04.08.2026 – Die EMH Energie-Messtechnik verantwortet die Überwachung der Transformatorenöle in den Konverterstationen der Hochspannungsnetzprojekte A-Nord und ULTRANET.
Auf den ersten Blick nur ein unscheinbarer weißer Kasten, trägt das Analysesystem HYDROCAL 1005 von der EMH Energie-Messtechnik GmbH dazu bei, Fehler im Isoliersystem eines Trafos frühzeitig zu erkennen und dem unerwarteten Ausfall kritischer Infrastruktur vorzubeugen. (Foto: EMH Energie-Messtechnik GmbH)
Um Windstrom aus Norddeutschland möglichst effizient in die Verbrauchszentren im Westen und Süden der Republik zu transportieren, realisieren die Übertragungsnetzbetreiber Amprion und TransnetBW den Korridor A – ausgeführt in HGÜ (Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung)-Technologie. Vom ostfriesischen Emden wird die HGÜ-Verbindung über 300 Kilometer bis Meerbusch-Osterath im Rheinland unterirdisch verlegt (Projekt A-Nord), danach geht es auf bereits vorhandenen Hochspannungstrassen oberirdisch rund 340 Kilometer bis nach Philippsburg in Baden-Württemberg weiter (Projekt ULTRANET).
Kernkomponenten des gut zwei Milliarden Euro Vorhabens sind drei Konverteranlagen am Start in Emden, in Meerbusch-Osterath und Philippsburg mit je 13 Transformatoren, mit deren Hilfe eine Übertragungsleistung von 2.000 MW bei einer Nennspannung von 380 kV garantiert werden soll. Die Konverter wandeln den aus den Offshore-Windparks ankommenden Wechselstrom zur Übertragung in Gleichstrom um, am Endpunkt in Philippsburg erfolgt dann die Rückumwandlung in Wechselstrom zur Weiterverteilung auf die niedrigeren Spannungsebenen. Bei Bedarf können die Netzbetreiber auch den umgekehrten Weg einschlagen und verfügen damit über ein breites Spektrum an Möglichkeiten, schwankende Lasten auszugleichen und langfristig eine hohe Netzstabilität zu gewährleisten.
Hybride Trassenplanung
Die Netzbetreiber Amprion und TransnetBW setzten nicht wie für HGÜ üblich auf eine durchgehende Übertragung per Erdkabel. Um lange Genehmigungsverfahren in dicht besiedelten Gebieten zu vermeiden, wurde die Trasse zweiteilig geplant: Für den Abschnitt von Emden bis Meerbusch-Osterath im Rheinland (Projekt A-Nord) verläuft die HGÜ-Leitung unterirdisch per Erdkabel. Danach geht es auf dem südlichen Abschnitt auf bereits vorhandenen Hochspannungstrassen oberirdisch bis nach Philippsburg weiter (Projekt ULTRANET). Das Projekt ULTRANET ist als Hybridlösung konzipiert, bei der das oberirdische 380-kV-Wechselspannungsnetz auch für die HGÜ genutzt wird. Dies bedeutet in der Praxis, dass Wechsel- und Gleichstrom auf einer Leitung gleichzeitig übertragen wird. Dadurch müssen keine neuen unterirdischen Trassen gebaut werden. Nach Angaben von Amprion kann ein Großteil der Bestandsmasten für die Hybridlösung umgerüstet und durchschnittlich um 7,5 Meter erhöht werden. Gegenüber der etablierten Drehstromtechnik sind die HGÜ-Leitungen verlustärmer und besser geeignet, um teils hunderte Kilometer voneinander entfernte Punkte im Stromnetz miteinander zu verbinden.
Kritische Betriebsmittel
Die verbauten Leistungstransformatoren gelten als robuste Anlagen, die auch unter Dauereinsatz eine Lebensdauer bis zu 40 Jahren erreichen können. Als systemrelevante Knotenpunkte der nationalen Infrastruktur sind die Konverter von A-Nord und ULTRANET zugleich aber sensible Systeme, deren Betriebsmittel kontinuierlich und umfassend überwacht werden müssen. Auf die Transformatoren bezogen bedeutet das unter anderem: Veränderungen in der Zusammensetzung des verwendeten Isolieröls, die möglicherweise auf sich anbahnende Fehler hindeuten, müssen frühzeitig erkannt werden können. Nur so lassen sich unerwartete Ausfälle vermeiden oder notwendige Wartungs- und Reparaturarbeiten mit ausreichendem Vorlauf planen, ohne dass die Verfügbarkeit des Gesamtsystems dadurch beeinträchtigt wird.
Fehler schnell erkennen
Eine bewährte Prüfmethode ist die Gas-in-Öl-Analyse. Die EMH-Lösung HYDROCAL 1005, das festinstallierte Multi-Gas-in-Öl Analysesystem inklusive Transformator-Überwachungsfunktionen, ermöglicht die individuelle Messung der Feuchte sowie der im Transformatorenöl gelösten Schlüsselgase Wasserstoff (H2), Kohlenmonoxid (CO), Azetylen (C2H2) und Äthylen (C2H4). Sobald der Wasserstoff-Wert bei der Messung außerhalb der Toleranzgrenzen liegt, deutet dies nach EMH-Angaben häufig auf einen Fehler im Isolationssystem des Leitungstransformators hin. Auffällige Kohlenmonoxid-Messungen weisen dagegen auf eine Beteiligung der Zellulose/Papierisolierung hin. Wenn Azetylen und Äthylen detektiert sind und/oder zunehmend auftreten, hilft dies bei der genaueren Bestimmung des Fehlers – beispielsweise Überhitzung, Teilentladungen oder hochenergetische Lichtbögen.
Clevere Übergangsnutzung
EMH hat für ULTRANET die Installation der HYDROCAL 1005-Systeme fast abgeschlossen. „Die ersten 13 Geräte haben wir Ende 2023 in Philippsburg montiert, in die vorhandene Leittechnik integriert und in Abstimmung mit dem Kunden alle festgelegten Signale, Alarme und Grenzwertmeldungen getestet“, erklärt Taylan Satilmis aus dem After Sales Service Transformer Monitoring der EMH. Bis die gesamte HGÜ-Strombrücke fertiggestellt ist, fungiert der Konverter in Philippsburg bereits seit November 2024 als STATCOM-Anlage. Innerhalb von Millisekunden könne ein solches System Schwankungen in Hochspannungsnetzen ausgleichen und Blindleistung bereitstellen. „Indem Fehler mit Hilfe von HYDROCAL 1005 von nun an frühzeitig erkannt werden können, werden Risiken wie plötzliche Ausfälle und damit verbundene Reparaturkosten sowie Netzinstabilitäten ganz erheblich reduziert“, betont Satilmis.
Nach Fertigstellung der HGÜ-Verbindungen A-Nord und ULTRANET erfolgt die Umwandlung von Wechsel- in Gleichstrom und umgekehrt mit Hilfe von insgesamt 36 Leistungstransformatoren in den drei Konverteranlagen Emden, Meerbusch-Osterrath und Philippsburg. (Foto: EMH Energie- Messtechnik GmbH)
Fortschritte in Meerbusch und Emden
Derzeit bereitet EMH auch am Knotenpunkt von ULTRANET zu A-Nord in Meerbusch-Osterath die Inbetriebnahme von HYDRO- CAL-Systemen vor. Das Unternehmen aus Brackel kümmert sich dabei nicht nur um Lieferung, Montage und Inbetriebnahme der Geräte: „Darüber hinaus stellen wir auch den langfristigen Service sicher und stehen jederzeit zur Verfügung, wenn es um die Interpretation von Messwerten oder die Erweiterung der Systeme mit zusätzlichen Sensoren geht“, sagt EMH-Fachmann Otis Sambueva. Amprion gibt ergänzend an, dass aktuell die gesamten Systeme der Meerbuscher Konverterstation in Betrieb gesetzt werden. Nach Angaben des Netzbetreibers folgen in den kommenden Monaten im Anschluss an die Inbetriebsetzung die ersten Tests für die finale Inbetriebnahme.
Im kommenden Jahr plant EMH auch am A-Nord-Standort in Emden-Petkum, sein Multi-Gas-in-Öl Analysesystem zu installieren. Die 13 Trafos sind bereits vor Ort und werden demnächst angeschlossen. Amprion gibt eine Menge von zwei Gigawatt Windstrom an, die ab Ende 2027 über die Erdkabelverbindung A-Nord nach Nordrhein-Westfalen transportiert werden soll. (cst)