KRU K-104 – Austausch des Einschubwagens (Retrofit)

Retrofit bedeutet die Modernisierung bzw. der partielle Umbau von KRU/KSO durch Austausch verschlissener Baugruppen gegen moderne Geräte, wodurch Investitionen in die vorhandenen Felder erhalten bleiben.
Im Mittelpunkt steht der Ersatz des kritisch verschleißenden und sicherheitsrelevanten Elements – des Ölschalters. Eingesetzt werden Vakuum- oder SF₆-Leistungsschalter mit Feder- bzw. elektromagnetischem Antrieb; sie benötigen im Vergleich zu Ölschaltern weniger Wartung, besitzen eine hohe Lebensdauer und bessere Kurzschluss-Ausschaltwerte. Möglich ist auch eine umfassende Modernisierung der Schaltanlage: Blockweiser Tausch des Abteils einschließlich Einschubwagen, Schott-/Blendenmechanismus, Erdungsschalter-Antrieb, Türen, Relais-/Schutzschrank sowie Ersatz veralteter Anzeigeelemente und Schlüsselverriegelungen.
Die Zuverlässigkeit einer KRU oder KSO hängt direkt von der Schalttechnik ab. Eine solche Modernisierung ist eine einfache und wirtschaftliche Lösung, die die Ausfallwahrscheinlichkeit reduziert und die Lebensdauer der Schaltanlage verlängert.
Das Retrofit bestehender Ausrüstung ist günstiger als eine Neuanschaffung, vereinfacht Planung/Montage und verkürzt Unterbrechungen der Stromversorgung; regelmäßige Instandsetzungen von Ölschaltern bieten keine Garantien, während viele Zellbaugruppen erhalten werden können.

Zweck und Anwendungsbereich

Das Retrofit-Projekt für den Einschubwagen der KRU K-104 ist für den schnellen Austausch veralteter Ölschalter gegen moderne Vakuum- oder SF₆-Leistungsschalter ausgelegt – bei Beibehaltung des Zellgehäuses, der Sammelschienenbrücken, Kabeleinführungen und Sekundärkreise. Die Lösung ist für Mittelspannungs-Schaltanlagen 6–10 kV in Industrie, Energiewirtschaft, Rohstoffgewinnung und Infrastruktur (Trafostationen, Umspannwerke, Hauptverteilungen) geeignet sowie für Anlagen mit hohen Anforderungen an die Versorgungskontinuität: Rechenzentren, Öl & Gas, Metallurgie, Verkehr, Gesundheitswesen.

Die Hauptziele des Retrofits: Erhöhung der elektrischen und brandschutztechnischen Sicherheit; Senkung der Betriebskosten (OPEX); Reduzierung von Stillständen bei Instandhaltung/Wartung; Anpassung an aktuelle Anforderungen bezüglich Isolationskoordination, Schaltvermögen und Verriegelungen; Integration digitaler Schutztechnik und Zustands-/Lebensdauerüberwachung des Leistungsschalters; erweiterter Service – vom „schlüsselfertigen“ Paket bis zur Lieferung von Unterlagen für die Eigenfertigung.

In der Standardkonfiguration ist der neue Einschubwagen vollständig kompatibel zu Einbaupunkten, Kontaktsystem (Tulpenkontakte/Kontaktmesser), mechanischen und elektrischen Verriegelungen. Zur Beschleunigung der Umsetzung sind drei Basisansätze vorgesehen: Adaption des vorhandenen Einschubwagens auf den neuen Leistungsschalter; Lieferung eines neuen, kompletten Einschubwagens; Einsatz eines werksseitigen „Retrofill“/„Hard-Bus“-Moduls (z. B. Lösungen der Klasse One-Fit/ähnliche) mit vorab entwickelten Schnittstellen und erprobten Prüfungen.

Technische Daten (typische Bereiche)

Parameter	Wert/Bereich	Hinweis
Bemessungsspannung	6; 10 kV (50/60 Hz)	Gemäß Ausgangsdaten der Schaltanlage
Bemessungsstrom der Hauptstrombahn	630–3150 A	Abhängig von Schalterreihe und Sammelschienen
Bemessungs-Kurzschlussausschaltstrom	20–31,5 kA (1 s)	Andere Werte projektspezifisch möglich
Stoßstromfestigkeit (Einschalt-KS, Spitze)	bis 50–80 kA peak	Gemäß Datenblatt des gewählten Schalters
Betriebskategorien	E1/E2; C1/C2	Für Vakuum-Leistungsschalter (Lebensdauer/häufiges Schalten)
Schutzart des Gehäuses	IP3X–IP4X (Außenflächen), IP2X (Bedienbereiche)	Nach Aufstellungsort auszuwählen
Klimatische Ausführung	von -5 °C bis +40 °C (Tagesmittel ≤ +35 °C)	Erweiterter Bereich auf Anfrage
Aufstellhöhe	≤ 1000 m über NN	Darüber: Anpassung der Isolationskoordination
Antrieb des Leistungsschalters	Feder-/elektromagnetischer Antrieb	Mit Fernsteuerung/Fernanzeige
Hilfs-/Steuerspannung	AC/DC, 24–230 V	Gemäß Projektvorgaben
Kompatibilität Schutz-/Leittechnik	Digitale Schutzgeräte, IEC 61850 (Option)	Prozessbus-Anbindung auf Anfrage

Betriebsbedingungen

Das Retrofit-Kit wird für normale Einsatzbedingungen von luftisolierten, innen aufgestellten Schaltanlagen ausgelegt. Typische zulässige Bedingungen (orientiert an Anforderungen der Mittelspannung): Umgebungstemperatur -5 °C bis +40 °C bei Tagesmittel ≤ +35 °C; relative Luftfeuchte bis 95 % (kurzzeitig) ohne Kondensation; Aufstellhöhe bis 1000 m (höhere Lagen erfordern Anpassung der Isolationsabstände und Prüfparameter); industrielle Verschmutzung; keine explosionsfähigen Staub-/Gasgemische; Vibrationen innerhalb der für Schaltanlagen üblichen Grenzen.
Auf Anfrage sind Ausführungen für erweiterte Klimabereiche (Kälte, feucht-tropisch, staubige Räume) sowie mit erhöhter Kondensationsbeständigkeit (Zusatzheizer, Belüftung, Beschichtungen) möglich. Für erdbebengefährdete Regionen werden Nachweise und Befestigungen gemäß geforderter Intensität vorgesehen.

Anordnung und konstruktive Lösungen

Die Projektkonzeption basiert auf der maximalen Nutzung der vorhandenen Metallkonstruktion der K-104-Zelle und der Beibehaltung der Schaltanlagen-Architektur. Zum Lieferumfang des Retrofits gehören: neuer Einschubwagen auf Schienen mit Schalterantrieb; Adapter/Übergangsplatten für das Kontaktsystem; Schott-/Blendenmechanismus mit Führungen und Dämpfern; Antrieb des Erdungsschalters (bei Türmontage – Kompatibilität zu Bedienelementen sichergestellt); Satz Schotten und Lamellen für das Einschubabteil; erneuerte Schlösser/Schlüsselverriegelungen; sekundäre Schnittstellen (Klemmenleisten, Kabelbäume, Steckverbinder) mit Kennzeichnung; Schilder- und Warnkennzeichensatz.

Der Leistungsschalter – bevorzugt Vakuum, alternativ SF₆ – wird nach den Eingangsdaten ausgewählt: Spannung 6/10 kV, Frequenz (50/60 Hz), Bemessungsstrom 630–3150 A, Bemessungs-Kurzschlussausschaltstrom 20–31,5 kA (auf Anfrage höher), mechanische Lebensdauer, Kompatibilität zur Schutztechnik (elektromagnetische/Federantriebe), Optionen für Fernsteuerung, Stellungsanzeige und Diagnostik. Lösungen mit vergossenen Polen (embedded pole) zur Erhöhung der Beständigkeit gegen Feuchte und Staub sind vorgesehen; modulare Antriebe mit reduziertem Wartungsumfang sind möglich. Im Einschubwagen sind mechanische und elektrische Verriegelungen für Türen/Erdungsschalter/Schubmechanik realisiert, die Fehlbedienungen ausschließen. Hauptstromkontakte sind silberhaltig, gefedert und für wiederholte Ein-/Ausfahrzyklen sowie „Hot-Plug“-Anschlüsse ausgelegt.

Die Anordnung berücksichtigt die Beibehaltung der Höhenmaße und Auszugstiefen der K-104, die Einstellung von Anschlägen und Endschaltern, die Vereinheitlichung der Befestigungselemente (Schrauben, Nieten, Gewindeeinsätze) sowie die Möglichkeit einer reversiblen Modernisierung – der alte Einschubwagen kann als Reserve eingelagert werden. Im Schottenmechanismus wird ein schlagzäher, UV- und alterungsbeständiger Isolierstoff verwendet; Verriegelungsantriebe besitzen Serviceöffnungen zur Revision. Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit werden Sekundärkreise auf Klemmen mit Federzuganschluss und 5,08-mm-Raster ausgeführt; Kabelbäume aus wärmebeständigen Leitungen mit Doppelkennzeichnung (Signal/Funktion); sämtliche Stromlauf- und Anschlusslisten werden aktuell mitgeliefert.

Die Integration moderner Schutz-/Leittechnik-Terminals (IEC 61850-ready, SPS/SCADA-Optionen) erfolgt in das vorhandene Relaisfach oder in einen zusätzlich gelieferten Schrank. Optional sind integrierte Strom-/Spannungswandler (inkl. kompakter Sensoren) sowie Temperatur-/Teilentladungs-Sensorik zur Zustandsüberwachung. Zur Verbesserung der Isoliereigenschaften sind Phasen- und Phasen-Erde-Schirme sowie eine optimierte Luftführung im Abteil vorgesehen.

Sicherheit

Die Personensicherheit wird durch ein Maßnahmenpaket gewährleistet: mechanische und elektrische Verriegelungen, Tür-Zwischenverriegelungen, Schlüsseltauschsysteme, Zwangsfreischaltung der Steuerspannung beim Wechsel in die Wartungsstellung, Erdung mit sichtbarer Trennstrecke, Phasen- und Phasen-Erde-Schirme, Schutzschotten mit automatischem Schließen beim Ausfahren des Einschubwagens. Die korrekte Stellung wird über Endschalter erfasst und an der Front angezeigt. Auf den Türen befinden sich Brandschutz-Piktogramme und EHS-Hinweise; Schilder zur Kennzeichnung der Bemessungs-Kurzschlusswerte und der IAC-Klasse sind – falls anwendbar – vorgesehen.

Zur Begrenzung lichtbogenbedingter Schäden werden konstruktive Maßnahmen eingesetzt: Verstärkung der Paneele im potenziell beanspruchten Bereich, Druckentlastungskanäle, verstärkte Türscharniere, robuste Verriegelungen. Bei Bedarf sieht das Projekt Lichtbogendetektoren mit Hochgeschwindigkeits-Abschaltung (über Schutzgerät) und lichtbogenbegrenzende Lösungen vor. Die Schutzart wird nach dem Aufstellungsort gewählt (für Innenaufstellung i. d. R. mind. IP3X an der Gehäuseoberfläche und IP2X in Bedienbereichen; auf Wunsch IP4X/IP54 für Türen des Relaisfachs). Alle Warnhinweise und Schilder werden mehrsprachig mit internationalen Symbolen ausgeführt.

Fertigungsvarianten

Wir bieten drei typische Modernisierungs-Szenarien. Die Wahl hängt von Terminen, Budget, Prüfanforderungen und dem gewünschten Grad der Vereinheitlichung des Schalterparks ab. In der Praxis wird häufig eine Mischstrategie eingesetzt: „Schneller“ Wiederanlauf kritischer Abgänge durch Einbau eines neuen Einschubwagens und schrittweise Adaption der übrigen.

Variante	Kern der Lösung	Vorteile	Besonderheiten/Einschränkungen
Adaption des vorhandenen Einschubwagens	Montage des neuen Leistungsschalters auf dem Original-Chassis mit Adaptersatz, Anpassung der Verriegelungen und Sekundärkreise, Isolationskontrolle.	Minimale Kosten; vertraute Mechanik bleibt; flexibel hinsichtlich Schalterfabrikaten.	Mehr mechanische Nacharbeit; exakte Justage erforderlich; längere Dauer; Typprüfungen begrenzt (FAT/Isolationsprüfungen und Abnahmen).
Neuer Einschubwagen komplett	Lieferung eines neuen Chassis mit Schalter, Schotten, Verriegelungen und Kabelbäumen; Abmessungen und Schnittstellen – kompatibel zur K-104.	Schnelle Inbetriebnahme; minimale Arbeiten vor Ort; alter Einschub als Reserve; wartungsfreundlich.	Etwas höhere Kosten; Logistik/Lagerung erforderlich.
Werksmodul „Retrofill“/„Hard-Bus“ (Klasse One-Fit/analog)	Integriertes Modul mit fertigen Kontakt-Schnittstellen, Schotten, Verriegelungen und erweiterten Typprüfungen.	Kurze Stillstandszeiten; verbesserte Isoliereigenschaften; standardisierte Instandhaltung; hohe Montage-Reproduzierbarkeit.	Anforderungen an die Einbaukompatibilität; festgelegter Lieferumfang; höhere Kosten, jedoch planbares Ergebnis.

Normenkonformität

Das Retrofit-Projekt zielt auf die Anpassung der Schalttechnik an die Anforderungen geltender internationaler und harmonisierter Normen. Je nach gewählter Konfiguration und Prüfprogramm werden berücksichtigt:

IEC 62271-1 - Allgemeine Anforderungen an Mittelspannungs-Schaltgeräte (Betriebsbedingungen, Isolationskoordination, Prüfungen).
IEC 62271-100 - Wechselstrom-Leistungsschalter > 1 kV (Ausschaltklassen, Kurzschluss-Parameter, Prüfzyklen).
IEC 62271-102 - Trennschalter und Erdungsschalter (sichtbare Trennstrecke, Verriegelungen, mechanische Festigkeit).
IEC 62271-200 - Metallgekapselte Mittelspannungs-Schaltanlagen bis 52 kV (Klassifizierung, Abteile, innere Lichtbogenfestigkeit IAC, Schutzarten).
IEC 60529 - Schutzarten von Gehäusen (IP-Code für Türen, Abteile und Bedienelemente).
Bei Digitalisierung: IEC 61850 - Stations-/Prozesskommunikation (auf Anfrage).

Einsatz von Partnern und Kooperationen

Wir sind offen für die Zusammenarbeit mit Auftragnehmern, Herstellern von Elektroausrüstung, Automatisierungs-Integratoren und Investoren, die an der Fertigung/Local Content ähnlicher Lösungen interessiert sind. Kooperationsmodelle: Lizenzierung des Konstruktionspakets mit autorenbegleitender Unterstützung; gemeinsame Pilotserie mit anschließendem Serieneinsatz; OEM-Fertigung der Einschubwagen unter Ihrer Marke; Vertragsfertigung einzelner Baugruppen (Schotten, Chassis, Kontaktadapter, Verriegelungsantriebe). Wir liefern Fertigungsempfehlungen für Zuschnitte/Mechanikbearbeitung, Toleranz-/Passungsplan, Justierschablonen, Anforderungen an Beschichtungen/Lackierung, Ablaufkarten und Checklisten für die Qualitätssicherung.

Bereitgestellte Dokumentation

Der Dokumentationsumfang wird projektspezifisch zusammengestellt und umfasst: Gesamtmontagezeichnungen des Einschubwagens; Stücklisten (BOM) mit Verbrauchsnormen; Sekundärschaltpläne und Kabeljournale; Schemata mechanischer und elektrischer Verriegelungen; Montage-/Justieranleitungen für das Kontaktsystem; Prüfprogramme und -anleitungen (dielektrische und mechanische Prüfungen, Prüfung der Verriegelungen, Kontrolle der Isolationsabstände); Betriebsunterlagen (Datenblatt, Anleitung, Listen für Ersatz-/Verschleißteile); 3D-Modelle und 2D-DXF für CAM. Formate: DWG/DXF, PDF, DOCX, XLSX; 3D - STEP/Parasolid; nach Vereinbarung - SolidWorks (SLDPRT/SLDASM), eDrawings.

Projektphasen

Begehung/As-Is der K-104 und Erfassung der Ausgangsdaten (Bemessungen, Kurzschlussdaten, Pläne, Sammelschienen/Kabel, Abmessungen, Zustand).
Engineering der Einschubwagen-Anordnung, Auswahl des Leistungsschalters und der Verriegelungen, Abstimmung der Standardlösung.
Fertigung von Chassis/Schotten/Adaptern, Vorbereitung der Sekundär-Kabelbäume, Kennzeichnung, Werks-QS.
Werksprüfungen (FAT) des Einschubwagens und des Leistungsschalters (funktional/dielektrisch, Verriegelungsprüfung).
Lieferung/Montage vor Ort, Justage des Kontaktsystems, Prüfung der Fahrwege/Kräfte, Aktualisierung der Kennzeichnung.
Inbetriebnahme, Schulung des Personals, Übergabe der Betriebsunterlagen und Ersatzteilpakete.
Service: Wartungsplan, Zustandsmonitoring, Lieferung von Ersatz- und Modernisierungssätzen.

Wirtschaftlichkeit und Zeitbedarf

Gegenüber einer vollständigen Erneuerung ermöglicht das Retrofit die Reduzierung direkter Investitionen und indirekter Kosten, die mit langen Stillständen, Demontage, Baumaßnahmen und erneuter Raumzertifizierung verbunden sind. In typischen Projekten beträgt der Anteil wiederverwendbarer Assets (Metallkonstruktion, Sammelschienen, Kabel, Fundamente, Türbaugruppen) 60–80 % der Kosten einer neuen Schaltanlage und senkt damit direkt die TCO. Die Wiederinbetriebnahme eines Abgangs nach Lieferung der Baugruppen erfolgt – je nach Variante und Prüfumfang – innerhalb weniger Stunden bis 1–2 Schichten.

Häufige Fragen

Können vorhandene Stromabnehmer/Tulpenkontakte weiterverwendet werden? In den meisten Fällen wird ein Satz neuer Kontaktgruppen eingesetzt, kompatibel mit der K-104-Schiene; das erhöht die Stabilität der Kontaktkraft und reduziert die Erwärmung.
Sind neue Leistungsschalter mit Tür-/Erdungsschalter-Verriegelungen kompatibel? Ja, die Verriegelungen werden auf die vorhandene Kinematik und Interlocks eingestellt; bei Bedarf werden neue Mechanismen mit Schlüsseln geliefert.
Wie erfolgt die Prüf-/Abnahmeorganisation? Es werden Werks- (FAT, Isolations-, Funktionsprüfungen) und Abnahmeprüfungen vor Ort durchgeführt; Umfang und Liste gemäß Prüf- und Mess-Instruktion. Bei Wahl eines werksseitigen „Retrofill“ werden Teile der Prüfungen durch Typprüfungen des Herstellers abgedeckt.

Ihre Vorteile mit uns:

- Kein Bedarf an hochqualifizierten eigenen F&E-Ressourcen – Sie erhalten ein vollständiges Dokumentationspaket, mit dem auch Ingenieur:innen mittlerer Qualifikation arbeiten können.
- Keine Notwendigkeit, Prototypen zu bauen – unsere Erfahrung erlaubt den direkten Start in Serienlose.
- Bei Arbeit nach unserer Dokumentation erhalten Ihre Fachkräfte Beratung zu allen Details des Einschubwagen-Retrofits für KRU K-104.