegung
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 14
Grabenprofile Drehstromkabel
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
Trassenbreite ca 145 m
Trassenbreite ca 135 m
Trassenbreite ca 200 m
thermische Beeinflussung Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 15
Aufbau 380-kV-Grabenprofil fuumlr zwei Drehstromsysteme
Quelle Amprion GmbH
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 16
Muffenbauwerk
Quelle Dr Y Saszlignick Vattenfall Europe Transmission Fachsymposium Deutsche
Umwelthelfe Berlin 17 Maumlrz 2009
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 17
Begriffsdefinitionen
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 18
VSC-Hochspannungs-Gleichstromuumlbertragung (selbstgefuumlhrte HGUuml)
=~
~=
Quelle Siemens AG 2011 copy tayfr
bull selbstgefuumlhrte Stromrichter mit Gleichspannungszwischenkreis auf Basis
von IGBT unabhaumlngige Wirk-und Blindleistungsregelung
bull keine Laumlngenbegrenzung (1000 ndash 4000 km)
bull Zusatzverluste in den Konverterstationen 10 je Konverterstation
bull Ausfuumlhrung als Freileitung 650 kV gt2200 MW
bull Ausfuumlhrung als MI-Kabel 550 kV ca 2000 MW
bull Einsatz von oumllfreien VPE-Kabeln moumlglich bis ca 1200 MW bei plusmn320 kV
bull 525-kV-DC-VPE-Kabel als Prototyp vorgestellt Durchfuumlhrung Langzeittest
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 19
Groumlszligenvergleich mit HGUuml-Standardmasten Beispiele
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 20
Beispiele Masttypen SuedLink
copy httpwwwhttpsuedlinktenneteu
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 21
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
thermische Beeinflussung
660 m
1010
08 08
gt 060 gt 060 gt 300
500 500
08 08 08 08 08 0505
100
ca 2490
Baustraszlige
Erdaushub Erdaushub
45deg
175
Variante 2 2x2 Systeme aumlquidistant verlegt
Variante 1 Aumlquidistante Legung
Variante 3 2 Doppelsysteme in getrennten Kabelgraumlben
ca 198
720gt 060 gt 060 gt 300
05
370
05
Baustraszlige
45deg
175
05 170 05
gt 060
720gt 060 gt 060
05
370
05
45deg
175
05 170 05
660
0505 05
gt 060 1010
45deg
175
120 05 05 05120 120
500
Erdaushub
gt 300
500100
Baustraszlige
Erdaushub
gt 060
ca 2490
gt 060
Grabenprofile Gleichstromkabel (fuumlr 320 kV)
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 200 m
Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 22
3000
bull Aluminum bull Copper
2500
2000
~ 1500
a LU s 1000 --~~~~~~~~~~~~~~~~=======cl 0 a
500
0
1000 1500 2000 2500 3000
CONDUCTOR AREA [MM2]
ilr
~ 1I
-113-1-----------~--
525-kV-VPE-Gleichstrom-Kabel
Quelle ABB Grid Systems Technical Paper The new 525 kV extruded HVDC cable system Aug 2014
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 23
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 24
Vergleich HDUuml- mit HGUuml-Technik im vermaschten HoumlS-Netz
Drehstromtechnik (HDUuml) Gleichstromtechnik (HGUuml)
einfache Spannungstransformation
und Leistungsauskopplung (UW)
Umweg uumlber HDUuml Multi-Terminal-Betrieb
zus Stromrichterstationen
selbststaumlndige Einstellung des
Leistungsflusses aktive Steuerung des Leistungsflusses
uumlberlastbar keine Uumlberlastfaumlhigkeit
belastungsabhaumlngiger induktiver bzw
kapazitiver Blindleistungsbedarf
geregelte Blindleistungsbereitstellung bei
der VSC HGUuml
wirtschaftliche Leitungslaumlnge begrenzt
ausreichend im europ Verbundsystem
keine Laumlngengrenzung Wirtschaftlichkeit
fuumlr kurze Leitungslaumlngen begrenzt
natuumlrliche Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt asynchrone Netzkopplung kuumlnstliche
Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt moumlglich
Erhoumlhung der Kurzschlussleistung
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
ungenuumlgender Beitrag zur
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 25
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 26
Nutzungsdauer Uumlberlastbarkeit Betriebserfahrung und Querungen
Freileitung Kabel
Nutzungsdauer gt 80 Jahre 40-50 Jahre
Uumlberlastbarkeit in kalten oder windstarken
Jahreszeiten groumlszligte
Uumlberlastungsreserve
in Abhaumlngigkeit von der
Vorbelastung ist ggf eine
Uumlberlastung moumlglich
Verkuumlrzung der Lebensdauer
Betriebsshy
erfahrung
HDUuml
380-kV-HDUuml seit 1952
500-kV-HDUuml seit 1958
735-kV-HDUuml seit 1964
380-kV-HDUuml MI-Kabel seit 1950
380-kV-HDUuml VPE seit 1986
550-kV-HDUuml MI seit 1974
550-kV-HDUuml VPE seit 2000
Betriebsshy
erfahrung
HGUuml 400-kV-HGUuml seit 1964
500-kV-HGUuml seit 1970
200-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1950
300-kV-HGUuml VPE seit 2006
500-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1975
500-kV-HGUuml VPE 2014 Prototyp
Querung von
Hindernissen
Uumlberspannung von Auto-
u Eisenbahn Fluumlssen etc
HDD-Bohrungen
(HDD=Horizontal Direct Drilling)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 32
33 Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Prof Dr-Ing habil Lutz Hofmann
hofmannieeuni-hannoverde
Institut fuumlr Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
httpwwwieeuni-hannoverde
VSC-HGUuml-Projekte in Europa ab 2004
Kabel Name Konverterstation 1 Konverterstation 2 Laumlnge Kabel in km Volt in kV Leistung in MW Jahr
HVDC Troll Norway - Kollsnes Norway - Offshore platform Troll A 70 60 80 2004
Estlink Estonia - Harku Finland - Espoo 105 150 350 2006
NordEON 1 Germany - Diele Germany - Borkum 2 platform 203 150 400 2009
HVDC Valhall Norway - Lista Norway - Valhall Offshore platform 292 150 78 2009
BorWin1 Germany - Diele Germany - BorWin Alpha platform 200 plusmn150 400 2012
BorWin2 Germany - Diele Germany - BorWin Beta platform 200 plusmn300 800 2015
East West Interconnector Ireland - Woodland UK - Shotton Wales 130 plusmn200 500 2012
DolWin1 Germany - Heede Germany - DolWin Alpha platform 165 plusmn320 800 2015
HelWin1 Germany - Buumlttel Germany - HelWin Alpha platform 130 plusmn250 576 2015
SylWin1 Germany - Buumlttel Germany - SylWin Alpha platform 205 plusmn320 864 2015
INELFE France - Baixas Spain - Santa Llogaia 64 plusmn320 2000 2014
Skagerrak 4 Norway - Kristiansand Denmark - Tjele 244 500 700 2014
Aringland - Finland Aringland - Ytterby Finland - Naringdendal 158 80 100 2015
Troll A 3amp4 Norway - Kollsnes Norway - Troll A 3amp4 platform 70 66 100 2015
HVDC NordBalt Sweden - Nybro Lithuania - Klapeida 450 300 700 2015
DolWin2 Germany - Heede Germany - DolWin Beta platform 135 plusmn320 900 2015
HelWin2 Germany - Buumlttel Germany - HelWin Beta platform 130 plusmn320 690 2015
HVDC Finland - Aringland Finland - Ytterby Finland - Naringdendal 158 80 100 2015
Einsatz als Punkt-zu-Punkt-Verbindung (Grenzen der HDUuml)
Freileitung
Name Konverterstation 1 Konverterstation 2 Laumlnge Freileitung in km Volt in kV Leistung in MW Jahr
SydVaumlstlaumlnken NorwayndashHallsberg Sweden - Barkeryd Sweden - Hurva 63 plusmn300 2x720 2013-2015
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 9
Begriffsdefinitionen
Hochspannungs-Drehstrom-Uumlbertragung (HDUuml)
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 10
Drehstromtechnik auf Basis von Freileitungen
bull einfache bewaumlhrte robuste Drehstromtechnik am kostenguumlnstigsten
bull Uumlbertragungskapazitaumlt bei 380 kV gt 3000 MVA ausfuumlhrbar bis 1200 kV
bull Uumlberlastungsreserve durch Ausnutzung klimatischer Verhaumlltnisse
bull geringe Verluste FL 4x56472 bei 1000 MVA ca 956 kWkm
bull Reichweite begrenzt aber ausreichend fuumlr europaumlisches Verbundnetz
bull selbstheilende Isolation Fehlerbeseitigung durch Automatische
Wiedereinschaltung (AWE)
bull hohe Verfuumlgbarkeit kurze Reparaturdauern wartungsarm
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 11
650 650 900 650650900 650 900 650900 900 900
1100 1100 11001100
900 900
28
70
11
00
11
00
25
08
00
61
20
28
70
11
00
25
080
0
50
20
28
70
32
080
0
39
90
684 684 684
Einebenenmast
Donaumast
Tonnenmast
Mastbilder 380-kV-Drehstrom-Freileitungen
Beispiele
Schutzstreifenbreite fuumlr 400 m Spannfeld und 46 Nmm2 Mittelzugspannung
asymp 70 m asymp 57 m asymp 48 m
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 12
Mastbilder 380-kV-Drehstrom-Freileitungen
Schutzstreifenbreite fuumlr 400 m Spannfeld und 56 Nmm2 Mittelzugspannung
asymp 29 m
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 13
Drehstromtechnik auf Basis von Kabeln
Quelle Nexans Quelle Amprion GmbH
Isolierung aus VPE
Leiter
Quelle Prof Paul
bull einfache bewaumlhrte Technik
bull fester Isolationsstoff Isolationsabstaumlnde bei 380 kV 30 mm
bull begrenzte Uumlbertragungskapazitaumlt und begrenzte Reichweite
bull geringe Verluste 2500 mm2 Cu-Kabel bei 1000 MVA ca 75 kWkm
bull Blindleistungskompensation (Drosselspulen) erforderlich =gt Zusatzverluste
bull hohe Verfuumlgbarkeit aber im Fehlerfall sehr lange Ausfallzeiten
bull Erstellung von Muffengruben oder Muffenbauwerken (ca alle 900 m)
bull groszlige Herausforderung in Bezug auf Logistik und Verlegung
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 14
Grabenprofile Drehstromkabel
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
Trassenbreite ca 145 m
Trassenbreite ca 135 m
Trassenbreite ca 200 m
thermische Beeinflussung Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 15
Aufbau 380-kV-Grabenprofil fuumlr zwei Drehstromsysteme
Quelle Amprion GmbH
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 16
Muffenbauwerk
Quelle Dr Y Saszlignick Vattenfall Europe Transmission Fachsymposium Deutsche
Umwelthelfe Berlin 17 Maumlrz 2009
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 17
Begriffsdefinitionen
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 18
VSC-Hochspannungs-Gleichstromuumlbertragung (selbstgefuumlhrte HGUuml)
=~
~=
Quelle Siemens AG 2011 copy tayfr
bull selbstgefuumlhrte Stromrichter mit Gleichspannungszwischenkreis auf Basis
von IGBT unabhaumlngige Wirk-und Blindleistungsregelung
bull keine Laumlngenbegrenzung (1000 ndash 4000 km)
bull Zusatzverluste in den Konverterstationen 10 je Konverterstation
bull Ausfuumlhrung als Freileitung 650 kV gt2200 MW
bull Ausfuumlhrung als MI-Kabel 550 kV ca 2000 MW
bull Einsatz von oumllfreien VPE-Kabeln moumlglich bis ca 1200 MW bei plusmn320 kV
bull 525-kV-DC-VPE-Kabel als Prototyp vorgestellt Durchfuumlhrung Langzeittest
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 19
Groumlszligenvergleich mit HGUuml-Standardmasten Beispiele
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 20
Beispiele Masttypen SuedLink
copy httpwwwhttpsuedlinktenneteu
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 21
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
thermische Beeinflussung
660 m
1010
08 08
gt 060 gt 060 gt 300
500 500
08 08 08 08 08 0505
100
ca 2490
Baustraszlige
Erdaushub Erdaushub
45deg
175
Variante 2 2x2 Systeme aumlquidistant verlegt
Variante 1 Aumlquidistante Legung
Variante 3 2 Doppelsysteme in getrennten Kabelgraumlben
ca 198
720gt 060 gt 060 gt 300
05
370
05
Baustraszlige
45deg
175
05 170 05
gt 060
720gt 060 gt 060
05
370
05
45deg
175
05 170 05
660
0505 05
gt 060 1010
45deg
175
120 05 05 05120 120
500
Erdaushub
gt 300
500100
Baustraszlige
Erdaushub
gt 060
ca 2490
gt 060
Grabenprofile Gleichstromkabel (fuumlr 320 kV)
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 200 m
Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 22
3000
bull Aluminum bull Copper
2500
2000
~ 1500
a LU s 1000 --~~~~~~~~~~~~~~~~=======cl 0 a
500
0
1000 1500 2000 2500 3000
CONDUCTOR AREA [MM2]
ilr
~ 1I
-113-1-----------~--
525-kV-VPE-Gleichstrom-Kabel
Quelle ABB Grid Systems Technical Paper The new 525 kV extruded HVDC cable system Aug 2014
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 23
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 24
Vergleich HDUuml- mit HGUuml-Technik im vermaschten HoumlS-Netz
Drehstromtechnik (HDUuml) Gleichstromtechnik (HGUuml)
einfache Spannungstransformation
und Leistungsauskopplung (UW)
Umweg uumlber HDUuml Multi-Terminal-Betrieb
zus Stromrichterstationen
selbststaumlndige Einstellung des
Leistungsflusses aktive Steuerung des Leistungsflusses
uumlberlastbar keine Uumlberlastfaumlhigkeit
belastungsabhaumlngiger induktiver bzw
kapazitiver Blindleistungsbedarf
geregelte Blindleistungsbereitstellung bei
der VSC HGUuml
wirtschaftliche Leitungslaumlnge begrenzt
ausreichend im europ Verbundsystem
keine Laumlngengrenzung Wirtschaftlichkeit
fuumlr kurze Leitungslaumlngen begrenzt
natuumlrliche Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt asynchrone Netzkopplung kuumlnstliche
Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt moumlglich
Erhoumlhung der Kurzschlussleistung
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
ungenuumlgender Beitrag zur
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 25
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 26
Nutzungsdauer Uumlberlastbarkeit Betriebserfahrung und Querungen
Freileitung Kabel
Nutzungsdauer gt 80 Jahre 40-50 Jahre
Uumlberlastbarkeit in kalten oder windstarken
Jahreszeiten groumlszligte
Uumlberlastungsreserve
in Abhaumlngigkeit von der
Vorbelastung ist ggf eine
Uumlberlastung moumlglich
Verkuumlrzung der Lebensdauer
Betriebsshy
erfahrung
HDUuml
380-kV-HDUuml seit 1952
500-kV-HDUuml seit 1958
735-kV-HDUuml seit 1964
380-kV-HDUuml MI-Kabel seit 1950
380-kV-HDUuml VPE seit 1986
550-kV-HDUuml MI seit 1974
550-kV-HDUuml VPE seit 2000
Betriebsshy
erfahrung
HGUuml 400-kV-HGUuml seit 1964
500-kV-HGUuml seit 1970
200-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1950
300-kV-HGUuml VPE seit 2006
500-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1975
500-kV-HGUuml VPE 2014 Prototyp
Querung von
Hindernissen
Uumlberspannung von Auto-
u Eisenbahn Fluumlssen etc
HDD-Bohrungen
(HDD=Horizontal Direct Drilling)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 32
33 Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Prof Dr-Ing habil Lutz Hofmann
hofmannieeuni-hannoverde
Institut fuumlr Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
httpwwwieeuni-hannoverde
Begriffsdefinitionen
Hochspannungs-Drehstrom-Uumlbertragung (HDUuml)
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 10
Drehstromtechnik auf Basis von Freileitungen
bull einfache bewaumlhrte robuste Drehstromtechnik am kostenguumlnstigsten
bull Uumlbertragungskapazitaumlt bei 380 kV gt 3000 MVA ausfuumlhrbar bis 1200 kV
bull Uumlberlastungsreserve durch Ausnutzung klimatischer Verhaumlltnisse
bull geringe Verluste FL 4x56472 bei 1000 MVA ca 956 kWkm
bull Reichweite begrenzt aber ausreichend fuumlr europaumlisches Verbundnetz
bull selbstheilende Isolation Fehlerbeseitigung durch Automatische
Wiedereinschaltung (AWE)
bull hohe Verfuumlgbarkeit kurze Reparaturdauern wartungsarm
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 11
650 650 900 650650900 650 900 650900 900 900
1100 1100 11001100
900 900
28
70
11
00
11
00
25
08
00
61
20
28
70
11
00
25
080
0
50
20
28
70
32
080
0
39
90
684 684 684
Einebenenmast
Donaumast
Tonnenmast
Mastbilder 380-kV-Drehstrom-Freileitungen
Beispiele
Schutzstreifenbreite fuumlr 400 m Spannfeld und 46 Nmm2 Mittelzugspannung
asymp 70 m asymp 57 m asymp 48 m
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 12
Mastbilder 380-kV-Drehstrom-Freileitungen
Schutzstreifenbreite fuumlr 400 m Spannfeld und 56 Nmm2 Mittelzugspannung
asymp 29 m
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 13
Drehstromtechnik auf Basis von Kabeln
Quelle Nexans Quelle Amprion GmbH
Isolierung aus VPE
Leiter
Quelle Prof Paul
bull einfache bewaumlhrte Technik
bull fester Isolationsstoff Isolationsabstaumlnde bei 380 kV 30 mm
bull begrenzte Uumlbertragungskapazitaumlt und begrenzte Reichweite
bull geringe Verluste 2500 mm2 Cu-Kabel bei 1000 MVA ca 75 kWkm
bull Blindleistungskompensation (Drosselspulen) erforderlich =gt Zusatzverluste
bull hohe Verfuumlgbarkeit aber im Fehlerfall sehr lange Ausfallzeiten
bull Erstellung von Muffengruben oder Muffenbauwerken (ca alle 900 m)
bull groszlige Herausforderung in Bezug auf Logistik und Verlegung
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 14
Grabenprofile Drehstromkabel
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
Trassenbreite ca 145 m
Trassenbreite ca 135 m
Trassenbreite ca 200 m
thermische Beeinflussung Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 15
Aufbau 380-kV-Grabenprofil fuumlr zwei Drehstromsysteme
Quelle Amprion GmbH
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 16
Muffenbauwerk
Quelle Dr Y Saszlignick Vattenfall Europe Transmission Fachsymposium Deutsche
Umwelthelfe Berlin 17 Maumlrz 2009
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 17
Begriffsdefinitionen
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 18
VSC-Hochspannungs-Gleichstromuumlbertragung (selbstgefuumlhrte HGUuml)
=~
~=
Quelle Siemens AG 2011 copy tayfr
bull selbstgefuumlhrte Stromrichter mit Gleichspannungszwischenkreis auf Basis
von IGBT unabhaumlngige Wirk-und Blindleistungsregelung
bull keine Laumlngenbegrenzung (1000 ndash 4000 km)
bull Zusatzverluste in den Konverterstationen 10 je Konverterstation
bull Ausfuumlhrung als Freileitung 650 kV gt2200 MW
bull Ausfuumlhrung als MI-Kabel 550 kV ca 2000 MW
bull Einsatz von oumllfreien VPE-Kabeln moumlglich bis ca 1200 MW bei plusmn320 kV
bull 525-kV-DC-VPE-Kabel als Prototyp vorgestellt Durchfuumlhrung Langzeittest
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 19
Groumlszligenvergleich mit HGUuml-Standardmasten Beispiele
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 20
Beispiele Masttypen SuedLink
copy httpwwwhttpsuedlinktenneteu
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 21
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
thermische Beeinflussung
660 m
1010
08 08
gt 060 gt 060 gt 300
500 500
08 08 08 08 08 0505
100
ca 2490
Baustraszlige
Erdaushub Erdaushub
45deg
175
Variante 2 2x2 Systeme aumlquidistant verlegt
Variante 1 Aumlquidistante Legung
Variante 3 2 Doppelsysteme in getrennten Kabelgraumlben
ca 198
720gt 060 gt 060 gt 300
05
370
05
Baustraszlige
45deg
175
05 170 05
gt 060
720gt 060 gt 060
05
370
05
45deg
175
05 170 05
660
0505 05
gt 060 1010
45deg
175
120 05 05 05120 120
500
Erdaushub
gt 300
500100
Baustraszlige
Erdaushub
gt 060
ca 2490
gt 060
Grabenprofile Gleichstromkabel (fuumlr 320 kV)
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 200 m
Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 22
3000
bull Aluminum bull Copper
2500
2000
~ 1500
a LU s 1000 --~~~~~~~~~~~~~~~~=======cl 0 a
500
0
1000 1500 2000 2500 3000
CONDUCTOR AREA [MM2]
ilr
~ 1I
-113-1-----------~--
525-kV-VPE-Gleichstrom-Kabel
Quelle ABB Grid Systems Technical Paper The new 525 kV extruded HVDC cable system Aug 2014
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 23
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 24
Vergleich HDUuml- mit HGUuml-Technik im vermaschten HoumlS-Netz
Drehstromtechnik (HDUuml) Gleichstromtechnik (HGUuml)
einfache Spannungstransformation
und Leistungsauskopplung (UW)
Umweg uumlber HDUuml Multi-Terminal-Betrieb
zus Stromrichterstationen
selbststaumlndige Einstellung des
Leistungsflusses aktive Steuerung des Leistungsflusses
uumlberlastbar keine Uumlberlastfaumlhigkeit
belastungsabhaumlngiger induktiver bzw
kapazitiver Blindleistungsbedarf
geregelte Blindleistungsbereitstellung bei
der VSC HGUuml
wirtschaftliche Leitungslaumlnge begrenzt
ausreichend im europ Verbundsystem
keine Laumlngengrenzung Wirtschaftlichkeit
fuumlr kurze Leitungslaumlngen begrenzt
natuumlrliche Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt asynchrone Netzkopplung kuumlnstliche
Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt moumlglich
Erhoumlhung der Kurzschlussleistung
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
ungenuumlgender Beitrag zur
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 25
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 26
Nutzungsdauer Uumlberlastbarkeit Betriebserfahrung und Querungen
Freileitung Kabel
Nutzungsdauer gt 80 Jahre 40-50 Jahre
Uumlberlastbarkeit in kalten oder windstarken
Jahreszeiten groumlszligte
Uumlberlastungsreserve
in Abhaumlngigkeit von der
Vorbelastung ist ggf eine
Uumlberlastung moumlglich
Verkuumlrzung der Lebensdauer
Betriebsshy
erfahrung
HDUuml
380-kV-HDUuml seit 1952
500-kV-HDUuml seit 1958
735-kV-HDUuml seit 1964
380-kV-HDUuml MI-Kabel seit 1950
380-kV-HDUuml VPE seit 1986
550-kV-HDUuml MI seit 1974
550-kV-HDUuml VPE seit 2000
Betriebsshy
erfahrung
HGUuml 400-kV-HGUuml seit 1964
500-kV-HGUuml seit 1970
200-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1950
300-kV-HGUuml VPE seit 2006
500-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1975
500-kV-HGUuml VPE 2014 Prototyp
Querung von
Hindernissen
Uumlberspannung von Auto-
u Eisenbahn Fluumlssen etc
HDD-Bohrungen
(HDD=Horizontal Direct Drilling)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 32
33 Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Prof Dr-Ing habil Lutz Hofmann
hofmannieeuni-hannoverde
Institut fuumlr Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
httpwwwieeuni-hannoverde
Drehstromtechnik auf Basis von Freileitungen
bull einfache bewaumlhrte robuste Drehstromtechnik am kostenguumlnstigsten
bull Uumlbertragungskapazitaumlt bei 380 kV gt 3000 MVA ausfuumlhrbar bis 1200 kV
bull Uumlberlastungsreserve durch Ausnutzung klimatischer Verhaumlltnisse
bull geringe Verluste FL 4x56472 bei 1000 MVA ca 956 kWkm
bull Reichweite begrenzt aber ausreichend fuumlr europaumlisches Verbundnetz
bull selbstheilende Isolation Fehlerbeseitigung durch Automatische
Wiedereinschaltung (AWE)
bull hohe Verfuumlgbarkeit kurze Reparaturdauern wartungsarm
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 11
650 650 900 650650900 650 900 650900 900 900
1100 1100 11001100
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0
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90
684 684 684
Einebenenmast
Donaumast
Tonnenmast
Mastbilder 380-kV-Drehstrom-Freileitungen
Beispiele
Schutzstreifenbreite fuumlr 400 m Spannfeld und 46 Nmm2 Mittelzugspannung
asymp 70 m asymp 57 m asymp 48 m
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 12
Mastbilder 380-kV-Drehstrom-Freileitungen
Schutzstreifenbreite fuumlr 400 m Spannfeld und 56 Nmm2 Mittelzugspannung
asymp 29 m
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 13
Drehstromtechnik auf Basis von Kabeln
Quelle Nexans Quelle Amprion GmbH
Isolierung aus VPE
Leiter
Quelle Prof Paul
bull einfache bewaumlhrte Technik
bull fester Isolationsstoff Isolationsabstaumlnde bei 380 kV 30 mm
bull begrenzte Uumlbertragungskapazitaumlt und begrenzte Reichweite
bull geringe Verluste 2500 mm2 Cu-Kabel bei 1000 MVA ca 75 kWkm
bull Blindleistungskompensation (Drosselspulen) erforderlich =gt Zusatzverluste
bull hohe Verfuumlgbarkeit aber im Fehlerfall sehr lange Ausfallzeiten
bull Erstellung von Muffengruben oder Muffenbauwerken (ca alle 900 m)
bull groszlige Herausforderung in Bezug auf Logistik und Verlegung
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 14
Grabenprofile Drehstromkabel
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
Trassenbreite ca 145 m
Trassenbreite ca 135 m
Trassenbreite ca 200 m
thermische Beeinflussung Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 15
Aufbau 380-kV-Grabenprofil fuumlr zwei Drehstromsysteme
Quelle Amprion GmbH
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 16
Muffenbauwerk
Quelle Dr Y Saszlignick Vattenfall Europe Transmission Fachsymposium Deutsche
Umwelthelfe Berlin 17 Maumlrz 2009
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 17
Begriffsdefinitionen
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 18
VSC-Hochspannungs-Gleichstromuumlbertragung (selbstgefuumlhrte HGUuml)
=~
~=
Quelle Siemens AG 2011 copy tayfr
bull selbstgefuumlhrte Stromrichter mit Gleichspannungszwischenkreis auf Basis
von IGBT unabhaumlngige Wirk-und Blindleistungsregelung
bull keine Laumlngenbegrenzung (1000 ndash 4000 km)
bull Zusatzverluste in den Konverterstationen 10 je Konverterstation
bull Ausfuumlhrung als Freileitung 650 kV gt2200 MW
bull Ausfuumlhrung als MI-Kabel 550 kV ca 2000 MW
bull Einsatz von oumllfreien VPE-Kabeln moumlglich bis ca 1200 MW bei plusmn320 kV
bull 525-kV-DC-VPE-Kabel als Prototyp vorgestellt Durchfuumlhrung Langzeittest
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 19
Groumlszligenvergleich mit HGUuml-Standardmasten Beispiele
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 20
Beispiele Masttypen SuedLink
copy httpwwwhttpsuedlinktenneteu
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 21
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
thermische Beeinflussung
660 m
1010
08 08
gt 060 gt 060 gt 300
500 500
08 08 08 08 08 0505
100
ca 2490
Baustraszlige
Erdaushub Erdaushub
45deg
175
Variante 2 2x2 Systeme aumlquidistant verlegt
Variante 1 Aumlquidistante Legung
Variante 3 2 Doppelsysteme in getrennten Kabelgraumlben
ca 198
720gt 060 gt 060 gt 300
05
370
05
Baustraszlige
45deg
175
05 170 05
gt 060
720gt 060 gt 060
05
370
05
45deg
175
05 170 05
660
0505 05
gt 060 1010
45deg
175
120 05 05 05120 120
500
Erdaushub
gt 300
500100
Baustraszlige
Erdaushub
gt 060
ca 2490
gt 060
Grabenprofile Gleichstromkabel (fuumlr 320 kV)
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 200 m
Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 22
3000
bull Aluminum bull Copper
2500
2000
~ 1500
a LU s 1000 --~~~~~~~~~~~~~~~~=======cl 0 a
500
0
1000 1500 2000 2500 3000
CONDUCTOR AREA [MM2]
ilr
~ 1I
-113-1-----------~--
525-kV-VPE-Gleichstrom-Kabel
Quelle ABB Grid Systems Technical Paper The new 525 kV extruded HVDC cable system Aug 2014
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 23
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 24
Vergleich HDUuml- mit HGUuml-Technik im vermaschten HoumlS-Netz
Drehstromtechnik (HDUuml) Gleichstromtechnik (HGUuml)
einfache Spannungstransformation
und Leistungsauskopplung (UW)
Umweg uumlber HDUuml Multi-Terminal-Betrieb
zus Stromrichterstationen
selbststaumlndige Einstellung des
Leistungsflusses aktive Steuerung des Leistungsflusses
uumlberlastbar keine Uumlberlastfaumlhigkeit
belastungsabhaumlngiger induktiver bzw
kapazitiver Blindleistungsbedarf
geregelte Blindleistungsbereitstellung bei
der VSC HGUuml
wirtschaftliche Leitungslaumlnge begrenzt
ausreichend im europ Verbundsystem
keine Laumlngengrenzung Wirtschaftlichkeit
fuumlr kurze Leitungslaumlngen begrenzt
natuumlrliche Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt asynchrone Netzkopplung kuumlnstliche
Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt moumlglich
Erhoumlhung der Kurzschlussleistung
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
ungenuumlgender Beitrag zur
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 25
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 26
Nutzungsdauer Uumlberlastbarkeit Betriebserfahrung und Querungen
Freileitung Kabel
Nutzungsdauer gt 80 Jahre 40-50 Jahre
Uumlberlastbarkeit in kalten oder windstarken
Jahreszeiten groumlszligte
Uumlberlastungsreserve
in Abhaumlngigkeit von der
Vorbelastung ist ggf eine
Uumlberlastung moumlglich
Verkuumlrzung der Lebensdauer
Betriebsshy
erfahrung
HDUuml
380-kV-HDUuml seit 1952
500-kV-HDUuml seit 1958
735-kV-HDUuml seit 1964
380-kV-HDUuml MI-Kabel seit 1950
380-kV-HDUuml VPE seit 1986
550-kV-HDUuml MI seit 1974
550-kV-HDUuml VPE seit 2000
Betriebsshy
erfahrung
HGUuml 400-kV-HGUuml seit 1964
500-kV-HGUuml seit 1970
200-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1950
300-kV-HGUuml VPE seit 2006
500-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1975
500-kV-HGUuml VPE 2014 Prototyp
Querung von
Hindernissen
Uumlberspannung von Auto-
u Eisenbahn Fluumlssen etc
HDD-Bohrungen
(HDD=Horizontal Direct Drilling)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 32
33 Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Prof Dr-Ing habil Lutz Hofmann
hofmannieeuni-hannoverde
Institut fuumlr Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
httpwwwieeuni-hannoverde
650 650 900 650650900 650 900 650900 900 900
1100 1100 11001100
900 900
28
70
11
00
11
00
25
08
00
61
20
28
70
11
00
25
080
0
50
20
28
70
32
080
0
39
90
684 684 684
Einebenenmast
Donaumast
Tonnenmast
Mastbilder 380-kV-Drehstrom-Freileitungen
Beispiele
Schutzstreifenbreite fuumlr 400 m Spannfeld und 46 Nmm2 Mittelzugspannung
asymp 70 m asymp 57 m asymp 48 m
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 12
Mastbilder 380-kV-Drehstrom-Freileitungen
Schutzstreifenbreite fuumlr 400 m Spannfeld und 56 Nmm2 Mittelzugspannung
asymp 29 m
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 13
Drehstromtechnik auf Basis von Kabeln
Quelle Nexans Quelle Amprion GmbH
Isolierung aus VPE
Leiter
Quelle Prof Paul
bull einfache bewaumlhrte Technik
bull fester Isolationsstoff Isolationsabstaumlnde bei 380 kV 30 mm
bull begrenzte Uumlbertragungskapazitaumlt und begrenzte Reichweite
bull geringe Verluste 2500 mm2 Cu-Kabel bei 1000 MVA ca 75 kWkm
bull Blindleistungskompensation (Drosselspulen) erforderlich =gt Zusatzverluste
bull hohe Verfuumlgbarkeit aber im Fehlerfall sehr lange Ausfallzeiten
bull Erstellung von Muffengruben oder Muffenbauwerken (ca alle 900 m)
bull groszlige Herausforderung in Bezug auf Logistik und Verlegung
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 14
Grabenprofile Drehstromkabel
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
Trassenbreite ca 145 m
Trassenbreite ca 135 m
Trassenbreite ca 200 m
thermische Beeinflussung Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 15
Aufbau 380-kV-Grabenprofil fuumlr zwei Drehstromsysteme
Quelle Amprion GmbH
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 16
Muffenbauwerk
Quelle Dr Y Saszlignick Vattenfall Europe Transmission Fachsymposium Deutsche
Umwelthelfe Berlin 17 Maumlrz 2009
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 17
Begriffsdefinitionen
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 18
VSC-Hochspannungs-Gleichstromuumlbertragung (selbstgefuumlhrte HGUuml)
=~
~=
Quelle Siemens AG 2011 copy tayfr
bull selbstgefuumlhrte Stromrichter mit Gleichspannungszwischenkreis auf Basis
von IGBT unabhaumlngige Wirk-und Blindleistungsregelung
bull keine Laumlngenbegrenzung (1000 ndash 4000 km)
bull Zusatzverluste in den Konverterstationen 10 je Konverterstation
bull Ausfuumlhrung als Freileitung 650 kV gt2200 MW
bull Ausfuumlhrung als MI-Kabel 550 kV ca 2000 MW
bull Einsatz von oumllfreien VPE-Kabeln moumlglich bis ca 1200 MW bei plusmn320 kV
bull 525-kV-DC-VPE-Kabel als Prototyp vorgestellt Durchfuumlhrung Langzeittest
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 19
Groumlszligenvergleich mit HGUuml-Standardmasten Beispiele
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 20
Beispiele Masttypen SuedLink
copy httpwwwhttpsuedlinktenneteu
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 21
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
thermische Beeinflussung
660 m
1010
08 08
gt 060 gt 060 gt 300
500 500
08 08 08 08 08 0505
100
ca 2490
Baustraszlige
Erdaushub Erdaushub
45deg
175
Variante 2 2x2 Systeme aumlquidistant verlegt
Variante 1 Aumlquidistante Legung
Variante 3 2 Doppelsysteme in getrennten Kabelgraumlben
ca 198
720gt 060 gt 060 gt 300
05
370
05
Baustraszlige
45deg
175
05 170 05
gt 060
720gt 060 gt 060
05
370
05
45deg
175
05 170 05
660
0505 05
gt 060 1010
45deg
175
120 05 05 05120 120
500
Erdaushub
gt 300
500100
Baustraszlige
Erdaushub
gt 060
ca 2490
gt 060
Grabenprofile Gleichstromkabel (fuumlr 320 kV)
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 200 m
Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 22
3000
bull Aluminum bull Copper
2500
2000
~ 1500
a LU s 1000 --~~~~~~~~~~~~~~~~=======cl 0 a
500
0
1000 1500 2000 2500 3000
CONDUCTOR AREA [MM2]
ilr
~ 1I
-113-1-----------~--
525-kV-VPE-Gleichstrom-Kabel
Quelle ABB Grid Systems Technical Paper The new 525 kV extruded HVDC cable system Aug 2014
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 23
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 24
Vergleich HDUuml- mit HGUuml-Technik im vermaschten HoumlS-Netz
Drehstromtechnik (HDUuml) Gleichstromtechnik (HGUuml)
einfache Spannungstransformation
und Leistungsauskopplung (UW)
Umweg uumlber HDUuml Multi-Terminal-Betrieb
zus Stromrichterstationen
selbststaumlndige Einstellung des
Leistungsflusses aktive Steuerung des Leistungsflusses
uumlberlastbar keine Uumlberlastfaumlhigkeit
belastungsabhaumlngiger induktiver bzw
kapazitiver Blindleistungsbedarf
geregelte Blindleistungsbereitstellung bei
der VSC HGUuml
wirtschaftliche Leitungslaumlnge begrenzt
ausreichend im europ Verbundsystem
keine Laumlngengrenzung Wirtschaftlichkeit
fuumlr kurze Leitungslaumlngen begrenzt
natuumlrliche Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt asynchrone Netzkopplung kuumlnstliche
Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt moumlglich
Erhoumlhung der Kurzschlussleistung
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
ungenuumlgender Beitrag zur
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 25
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 26
Nutzungsdauer Uumlberlastbarkeit Betriebserfahrung und Querungen
Freileitung Kabel
Nutzungsdauer gt 80 Jahre 40-50 Jahre
Uumlberlastbarkeit in kalten oder windstarken
Jahreszeiten groumlszligte
Uumlberlastungsreserve
in Abhaumlngigkeit von der
Vorbelastung ist ggf eine
Uumlberlastung moumlglich
Verkuumlrzung der Lebensdauer
Betriebsshy
erfahrung
HDUuml
380-kV-HDUuml seit 1952
500-kV-HDUuml seit 1958
735-kV-HDUuml seit 1964
380-kV-HDUuml MI-Kabel seit 1950
380-kV-HDUuml VPE seit 1986
550-kV-HDUuml MI seit 1974
550-kV-HDUuml VPE seit 2000
Betriebsshy
erfahrung
HGUuml 400-kV-HGUuml seit 1964
500-kV-HGUuml seit 1970
200-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1950
300-kV-HGUuml VPE seit 2006
500-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1975
500-kV-HGUuml VPE 2014 Prototyp
Querung von
Hindernissen
Uumlberspannung von Auto-
u Eisenbahn Fluumlssen etc
HDD-Bohrungen
(HDD=Horizontal Direct Drilling)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 32
33 Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Prof Dr-Ing habil Lutz Hofmann
hofmannieeuni-hannoverde
Institut fuumlr Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
httpwwwieeuni-hannoverde
Mastbilder 380-kV-Drehstrom-Freileitungen
Schutzstreifenbreite fuumlr 400 m Spannfeld und 56 Nmm2 Mittelzugspannung
asymp 29 m
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 13
Drehstromtechnik auf Basis von Kabeln
Quelle Nexans Quelle Amprion GmbH
Isolierung aus VPE
Leiter
Quelle Prof Paul
bull einfache bewaumlhrte Technik
bull fester Isolationsstoff Isolationsabstaumlnde bei 380 kV 30 mm
bull begrenzte Uumlbertragungskapazitaumlt und begrenzte Reichweite
bull geringe Verluste 2500 mm2 Cu-Kabel bei 1000 MVA ca 75 kWkm
bull Blindleistungskompensation (Drosselspulen) erforderlich =gt Zusatzverluste
bull hohe Verfuumlgbarkeit aber im Fehlerfall sehr lange Ausfallzeiten
bull Erstellung von Muffengruben oder Muffenbauwerken (ca alle 900 m)
bull groszlige Herausforderung in Bezug auf Logistik und Verlegung
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 14
Grabenprofile Drehstromkabel
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
Trassenbreite ca 145 m
Trassenbreite ca 135 m
Trassenbreite ca 200 m
thermische Beeinflussung Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 15
Aufbau 380-kV-Grabenprofil fuumlr zwei Drehstromsysteme
Quelle Amprion GmbH
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 16
Muffenbauwerk
Quelle Dr Y Saszlignick Vattenfall Europe Transmission Fachsymposium Deutsche
Umwelthelfe Berlin 17 Maumlrz 2009
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 17
Begriffsdefinitionen
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 18
VSC-Hochspannungs-Gleichstromuumlbertragung (selbstgefuumlhrte HGUuml)
=~
~=
Quelle Siemens AG 2011 copy tayfr
bull selbstgefuumlhrte Stromrichter mit Gleichspannungszwischenkreis auf Basis
von IGBT unabhaumlngige Wirk-und Blindleistungsregelung
bull keine Laumlngenbegrenzung (1000 ndash 4000 km)
bull Zusatzverluste in den Konverterstationen 10 je Konverterstation
bull Ausfuumlhrung als Freileitung 650 kV gt2200 MW
bull Ausfuumlhrung als MI-Kabel 550 kV ca 2000 MW
bull Einsatz von oumllfreien VPE-Kabeln moumlglich bis ca 1200 MW bei plusmn320 kV
bull 525-kV-DC-VPE-Kabel als Prototyp vorgestellt Durchfuumlhrung Langzeittest
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 19
Groumlszligenvergleich mit HGUuml-Standardmasten Beispiele
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 20
Beispiele Masttypen SuedLink
copy httpwwwhttpsuedlinktenneteu
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 21
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
thermische Beeinflussung
660 m
1010
08 08
gt 060 gt 060 gt 300
500 500
08 08 08 08 08 0505
100
ca 2490
Baustraszlige
Erdaushub Erdaushub
45deg
175
Variante 2 2x2 Systeme aumlquidistant verlegt
Variante 1 Aumlquidistante Legung
Variante 3 2 Doppelsysteme in getrennten Kabelgraumlben
ca 198
720gt 060 gt 060 gt 300
05
370
05
Baustraszlige
45deg
175
05 170 05
gt 060
720gt 060 gt 060
05
370
05
45deg
175
05 170 05
660
0505 05
gt 060 1010
45deg
175
120 05 05 05120 120
500
Erdaushub
gt 300
500100
Baustraszlige
Erdaushub
gt 060
ca 2490
gt 060
Grabenprofile Gleichstromkabel (fuumlr 320 kV)
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 200 m
Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 22
3000
bull Aluminum bull Copper
2500
2000
~ 1500
a LU s 1000 --~~~~~~~~~~~~~~~~=======cl 0 a
500
0
1000 1500 2000 2500 3000
CONDUCTOR AREA [MM2]
ilr
~ 1I
-113-1-----------~--
525-kV-VPE-Gleichstrom-Kabel
Quelle ABB Grid Systems Technical Paper The new 525 kV extruded HVDC cable system Aug 2014
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 23
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 24
Vergleich HDUuml- mit HGUuml-Technik im vermaschten HoumlS-Netz
Drehstromtechnik (HDUuml) Gleichstromtechnik (HGUuml)
einfache Spannungstransformation
und Leistungsauskopplung (UW)
Umweg uumlber HDUuml Multi-Terminal-Betrieb
zus Stromrichterstationen
selbststaumlndige Einstellung des
Leistungsflusses aktive Steuerung des Leistungsflusses
uumlberlastbar keine Uumlberlastfaumlhigkeit
belastungsabhaumlngiger induktiver bzw
kapazitiver Blindleistungsbedarf
geregelte Blindleistungsbereitstellung bei
der VSC HGUuml
wirtschaftliche Leitungslaumlnge begrenzt
ausreichend im europ Verbundsystem
keine Laumlngengrenzung Wirtschaftlichkeit
fuumlr kurze Leitungslaumlngen begrenzt
natuumlrliche Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt asynchrone Netzkopplung kuumlnstliche
Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt moumlglich
Erhoumlhung der Kurzschlussleistung
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
ungenuumlgender Beitrag zur
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 25
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 26
Nutzungsdauer Uumlberlastbarkeit Betriebserfahrung und Querungen
Freileitung Kabel
Nutzungsdauer gt 80 Jahre 40-50 Jahre
Uumlberlastbarkeit in kalten oder windstarken
Jahreszeiten groumlszligte
Uumlberlastungsreserve
in Abhaumlngigkeit von der
Vorbelastung ist ggf eine
Uumlberlastung moumlglich
Verkuumlrzung der Lebensdauer
Betriebsshy
erfahrung
HDUuml
380-kV-HDUuml seit 1952
500-kV-HDUuml seit 1958
735-kV-HDUuml seit 1964
380-kV-HDUuml MI-Kabel seit 1950
380-kV-HDUuml VPE seit 1986
550-kV-HDUuml MI seit 1974
550-kV-HDUuml VPE seit 2000
Betriebsshy
erfahrung
HGUuml 400-kV-HGUuml seit 1964
500-kV-HGUuml seit 1970
200-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1950
300-kV-HGUuml VPE seit 2006
500-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1975
500-kV-HGUuml VPE 2014 Prototyp
Querung von
Hindernissen
Uumlberspannung von Auto-
u Eisenbahn Fluumlssen etc
HDD-Bohrungen
(HDD=Horizontal Direct Drilling)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 32
33 Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Prof Dr-Ing habil Lutz Hofmann
hofmannieeuni-hannoverde
Institut fuumlr Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
httpwwwieeuni-hannoverde
Drehstromtechnik auf Basis von Kabeln
Quelle Nexans Quelle Amprion GmbH
Isolierung aus VPE
Leiter
Quelle Prof Paul
bull einfache bewaumlhrte Technik
bull fester Isolationsstoff Isolationsabstaumlnde bei 380 kV 30 mm
bull begrenzte Uumlbertragungskapazitaumlt und begrenzte Reichweite
bull geringe Verluste 2500 mm2 Cu-Kabel bei 1000 MVA ca 75 kWkm
bull Blindleistungskompensation (Drosselspulen) erforderlich =gt Zusatzverluste
bull hohe Verfuumlgbarkeit aber im Fehlerfall sehr lange Ausfallzeiten
bull Erstellung von Muffengruben oder Muffenbauwerken (ca alle 900 m)
bull groszlige Herausforderung in Bezug auf Logistik und Verlegung
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 14
Grabenprofile Drehstromkabel
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
Trassenbreite ca 145 m
Trassenbreite ca 135 m
Trassenbreite ca 200 m
thermische Beeinflussung Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 15
Aufbau 380-kV-Grabenprofil fuumlr zwei Drehstromsysteme
Quelle Amprion GmbH
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 16
Muffenbauwerk
Quelle Dr Y Saszlignick Vattenfall Europe Transmission Fachsymposium Deutsche
Umwelthelfe Berlin 17 Maumlrz 2009
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 17
Begriffsdefinitionen
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 18
VSC-Hochspannungs-Gleichstromuumlbertragung (selbstgefuumlhrte HGUuml)
=~
~=
Quelle Siemens AG 2011 copy tayfr
bull selbstgefuumlhrte Stromrichter mit Gleichspannungszwischenkreis auf Basis
von IGBT unabhaumlngige Wirk-und Blindleistungsregelung
bull keine Laumlngenbegrenzung (1000 ndash 4000 km)
bull Zusatzverluste in den Konverterstationen 10 je Konverterstation
bull Ausfuumlhrung als Freileitung 650 kV gt2200 MW
bull Ausfuumlhrung als MI-Kabel 550 kV ca 2000 MW
bull Einsatz von oumllfreien VPE-Kabeln moumlglich bis ca 1200 MW bei plusmn320 kV
bull 525-kV-DC-VPE-Kabel als Prototyp vorgestellt Durchfuumlhrung Langzeittest
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 19
Groumlszligenvergleich mit HGUuml-Standardmasten Beispiele
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 20
Beispiele Masttypen SuedLink
copy httpwwwhttpsuedlinktenneteu
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 21
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
thermische Beeinflussung
660 m
1010
08 08
gt 060 gt 060 gt 300
500 500
08 08 08 08 08 0505
100
ca 2490
Baustraszlige
Erdaushub Erdaushub
45deg
175
Variante 2 2x2 Systeme aumlquidistant verlegt
Variante 1 Aumlquidistante Legung
Variante 3 2 Doppelsysteme in getrennten Kabelgraumlben
ca 198
720gt 060 gt 060 gt 300
05
370
05
Baustraszlige
45deg
175
05 170 05
gt 060
720gt 060 gt 060
05
370
05
45deg
175
05 170 05
660
0505 05
gt 060 1010
45deg
175
120 05 05 05120 120
500
Erdaushub
gt 300
500100
Baustraszlige
Erdaushub
gt 060
ca 2490
gt 060
Grabenprofile Gleichstromkabel (fuumlr 320 kV)
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 200 m
Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 22
3000
bull Aluminum bull Copper
2500
2000
~ 1500
a LU s 1000 --~~~~~~~~~~~~~~~~=======cl 0 a
500
0
1000 1500 2000 2500 3000
CONDUCTOR AREA [MM2]
ilr
~ 1I
-113-1-----------~--
525-kV-VPE-Gleichstrom-Kabel
Quelle ABB Grid Systems Technical Paper The new 525 kV extruded HVDC cable system Aug 2014
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 23
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 24
Vergleich HDUuml- mit HGUuml-Technik im vermaschten HoumlS-Netz
Drehstromtechnik (HDUuml) Gleichstromtechnik (HGUuml)
einfache Spannungstransformation
und Leistungsauskopplung (UW)
Umweg uumlber HDUuml Multi-Terminal-Betrieb
zus Stromrichterstationen
selbststaumlndige Einstellung des
Leistungsflusses aktive Steuerung des Leistungsflusses
uumlberlastbar keine Uumlberlastfaumlhigkeit
belastungsabhaumlngiger induktiver bzw
kapazitiver Blindleistungsbedarf
geregelte Blindleistungsbereitstellung bei
der VSC HGUuml
wirtschaftliche Leitungslaumlnge begrenzt
ausreichend im europ Verbundsystem
keine Laumlngengrenzung Wirtschaftlichkeit
fuumlr kurze Leitungslaumlngen begrenzt
natuumlrliche Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt asynchrone Netzkopplung kuumlnstliche
Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt moumlglich
Erhoumlhung der Kurzschlussleistung
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
ungenuumlgender Beitrag zur
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 25
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 26
Nutzungsdauer Uumlberlastbarkeit Betriebserfahrung und Querungen
Freileitung Kabel
Nutzungsdauer gt 80 Jahre 40-50 Jahre
Uumlberlastbarkeit in kalten oder windstarken
Jahreszeiten groumlszligte
Uumlberlastungsreserve
in Abhaumlngigkeit von der
Vorbelastung ist ggf eine
Uumlberlastung moumlglich
Verkuumlrzung der Lebensdauer
Betriebsshy
erfahrung
HDUuml
380-kV-HDUuml seit 1952
500-kV-HDUuml seit 1958
735-kV-HDUuml seit 1964
380-kV-HDUuml MI-Kabel seit 1950
380-kV-HDUuml VPE seit 1986
550-kV-HDUuml MI seit 1974
550-kV-HDUuml VPE seit 2000
Betriebsshy
erfahrung
HGUuml 400-kV-HGUuml seit 1964
500-kV-HGUuml seit 1970
200-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1950
300-kV-HGUuml VPE seit 2006
500-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1975
500-kV-HGUuml VPE 2014 Prototyp
Querung von
Hindernissen
Uumlberspannung von Auto-
u Eisenbahn Fluumlssen etc
HDD-Bohrungen
(HDD=Horizontal Direct Drilling)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 32
33 Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Prof Dr-Ing habil Lutz Hofmann
hofmannieeuni-hannoverde
Institut fuumlr Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
httpwwwieeuni-hannoverde
Grabenprofile Drehstromkabel
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
Trassenbreite ca 145 m
Trassenbreite ca 135 m
Trassenbreite ca 200 m
thermische Beeinflussung Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 15
Aufbau 380-kV-Grabenprofil fuumlr zwei Drehstromsysteme
Quelle Amprion GmbH
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 16
Muffenbauwerk
Quelle Dr Y Saszlignick Vattenfall Europe Transmission Fachsymposium Deutsche
Umwelthelfe Berlin 17 Maumlrz 2009
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 17
Begriffsdefinitionen
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 18
VSC-Hochspannungs-Gleichstromuumlbertragung (selbstgefuumlhrte HGUuml)
=~
~=
Quelle Siemens AG 2011 copy tayfr
bull selbstgefuumlhrte Stromrichter mit Gleichspannungszwischenkreis auf Basis
von IGBT unabhaumlngige Wirk-und Blindleistungsregelung
bull keine Laumlngenbegrenzung (1000 ndash 4000 km)
bull Zusatzverluste in den Konverterstationen 10 je Konverterstation
bull Ausfuumlhrung als Freileitung 650 kV gt2200 MW
bull Ausfuumlhrung als MI-Kabel 550 kV ca 2000 MW
bull Einsatz von oumllfreien VPE-Kabeln moumlglich bis ca 1200 MW bei plusmn320 kV
bull 525-kV-DC-VPE-Kabel als Prototyp vorgestellt Durchfuumlhrung Langzeittest
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 19
Groumlszligenvergleich mit HGUuml-Standardmasten Beispiele
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 20
Beispiele Masttypen SuedLink
copy httpwwwhttpsuedlinktenneteu
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 21
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
thermische Beeinflussung
660 m
1010
08 08
gt 060 gt 060 gt 300
500 500
08 08 08 08 08 0505
100
ca 2490
Baustraszlige
Erdaushub Erdaushub
45deg
175
Variante 2 2x2 Systeme aumlquidistant verlegt
Variante 1 Aumlquidistante Legung
Variante 3 2 Doppelsysteme in getrennten Kabelgraumlben
ca 198
720gt 060 gt 060 gt 300
05
370
05
Baustraszlige
45deg
175
05 170 05
gt 060
720gt 060 gt 060
05
370
05
45deg
175
05 170 05
660
0505 05
gt 060 1010
45deg
175
120 05 05 05120 120
500
Erdaushub
gt 300
500100
Baustraszlige
Erdaushub
gt 060
ca 2490
gt 060
Grabenprofile Gleichstromkabel (fuumlr 320 kV)
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 200 m
Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 22
3000
bull Aluminum bull Copper
2500
2000
~ 1500
a LU s 1000 --~~~~~~~~~~~~~~~~=======cl 0 a
500
0
1000 1500 2000 2500 3000
CONDUCTOR AREA [MM2]
ilr
~ 1I
-113-1-----------~--
525-kV-VPE-Gleichstrom-Kabel
Quelle ABB Grid Systems Technical Paper The new 525 kV extruded HVDC cable system Aug 2014
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 23
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 24
Vergleich HDUuml- mit HGUuml-Technik im vermaschten HoumlS-Netz
Drehstromtechnik (HDUuml) Gleichstromtechnik (HGUuml)
einfache Spannungstransformation
und Leistungsauskopplung (UW)
Umweg uumlber HDUuml Multi-Terminal-Betrieb
zus Stromrichterstationen
selbststaumlndige Einstellung des
Leistungsflusses aktive Steuerung des Leistungsflusses
uumlberlastbar keine Uumlberlastfaumlhigkeit
belastungsabhaumlngiger induktiver bzw
kapazitiver Blindleistungsbedarf
geregelte Blindleistungsbereitstellung bei
der VSC HGUuml
wirtschaftliche Leitungslaumlnge begrenzt
ausreichend im europ Verbundsystem
keine Laumlngengrenzung Wirtschaftlichkeit
fuumlr kurze Leitungslaumlngen begrenzt
natuumlrliche Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt asynchrone Netzkopplung kuumlnstliche
Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt moumlglich
Erhoumlhung der Kurzschlussleistung
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
ungenuumlgender Beitrag zur
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 25
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 26
Nutzungsdauer Uumlberlastbarkeit Betriebserfahrung und Querungen
Freileitung Kabel
Nutzungsdauer gt 80 Jahre 40-50 Jahre
Uumlberlastbarkeit in kalten oder windstarken
Jahreszeiten groumlszligte
Uumlberlastungsreserve
in Abhaumlngigkeit von der
Vorbelastung ist ggf eine
Uumlberlastung moumlglich
Verkuumlrzung der Lebensdauer
Betriebsshy
erfahrung
HDUuml
380-kV-HDUuml seit 1952
500-kV-HDUuml seit 1958
735-kV-HDUuml seit 1964
380-kV-HDUuml MI-Kabel seit 1950
380-kV-HDUuml VPE seit 1986
550-kV-HDUuml MI seit 1974
550-kV-HDUuml VPE seit 2000
Betriebsshy
erfahrung
HGUuml 400-kV-HGUuml seit 1964
500-kV-HGUuml seit 1970
200-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1950
300-kV-HGUuml VPE seit 2006
500-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1975
500-kV-HGUuml VPE 2014 Prototyp
Querung von
Hindernissen
Uumlberspannung von Auto-
u Eisenbahn Fluumlssen etc
HDD-Bohrungen
(HDD=Horizontal Direct Drilling)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 32
33 Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Prof Dr-Ing habil Lutz Hofmann
hofmannieeuni-hannoverde
Institut fuumlr Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
httpwwwieeuni-hannoverde
Aufbau 380-kV-Grabenprofil fuumlr zwei Drehstromsysteme
Quelle Amprion GmbH
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 16
Muffenbauwerk
Quelle Dr Y Saszlignick Vattenfall Europe Transmission Fachsymposium Deutsche
Umwelthelfe Berlin 17 Maumlrz 2009
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 17
Begriffsdefinitionen
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 18
VSC-Hochspannungs-Gleichstromuumlbertragung (selbstgefuumlhrte HGUuml)
=~
~=
Quelle Siemens AG 2011 copy tayfr
bull selbstgefuumlhrte Stromrichter mit Gleichspannungszwischenkreis auf Basis
von IGBT unabhaumlngige Wirk-und Blindleistungsregelung
bull keine Laumlngenbegrenzung (1000 ndash 4000 km)
bull Zusatzverluste in den Konverterstationen 10 je Konverterstation
bull Ausfuumlhrung als Freileitung 650 kV gt2200 MW
bull Ausfuumlhrung als MI-Kabel 550 kV ca 2000 MW
bull Einsatz von oumllfreien VPE-Kabeln moumlglich bis ca 1200 MW bei plusmn320 kV
bull 525-kV-DC-VPE-Kabel als Prototyp vorgestellt Durchfuumlhrung Langzeittest
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 19
Groumlszligenvergleich mit HGUuml-Standardmasten Beispiele
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 20
Beispiele Masttypen SuedLink
copy httpwwwhttpsuedlinktenneteu
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 21
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
thermische Beeinflussung
660 m
1010
08 08
gt 060 gt 060 gt 300
500 500
08 08 08 08 08 0505
100
ca 2490
Baustraszlige
Erdaushub Erdaushub
45deg
175
Variante 2 2x2 Systeme aumlquidistant verlegt
Variante 1 Aumlquidistante Legung
Variante 3 2 Doppelsysteme in getrennten Kabelgraumlben
ca 198
720gt 060 gt 060 gt 300
05
370
05
Baustraszlige
45deg
175
05 170 05
gt 060
720gt 060 gt 060
05
370
05
45deg
175
05 170 05
660
0505 05
gt 060 1010
45deg
175
120 05 05 05120 120
500
Erdaushub
gt 300
500100
Baustraszlige
Erdaushub
gt 060
ca 2490
gt 060
Grabenprofile Gleichstromkabel (fuumlr 320 kV)
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 200 m
Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 22
3000
bull Aluminum bull Copper
2500
2000
~ 1500
a LU s 1000 --~~~~~~~~~~~~~~~~=======cl 0 a
500
0
1000 1500 2000 2500 3000
CONDUCTOR AREA [MM2]
ilr
~ 1I
-113-1-----------~--
525-kV-VPE-Gleichstrom-Kabel
Quelle ABB Grid Systems Technical Paper The new 525 kV extruded HVDC cable system Aug 2014
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 23
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 24
Vergleich HDUuml- mit HGUuml-Technik im vermaschten HoumlS-Netz
Drehstromtechnik (HDUuml) Gleichstromtechnik (HGUuml)
einfache Spannungstransformation
und Leistungsauskopplung (UW)
Umweg uumlber HDUuml Multi-Terminal-Betrieb
zus Stromrichterstationen
selbststaumlndige Einstellung des
Leistungsflusses aktive Steuerung des Leistungsflusses
uumlberlastbar keine Uumlberlastfaumlhigkeit
belastungsabhaumlngiger induktiver bzw
kapazitiver Blindleistungsbedarf
geregelte Blindleistungsbereitstellung bei
der VSC HGUuml
wirtschaftliche Leitungslaumlnge begrenzt
ausreichend im europ Verbundsystem
keine Laumlngengrenzung Wirtschaftlichkeit
fuumlr kurze Leitungslaumlngen begrenzt
natuumlrliche Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt asynchrone Netzkopplung kuumlnstliche
Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt moumlglich
Erhoumlhung der Kurzschlussleistung
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
ungenuumlgender Beitrag zur
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 25
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 26
Nutzungsdauer Uumlberlastbarkeit Betriebserfahrung und Querungen
Freileitung Kabel
Nutzungsdauer gt 80 Jahre 40-50 Jahre
Uumlberlastbarkeit in kalten oder windstarken
Jahreszeiten groumlszligte
Uumlberlastungsreserve
in Abhaumlngigkeit von der
Vorbelastung ist ggf eine
Uumlberlastung moumlglich
Verkuumlrzung der Lebensdauer
Betriebsshy
erfahrung
HDUuml
380-kV-HDUuml seit 1952
500-kV-HDUuml seit 1958
735-kV-HDUuml seit 1964
380-kV-HDUuml MI-Kabel seit 1950
380-kV-HDUuml VPE seit 1986
550-kV-HDUuml MI seit 1974
550-kV-HDUuml VPE seit 2000
Betriebsshy
erfahrung
HGUuml 400-kV-HGUuml seit 1964
500-kV-HGUuml seit 1970
200-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1950
300-kV-HGUuml VPE seit 2006
500-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1975
500-kV-HGUuml VPE 2014 Prototyp
Querung von
Hindernissen
Uumlberspannung von Auto-
u Eisenbahn Fluumlssen etc
HDD-Bohrungen
(HDD=Horizontal Direct Drilling)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 32
33 Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Prof Dr-Ing habil Lutz Hofmann
hofmannieeuni-hannoverde
Institut fuumlr Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
httpwwwieeuni-hannoverde
Muffenbauwerk
Quelle Dr Y Saszlignick Vattenfall Europe Transmission Fachsymposium Deutsche
Umwelthelfe Berlin 17 Maumlrz 2009
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 17
Begriffsdefinitionen
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 18
VSC-Hochspannungs-Gleichstromuumlbertragung (selbstgefuumlhrte HGUuml)
=~
~=
Quelle Siemens AG 2011 copy tayfr
bull selbstgefuumlhrte Stromrichter mit Gleichspannungszwischenkreis auf Basis
von IGBT unabhaumlngige Wirk-und Blindleistungsregelung
bull keine Laumlngenbegrenzung (1000 ndash 4000 km)
bull Zusatzverluste in den Konverterstationen 10 je Konverterstation
bull Ausfuumlhrung als Freileitung 650 kV gt2200 MW
bull Ausfuumlhrung als MI-Kabel 550 kV ca 2000 MW
bull Einsatz von oumllfreien VPE-Kabeln moumlglich bis ca 1200 MW bei plusmn320 kV
bull 525-kV-DC-VPE-Kabel als Prototyp vorgestellt Durchfuumlhrung Langzeittest
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 19
Groumlszligenvergleich mit HGUuml-Standardmasten Beispiele
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 20
Beispiele Masttypen SuedLink
copy httpwwwhttpsuedlinktenneteu
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 21
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
thermische Beeinflussung
660 m
1010
08 08
gt 060 gt 060 gt 300
500 500
08 08 08 08 08 0505
100
ca 2490
Baustraszlige
Erdaushub Erdaushub
45deg
175
Variante 2 2x2 Systeme aumlquidistant verlegt
Variante 1 Aumlquidistante Legung
Variante 3 2 Doppelsysteme in getrennten Kabelgraumlben
ca 198
720gt 060 gt 060 gt 300
05
370
05
Baustraszlige
45deg
175
05 170 05
gt 060
720gt 060 gt 060
05
370
05
45deg
175
05 170 05
660
0505 05
gt 060 1010
45deg
175
120 05 05 05120 120
500
Erdaushub
gt 300
500100
Baustraszlige
Erdaushub
gt 060
ca 2490
gt 060
Grabenprofile Gleichstromkabel (fuumlr 320 kV)
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 200 m
Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 22
3000
bull Aluminum bull Copper
2500
2000
~ 1500
a LU s 1000 --~~~~~~~~~~~~~~~~=======cl 0 a
500
0
1000 1500 2000 2500 3000
CONDUCTOR AREA [MM2]
ilr
~ 1I
-113-1-----------~--
525-kV-VPE-Gleichstrom-Kabel
Quelle ABB Grid Systems Technical Paper The new 525 kV extruded HVDC cable system Aug 2014
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 23
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 24
Vergleich HDUuml- mit HGUuml-Technik im vermaschten HoumlS-Netz
Drehstromtechnik (HDUuml) Gleichstromtechnik (HGUuml)
einfache Spannungstransformation
und Leistungsauskopplung (UW)
Umweg uumlber HDUuml Multi-Terminal-Betrieb
zus Stromrichterstationen
selbststaumlndige Einstellung des
Leistungsflusses aktive Steuerung des Leistungsflusses
uumlberlastbar keine Uumlberlastfaumlhigkeit
belastungsabhaumlngiger induktiver bzw
kapazitiver Blindleistungsbedarf
geregelte Blindleistungsbereitstellung bei
der VSC HGUuml
wirtschaftliche Leitungslaumlnge begrenzt
ausreichend im europ Verbundsystem
keine Laumlngengrenzung Wirtschaftlichkeit
fuumlr kurze Leitungslaumlngen begrenzt
natuumlrliche Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt asynchrone Netzkopplung kuumlnstliche
Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt moumlglich
Erhoumlhung der Kurzschlussleistung
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
ungenuumlgender Beitrag zur
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 25
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 26
Nutzungsdauer Uumlberlastbarkeit Betriebserfahrung und Querungen
Freileitung Kabel
Nutzungsdauer gt 80 Jahre 40-50 Jahre
Uumlberlastbarkeit in kalten oder windstarken
Jahreszeiten groumlszligte
Uumlberlastungsreserve
in Abhaumlngigkeit von der
Vorbelastung ist ggf eine
Uumlberlastung moumlglich
Verkuumlrzung der Lebensdauer
Betriebsshy
erfahrung
HDUuml
380-kV-HDUuml seit 1952
500-kV-HDUuml seit 1958
735-kV-HDUuml seit 1964
380-kV-HDUuml MI-Kabel seit 1950
380-kV-HDUuml VPE seit 1986
550-kV-HDUuml MI seit 1974
550-kV-HDUuml VPE seit 2000
Betriebsshy
erfahrung
HGUuml 400-kV-HGUuml seit 1964
500-kV-HGUuml seit 1970
200-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1950
300-kV-HGUuml VPE seit 2006
500-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1975
500-kV-HGUuml VPE 2014 Prototyp
Querung von
Hindernissen
Uumlberspannung von Auto-
u Eisenbahn Fluumlssen etc
HDD-Bohrungen
(HDD=Horizontal Direct Drilling)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 32
33 Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Prof Dr-Ing habil Lutz Hofmann
hofmannieeuni-hannoverde
Institut fuumlr Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
httpwwwieeuni-hannoverde
Begriffsdefinitionen
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 18
VSC-Hochspannungs-Gleichstromuumlbertragung (selbstgefuumlhrte HGUuml)
=~
~=
Quelle Siemens AG 2011 copy tayfr
bull selbstgefuumlhrte Stromrichter mit Gleichspannungszwischenkreis auf Basis
von IGBT unabhaumlngige Wirk-und Blindleistungsregelung
bull keine Laumlngenbegrenzung (1000 ndash 4000 km)
bull Zusatzverluste in den Konverterstationen 10 je Konverterstation
bull Ausfuumlhrung als Freileitung 650 kV gt2200 MW
bull Ausfuumlhrung als MI-Kabel 550 kV ca 2000 MW
bull Einsatz von oumllfreien VPE-Kabeln moumlglich bis ca 1200 MW bei plusmn320 kV
bull 525-kV-DC-VPE-Kabel als Prototyp vorgestellt Durchfuumlhrung Langzeittest
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 19
Groumlszligenvergleich mit HGUuml-Standardmasten Beispiele
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 20
Beispiele Masttypen SuedLink
copy httpwwwhttpsuedlinktenneteu
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 21
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
thermische Beeinflussung
660 m
1010
08 08
gt 060 gt 060 gt 300
500 500
08 08 08 08 08 0505
100
ca 2490
Baustraszlige
Erdaushub Erdaushub
45deg
175
Variante 2 2x2 Systeme aumlquidistant verlegt
Variante 1 Aumlquidistante Legung
Variante 3 2 Doppelsysteme in getrennten Kabelgraumlben
ca 198
720gt 060 gt 060 gt 300
05
370
05
Baustraszlige
45deg
175
05 170 05
gt 060
720gt 060 gt 060
05
370
05
45deg
175
05 170 05
660
0505 05
gt 060 1010
45deg
175
120 05 05 05120 120
500
Erdaushub
gt 300
500100
Baustraszlige
Erdaushub
gt 060
ca 2490
gt 060
Grabenprofile Gleichstromkabel (fuumlr 320 kV)
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 200 m
Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 22
3000
bull Aluminum bull Copper
2500
2000
~ 1500
a LU s 1000 --~~~~~~~~~~~~~~~~=======cl 0 a
500
0
1000 1500 2000 2500 3000
CONDUCTOR AREA [MM2]
ilr
~ 1I
-113-1-----------~--
525-kV-VPE-Gleichstrom-Kabel
Quelle ABB Grid Systems Technical Paper The new 525 kV extruded HVDC cable system Aug 2014
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 23
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 24
Vergleich HDUuml- mit HGUuml-Technik im vermaschten HoumlS-Netz
Drehstromtechnik (HDUuml) Gleichstromtechnik (HGUuml)
einfache Spannungstransformation
und Leistungsauskopplung (UW)
Umweg uumlber HDUuml Multi-Terminal-Betrieb
zus Stromrichterstationen
selbststaumlndige Einstellung des
Leistungsflusses aktive Steuerung des Leistungsflusses
uumlberlastbar keine Uumlberlastfaumlhigkeit
belastungsabhaumlngiger induktiver bzw
kapazitiver Blindleistungsbedarf
geregelte Blindleistungsbereitstellung bei
der VSC HGUuml
wirtschaftliche Leitungslaumlnge begrenzt
ausreichend im europ Verbundsystem
keine Laumlngengrenzung Wirtschaftlichkeit
fuumlr kurze Leitungslaumlngen begrenzt
natuumlrliche Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt asynchrone Netzkopplung kuumlnstliche
Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt moumlglich
Erhoumlhung der Kurzschlussleistung
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
ungenuumlgender Beitrag zur
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 25
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 26
Nutzungsdauer Uumlberlastbarkeit Betriebserfahrung und Querungen
Freileitung Kabel
Nutzungsdauer gt 80 Jahre 40-50 Jahre
Uumlberlastbarkeit in kalten oder windstarken
Jahreszeiten groumlszligte
Uumlberlastungsreserve
in Abhaumlngigkeit von der
Vorbelastung ist ggf eine
Uumlberlastung moumlglich
Verkuumlrzung der Lebensdauer
Betriebsshy
erfahrung
HDUuml
380-kV-HDUuml seit 1952
500-kV-HDUuml seit 1958
735-kV-HDUuml seit 1964
380-kV-HDUuml MI-Kabel seit 1950
380-kV-HDUuml VPE seit 1986
550-kV-HDUuml MI seit 1974
550-kV-HDUuml VPE seit 2000
Betriebsshy
erfahrung
HGUuml 400-kV-HGUuml seit 1964
500-kV-HGUuml seit 1970
200-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1950
300-kV-HGUuml VPE seit 2006
500-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1975
500-kV-HGUuml VPE 2014 Prototyp
Querung von
Hindernissen
Uumlberspannung von Auto-
u Eisenbahn Fluumlssen etc
HDD-Bohrungen
(HDD=Horizontal Direct Drilling)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 32
33 Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Prof Dr-Ing habil Lutz Hofmann
hofmannieeuni-hannoverde
Institut fuumlr Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
httpwwwieeuni-hannoverde
VSC-Hochspannungs-Gleichstromuumlbertragung (selbstgefuumlhrte HGUuml)
=~
~=
Quelle Siemens AG 2011 copy tayfr
bull selbstgefuumlhrte Stromrichter mit Gleichspannungszwischenkreis auf Basis
von IGBT unabhaumlngige Wirk-und Blindleistungsregelung
bull keine Laumlngenbegrenzung (1000 ndash 4000 km)
bull Zusatzverluste in den Konverterstationen 10 je Konverterstation
bull Ausfuumlhrung als Freileitung 650 kV gt2200 MW
bull Ausfuumlhrung als MI-Kabel 550 kV ca 2000 MW
bull Einsatz von oumllfreien VPE-Kabeln moumlglich bis ca 1200 MW bei plusmn320 kV
bull 525-kV-DC-VPE-Kabel als Prototyp vorgestellt Durchfuumlhrung Langzeittest
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 19
Groumlszligenvergleich mit HGUuml-Standardmasten Beispiele
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 20
Beispiele Masttypen SuedLink
copy httpwwwhttpsuedlinktenneteu
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 21
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
thermische Beeinflussung
660 m
1010
08 08
gt 060 gt 060 gt 300
500 500
08 08 08 08 08 0505
100
ca 2490
Baustraszlige
Erdaushub Erdaushub
45deg
175
Variante 2 2x2 Systeme aumlquidistant verlegt
Variante 1 Aumlquidistante Legung
Variante 3 2 Doppelsysteme in getrennten Kabelgraumlben
ca 198
720gt 060 gt 060 gt 300
05
370
05
Baustraszlige
45deg
175
05 170 05
gt 060
720gt 060 gt 060
05
370
05
45deg
175
05 170 05
660
0505 05
gt 060 1010
45deg
175
120 05 05 05120 120
500
Erdaushub
gt 300
500100
Baustraszlige
Erdaushub
gt 060
ca 2490
gt 060
Grabenprofile Gleichstromkabel (fuumlr 320 kV)
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 200 m
Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 22
3000
bull Aluminum bull Copper
2500
2000
~ 1500
a LU s 1000 --~~~~~~~~~~~~~~~~=======cl 0 a
500
0
1000 1500 2000 2500 3000
CONDUCTOR AREA [MM2]
ilr
~ 1I
-113-1-----------~--
525-kV-VPE-Gleichstrom-Kabel
Quelle ABB Grid Systems Technical Paper The new 525 kV extruded HVDC cable system Aug 2014
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 23
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 24
Vergleich HDUuml- mit HGUuml-Technik im vermaschten HoumlS-Netz
Drehstromtechnik (HDUuml) Gleichstromtechnik (HGUuml)
einfache Spannungstransformation
und Leistungsauskopplung (UW)
Umweg uumlber HDUuml Multi-Terminal-Betrieb
zus Stromrichterstationen
selbststaumlndige Einstellung des
Leistungsflusses aktive Steuerung des Leistungsflusses
uumlberlastbar keine Uumlberlastfaumlhigkeit
belastungsabhaumlngiger induktiver bzw
kapazitiver Blindleistungsbedarf
geregelte Blindleistungsbereitstellung bei
der VSC HGUuml
wirtschaftliche Leitungslaumlnge begrenzt
ausreichend im europ Verbundsystem
keine Laumlngengrenzung Wirtschaftlichkeit
fuumlr kurze Leitungslaumlngen begrenzt
natuumlrliche Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt asynchrone Netzkopplung kuumlnstliche
Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt moumlglich
Erhoumlhung der Kurzschlussleistung
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
ungenuumlgender Beitrag zur
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 25
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 26
Nutzungsdauer Uumlberlastbarkeit Betriebserfahrung und Querungen
Freileitung Kabel
Nutzungsdauer gt 80 Jahre 40-50 Jahre
Uumlberlastbarkeit in kalten oder windstarken
Jahreszeiten groumlszligte
Uumlberlastungsreserve
in Abhaumlngigkeit von der
Vorbelastung ist ggf eine
Uumlberlastung moumlglich
Verkuumlrzung der Lebensdauer
Betriebsshy
erfahrung
HDUuml
380-kV-HDUuml seit 1952
500-kV-HDUuml seit 1958
735-kV-HDUuml seit 1964
380-kV-HDUuml MI-Kabel seit 1950
380-kV-HDUuml VPE seit 1986
550-kV-HDUuml MI seit 1974
550-kV-HDUuml VPE seit 2000
Betriebsshy
erfahrung
HGUuml 400-kV-HGUuml seit 1964
500-kV-HGUuml seit 1970
200-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1950
300-kV-HGUuml VPE seit 2006
500-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1975
500-kV-HGUuml VPE 2014 Prototyp
Querung von
Hindernissen
Uumlberspannung von Auto-
u Eisenbahn Fluumlssen etc
HDD-Bohrungen
(HDD=Horizontal Direct Drilling)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 32
33 Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Prof Dr-Ing habil Lutz Hofmann
hofmannieeuni-hannoverde
Institut fuumlr Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
httpwwwieeuni-hannoverde
Groumlszligenvergleich mit HGUuml-Standardmasten Beispiele
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 20
Beispiele Masttypen SuedLink
copy httpwwwhttpsuedlinktenneteu
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 21
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
thermische Beeinflussung
660 m
1010
08 08
gt 060 gt 060 gt 300
500 500
08 08 08 08 08 0505
100
ca 2490
Baustraszlige
Erdaushub Erdaushub
45deg
175
Variante 2 2x2 Systeme aumlquidistant verlegt
Variante 1 Aumlquidistante Legung
Variante 3 2 Doppelsysteme in getrennten Kabelgraumlben
ca 198
720gt 060 gt 060 gt 300
05
370
05
Baustraszlige
45deg
175
05 170 05
gt 060
720gt 060 gt 060
05
370
05
45deg
175
05 170 05
660
0505 05
gt 060 1010
45deg
175
120 05 05 05120 120
500
Erdaushub
gt 300
500100
Baustraszlige
Erdaushub
gt 060
ca 2490
gt 060
Grabenprofile Gleichstromkabel (fuumlr 320 kV)
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 200 m
Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 22
3000
bull Aluminum bull Copper
2500
2000
~ 1500
a LU s 1000 --~~~~~~~~~~~~~~~~=======cl 0 a
500
0
1000 1500 2000 2500 3000
CONDUCTOR AREA [MM2]
ilr
~ 1I
-113-1-----------~--
525-kV-VPE-Gleichstrom-Kabel
Quelle ABB Grid Systems Technical Paper The new 525 kV extruded HVDC cable system Aug 2014
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 23
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 24
Vergleich HDUuml- mit HGUuml-Technik im vermaschten HoumlS-Netz
Drehstromtechnik (HDUuml) Gleichstromtechnik (HGUuml)
einfache Spannungstransformation
und Leistungsauskopplung (UW)
Umweg uumlber HDUuml Multi-Terminal-Betrieb
zus Stromrichterstationen
selbststaumlndige Einstellung des
Leistungsflusses aktive Steuerung des Leistungsflusses
uumlberlastbar keine Uumlberlastfaumlhigkeit
belastungsabhaumlngiger induktiver bzw
kapazitiver Blindleistungsbedarf
geregelte Blindleistungsbereitstellung bei
der VSC HGUuml
wirtschaftliche Leitungslaumlnge begrenzt
ausreichend im europ Verbundsystem
keine Laumlngengrenzung Wirtschaftlichkeit
fuumlr kurze Leitungslaumlngen begrenzt
natuumlrliche Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt asynchrone Netzkopplung kuumlnstliche
Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt moumlglich
Erhoumlhung der Kurzschlussleistung
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
ungenuumlgender Beitrag zur
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 25
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 26
Nutzungsdauer Uumlberlastbarkeit Betriebserfahrung und Querungen
Freileitung Kabel
Nutzungsdauer gt 80 Jahre 40-50 Jahre
Uumlberlastbarkeit in kalten oder windstarken
Jahreszeiten groumlszligte
Uumlberlastungsreserve
in Abhaumlngigkeit von der
Vorbelastung ist ggf eine
Uumlberlastung moumlglich
Verkuumlrzung der Lebensdauer
Betriebsshy
erfahrung
HDUuml
380-kV-HDUuml seit 1952
500-kV-HDUuml seit 1958
735-kV-HDUuml seit 1964
380-kV-HDUuml MI-Kabel seit 1950
380-kV-HDUuml VPE seit 1986
550-kV-HDUuml MI seit 1974
550-kV-HDUuml VPE seit 2000
Betriebsshy
erfahrung
HGUuml 400-kV-HGUuml seit 1964
500-kV-HGUuml seit 1970
200-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1950
300-kV-HGUuml VPE seit 2006
500-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1975
500-kV-HGUuml VPE 2014 Prototyp
Querung von
Hindernissen
Uumlberspannung von Auto-
u Eisenbahn Fluumlssen etc
HDD-Bohrungen
(HDD=Horizontal Direct Drilling)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 32
33 Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Prof Dr-Ing habil Lutz Hofmann
hofmannieeuni-hannoverde
Institut fuumlr Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
httpwwwieeuni-hannoverde
Beispiele Masttypen SuedLink
copy httpwwwhttpsuedlinktenneteu
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 21
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
thermische Beeinflussung
660 m
1010
08 08
gt 060 gt 060 gt 300
500 500
08 08 08 08 08 0505
100
ca 2490
Baustraszlige
Erdaushub Erdaushub
45deg
175
Variante 2 2x2 Systeme aumlquidistant verlegt
Variante 1 Aumlquidistante Legung
Variante 3 2 Doppelsysteme in getrennten Kabelgraumlben
ca 198
720gt 060 gt 060 gt 300
05
370
05
Baustraszlige
45deg
175
05 170 05
gt 060
720gt 060 gt 060
05
370
05
45deg
175
05 170 05
660
0505 05
gt 060 1010
45deg
175
120 05 05 05120 120
500
Erdaushub
gt 300
500100
Baustraszlige
Erdaushub
gt 060
ca 2490
gt 060
Grabenprofile Gleichstromkabel (fuumlr 320 kV)
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 200 m
Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 22
3000
bull Aluminum bull Copper
2500
2000
~ 1500
a LU s 1000 --~~~~~~~~~~~~~~~~=======cl 0 a
500
0
1000 1500 2000 2500 3000
CONDUCTOR AREA [MM2]
ilr
~ 1I
-113-1-----------~--
525-kV-VPE-Gleichstrom-Kabel
Quelle ABB Grid Systems Technical Paper The new 525 kV extruded HVDC cable system Aug 2014
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 23
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 24
Vergleich HDUuml- mit HGUuml-Technik im vermaschten HoumlS-Netz
Drehstromtechnik (HDUuml) Gleichstromtechnik (HGUuml)
einfache Spannungstransformation
und Leistungsauskopplung (UW)
Umweg uumlber HDUuml Multi-Terminal-Betrieb
zus Stromrichterstationen
selbststaumlndige Einstellung des
Leistungsflusses aktive Steuerung des Leistungsflusses
uumlberlastbar keine Uumlberlastfaumlhigkeit
belastungsabhaumlngiger induktiver bzw
kapazitiver Blindleistungsbedarf
geregelte Blindleistungsbereitstellung bei
der VSC HGUuml
wirtschaftliche Leitungslaumlnge begrenzt
ausreichend im europ Verbundsystem
keine Laumlngengrenzung Wirtschaftlichkeit
fuumlr kurze Leitungslaumlngen begrenzt
natuumlrliche Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt asynchrone Netzkopplung kuumlnstliche
Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt moumlglich
Erhoumlhung der Kurzschlussleistung
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
ungenuumlgender Beitrag zur
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 25
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 26
Nutzungsdauer Uumlberlastbarkeit Betriebserfahrung und Querungen
Freileitung Kabel
Nutzungsdauer gt 80 Jahre 40-50 Jahre
Uumlberlastbarkeit in kalten oder windstarken
Jahreszeiten groumlszligte
Uumlberlastungsreserve
in Abhaumlngigkeit von der
Vorbelastung ist ggf eine
Uumlberlastung moumlglich
Verkuumlrzung der Lebensdauer
Betriebsshy
erfahrung
HDUuml
380-kV-HDUuml seit 1952
500-kV-HDUuml seit 1958
735-kV-HDUuml seit 1964
380-kV-HDUuml MI-Kabel seit 1950
380-kV-HDUuml VPE seit 1986
550-kV-HDUuml MI seit 1974
550-kV-HDUuml VPE seit 2000
Betriebsshy
erfahrung
HGUuml 400-kV-HGUuml seit 1964
500-kV-HGUuml seit 1970
200-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1950
300-kV-HGUuml VPE seit 2006
500-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1975
500-kV-HGUuml VPE 2014 Prototyp
Querung von
Hindernissen
Uumlberspannung von Auto-
u Eisenbahn Fluumlssen etc
HDD-Bohrungen
(HDD=Horizontal Direct Drilling)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 32
33 Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Prof Dr-Ing habil Lutz Hofmann
hofmannieeuni-hannoverde
Institut fuumlr Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
httpwwwieeuni-hannoverde
Kabelgraben ua abh von
bull Anzahl Systeme
bull Kabelsystemabstaumlnde
bull Leitermittenabstaumlnde
Uumlbertragungskapazitaumlt
thermische Beeinflussung
660 m
1010
08 08
gt 060 gt 060 gt 300
500 500
08 08 08 08 08 0505
100
ca 2490
Baustraszlige
Erdaushub Erdaushub
45deg
175
Variante 2 2x2 Systeme aumlquidistant verlegt
Variante 1 Aumlquidistante Legung
Variante 3 2 Doppelsysteme in getrennten Kabelgraumlben
ca 198
720gt 060 gt 060 gt 300
05
370
05
Baustraszlige
45deg
175
05 170 05
gt 060
720gt 060 gt 060
05
370
05
45deg
175
05 170 05
660
0505 05
gt 060 1010
45deg
175
120 05 05 05120 120
500
Erdaushub
gt 300
500100
Baustraszlige
Erdaushub
gt 060
ca 2490
gt 060
Grabenprofile Gleichstromkabel (fuumlr 320 kV)
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 110 m
Trassenbreite ca 200 m
Tiefe ca 175 ndash 200 m Magnetfeld
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 22
3000
bull Aluminum bull Copper
2500
2000
~ 1500
a LU s 1000 --~~~~~~~~~~~~~~~~=======cl 0 a
500
0
1000 1500 2000 2500 3000
CONDUCTOR AREA [MM2]
ilr
~ 1I
-113-1-----------~--
525-kV-VPE-Gleichstrom-Kabel
Quelle ABB Grid Systems Technical Paper The new 525 kV extruded HVDC cable system Aug 2014
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 23
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 24
Vergleich HDUuml- mit HGUuml-Technik im vermaschten HoumlS-Netz
Drehstromtechnik (HDUuml) Gleichstromtechnik (HGUuml)
einfache Spannungstransformation
und Leistungsauskopplung (UW)
Umweg uumlber HDUuml Multi-Terminal-Betrieb
zus Stromrichterstationen
selbststaumlndige Einstellung des
Leistungsflusses aktive Steuerung des Leistungsflusses
uumlberlastbar keine Uumlberlastfaumlhigkeit
belastungsabhaumlngiger induktiver bzw
kapazitiver Blindleistungsbedarf
geregelte Blindleistungsbereitstellung bei
der VSC HGUuml
wirtschaftliche Leitungslaumlnge begrenzt
ausreichend im europ Verbundsystem
keine Laumlngengrenzung Wirtschaftlichkeit
fuumlr kurze Leitungslaumlngen begrenzt
natuumlrliche Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt asynchrone Netzkopplung kuumlnstliche
Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt moumlglich
Erhoumlhung der Kurzschlussleistung
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
ungenuumlgender Beitrag zur
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 25
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 26
Nutzungsdauer Uumlberlastbarkeit Betriebserfahrung und Querungen
Freileitung Kabel
Nutzungsdauer gt 80 Jahre 40-50 Jahre
Uumlberlastbarkeit in kalten oder windstarken
Jahreszeiten groumlszligte
Uumlberlastungsreserve
in Abhaumlngigkeit von der
Vorbelastung ist ggf eine
Uumlberlastung moumlglich
Verkuumlrzung der Lebensdauer
Betriebsshy
erfahrung
HDUuml
380-kV-HDUuml seit 1952
500-kV-HDUuml seit 1958
735-kV-HDUuml seit 1964
380-kV-HDUuml MI-Kabel seit 1950
380-kV-HDUuml VPE seit 1986
550-kV-HDUuml MI seit 1974
550-kV-HDUuml VPE seit 2000
Betriebsshy
erfahrung
HGUuml 400-kV-HGUuml seit 1964
500-kV-HGUuml seit 1970
200-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1950
300-kV-HGUuml VPE seit 2006
500-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1975
500-kV-HGUuml VPE 2014 Prototyp
Querung von
Hindernissen
Uumlberspannung von Auto-
u Eisenbahn Fluumlssen etc
HDD-Bohrungen
(HDD=Horizontal Direct Drilling)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 32
33 Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Prof Dr-Ing habil Lutz Hofmann
hofmannieeuni-hannoverde
Institut fuumlr Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
httpwwwieeuni-hannoverde
3000
bull Aluminum bull Copper
2500
2000
~ 1500
a LU s 1000 --~~~~~~~~~~~~~~~~=======cl 0 a
500
0
1000 1500 2000 2500 3000
CONDUCTOR AREA [MM2]
ilr
~ 1I
-113-1-----------~--
525-kV-VPE-Gleichstrom-Kabel
Quelle ABB Grid Systems Technical Paper The new 525 kV extruded HVDC cable system Aug 2014
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 23
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 24
Vergleich HDUuml- mit HGUuml-Technik im vermaschten HoumlS-Netz
Drehstromtechnik (HDUuml) Gleichstromtechnik (HGUuml)
einfache Spannungstransformation
und Leistungsauskopplung (UW)
Umweg uumlber HDUuml Multi-Terminal-Betrieb
zus Stromrichterstationen
selbststaumlndige Einstellung des
Leistungsflusses aktive Steuerung des Leistungsflusses
uumlberlastbar keine Uumlberlastfaumlhigkeit
belastungsabhaumlngiger induktiver bzw
kapazitiver Blindleistungsbedarf
geregelte Blindleistungsbereitstellung bei
der VSC HGUuml
wirtschaftliche Leitungslaumlnge begrenzt
ausreichend im europ Verbundsystem
keine Laumlngengrenzung Wirtschaftlichkeit
fuumlr kurze Leitungslaumlngen begrenzt
natuumlrliche Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt asynchrone Netzkopplung kuumlnstliche
Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt moumlglich
Erhoumlhung der Kurzschlussleistung
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
ungenuumlgender Beitrag zur
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 25
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 26
Nutzungsdauer Uumlberlastbarkeit Betriebserfahrung und Querungen
Freileitung Kabel
Nutzungsdauer gt 80 Jahre 40-50 Jahre
Uumlberlastbarkeit in kalten oder windstarken
Jahreszeiten groumlszligte
Uumlberlastungsreserve
in Abhaumlngigkeit von der
Vorbelastung ist ggf eine
Uumlberlastung moumlglich
Verkuumlrzung der Lebensdauer
Betriebsshy
erfahrung
HDUuml
380-kV-HDUuml seit 1952
500-kV-HDUuml seit 1958
735-kV-HDUuml seit 1964
380-kV-HDUuml MI-Kabel seit 1950
380-kV-HDUuml VPE seit 1986
550-kV-HDUuml MI seit 1974
550-kV-HDUuml VPE seit 2000
Betriebsshy
erfahrung
HGUuml 400-kV-HGUuml seit 1964
500-kV-HGUuml seit 1970
200-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1950
300-kV-HGUuml VPE seit 2006
500-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1975
500-kV-HGUuml VPE 2014 Prototyp
Querung von
Hindernissen
Uumlberspannung von Auto-
u Eisenbahn Fluumlssen etc
HDD-Bohrungen
(HDD=Horizontal Direct Drilling)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 32
33 Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Prof Dr-Ing habil Lutz Hofmann
hofmannieeuni-hannoverde
Institut fuumlr Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
httpwwwieeuni-hannoverde
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 24
Vergleich HDUuml- mit HGUuml-Technik im vermaschten HoumlS-Netz
Drehstromtechnik (HDUuml) Gleichstromtechnik (HGUuml)
einfache Spannungstransformation
und Leistungsauskopplung (UW)
Umweg uumlber HDUuml Multi-Terminal-Betrieb
zus Stromrichterstationen
selbststaumlndige Einstellung des
Leistungsflusses aktive Steuerung des Leistungsflusses
uumlberlastbar keine Uumlberlastfaumlhigkeit
belastungsabhaumlngiger induktiver bzw
kapazitiver Blindleistungsbedarf
geregelte Blindleistungsbereitstellung bei
der VSC HGUuml
wirtschaftliche Leitungslaumlnge begrenzt
ausreichend im europ Verbundsystem
keine Laumlngengrenzung Wirtschaftlichkeit
fuumlr kurze Leitungslaumlngen begrenzt
natuumlrliche Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt asynchrone Netzkopplung kuumlnstliche
Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt moumlglich
Erhoumlhung der Kurzschlussleistung
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
ungenuumlgender Beitrag zur
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 25
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 26
Nutzungsdauer Uumlberlastbarkeit Betriebserfahrung und Querungen
Freileitung Kabel
Nutzungsdauer gt 80 Jahre 40-50 Jahre
Uumlberlastbarkeit in kalten oder windstarken
Jahreszeiten groumlszligte
Uumlberlastungsreserve
in Abhaumlngigkeit von der
Vorbelastung ist ggf eine
Uumlberlastung moumlglich
Verkuumlrzung der Lebensdauer
Betriebsshy
erfahrung
HDUuml
380-kV-HDUuml seit 1952
500-kV-HDUuml seit 1958
735-kV-HDUuml seit 1964
380-kV-HDUuml MI-Kabel seit 1950
380-kV-HDUuml VPE seit 1986
550-kV-HDUuml MI seit 1974
550-kV-HDUuml VPE seit 2000
Betriebsshy
erfahrung
HGUuml 400-kV-HGUuml seit 1964
500-kV-HGUuml seit 1970
200-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1950
300-kV-HGUuml VPE seit 2006
500-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1975
500-kV-HGUuml VPE 2014 Prototyp
Querung von
Hindernissen
Uumlberspannung von Auto-
u Eisenbahn Fluumlssen etc
HDD-Bohrungen
(HDD=Horizontal Direct Drilling)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 32
33 Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Prof Dr-Ing habil Lutz Hofmann
hofmannieeuni-hannoverde
Institut fuumlr Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
httpwwwieeuni-hannoverde
Vergleich HDUuml- mit HGUuml-Technik im vermaschten HoumlS-Netz
Drehstromtechnik (HDUuml) Gleichstromtechnik (HGUuml)
einfache Spannungstransformation
und Leistungsauskopplung (UW)
Umweg uumlber HDUuml Multi-Terminal-Betrieb
zus Stromrichterstationen
selbststaumlndige Einstellung des
Leistungsflusses aktive Steuerung des Leistungsflusses
uumlberlastbar keine Uumlberlastfaumlhigkeit
belastungsabhaumlngiger induktiver bzw
kapazitiver Blindleistungsbedarf
geregelte Blindleistungsbereitstellung bei
der VSC HGUuml
wirtschaftliche Leitungslaumlnge begrenzt
ausreichend im europ Verbundsystem
keine Laumlngengrenzung Wirtschaftlichkeit
fuumlr kurze Leitungslaumlngen begrenzt
natuumlrliche Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt asynchrone Netzkopplung kuumlnstliche
Erhoumlhung der Netzstabilitaumlt moumlglich
Erhoumlhung der Kurzschlussleistung
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
ungenuumlgender Beitrag zur
Spannungsstuumltzung bei Kurzschluss
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 25
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 26
Nutzungsdauer Uumlberlastbarkeit Betriebserfahrung und Querungen
Freileitung Kabel
Nutzungsdauer gt 80 Jahre 40-50 Jahre
Uumlberlastbarkeit in kalten oder windstarken
Jahreszeiten groumlszligte
Uumlberlastungsreserve
in Abhaumlngigkeit von der
Vorbelastung ist ggf eine
Uumlberlastung moumlglich
Verkuumlrzung der Lebensdauer
Betriebsshy
erfahrung
HDUuml
380-kV-HDUuml seit 1952
500-kV-HDUuml seit 1958
735-kV-HDUuml seit 1964
380-kV-HDUuml MI-Kabel seit 1950
380-kV-HDUuml VPE seit 1986
550-kV-HDUuml MI seit 1974
550-kV-HDUuml VPE seit 2000
Betriebsshy
erfahrung
HGUuml 400-kV-HGUuml seit 1964
500-kV-HGUuml seit 1970
200-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1950
300-kV-HGUuml VPE seit 2006
500-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1975
500-kV-HGUuml VPE 2014 Prototyp
Querung von
Hindernissen
Uumlberspannung von Auto-
u Eisenbahn Fluumlssen etc
HDD-Bohrungen
(HDD=Horizontal Direct Drilling)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 32
33 Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
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Institut fuumlr Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
httpwwwieeuni-hannoverde
Begriffsdefinitionen
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Gliederung
Uumlbersicht HDUuml- und HGUuml mit Freileitung oder Kabel
Eigenschaften Drehstrom-Freileitung und Drehstrom-Kabel
Eigenschaften Gleichstrom-Freileitung und Gleichstrom-Kabel
Grundsaumltzlicher Vergleich HDUuml- und HGUuml
Grundsaumltzlicher Vergleich Freileitung und Kabel
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 26
Nutzungsdauer Uumlberlastbarkeit Betriebserfahrung und Querungen
Freileitung Kabel
Nutzungsdauer gt 80 Jahre 40-50 Jahre
Uumlberlastbarkeit in kalten oder windstarken
Jahreszeiten groumlszligte
Uumlberlastungsreserve
in Abhaumlngigkeit von der
Vorbelastung ist ggf eine
Uumlberlastung moumlglich
Verkuumlrzung der Lebensdauer
Betriebsshy
erfahrung
HDUuml
380-kV-HDUuml seit 1952
500-kV-HDUuml seit 1958
735-kV-HDUuml seit 1964
380-kV-HDUuml MI-Kabel seit 1950
380-kV-HDUuml VPE seit 1986
550-kV-HDUuml MI seit 1974
550-kV-HDUuml VPE seit 2000
Betriebsshy
erfahrung
HGUuml 400-kV-HGUuml seit 1964
500-kV-HGUuml seit 1970
200-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1950
300-kV-HGUuml VPE seit 2006
500-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1975
500-kV-HGUuml VPE 2014 Prototyp
Querung von
Hindernissen
Uumlberspannung von Auto-
u Eisenbahn Fluumlssen etc
HDD-Bohrungen
(HDD=Horizontal Direct Drilling)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 32
33 Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Prof Dr-Ing habil Lutz Hofmann
hofmannieeuni-hannoverde
Institut fuumlr Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
httpwwwieeuni-hannoverde
Nutzungsdauer Uumlberlastbarkeit Betriebserfahrung und Querungen
Freileitung Kabel
Nutzungsdauer gt 80 Jahre 40-50 Jahre
Uumlberlastbarkeit in kalten oder windstarken
Jahreszeiten groumlszligte
Uumlberlastungsreserve
in Abhaumlngigkeit von der
Vorbelastung ist ggf eine
Uumlberlastung moumlglich
Verkuumlrzung der Lebensdauer
Betriebsshy
erfahrung
HDUuml
380-kV-HDUuml seit 1952
500-kV-HDUuml seit 1958
735-kV-HDUuml seit 1964
380-kV-HDUuml MI-Kabel seit 1950
380-kV-HDUuml VPE seit 1986
550-kV-HDUuml MI seit 1974
550-kV-HDUuml VPE seit 2000
Betriebsshy
erfahrung
HGUuml 400-kV-HGUuml seit 1964
500-kV-HGUuml seit 1970
200-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1950
300-kV-HGUuml VPE seit 2006
500-kV-HGUuml MI-Kabel seit 1975
500-kV-HGUuml VPE 2014 Prototyp
Querung von
Hindernissen
Uumlberspannung von Auto-
u Eisenbahn Fluumlssen etc
HDD-Bohrungen
(HDD=Horizontal Direct Drilling)
Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen 32
33 Einsatz von Erdkabeln und Freileitungen in HVAC- und HVDC-Systemen
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
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Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
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Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
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Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
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