HGÜ Hochspannungsgleichstromübertragung 06.02.2012 Moritz Geske 1
Gliederung Motivation Anwendungen Technik Topologie Netzgeführte Stromrichter Selbstgeführte Stromrichter Betriebsmittel Projekte 06.02.2012 Moritz Geske 2
Motivation 06.02.2012 Moritz Geske 3 Erwarteter Zuwachs der Stromerzeugung (weltweit) Entwicklung der Stromerzeugung aus Windenergie (Deutschland) Quelle: Internationale Energie Agentur (IEA), 2010 Quelle: Deutsche Energie-Agentur GmbH, 2005 06.02.2012 Moritz Geske 3
Motivation HVDC (vs. HVAC) Marktentwicklung der HGÜ-Technik: Weltweiter Bedarf steigt rapide an HVDC (vs. HVAC) 30-50% weniger Übertragungsverluste Bei gleicher Trassenbreite (Freileitung) 30-40% mehr Energieübertragung Ab 600km DC-Freileitung wirtschaftlicher Kabelverbindungen > 80km möglich (keine kapazitiven Verluste) Kupplung asynchroner Netze möglich wirtschaftlicher Transport großer Energien Überwindung sehr großer Entfernungen Netzanbindung von Offshore-Erzeugern Quelle: Cigre WG B4-04 2003 - IEEE T&D Committee 2006 06.02.2012 Moritz Geske 4
Motivation 06.02.2012 Moritz Geske 5
Motivation – Beispiel 06.02.2012 Moritz Geske 6
Anwendungen AC AC AC Übertragung über große Entfernungen DC Kabel DC Line System A System B AC DC Kabel DC Cable AC System B System A Kurzkupplungen System A System B AC 06.02.2012 Moritz Geske 7
Topologie Monopolar Bipolar 06.02.2012 Moritz Geske 8 Transmission Line Terminal A Terminal B Bipolar Transmission Line Terminal A Terminal B Pol 1 Pol 2 06.02.2012 Moritz Geske 8
Topologie Monopolar Bipolar 06.02.2012 Moritz Geske 9
Topologie Umrichterserienschaltung Multiterminal 06.02.2012 Moritz Geske 10
Netzgeführte Stromrichter IEC 60700-1 Line-commutated current-sourced Converter (LCC) mit Gleichstrom-Zwischenkreis ±800kV DC, bis 7.2GW Ca. 0,6% Verluste AC- & DC-Filter Thyristor-Technologie 8,5kV, 46kA Ventil- Turm Papier-Masse- oder Öl-Kabel 06.02.2012 Moritz Geske 11
Netzgeführte Stromrichter Leistungsflussumkehr durch Umpolung der Gleichspannung AC Schaltanlage AC Filter Transformers Thyristor-Ventile Glättungsdrossel und DC Filter DC Schaltanlage 06.02.2012 Moritz Geske 12
Beispiel – Netzgeführte SR 06.02.2012 Moritz Geske 13
Selbstgeführte Stromrichter IEC 62501 Self-commutated voltage-sourced converter (VSC) mit Gleichspannungs-Zwischenkreis ±320kV DC, bis 1.1GW Schwarzstartfähigkeit PWM und MMC GTO / IGCT, IGBT-Module 4.5kV, 2kA VPE-, XLPE- Kabel Ventil- Turm 06.02.2012 Moritz Geske 14
Selbstgeführte Stromrichter Leistungsflussumkehr durch Stromrichtungsumkehr AC Schaltanlage Transformator Sternpunktimpedanz Ventile IGBT-Ventile Konverter Drossel 06.02.2012 Moritz Geske 15
Selbstgeführte Stromrichter +Udc/2 -Udc/2 Modular Multilevel Converter - MMC Geringe Oberschwingungen minimale Schaltverluste durch niedrige Schaltfrequenz Dynamische Blindleistungsaufnahme und -abgabe 06.02.2012 Moritz Geske 16
Beispiel – Selbstgeführte SR 06.02.2012 Moritz Geske 17
Betriebsmittel - Transformator Siemens: 400 MVA 1-ph / 3-w ABB: 297 MVA 1-ph / 3-w 06.02.2012 Moritz Geske 18
Betriebsmittel – Thyristor-Ventile Siemens: 400 MVA 1-ph / 3-w ABB: 297 MVA 1-ph / 3-w 06.02.2012 Moritz Geske 19
Betriebsmittel – Freileitung, Kabel 06.02.2012 Moritz Geske 20
Aktuelle und geplante HGÜ-Projekte in China 06.02.2012 Moritz Geske 21
06.02.2012 Moritz Geske 22
Overlay-Netz Deutschland 06.02.2012 Moritz Geske 23
© Siemens 2011: “HVDC classic” 06.02.2012 Moritz Geske 24
© Siemens 2011: “HVDC PLUS” 06.02.2012 Moritz Geske 25
© ABB 2010: 58x “HVDC Classic”, 14x Upgrade, 17x “HVDC Light” 06.02.2012 Moritz Geske 26
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 06.02.2012 Moritz Geske 27