Die Struktur eines Umspannwerks kann entweder aus Beton oder Stahl mit Konfigurationen wie Portalrahmen und π-förmigen Strukturen entworfen werden. Die Wahl hängt auch davon ab, ob die Ausrüstung einlagig oder mehrlagig angeordnet ist.

1. Transformatoren

Transformatoren sind die Hauptausrüstung in Umspannwerken und können in Doppelwicklungstransformatoren, Dreiwicklungstransformatoren und Spartransformatoren (die sich eine Wicklung für Hoch- und Niederspannung teilen, wobei ein Abgriff von der Hochspannungswicklung als Niederspannung dient) eingeteilt werden Spannungsausgang). Die Spannungspegel sind proportional zur Anzahl der Windungen in den Wicklungen, während der Strom umgekehrt proportional ist.

Transformatoren können anhand ihrer Funktion in Aufwärtstransformatoren (für Sendeumspannwerke) und Abwärtstransformatoren (für Empfangsumspannwerke) eingeteilt werden. Die Spannung des Transformators muss mit der Spannung des Stromnetzes übereinstimmen. Um bei unterschiedlichen Lasten akzeptable Spannungsniveaus aufrechtzuerhalten, müssen Transformatoren möglicherweise die Anzapfungsanschlüsse wechseln.

Basierend auf der Stufenschaltmethode können Transformatoren in Last-Stufenschalttransformatoren und Leerlauf-Stufenschalttransformatoren eingeteilt werden. Laststufentransformatoren werden vor allem in Umspannwerken eingesetzt.

2. Instrumententransformatoren

Spannungswandler und Stromwandler funktionieren ähnlich wie Transformatoren und wandeln hohe Spannungen und große Ströme von Geräten und Sammelschienen in niedrigere Spannungs- und Strompegel um, die für Messgeräte, Relaisschutz und Steuergeräte geeignet sind. Unter Nennbetriebsbedingungen beträgt die Sekundärspannung eines Spannungswandlers 100 V, während der Sekundärstrom eines Stromwandlers typischerweise 5 A oder 1 A beträgt. Es ist unbedingt zu vermeiden, den Sekundärkreis eines Stromwandlers zu öffnen, da dies zu Hochspannung führen kann, die eine Gefahr für Geräte und Personal darstellt.

3. Schaltgeräte

Dazu gehören Leistungsschalter, Isolatoren, Lastschalter und Hochspannungssicherungen, die zum Öffnen und Schließen von Stromkreisen dienen. Leistungsschalter dienen zum Verbinden und Trennen von Stromkreisen während des Normalbetriebs und zur automatischen Isolierung fehlerhafter Geräte und Leitungen unter der Kontrolle von Relaisschutzgeräten. In China werden in Umspannwerken mit Nennspannungen über 220 kV üblicherweise Luftleistungsschalter und Schwefelhexafluorid (SF6)-Leistungsschalter eingesetzt.

Die Hauptfunktion von Isolatoren (Messerschaltern) besteht darin, die Spannung während der Wartung von Geräten oder Leitungen zu isolieren, um die Sicherheit zu gewährleisten. Sie können Last- oder Fehlerströme nicht unterbrechen und sollten in Verbindung mit Leistungsschaltern verwendet werden. Bei Stromausfällen sollte der Leistungsschalter vor dem Trennschalter geöffnet werden, und bei Stromwiederkehr sollte der Trennschalter vor dem Leistungsschalter geschlossen werden. Eine unsachgemäße Bedienung kann zu Sachschäden und Personenschäden führen.

Lastschalter können Lastströme im Normalbetrieb unterbrechen, sind jedoch nicht in der Lage, Fehlerströme zu unterbrechen. Sie werden typischerweise in Verbindung mit Hochspannungssicherungen für Transformatoren oder abgehende Leitungen mit einer Nennspannung von 10 kV und mehr verwendet, die nicht häufig betrieben werden.

Um den Platzbedarf von Umspannwerken zu reduzieren, werden häufig SF6-isolierte Schaltanlagen (GIS) eingesetzt. Diese Technologie integriert Leistungsschalter, Isolatoren, Sammelschienen, Erdungsschalter, Messwandler und Kabelanschlüsse in einer kompakten, abgedichteten Einheit, die mit SF6-Gas als Isoliermedium gefüllt ist. GIS bietet Vorteile wie kompakte Bauweise, geringes Gewicht, Unempfindlichkeit gegenüber Umwelteinflüssen, verlängerte Wartungsintervalle und ein geringeres Risiko von Stromschlägen und Störgeräuschen. Es wurde in Umspannwerken bis 765 kV implementiert. Allerdings ist es relativ teuer und erfordert hohe Herstellungs- und Wartungsstandards.

4. Blitzschutzausrüstung

Umspannwerke sind außerdem mit Blitzschutzgeräten ausgestattet, vor allem Blitzableitern und Überspannungsableitern. Blitzableiter verhindern direkte Blitzeinschläge, indem sie den Blitzstrom in den Boden leiten. Wenn ein Blitz in nahegelegene Leitungen einschlägt, kann es zu Überspannungen im Umspannwerk kommen. Darüber hinaus kann auch die Betätigung von Leistungsschaltern zu Überspannungen führen. Überspannungsableiter entladen sich automatisch zur Erde, wenn die Überspannung einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, und schützen so Geräte. Nach der Entladung löschen sie den Lichtbogen schnell, um den normalen Systembetrieb sicherzustellen, z. B. Zinkoxid-Überspannungsableiter.