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Erneuerbare Energien – Gleichstromübertragung und Blindleistungskompensation machen's möglich

HGÜ und FACTs für stabile Netze

20. Oktober 2010, 10:45 Uhr | Heinz Arnold

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Fortsetzung des Artikels von Teil 3

Ab sofort in Betrieb

Das erste HVDC-PLUS-System läuft bereits und geht im Laufe dieses Jahres in der Bucht von San Francisco in den kommerziellen Betrieb. Weil in der dicht besiedelten Gegend kein Kraftwerk unmittelbar vor Ort gebaut werden kann und auch der Platz für Überlandleitungen fehlt, muss der Strom von der Umspannstation in Pittsburg zur Umspannstation bei San Francisco über ein 88 km in der Bucht von San Francisco verlegtes HGÜ-Unterseekabel übertragen werden. Das System ist für eine Leistung von 400 MW bei ± 200 kV Übertragungsspannung ausgelegt, der derzeit höchsten Betriebsspannung für den verwendeten XLPE Kabeltyp.

Multilevel-Converter für FACTS

Ganz ähnliche leistungselektronische Systeme, wie sie für die HGÜ verwendet werden, finden auch als FACTS in der Drehstromübertragung Einsatz. Ein wesentliches Element dafür sind die Systeme für statische Blindleistungskompensatoren, auf englisch Static Var Compensator, kurz SVC (Var ist ein Maß für die Blindleistung, sowie MW für die Wirkleistung). Einfach gesagt, sind die SVCs dafür zuständig, die Blindleistung so zu kompensieren, dass die Spannung konstant im gewünschten Bereich bleibt, um so die Übertragung von mehr Energie über die existierenden Leitungen zu ermöglichen und das Netz zu stabilisieren. In ähnlicher Weise arbeitet auch die Serienkompensation für lange Drehstromleitungen (mit festen oder geregelten Elementen). Dadurch lässt sich die Impedanz der Leitungen um 50 bis 70 Prozent reduzieren, und der Strom kann – wie auf einer kurzen Leitung – ohne Stabilitätsverluste merklich erhöht werden.

Während bisher die SVCs von Siemens Energy (jetzt mit dem Zusatz »Classic« versehen) mit thyristorgesteuerten Drosseln (TCR), teilweise auch in Kombination mit thyristorgeschalteten Kondensatoren (TSC), arbeiten, bildet in den neuen SVC-PLUS-Typen der Multilevel-Converter mit den zugeordneten Power-Modulen (ähnlich HVDC PLUS) das Steuerelement. Für SVC PLUS gilt daher dasselbe wie für HDVC PLUS: Durch Multilevel-Technik sind die Ausgansspannungen nahezu ideal sinusförmig, man braucht nur noch minimalen Filteraufwand und die Platzersparnis liegt hier bei 40-50 Prozent im Vergleich zu SVC »Classic«.

SVC PLUS finden vor allem für den Anschluss von Windkraftanlagen Einsatz, die entweder auf dem Festland oder in Küstennähe aufgestellt sind. Hier sind die Entfernungen zu gering, als dass sich HGÜ lohnen würde.

Wegen der wechselnden Windstärken liefern die Windgeneratoren auch schwankende Wirk- und Blindleistungen. Das ist schlecht für die Spannungsqualität im Netz. Außerdem können bei Netzfehlern leicht größere Ausfälle entstehen, weil bei niedrigen Spannungen ein Windrad nach dem anderen abschaltet, und es kommt zum Spannungszusammenbruch (Voltage Collapse). Deshalb haben viele Länder die Anforderungen an die Spannungsqualität (Grid Codes) in den Netzen hochgeschraubt. Die geforderte Qualität lässt sich am besten erreichen, wenn Windräder zu Clustern zusammen geschaltet werden und die Kompensationssysteme die Spannung dann am Netzanschlusspunkt stabilisieren.

SVC PLUS kann aber auch in weiten Bereichen die klassischen Aufgaben von FACTS übernehmen, die bisher den statischen Kompensatoren mit netzgeführten Thyristoren vorbehalten waren, beispielsweise Unsymmetrie-Regelung und Flicker-Kompensation.