HGÜ-Testzentrum lässt es blitzen
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Der neue 15 Meter hohe Impulsgenerator – links im Bild – und der 13 Meter hohe HVDC-Generator sind zentrale Bauteile einer aktuellen Testreihe im HGÜ-Zentrum der TU Dortmund. Dabei geht es auch um die Folgen bei extremen Wetterlagen, wenn Blitze beispielsweise auf Hochspannungsleitungen treffen oder starker Wind, Vereisung und Schneefall aufkommen.
Die im HGÜ-Testzentrum der TU Dortmund bearbeiteten Projekte liegen im Bereich der Stromnetze. Diese müssen zunehmend Strom aus regenerativen Quellen transportieren, der sehr schwankend erzeugt wird. Hinzu kommt, dass grenzüberschreitender Energiehandel zunimmt. Diesen neuen Herausforderungen müssen die Netze standhalten. Sie müssen sicher und zuverlässig betrieben werden können, alle Netzkomponenten müssen aufeinander abgestimmt werden.
„Schalt- oder Blitzstoß mit überlagertem DC-Offset“ lautet der Forschungsauftrag. Konkret geht es um neue Hochspannungs-Gleichstrom(DC)-Leitungen, die regenerativ erzeugten Strom von Nord- nach Süddeutschland transportieren. Diese Energie fließt über Leitungen, die an hohen Masten hängen oder in der Erde verlegt werden.
Wie müssen die Leitungen, die zukünftig Spannungen bis zu 500.000 Volt und mehr transportieren sollen, nachhaltig isoliert sein? Was passiert, wenn ein Blitz in solch eine Leitung einschlägt? Wie müssen die dann folgenden Spannungsimpulse verarbeitet werden? Wie kann man so ein System ohne große Schäden trennen und wieder verbinden? Bekannt sind die Auswirkungen von herkömmlichen Impulsformen. Im HGÜ werden dazu Vergleiche zu den neuartigen zeitlich langen Impulsformen in Gleichstromnetzen durchgeführt. „Diese Untersuchungen gab es bislang so nicht“, sagt Joachim Berns vom Bereich für Hochspannungstechnik der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik unter Leitung von Prof. Frank Jenau.
Die für diese Fragen erforderliche Impulsprüftechnik mit Gleichstrom-Kopplung ist bislang nicht kommerziell zu erwerben. Gründe dafür sind die engen Zeitfenster, in denen die Technik für die Übertragung riesiger Strommengen „stehen“ muss, damit die Energiewende gelingt und Ökostrom aus Norddeutschland zu Verbrauchern in Süddeutschland kommt. Konventionelle Impulsgeneratoren, die bislang die Blitze und andere Impulse erzeugten, können den besonderen prüftechnischen Anforderungen nicht gerecht werden. Mit dem Versuchsaufbau im HGÜ können Schaltimpulse nachgebildet werden, die in zukünftigen Höchstspannungs-Gleichstromleitungen auftreten werden.