Ein Umspannwerk ist eine technische Anlage in der elektrischen Energieversorgung, die dazu dient, die Spannung von einer höheren Spannungsebene (z. B. Übertragungsnetzebene) auf eine niedrigere Spannungsebene (z. B. Verteilnetz) zu transformieren. Dabei werden im Umspannwerk noch weitere Funktionen erfüllt: Messung, Steuerung/Regelung und Schalten. Auf beiden Spannungsebenen gibt es eine oder mehrere Schaltanlagen mit mehreren Schaltfeldern.
Vereinfacht ausgedrückt ist ein Umspannwerk eine Kombination aus Transformatoren und Schaltanlagen. Hinzukommen Erdungsanlagen, ggf. Blindleistungskompensationsanlagen oder Oberschwingungsfilter und jede Menge Sekundärtechnik.
Während in Deutschland und Österreich der Begriff „Umspannwerk” gebräuchlich ist, wird in der Schweiz das „Umspannwerk” auch als „Unterwerk” bezeichnet. Je kleiner die transformierte Spannung ist, desto mehr gibt es andere Bezeichnungen. So werden Anlagen, die Mittelspannung in Niederspannung umwandeln (z. B. 20 kV/0,4 kV) nicht Umspannwerk sondern eher Umspannstation, Umspannanlage, Umspannpunkt oder Trafostation genannt.
In der elektrischen Energieversorgung sind Umspannwerke unerlässlich, da sie die effiziente Übertragung elektrischer Energie über große Distanzen zwischen Erzeugungsanlagen und Verbrauchern ermöglichen. Denn mit transformierter Spannung wird auch der Strom entsprechend transformiert, d. h., eine Verdopplung der Spannung hat in etwa eine Halbierung des Stroms zur Folge. Da die Netzverluste (Wärmeverluste der Leitungen) quadratisch mit dem Strom ansteigen, ist eine höhere Spannung bei der Verteilung von elektrischer Energie tendenziell vorzuziehen.
Abb. 1: Illustration eines Umspannwerks mit Mast, Leistungsschalter, Wandler, Trenner und Transformator
Neben Freiluft-Umspannwerken gibt es auch Umspannwerke in Gebäuden oder unterirdisch. Dort kommen gasisolierte Schaltanlagen zum Einsatz, die platzsparender, aber auch teurer sind. Im Gebäude/Untergrund sind diese Anlagen jedoch auch besser gegen Umwelteinflüsse und Sabotage geschützt.
Kernstück eines Umspannwerks sind die Leistungstransformatoren (380-kV auf 220-kV, 380-kV auf 110-kV, 220-kV auf 110 kV, 110-kV auf 20-kV …), siehe Abb. 2 . Dies sind sehr große Transformatoren und werden i.d.R. speziell für den Einsatzort hergestellt.
Die beiden großen Bestandteile der Gesamtanlage sind die Schaltanlagen samt Leistungsschaltern, Trennern, Strom- und Spannungswandlern sowie Sammelschienen. Es gibt eine große Auswahl an Konfigurationen und Bautechniken, dies wird in einem seperaten Beitrag betrachtet.
Danaben gibt es noch die Transformatoren, die z.B. die zuvor gewandelte 110-kV in 20-kV transformieren, siehe Abb. 3. Weitere Kompenenten sind die Erdschlusslöschspulen auch Petersenspule genannt, die vorallem auf der Mittelspannungsebene eingesetzt werden.
Impressionen
