Geschichte VOLLer Spannung

Aus der Geschichte der Energieversorgung

Die erste 100.000-Volt-Leitung Europas: Lauchhammer – Gröditz – Riesa

Herausragende Leistungen bei der Entwicklung, Errichtung und dem Betrieb machten es möglich: Die erste 100-kV-Kraftübertragungsanalge Europas mit dem für unsere Region bedeutsamen Endpunkt dieser Anlage, dem 110-kV-Schalthaus Riesa (auch bekannt als UW 1 Stahlwerk Riesa) entstand vor 110 Jahren. Viel Mut, fachliches Können, Durchsetzungsvermögen sowie Einsatz- und Risikobereitschaft der beteiligten Personen trugen zur Entstehung bei. Der Begriff „Kraftübertragungsanlage“ resultiert aus der Bezeichnung von Fischinger und Krumbiegel für diese technische Errungenschaft.

 

Rückblick - die Entstehung

Um 1900 war es in der Praxis möglich, elektrische Energie mit niedrigen Spannungen bis zu 5.000 Volt zu verteilen - ausreichend, um ein Gebiet von etwa 10 km im Umkreis ökonomisch zu versorgen. Wenige Jahre darauf waren bereits Spannungen bis 20.000 Volt üblich. Im Jahr 1910 gelang zum ersten Mal der Versuch, in Hochspannungsanlagen 100.000 Volt anzuwenden. Angeregt durch einen Besuch der internationalen Elektrotechnischen Ausstellung in Frankfurt am Main 1891 reifte bei dem Generaldirektor der „Lauchhammer AG“, Herrn Dr. Joseph Hallbauer, folgender Gedanke: Der Produktionsprozess des Kohleabbaus und der Stahlerzeugung könnte sowohl im Hauptwerk Lauchhammer als auch in den Zweigwerken Gröditz und Riesa vom relativ unsicheren Gasmotorenbetrieb auf Elektroenergie umgestellt werden. Mit der Indienststellung von Dr. Ing. Emil Gotthard Fischinger und Kurt Krumbiegel nahm dieser Gedanke feste Formen an. Dr. Hallbauer und Krumbiegel, Direktor des Werkes Lauchhammer,  begaben sich im Januar 1910 zu einer Studienreise nach Kalifornien (USA), um die dort in Betrieb genommenen 110-kV-Anlagen zu besichtigen. Die mitgebrachten Empfehlungen wurden jedoch nur teilweise berücksichtigt. Dr. Fischinger, leitender Ingenieur und Projektant der Kraftübertragungsanlage, hatte mit Recht zu einigen Empfehlungen Vorbehalte. Als technisch führende Kraft überwachte er die Fertigung vieler Einrichtungen im eigenen Betrieb und vergab die Herstellung und Lieferung von elektrotechnischen Ausrüstungsgegenständen an führende Unternehmen (bspw. MAN). 

An dieser Stelle eine Bemerkung zu den Unterschieden in der Spannungsbezeichnung: 100.000 Volt (100 kV) bzw. 110.000 Volt (110 kV) Übertragungsspannung ergeben sich aus den Spannungsverhältnissen in Lauchhammer (Erzeugerspannung 110 kV) und im Netzpunkt zwischen Gröditz und Riesa (100 kV). Die Spannungsverluste durch bspw. Leitungen und Transformatoren mussten berücksichtigt werden. Eine konstante Spannung von 100 kV war auf dem Leitungsabschnitt Gröditz-Riesa notwendig, um den Betrieb in beiden Orten sicher zu gestalten. So konnte z. B. die Abnahme durch den Energieverband Gröba (EV-Gröba) von 15 kV bzw. 60 kV gewährleistet werden. Der EV-Gröba errichtete seine Anlagen unabhängig vom Lauchhammerwerk. Mit dessen Gründung entstand ein beachtenswerter Abnehmer, welcher etwa zeitgleich für sein Versorgungsgebiet ein 60-kV-Netz errichtete. Die Diskussion, 60 kV oder 100 kV für die Fernübertragung vorzusehen, entschied insbesondere Dr. Fischinger, weil seit Beginn mit einer Gesamtübertragungsleistung von ca. 20 MW gerechnet werden musste. Ursprünglich sollte 1910 statt einer 110-kV- noch eine 60-kV-Kraftübertragungsanlage errichtet werden. Nach einer Beratung mit Prof. Wilhelm Kübler, Professor an der TU Dresden und technischer Berater des EV-Gröba, entschied sich Fischinger für die Erhöhung auf 110 kV. Kübler hatte für den EV-Gröba eine Übertragungsspannung von 60 bis 65 kV gefordert.

Einzigartiges Vorhaben verlangt viele Lösungen

Dieses für die damalige Zeit einzigartige Vorhaben machte viele Lösungen notwendig, so z. B. auch die Doppelleitung auf einer Mastenreihe als „eine Entscheidung erstmalig für Europa“. Die Kraftübertragungsanlage führte von Lauchhammer auf den Dämmen der Schwarzen  Elster und des Floßkanals über 32 km nach Gröditz und weiter nach Riesa. Sie erreichte eine Gesamtlänge von 53 km. Seit Beginn wurde eine Übertragungsspannung von 100.000 bis 110.000-Volt vorgesehen - etwas Neues und Einmaliges zu dieser Zeit in Deutschland. Lange Diskussionen bezogen sich auf die Parameter der Isolation, des Leiterabstandes und anderer Größen, woraus sich folgende Planung ergab: 

  • Spannweite: 150 bis 200 m
  • Masthöhe: 15 bis 20 m
  • Leiterabstand: 178 cm
  • Abspannmast: im Abstand von 1,5 km
  • Systemabstand (Abstand zwischen den Leitern): mindestens 200 cm
  • Leiterseil: 42 mm2 Cu, aus sieben Einzeldrähten zu je 5 qmm
  • Erdseil: 50 mm2

Unter anderem forderten die Deutsche Reichsbahn und die Deutsche Post für alle Kreuzungen im öffentlichen Verkehrsraum  und der Bahn besondere Schutzvorrichtungen in Form von Schutzbrücken. Das größte Problem der gesamten Trasse stellte die Elbekreuzung bei Riesa dar. Um die Schiffsdurchfahrt zu gewährleisten, wären Masthöhen von ca. 80 m erforderlich gewesen. Die Nutzung der vorhandenen Reichsbahnbrücke für den Verlauf der Trasse minderte den Aufwand, da die Schiffe beim Unterfahren ohnehin auf das Höhenprofil zu achten hatten. So betrugen die Masthöhen hier ca. 43 m bzw. 37 m. Bei einer Spannweite von ca. 272 m wurde ein Freileitungsseil aus sieben Cu-Einzeldrähten mit einem Querschnitt von 70 qmm verwendet. Dies war erforderlich, um bei Eis und Schneelast die fünffache Bruchsicherheit zu gewährleisten.

Das Erdungsseil wurde von Lauchhammer bis Riesa durchgehend mitgeführt. Es war ein Stahldrahtseil mit einem Querschnitt von 50 qmm. Das Stahldrahtseil war am Mastkopf mit dem Mast elektrisch leitend verbunden und hatte die Aufgabe, im Falle eines Leiterrisses die Abschaltung der Leitung in Lauchhammer zu ermöglichen. Weiterhin sollte dieser Leiter die Freileitung vor direkten Blitzeinschlägen schützen. Auf der Gesamtleitung wurden 35 Maste als Verdrillungsmaste ausgeführt mit der Aufgabe, Induktionsspannungen auf der benachbarten außer Betrieb befindlichen Leitung stark zu reduzieren bzw. zu vermeiden. Insgesamt waren zwischen Lauchhammer und Riesa 340 Masten errichtet worden. An den Tragmasten wurden Hängeisolatoren, an den Abspann-, Winkel- und Verdrillungsmasten Abspannisolatoren angewendet. Die Hängeisolatorenkette bestand aus fünf Elementen, während sich die Abspannisolatoren aus sechs bis sieben Elementen zusammensetzten. Bei der Überspannung der Elbe wurde zusätzlich eine bruchsichere Aufhängung durch eine zweifache Kettung pro Leiter realisiert.

Inbetriebnahme 1912

Ende 1909 wurde bereits mit der Errichtung einzelner Anlagen begonnen, obwohl noch nicht alle Projektierungsarbeiten und Genehmigungen getätigt waren. Das Gebäude des 110-kV-Schalthauses in Riesa wurde dicht an der Riesaer Elbbrücke als Stahlfachwerk mit Ausmauerung erbaut. Am 24. Januar 1912 - also vor  110 Jahren - erfolgte die Inbetriebnahme der 100-kV-Kraftübertragungsanlage. Damit ging auch die 100-kV-Innenraumschaltanlage im Schalthaus Riesa in Betrieb. Noch im gleichen Jahr waren alle drei Werke der Lauchhammer AG elektrisch verbunden und die Übergangsphase abgeschlossen.

Die Betriebserfahrungen mit der gesamten Fernleitungsanlage wurden von Krumbiegel in seinem Artikel zur Kraftübertragungsanlage vom 16. August 1913 in der Zeitschrift des Vereines Deutscher Ingenieure als recht gut bezeichnet. Man hatte anfangs jedoch mit häufigen Störungen zu kämpfen. Eine bestimmte Tierart galt dafür als Ursache. 

Tierische Erdschlüsse

Zunächst nutzten die Mäusebussarde die Erdungsbügel als Ruhe- oder Beobachtungssitz und verursachten hierbei jedes Mal einen augenblicklichen Erdschluss. Die Mäusebussard-Kalamität setzte sich auch noch in späteren Jahren fort. Prof. Hans Pundt, der in den 1970 iger Jahren an der TU Dresden an gleicher Stelle wirkte, wie seinerzeit die Professoren Goerges und Kübler , berichtete uns Studenten der Sektion Elektrotechnik folgenden Sachverhalt. Mein Kommilitone Dieter Winkler erinnert sich: Prof. Pundt kommt in einer seiner Vorlesung zu Elektroenergiesystemen auf das Thema seiner Dissertation (Untersuchungen der Ausgleichsvorgänge beim Erdschluss in Hochspannungsnetzen mit isoliertem Sternpunkt und induktiver Sternpunkterdung als Grundlage der selektiven Erdschlusserfassung) zu sprechen. Im Rahmen dieser Dissertation registrierte Prof. Pundt bei seiner Tätigkeit beim Verbundnetz Ost eine auffällige Häufung von Erdschlusswischern in den frühen Morgenstunden. Sie waren nicht wirklich gefährlich, da sie in der Regel nicht zu einer Abschaltung führten. Aber wie kam es bloß zu dieser Häufung der Erdschlusswischer im Netz am frühen Morgen? Prof. Pundt konnte dieses Rätsel mit seinem Kollektiv lösen: Es war der Mäusebussard! Nur wie ging das vonstatten, zumal es kaum Todfunde von Greifvögeln an den Hochspannungsleitungen gab. Prof. Pundt erzählte uns die Geschichte, verwandelte sich selbst in einen Mäusebussard und schauspielerte das morgendliche Erwachen des Mäusebussards: Der Greifvogel sitzt auf der Hochspannungsleitung und schläft. Vielleicht gar auf dem Erdungsseil in der Nähe eines Mastens. Dann wird er langsam munter. Er öffnet zuerst das eine Auge, dann das andere. Mit den Flügeln reibt er sich die Augen. Er hält Ausschau nach einer Maus zum Frühstück. Da bewegt sich etwas - eine Maus! Der Bussard fixiert seine Beute, berechnet die Flugbahn und bereitet sich auf den Start vor. Gleichzeitig entwickelt sich bei dem Vogel ein menschliches, nein - ein tierisches Bedürfnis, welches Vorrang hat. Das geht schnell, denn beim Vogel passiert „groß“ und „klein“ synchron durch eine Öffnung. Ein gewaltiger, meterlanger Kotstrahl entfährt dem Raubvogel. Dieser verbindet das Leiterseil in Millisekunden mit der Erde. Die Messapparatur registriert einen Erdschlusswischer von vielen, täglichen im Morgengrauen, im Verbundnetz Ost. Zu Ehren unseres verehrten Prof. Hans Pundt (er war übrigens bis 2009 auch Vorsitzender des VDE-Bezirksvereines Dresden) schlugen wir vor, die morgendliche Häufung von Erdschlusswischern als „Pundtsches Phänomen“ zu bezeichnen. Heute ist ein so hervorgerufener Erdschluss nur noch eine Seltenheit, der auch keine Störung mehr hervorruft.

Im zweiten Betriebsjahr (1913) der 110-kV-Kraftübertragungsanlage lag der Bezug der beiden Zweigwerke Gröditz und Riesa bei etwa 25 Mio. kWh, während die Gemeindeverbände Gröba und Liebenwerda etwa 5 Mio. kWh von den Lauchhammerwerken bezogen. Die in Riesa von Lauchhammer nun anliegende Spannung von 100 kV wurde durch drei Transformatoren auf 2 kV reduziert, weil die Motoren des damaligen Blechwalz-, des Stabeisen- und des Röhrenwerkes für diesen Spannungswert ausgelegt waren.

Technische Details des 100-kV-Schaltgebäudes

Das 100-kV-Schaltgebäude (Transformatorenwerk) in Riesa gleich in der Ausführung dem in Gröditz. Es ist jedoch etwas verwickelter geworden, weil die beiden 100.000-V-Leitungen aufgrund örtlicher Verhältnisse von der Giebelseite statt von der Längsseite des Gebäudes eingeführt werden mussten. Das Gebäude hat aus diesem Grunde mit 32 m die größte Höhe erhalten, seine Länge beträgt 36 m und die Breite 19 m. Die Schalthäuser in Riesa und Gröditz sind in Eisenfachwerk errichtet, da die Verbände leichter als in Lauchhammer durchzuführen waren und die Gebäude in dieser Bauart billiger als massive Steinbauten wurden.

In Riesa wird die mit Abstand größte Arbeit an das dortige Eisenwerk der A.-G. Lauchhammer abgegeben. Diese Abgabe ist für den ganzen Bau der Fernleitung maßgebend gewesen. Sie wird auch immer für die Wirtschaftlichkeit der Anlage ausschlaggebend sein, je mehr die dortigen Betriebe in Tag- und Nachtschicht arbeiten und infolgedessen eine gute Benutzungsdauer der Primäranlage gewährleisten. In erster Linie sind angeschlossen: die Walzenstraßen des Stabeisenwalzwerkes mit einem Motor von normal 1.500- und einer 800-PS-Leistung sowie das Röhrenwalzwerk mit einem 700-PS-Motor. Sodann werden alle Hilfsmaschinen der Walzwerke, des Martinwerkes und der Brückenbauanstalt elektrisch betrieben. Die Anschlussspannung beträgt 2.000 V, insofern die Betriebe nicht bereits früher für Gleichstrom eingerichtet waren, der nunmehr von zwei Drehstrom-Gleichstrom-Umformern von je 500 kW geliefert wird.

Das im Bau begriffene Blechwalzwerk erhält zwei große Walzenzugmotoren, je einen von normal 2.000 und 1.000 PS. Trotz der großen Gesamtleistung der im Riesaer Werk aufgestellten Motoren beträgt die für eine Viertelstunde verzeichnete Höchstleistung nur 2.500 kW. Innerhalb dieser Zeit treten aber infolge des Walzwerkbetriebes wesentlich höhere Kraftstöße auf. Trotz des Ausgleiches, der durch die große Anzahl von Motoren bedingt ist, wiegt doch der Walzwerkbetrieb dermaßen vor, dass er auf den aufzeichnenden Leistungsmessern der Primäranlage gut zu verfolgen ist. Sogar so weit, dass Unregelmäßigkeiten im Riesaer Walzwerkbetrieb, z. B. Walzen zu kalter Blöcke, in Lauchhammer beobachtet werden können. Zum Speisen der Riesaer Anlage dienen einschließlich der Aushilfe drei Transformatoren mit je 6.000-kVA-Leistung für 100.000/2.000 V. Für die Mittelspannung des Gröbaer Überlandnetzes wird in zwei Transformatoren von je 600 kVA die Spannung von 2.000 V wieder auf 15.000 V erhöht. Diese Anordnung wurde im Gegensatz zu der Gröditzer gewählt, weil hier die Abgabe von Strom mit 15.000 V gegenüber dem von 2.000 V nur gering ist. Schließlich wird in zwei Transformatoren von je 7.000 kVA die Spannung wieder für die Ringleitung des Gröbaer Verbandes auf 60.000 V herabgesetzt .

 

 

Aus der Geschichte des 110-kV-Schalthauses in Riesa

1922 erfolgten die Neugestaltung der östlichen Außenwand des 110-kV- Schalthauses und weitere bauliche Veränderungen. Eine Leipziger Firma rekonstruierte 1936 und 1952 den Aufzug im 33 Meter hohen Südturm des Gebäudes. Dieser Lastenaufzug für die elektrischen Betriebsmittel wie Leistungsschalter, Trenner und Wandler wurden seit Beginn bis zur Außerbetriebnahme des 110-kV-Schalthauses im September 1994 mit Gleichstrom betrieben und sorgsam gewartet vom verantwortlichen Personal des Schalthauses. Die alte Fernübertragungsleitung von Gröditz kommend wurde am 5. September 1964 stillgelegt. Zwei Tage später ging die neue Leitung vom Zentralen Umspannwerk Streumen in Betrieb. 1976 wurde der alte 100-kV-Freileitungsmast Nr. 338 auf der Riesaer Seite der Elbe demontiert. Die letzte Erneuerung der Umformerzentrale des Stahlwerkes Riesa erfolgte 1965. Bis zum Mai 1991 diente sie der Stromversorgung des Ilgner-Umformers der Blockstraße im Stabwalzwerk. Von 1960 bis 1987 wurde neue Technik im altehrwürdigen Schalthaus installiert. Mit dem Abriss der veralteten Produktionsanlagen und der Neuansiedlung von Unternehmen auf dem ehemaligen Gelände des Stahl- und Walzwerkes Riesa nach der Wende erwiesen sich die Anlagen im 110-kV-Schalthaus als wirtschaftlich nicht mehr tragbar. Am 16. August 1993 wurde die 110.000-Volt-Anlage abgeschaltet und anschließend die Einspeisung zum Schalthaus unterbrochen. Allmählich wurden die 20-kV-Versorgungskabel für die neu angesiedelten Unternehmen in das bereits bestehende Mittelspannungsnetz der Stadtwerke Riesa GmbH eingebunden. Reiner Kielau, Leiter der Abteilung Elektroenergieversorgung der Stadtwerke Riesa GmbH (1993 bis 2006) sowie Technischer Leiter (bis 2008) erinnert sich… 

Abschied vom „Roten Stern“

Am 29. September 1994 wurde der Abschied vom „alten Schalthaus“ gefeiert. Dazu trafen sich noch einmal Mitarbeiter der Stadtwerke mit ehemaligen Schalthausmitarbeitern im Schalthaus bei belegten Brötchen und Bier. Zu diesem Zweck wurde der rote Stern, der von 1947 bis 1955 jahrelang als Zeichen eines erfüllten Wirtschaftsplanes leuchtete, noch einmal in Betrieb genommen. Ich erinnere mich, dass wir den Südturm noch einmal bestiegen, über das nächtliche Riesa blickten und auch etwas wehmütig dem Schalthaus „Adieu“ sagten. Der rote Stern leuchtete die ganze Nacht bis zum Morgen. Gegen 06:30 Uhr - ich stand gerade mit dem Auto auf der Elbbrücke - erlosch er für immer. Ein Mitarbeiter aus der Arbeitsbeschaffungsmaßnahme hatte das Kabel gekappt, da man nun der Meinung war, die Zeit des „Roten Sterns“ sei ein für alle Mal vorbei. Damit ging auch ein Stück Geschichte der Stromversorgung Europas zu Ende.

Das markante Gebäude des Schalthauses sollte ursprünglich als Technisches Museum erhalten bleiben. Doch mit fortschreitendem Abriss der das Schalthaus umgebenden Bauten kam mehr und mehr der tatsächliche Zustand des Objektes zum Vorschein. Der Denkmalschutz-Status wurde zurückgenommen, da eine entsprechende Sanierung des 1911 errichteten geschichtsträchtigen Gebäudes nach den dafür geltenden Richtlinien nicht zu finanzieren war.

Rückblickend auf die Geschichte zeigt sich die hohe Bedeutung der ersten 100-kV-Kraftübertragungsanlage in Europa, welche in unserer Region entstand. Heute, 110 Jahre später, ist eine stetige Weiterentwicklung der Elektrotechnik erkennbar. Perspektivisch ist ersichtlich, dass immer größere Leistungen wirtschaftlich übertragbar und erforderlich werden. So sind Übertragungsspannungen von über 220 kV bzw. 380 kV notwendig. Schauen wir über Europa hinaus zeigt sich, dass bereits in Teilen Russlands und Kanadas Spannungswerte von 735 bzw. 750 kV erreicht werden. Auch in China werden durch den Einsatz der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung hohe Leistungen mit ca. 1100 kV über sehr große Distanzen übertragen. 
 

Zum Autor
Thomas Schreiber war von 1994 bis 2011 als Leiter des Bereiches Strom/Instandhaltung und von 2012 bis 2020 als Leiter Netzbetrieb Strom bei den SWR beschäftigt. 

 

Quellenangaben

  • Schmidt, H.-J. (2011): Bergbau- und Industriegeschichte - die erste 110 kV-Anlage Europas.
  • VDE-Bezirksverein Dresden e. V. (2002): 110 Jahre VDE Bezirksverein Dresden. 110 Jahre Entwicklung der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik
  • VDE-Bezirksverein Dresden e. V. (2007): 115 Jahre VDE Bezirksverein Dresden. 115 Jahre Entwicklung der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik. Fortschreibung und Ergänzung.
  • VDE-Bezirksverein Dresden e. V.  (2017): 125 Jahre VDE Dresden.
  • Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure (1913): Nr. 31-33.