När vi är hemma och tänder på en glödlampa, är det enkelt och får vi den tänd i samma ögonblick. Vi hinner då inte att tänka hur komplicerad det kan vara att få hemma den energi som behövs får att tända glödlampan, sätta igång tv-aparaten eller värma upp spisen.

Här beskriver vi i stora drag hur det går till i transporten av elkraft. 

Numera finns det ca 60 fungerande anläggningar runt om i världen och mer än 35 av dem är byggda av svenska företag.

När ett kraftverk producerar elenergi får man den i form av växelström, som är samma typ av ström som vi använder hemma när vi t ex tänder en lampa. HVDC-tekniken innebär att transporten av elenergi från kraftverket till konsumenterna görs med hjälp av högspänd likström. I kraftverket omvandlar man växelström till högspänd likström och efter transporten omvandlas likströmmen tillbaka till växelström vilken vi kan använda i våra hem.

Varför ska man göra så? Varför omvandla växelström till likström bara för transportens skull när vi använder samma typ av ström hemma som den som produceras i kraftverket? Svaret är att man i princip använder HVCD-tekniken för överföring av elenergi när avstånden är stora/långa. Bland de vanligaste orsakerna till varför man använder denna teknik finner vi:

För avstånd upp till 400-800 km är investeringarna för att bygga en anläggning för eltransport med effekt på över 100 MW är ungefär lika stora för högspänd likström och högspänd växelström. För större avstånd eller över vatten är det dock billigare med högspända likströmsanläggningar.

I genomsnitt har elförlusten i HVDC-omvandlarstationer sänkts från ca 1.3% 1970 till 0.7% i dagsläget.

Att kunna ha fullständig kontroll över energitransporten är en positiv egenskap hos HVDC utrustningen. I överföringar med högspänd växelströmsutrustningar kan man inte kontrollera transporten av elenergi på samma sätt.

Även ur miljösynpunkt är det fördelaktigt med HVDC-teknik. Utrustningen är mindre och tar därför mindre plats än andra utrustningar för att överföra samma mängd elenergi.

En HVDC anläggning består av minst två omvandlarstationer som är kopplade till varandra med en likströmskabel eller med en likströmsledning. En omvandlarstation består huvudsakligen av:

En station för högspänd likström använder sig av ventiler (så kallade tyristorventiler) för att utföra själva omvandlingen från likström till växelström och tvärtom. Tyristor- ventilerna är kopplade 6 och 6 i serie och bygger en sk 6-puls bryggtransformator. Om det bara finns en 6-puls bryggtransformator blir det en monopolär kraftöverföring. Om det i stället finns två 6-puls bryggtransformatorer blir det en bipolär kraftöverföring på grund av att varje 6-puls bryggtransformator är kopplade till en pol av ledningen.

Från växelströmssidan kopplas en kabel direkt till tyristorventilerna som omvandlar växelström till likström. De här tre stegen ska identifiera en ventils arbetsfaser:

När man omvandlar växelström till likström produceras spänningsstörningar och kommer ut ur tyristorventilerna på likströmsidan. Dessa störningar filtreras bort med hjälp av likströmsfilter och en roterande reaktor. På samma sätt får man strömstörningar på växelströmssidan när likströmmen omvandlas till växelström. Strömstörningarna tas bort med hjälp av växelströmsfilter. Ett växelströmsfilter är en resonanskrets som består av resistorer, kondensatorer och spolar. Växelströmsfiltren och likströmsfiltren i sin tur producerar en del av den energi som transformatorn använder.

Spänningsomvandlaren är kompakt, väger 20 ton, och kan ersätta små, lokala kraftagregat som ofta är både dyra och farliga för miljön och som kräver likaledes dyra och farliga transporter av bränsle. En tyristorventil är ca 11 meter hög och basen är på ca åtta kvadratmeter.

De flesta av ledningarna på fastlandet är bipolära, dvs de använder två ledningar med motsatt polaritet (en positiv och en negativ). Ledningarna används egentligen för en elenergitransport genom en dubbelkrets, eftersom en ledning kan fortsätta överföra elenergi när den andra inte gör det.

Spänningen i ett punkt till punkt drivverk är anpassad så att man får låga investeringar vid byggnation samt låga driftkostnader. Maxspänning i befintliga anläggningar är idag 600 kV via ledning och 450 kV via undervattenskabel.

En front mot front station är lika enkel som en omvandlarstation (från växel- till likström och tvärtom) för att transportera elenergi. Spänningen kan väljas utan att tänka på de optimala värdena för en ledning eller kabel och är därför ofta på 150 kV eller mindre.

Detta system används idag mellan olika kontinenter, t ex mellan Europa och Ryssland.

Fasta kablar är i de flesta fall de mest ekonomiska. Isoleringen i fasta kablar består av pappersband som är impregnerade med en mycket trögflytande olja. Fasta kablar kan med dagens teknik transportera spänningar på 450 kV och högre. Det finns inga gränser på kabelns längd och denna typ av kabel kan utan problem transportera elenergi ner till ca 600 meters djup.

Oljefyllda kablar är helt fyllda med en flytande olja och transporterar alltid energin under ett tryck. Trycket måste tillföras från oljebehållare i båda ändarna på kabeln. Ju längre kabeln desto högre tryck befordras. Maxlängden för den här typen av kablar är ca 60 km (under vatten). Oljefyllda kablar kan transportera spänningar upp till 600 kV.

Det finns en tredje typ av kabel, rörledningskabeln, som är mindre använd och som har samma egenskaper som oljefyllda kablar. Rörledningskabeln består av en rörledning som innehåller en eller flera oljefyllda kablar under högtryck. Den är tänkt för spänningar mellan 400-600 kV.

Den fjärde typen är en kabel fylld med gas under högtryck och har en isolering av pappersband impregnerade med vaselin. I mitten av själva kabeln (där ledaren är) finns en gas som används för att skapa trycket (på samma sätt som oljan gör det i den oljefyllda typen).

I de flesta fall får man inga problem med elektriska fält i grund nivå, jonström, radio störningar, hörande oväsen eller andra elektriska effekter vid användning av likstömstekniken.

Strukturen för den här typen av installationer är ofta mindre än växelströms installationernas vid samma energitransport. Kraftledningsstolpens bredd är mindre hos högspänd likströmsanläggningar än i en växelströmsanläggning.

Kontrollsystemet är "hjärnan" i en högspänd likströmsanläggning. En station för högspänd likströmsteknik är utrustad med en integrerad mikroprocessor som har kontrollen över stationens funktioner. Mikroprocessorn kontrollerar t ex spänningsstorleken hos den nyomvandlade likströmmen och övervakar skyddsystemet.

Då kan utspänningens frekvens styras från likspänning upp till lång över 50 Hz (upp i kHz-området).

Styrningen bygger på pulsbreddsmodulering, en teknik som används i moderna nätagregat för elektronik. Pulsbreddsmoduleringen gör att den råa utspänningen är inte jämt men efter glättning och filtrering blir den en sinusformad 50 Hz spänning.

Med hjälp av pulsbreddsmoduleringen styr man även utspäningens nivå. Genom att variera pulslängden, dvs den tid som ventilerna är tända och släckta, styr man både frekvensen och amplituden på den glättade och filtrerade utspänningen. Formeln för spänningsomsättning är för övrigt densamma som för en transformators omsättning fast det här handlar om förhålandetider istället för mellan lindningsvarv.

Application Guide for HVDC Transmitioon, Vattenfall.

Lars-Ove Ellus, Vattenfall Transmission AB, Telefonuppgift jan. 1999.

ABB Power Systems Technologies-HVDC, HVDC-light, SVC, SC & System Analys, http://www.abb.se/pow/ourtech.htm