Hochspannungsleitung. Beispielrechnung. Hochspannungen in Deutschland, in der Schweiz

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.

[Bearbeiten]

Aufbau

Ein typisches Leiterseil einer Hochspannungsleitung (110 kV) besteht aus einem siebenadrigen Stahlkern mit einer Gesamtquerschnittsfläche von 60mm², der von einem Geflecht aus 30 Aluminiumadern mit einer Gesamtfläche von 257 mm² ummantelt ist. Bei einem Nennstrom von 560 A je Leitung ergibt sich bei 6 Leitern eine Leistung von 215 MW. Mit einer 400 kV-Leitung mit 1.300 A je Phase lassen sich über 900 MW übertragen.

Die Hochspannungsleitungen werden üblicherweise mit Drehstrom betrieben. Dies hat zwar Vorteile bei der Transformierbarkeit, bringt jedoch auch höhere Verluste durch den Skin-Effekt und kapazitive wie induktive Effekte mit sich. Daher 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 1000 kV zwischen Hin- und Rückleiter).

Beispielrechnung

Gegeben:

Leitungswiderstand R

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 Leitungen und lassen sich mit 800 kV Höchstspannungsleitungen auf etwa 0,5 % je 100 km reduzieren.

Hochspannungen in Deutschland

Übliche Spannungen in Deutschland sind:

• Mittelspannung
• 10 kV / 20 kV
• 15 kV / 30 kV (in der ehemalige DDR und vor allem in Südsachsen, meist im Rückbau)
• 15 kV Oberleitung Bahn (mit 16 2/3 Hz)

• Hochspannung
• 110 kV (Überlandleitungen, Bahnstrom)

• Höchstspannung
• 220 kV (Überlandleitungen)
• 380 kV
• 800 kV (wird in Deutschland nicht angewandt)

Die HGÜ Baltic-Cable arbeitet mit 450 kV, die HGÜ Kontek mit 400 kV.

Masttypen in Deutschland

Das Mastdesign in Deutschland ist dem in Österreich und Luxemburg sehr ähnlich. Nachfolgend eine Galerie der Masttypen:

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. Meist kommen Tonnenmasten zum Einsatz, ausnahmsweise auch Donaumasten. Als die Stadt Zürich begann, Elektrizität vom Bündnerland 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 Energiestrasse den ganzen Weg für 380 kV ausgelegt. In den 50er- und 60erjahren erstellten die Nordostschweizerischen Kraftwerke ihre baugleichen 380-kV-Leitungen Bonaduz-Breite (bei Nürensdorf), Tavanasa-Breite, Breite-Beznau und Beznau-Laufenburg. Die Masten wurden für die heutigen Verhältnisse zu nieder gebaut. Schon in den späten 60er- und den 70erjahren war man bemüht, möglichst hohe Masten zu bauen, um die Auswirkungen des Elektrosmogs auf ein Minimum zu reduzieren. Die folgenden Unternehmungen besitzen 380-kV-Leitungen: Nordostschweizerische Kraftwerke AG (NOK), Elektrizitätswerke der Stadt Zürich (EWZ), Kraftwerke Brusio (KWB), Engadiner Kraftwerke (EKW), Kraftwerke Vorderrhein (KVR), Centralschweizerische Kraftwerke (CKW), Aare-Tessin AG für Elektrizität (ATEL), Bernische Kraftwerke (BKW), Electro Ouest Suisse (EOS).

Geräuschentwicklung

Vielen Menschen fällt bei Regen, Nebel, Schnee oder feuchtem Wetter ein tiefes Brummen oder Surren unter Hochspannungsleitungen auf. Dieses Geräusch wird durch zwei Effekte hervorgerufen. Zum einen durch Wassertropfen, die sich auf den Leitungskabeln befinden und ein niederfrequentes Geräusch erzeugen. Bilden sich Tropfen auf den Leitungen, werden diese durch die Frequenz des Stromes (50 Hz) zu Schwingungen angeregt. Ein zweites, höherfrequentes Geräusch entsteht durch Mikroentladungen in die Luft aufgrund der elektrischen Feldstärke um den Leiter. Diese höhere Frequenz ist abhängig von der Spannung, der Mast- und Armaturengeometrie.

Während die Leitung 50 mal in der Sekunde "schwingt", wird der Tropfen zu einer Schwingfrequenz von 100 Hz, also dem Doppelten angeregt. Er ändert dabei seine Gestalt während einer Schwingungsperiode