Hochspannungsgleichstromübertragung

Der Begriff Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) bezeichnet eine Übertragungstechnologie aus dem Bereich der elektrischen Energietechnik. Sie eignet sich besonders gut, um große Leistungen über weite Entfernungen zu transportieren. Im Vergleich zur Hochspannungsdrehstromübertragung (HDÜ) hat die HGÜ eine bessere Übertragungseffizienz, denn die Übertragungsverluste sind ca. 30 bis 50 Prozent niedriger.

Neben dem Transport großer Leistungen über weite Entfernungen eignet sich die HGÜ auch noch für andere Anwendungszwecke. So ist die HGÜ die einzige Möglichkeit zur Kopplung zweier asynchroner Netze oder zweier Netze mit unterschiedlichen Frequenzregelungsverfahren. Durch die HGÜ kann ein grenzüberschreitender Leistungsaustausch zwischen Netzen mit unterschiedlichen Frequenzen ermöglicht werden, wodurch die Stabilität des gesamten Verbundnetzes verbessert werden kann. Außerdem hat die HGÜ eine besondere Bedeutung im Bereich von Seekabeln und Erdkabeln. Es wird keine Blindleistungskompensation entlang der Kabelstrecke benötigt, wie es bei der HDÜ der Fall ist. Daher ist bei Kabelverbindungen die HGÜ bereits bei geringen Übertragungsentfernungen von ca. 50 km die einzige technisch sinnvolle Alternative. Im Bereich von Freileitungen hingegen erreicht die HGÜ ihre Wirtschaftlichkeit erst bei ca. 300 km.

Nachteile der HGÜ sind einerseits die hohen Kosten und der große Platzbedarf der Umrichterstationen. So erreicht eine HGÜ erst dann ihre Wirtschaftlichkeit, wenn die Einsparungen beim Leitungsbau und die vermiedenen Leitungverluste die Kosten für die Umrichterstationen übersteigen.

Aufbau und Funktionsweise

Abbildung 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer HGÜ zur Verbindung zweier asynchroner Drehstromnetze. Eine HGÜ besteht aus einem Gleichrichter, einem Wechselrichter und der Gleichstromverbindung der beiden Umrichter. Diese Verbindung kann entweder mit einem Gleichstromkabel oder einer Gleichstromfreileitung realisiert werden. An den Netzanschlusspunkten sind beide Umrichter mit einem Drehstromnetz verbunden. Der Gleichrichter entnimmt dem angeschlossenen Drehstromnetz die Wirkleistung und speist diese in den Zwischenkreis ein. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen großen Offshore-Windpark oder ein asynchrones Drehstromnetz handeln. Der Wechselrichter hingegen nimmt Wirkleistung aus dem Zwischenkreis und gibt diese an sein angeschlossenes Drehstromnetz weiter. Bei Bedarf kann dieser Leistungsfluss auch umgekehrt werden, sodass der vormals als Gleichrichter arbeitende Umrichter nun die Wechselrichterfunktion übernimmt und umgekehrt.

Bei der HGÜ kann die Höhe der übertragenen Leistung fest eingestellt und nahezu beliebig schnell verändert werden. Hierdurch werden einerseits unerwünschte Leistungsflüsse verhindert. Andererseits kann auch eine Überlastung der Leitung im Fehlerfall vermieden werden. Bei einer HDÜ hingegen stellt sich der Leistungsfluss entsprechend der physikalischen Bedingungen ein. Ohne entsprechende leistungsflussregelnde Betriebsmittel ist dieser Leistungsfluss nicht direkt beeinflussbar.

Varianten

zum heutigen Zeitpunkt sind zwei verschiedene HGÜ-Technologievarianten in der Praxis erprobt. Die Technologien unterscheiden sich anhand der im Umrichter verwendeten Stromrichterventile. Einerseits gibt es die netzgeführte HGÜ mit Thyristorventilen, zum anderen existiert die selbstgeführte HGÜ, bei der Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT) zur Anwendung kommen.

Synonym(e):

HGÜ

Englische Übersetzung(en):

high-voltage direct current transmission