Ein Umspannwerk ist Teil des elektrischen Versorgungsnetzes eines Energieversorgungsunternehmens und dient
der Verbindung zweier unterschiedlicher Spannungsebenen. Umspannwerke bestehen
neben den Leistungstransformatoren immer aus
Schaltanlagen, aufgebaut als
Freiluftschaltanlage oder in gekapselter Form als gasisolierte Schaltanlage, und weiteren
Einrichtungen zur Mess- und Regeltechnik. Anlagen ohne
Transformatoren werden auch als Lastverteilerwerk (Lastverteiler oder
Schaltwerk) bezeichnet.
Durch den hohen Automatisierungsrad erfolgt der Betrieb in
vielen Umspannwerken, wie das Ausführen von Schalthandlung,
vollautomatisch bzw. ferngesteuert von Leitzentralen aus und ohne
Betriebspersonal vor Ort.
Zur möglichst verlustarmen Übertragung der elektrischen Energie
vom Kraftwerk zum Verbraucher wird die elektrische Energie über
mehrere Spannungsebenen transportiert. Die optimale Spannungsebene
wird je nach zu übertragender Leistung und der Entfernung gewählt.
Im Umspannwerk erfolgt die Transformation der elektrischen Energie
zwischen zweien oder mehreren Spannungsebenen. Die Spannungsebenen
können etwa folgendermaßen eingeteilt werden:
- überregionale Transportnetze (220 kV oder
380 kV und größer bzw. mit
Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungen
(HGÜ). Die Anlagen sind meist Freiluftanlagen, manchmal auch
Innenraumanlagen.
- regionale Transportnetze (110 kV). Freiluft- oder
Innenraumanlagen in Städten.
- überörtliche Verteilnetze (30 bis 60 kV), meist
Innenraumanlagen.
- überörtliche/örtliche Verteilnetze (6 bis 20 kV) meist
Innenraumanlagen.
Anlagen, die die Umspannung in die für den Endverbraucher
bestimmte Niederspannung
vornehmen, werden als Transformatorenstationen, Umspannstationen,
auch Ortsnetzstationen bezeichnet.
Umspannwerke zur Versorgung elektrisch betriebener Bahnen werden als
Unterwerk bezeichnet, mehr dazu
im Artikel Bahnstrom.
Außer den zur Umspannung notwendigen Transformatoren sind im
Umspannwerk auch Schaltanlagen für die ober- und
unterspannungsseitig abgehenden Leitungen vorhanden. Die
technischen Einrichtungen (Transformatoren, Sammelschienen etc.) sowie die Leitungen
sind in der Regel redundant
ausgelegt, so dass bei Ausfall eines Betriebsmittels die Versorgung
weiterhin gewährleistet ist.
Eine Schaltanlage ist eine Anlage, in der elektrische Energie
verteilt oder umgespannt wird.
Schaltanlagen, genauer gesagt ihre Sammelschienen, bilden die
„Knoten“ der Hoch-,
Mittel- und Niederspannungsnetze. Die in den Knoten
ankommenden und abgehenden Leitungen werden als Abzweige
bezeichnet. Man unterscheidet Abzweigungen für Einspeisungen,
Abgänge und Kupplungen zu anderen Netzknoten. Wegen der Vielzahl
der Abzweige und des für die großen Leitungsquerschnitte benötigten
Anschlussraums werden die „Knoten“ als Sammelschienen
realisiert. Praktisch alle Abzweige einer Schaltanlage werden über
Schaltgeräte mit den Netzknoten verbunden.
In den Schaltanlagen erfolgt die eigentliche Stromverteilung und
das Zusammenfassen von Lasten bzw. Verbrauchern. Schaltanlagen
ermöglichen die Änderung der Netztopologie bei Störungen und das
Freischalten und Erden von Betriebsmitteln für Wartungsarbeiten.
Man unterscheidet Niederspannungs-, Mittelspannungs- und
Hochspannungsschaltanlagen.
Kabelgärten werden auch zu
den Schaltanlagen gerechnet, obwohl sie, wenn überhaupt, nur über
Trennschalter verfügen.
Unbefugten ist wegen der Gefahr der teilweise zugänglichen
Hochspannungsteile das Betreten von Schaltanlagen untersagt. In
Deutschland müssen die Anlagen mit verschlossenen, von innen jedoch
zu öffnenden Türen ausgerüstet sein (Panikschloss). Freiluftschaltanlagen müssen
mit einem 1,80 Meter hohen Zaun umgeben sein, der oftmals mit der
Stationserdung oder separatem Potentialsteuerring verbunden
ist.
