HGÜ-Technik: Erste gasisolierte 320kV-Schaltanlage für Gleichstromübertragung von Siemens

Im typischen Aufbau besteht die DC-Schaltanlage aus den Hauptkomponenten Trennschalter, Erdungsschalter, Strom- und Spannungsmesssysteme, Kabel- sowie Verbindungsbausteine und Überspannungsableiter. / Pressebild: Siemens
Im typischen Aufbau besteht die DC-Schaltanlage aus den Hauptkomponenten Trennschalter, Erdungsschalter, Strom- und Spannungsmesssysteme, Kabel- sowie Verbindungsbausteine und Überspannungsableiter. / Pressebild: Siemens

Siemens hat auf dem Cigré-Kongress in Paris die erste gasisolierte (GIS) Kompakt-Schaltanlage für Hochspannungsgleichstrom-Anwendungen vorgestellt.

  • Kompakte gasisolierte Schaltanlage sorgt für Platzersparnis von 95 Prozent gegenüber luftisolierter Lösung
  • Erheblicher Beitrag zur Kostensenkung im Offshore-Bereich
  • Grundstein für das neue Portfolio zur Gleichstromübertragung basierend auf gasisolierter Technik

(WK-intern) – Im Rahmen der Energiewende gewinnt die Hochspannungsgleichstrom-Übertragung (HGÜ) an Bedeutung, da sie es ermöglicht, große Strommengen über lange Strecken verlustarm zu übertragen.

Die neue gasisolierte Schaltanlage für 320 Kilovolt (kV) spart im Vergleich zu bisherigen luftisolierten Lösungen bis zu 95 Prozent an Platz. Beim Einsatz auf einer Offshore-Plattform kann die Plattformgröße so um rund 10 Prozent reduziert werden.

Hochspannungsgleichstromschaltanlagen im Siemens-Schaltwerk in Berlin

Die effiziente HGÜ-Technik ist beispielsweise notwendig, um den in der Nordsee generierten Windstrom in die süddeutschen Lastzentren zu bringen. Dabei wird der Wechselstrom (AC) aus Windkraft mit 155 kV Spannung bereits offshore auf einer Konverterplattform in verlustärmeren Gleichstrom (DC) mit 320 kV umgewandelt und per Seekabel an Land geleitet. Bei der Übertragung von Strom gilt generell: Je höher die Spannung, desto geringer fallen die Verluste aus. An Land angekommen, wird der Gleichstrom zur weiteren Verteilung in einer Konverterstation wieder in Wechselstrom umgewandelt.

Die zur Konverterstation gehörenden Gleichstromschaltanlagen werden derzeit in luftisolierter Technik ausgeführt und benötigen daher sehr viel Platz. Durch das vergleichsweise geringe Isolationsvermögen von Luft können die einzelnen Komponenten nur in großen Abständen zueinander und zum Erdpotential installiert werden. Die luftisolierte DC-Schaltanlage, die bisher auf den Konverterplattformen von Siemens zum Einsatz kommt, benötigt rund 4.000 Kubikmeter (cbm), was zwei bis zu zehn Meter hohe Hallen erfordert. Sowohl auf hoher See als auch in städtischen Ballungszentren ist Platzbedarf allerdings ein maßgebender Kostenfaktor. Die innovative, kompakte Schaltanlage DC CS (Direct Current Compact Switchgear) kommt bei gleicher Leistung mit nur 200 cbm aus und ermöglicht so eine Platzersparnis von bis zu 95 Prozent.

„Mit der Marktreife der DC CS-Schaltanlage für 320 Kilovolt ist der Grundstein für die Entwicklung eines komplett neuen Portfolios zur effizienten Stromübertragung gelegt. Platzsparende Lösungen für die Gleichstromübertragung werden künftig weiter an Bedeutung gewinnen“, erklärte Denis Imamovic, Entwicklungschef für gasisolierte Gleichstromübertragungssysteme bei Siemens. „Wir gehen davon aus, dass die DC CS-Schaltanlage sich als Standard für Offshore-Konverterplattformen durchsetzen und so einen maßgeblichen Beitrag zur Senkung der Kosten für HGÜ-Netzanschlüsse leisten wird.“

Neben der geringen Größe hat die neu entwickelte Schaltanlage weitere Vorteile. Durch ihre Modularisierbarkeit ist die DC CS-Schaltanlage besonders flexibel, einfach im Aufbau, und sie erlaubt die Nutzung günstiger Versand- und Transportwege. Dank der kompletten Kapselung aller spannungsführenden Teile kann die Anlage auch unter anspruchsvollen Umweltbedingungen, wie auf hoher See oder in Küstennähe, sicher installiert werden und benötigt nicht zwingend ein Gebäude. Zudem bietet die kompakte Schaltanlage maximale Zuverlässigkeit bei niedrigen Wartungskosten. Die DC CS-Schaltanlagen werden im Berliner Schaltanlagenwerk von Siemens gefertigt.

Während gasisolierte Drehstrom-Schaltanlagen seit Jahrzehnten zum Siemens-Portfolio gehören, gab es bisher keine entsprechende gasisolierte Technologie für Gleichstromanwendungen. Da die Beherrschung eines elektrischen Feldes unter Gleichspannung sehr komplex ist, war es bislang nicht möglich, gasisolierte, kompakte DC-Schaltanlagen für HGÜ-Anwendungen zu bauen. Erst die Entwicklung eines neuen Isolators, der der Beanspruchung durch Hochspannungsgleichstrom dauerhaft standhalten kann, ermöglichte die Entwicklung der ersten DC-GIS-Schaltanlage. Eine aus den Gleichstrom-Komponenten für 320 kV aufgebaute Pilotstation, die die Netzanbindung eines Offshore-Windparks simuliert, wird aktuell im Langzeitversuch getestet.

DC CS-Schaltanlagen und der dazugehörige Service sind Teil des Siemens-Umweltportfolios. Rund 43 Prozent des Konzernumsatzes entfallen auf grüne Produkte und Lösungen. Das macht Siemens zu einem der weltweit größten Anbieter von umweltfreundlicher Technologie.

PM: Siemens

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