Freiluft-Versorgungsschränke
Integriert ins Netz mit doppelter Wandausführung
Jahrzehntelang leisteten Freiluft-Versorgungsschränke in 380-, 220- und 110-kV-Stationen des Transport- und Verteilnetzes der RWE unauffällig ihren Dienst. Nachdem sie aber im Rahmen eines kontinuierlichen Verbesserungsprozesses nach und nach durch eine völlig neue Schrankkonstruktion ersetzt werden sollen, untersuchten Verantwortliche von RWE in Zusammenarbeit mit dem Essener Steuerungsbauer SSS Elektrotechnische Systeme, welche Alternativen am Markt verfügbar sind. Die Entscheidung fiel letztendlich auf die Freiluft-Schrankserie Toptec von Rittal, die in ein von RWE entwickeltes Konzept eingebunden worden sind.
Schalt- und Umspannstationen im Hoch- und Höchstspannungsnetz mit den Spannungsebenen 110 kV, 220 kV und 380 kV werden im Verteilungs- und Transportnetz der RWE-Gruppe standardmäßig in Freiluft-Bauweise errichtet. Die 380- und 220-kV-Stationen des Transportnetzes sind dabei im Eigentum der RWE-Tochter Amprion GmbH. Die hier aufgebauten Betriebsmittel der Primärtechnik (Transformatoren, Leistungs- und Trennschalter sowie Strom- und Spannungswandler) sind durch eine umfangreiche Außenverkabelung mit der in Gebäuden installierten Leit- und Fernwirktechnik sowie der 220-V-Gleich- und 400-V-Wechselspannungs-Hilfsenergieversorgung verbunden. In der Schnittstelle zwischen Primär- und Sekundärtechnik werden Versorgungsschränke in der Nähe der Primärtechnik zur Reduzierung des Verkabelungsaufwands, Sicherstellung der Selektivität und prozessualen Verbesserung aufgestellt. Eingebaut sind Standardmodule für feldbezogene und übergeordnete Funktionen für die Drehstrom- und Motor(gleich)stromversorgung sowie für die Bündelung von Melde- und Steuerungsfunktionen. Mit der modularen Bestückung entstehen Freiluft-Schränke, die als Feldanschluss- oder Stützpunktschrank in der Schaltanlage oder auch als Trafoanschlussschrank zur Versorgung eines 380-kV-Netzkuppeltransformators dienen. Die sogenannten „VS031-Steuerschränke“ von RWE werden seit mehr als 30 Jahren aus einwandigem Stahlblech in Kleinserien hergestellt. Dabei wurden Schränke und Modulpaletten von RWE in Zusammenarbeit mit den Vorgängerlieferanten ständig verbessert. Seit 1990 ersetzt eine Universalvariante die zwei damals existierenden Varianten.
Problem bei Klima und Korrosion
Im Rahmen eines kontinuierlichen Verbesserungsprozesses wurde von RWE das bisherige Konzept technisch wie logistisch auf den Prüfstand gestellt. Am Markt sollte der Einsatz eines Serienproduktes untersucht werden, um die Wirtschaftlichkeit der bisherigen Kleinserienproduktion zu überprüfen. Gleichzeitig sollten Mängel im Innenraumklima – in Form von Kondenswasserbildung und der damit verbundenen Korrosionsanfälligkeit – des in Freiluftanlagen aufgestellten Steuerschranks beseitigt werden. Ein Alternativmaterial zum bisher eingesetzten Stahlgehäuse sollte darüber hinaus die regelmäßige Instandsetzung der Beschichtung gemäß den Richtlinien für den Korrosionsschutz der RWE überflüssig machen.
An eine Alternativlösung wurden folgende Anforderungen gestellt:
- Die Außenmaße sind auf Basis der Aufbaumaße der vorhandenen Einbaumodule neu zu entwickeln. Die Fixmaßvorgaben waren dabei nur die Aufnahmebreite der Modultafeln und das Lochmaß für die Ankerbolzen des RWE-Normfundamentes für Versorgungsschränke. Die Außenmaße konnten somit im Rahmen der Systemmaße eines Schrankanbieters variiert werden
- Einsatz von zeitgemäßen Werkstoffen (z.B. Aluminium) und Serienteilen bei gleichzeitiger Gewichtseinsparung
- Klimatisierungsvorteile des Schrankkonzepts, z.B. durch doppelwandigen Aufbau
- Angestrebte Lebensdauer von mehr als 40 Jahren im Freilufteinsatz und weitgehende Wartungsfreiheit
Standardgehäuse mit hoher Flexibilität
Im Rahmen einer von RWE durchgeführten Marktprüfung und erster Vorstudien haben die Verantwortlichen festgestellt, dass das von dem Schaltschrankhersteller Rittal angebotene Toptec-Schranksystem in Zusammenarbeit mit dem Essener Steuerungsbauer SSS ein Konzept ergab, das die genannten Anforderungen erfüllte. Die Idee dabei war, ein kommerzielles Produkt zu verwenden, das durch die sehr offen gehaltene Ausschreibung noch individualisiert werden konnte. Was in der Zusammenarbeit von RWE, SSS und Rittal auf Basis des Standardproduktes Toptec entstand, war zwar ein schnell abrufbares, in Serie gefertigtes Katalogprodukt, doch in seiner technischen Spezifikation auf RWE ausgerichtet – etwa durch Modifikationen im Sockelbereich oder durch Montage einer Außensteckdosenkombination. Bei der Entwicklung des Schranks legte man dabei auch größten Wert auf ein Höchstmaß an Flexibilität, da die örtlichen Gegebenheiten der Stationen oft sehr unterschiedlich sind. Lediglich das Fundament, die Höhe von 2100 mm sowie die zweitürige Ausführung sind festgelegt. Bereits der von SSS gebaute Musterschrank zeigte, dass das Produkt bei technischem Mehrwert technologisch und auch preislich interessant war.
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