KRU KM-1  – Austausch des ausfahrbaren Einschubs (Retrofit)

Retrofit (Nachrüstung) bedeutet die Modernisierung bzw. teilweise Umrüstung von KRU- und KSO-Schaltfeldern durch den Ersatz veralteter oder verschlissener Geräte durch moderne Komponenten – ohne vollständigen Umbau der Schaltanlage.
Im Mittelpunkt steht in der Regel der Austausch des am stärksten beanspruchten und sicherheitskritischen Geräts: des Öl-Leistungsschalters. Bevorzugt werden Vakuum- oder SF₆-Leistungsschalter mit Feder-/Elektromagnetantrieb, die wartungsarm sind, eine hohe Zahl von Schaltspielen bieten und häufiges Schalten zuverlässig verkraften. Möglich ist auch eine umfassende Modernisierung der KRU: Blocktausch des Abteils (Einschub, Trennschieber, Erdungsschalter, Türen, Relais-Schrank) sowie die Nachrüstung modernisierter Klemmen und Kabelverschraubungen.
Die Zuverlässigkeit einer KRU oder eines KSO hängt direkt vom Schaltgerät ab. Eine solche Nachrüstung ist ein einfacher, kosteneffizienter Weg, die Betriebsbereitschaft und die Arbeitssicherheit zu erhöhen.
Retrofit ist wirtschaftlicher als eine Komplett­erneuerung, reduziert Planungs-, Montage- und Inbetriebnahmeaufwand und minimiert Stillstände; periodische Wartung alter Schalter garantiert die Zuverlässigkeit nicht, während andere Zellenbauteile meist weiterverwendet werden können.
Typische Austauschvarianten:
Austausch des Leistungsschalters über ein Anpassungs-Kit mit Aktualisierung der Verriegelungen und der Sekundärsteckverbinder; dabei sind Ausschaltzeit und Kontaktandruck zu prüfen. Die wirtschaftlichste, jedoch aufwändigere Variante.
Austausch des kompletten ausfahrbaren Einschubs inkl. Leistungsschalter durch eine neue, in Abmessungen und Verriegelungen vollständig kompatible Einheit. Schnell und nahezu ohne Nacharbeiten; der alte Einschub mit Öl-/Ölminimalschalter kann als Reserve dienen.
„OneFit“ – werksseitig vormontiertes Modul mit Leistungsschalter, mechanischen/elektrischen Verriegelungen, Trennschiebern und angepasstem Kontakt­system. Vorteile:
- verbesserte Isolierabstände und Temperaturüberwachung;
- Typprüfungen gemäß IEC 62271-1/-100 (einschl. mechanischer Lebensdauer);
- hohe Zuverlässigkeit der Mechanik und weniger Montagefehler.

Technische Daten (typisch)

Bestimmung und Einsatzbereich

Das Modernisierungs-Kit für den ausfahrbaren Einschub der KRU KM-1 dient der Lebensdauerverlängerung bestehender Mittelspannungs-Schaltanlagen 6–10 kV in Industrie, Stadt- und Landnetzen, Bergbau, Öl-/Gas- sowie Infrastruktur­anlagen. Hauptaufgabe ist der ersetzende Austausch des Öl-/Ölminimalschalters durch einen modernen Vakuum- oder SF₆-Leistungsschalter bei Integration in die bestehende mechano-elektrische Architektur der Zelle – ohne Änderung von Gehäuse, Sammelschienen­brücken, Kabelanschlüssen und Fundament.

Retrofit ist sinnvoll bei:
- steigender Störanfälligkeit durch Verschleiß der Lichtbogenkontakte und Dichtungen;
- begrenzten CAPEX, wenn eine Komplett­erneuerung nicht zweckmäßig ist;
- Bedarf an höherer operativer Verfügbarkeit und kürzerer Wiederherstellungszeit nach Kurzschlussereignissen;
- Umstieg auf moderne digitale Schutz- und Automatisierungssysteme (inkl. ATS/AR);
- Anforderungen des Arbeitsschutzes und der Betriebssicherheit zur Minimierung des Lichtbogengefährdungsrisikos und von Fehlbedienungen.

Einsatzfälle: Abgangsfelder für Frei-/Kabelleitungen, Kuppel- und Linien­schalter, Motorstarter, Transformator­abgänge, Einspeise-/Reserve­leitungen. Während der Rekonstruktion ist ein Parallelbetrieb möglich – der neue Fahrwagen wird nacheinander in jede Zelle eingesetzt und reduziert so die Stillstandszeiten.

Betriebsbedingungen

Die KM-1-Retrofit-Lösungen werden für den Betrieb unter Standardbedingungen gemäß IEC 62271-1 in Innenraum-Schaltanlagen ausgelegt:
- Umgebungstemperatur: -5 °C bis +40 °C (kurzzeitig bis +45 °C);
- relative Feuchte bis 95 % ohne Kondensation (Antikondensations-Heizung im Sekundär- und Leistungsabteil);
- Aufstellungshöhe bis 1000 m ü. M. ohne Derating; darüber Strom-Derating gemäß projektbezogenen Tabellen;
- Verschmutzungskategorie normal/erhöht (bei erhöhter Verschmutzung zusätzliche Dichtungen, Feuchteschutz, Korrosionsschutzbeschichtung);
- Erdbebenfestigkeit gemäß Pflichtenheft (Wegbegrenzer, Wagen-Arretierungen, verstärkte Führungen);
- Gehäuseschutzart mindestens IP31 (Außenflächen), in Abteilen abhängig von der Zellkonstruktion; für staubige/feuchte Räume IP41/54 an Türen und mit Filterlüftung realisierbar.

Zulässig in Netzen mit geerdetem (TN) und isoliertem (IT) Sternpunkt; entsprechende Schutzeinstellungen für Erdschluss und Isolationsüberwachung sind vorzusehen. Für kalte Klimata kommen Heizer, Thermostate und Schutzlacke für Leiterplatten der Schutzgeräte zum Einsatz. In chemisch aggressiver Atmosphäre werden Zusatzbeschichtungen der Metallkonstruktionen und abgedichtete Sekundärklemmen vorgesehen.
Transport und Lagerung gemäß Anleitung: -25…+55 °C, ohne Kondensation, Stapelung max. zwei Ebenen, vibrationsgeschützt.

Aufbau und konstruktive Lösungen

Der modernisierte KM-1-Einschub übernimmt die Einbaumaße und Kinematik des Standard-Fahrwagens und gewährleistet die volle Kompatibilität mit Schienen, Anschlägen, Betätigungsstangen und Trennschieber-Mechanik. Hauptbaugruppen:

• Schaltgerät – Vakuum-Leistungsschalter (optional SF₆). Mechanische/elektrische Verschleißklasse E2/M2, Lebensdauer mind. 10–30 Tsd. Zyklen je nach Baureihe. Verfügbar für 6 und 10 (12) kV mit Ausschaltvermögen 16–31,5 kA.
• Antrieb – Federantrieb mit Motor (Standard) oder Elektromagnet; Handspannen und Fernbetätigung. Mechanische Stellungsanzeigen „EIN/AUS/Feder gespannt“.
• Kontakt­system – stationäre Tulpenkontakte und Einschubmesser mit Silberauflage, einstellbarer Anpresskraft und Kontrollstiften. Geometrie abgestimmt auf die Einfahr­tiefe der KM-1.
• Trennschieber und Abschirmungen – automatische Trennschieber der Sammelschienen- und Kabelabteile zur Berührungssicherheit in Ausfahrstellung. Nichtbrennbare Werkstoffe mit lichtbogenfesten Einlagen in Durchtrittsbereichen.
• Verriegelungen – mechanisch (Bewegungsrückholung, Entnahme des Erdungsschalter-Antriebs nur in Ausfahrstellung), elektrisch (Endschalter für Stellungen, Schieber-Sensoren), elektromagnetische Türverriegelungen bei eingeschaltetem Schalter. Optional Schlüssel-Interlock „Schlüssel-zu-Schlüssel“ zwischen Sektionen.
• Sekundärkreise – Mehrpolsteckverbinder (z. B. Harting) mit Codierung, Kabelbäume in PVC/FRLS-Wellrohr, Kennzeichnung nach ESKD. Standard-Ebenen 110/220 V DC, 220/380 V AC. Anschlüsse auf vibrationsgesicherten Klemmen.
• Schutz- und Automatisierungstechnik – Einbau digitaler Schutzgeräte (z. B. Linien-/Trafo-/Motor­schutz, AR/ATS, Ereignisspeicher, Oszillographie). Lichtbogensensoren in Abteilen mit ultraschneller Abschaltung.
• Chassis und Führungen – verstärkte Rollen, Wegbegrenzer, Arretierung der Stellungen „Wartung/Prüf/Arbeitsstellung“. Handkurbel für sanftes Einfahren; optional Spindel-Einfahrmechanik.
• Erdungsschalter – integriert/stationär je Zelle mit unabhängigem Antrieb; Verriegelungen verhindern Einschalten in Arbeitsstellung.

Für Projekte mit hohem Standardisierungsgrad wird ein modulares „cradle-in-cradle“-Retrofit-Kit eingesetzt: In das bestehende Abteil wird ein neuer Rahmen (Kolllliege) mit Schaltgerät, adaptierten Steckverbindern und Trennschiebern montiert. Dies reduziert den Montageaufwand vor Ort, erhöht die Reproduzierbarkeit der Parameter und vereinfacht die Instandhaltung.

Vergleich der Liefer-/Modernisierungsvarianten

Sicherheit

Oberste Priorität des Retrofits ist der Personenschutz. Das Konzept sieht mehrstufige Maßnahmen vor: elektromagnetische Türverriegelungen und Endschalter, Verriegelungen mit dem Erdungsschalter, schlüsselkodierte Systeme zwischen Sektionen, Spannungsanzeiger, Schlösser an Antrieben. Auf Wunsch ist eine innenlichtbogenfeste Ausführung (IAC) mit Druckentlastungskanälen, verstärkten Befestigungen und Türsystemen realisierbar. Empfohlen wird die Installation von Lichtbogensensoren (optisch/Strom), die eine Ultra-Schnellabschaltung ermöglichen (Detektion in ca. 10–15 ms plus Schaltzeit des LS). Es werden Interlock-Schemata implementiert, die das Ein-/Ausfahren in eingeschaltetem Zustand, das Einschalten des Erdungsschalters in Arbeitsstellung und den Zugang zum Leistungsabteil bei offenen Trennschiebern verhindern.

Zur Erhöhung der Betriebssicherheit werden umgesetzt:
- Selbstdiagnose der Schutzgeräte, Überwachung der Antriebsbereitschaft, Signalisierung der Schalterlebensdauer;
- Fehlbedienungsschutz: Farbcodierung der Bedienelemente, Piktogramme, „Zwei-Hand-Logik“;
- Temperaturmonitoring der Kontaktverbindungen (integrierte Sensoren/Temperatur-Indikatoren);
- Antikondensationssystem (Heizer + Hygrostat);
- Serviceplan mit Prüf- und Schmierintervallen nach Betriebsstunden und Schalthäufigkeit.

Ausführungen und Optionen

• Nennwerte: U_N 6; 10 (bis 12) kV; I_N der Hauptschiene 630, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150 A; Ausschaltvermögen 16; 20; 25; 31,5 kA (3 s, Stossstrom je nach LS-Serie 40–80 kA).
• Antriebe: Federantrieb mit Motor (Standard), Elektromagnet-Antrieb (gemäß Pflichtenheft), mit Handspannen; Lebensdauer bis 30 Tsd. Zyklen.
• Schutztechnik: Schutzgeräte für Leitungen/Transformatoren/Motoren, Power-Quality-Messung, AR/ATS, Ereignisspeicher und Oszillogramme, Schnittstellen IEC 61850/Modbus/Profibus.
• Messwandler: Stromwandler Klassen 5P/10P/TP (für hohe Schnelligkeit), Spannungswandler ein-/dreiphasig, optional integrierte Strom-/Spannungssensoren am Rahmen.
• Klimaausführung: Korrosionsschutzbeschichtung, Heizer, Dichtungen; Schutzlack der Leiterplatten; Ausführung für kaltes Klima.
• Erfassung & Monitoring: Telemetrie über Ethernet/RS-485, Einbindung in Leitsysteme; Dashboards der Betriebsparameter, Lebensdauermanagement der Geräte.
• Visuelle Anzeige: mechanische Anzeiger, LED-Panels „Spannung vorhanden“, „LS EIN/AUS“, „Geerdet“, „Wagenstellung“.

Normenkonformität

Auslegung und Lieferung erfolgen unter Berücksichtigung der in Deutschland/EU geltenden Normen. Je nach Leistungsumfang kommen u. a. folgende (maximal sechs) Schlüssel­normen zur Anwendung:

• DIN EN IEC 62271-200 (VDE 0671-200) - Mittelspannungs-Schaltanlagen bis 52 kV: Anforderungen an Gehäuse, LSC-Kategorien, Abtrennungen, innere Lichtbogenfestigkeit (IAC).
• DIN EN IEC 62271-100 (VDE 0671-100) - Leistungsschalter für Wechselstrom in der Mittelspannung: Klassen E2/M2/C2, Ausschaltvermögen, Lebensdauer.
• DIN EN IEC 62271-1 (VDE 0671-1) - Allgemeine Festlegungen, Umgebungsbedingungen, Prüfungen.
• DIN EN IEC 62271-102 (VDE 0671-102) - Trenn- und Erdungsschalter: Anforderungen an Antriebe, sichtbare Trennstrecke, Verriegelungen.
• DIN EN 60529 (VDE 0470-1) - Schutzarten durch Gehäuse (IP-Code), anwendbar für Türen/Panels.
• IEC 62271-304 - Leitfaden zu Umgebungsbedingungen (tiefe Temperaturen, Vereisung, Verschmutzung) – Anwendung bei entsprechendem Pflichtenheft.

Hinweis: Die Konformität der konkreten KM-1-Zellen hinsichtlich IAC-Klasse, LSC-Kategorie, Trennungsgrad und IP-Schutzart wird durch Typ- und/oder Abnahmeprüfungen in der modernisierten Schrank­konfiguration gemäß der projektspezifischen Prüf­programme nachgewiesen.

Einbindung von Partnern, Herstellern und Investoren

Wir sind offen für die Zusammenarbeit mit Maschinenbau-Unternehmen (Metallbau, Mechanikbearbeitung, Pulverbeschichtung), Elektro­technik-Herstellern (Kabelbäume, Strom-/Spannungswandler, Klemmenbaugruppen), Montagefirmen und Investoren. Flexible Modelle: vom Komplett­lieferumfang „Einschub komplett“ bis zur Überlassung der Konstruktions­dokumentation mit Montageüberwachung, einschließlich Personal­schulung, Schutztechnik-Inbetriebnahme und Begleitung der Anfahrphase vor Ort. Für die Serienfertigung stellen wir die Vereinheitlichung von Baugruppen, Normstunden, Stücklisten, Arbeitsplänen sowie eine Anwendbarkeits­matrix für KM-1-Zelltypen und Marketing-Support (Kataloge, Foto/Video, Prüfstandtests) sicher.

Bereitgestellte Unterlagen (Zeichnungen und Modelle)

Zum Projektumfang gehört ein vollständiger Satz an Konstruktions- und 3D-Modellen: Stücklisten, Zusammenbau- und Einzelteilzeichnungen, Sekundär-Schaltpläne, Kabeljournale, Elementelisten, Montage- und Betriebsanleitungen. Formate: DWG/DXF (AutoCAD), SLDPRT/SLDASM (SolidWorks), STEP/Parasolid (Austausch), PDF (Plots), CSV (Verbindungslisten). Auf Wunsch: neutrale Formate IGES, Verzeichnisse Kaufteile, Elektro-Montagekarten, Einstelltabelle der Schutzgeräte und Muster für Prüfprotokolle.

Fazit: Das KM-1-Retrofit mit Austausch des ausfahrbaren Einschubs erfordert minimale bauliche Änderungen, ist schnell realisierbar, erhöht Zuverlässigkeit und Sicherheit, ist bereit für digitale Schutz-/Monitoring­systeme und ermöglicht planbare Termine und Kosten.

Ihre Vorteile mit uns:

- Keine Notwendigkeit, hochqualifiziertes Ingenieur­personal dauerhaft vorzuhalten – Sie erhalten einen vollständigen Dokumentations­satz zum Produkt, mit dem auch ein Ingenieur mittlerer Qualifikation sicher arbeiten kann. 
- Keine Prototypenfertigung erforderlich – unsere Erfahrung erlaubt den direkten Start in die Serien­fertigung.
- Arbeiten Sie nach unserer Dokumentation – Ihre Fachkräfte erhalten Beratung zu allen Details des Austauschs des ausfahrbaren Einschubs der KRU KM-1.

Für weitere Informationen zum Austausch des ausfahrbaren Einschubs der KRU KM-1 (Retrofit) kontaktieren Sie uns: inbox@proekt-energo.com

PDF – Technische Informationen zum Austausch des ausfahrbaren Einschubs KRU KM-1 herunterladen