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12.02.2014

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Hochspannungstechnik als Grundlage für die zukünftige

Entwicklung von Übertragungsnetzen

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Uwe SCHICHLER

Institut für Hochspannungstechnik und Systemmanagement Technische Universität Graz

13. Symposium Energieinnovation Institut für Elektrizitätswirtschaft und Energieinnovation

Technische Universität Graz Graz, 12.-14.02.2014

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Uwe SCHICHLER 13. Symposium Energieinnovation, Graz, 12.02.2014

Institut für Hochspannungstechnik und Systemmanagement

Hochspannungstechnik - Isolierstoffe und Isoliersysteme: Beanspruchungen und Eigenschaften - Elektrische Felder: statisch und transient - Hochspannungsprüfungen (AC, DC, SI/LI) - Hochspannungsmesstechnik - Elektrische Betriebsmittel Übertragungsnetze: Gegenwart und Ausblick - Erste Gleichstromübertragung, 1882 - Erste Drehstromübertragung, 1891 - HGÜ-Anwendungen - HVDC GIS/GIL - UHV: 1100 (1200) kV AC - Alternative Isoliergase - GIL und Freileitungen

Übersicht

3



Hochspannungs- technik

Beanspruchung von Isolierstoffen und

Isoliersystemen

Eigenschaften von Isolierstoffen und Isoliersystemen

Elektrische Felder (statisch und transient)

Elektrische Betriebsmittel

Hochspannungs- messtechnik

Hochspannungs- prüfungen

Physik

Informationstechnik

Verfahrenstechnik

Maschinenbau

Mathematik

Chemie

Elektrotechnik

Elektronik

Materialwissenschaften

Hochspannungstechnik - Übersicht

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Elektrische Feldberechnung mit FEM-Tools

Wechselspannung Gleichspannung Polaritätswechsel

Untersuchung des Öl/Papier-Isoliersystems eines HGÜ-Transformators

Que

lle: M

uhr,

TU G

raz,

201

1

5



Grundlagenforschung an Isolierstoffen

Untersuchungen an alternativen Isoliergasen

Que

lle: I

mam

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G-F

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g, 2

010

6



Hochspannungsprüfung an VPE-Kabeln

Materialtests, Qualitätssicherung und Untersuchung der Lebensdauer

Que

lle: M

uhr,

TU G

raz,

201

1

7



Hochspannungsprüfungen

500-kV-HGÜ-Isolatorketten mit Mastnachbildung 800-kV-Durchführung

Que

lle: M

uhr,

TU G

raz,

201

1

Entwicklungsprüfungen an Prototypen

8



Blitzeinschlag und Blitzschutzmaßnahmen

Spannungsbeanspruchung und Schutz von Betriebsmitteln bzw. Gebäuden

Que

lle: M

uhr,

TU G

raz,

201

1

9



Zustandsbewertung an Betriebsmitteln

Diagnosemessungen für die Ermittlung des Betriebszustands

(Alterungsverhalten der Isoliersysteme)

Que

lle: M

uhr,

TU G

raz,

201

1

10



Hochspannungstechnik und Übertragungsnetze

Que

lle: S

iem

ens,

ABB

, Tra

nsne

tBW

, Kel

ag, A

PG, D

ENA

(alle

Inte

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)

11



Länge = 57 km, U = 2 kV, P = 1,5 PS

Erste Gleichstromübertragung: Miesbach - München, 1882

Que

lle: W

ikip

edia

12



Erste Gleichstromübertragung: Miesbach - München, 1882

Que

lle: W

ikip

edia

13



später: 15.000 Volt

Erste Drehstromübertragung: Lauffen - Frankfurt/Main, 1891

Que

lle: W

ikip

edia

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Drehstromgenerator in Lauffen mit Schalttafel


Que

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ikip

edia

15




Que

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ikip

edia

16




Que

lle: W

ikip

edia

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ø 230 mm, ölgefüllt

175 km, 3000 Masten, 9000 Öl-Isolatoren, 60 t Kupferdraht (Ø 4 mm)


Que

lle: W

ikip

edia

18



HGÜ - Ergebnis des Netzentwicklungsplans

Que

lle: R

usek

, Am

prio

n, 2

013

19



HGÜ - Hybridtower

Que

lle: R

usek

, Am

prio

n, 2

013

20



HGÜ - Feldversuch in Datteln (Hybridtower)

Que

lle: R

usek

, Am

prio

n, 2

013

21



HGÜ Xiangjiaba - Shanghai, China: ± 800 kV DC, 2.100 km, 6.400 MW

HGÜ - Anlagentechnik

Que

lle: S

iem

ens,

201

3

22



40 m

HGÜ - Freileitung für ± 800 kV DC

57 m

Que

lle: S

iem

ens,

201

3

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DC GIS

DC GIL Bedarf

HGÜ - HVDC GIS/GIL

Que

lle: S

iem

ens,

201

3

24



kapazitiv resistiv

Feldverteilung

AC DC

Que

lle: R

iech

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AB

B, 2

013

DC GIS

DC GIL

HGÜ - HVDC GIS/GIL

Que

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iem

ens,

201

3

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DC GIS

DC GIL

DC GIS

DC GIL

HGÜ - HVDC GIS/GIL: Entwicklungsprüfung

Que

lle: S

iem

ens,

201

3

Que

lle: R

iech

ert,

AB

B, 2

013

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1100 kV Jin Dong Nan Substation, China (seit 2009 in Betrieb)

UHV 1100 kV AC

Que

lle: A

BB, C

IGR

E, 2

013

27



1200-kV-Teststation in Bina, Indien und 1200-kV-Hybrid-GIS (ABB)

UHV 1200 kV AC

ca. 1000 m

Que

lle: C

IGR

E, 2

013

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Reduzierung der max. Feldstärke um 30 % >>> GIS-Durchmesser kleiner

Zukünftige GIS mit Funktionswerkstoffen (FGM)

Que

lle: O

kubo

, 201

3

29



GIL im Kavernenkraftwerk Wehr, Schluchsee, 1974 380 kV, 2000 A, 700 m, 100% SF6

Gasisolierte Übertragungsleitung (GIL)

Que

lle: S

iem

ens,

201

3

30



N2/SF6-Mischgas: 80% / 20% GIL München, 380 kV, 2014

GIL der 2. Generation


Que

lle: S

iem

ens,

201

3

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GIL Kelsterbach, Frankfurt/Main 380 kV, 2750 A, 950 m, erdverlegt, 2011


Que

lle: S

iem

ens,

201

3

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100% SF6 0,5 MPa Gehäuse Ø 400 mm

20% SF6 / 80% N2 0,5 MPa Gehäuse Ø 560 mm

100% N2 0,5 MPa Gehäuse Ø 1600 mm

20% SF6 / 80% N2 0,7 MPa Gehäuse Ø 400 mm

100% N2 2,0 - 2,5 MPa Gehäuse Ø 400 mm


Que

lle: S

iem

ens,

200

3

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Novec 1230TM 1,7 49 1 low BP, Toxicity NEU:

SF6 und alternative Isoliergase

Que

lle: K

ieffe

l, Al

stom

, 201

3

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Optimierte 380-kV-Freileitungen

(Mastbild und Seildurchhang)

Freileitungen

Que

lle: S

AG, 2

013

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380-kV-Freileitung mit Raumbedarf einer 110-kV-Trasse durch optimierte Verbundisolatoren (ESKOM, Südafrika)

Freileitungen

Que

lle: L

app,

201

3

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Energiewende und Hochspannungstechnik

37



Hochspannungstechnik ist Basis für Übertragungsnetze

Que

lle: S

iem

ens,

ABB

, Tra

nsne

tBW

, Kel

ag, A

PG, D

ENA

(alle

Inte

rnet

)

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