Strom­re­kord in China

Chinas Wirt­schaft wächst rasant und mit ihr der Hunger nach immer mehr Strom, um die glit­zernden Millio­nen­städte am Leben zu halten. Damit die Metro­polen sauberer werden, soll die Energie künftig noch stärker aus erneu­er­baren Quellen kommen. Doch die güns­tigen Bedie­nungen für ihre Erzeu­gung finden sich fernab der Ballungs­ge­biete im Osten: im dünn­be­sie­delten Westen des Landes. So etwa in der Provinz Xinjinag, in der es jede Menge Wind, viele Sonnen­stunden und die Wasser­kraft zahl­rei­cher Flüsse gibt. Die Heraus­for­de­rung ist nun, diese Energie über eine weite Strecke möglichst verlust­frei dorthin zu trans­por­tieren, wo sie benö­tigt wird.

Strom­trans­port über lange Stre­cken

Die Lösung dafür ist die Hoch­span­nungs-Gleich­strom-Über­tra­gung (HGÜ). Damit die elek­tri­sche Leis­tung mit möglichst wenig Verlusten über weite Stre­cken trans­por­tiert werden kann, muss die Leis­tungs­über­tra­gung mit geringem Strom und hoher Über­tra­gungs­span­nung erfolgen. Bei langen Über­tra­gungs­wegen geht dies am wirt­schaft­lichsten mit Gleich­strom. Am Anfang einer HGÜ-Leitung wird der Wech­sel­strom dafür in einer Umrichter­sta­tion in Gleich­strom umge­formt und am Ende der Leitung wieder zurück in Wech­sel­strom.

Welt­weit sind bereits zahl­reiche HGÜ-Stre­cken in Betrieb, doch die neue Trasse, die die Städte Changji in der Provinz Xinjiang mit Guquan in der Provinz Anhui verbindet, sprengt alle Rekorde: 3.284 Kilo­meter lang ist sie und hat eine Über­tra­gungs­leis­tung von zwölf Giga­watt, wenn sie voraus­sicht­lich Ende 2018 ans Netz geht. Das entspricht in etwa der Leis­tung von zwölf konven­tio­nellen Groß­kraft­werken. Für die Über­tra­gung ist eine 1.100-Kilovolt-Gleichspannung nötig. Zum Vergleich: Acht Giga­watt beträgt die bisher höchste Über­tra­gungs­leis­tung über eine Strecke von 2.210 Kilo­me­tern mit einer Über­tra­gungs­span­nung von 800 Kilo­volt.

Trafo der Super­la­tive

Für die neue Trasse beauf­tragte das chine­si­sche Ener­gie­un­ter­nehmen „State Grid Corpo­ra­tion of China“ Siemens mit dem Design von 28 Trans­for­ma­toren für die Umrichter­sta­tion am Endpunkt der Leitung in Guquan. Die an zwei Siemens Stand­orten und zwei Part­ner­werken in China gefer­tigten Trans­for­ma­toren sind eben­falls ein Rekord: Jeder der 1.100-Kilovolt-DC-Einphasentransformatoren ist 37,5 Meter lang, 14,5 Meter hoch, zwölf Meter breit und im Betrieb 909 Tonnen schwer. Mit einer Über­tra­gungs­leis­tung von jeweils 587,1 Mega­volt­am­pere sind sie die leis­tungs­stärksten HGÜ-Trans­for­ma­toren der Welt. Bei einer solchen Leis­tung sind die Anfor­de­rungen an die Trans­for­ma­toren und an die Verläss­lich­keit der Technik enorm.

Würde die Leitung ausfallen, wären Millionen Menschen ohne Strom. Siemens setzte bei den Last­stu­fen­schal­tern daher auf die VACUTAP^® VR^® der Maschi­nen­fa­brik Rein­hausen (MR). Silke Schwarz­wälder, Port­folio-Mana­gerin für Stufen­schalter bei MR erklärt: „Der Vakuum-Last­stu­fen­schalter VACUTAP^® VR^® ist für den Höchst­span­nungs­be­reich und damit für HGÜ-Anwen­dungen bestens geeignet. Zudem ist er sehr betriebs­si­cher.“ Das VACUTAP^® Advanced Arc Control System ermög­licht die zuver­läs­sige Löschung des Schalt­licht­bo­gens und das VACUTAP^®Step Protec­tion System^® bietet Schutz vor Über­span­nungen.

Ein weiter Vorteil ist, dass der VACUTAP^®VR^® mit 300.000 Schal­tungen ohne Wartung extrem wirt­schaft­lich ist. Der Last­um­schal­ter­ein­satz muss sogar erst nach 1,2 Millionen Schal­tungen ausge­tauscht werden. „Die Umrichter­sta­tionen liegen in weit entfernten Regionen, da darf für die Wartungen kein großer Aufwand anfallen“, erklärt Schwarz­wälder.

Die längsten Durch­füh­rungen der Welt

Die gewal­tigen Dimen­sionen der Trafos stellte aber auch andere Zulie­ferer vor enorme Heraus­for­de­rungen. So beispiels­weise die HSP Hoch­span­nungs­ge­räte GmbH aus Köln, den Welt­markt­führer für Hoch­span­nungs­durch­füh­rungen. Marcus Cramer von Claus­bruch, Regional Sales Manager bei HSP: „Für die Produk­tion der 1.100-Kilovolt-DC-Durchführungen haben wir ein eigenes Werk gebaut, die bestehende Halle war zu klein.“ 19 Meter lang und 15,5 Tonnen schwer sind die Durch­füh­rungen die HSP für die HGÜ-Trafos produ­zierte. Wieder ein Rekord! Längere und schwe­rere Trafo­durch­füh­rungen gab es bisher nicht auf dem Markt.

„Es gibt nicht viele Unter­nehmen die Hohl­iso­la­toren von 15 Metern Länge produ­zieren können.“Marcus Cramer von Claus­bruch, Regional Sales Manager bei HSP

„Bei Wech­sel­span­nung wiegen solche Durch­füh­rungen nur eine Tonne“, verdeut­licht Cramer von Claus­bruch. HSP ist das einzige Unter­nehmen welt­weit, die Durch­füh­rungen in solchen Dimen­sionen mit Harz-Tech­no­logie (RIP = Resin Impreg­nated Paper) bauen kann. Der Fest­stoff­ak­tiv­teil besteht dabei aus harz­im­prä­gniertem Papier, somit kommt die Durch­füh­rung ohne Öl aus. „Das war eine Vorgabe aus China, denn für Höchst­span­nungs­an­wen­dungen ist Öl ein zu hoher Risi­ko­faktor bei diesen Kompo­nenten.“ Für die Isola­tion setzte HSP auf Verbund­hohl­iso­la­toren von Rein­hausen France SAS. „Es gibt nicht viele Unter­nehmen, die Hohl­iso­la­toren von 15 Meter Länge produ­zieren können, die zudem den anspruchs­vollen Spezi­fi­ka­tionen genügen“, erklärt Cramer von Claus­bruch.

Neben den Isola­ti­ons­ei­gen­schaften war die Erdbe­ben­si­cher­heit eine wich­tige Vorgabe. „Wir spre­chen hier von 1.200 Kilo­volt. Wenn da was knallt, dann richtig“. Damit das nicht geschieht, hat HSP die Durch­füh­rungen ausgiebig geprüft. „Allein das Routi­ne­pro­gramm an einer Durch­füh­rung dauert fünf Tage“, so Cramer von Claus­bruch. Für die Zukunft solcher Anwen­dungen sieht der Regional Sales Manager ein großes Poten­zial: „Die Gewin­nung und Über­tra­gung von großen Ener­gie­mengen wird welt­weit immer wich­tiger.“