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Hochspannung erklärt

Wer arbeitet eigentlich in einem Umspannwerk?

In der Hochspannung sagt der Jobtitel wenig. „Projektingenieur" kann heißen, dass jemand Schaltanlagen auslegt, Schutzrelais parametriert oder Kurzschlussströme rechnet — drei Berufe, die kaum etwas miteinander zu tun haben. Was den Unterschied macht, ist das Teilgebiet. Diese Seite zeigt es an zwei Anlagen, Bauteil für Bauteil.

Umspannwerk

Ein Umspannwerk 380/110 kV von der Seite.

Links kommt die Freileitung an, rechts gehen die Abgänge weiter ins Netz. Dazwischen steht alles, was den Strom führt — und daneben das Haus, in dem entschieden wird, wann er unterbrochen wird.

Umspannwerk 380/110 kV — was draußen steht, und wer dafür zuständig ist Freileitung 380 kV Welt: Kabel / Freileitungen Abspannportal Primärtechnik Trennschalter Primärtechnik Leistungsschalter Primärtechnik Strom- und Spannungswandler Primärtechnik — liefern die Messwerte Überspannungsableiter Primärtechnik Sammelschiene Primärtechnik — läuft quer durch die Anlage Leistungstransformator 380/110 kV Primärtechnik — Wanne und Fundament darunter: Bautechnik 110-kV-Kabelendverschluss Primärtechnik — hier endet die Anlage Betriebsgebäude Sekundärtechnik — das Haus selbst: Bautechnik Schutz- und Leittechnikschränke Batterien, Eigenbedarf Kabelkeller zur Netzleitstelle ◂ Auslösebefehl Messwerte ▸ Erdungsnetz — Primärtechnik Fundamente, Kanäle, Ölauffangwanne — Bautechnik Kabelkanal — hier laufen die Leitungen zwischen Gelb und Blau 110-kV-Erdkabel ins Netz Primärtechnik — alles, was den Strom führt Sekundärtechnik — misst, schützt, steuert Bautechnik — Boden, Kanäle, Gebäude Netzberechnung und Leistungselektronik haben hier kein eigenes Bauteil
Eine Phase von drei. In Wirklichkeit steht jedes dieser Geräte dreimal nebeneinander, und die Sammelschiene läuft quer dahinter durch die ganze Anlage. Alles Gelbe führt Hochspannung und steht im Freien oder, als GIS, in einer Halle. Alles Blaue arbeitet mit Kleinspannung im Betriebsgebäude. Verbunden sind beide Welten nur über den Kabelkanal unter der Erde: hinauf die Messwerte aus den Wandlern, hinunter der Auslösebefehl an den Leistungsschalter.

Dieses Pfeilpaar ist der ganze Unterschied zwischen den zwei häufigsten Rollen. Der Substation Design Engineer plant den Weg, den der Strom nimmt. Der Control & Protection Engineer plant die Schleife darüber: welches Relais welchen Messwert bekommt, wann es auslöst und welcher Schalter dann fällt. Und die Netzberechnung hat vorher ausgerechnet, bei welchem Strom das passieren muss — sie hat auf dem Gelände kein einziges Bauteil und bestimmt trotzdem, wie stark alles sein muss.

Die Teilgebiete

Sechs Teilgebiete, und was sie wirklich tun.

Wer eine Position in der Hochspannung besetzt, sucht nicht „einen Elektroingenieur". Er sucht eines dieser sechs Felder — und in zweien davon reicht der deutsche Markt nur ein paar hundert Leute weit.

Primärtechnik Alles, was den Strom führt.

Layout der Schaltfelder, Schaltanlagen als GIS oder AIS, Transformatoren und ihre Anbindung, Sammelschienen, Filter, Drosseln, Erdung, Blitzschutz.

Substation Design Engineer · Primary Design · Primärtechnik-Ingenieur · Projektingenieur Umspannwerke

Sekundärtechnik Alles, was misst, schützt, steuert und meldet.

Schutz, Regelung, Stationsleittechnik (IEC 61850, SCADA), Fernwirk-, Mess- und Zähltechnik, Eigenbedarf, Test und Inbetriebsetzung der Sekundärtechnik.

Control & Protection Engineer · Schutztechniker · Ingenieur Netzschutztechnik · SCADA Engineer

Netzberechnung Rechnet, bevor gebaut wird.

Lastfluss, Kurzschluss, Stabilität, EMT, Oberschwingungen, Schutzeinstellungen, Grid-Code-Nachweise, Netzplanung. Werkzeuge: PSCAD, PowerFactory, PSS/E, RTDS.

Power System Engineer · Netzplaner · Netzberechnungsingenieur · System Studies

Leistungselektronik Formt den Strom aktiv.

HGÜ-Ventile, Halbleitermodule, Ventiltests und Ventilkühlung; im Umspannwerk FACTS, STATCOM und Blindleistungskompensation.

Power Electronics Engineer · Valve Engineer · FACTS Engineer

Systemtechnik Nur bei HGÜ: legt das Gesamtsystem fest.

Hauptschaltung, Monopol oder Bipol, Technologie VSC oder LCC, Leistung und Spannung, Isolationskoordination, Regelungskonzept, Netzintegration, Spezifikation.

HVDC System Engineer · Main Circuit Design · Technical Lead HVDC

Gesamtanlage Verantwortet Primär- und Sekundärtechnik zusammen.

Projektleitung, Gesamtplanung, Bauleitung und Inbetriebnahme der ganzen Anlage — bei Umspannwerken wie bei Konverterstationen.

Projektleiter Umspannwerke · Projektleiter Konverterstation · Lead Engineer Substation · Bauleiter

HGÜ-Konverterstation

Dieselbe Übung für Gleichstrom.

Offshore-Netzanbindungen und die großen Korridore übertragen Gleichstrom. Die Station, die ihn erzeugt, sieht links aus wie ein Umspannwerk — und hat in der Mitte etwas, das es dort nicht gibt.

HGÜ-Konverterstation (VSC) — hier wird aus Wechselstrom Gleichstrom SYSTEMTECHNIK — kein eigenes Bauteil, legt aber vorher fest, was hier überhaupt gebaut wird Monopol oder Bipol · VSC oder LCC · Leistung und Spannung, z. B. 2 GW bei ±525 kV · Isolationskoordination · Regelungskonzept · Netzintegration · Spezifikation Titel: HVDC System Engineer · Main Circuit Design · Technical Lead HVDC — im Umspannwerk gibt es diese Rolle nicht. GESAMTANLAGE / ÜBERGREIFEND — Projektleitung · Gesamtplanung · Bauleitung · Inbetriebnahme der ganzen Station. Titel: Projektleiter Konverterstation, Gesamtprojektleiter, Bauleiter. vom AC-Netz 380 kV — kommt aus einem Umspannwerk AC-Schaltanlage Primärtechnik — wie im Umspannwerk AC-Filter und Kompensation Primärtechnik — hält das Netz sauber Kondensatoren und Drosseln Konvertertransformator Primärtechnik — speist die Ventile Ölauffangwanne Ventilkühlung — gehört zu den Ventilen KONVERTERHALLE Ventiltürme aus IGBT-Modulen (VSC/MMC) Leistungselektronik hier wird aus Wechselstrom Gleichstrom Kühlwasser zu jedem Ventilturm Halle, Fundament, Brandschutz: Bautechnik Glättungsdrossel und DC-Filter Primärtechnik — glättet den Gleichstrom DC-Schaltanlage Primärtechnik — hier endet die Station Betriebsgebäude Sekundärtechnik — hier sitzt die Regelung Converter Control & Protection Batterien, Eigenbedarf Kabelkeller zur Netzleitstelle ◂ Steuerbefehle an die Ventile Messwerte ▸ Erdungsnetz — Primärtechnik Hallenbau, Fundamente, Kanäle — Bautechnik Kabelkanal — die Regelung schaltet jedes Ventilmodul einzeln DC-Kabel zur Gegenstation Primärtechnik — führt den Strom Sekundärtechnik — misst, schützt, regelt Leistungselektronik — die Ventile Systemtechnik — hat kein Bauteil Bautechnik — Hallen, Fundamente
Der Unterschied steht in der Mitte: die Halle. Darin stapeln sich Ventiltürme aus IGBT-Modulen, die so schnell schalten, dass aus Wechselstrom Gleichstrom wird. Rechts davon geht nur noch Gleichstrom hinaus. Die Ventildurchführungen des Konvertertransformators laufen waagerecht durch die Hallenwand — das sicherste Erkennungsmerkmal auf jedem Foto einer Konverterstation.

Zwei Dinge sind dadurch anders. Die Ventile sind ein eigenes Fach: wer sie auslegt, prüft und baut, ist Leistungselektroniker, nicht Primärtechniker. Und über allem liegt die Systemtechnik — Monopol oder Bipol, VSC oder LCC, Leistung und Spannung, Isolationskoordination. Sie hat kein Bauteil auf dem Gelände und entscheidet trotzdem, was dort überhaupt steht. In einem Umspannwerk gibt es diese Rolle nicht; dort kommt die Hauptschaltung aus der Netzplanung.

Zwei Grenzen

Was oft verwechselt wird.

Wo die Leitung endet

Am Portal, wenn eine Freileitung einläuft, oder am Kabelendverschluss, wenn ein Erdkabel ankommt — die gestrichelten Linien in den Zeichnungen. Davor liegt die Welt der Kabel und Freileitungen: Trassierung, Genehmigung, Masten, Erdkabel, Seekabel, Leitungsbau. Dahinter beginnt die Station. Wer im Projekt am Kabel arbeitet, gehört zur Leitungswelt, auch wenn das Projekt eine Station baut.

GIS oder AIS

Dasselbe Schaltfeld in zwei Bauformen. AIS isoliert mit Luft, steht im Freien und braucht Fläche. GIS isoliert mit SF₆-Gas in einer Metallkapselung und passt in ein Gebäude — kompakter, teurer, Standard, wo kein Platz ist. Beides ist Primärtechnik, und Ingenieure spezialisieren sich auf das eine oder das andere.

Warum Bauleitung kein Teilgebiet ist

Planen, bauen, in Betrieb nehmen, betreiben — jede Anlage läuft durch dieselben vier Phasen. Ein Bauleiter oder ein Inbetriebsetzer arbeitet in einer Phase, nicht in einem Teilgebiet; er führt Primär- und Sekundärtechnik gemeinsam auf die Baustelle. Deshalb zählt er zur Gesamtanlage — es sei denn, die Technik steht im Titel.

Das Netz ist nicht die Anlage

Netzbetrieb, Netzführung, Netzplanung und Asset Management bauen keine Anlage, sie betreiben das Netz. In beiden Zeichnungen taucht diese Welt nur als Gegenstelle der Fernwirktechnik auf: die Netzleitstelle am rechten Rand, außerhalb des Zauns.

Und warum wir das zeichnen.

Weil wir in diesen Projekten besetzen und die Unterschiede kennen müssen, bevor wir jemanden ansprechen. Wer wissen will, wie wir in dieser Branche arbeiten: Headhunter für die Energiewirtschaft.