Hochspannung – HV: Eine Einführung
Hochspannung bezeichnet in der Elektrotechnik eine elektrische Spannung über einem bestimmten Schwellenwert. Die Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC) definiert Hochspannung als mehr als 1.000 Volt (V) Wechselstrom (AC) und über 1.500 V Gleichstrom (DC). In den Vereinigten Staaten legt das American National Standards Institute (ANSI) in der Norm ANSI C84.1-2020 fest, dass Hochspannung zwischen 115 kV und 230 kV liegt. Hoch- und Höchstspannungen sind vor allem im Zusammenhang mit der Stromübertragung von Kraftwerken relevant.
Warum Hochspannung?
Die Übertragung von Strom auf hohen und sehr hohen Spannungsniveaus dient der Steigerung der Effizienz. Durch die niedrigeren Ströme, die mit Hochspannungsübertragungen einhergehen, können dünnere und leichtere Kabel verwendet werden. Dies verringert die Kosten für Masten und Stromleitungen. In den USA werden bis zu 500.000 Volt im Hochspannungsnetz übertragen. Die gängigste Form der Stromübertragung sind Dreiphasensysteme, bei denen drei parallele Leiter mit möglichst geringen Verlusten Energie übertragen. Bei der Verwendung von Gleichstrom (DC) für den Transport wird nur ein Leiter benötigt, und die Verluste in diesem Leiter sind geringer als bei Wechselstrom (AC).
Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ)
Ein wichtiges Segment der Hochspannungsübertragung stellt die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) dar. Diese Technologie bietet mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Wechselstrom-Übertragungssystemen, insbesondere bei der effizienten Massenstromübertragung über lange Strecken. Mit der Integration von HGÜ-Systemen in das elektrische Stromnetz verbessern sich Zuverlässigkeit, Stabilität und Übertragungskapazität des Systems. Allerdings spielen die Kosten eine wesentliche Rolle in dieser Gleichung.
Elektrische Energieübertragung
Kraftwerke erzeugen in der Regel Strom mit hoher Spannung (z. B. 25.000 V). Die Elektrizität wird durch das nationale Netz mit 400.000 V, 275.000 V oder 132.000 V übertragen. Umspannwerke in Kraftwerken erzeugen die sehr hohen Spannungen, die zur Übertragung von Elektrizität durch die Stromleitungen des nationalen Netzes erforderlich sind. Da hohe Spannungen für die Verwendung im Haushalt zu gefährlich sind, werden lokal Umspannwerke eingesetzt, um die Spannung auf sichere Niveaus zu reduzieren.
Spannungsklassifikationen nach ANSI und IEC
In den USA legt ANSI in der Norm ANSI C84.1-2020 Spannungsklassifikationen für 60 Hz-Elektrizitätssysteme über 100 V fest:
- Niederspannung: 240 bis 600 V
- Mittlere Spannung: 2,4 bis 69 kV
- Hochspannung: 115 kV bis 230 kV
- Extra-Hochspannung: 345 kV bis 765 kV
- Ultra-Hochspannung: 1.100 kV
Die IEC definiert Hochspannung als über 1.000 V (AC) und über 1.500 V (DC), Niederspannung als zwischen 50 – 1.000 V (AC) und zwischen 120 – 1.500 V (DC), sowie Extra-Niederspannung als unter 50 V (AC) und 120 V (DC).
Spannung im Alltag
Im alltäglichen Arbeitsumfeld bezeichnet „Hochspannung“ Spannungen, die für nicht qualifiziertes Personal gefährlich sein können. Für Elektrofachkräfte bedeutet „Hochspannung“ ein erhöhtes Risiko. Spannungen über etwa 50 Volt können gefährliche Strommengen durch einen Menschen leiten, der zwei Punkte eines Stromkreises berührt, daher sind die Sicherheitsstandards in solchen Bereichen strenger.
In der Automobiltechnik wird Hochspannung als Spannung im Bereich von 30 bis 1.000 VAC oder 60 bis 1.500 VDC definiert. Um verschiedene Größenordnungen zu vergleichen, beschreibt die folgende Liste typische Spannungspegel:
- 1,5V (DC) – Eine übliche Leerlaufspannung für nicht wiederaufladbare Alkalibatterien (z. B. AAA, AA und C-Zellen).
- 3,8V (DC) – Fast alle Smartphone-Batterien arbeiten mit 3,8 Volt.
- 12V (DC) – Eine übliche Spannung für Autobatterien beträgt 12 Volt (DC).
- 110 – 120V (AC) – Die gebräuchlichste elektrische Steckdose in jedem Haushalt.
Hinweis: Diese Seite dient nur zur Information. Konsultieren Sie stets einen zertifizierten Fachmann, wenn Sie elektrische Geräte entwerfen und arbeiten. Arbeiten Sie niemals an unter Spannung stehenden Stromkreisen oder führen Sie Arbeiten aus, für die Sie nicht qualifiziert sind.
