KRU K-13 (K-XIII) – Austausch des ausfahrbaren Einschubs (Retrofit)

Retrofit bezeichnet ein Maßnahmenpaket zur Modernisierung der Schaltzellen von Mittelspannungsschaltanlagen (6–10 kV) mit dem Ziel, verschlissene Baugruppen durch aktuelle Technik zu ersetzen – bei Erhalt von Gebäuden, Sammelschienenbrücken, Kabeleinführungen und dem Großteil der Metallkonstruktion. So lassen sich Zuverlässigkeit und Sicherheit schnell steigern, ohne eine kostspielige Kompletterneuerung der Schaltanlage und lange Stillstände in den Prozessen. Unter KRU verstehen wir eine metallgekapselte Mittelspannungsschaltanlage mit Einschubtechnik; KSO entspricht einseitig bedienbaren Schaltzellen.

Zweck und Einsatzbereich

Kern des Retrofits K-13 ist der Austausch des Ölleistungsschalters durch einen modernen Vakuum- oder SF₆-Leistungsschalter (SF₆-gefüllt) mit Feder- oder Elektromagnetantrieb. Der neue ausfahrbare Einschub (Einschubwagen) arbeitet bestimmungsgemäß in der vorhandenen KRU/KSO, integriert sich vollständig in Verriegelungslogiken, Betriebsschaltpläne und Schutz-/Leittechnik. Geeignet für:

Industrie-Umspannwerke (Haupt-/Unterverteilungen) in Chemie, Öl & Gas, Bergbau/Metallurgie, Papier & Zellstoff;
Energie- und Kommunalwirtschaft: Heizkraftwerke, Kesselhäuser, Umspannwerke 35/6–10 kV, Ortsnetzstationen, Übergabestationen der Fernwärme;
Verkehr & Logistik: Bahnstrom-Unterwerke, Kompressorstationen, Hafenanlagen;
Erzeugung aus EE (Wind- und Kleinwasserkraft) sowie Not-/Reserve-Diesel- bzw. Gasmotoranlagen mit hohem Schaltspielbedarf;
Anlagen mit hohen Anforderungen an Versorgungskontinuität und niedriges Betriebsrisiko.

Der Retrofit ist gleichermaßen effizient als Einzellösung je Schaltzelle wie auch als Bestandteil eines stufenweisen Modernisierungsprogramms für einen gesamten Schaltanlagenbereich. In den meisten Fällen bleiben Anschlussschnittstellen, Sekundärklemmen, Kabeleinführungen und Sammelschienenbrücken unverändert – modernisiert wird vorrangig das Schaltmodul.

Betriebsbedingungen

Die neuen Einschübe für KRU K-13 sind für den Einsatz nach gängigen industriellen Anforderungen an Mittelspannungs-Schaltanlagen ausgelegt:

Nennspannung: 6 oder 10(12) kV; Frequenz 50 Hz;
Klimatische Ausführung: gemäß EN/IEC 60721-3-3 (stationäre Verwendung in witterungsgeschützten Bereichen, Innenaufstellung); optionale Außenaufstellung nach EN/IEC 60721-3-4 (nach Vereinbarung);
Aufstellungshöhe: bis 1000 m ohne Derating; darüber nach Vereinbarung mit Korrekturfaktoren für die Isolationsfestigkeit;
Relative Luftfeuchte: bis 95 % bei +25 °C ohne Kondensation (zeitweise);
Verschmutzungsfestigkeit: hermetische Vakuumkammern „sealed-for-life“ für staubige Umgebungen; für besonders harte Bedingungen: Filter, Dichtungen und Heizer;
Erdbebensicherheit: Ausführungen mit nachgewiesenen Berechnungen/Tests bis zu 8 (auf Anfrage);
Überspannungskoordination: vorgesehener Betrieb mit ZnO-Überspannungsableitern zur Begrenzung von Schaltüberspannungen;
Umgebung: nicht explosionsgefährdet, frei von leitfähigem Staub und aggressiven Gasen in korrosiven Konzentrationen (Sonderausführungen für spezielle Zonen verfügbar).

Für kalte/tropische Klimata stehen Antikondensationsheizer, Feuchteschutz, Korrosionsschutzbeschichtungen und schwingungsfeste Befestigungen zur Verfügung. Auf Wunsch mit branchenspezifischen Anforderungen z. B. aus Rohstoffgewinnung, Transport oder Kerntechnik (mehrstufige Abnahmen, Spezialbeschichtungen, Kennzeichnungen).

Aufbau und konstruktive Lösungen

Die Retrofit-Variante für K-13 wird nach einer Bestandsaufnahme festgelegt: Analyse der Abmessungen des Einschubfachs, Lage der Sammelschienen, Führungs-/Fahrwege, Schottsystem (Shutter), Kinematik des Erdungsschalters und der Sekundärschnittstellen. Wir bieten drei bewährte Konzepte mit unterschiedlichem Eingriffsgrad, Terminbedarf und Budget:

Adaptionskit für den vorhandenen Einschub. Beibehaltung des Einschubwagens und der Leistungssteckkontakte; Einbau eines neuen Vakuum-/SF₆-Leistungsschalters mit Übergangsplatten und Koppelgestängen, Adaption des Antriebs, Erneuerung von Nockenschaltern/Verriegelungen, Anpassung des Sekundärsteckers. Vorteile: geringste Eingriffe im Schrank. Nachteile: höherer Justageaufwand der Kinematik.
Kompletter Austausch des Einschubs. Lieferung eines neuen Einschubmoduls inkl. Leistungsschalter, Kontakttraversen, abgestimmter Schottmechanik und Erdungsschalter-Antrieb. Kompatibilität zu Befestigungsmaßen und Verriegelungslogik ist gewährleistet. Vorteile: kurze Montagezeit, reproduzierbares Ergebnis. Der Alt-Einschub kann als Reserve/Teilespender dienen.
Werksfertiges „Plug-in“-Modul (Klasse One-Fit/Retrofill). Integrierter Rahmen mit neuem Leistungsschalter, internem Leistungsinterface und starrer Sammelschienen-Anbindung (Hard-Bus), abgestimmt auf vorhandene Einspeisungen. Enthält Schottsystem, Verriegelungen sowie Prüf-/Reparaturstellungen. Typprüfungen zu Isolationsabständen, Erwärmung und Abschaltdynamik vorhanden. Vorteile: höchste Reproduzierbarkeit und schnellste Inbetriebnahme.

Variante	Arbeitsumfang in der Zelle	Umsetzungszeit	Besonderheiten	Empfohlen für
Adaptionskit	Minimale Änderungen, Kinematik-Justage	Mittel	Niedrigste Kosten, erhöhte Einstellanforderungen	Einzelerneuerungen, begrenztes Budget
Neuer Einschub	Tausch des Einschubwagens, Verriegelungsabstimmung	Kurz	Gutes Preis-/Termin-Verhältnis, hohe Vorhersagbarkeit	Serienumrüstungen innerhalb von Werk/Station
„Plug-in“-Modul (Retrofill)	Minimale Arbeiten vor Ort	Minimal	Typprüfungen, verbesserte Luft-/Kriechstrecken	Kritische Produktions-/Versorgungsknoten

Konstruktiv umfasst der neue Einschub: Rahmen mit Positionsverriegelung („ausgefahren“, „Prüfstellung“, „eingefahren“), Führungs- und Bürstenkontakte, Schottmechanik (Shutter), Erdungsschalter-Antrieb, Sekundärsteckverbinder, Modul für lokale Anzeigen und Endschalter, Montageplatten für Schutz-/Automatisierungstechnik (AWE/AUR), Optionen zur Phasensynchronisierung und Verschleißsignalisierung. Die Lichtbogenlöschsysteme sind hermetisch; Wartung beschränkt sich im Wesentlichen auf periodische Prüfungen der Mechanik und elektrischen Verbindungen. Optional: Energiespeicher mit Fernspannmotor, Motorantrieb, Kontaktverschleißsensoren und Schaltspielzähler.

Im Retrofit verbessern wir gezielt die Isolationsabstände und Luft-Klarabstände im Bereich der Leistungssteckkontakte und stromführenden Teile – mittels Abschirmungen, optimierter Schienenarmaturen, hitzebeständiger Isolatoren und moderner Werkstoffe. Das reduziert das Risiko interner Überschläge bei Verschmutzung/Feuchte und senkt Erwärmung bei Dauerstrom.

Sicherheit

Sicherheit von Personal und Anlage ist zentrales Kriterium. Im Rahmen des Retrofits werden umgesetzt:

Mechanische/elektrische Verriegelungen, die Fehlbedienungen ausschließen (Ausfahren bei eingeschaltetem Schalter, Einschalten bei geerdeter Stellung etc.);
Schottsysteme (Shutter) mit Selbstschließfunktion an den Leistungskontakten;
Stellungs- und Endschalter zur redundanten Anzeige „EIN/AUS“, „Prüfstellung/eingefahren“, „Erdung“;
Lokale Piktogramme und Warnschilder nach ISO/EKD;
Prüfung der Sekundärkreise über Teststecker ohne Anlegen der Mittelspannung;
Kompatibilität zur Schutz- und Leittechnik (ANSI-Funktionen 50/51, 50N/51N, 27/59, 81, 94, 25, 46 u. a.) sowie zu AWE/AUR-Programmen;
Optionale Pakete zur Erhöhung der Störlichtbogenfestigkeit (gerichtete Druckentlastung, Verstärkung von Türen/Panels für Bestandsgehäuse, IAC-Umsetzung nach EN IEC 62271-200).

Im Zuge der Inbetriebnahme erfolgen Isolationsprüfungen, Kontaktwiderstands-Messungen, Thermografie, Schutzeinstellungen, Funktionsprüfungen der Verriegelungen und Fernkommandos.

Fertigung und Lieferung

Retrofit-Kits und Einschübe K-13 liefern wir in mehreren Ausführungen:

Mit Vakuumleistungsschalter (Nennstrom 630–3150 A; Ausschaltvermögen 20–31,5 kA; mechanische Lebensdauer bis 30–50 Tsd. Zyklen);
Mit SF₆-Leistungsschalter als integriertes Modul (für spezielle Einsatzbedingungen);
Antriebe: Federantrieb mit Motor-Spannwerk oder Elektromagnetantrieb; mit Fernsteuerungsmöglichkeit;
Sekundärschnittstellen: ein/ zwei 32/64-polige Steckverbinder, kompatibel zu K-13-Standardschnittstellen;
Optionen: Shunt-/Unterspannungsauslöser, SF₆-Dichtemonitoring (für entsprechende Ausführungen), Durchgangsprüfung, Schlüssel-Interlocks, Overlay-Schränke für Schutz-/Leittechnik.

Lieferung als Montagekit zur Selbstinstallation beim Auftraggeber (mit technischer Begleitung) oder als schlüsselfertige Leistung mit Supervision, Inbetriebnahme und Schulung.

Normenkonformität

Die Retrofit-Lösungen für KRU K-13 werden nach den aktuellen Anforderungen für Mittelspannungs-Schaltanlagen und Schaltgeräte ausgelegt und gefertigt, u. a.:

EN IEC 62271-1 (VDE 0671-1) - Allgemeine Festlegungen für Schaltgeräte der Mittelspannung;
EN IEC 62271-200 (VDE 0671-200) - Schaltanlagen in Metallgehäusen für 1 kV bis einschließlich 52 kV;
EN IEC 62271-100 (VDE 0671-100) - Wechselstrom-Leistungsschalter (Mittelspannung);
EN IEC 62271-102 (VDE 0671-102) - Trennschalter und Erdungsschalter;
EN IEC 60721-3-3 / -3-4 - Umgebungsbedingungen, Klassifizierung (Klima/Mechanik) für Innen- bzw. Außenaufstellung;
DIN EN 61936-1 (VDE 0101-1) - Starkstromanlagen mit Nennspannungen über 1 kV AC, Auslegung und Errichtung;
DIN EN 50110-1 (VDE 0105-1) / DIN VDE 0105-100 - Betrieb von elektrischen Anlagen.

Einbindung von Partnern

Wir kooperieren gerne mit Herstellern elektrischer Ausrüstung, Blech-/Metallbauern, Montage- und Inbetriebnahmefirmen, Engineering-Unternehmen und Investoren, die an einer Serienumsetzung der Retrofit-Kits K-13 interessiert sind. Mögliche Modelle:

Lizenzmontage nach unserer Konstruktionsdokumentation (KD) beim Partner mit Lieferung kritischer Baugruppen (Einschubrahmen, Traversenkits, Schottsysteme, Verriegelungskomponenten);
Vertragsfertigung einzelner Baugruppen/Mechaniken beim Auftragnehmer mit unserer Abnahme;
EPC-Partnerschaft (Survey – Engineering – Fertigung – Inbetriebnahme – Service) für große Modernisierungsprogramme;
Investitionsprojekte zum Aufbau eines Bereichs/Linie für serielle Retrofits historischer KRU-Baureihen.

Für Projekt- und Tenderabteilungen stellen wir Vorausinformationen bereit: 3D-Modelle für BIM/CAD, Musterspezifikationen, Materiallisten, Prüfprotokolle, Inbetriebnahme-Methoden, Risikomatrizen und Sicherheitskonzepte.

Lieferumfang der Dokumentation

Im Lieferumfang und/oder per separatem Vertrag enthalten:

KD-Satz (Fertigungszeichnungen, Stücklisten, Stromlauf-/Verbindungspläne, Kinematikschemata, Betriebs- und Inbetriebnahmeanleitungen);
3D-Modelle im STEP/Parasolid-Format sowie Pakete für AutoCAD (DWG/DXF) und SolidWorks für die Produktionsvorbereitung;
Fragebögen und Lastenheft-Vorlagen, Typenschilder und Wartungsjournale;
Prüfprotokolle (elektrisch, mechanisch, Verriegelungsprüfungen) und Konformitätslisten;
Methodik zur Bestandsaufnahme der K-13-Zellen inkl. Checklisten.

Technische Daten

Nennspannung, kV	6; 10 (12)
Nennstrom der Hauptschaltstrecke, A	630; 1000; 1250; 1600; 2000; 2500; 3150 (je nach Schaltertyp und Kühlbedingungen)
Ausschaltvermögen / Kurzzeitfestigkeit	20–31,5 kA (thermisch 1 s), dynamisch 50–80 kA Peak – abhängig vom Schaltertyp
Schaltspiel-Lebensdauer	bis 30 000–50 000 mechanische Zyklen; Kategorien E2/M2/C2 (Vakuumkammern)
Schutzart	Einschub: IP2X/3X; Fronttür gemäß Gehäuse der KRU
Klimatische Ausführung	nach EN/IEC 60721-3-3 (Innen); Optionen „Nord/Tropen“
Antrieb des Leistungsschalters	Federantrieb mit Motor-Spannwerk / Elektromagnetantrieb; Fernbedienung, AWE/AUR
Stellungen des Einschubs	„Ausgefahren“, „Prüfstellung“, „Eingefahren“; Positionsrasten und Verriegelungen
Sekundärverbindungen	Standard-Steckverbinder 32/64-polig, kompatibel zu K-13; Kabelbäume kundenspezifisch
Kompatibilität Schutz/Leittechnik	ANSI/IEC-Funktionen: 50/51, 50N/51N, 27/59, 81, 46, 94, 25 u. a.; diskrete Schnittstellen, auf Wunsch digital
Erdbebensicherheit	bis 8 (Sonderausführung)
Dokumentation	KD, Betriebsanleitungen, Prüf- und Inbetriebnahmeprogramme, Typenschilder, 3D-Modelle (STEP/Parasolid), DWG/DXF

Projektabwicklung

Bestandsaufnahme der K-13-Zellen: Aufmaß, Fotodokumentation, Zustand von Einschüben, Kontakten, Schotts, Antrieben, Sekundärkreisen;
Konstruktion: 3D-Modellierung, Schnittstellenadaption, Schaltplanabstimmung, Erstellung KD und Fragebögen;
Fertigung von Rahmen, Traversen, Schottmechanik, Auswahl Schalter/Antrieb, Montage der Baugruppen;
Werksprüfungen: Isolation, Erwärmung, Mechanikzyklen, Verriegelungen und Sekundärkreise;
Lieferung & Supervision, Integration in die Zellen, Justageprüfung, Inbetriebnahme mit Schutztechnik;
Übergabe in den Betrieb, Schulung des Personals, Übergabe der Dokumentation und Protokolle.

Wirtschaftlichkeit und Betriebsvorteile

CAPEX-Reduktion gegenüber Komplettaustausch der KRU (kein Ab-/Neuaufbau von Gehäusen, Schienen und Kabeln erforderlich);
Minimale Stillstandszeiten - etappenweises Vorgehen bei Aufrechterhaltung der Nachbarabgänge;
OPEX-Senkung - kein Ölmanagement, keine Öl-Wartungsregime, geringerer Service an Lichtbogenkontakten;
Erhöhte elektrische Sicherheit (verbesserte Abstände, robuste Verriegelungen, präzise Stellungsanzeigen);
Planbarkeit - bewährte Lösungen und getestete Baugruppen reduzieren Projektrisiken.

Fazit: Der Austausch des Einschubs K-13 per Retrofit ist der schnelle, planbare Weg, die Lebensdauer der Schaltanlage zu verlängern, sie an heutige Normen heranzuführen und die Verfügbarkeit des Elektrosystems ohne grundlegende Rekonstruktion zu erhöhen.

Ihre Vorteile mit uns

– Keine großen eigenen Ingenieurkapazitäten nötig - Sie erhalten einen vollständigen KD-Satz, mit dem ein Techniker mittlerer Qualifikation arbeiten kann.
– Keine Prototypen erforderlich - unsere Umsetzungserfahrung erlaubt Serienstarts ohne „Pilotzelle“.
– Ihre Spezialisten erhalten anhand unserer Unterlagen Beratung zu allen Details des Einschub-Retrofits KRU K-13 (K-XIII): von der Kinematik-Justage bis zur Verriegelungsprüfung und Inbetriebnahme.