UHV

Ultrahochspannungs-Übertragungssysteme (UHV) arbeiten bei 765 kV und darüber, wobei die höchsten derzeit genutzten Systeme 1200 kV erreichen. Diese Leitungen transportieren große Strommengen über kontinentale Entfernungen mit minimalen Verlusten. Eine typische UHV-Leitung kann sich über hunderte Kilometer zwischen Erzeugungsanlagen und Verbrauchszentren erstrecken und wird durch Transformatorenstationen auf Regional- und Ortsverteilungsspannungen heruntertransformiert.

Die Physik, die UHV attraktiv macht, stellt auch hohe Anforderungen. Der Stromverlust in einer Übertragungsleitung folgt der Formel I²R, wobei I der Strom und R der Widerstand ist. Durch Erhöhung der Spannung bei konstanter Leistung reduzieren Ingenieure den Strom proportional, und die Verluste sinken mit dem Quadrat dieser Reduktion. Eine 765-kV-Leitung verliert über dieselbe Entfernung rund ein Drittel der Leistung einer 345-kV-Leitung mit gleichwertiger Belastung. Diese Effizienz wirkt sich über tausende Kilometer aus.

Technische Anforderungen und Auslegung

UHV-Systeme erfordern spezialisierte Komponenten durchgehend. Leiter werden oft in zwei, drei oder vier Unterleitungen pro Phase gebündelt und durch Abstandshalter getrennt, um Koronaentladung und Funkstörungen zu beherrschen. Isolatoren müssen nicht nur die konstante Spannung ertragen, sondern auch vorübergehende Überspannungen durch Schaltung und Blitzschlag; Ketten aus Keramik oder Kunststoff können über 20 Meter lang werden. Umspannstationen nutzen SF6-Gaseisolation in Schaltanlagen, weil Luft bei diesen Spannungen ionisiert. Erdungssysteme müssen enorme Fehlerströme ableiten, manchmal 60.000 Ampere oder höher.

Das elektromagnetische Feld um UHV-Leitungen verursacht praktische Probleme für benachbarte Strukturen und Personal. Induzierte Ströme in Zäunen, Rohren und anderen metallischen Objekten können gefährliche Werte erreichen. Schutzstreifen müssen breiter und sorgfältiger gepflegt werden als bei niedrigeren Spannungen. Schallentwicklung durch Koronaentladung, typischerweise 80 bis 100 Dezibel in der Nähe der Leiter, schränkt die Standortwahl in besiedelten Gebieten ein.

Der Einsatz von UHV ist je nach Region und Netzstruktur unterschiedlich. China betreibt mehrere UHV-Leitungen bei 1000 kV und darüber und transportiert Wasserkraft von abgelegenen westlichen Provinzen. Nordamerika und Europa bevorzugen 765 kV als praktische Obergrenze für Wechselstromsysteme, obwohl HVDC-Technologie (Hochspannungsgleichstrom) eine Punkt-zu-Punkt-Übertragung bei äquivalenten Spannungen von 800 kV oder höher mit anderen Kompromissen ermöglicht. Ein Versorgungsunternehmen, das eine neue Übertragungsleitung plant, vergleicht typischerweise 500 kV, 765 kV und HVDC-Varianten nach Entfernung, benötigter Kapazität und Kosten für Schutzstreifen.