Was ist Mittelspannung und wie funktioniert sie?

Das Mittelspannungsnetz ist Teil eines der drei elektrischen Spannungsbereiche und verfügt über eigene technische Merkmale

Genau wie auf einer Straße zirkuliert der Strom durch das Stromnetz, um Energie von den Erzeugungspunkten zu den Verbrauchspunkten wie unseren Häusern, unseren Arbeitsplätzen, Infrastrukturen und öffentlichen Diensten zu leiten… Aber dieser auf den ersten Blick einfache Weg ähnelt eher einem Baum mit unzähligen Ästen in Form von Dilemmata und Nuancen, je nachdem, woher der Strom kommt und wie er erzeugt wird, wie nah die Gebiete des Stromverbrauchs sind, ob es Energiespeichersysteme gibt oder mit welcher Spannungsart er transportiert wird. Heute werden wir einen der drei Hauptzweige der Elektrizität, die Mittelspannung, erklären und was sie charakterisiert und von den beiden anderen Arten existierender elektrischer Spannung unterscheidet.

Bevor wir über Mittelspannung sprechen, ist es klar, dass wir verstehen müssen, was wir unter elektrischer Spannung verstehen und welche Arten es gibt. Die elektrische Spannung ist eine Messung (technisch gesehen eine physikalische Größe), mit der wir die Differenz des elektrischen Potenzials zwischen zwei Punkten in einem Netzwerk berechnen können. Dies wäre so etwas wie die Strömung – in Flussbegriffen –, die ein Kabel durch seine Leitung aushalten kann; dann gilt: Je größer das elektrische Potenzial (größere Menge oder elektrische Ladung), desto höher ist die Spannung, die das Netzwerk kontrolliert und effizient transportieren und/oder unterstützen kann.

Die Spannung, die normalerweise in Volt, Kilovolt oder Megavolt angegeben wird, gibt die Kapazität des Netzes an jedem Punkt an. Mithilfe eines ähnlichen Modells wie der Straßentransport zeigen diese Zahlen die ungefähre Anzahl von Kilometern, die Strom von einem Punkt im Netz zum anderen zurücklegen kann. Wenn wir also davon ausgehen, dass ein Stromnetz 1.000 kV (1 Megavolt) hat, kann es Strom über eine 1.000 km lange Leitung transportieren. Merkwürdig, nicht wahr?

Es gibt also drei Hauptspannungsarten: Hochspannung, Mittelspannung und Niederspannung. Wir unterscheiden sie nach der Menge an Elektrizität, die sie transportieren können, und danach, wie nah oder fern sie jeweils von den Verbrauchspunkten sind. Normalerweise ist die Spannung in den ersten Phasen des Energietransports höher, da dort ein größeres elektrisches Potenzial benötigt wird, um den „Fluss“ zu erhöhen und Verluste zu reduzieren.   

Das Mittelspannungsnetz und seine Eigenschaften

Mittelspannung kommt normalerweise zum Einsatz, wenn es um die Verteilung der Energie geht, die über die uns allen bekannten großen Hochspannungsleitungen ankommt. An diesem Punkt durchläuft der Strom Umspannwerke – Stromverarbeitungszentren, die als Energieverteiler für die Verbraucher fungieren – wo verschiedene Komponenten der Schaltanlage die Energie für ihre weitere Reise anpassen. Normalerweise wird Mittelspannung als Spannung innerhalb eines Spannungsbereichs zwischen 1 und 36 kV angesehen; daher ist jedes Element der elektrischen Schaltanlage, das in diesen Bereichen arbeitet, ein Element des Mittelspannungsnetzes.

Während Hochspannung für unsere Augen sehr gut erkennbar ist – hauptsächlich aufgrund der bereits erwähnten Masten und Leitungen – ist Mittelspannung für unsere Wahrnehmung subtiler; sobald sie die Umspannwerke verlässt, fließt sie – zumindest in Europa – durch unterirdische Netze, die mit bloßem Auge nicht sichtbar sind, bis sie die Niederspannungsverteilung und die Verteilzentren erreicht, die sich nun in der Nähe der Verbrauchsstellen befinden. Das am besten erkennbare Element, um festzustellen, ob in der Nähe ein Mittelspannungsnetz vorhanden ist, ist das Umspannwerk. Es ist leicht zu erkennen, da es sich um ein vorgefertigtes Betongebäude handelt, das die Schaltanlage für die elektrische Umwandlung von Mittel- auf Niederspannung enthält und sich – entweder ober- oder unterirdisch – in unmittelbarer Nähe der Hauptverbrauchspunkte befindet.

Welche Elemente der elektrischen Schaltanlage arbeiten im Mittelspannungsnetz?

Damit dieser gesamte Prozess wie am Schnürchen funktioniert, ist eine Reihe von Elementen und/oder elektrischen Maschinen, auch elektrische Schaltanlagen genannt, notwendig, die effizient und koordiniert agieren, um die Spannung umzuwandeln. Diese befinden sich im Transformationszentrum, das eine Schlüsselrolle dabei spielt, sicherzustellen, dass Energie ihr Ziel erreicht. Sehen wir uns einmal an, was sie sind.

• Elektrischer Transformator: Er ist der Hauptprotagonist des CT und ein elektrisches Element, mit dem die Spannung eines Stromkreises erhöht oder verringert werden kann, um sie anschließend zu verteilen.
• Verteilungszellen: Die Zelle – die das komplexeste und technologisch fortschrittlichste Element des Systems darstellt – wird je nach Typ für unterschiedliche Funktionen verwendet, ist aber wie ein großer Schalter, der den Stromfluss unterbricht oder zulässt. Um dies zu erreichen, ist die technologische Entwicklung von entscheidender Bedeutung. So konnte eine Lösung geschaffen werden, die den Betrieb des Netzes mit Mittelspannungswerten bei absoluter Sicherheit für den Betreiber und das Netz unter widrigsten Bedingungen ermöglicht.
• Schutz-, Steuerungs- und Automatisierungseinheiten: Diese Elemente stellen eine der wichtigsten Revolutionen im Mittelspannungsnetz der letzten Jahre dar. Ihre Funktionen, die von der Fernsteuerung der Mittelspannungstransformatoren über die Berichterstattung und Diagnose bis hin zur Automatisierung reichen, haben es ermöglicht, dem Netz Intelligenz zu verleihen, und machen sie zu einem wichtigen Verbündeten bei der Optimierung des Netzes.
• Niederspannungsschalttafel: Obwohl es sich technisch gesehen um ein Element handelt, das mit Niederspannung arbeitet, ist es für die Aufteilung des Stroms verantwortlich, der sicher und direkt zu den Verbrauchspunkten transportiert werden soll. Auf diese Weise verteilt und schützt das BT-Panel die Energie in unseren Häusern.