KRU K-37 – Austausch des ausfahrbaren Einschubs (Retrofit)

Retrofit (Nachrüstung) ist die Modernisierung bzw. teilweise Umrüstung von Komplett-Mittelspannungsschaltanlagen (KRU) und einseitig bedienbaren Schaltzellen (KSO) durch Ersatz verbrauchter Komponenten durch moderne Lösungen. Für viele Umspannwerke und Mittelspannungsschaltanlagen 6–10 kV wird der größte Effekt durch den Austausch des am stärksten beanspruchten und zugleich kritischsten Aggregats erzielt – des Öl-Leistungsschalters (Geringöl) – gegen einen Vakuum- (oder SF₆-)Leistungsschalter mit Feder- oder elektromagnetischem Antrieb. Im Unterschied zu Ölschaltern entfallen regelmäßige Maßnahmen der Ölpﬂege; moderne Schalter besitzen eine erhöhte Schaltlebensdauer und vereinfachen den Betrieb. Parallel werden bei Bedarf Verriegelungen, Shutter-Mechanismen, Antriebe von Erdungsschaltern, Sekundärkreise und Türfelder aktualisiert. Der Retrofit ermöglicht die Beibehaltung von Sammelschienen, Fundamenten, Kabeleinführungen und Befestigungs-/Anschlussmaßen – mit reduzierten Budgets und Stillstandszeiten bei unveränderter Zuverlässigkeit.

Zweck und Anwendungsbereich

Die angebotene Lösung dient dem Austausch des ausfahrbaren Einschubs (Fahrwagen) der KRU-Baureihe K-37 durch einen neuen, in Abmessungen und Anschlussmaßen zur vorhandenen Zelle kompatiblen Einschub. Das Konzept ist für Mittelspannungsschaltanlagen 6 und 10 kV bei 50 Hz bestimmt – in Kraftwerken, Netzumspannwerken, Industrie- und Infrastrukturanlagen sowie in der Landwirtschaft und der Rohstoffindustrie. Der Retrofit kann sowohl zur Aufrechterhaltung der Betriebsbereitschaft bei erschöpfter Lebensdauer der Schalter als auch im Rahmen von Programmen zur Erhöhung der Betriebssicherheit, zur Senkung der Betriebskosten und zur Digitalisierung der Sekundärsysteme eingesetzt werden.

Der neue Einschub mit modernem Leistungsschalter gewährleistet die vorgesehenen Schaltvorgänge (Ein/Aus, automatisches Wiedereinschalten – AWE, Schutz- und Automatisierungsfunktionen) in Normal- und Fehlerfällen, u. a. bei Kurzschluss und Überlast. Die Auslegung ist für Netze mit isoliertem oder kompensiertem Sternpunkt geeignet. Durch standardisierte Adapter für die Primär-Steckkontakte und einen kompatiblen Sekundärsteckverbinder wird die volle elektro-mechanische Kompatibilität mit den meisten K-37-Modifikationen ohne Umbau des Schienenraums und der Kabelanschlüsse erreicht. Je nach Projekt wird die Modernisierung durch neue Strom-/Spannungswandler, Lichtbogenschutz, moderne Schutz-/Automatisierungsterminals und Zustands-Sensorik ergänzt.

Technische Daten (typisch)

Parameter	Wert für Retrofit K-37	Hinweis
Bemessungsspannung	6 kV / 10 kV	Netzfrequenz 50 Hz
Höchste Betriebsspannung	7,2 kV / 12 kV	Abhängig vom Schaltertyp
Bemessungsstrom der Hauptkreise	630 / 1000 / 1600 A (nach Vereinbarung bis 2000–2500 A)	Thermische Auslegung projektbezogen zu prüfen
Bemessungsausschaltstrom	20 / 25 / 31,5 kA	Je nach Schalter-Baugröße
Kurzzeitstromfestigkeit (3 s)	20 / 31,5 kA	Wirkdauer typ. 3 s (Hauptkreise)
Stoßstromfestigkeit (Scheitel)	bis 51–80 kA	Abhängig von der Feldkonfiguration
Lebensdauerkategorie des Schalters	Klasse M2/E2	gemäß aktueller Normen für Vakuumschalter
Schutzart	IP31/IP34 (Innenaufstellung); bis IP54 (Außenaufstellung)	Projekt- und zellabhängig
Klimakategorie	nach EN/IEC 60721-3-4 bzw. EN/IEC 60721-3-3	projektbezogen
Hilfsspannung	110/220 V AC/DC	Weitere Varianten nach Vereinbarung
Abmessungen des Einschubs (Richtwerte)	kompatibel zu K-37 (Breite 900/1350 mm; Tiefe bis 1600 mm)	ohne Änderung der Befestigungs-/Anschlussmaße
Schnittstelle der Sekundärkreise	kompatibler Steckverbinder/Adapterleisten	gemäß vorhandenen Schaltplänen
Stellungen des Fahrwagens	Wartung / Prüfstellung / Betriebsstellung	Beweg- und Schaltverriegelungen
Optionen	Lichtbogenschutz, Sensorik, Betriebszähler, Fernüberwachung	Einbindung in Leit-/SCADA-Systeme

Betriebsbedingungen

Der Retrofit-Satz ist für den Einsatz in MS-Schaltanlagenräumen und/oder Außengehäusen bestimmt, die die einschlägigen Vorgaben erfüllen. Klimakategorien – nach EN/IEC 60721-3-4 bzw. EN/IEC 60721-3-3 (projektbezogen); Umgebungstemperatur i. d. R. -40 … -45 °C bis +40 … +45 °C; relative Feuchte bis 95 % bei Anti-Kondensationsmaßnahmen (Heizer, Lüftung, Drainage). Zulässige Aufstellhöhe – bis 1000 m ü. M. ohne Derating; bei größerer Höhe zusätzliche Nachweise der elektrischen Festigkeit und Thermik. Schutzart der Umhüllung für „Innenaufstellung“ – nicht niedriger als IP31/IP34, für „Außenaufstellung mit Wärmedämmung“ – bis IP54 (projektbezogen). Bei erhöhter Kondensation und Verschmutzung (z. B. Pumpwerke, Chemie, Küstenzonen) sind Isolationsklassifizierung, Anti-Kondensationsheizung und Mikroklimakontrolle vorzusehen.

Erdbebensicherheit, Vibrationsfestigkeit, Brandverhalten der Kabeleinführungen sowie Kategorien für Verschmutzung/Kondensation werden gemäß der Ausgangszelle K-37 und den Projektanforderungen festgelegt. Für Außengehäuse sind zusätzlich zu vereinbaren: Aufbau der Wärmedämmung, Ausführung von Dach/Abdeckungen, Kabeleinführungen mit Kabelverschraubungen, UV-beständige Beschichtungen, Korrosionsschutz von Metallteilen und Befestigungen (Feuerverzinkung, Pulverbeschichtung).

Aufbau und Konstruktion

Die Grundkonfiguration des neuen Einschubs für K-37 folgt der Logik der Originalzelle: Fahrwagen (Rahmen) mit Leistungsschalter, primäre Steckkontakte, Ein-/Ausfahrmechanik auf Führungsschienen, Satz mechanischer/elektrischer Verriegelungen, Shutter-Mechanismus, Gegenstück des Sekundärsteckverbinders sowie Bedienelemente in der Front. Konstruktive Merkmale:

moderner Vakuum- (oder – projektbezogen – SF₆-)Leistungsschalter mit Feder- oder elektromagnetischem Antrieb, Lebensdauerkategorie E2/M2 gemäß aktuellen Normen;
Adapter der Primärkontakte zur geometrischen Kompatibilität mit den Sammelschienen- und Kabel-Gegenstücken der K-37-Zelle ohne Umbau der Schienenführung;
universeller Sekundärsteckverbinder (oder Adapterleisten) zur Anbindung vorhandener Steuer-, Meldungs- und Schutzkreise;
Erdungsschalter des Abgangs (falls in der Zelle vorgesehen) mit Antrieb, Verriegelungen und Stellungsanzeige;
Shutter-Einrichtungen, die beim Ausfahren automatisch die Primärkontakte abdecken, sowie Türverriegelung;
Satz von Schildern, Piktogrammen, Sichtfenstern und zwischenfeld-/zwischenraum-Verriegelungen (projektbezogen).

Für typische K-37-Modifikationen stehen drei Modernisierungsstufen (nach Aufwand und Implementierungszeit) zur Verfügung:

Anpassungssatz für den vorhandenen Einschub – Austausch des Leistungsschalters und Anpassung von Verriegelungen/Sekundärkreisen auf dem bestehenden Fahrwagen. Minimale Kosten, jedoch höherer Justage- und Inbetriebnahmeaufwand.
Vollständiger Ersatz des Einschubs – Lieferung eines neuen, vollständig kompatiblen Fahrwagens mit Schalter, Shutters, Steckverbinder und Verriegelungen. Schnellste Inbetriebnahme; der originale Einschub mit Ölschalter kann als Reserve verbleiben.
Modulares „Plug-in“-Bauglied (Werks-Retrofit-Modul) – vormontierter Funktionsblock mit Schnittstellenrahmen, vereinheitlichtem Kontakt- und Verriegelungssystem. Maximale Standardisierung und verbesserte Luft-/Kriechstrecken, kürzeste Montagezeit; höhere Anfangskosten.

Auf Basis der Anlagenaufnahme und der Bestandsunterlagen wird die optimale Variante ausgewählt. Erforderlichenfalls erfolgen Anpassungen der Fronttafel, Einbau neuer Gegenstücke des Sekundärsteckers, Ersatz/Umsetzung von Endschaltern, Sensoren und Innenverkleidungen. Das Projekt berücksichtigt die Lage von Strom-/Spannungswandlern, die Abmessungen der Kabelräume, Bedienzonen und Zugänglichkeit der Antriebe.

Sicherheit

Das Retrofit-Konzept erhält oder erhöht das Sicherheitsniveau im Vergleich zur Ausgangskonfiguration K-37. Mechanische und elektrische Verriegelungen gegen Fehlbedienungen werden umgesetzt (Sperre der Fahrwagenbewegung bei eingeschaltetem Schalter, Sperre des Einschaltens bei geöffneten Shutters, Kopplung „Leistungsschalter – Erdungsschalter“, Türverriegelung bei eingeschaltetem Abgang). Definierte Stellungen „Wartung/Prüfung/Betrieb“, Stellungsanzeigen der Hauptgeräte, Plombier- und Vorhängeschloss-Möglichkeiten sind vorgesehen. Projektbezogen können Lichtbogenschutzsysteme (optische Sensoren/Stromkriterien) sowie Mikroklima-Überwachung und Ereignisaufzeichnung eingesetzt werden.

Für Felder mit erhöhten Anforderungen an den Personenschutz können Lösungen nach aktuellen Prinzipien der inneren Störlichtbogenfestigkeit (IAC) und Verfügbarkeitsklassen LSC ausgelegt werden. Bei Bestandszellen hängt der Grad der Erfüllung von der Gehäusekonstruktion, der Gasableitung, vorhandenen Entlastungsklappen und verstärkten Türen ab. Im Rahmen des Retrofits ist die Installation zusätzlicher Ableitkanäle und Verstärkungen des Gehäuses zulässig (nach Nachweis und Prüfungen).

Ausführungen und Optionen

Leistungsschalter: Vakuum-Schalter namhafter Hersteller (6/10 kV; Ströme 630–1600 A, nach Vereinbarung bis 2000/2500 A; Ausschaltvermögen 20–31,5 kA); alternativ SF₆-Schalter des geforderten Typs.
Antriebe: Feder-Motor-Antriebe (mit Not-Handspannung) oder elektromagnetische Antriebe; Handantrieb für Erdungsschalter; Fern-/Ortbedienung.
Sekundärkreise: kompatibler Sekundärstecker; Adapter für vorhandene Kabelbäume; Modernisierung von AWE/Netzumschaltung, Fernmeldungen und lokaler Anzeige.
Schutz & Service: Schutz-/Automatisierungsterminals (Schnellabschaltung, zeitverzögerter Überstromschutz, Erdschlussschutz, gerichtete Stufen, Lastabwurf), Lichtbogenschutz, Rekorder, Integration gemäß IEC 61850/Modbus (projektbezogen).
Material & Ausführung: verzinkte oder Edelstahl-Bauteile, Pulverbeschichtung, Anti-Kondensationsheizer, Temperatur-/Feuchtesensoren.
Dokumentation: 3D-Modelle, Konstruktionsunterlagen, Stücklisten, Montage-/Einstell-/Betriebsanleitungen, Prüfprotokolle, Prüfprogramme.

Vergleich typischer Retrofit-Ansätze

Ansatz	Leistungsumfang	Vorteile	Besonderheiten
Anpassungssatz für vorhandenen Einschub	Austausch des Leistungsschalters, Anpassung der Verriegelungen, Sekundär-Integration	Niedrigste Kosten, Fahrwagen bleibt erhalten	Präzise Justage erforderlich, längere Inbetriebnahme
Neuer Einschub (komplett)	Lieferung des Fahrwagens mit Schalter, Shutters, Stecker und Verriegelungen	Schneller Hochlauf, minimaler Montageaufwand, Alt-Einschub als Reserve nutzbar	Kosten höher als beim Anpassungssatz
„Plug-in“-Modul (Werksmodul)	Vormontierter Block mit Schnittstellenrahmen und vereinheitlichten Kontakten	Kurze Termine, verbesserte Isolationsabstände, Werksprüfungen	Höchste Anfangsinvestition, dafür geringste Risiken und Zeiten

Normenkonformität

Das Retrofit-Paket wird unter Beachtung der aktuellen Anforderungen an Mittelspannungsschaltgeräte und -schaltanlagen geplant. Im Projekt werden die Zielnormen und die Abgrenzung der Verantwortlichkeiten (Schalter/Einschub/Zelle) festgelegt. Bei der Auswahl des Leistungsschalters und des Zubehörs werden u. a. berücksichtigt (projektspezifische Präzisierung):

IEC 62271-1 - allgemeine Anforderungen an Schaltgeräte und Schaltanlagen (AC);
IEC 62271-100 - Leistungsschalter (Lebensdauerkategorien, Schaltvermögen, Prüfungen);
IEC 62271-102 - Trennschalter und Erdungsschalter (Mechanik, Verriegelungen);
IEC 62271-200 - metallgekapselte MS-Schaltanlagen 1–52 kV (LSC/IAC-Klassifizierung für neue/modernisierte Felder);
IEC TS 62271-304 - Klassifizierung von Innenraum-Schaltanlagen unter erschwerten Bedingungen (Kondensation/Verschmutzung);
EN/IEC 60721-3-3 und EN/IEC 60721-3-4 - Umgebungsbedingungen/Klimakategorien für die Aufstellung.

Partnerschaften und Auftragnehmer

Wir sind offen für eine Zusammenarbeit mit Herstellern von Elektroausrüstung, Maschinenbau- und Engineering-Unternehmen zur Serienfertigung von Einschüben für K-37. Mögliche Modelle: Lieferung kompletter Einschübe mit Ihrem Typenschild, Lieferung von „Halbfabrikaten“ (Rahmen, Adapter, Fronttafeln, Shutter-Mechanismen), Übergabe vollständiger Konstruktionsunterlagen mit autorenbegleiteter Produktionsanlaufbetreuung sowie „schlüsselfertig“ – Planung, Fertigung, Inbetriebnahme und Übergabe vor Ort. Für Investoren und Systemintegratoren ist der Service-Markt des installierten Bestands der KRU K-37 und verwandter Baureihen (K-V, K-VI, K-IX u. a.) interessant – mit minimalen F&E-Aufwänden dank ausgereifter Standardlösungen, 3D-Bibliotheken und erprobten Arbeitsanweisungen.

Bereitgestellte Dokumentation

Zum Standardpaket gehören: Satz Ausführungszeichnungen (DWG/DXF), Stücklisten, Betriebsunterlagen, 3D-Modelle (STEP/Parasolid), Layouts der Fronttafeln, Montagepläne und Eingangsprüfblätter, Anleitungen zu Transport/Lagerung/Montage/IBN, Protokolle der Typ- und Abnahmeprüfungen. Die Dokumentation wird an Ausschreibungsanforderungen und die Fertigungsmöglichkeiten Ihres Werks angepasst (Blechstärken, Beschichtungen, Befestigungsteile usw.). Auf Wunsch liefern wir editierbare Quellen für AutoCAD/SolidWorks/Compass-3D zur schnellen PLM-Integration.

Wir bieten Ihnen die Dokumentation für den Austausch des ausfahrbaren Einschubs KRU K-37 (Retrofit) an:

- Vorläufige technische Unterlagen zur Teilnahme an Ausschreibungen zum Austausch des ausfahrbaren Einschubs KRU K-37. Wir bereiten die Informationen zur Bewertung der Fertigungsmöglichkeit gemäß Ausschreibungsunterlagen und Fragebögen vor.
- Ausführungszeichnungen, 3-D-Modelle und weitere Unterlagen für die Fertigung des Einschubs KRU K-37 in Ihrem Werk. Falls Sie keine Eigenfertigung planen, unterstützen wir die Vergabe von Baugruppen an externe Hersteller. In Ihrem Werk erfolgen Endmontage und Verdrahtung.
- Sämtliche Unterlagen werden bei Bedarf gemäß Projektvorgaben sowie Ihren technologischen Möglichkeiten (Blechdicken, verfügbare Beschichtungen, Befestigungssortiment usw.) angepasst.
- Ist in der Station Ausrüstung eines anderen Herstellers installiert, erstellen wir ergänzend eine entsprechende Dokumentation für gleichartige Ausrüstung zusätzlich zum Bestand.

Ihre Vorteile:

- Keine Notwendigkeit, hochqualifiziertes Planungspersonal dauerhaft vorzuhalten – Sie erhalten einen vollständigen Doku-Satz für das Produkt, mit dem ein Ingenieur mittlerer Qualifikation arbeiten kann.
- Keine Prototypen erforderlich – unsere Erfahrung ermöglicht den erfolgreichen Anlauf von Serienchargen unmittelbar aus der Dokumentation.
- Bei Arbeit nach unseren Unterlagen erhalten Ihre Fachkräfte Beratung zu allen Details des Einschub-Retrofits KRU K-37.