Text: Stephan Ruch, swisstrafos.ch im Dezember 2012 (09.2013)
Textquellen:
Lukas Haemmerle, die Geschichte des Schweizer-Stromnetzes, 2001
Michael Neumann, Zwischen Kraftwerk und Steckdose, Jonas Verlag 1987
1to1energy forum, 02/11
AEW; Schlossrueder Erlebnisweg
wikipedia
Geschichte
Die Schweiz ist reich an alten Trafostationen. Kaum in einem anderen Land wurden auf so dichtem Raum so viele unterschiedliche Bautypen von Turmstationen errichtet.
Einleitung
Ohne die Transformatorenbauten wäre die Verwendung des Stroms beim Endverbraucher nicht möglich.Transformatorenbauten sind zur Umwandlung des Stroms notwendig und in den besiedelten Regionen und Industriegebieten überall zu finden. Meist handelt es sich heutzutage um niedrige Fertigelementbauten, in welchen die Transformatoren eingesetzt sind. Oder freiliegende Transformatoren, welche eingezäunt am Boden stehen oder in der Höhe auf einem Masten aufgesetzt sind. Doch zu Beginn der Elektrifizierung um das Jahr 1900 bis etwa Mitte der fünfziger Jahre wurden die Transformatoren vornehmlich in turmartige Bauten eingesetzt.
Der Transformator in diesen Gebäuden hatte die Aufgabe, die Mittelspannung des Wechselstromsystems in eine Niederspannung für den Betrieb, beispielsweise von elektrischen Geräten, umzuwandeln. Ein Turmgebäude wurde gewählt, da die unter Spannung stehenden Freileitungen früher in der Höhe direkt am Turmgiebel mittels Isolatoren (dienen zur Befestigung der Kabel und zur Verhinderung des Stromflusses) befestigt werden konnten und der Strom im Gebäudeinnern direkt dem Transformator zugeführt und in Niederspannung wieder an die umliegenden Gebäuden verteilt werden konnte. Oftmals wurden die Turmbauten im besiedelten Gebiet architektonisch so gestaltet, dass sie sich unauffällig in ihre Umgebung einfügen konnten. Dies hatte schliesslich eine Vielzahl von unterschiedlichen Bautypen zur Folge.
Trotz seinem wichtigen Verwendungszweck wurde dem ursprünglichen Trafoturm kaum grosse Aufmerksamkeit beigemessen. Seinem unauffälligen Verschwinden ebenso. Heutzutage haben die alten Transformatoren und dadurch die Turmbauten oftmals ausgedient, genügten den heutigen Ansprüchen nicht mehr und wurden modernisiert. Oder sie wurden stillgelegt oder gar abgebrochen. Glücklicherweise werden in der Schweiz jedoch noch viele altehrwürdige Trafoturmstationen betrieben oder sind nach der Stilllegung als Zeitzeuge der Elektrifizierung erhalten geblieben.
Turmbauten, welche nicht mehr ihrem ursprünglichen Verwendungszweck dienen, werden heute auch anderweitig weiterverwendet. So beispielsweise wurden stillgelegte Trafostationen zu einem Nistplatz, Wohnhaus, Clublokal oder - ganz originell - zur regionalen Bierbrauerei umgenutzt. Oder sie wurden als Industriedenkmal unter Schutz gestellt und so vor dem Abriss oder dem natürlichen Verfall gerettet.
Geschichte des Transformators
Die Geschichte der Trafobauten und folglich auch des Transformators geht auf die Elektrifizierung der Wohngebiete und der Industrie auf das Jahr um 1900 zurück, als auf das Wechselstromsystem umgestellt wurde. Zwar war der Strom in der Schweiz schon zuvor verbreitet, allerdings im Gleichstromsystem. Erst mit der Entwicklung des Wechselstromsystems war es schlussendlich auch möglich, die Spannung wirtschaftlich sinnvoll und ohne grosse Spannungsverluste über weite Distanzen zu transportieren und von einer Zentrale aus weitere Wohn- und Industriegebiete mit Strom zu versorgen.
Das Problem der Wechselstromtechnik war allerdings, dass die grosse Spannung, welche für den Transport benötigt wurde, nicht wieder sinnvoll für die brauchbare Verwendung der Spannung heruntertransformiert, also umgewandelt werden konnte. Im Jahre 1884 wurde der erste Transformator für die Spannungsumwandlung präsentiert. Er vermochte die Hochspannung auf eine niedrige Spannung herunterzutransformieren, sodass eine Glühbirne mit Storm gespiesen werden konnte. Fortan wurde der Transformator weiterentwickelt. In Ungarn wurde 1885 der erste praxisgerechte Transformator entwickelt, welcher durch die von Schweizern gegründete Firma Ganz in Budapest in die ganze Welt vertrieben wurde. Die selbe Firma war auch für den Bau des wohl ersten Schweizer Wechselstrom-Kraftwerkes in Thorenberg bei Luzern verantwortlich. Es war auch das erste Kraftwerk, welches den aus Wasserkraft produzierten Strom mit einer Spannung von 2000 Volt an Drittabnehmer verkaufte. Mit Freileitungen (Niederspannungsleitungen) wurde der Strom ab 1886 in die Stadt Luzern, wo zur Umwandlung des Stroms wohl auch die ersten turmartigen Trafobauten der Schweiz - eine Art Eisenkabinen der Firma BBC - eingesetzt wurden, geliefert und dort zur Versorgung der Häuser auf 100 Volt umgewandelt. Nach einem Projekt in Deutschland, bei welchem 1891 erstmals Strom in einer grossen Spannung von 15Kv [1 Kilovolt (Kv) entspricht 1000 Volt] über 175 km mit einem Verlust von nur 25% transportiert werden konnte, wurden in der Folge in der Schweiz viele Kilometer Starkstromleitungen für den weiten Transport hoher Stromspannungen im Kilovoltbereich errichtet. Bis zu diesem Zeitpunkt kannte man in der Schweiz praktisch nur Niederspannungsleitungen, vorallem den Strassen entlang geführt, für den Transport von Spannungen bis 1000 Volt (Wechselstrom).
Stromtransportebenen
Im Schweizer Stromnetz gibt es verschiedene Transportebenen. In der ersten Ebene wird durch die Kraftwerke der Strom in Freileitungen (Starkstrom) eingespiesen und zur Verteilung an die überregionalen Verteilnetze weitergeleitet. Durch Unterstationen wird der Strom in den überregionalen Verteilnetzen auf Mittelspannung heruntertransformiert und an die regionalen Verteilnetze weitergegeben. Zur Umwandlung der Mittelspannung in die Niederspannung sowie zur Verteilung des Stroms an die lokalen Netze werden die Transformatorenbauten benötigt. Sie transformieren den Strom in der Schweiz von der Mittelspannung (in der Regel 16 Kilovolt) auf 400 Volt (Niederspannung) herunter. Bis zum Hausanschluss wird der Strom auf der letzten Ebene an die Verteilkabinen transportiert, welche für die Versorgung der Haushalte (230 Volt) verantwortlich sind. Mittlere und kleinere Industriebetriebe werden mit Mittelstrom versorgt und besitzen in der Regel eigene Transformatorenstationen.
Aufbau einer Trafostation
Eine Transformatorenstation besteht im Wesentlichen aus dem Gebäude selbst, aus mindestens einem Transformatoren, einer Mittelspannungsschaltanlage und einer Niederspannungsverteilung. In einer einfachen Turmstation liegt der Transformator meist im Erdgeschoss. Darüber, im Obergeschoss, befinden sich die Schalt- und Verteilanlagen. Ein einfacher Transformator ist in der Lage, die Stromverteilung von 60 bis 100 Haushalten abzudecken, oder den Strom für die Strassenbeleuchtung an ganze Quartiere zu verteilen.
Der Transformator, welcher für die Umwandlung des elektrischen Stroms mit hoher Spannung in solche mit niedriger Spannung - oder umgekehrt - zuständig ist, funktioniert wie folgt: Er besteht aus einem geschlossenen Eisenkern und zwei Spulen (Primär- und Sekundärspule). Die Spulen sind im Eisenkern getrennt voneinander und weisen keine Verbindung zueinander auf. Fliesst Strom (Wechselstrom in mittlerer Spannung) durch die Primärspule, wird ein Magnetfeld um die Spule erzeugt. Der Eisenkern bündelt das sich ständig ändernde Magnetfeld und führt die daraus entstandene Spannung in die Sekundärspule, welche für die Umwandlung der Ausgangsleistung verantwortlich ist. Je mehr Windungen auf der Sekundärspule, desto grösser ist die Ausgangsspannung. Je weniger Windungen auf der Sekundärspule, desto niedriger wird die Spannung umgewandelt.
Die Mittelspannungsschaltanlage ist für die Verteilung oder Umspannung der elektrischen Energie verantwortlich.
Die Niederspannungsverteilung ist wie der Name bereits andeutet, für die Verteilung der Niederspannung besorgt.
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