Hochspannungsleitung
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Hochspannungsleitungen sind Stromleitungen und dienen zur Übertragung von elektrischer Energie über große Distanz. Dazu werden Spannungen über 10.000 V verwendet, um die Leitungsverluste trotz kleiner Leiterquerschnitte möglichst gering zu halten und mit der Hochspannungstechnik die Übertragungskosten zu optimieren.
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[Bearbeiten] Aufbau
Hochspannungsleitungen werden üblicherweise mit Dreiphasenwechselstrom betrieben. Dies hat zwar Vorteile bei der Transformierbarkeit, bringt jedoch auch höhere Verluste durch kapazitive wie induktive Effekte mit sich. Hohe Spannungen sind notwendig, um den Strom klein zu halten, damit man geringere Leitungsquerschnitte verwenden kann. Außerdem fließen, bei nahezu gleicher Belastung der drei Außenleiter, durch die Phasenverschiebung nur noch geringe Ausgleichströme, die über das Erdreich abgeleitet werden. Des Weiteren kann man mit Dreiphasenwechselstrom ein Drehfeld übertragen, mit der sehr leistungsfähige Asynchronmotoren betrieben werden können. Darüber hinaus wendet man in Sonderfällen (lange Übertragungsstrecke, Seekabel) auch Verfahren zur Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) mit Spannungen zwischen 100 und 1.000 kV an. Im Unterschied zu Drehstromsystemen gibt es bei HGÜ-Systemen keine Normspannungen. Mehrfach realisiert wurden +/− 500 kV (also 1.000 kV zwischen Hin- und Rückleiter).
[Bearbeiten] Beispielrechnung
Gegeben:
Übertragene Leistung PNutz
d. h. die Verlustleistung nimmt bei gleicher Wirkleistung quadratisch mit der Spannung ab. Allerdings wird der Aufwand für die Isolation mit zunehmender Spannung größer. Die Übertragungsverluste betragen etwa 6 % je 100 km bei einer 110-kV-Leitung und lassen sich mit 800 kV Höchstspannungsleitungen auf etwa 0,5 % je 100 km reduzieren.
[Bearbeiten] Hochspannungen in Deutschland
Übliche Spannungen in Deutschland sind:
- Mittelspannung
- 10 kV / 20 kV
- 15 kV / 30 kV (in Ostdeutschland und vor allem in Südsachsen, meist im Rückbau)
- 15 kV Oberleitung Bahn (mit 16,7 Hz)
- Hochspannung
- 60 kV (nur noch selten in Deutschland, aber noch in manchen Kabelnetzen)
- 110 kV (Überlandleitungen, Bahnstrom)
- 220 kV (Überlandleitungen)
- Höchstspannung
- 380 kV
- 750 kV (Osteuropa, Russland, China, vgl. 750-kV-Leitung Rzeszów-Chmelnyzkyj)
- 1050 kV (Russland)
[Bearbeiten] Bedeutende/besondere Leitungen
- Bahnstromleitung GKN Neckarwestheim – Schaltwerk Neckarwestheim - Stuttgart-Zazenhausen (einzige Bahnstromleitung mit Viererbündeln)
- Nord-Süd-Leitung
- Leitung Etzenricht-Hradec (war von 1993 bis 1995 die einzige nicht mit dem UCPTE-Netz synchronisierte Leitung in Deutschland)
- 380-kV-Transversale Berlin
- 380-kV-Leitung Wolmirstedt-Greifswald (längste Stromleitung in Deutschland)
- HGÜ Baltic-Cable (längstes Seekabel Europas, höchste Übertragungsspannung in Deutschland mit 450 kV)
- 380 kV-Leitung zwischen Lübeck-Siems und der Stromrichterstation des Baltic-Cable in Lübeck-Herrenwyk ( einzige 380-kV-Leitung, welche mit dem übrigen 380-kV-Netz nicht in Verbindung steht)
- HGÜ Kontek (400 kV, Erd- und Seekabelverbindung zwischen Bentwisch und Bjaverskov)
- Für besondere Freileitungsmaste → Freileitungsmast#Besondere Freileitungsmasten
[Bearbeiten] Hochspannung in der Schweiz
Die in der Schweiz üblichen Spannungsebenen sind 380, 220, 110 und 50 kV. Heute ist die Stromversorgung landesweit mit Höchstspannungsleitungen von 380 kV gewährleistet. Als die Stadt Zürich begann, Elektrizität aus Graubünden zu beziehen, bedurfte es einer neuen Hochspannungsleitung von rund 120 Kilometern. Man hatte noch keine Erfahrung im Stromtransport über so große Distanzen. Heute ist diese Trasse auf ganzer Länge für 380 kV ausgelegt.
In den 1950er- und 1960er-Jahren erstellten die Nordostschweizerischen Kraftwerke ihre baugleichen 380-kV-Leitungen Bonaduz–Breite (bei Nürensdorf), Tavanasa–Breite (genannt Vorableitung), Breite–Beznau und Beznau–Laufenburg. Die Masten wurden für die heutigen Verhältnisse zu niedrig gebaut. Schon in den späten 1960er- und den 1970er-Jahren war man bemüht, möglichst hohe Masten zu bauen, um die Auswirkungen des Elektrosmogs auf ein Minimum zu reduzieren und das Gebiet unter der Leitung besser nutzen zu können. Die folgenden Unternehmungen besitzen 380-kV-Leitungen: Nordostschweizerische Kraftwerke (NOK), Elektrizitätswerk der Stadt Zürich (EWZ), Rätia Energie (RE), Engadiner Kraftwerke (EKW), Kraftwerke Vorderrhein (KVR), Centralschweizerische Kraftwerke (CKW), Aare-Tessin AG für Elektrizität (Atel), Bernische Kraftwerke (BKW), Elektrizitätsgesellschaft Laufenburg (EGL), Energie Ouest Suisse (EOS).
[Bearbeiten] Bedeutende/besondere Leitungen
- die längste Hochspannungsleitung der Schweiz zwischen Laufenburg und Creux-de-Chippis,
- die Gotthardleitung,
- die Lukmanierleitung,
- die Vorableitung,
- die Leitung Sils-Fällanden des EWZ (siehe oben).
[Bearbeiten] Hochspannungsleitungen in Österreich
Auch in Österreich wird das Hochspannungsnetz aus den Spannungsebenen 380 kV, 220 kV und 110 kV gebildet. Das 380-kV-Netz ist in Österreich nicht durchgängig ausgebaut, sondern in mehrere Segmente aufgeteilt, die untereinander über 220-kV-Strecken verbunden sind. Ein Großteil des überregionalen Stromtransportes innerhalb Österreich erfolgt daher über 220-kV- und 110-kV-Leitungen. Der westliche Teil des 380-kV-Netzes in Vorarlberg und Westtirol dient vor allem dem Stromaustausch zwischen den benachbarten Staaten Deutschland, Italien und der Schweiz. Im Osten verläuft eine 380-kV-Leitung durch Oberösterreich, Niederösterreich, Wien und dem Burgenland, wobei ein südlicher, derzeit noch nicht vollständig ausgebauter Ast im südlichen Burgenland endet. Dieser Teil des 380-kV-Netzes dient neben der Stromversorgung des Ballungsraumes um Wien auch dem Stromaustausch zwischen Tschechien, Ungarn und künftig Slowenien im Süden. Die Bundeshauptstadt Wien besitzt als oberste Spannungsebene ein 380-kV-Netz in Kombination mit einem feinmaschigen 110-kV-Verteilungsnetz im städtischen Bereich. Die 220-kV-Ebene kommt in der Bundeshauptstadt nicht zur Anwendung. Im Frühjahr 2006 wurde im Norden von Wien eine Hochspannungsleitung in Betrieb genommen, welche mit 400 kV betrieben wird und vor allem der Versorgung der nordöstlichen Randbezirke Wiens dient.
[Bearbeiten] Landesübliche Besonderheiten
Eine Besonderheit in Deutschland, Österreich und der Schweiz ist, dass es neben den Hochspannungsleitungen für Drehstrom mit 50 Hertz noch Bahnstromleitungen für Einphasenwechselstrom und 16,7 Hertz gibt. In allen anderen Ländern (mit Ausnahme einiger Gebiete in den USA im Großraum New York) erfolgt die Versorgung elektrischer Bahnen aus dem öffentlichen Stromnetz.
In Deutschland (sowohl in der ehemaligen BRD als auch in der ehemaligen DDR) wurden so gut wie keine Deltamaste errichtet. In der ehemaligen DDR wurden fast alle Leitungen der 110- und 220-kV-Ebene auf Masten mit Einebenenanordnung mit zwei Erdseilen verlegt. In Großbritannien hingegen sind fast alle Hochspannungsleitungen auf Masten mit Dreiebenenanordnung verlegt.
In den USA werden auch Leitungen mit Spannungen über 100 kV (bis 345 kV) manchmal auch auf Holz- oder Kunststoffmasten verlegt. Das Stromnetz wird dort in mehreren, nicht miteinander synchonisierten Teilnetzen betrieben.
In vielen dünnbesiedelten Ländern mit geringer Landwirtschaft werden Leitungen teilweise auf seilverankerten Portalmasten verlegt.
[Bearbeiten] Spannungsangaben bei Hochspannungsleitungen
Als die Spannungsebenen in der leitungsgebundenen Energieübertragung eingeführt wurden, haben sich die Bezeichnungen 220-kV- und 380-kV-Netz im Bereich der Hochspannungsnetze eingebürgert. Die Netze werden jedoch genaugenommen mit noch höheren Spannungen betrieben, um bei gleicher übertragener Leistung einen niedrigeren Strom zu bekommen und damit die Verluste weiter zu reduzieren. Gängig sind Betriebsspannungen bis 240 kV im 220-kV-Netz und 420 kV im 380-kV-Netz. Da die Spannung damit üblicherweise bei 230 kV bzw. über 400 kV liegt, haben sich bei manchen Betreibern die Begriffe 230-kV- und 400-kV-Netz eingebürgert.
[Bearbeiten] Höchste Übertragungsspannung
Die Drehstromleitung Ekibastus-Kökschetau dürfte die Stromleitung mit der höchsten Übertragungsspannung (1.150 kV) auf der Welt sein.
In der Nähe von Celilo, Oregon, USA wurde eine HGÜ-Versuchsleitung für 1,33 MV errichtet. Sie sollte Teil einer 1,33-MV-Gleichstromleitung zwischen Celilo und dem Hoover-Staudamm werden, die aber nie gebaut wurde.
[Bearbeiten] Siehe auch
- Drehstrom-Hochspannungs-Übertragung
- Freileitungsmast
- Freileitung
- Hybridleitung
- natürliche Leistung
- Skineffekt
- Koronakamera
