K-59 – Austausch des ausfahrbaren Einschubs (Retrofit)

Retrofit ist die Modernisierung bzw. teilweise Umrüstung von kompletten Schaltanlagen (KRU) und KSO durch Ersatz verschlissener Ausrüstung durch moderne Äquivalente – ohne vollständigen Umbau des Schaltanlagenraums.
Im Vordergrund steht der Austausch der am stärksten verschlissenen und kritischsten Baugruppe – des Ölleistungsschalters. Als neue Schaltgeräte kommen Vakuum- oder SF₆-Leistungsschalter mit Feder- bzw. Elektromagnetantrieb zum Einsatz; im Unterschied zu Ölschaltern sind sie weitgehend wartungsfrei, bieten eine erhöhte Lebensdauer und stabile Lichtbogenlösch-Eigenschaften. Möglich ist auch eine umfassendere (komplexe) Modernisierung der KRU: Blockweiser Austausch des Fachs mit Ersatz des Einschubs, des Shutter-Mechanismus, des Erdungsschalter-Antriebs, der Tür, des Relais-/Sekundärschranks und – falls erforderlich – Anpassung der Kabelendverschlüsse.
Die Zuverlässigkeit einer KRU oder KSO hängt direkt von der Zuverlässigkeit der Schaltgeräte ab. Eine solche Modernisierung ist eine einfache und kosteneffiziente Lösung für das Abnutzungsproblem von Schaltern älterer Schaltanlagen und trägt zur Erhöhung der Betriebssicherheit bei.
Der Retrofit von Bestandsanlagen ist wirtschaftlich günstiger als die Anschaffung neuer Ausrüstung mit Projektierung, Bau-/Montagearbeiten und Ausgleich von Ausfallkosten während der Umrüstung; gleichzeitig gewährleisten periodische Instandsetzungen ausgeschöpfter Schalter nicht die erforderliche Versorgungszuverlässigkeit. Andere Zellen-Baugruppen müssen dabei nicht zwingend ersetzt werden.

Zweck und Einsatzbereich

Der Retrofit des ausfahrbaren Einschubs der KRU K-59 dient der Lebensdauerverlängerung bestehender Mittelspannungs-Schaltanlagen 6–10 kV (50 Hz) in Industrieanlagen, Energie-Umspannwerken sowie in der Infrastruktur von Versorgern und Verkehr. Hauptziel ist der Ersatz technisch und physisch veralteter (Mittel-)Öl-Leistungsschalter durch moderne Vakuum- oder SF₆-Schalter mit minimalem Eingriff in die Zellkonstruktion und ohne Tausch von Sammelschienen, Fundamenten und Kabeleinführungen. Die Lösung ermöglicht:
- Einhaltung aktueller Anforderungen an Sicherheit und Betriebssicherheit;
- Reduzierte Betriebskosten (kein Ölmanagement, weniger Instandhaltung, planbare Serviceintervalle);
- Höhere Anlagenverfügbarkeit dank verkürzter Reparatur-/Wartungszeiten und schneller Demontage/Montage des Einschubs;
- Kompatibilität mit moderner Schutz- und Leittechnik (Einbau neuer Schutzgeräte mit Selbstdiagnose, Ereigniserfassung und Kommunikationsprotokollen).

Typische Einsatzbereiche sind Einspeise-/Verteilknoten von Umspannwerken 6–35 kV, Eigenbedarfsschaltanlagen von Kraftwerken, Werksverteilungen (GPP, PP, ZRP), Anlagen der Bergbau-, Öl-&-Gas-, Chemie-, Metall- sowie Zellstoff-/Papierindustrie und das Energiemanagement von Infrastruktur (Flughäfen, U-Bahnen, Rechenzentren, Logistik-Hubs). Mit dem Retrofit lassen sich die Abschaltleistung der Abgänge rasch wiederherstellen, geforderte Schutzkennwerte und Selektivität erreichen, die Instandhaltungskultur anheben und die Arbeitssicherheit des Betriebspersonals erhöhen.

Technische Daten (typische Werte)

Parameter	Wert/Bereich	Bemerkung
Nennspannung, kV	6; 10 (Isolationsauslegung bis 12)	Projekt- und Netzabhängig
Bemessungsstrom Hauptstromkreis, A	630 / 1000 / 1250 / 1600 / 2000 / 2500	Abhängig vom Abgang
Bemessungskurzschluss-Ausschaltstrom, kA	20 / 25 / 31,5 (3-phasig)	Nach IEC 62271-100
Thermische Kurzzeitfestigkeit 1 s, kA	20–31,5	Wärmefestigkeit (I_th)
Dynamische Kurzschlussfestigkeit, kA (Scheitel)	50–80	Abhängig von der Schalterserie (I_p)
Schalterklasse	E2 / M2 / C2	Schalt-/Mechanik-/Kapazitiv-Klassen
Antrieb	Feder-/Elektromagnetantrieb	Option Motorantrieb
Hilfsenergie, V	110/220 V DC (andere auf Anfrage)	Für Relais und Antrieb
Schutzart	IP 2X im Fach, höher nach Projekt	Nach IEC 60529
Schnittstelle Sekundärkreise	Einheitlicher Steckverbinder	Kennzeichnung gemäß Projektdokumentation
Mechanische Lebensdauer	≥ 10 000–30 000 Zyklen	Je nach Schaltermodell
Temperaturbereich, °C	-25…+40 (-40 auf Anfrage)	Mit Heizelementen
Kompatibilität Schutz-/Leittechnik	Moderne digitale Schutzrelais mit Protokollen (IEC 61850/Modbus u. a.)	Nach Projektspezifikation

Betriebsbedingungen

Die Lösung ist für den Betrieb in Innenraum-Schaltanlagen unter folgenden Bedingungen vorgesehen (sofern projektseitig nicht anders festgelegt):
- Umgebungstemperatur: -25 °C bis +40 °C; auf Wunsch Ausführung für -40 °C mit Heizung/Isolationsschirmen;
- relative Luftfeuchte: bis 95 % bei +25 °C ohne Kondensation; bei hoher Feuchte empfiehlt sich der Einsatz von Heizern und Trockenmitteln im Sekundärschrank;
- Höhenlage: bis 1000 m ü. NN (darüber nach Vereinbarung mit Anpassung der Isolationsabstände und/oder Isolationsniveaus);
- Aufstellkategorie: Räume ohne leitfähigen Staub und aggressive Gase; Verschmutzungsgrad gemäß Projektkategorie; für anspruchsvolle Umgebungen sind Staub-/Feuchteschutzmaßnahmen vorgesehen (Türdichtungen, Isolierschirme, abgedichtete Einführungen);
- Erdbebensicherheit: gemäß Projekt (lösbar bis ca. 7–8 MSK/Richter mit Nachweisen durch Berechnung und/oder Prüfungen).

Klimatische Ausführung und Aufstellkategorie werden nach den Anforderungen des Standorts gewählt, unter Bezug auf EN/IEC 60721-3-3 (stationäre Nutzung, wettergeschützte Standorte) bzw. projektbezogen EN/IEC 60721-3-4 für Außenbereiche. Für nördliche Regionen kommen Heizer und Feuchteschutz im Sekundärschrank zum Einsatz; für staubige Industrien verstärkte Shutter-Mechanismen, Schirme und regelmäßige Inspektionen. Betrieb bei anlagentypischen Vibrationen im Rahmen des KRU-Standards ist zulässig.

Aufbau und konstruktive Lösungen

Der ausfahrbare Einschub wird auf Basis eines Adapterrahmens gebildet, der die Anbindung des neuen Leistungsschalters an die vorhandenen Gegenstücke der K-59-Zelle sicherstellt: Strom-Tulpen/Steckkontakte, Sammelschienen, Shutter-Mechanismus und Erdungsschalter-Antrieb. Die Konfiguration umfasst:
- modernen Leistungsschalter (Vakuum oder SF₆) mit integriertem Feder-/Elektromagnetantrieb, ausgelegt für die Klassen E2/M2/C2 und die vorgegebenen Ausschaltströme;
- mechanische Adaption: Führungen, Rastungen, Anschläge und Übertragungselemente zur Beibehaltung der Kinematik beim Aus-/Einfahren in den Stellungen AUS/PRÜFEN/BETRIEB; bei Bedarf neuer Antrieb des Rahmenmechanismus mit Möglichkeit der motorischen Ein-/Ausfahrt bei geschlossener Tür;
- Shutter-Mechanismus mit automatischem Schließen der Kontaktöffnungen beim Ausfahren zur Sicherstellung der Schutzart und Isolationsabstände;
- Adapter der Sekundärkreise mit einheitlichem Steckverbinder, 1:1-Zuordnung der bestehenden Kreise und eindeutiger Kennzeichnung; bei Bedarf Umstieg auf einen neuen Steckverbinder-Typ unter Beibehaltung der Zellverdrahtung;
- Erdungsschalter-Antrieb (falls in der Zelle vorhanden) mit Beibehaltung oder Modernisierung von Gestängen und Verriegelungen; optional Einbau eines neuen, schnellschaltenden Erdungsschalters mit Einschaltvermögen;
- Integration der Schutz- und Leittechnik: Einbau neuer digitaler Schutzgeräte (ANSI/IEC-Funktionen), Strom- und Spannungswandler der erforderlichen Genauigkeitsklassen, Anzeige-/Bedienfelder, Stellungsgeber;
- „Geschlossene-Tür/Innenlichtbogen“-Maßnahmen: Möglichkeit der Fern-Ein/-Ausfahrt sowie Ein-/Ausschaltung des Leistungsschalters bei geschlossener Tür, Einbausichtfenster und Schilder, ergänzende Druckentlastungs-/Lichtbogenkanäle und Berstmembranen (falls projektseitig vorgesehen);
- Lebenszyklus: modulare Komponenten, Ersatzteilverfügbarkeit, Servicefreundlichkeit (schneller Zugang zu Antrieben, Lagern, Kontaktsystemen).

Bei Bedarf erfolgt ein blockweiser Austausch des Fachs (Rahmenkonstruktion) – werkseitig wird ein Modul mit installiertem Leistungsschalter, Shutter-Mechanismen, Rast-/Adapterelementen und Anbindung an die vorhandenen Kontakt-Tulpen gefertigt. Das Modul ermöglicht minimale Inbetriebnahmezeiten, einheitliche Verriegelungen sowie Typ-, dielektrische und Funktionsprüfungen im Modulverbund.

Sicherheit

Das Sicherheitskonzept umfasst serienmäßige und zusätzliche mechanische/elektrische Verriegelungen, die Fehlbedienungen verhindern: Verbot der Einfahrt bei eingeschaltetem Schalter, Sperre der Schalterbetätigung in Zwischenstellungen, Türverriegelung bei eingeschaltetem Erdungsschalter, Master-Key-Schließungen und Vorhängeschloss-Ösen für Freischalt-/Sperrmaßnahmen (Lockout-Tagout). Shutter-Mechanismen schirmen beim Ausfahren automatisch aktive Teile ab; Spannungsanzeigesysteme (VPIS/VDS), Stellungs-Mikroschalter und klemmbare, fehlersichere Anschlussblöcke kommen zum Einsatz. Auf Wunsch wird die Fernbedienung von Ein/-Ausfahrt und Schalterbedienung umgesetzt, um das Risiko durch Innenlichtbogen auf das Personal zu reduzieren. Die Konstruktion stellt erforderliche Kriechstrecken und Luftabstände sicher und bildet interne Trennungen zwischen den Fächern gemäß Projektkategorie.

Fertigungsvarianten

Für die K-59 stehen verschiedene Modernisierungstiefen zur Verfügung – vom reinen Schaltertausch auf dem vorhandenen Einschub bis zur Lieferung eines werkseitigen Komplettmoduls. Die Auswahl richtet sich nach Terminvorgaben, Budget, Zustand der Zelle und Instandhaltungsstrategie vor Ort. Eine zusammenfassende Gegenüberstellung:

Variante	Leistungsumfang	Vorteile	Besonderheiten/Einschränkungen
A. Schaltertausch auf vorhandenem Einschub	Adaptionskit + neuer Leistungsschalter; Nachrüstung Verriegelungen, Sekundärkreise, mechanische Prüfung	Niedrigste Materialkosten; gewohnte Kinematik bleibt erhalten	Erfordert mechanische Arbeiten, mehr Zeit für Inbetriebnahme; abhängig vom Zustand des Rahmens
B. Vollständiger Ersatz des Einschubs	Neuer Einschub im K-59-Raster, 100 % Verriegelungs-Kompatibilität	Kurze Inbetriebnahme; alter Einschub bleibt als Reserve	Höhere Kosten, aber geringerer Montageaufwand; benötigt Typ-Anpassung/Schablonen
C. Werkseitiges Modul („One-Fit“-ähnlich)	Werksrahmen mit Schalter, Shutter und Verriegelungen	Kurzer Stillstand, Typprüfungen, hohe Wiederholgenauigkeit	Abhängig von Alt-Zellenmaßen; Prüfung der Passung von Einführungen/Schienen erforderlich

Normenkonformität

Der Retrofit erfolgt unter Berücksichtigung gültiger Normen für Mittelspannung. Typische Regelwerke für neue Komponenten und Baugruppen:
- IEC 62271-1 – Allgemeine Anforderungen an Schaltgeräte und Schaltanlagen der Mittelspannung;
- IEC 62271-100 – Anforderungen an Wechselstrom-Leistungsschalter (E/M/C-Klassen, Ströme, Schalteigenschaften);
- IEC 62271-200 – Anforderungen an metallgekapselte Innenraum-Schaltanlagen (Zugangs-/Trennkategorien);
- IEC 62271-102 – Anforderungen an Trenn- und Erdungsschalter (Einschaltvermögen und Verriegelungen);
- IEC 60529 – Schutzarten von Gehäusen (IP-Codes) für Türen und Fächer;
- IEC 60068/IEC 62262 – Umwelteinflüsse/Schlagfestigkeit für Einzelbaugruppen (projektspezifisch).
Umfang und Inhalte der Typ-/Abnahmeprüfungen werden durch das Inbetriebnahmeprogramm festgelegt und entsprechen der Projektdokumentation.

Einbindung von Auftragnehmern und Partnern

Wir sind offen für die Zusammenarbeit mit Auftragnehmern, Herstellwerken und Investoren, die an der Serienfertigung und Implementierung von Modernisierungslösungen für K-59 und kompatible KRU-Serien interessiert sind. Mögliche Kooperationsmodelle: Lieferung von Konstruktionsunterlagen (KD) zur Eigenfertigung, Auftragsfertigung einzelner Baugruppen, Co-Branding fertiger Module, Lokalisierung der Blechfertigung, Schulung und Autorenaufsicht bei der Umsetzung. Für umfangreiche Retrofit-Programme in Unternehmen erstellen wir Standardlösungen, Budgetrahmen, Liefer- und Inbetriebnahmepläne „schlüsselfertig“.

Wir bieten Ihnen Unterlagen für den Austausch des ausfahrbaren Einschubs der KRU K-59 (Retrofit):

– Vorläufige technische Unterlagen zur Teilnahme an Ausschreibungen für den Austausch des Einschubs der KRU K-59. Wir bereiten die Informationen zur Bewertung der Herstellbarkeit gemäß Ausschreibungsanforderungen sowie Datenblätter/Fragebögen für Sie vor.
– Fertigungszeichnungen, 3-D-Modelle und weitere notwendige Unterlagen für die Herstellung des Einschubs der KRU K-59 in Ihrem Werk. Wenn Sie keine Eigenfertigung planen, unterstützen wir die Vergabe an externe Betriebe. In Ihrem Werk erfolgen Endmontage und Einbau.
– Sämtliche Dokumentation wird bei Bedarf an die Projektanforderungen sowie an die technologischen Möglichkeiten Ihres Unternehmens angepasst.
– Ist auf der Station Ausrüstung eines anderen Herstellers installiert, erstellen wir für Sie ergänzend Unterlagen zur Fertigung gleichwertiger, kompatibler Ausrüstung.

Ihre Vorteile bei der Zusammenarbeit mit uns:

– Keine Notwendigkeit, hochqualifiziertes Ingenieur-Personal vorzuhalten – Sie erhalten ein vollständiges Dokumentationspaket für das Produkt, mit dem ein Ingenieur mittlerer Qualifikation arbeiten kann.
– Keine Prototypenfertigung erforderlich – unsere Erfahrung ermöglicht den erfolgreichen Start der Serienproduktion.
– Bei Arbeit nach unseren Unterlagen erhalten Ihre Fachkräfte Beratung zu allen Details des Austauschs des Einschubs der KRU K-59.