KRU K-47 - Austausch des ausfahrbaren Einschubs (Retrofit)

Retrofit des ausfahrbaren Einschubs KRU K-47 (K-47) - eine ingenieurtechnische Modernisierung von Mittelspannungsschaltanlagen 6–10 kV mit Austausch verschlissener Baugruppen durch moderne Vakuum- oder SF₆-Schaltgeräte bei Beibehaltung des Zellgehäuses, der Sammelschienen, Kabeleinführungen und der stationären Infrastruktur. Wichtige Suchbegriffe: „Retrofit KRU K-47“, „Austausch ausfahrbarer Einschub K-47“, „OneFit-Modul für K-47“, „Ersatz Ölleistungsschalter durch Vakuumschalter“, „Modernisierung KRU/KSO 6–10 kV“.

Zweck und Einsatzbereich

Ziel des Retrofits ist es, den Lebenszyklus der KRU K-47 zu verlängern, Sicherheit und Ausfallsicherheit zu erhöhen und die Schalttechnik auf den aktuellen Stand zu bringen – ohne vollständigen Austausch der Felder. Typische Einsatzszenarien:

Industrielle Umspannwerke und Verteiler 6–10 kV in Metallurgie, Chemie, Öl- und Gasverarbeitung, Bergbau, Zement- und Glasindustrie, Wasserwerken sowie objekten der Daseinsvorsorge.
Energieversorgung kommerzieller und sozialer Einrichtungen (EKZ, Bürozentren, medizinische Einrichtungen, Rechenzentren), wo Stillstandszeiten und CAPEX zu minimieren sind.
Energietransport und Infrastrukturobjekte (Bahnknoten, Flughäfen, Depots), die planbare Abschaltungen und hohe Instandhaltbarkeit erfordern.

Der Retrofit umfasst den Austausch des Ölleistungsschalters durch einen modernen Vakuum- oder SF₆-Leistungsschalter, Einbau eines neuen ausfahrbaren Einschubs bzw. eines werkskonfektionierten Moduls, Anpassung der mechanischen und elektrischen Verriegelungen, Modernisierung des Schieber-/Shutter-Mechanismus, Adaption der Sekundärkreise, Ersatz des Erdungsschalter-Antriebs sowie Aktualisierung von Schildern und Kennzeichnungen nach ESKD. So werden die geforderten Abschaltleistungen und die elektrische/mechanische Lebensdauer (E2/M2) erreicht, die Selektivität der Schutzsysteme verbessert und Betriebsrisiken durch Alterung von Isolierung und Ölwirtschaft reduziert.

Technische Daten (typischer Bereich für Retrofit KRU K-47)

Parameter	Wert/Bereich	Hinweise
Nennspannung	6; 10; 12 kV (50 Hz)	Auswahl gemäß Kundennetz (Klassen 7,2/12 kV)
Nennstrom der Hauptschiene	630 / 1000 / 1250 / 1600 / 2000 / 2500 / 3150 A	Abhängig von Schalter und Sammelschienen
Ausschaltvermögen (I_k)	20 / 25 / 31,5 / 40 kA eff. (3 s)	Gemäß Daten des gewählten Leistungsschalters
Stoßstrom (I_p)	bis 50/63/80 kA	Je nach Ausführung
Prüfspannung mit Netzfrequenz (1 min)	7,2 kV: 20 kV; 12 kV: 28 kV	Zwischen den Phasen/Phase-Erde
Stoßspannungsfestigkeit (BIL)	7,2 kV: 60 kV; 12 kV: 75 kV	Standardwerte für MS-Anwendungen
Verschleißklassen	E2 / M2	Nach IEC für den Leistungsschalter
Schutzart des Gehäuses	IP3X–IP4X (Innenaufstellung)	Nach IEC 60529; optional höhere Schutzart
Betriebsbedingungen	-5…+40 °C; rF ≤ 95 %; Höhe ≤ 1000 m	Sonderausführungen für erschwerte Umgebungen
Steuerstromkreise	AC/DC 110/220 V (u. a.)	Speisung für Antriebe und Schutz/Leittechnik
Schnittstelle	Steckverbinder/Klemmen des Einschubs	Standardisierte Codierungen und Typenschilder
Optionen	Motorantrieb, automatische Umschaltung (ATS), Fernsteuerung, Temperatur-/Strom-Monitoring	Gemäß Lastenheft
Prüfungen	Elektrische, mechanische, dielektrische Prüfungen; Verriegelungsprüfungen	Abnahmeprüfungen + ggf. Typprüfungen (bei Modulen)

Betriebsbedingungen

Ausgelegt für normale Einsatzbedingungen bei Innenaufstellung von Mittelspannungsschaltanlagen: Umgebungstemperatur -5 °C bis +40 °C, relative Feuchte bis 95 % ohne Kondensation, Aufstellungshöhe bis 1000 m. Bei abweichenden Bedingungen (erhöhte Staub-/Feuchtebelastung, aggressive Atmosphäre, Vibrationen, Höhen >1000 m) werden projektspezifische Maßnahmen vorgesehen: Tropenausführung, verstärkte Dichtung der Fächer, Zusatzheizung/Belüftung mit Thermostatierung, Auswahl von Isolierstoffen mit erhöhter Spannungsfestigkeit und Kriechstrecken, Anpassung der Isolationsabstände unter Berücksichtigung von Höhenfaktoren sowie Kondensationsschutz (positiver Wärmehaushalt, Lufttrockner, betriebliche Maßnahmen). Klimakategorien gemäß EN/IEC 60721-3-3 bzw. EN/IEC 60721-3-4.

Für Objekte mit ausgeprägter saisonaler Temperatur- und Feuchteänderung werden lokale Schaltschrankheizer mit Thermo-/Hygrostaten sowie Zu-/Abluftanlagen mit Vorwärmung und Filterung eingesetzt, um Korrosion, Isolationsalterung und Ausfälle durch Leckströme zu verhindern. Auf Wunsch kann ein Mikroklima-Monitoring (t/φ-Sensoren, Heizbetriebsstundenzähler) sowie eine API-basierte Meldung bei Parameterüberschreitungen implementiert werden.

Anordnung und konstruktive Lösungen

Die Grundanordnung erhält die Architektur der KRU K-47 mit separaten Fächern: Mittelspannungsfach des ausfahrbaren Einschubs, Sammelschienenfach, Kabel-/Wandlerfach, Fach für Sekundärtechnik (Relais-/Leittechnikpanel). Im Zuge des Retrofits gilt:

Ein neuer ausfahrbarer Einschub, kompatibel in Anschluss- und Einbaumaßen, mit modernem Leistungsschalter (Vakuum oder SF₆) und Feder- oder Elektromagnetantrieb. Adaption an bestehende Kontaktsysteme (stationäre Tulpen/Steckschwerter), Führungen und Arretierungen ist vorgesehen.
Verriegelungen werden modernisiert: Verhindern des Ausfahrens bei „EIN“, Verbot des Einschaltens bei geöffneter Tür, gegenseitige Verriegelungen Leistungsschalter/Erdungsschalter, Logik für Tür und Schieber. Bei Bedarf Einbau elektromagnetischer Verriegelungen mit Zustandsmeldungen in SCADA/Leitsystem.
Der Schieber-/Shutter-Mechanismus (zwischen den Phasen und Phase-Erde) wird mit verbesserten dielektrischen Eigenschaften erneuert; automatisches Schließen beim Ausfahren des Einschubs wird sichergestellt.
Der Antrieb des Erdungsschalters wird durch eine moderne Ausführung (Hand- oder Motorantrieb) mit unabhängiger Verriegelung und Endschaltern zur Fernanzeige ersetzt.
Sekundärkreise werden auf aktuelle Schaltungstechnik gebracht: standardisierte Steckverbinder des Einschubs, Klemmenreihen auf DIN-Schienen, vereinheitlichte Kabelbäume, neue Stellungs-Mikroschalter, ggf. Verschleißsensoren der Kontakte (falls im Schaltgerät vorgesehen), Antriebsbereitschaftsüberwachung.
Bei Bedarf Rekonstruktion der Türen (Steifigkeit, Bänder, Schlösser), Verstärkung der Zwischenfach-Trennwände, Austausch der Durchführungsisolatoren, Schirme und Schienenhalter gegen nicht brennbare, kriechstromfeste Materialien mit hohen CTI/PTI-Werten.

Zur Flottenvereinheitlichung und ZEP-Logistik werden Schaltgeräte mit breiter Nennstrom-/Ausschaltleistungs-Palette und wechselbaren Antrieben eingesetzt. Die Konstruktion ermöglicht spätere Instandhaltung ohne Demontage der Zelle: Ausfahren, Revision und Wiedereinsetzen mit minimaler Stillstandszeit.

Sicherheit

Sicherheitsmaßnahmen umfassen ein System mechanischer und elektrischer Verriegelungen, Erdung und Abschirmung der stromführenden Teile, Schieber-Trennblenden, Zustandsüberwachung der Bedienelemente sowie isolierende Abdeckungen und Türen mit erhöhter Festigkeit. Es werden Maßnahmen zur Beherrschung der Folgen eines Innenlichtbogens vorgesehen: Druckentlastungskanäle, verstärkte Paneele, hochfeste Verbindungselemente, Markierung von Gefahrenzonen. Die Schutzart der Gehäuse entspricht den typischen Anforderungen für Innenaufstellung; bei abrasivem Staub/korrosiver Umgebung sind höhere Schutzarten mit gefilterter Belüftung des Sekundärtechnikfachs möglich.

Das System der Zwischenverriegelungen verhindert Fehlbedienungen (Aus-/Einfahren bei „EIN“, Einschalten bei offener Schieberstellung usw.). Es wird eine gut sichtbare Anzeige der Stellungen „AUS/ EIN/ GEERDET“ implementiert; auf Wunsch auch ein Schlüsselsystem mit eindeutigen Codes (LOTO). Integration in Leitsysteme und SCADA-Meldungen wie „BEREIT“, „ANTRIEB STÖRUNG“, „STELLUNGSINKONSISTENZ“ sind möglich.

Ausführungsvarianten

Wir bieten drei bewährte Retrofit-Konfigurationen, die sich in Umfang, Terminen und Kosten unterscheiden:

Adaptionssatz für bestehenden Einschub. Auf der vorhandenen K-47-Einschubwagen-Basis wird ein neuer Leistungsschalter mit Übergangsplatten, Adaptern sowie einem Upgrade-Satz für Verriegelungen und Sekundärsteckverbinder installiert. Abnahmeprüfungen werden durchgeführt. Vorteile: geringste Materialkosten. Nachteile: höhere Arbeitsaufwände, abhängig vom Zustand des Alt-Einschubs.
Kompletter Austausch des ausfahrbaren Einschubs. Lieferung eines neuen, geometrisch und kontakt-/verriegelungsseitig kompatiblen Einschubs. Schnelle Montage, nahezu ohne Arbeiten am Zellengehäuse. Der Alt-Einschub mit Ölschalter kann als Reserve verbleiben. Ausgewogene Lösung bzgl. Termine und Risiko.
Werkskonfektioniertes Modul („Plug-and-Play“). Komplettmodul mit integriertem Leistungsschalter, Schiebermechanismus, Verriegelungssystem und Kontaktadaption. Vorteile: verbesserte dielektrische Eigenschaften, Typprüfungen nach aktuellen Normen, hohe Reproduzierbarkeit der Qualität, reduzierte Inbetriebnahmezeiten.

Kriterium	Adaptionssatz	Neuer Einschub	Werksmodul
Implementierungszeit	Länger (durch Anpassung und Vor-Ort-Prüfungen)	Kurz (minimale Arbeiten im Schrank)	Minimal (einbauen-anschließen-prüfen)
Eingriff in das Zellengehäuse	Lokal (Modernisierung von Baugruppen)	Nicht erforderlich/minimal	Nicht erforderlich
Geometrie-/Kompatibilitätsrisiken	Vorhanden (abhängig vom Einschubzustand)	Niedrig (Einschub neu)	Sehr niedrig (werksseitige Vereinheitlichung)
Materialkosten	Niedrig	Mittel	Mittel/bis höher
Prüfungen	Abnahmeprüfungen am Objekt	Abnahmeprüfungen + Werksprüfungen am Baugruppensatz	Typprüfungen am Modul + Abnahmeprüfungen

Normenkonformität

Der Retrofit wird unter Berücksichtigung der aktuellen Normen für Mittelspannungsschaltanlagen und deren Komponenten ausgeführt. Je nach Lieferumfang und gewähltem Leistungsschalter werden Anforderungen an Konstruktion, Prüfungen, Verriegelungen und Umgebungsbedingungen angewandt. In Projekt- und Betriebsunterlagen werden Verweise auf einschlägige Normabschnitte und Prüfprotokolle aufgenommen.

IEC 62271-200 - Metallgekapselte Schaltanlagen für >1 kV bis ≤52 kV (Anforderungen an MS-Schaltanlagen, Feldklassifikation, Innenlichtbogen, LSC/PM/PI u. a.).
IEC 62271-1 - Allgemeine Festlegungen für Mittelspannungs-Schaltgeräte und -Schaltanlagen (normale Einsatzbedingungen, Isolationsanforderungen, Prüfungen).
IEC 62271-100 - Wechselstrom-Leistungsschalter (MS) (bezogen auf Stromart, Nennströme und Ausschaltvermögen des eingesetzten Schalters).
IEC 62271-102 - Trennschalter und Erdungsschalter (für Erdungsschalter-Baugruppe und Verriegelungen).
IEC 60529 - Schutzarten von Gehäusen (IP-Code) (Anforderungen an Staub-/Feuchtigkeitsschutz von Schränken und Paneelen).
IEC/TS 62271-304 - Auslegung für erschwerte Umgebungsbedingungen (Sonderklima, Kondensation, Verschmutzung, Vibration, Höhe).

Zusammenarbeit mit Montagefirmen, Herstellern und Investoren

Wir sind offen für Kooperation:

Für Hersteller von Elektroausrüstung - lizenzierbares Konstruktionspaket für lokale Fertigung von Einschub-Baugruppen, Wagen, Übergangsplatten; Arbeits- und Ablaufpläne, Materialspezifikationen und Beschichtungen; Beratung zu Inbetriebnahme und Qualitätssicherung.
Für Montage-/Inbetriebnahmefirmen - Supervision, Erstellung von Montage- und Inbetriebnahmeplänen, Prüf-Checklisten, Schulung des Personals, Autorenaufsicht bei Arbeiten in bestehenden Schaltanlagen.
Für Investoren - skalierbare Standard-Retrofitlösungen (Serienlieferungen), Reduzierung von CAPEX/OPEX durch Verzicht auf Komplettaustausch der KRU, beschleunigte Leistungseinführung ohne langfristige Bauarbeiten.

Bereitgestellte Dokumentation

Nach der Bestandsaufnahme erhalten Sie einen vollständigen Unterlagensatz: Anfragebögen, 3D-Modelle (STEP/Parasolid), Zeichnungen in DWG/DXF, Stücklisten, Anschluss- und Verdrahtungspläne, Elementelisten, Prüfprogramme, Betriebs- und Wartungsanleitungen, Sicherheitsleitfäden, Klemmen-/Kabelverzeichnisse, Schmier-/Lagerspielkarten, ZEP-Kataloge und Listen kompatibler Leistungsschalter.

Ihre Vorteile:

Kein großer Stab an Projektingenieuren nötig: Sie erhalten einen vollständigen Konstruktions- und Anleitungs-Satz, mit dem ein Ingenieur mittlerer Qualifikation arbeiten kann.
Keine Prototypenfertigung erforderlich: erprobte Lösungen erlauben Serienanläufe ab dem ersten Zyklus.
Begleitung in allen Phasen: Bestandsaufnahme, Projekt, Supervision, Inbetriebnahme, Schulung, Autorenaufsicht, Unterstützung bei Zertifizierung und Erstellung der Betriebsdokumentation.