Grundlagen: Funktion und Bedeutung von Umspannwerken

Umspannwerke sind ein ganz wichtiger Bestandteil des elektrischen Versorgungsnetzes von Energieversorgungsunternehmen und dienen der Verbindung zweier unterschiedlicher Spannungsebenen. Sie bestehen aus Leistungstransformatoren, Schaltanlagen und weiteren Einrichtungen zur Mess- und Regeltechnik. Teilweise kommen Anlagen auch ohne Transformatoren aus, die dann als Lastverteilerwerk bezeichnet werden. Die Steuerungen der Schaltungen erfolgen in vielen Anlagen vollautomatisch bzw. ferngesteuert von Leitzentralen.

Damit die elektrische Energie vom Kraftwerk möglichst verlustarm zum Verbraucher übertragen werden kann, wird sie über mehrere Spannungsebenen transportiert, wobei die optimale Spannungsebene je nach der zu übertragenden Leistung und der jeweiligen Entfernung gewählt wird. Es gibt überregionale Transportnetze (z.B. Hochspannungs-Übertragungen), regionale Transportnetze (Freiluft- oder Innenraumanlagen in Städten) sowie überörtliche und örtliche Verteilnetze. Anlagen, die die Energie in die für den Endverbraucher notwendige Niederspannung umspannen, werden als Transformatorenstation, Ortsnetzstation oder Umspannstation bezeichnet.

Alle technischen Einrichtungen, wie der Transformator, die Schaltanlagen für ober- und unterspannungsseitig abgehende Leitungen, die Sammelschienen und die Leitungen, die zur Umspannung benötigt werden, sind redundant (mehrfach) ausgelegt, damit die Versorgung auch bei einem Ausfall gewährleistet ist. An der Umspannung nicht direkt beteiligt, aber dennoch wichtig ist die so genannte Sekundärtechnik, die die lokale Steuerung (Steuerung einzelner Schaltanlagenfelder), die Spannungsregelung (Konstanthaltung der Netzspannung bei verschiedenen Belastungen), den Netzschutz (auf Kurz- oder Erdschluss), die Energiezählung, die Fernmessung, die Fernsteuerung, den Eigenbedarf und die Rundsteueranlage (Steuerung der Verbraucher) beinhaltet. Große Umspannwerke für mehrere Spannungsebenen werden häufig auf separaten Arealen, die sich in unmittelbarer Nähe befinden, untergebracht und über Koppelleitungen miteinander verbunden. Die Leitungsverbindung erfolgt hier meist über Freileitungen, manchmal auch über Erdkabel.

Eine Sonderform des klassischen Umspannwerks stellt das „Vereinfachte Umspannwerk“ dar: Dabei befinden sich auf der Oberspannungsseite keine Sammelschienen, weshalb die Leitungen über Trenner und Leistungsschalter direkt an den Transformator angeschlossen werden. Eingesetzt wird solch ein Umspannwerk bei wenig vorhandenen Leitungen auf der Oberspannungsseite oder aus Kostengründen in der Mittel- und Hochspannung.