Konverter

Ein Konverter steht an den Verbindungspunkten von Gleich- und Wechselstromleitungen. Er vereint zwei Funktionen: Wie das Netzteil eines Laptops wandelt er Wechsel- in Gleichstrom um. Außerdem kann er Gleich- wieder zurück in Wechselstrom umwandeln und dann ins Übertragungsnetz einspeisen. Der Aufbau einer Konverterstation mit Anlagenportalen, Seil- und Rohrverbindungen sowie Transformatoren ähnelt einer Umspannanlage.

Die Graphik und das Video zeigen beispielhaft den schematischen Aufbau der Konverterstation für die Gleichstromverbindung Ultranet. Die Konverteranlage für das Gleichstrom-Erdkabel ALEGrO ist deutlich kleiner.

Aufbau der Konverterstation für die Gleichstromverbindung Ultranet

Ein Konverter lässt sich in vier Funktionsblöcke unterteilen:

1. Wechselstromanschluss

Der Wechselstromanschluss verbindet die gesamte Konverterstation mit der 380-kV-Wechselstromumspannanlage bzw. mit der dorthin führenden Anschlussleitung. Der Anschluss erfolgt über zwei Stromkreise und besteht aus den gleichen Bauteilen wie eine herkömmliche 380-kV-Umspannanlage.

2. Umrichter

Kernelemente der Konverterstation sind die vier Umrichter. Hier findet die Umwandlung von Wechsel- zu Gleichstrom statt. Ein Umrichter besteht aus einer Schaltung aus Transistoren, Dioden, Kondensatoren und Spulen. Diese Komponenten – die Leistungselektronik – werden in einzelnen Ventil-Gruppen zusammengefasst. Die genaue Konstruktion dieser Ventil-Gruppen hängt vom Hersteller ab. Um Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln – oder umgekehrt –, werden die Transistoren nach genau berechneten Mustern wechselweise ein- und ausgeschaltet.

Die Komponenten der Umrichter sind nicht freilufttauglich und werden daher in Hallen untergebracht. Da diese Bauteile im Betrieb außerdem unter Höchstspannung stehen, müssen aus Sicherheitsgründen mehrere Meter Abstand zur Decke, zum Boden und zu den Wänden eingehalten werden. Diese Abstände sind maßgebend für die Größe der Konverterhallen. Die in den Umrichtern eingesetzten Transistoren und Dioden sind elektronische Leistungshalbleiter, die aus großen „Silizium-Wafern“ hergestellt werden. Sie erhitzen sich während des Betriebs. Um sie zu kühlen, werden sie auf Aluminium-Bleche montiert, die von Kühlwasser umströmt werden. Das von den Leistungshalbleitern erwärmte Wasser wird in einem geschlossenen Kreislauf durch die außen montierten Kühlaggregate abgekühlt. 

3. Transformatoren

Jeder Umrichter wird über einen Transformator mit dem Wechselstromanschluss verbunden. Der Transformator passt die Netzspannung an die erforderliche Eingangsspannung des Umrichters an.

4. Gleichstromschaltanlage

Je zwei Umrichter werden auf der Gleichstromseite über eine Schaltanlage miteinander verbunden und bilden jeweils einen Pol der Gleichspannung. Hier sind die gleichen Geräte verbaut wie in einer herkömmlichen Wechselstromschaltanlage.

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