Hochspannungsleitung

Die Stärke und Verteilung des elektomagnetischen Feldes einer Hochspannungsleitung hängt von vielen Faktoren ab. Wesentlich sind

• die momentane Spannung
• die momentane Stromstärke
• Form der Masten
• Zahl und Anordnung der Leiterseile
• Durchhang der Leiterseile

Wir gehen nun von einer einfachen Anordnung aus. Ein einzelner Draht einer Hochspannung-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) sei ziemlich hoch über dem Boden gespannt. Zehn Meter von der Drahtmitte entfernt misst man im Mittel eine elektrische Feldstärke von 4.5 kV/m und eine magnetische Feldstärke von 10 μT.

1. Wie viel Ladung speichert der Draht auf einer Länge von 1000 km (so lang sind etwa die grössten HGÜ)?
2. Wie stark ist der durch die Leitung fliessende Strom?
3. Wie schnell müsste man den geladenen Draht bewegen, um einen derart starken Strom zu erzielen?
4. Die elektrische Feldstärke darf an der Drahtoberfläche nicht zu stark sein, damit die Übertragungsverluste infolge Ionisation der Luft nicht zu hoch werden. Welchen minimalen Durchmesser muss unser HGÜ-Draht aufweisen, damit das elektrische Feld nicht stärker als 200 kV/m wird?

Die Hochspannungsleitungen bilden das eigentliche Skelett der elektrischen Energieversorgung. Diese Anlagen sind so hässlich wie notwendig. Doch kaum jemand denkt über diese Anlagen nach. Dabei fallen einem rasch ein paar Fragen ein:

• Wieso hört man oft dieses Knistern (werden da Elektronen unter der hohen Last zerquetscht)?
• Wieso transformiert man die Spannung so hoch hinauf, obwohl man dann diese riesigen Masten braucht, um die Drähte an mehreren Metern langen Isolatoren aufzuhängen?
• Wieso überträgt man die Energie über grosse Distanzen mittels Gleichspannung, obwohl beidseits der HGÜ Wechselspannungsnetze betrieben werden? Wieso nimmt man dabei die Kosten und die Verluste der Gleich- und Wechselrichter in Kauf?
• Wieso verlegt man diese Leitungen nicht einfach in den Boden?
• Wieso hängen immer zwei oder drei Leiterseile, die durch Verbindungsstücke in einem bestimmten Abstand gehalten werden, am gleichen Isolator?