Upgrade für die Netze

01.10.2021 – Über 1.000 Ortsnetzstationen werden bei der NSG Kassel aktuell mit moderner Messtechnik ausgestattet. Ein komplexes Projekt, denn die Anlagen sind teilweise über zwanzig Jahre alt und ganz individuell ausgestattet.

Die Städtische Werke Netz + Service GmbH (NSG) ist in der hessischen Stadt Kassel für den Betrieb von Strom, Gas- und Wasserleitungen sowie die Beleuchtung im öffentlichen Raum und das Breitbandnetz zuständig. Wie viele Netzbetreiber in Deutschland steht auch die NSG vor der Herausforderung, ein historisch gewachsenes Stromverteilnetz für die neuen Anforderungen der Energieversorgung zu ertüchtigen. Im vergangenen Jahr entschieden sich die Verantwortlichen, rund 1.000 Ortsnetzstationen zu modernisieren.

Retrofit luftisolierte Schaltanlage
Erfolgreiches Retrofit: Kurz- und Erdschlussrichtungsanzeiger sowie ein integriertes Spannungsprüfsystem in einer luftisolierten Schaltanlage. Foto: Horstmann GmbH

Diese werden nun begutachtet und mit festem Umsetzungsschlüssel nach und nach einem Retrofit unterzogen. Fachliche Unterstützung leistet dabei die Horstmann GmbH. „Die Verantwortlichen in Kassel haben frühzeitig erkannt, dass mit der Entwicklung des Netzes modernere Messsysteme ein besseres Troubleshooting ermöglichen“, erläutert der Vertriebsverantwortliche Andre Schmidt. „Neue Geräte – etwa in Form von innovativen Kurzschlussanzeigern – machen die Fehlerlokalisierung deutlich schneller und exakter. Das bedeutet kürzere Ausfallzeiten in der Stromversorgung.“

Austausch mit Konzept

Die NSG plant, die installierten Kurzschlussanzeiger älteren Baujahrs nach und nach zu ersetzen. Da die Lebensdauer der Kurzschlussanzeiger bei etwa zwanzig Jahren liegt, wurde entschieden, das Projekt in mehreren Phasen zu realisieren: Sobald die Altersgrenze erreicht wird, erfolgt der stufenweise Austausch – ein Konzept, das sich auch personell besser umsetzen lässt als eine komplette Erneuerung. André Schmidt berichtet: „Unsere Experten sollten nicht nur die benötigten Kurzschlussanzeiger und weitere Komponenten planen und zur Verfügung stellen, sondern auch die Installation und den Retrofit beratend und schulend begleiten.“

Historisch gewachsene Netze

Mit Blick auf die Technik standen dabei beide Partner vor großen Herausforderungen. Nicht nur die Varianz der verbauten Komponenten zeigte sich für die Horstmann GmbH als knifflige Angelegenheit, sondern auch die Vielfalt der einzelnen Ortsnetzstationen mit ihren individuellen und historisch gewachsenen Lösungen. „Teilweise sind noch ölisolierte Kabel verbaut, die zum Ende der 1990er Jahre einen ähnlichen Standard darstellten wie heute Kunststoffleitungen“, sagt Schmidt. Dort waren seinerzeit optische Systeme (Opto F) der Horstmann GmbH verbaut worden, die im Zuge des Retrofit gegen ein weiterentwickeltes Modell neueren Baujahrs getauscht werden.

Wo die Umrüstung auf Kunststoffleitungen bereits erfolgt und ältere Kurzschlussanzeiger installiert waren, sollte jetzt auf eine moderne Lösung gewechselt werden: „Der technische Fortschritt der vergangenen Jahre in diesem Bereich ist erheblich“, berichtet André Schmidt. „Heute haben sich weit bessere und genauere Systeme eta­bliert, die in ihren Funktionalitäten exakt das abbilden, was die Städtische Werke Netz + Service GmbH sich für die Zukunft wünscht.“

Strategisch wichtige Stationen sollten zusätzlich mit Kurz- und Erdschluss-Richtungsanzeiger ausgerüstet werden. So können die Verantwortlichen in Kassel künftig Fehler und Fehlerort leichter und schneller detektieren. In den gasisolierten Mittelspannungsschaltanlagen waren ältere Modelle oder noch gar keine Kurzschlussanzeiger verbaut.

Kapazitiver Spannungssensor

Spannungssensor Horstmann
Der Spannungssensor C1A2-24 ist am Mittelspannungskabel auf der Sammelschiene installiert. Foto: Horstmann GmbH

„Neben den SF6-Anlagen gab es aber auch luftisolierte Mittelspannungsschaltanlagen, wodurch die Anforderungen noch deutlich komplexer wurden“, erinnert sich der Vertriebsverantwortliche. Bei älteren luftisolierten Schaltanlagen fehlt nämlich meist die kapazitive Spannungsauskopplung. Diese Spannungsinformation wird allerdings für das System der Richtungsanzeige zwingend benötigt. Daher sollte bei diesen Anlagen eine kapazitive Spannungsauskopplung über den Einbau eines C1A2 Spannungssensors erfolgen. Dieses Bauteil ist aus Gießharz, in dem ein Kondensator vergossen ist. Üblicherweise ist eine Befestigung mit der gleichen Schraube möglich, mit der das Mittelspannungskabel an der Sammelschiene der Anlage angeschlossen ist. Dieses garantiert, dass mit Installation des Spannungssensors im jeweiligen Kabelabgang ein Spannungsabgriff möglich wird. „Das eröffnet wiederum die Option, den C1A2 mit dem Spannungsprüfsystem Wega zu verbinden. Statusmeldungen wie ‚Spannung vorhanden‘ beziehungsweise ‚Spannung nicht vorhanden‘ gemäß IEC 61243-5 können damit dauerhaft zur Anzeige gebracht werden“, fasst André Schmidt die Lösung zusammen.

Servicetechniker erkennen jetzt unmittelbar nach Betreten der Schaltanlage, ob die Anlage unter Spannung steht oder nicht. Mit einer solchen Spannungsprüfung lassen sich die robusten luftisolierten Anlagen somit deutlich aufwerten, wobei zugleich die Personensicherheit in der Station erhöht wird.

LoRaWAN in Kassel

Für die Übertragung der Informationen der Kurzschlussanzeiger nutzt die NSG ein LoRaWAN-Netzwerk in Kassel und in den anliegenden Versorgungsgebieten. Alle für den Betrieb notwendigen Komponenten befinden sich im Besitz der NSG und werden entsprechend lokal betrieben. Dadurch soll sichergestellt werden, dass der Zugriff auf die Daten und die Systemsicherheit jederzeit gewährleistet werden kann.

Gasisolierte Schaltanlage Horstmann
Gasisolierte Schaltanlage, aufgerüstet mit modernem Kurzschlussanzeiger und LoRaWAN. Foto: Horstmann GmbH

Primär werden netzdienliche Überwachungs- und Steuerungsszenarien realisiert, so etwa das Übertragen und Rücksetzen von Kurzschlussanzeigern, das Auslesen von Betriebszuständen im Gas- und Wassernetz sowie die Überwachung von Betriebsstandorten. Zusätzlich wird derzeit das Monitoring von Umwelt- und Wetterdaten, der Ladeinfrastruktur, des Verkehrsraums sowie der Füllstände in Großcontainern umgesetzt. Auch soll die bestehenden Rundsteuertechnologie abgelöst werden.

Schulterblick des Experten

Das Projekt bei den NSG wird aktuell nach und nach durch eigene Mitarbeiter realisiert. Damit die Planungen der Horstmann GmbH exakt nach Vorgabe umgesetzt werden, bekommen die Mitarbeiter Hilfestellungen zur Vorgehensweise beim Retrofit.

Hier wird erklärt, welche Bauteile wie und wo in die Stationen implementiert werden müssen, über welche Funktionalitäten diese Komponenten verfügen und was in puncto Sicherheit zu beachten ist. Der Experte schaut ihnen quasi im Feld über die Schulter, gibt Tipps und leistet im Bedarfsfall Hilfestellung. „Während der vergangenen Monate haben wir so mit der NSG gemeinsam optimale Voraussetzungen geschaffen, um weitere Projektabschnitte in der nahen Zukunft autark umsetzen zu können“, resümiert André Schmidt.

Leuchtturmcharakter

Für den verantwortlichen Experten bei der Horstmann GmbH hat das Projekt in Kassel exemplarische Bedeutung: „Es gibt viele Betreiber, deren Stationen bereits heute 20 Jahre und älter sind und die vor ähnlichen Herausforderungen stehen wie die NSG in Kassel.“ Mit dem Projekt in Nordhessen werde beispielhaft gezeigt, welche Optionen allen Netzbetreibern durch die Integration hochwertiger Technik und einen Retrofit offenstehen. Auch unter den erhöhten Anforderungen, wie etwa steigender Einspeisung von erneuerbaren Energien und höherer Lasten im industriellen Umfeld, ließe sich die Stromversorgung so auch zukünftig sicherstellen. Das Projekt in Kassel stehe auch beispielhaft für eine praxisorientierte Zusammenarbeit zwischen dem Kunden und dem Dienstleister. (pq)

Städtische Werke Netz + Service GmbH
Harald Wetekam
harald.wetekam@netzplusservice.de
www.netzplusservice.de

Dip.-Ing. H. Horstmann GmbH
Andre Schmidt
andre.schmidt@horstmanngmbh.com
www.horstmanngmbh.com

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