10.11.2022 – Mit einem umgebauten Pick-up überwacht Service-Anbieter Osmose den technischen Zustand von Niederspannungs- und Beleuchtungsnetzen. Die Netzgesellschaft Niederrhein überprüft damit proaktiv das gesamte Stadtgebiet Krefelds.
Welche Verwüstungen Unwetter in anderen Teilen der Welt an oberirdischen Stromkabeln anrichten, sehen wir regelmäßig in den Nachrichten. Wir können also mehr als zufrieden sein, dass die Infrastruktur für die Stromversorgung hierzulande gut geschützt in der Erde liegt. Fehler zu finden – idealerweise bevor es zu Störungen kommt – ist allerdings in unseren Netzen eine Herausforderung, die im Tagesgeschäft der Netzbetreiber erhebliche Ressourcen beansprucht: Die zu messenden Kabel müssen spannungslos geschaltet werden, bei einigen Messungen ist es sogar erforderlich, Verbraucher vom Netz zu trennen. Und immer muss jedes einzelne Kabel für sich geprüft werden – insgesamt also ein hoher Zeit- und Koordinierungsaufwand. Kabelfehlerortungen werden daher in der Regel nur dann ausgeführt, wenn eine konkrete Störung vorliegt und Sicherungen ausgelöst haben. Diese reaktive Vorgehensweise führt allerdings dazu, dass nicht nur die Fehlerdiagnose selbst, sondern insbesondere die Beseitigung von Fehlern kaum planbar ist.
Proaktive Fehlerortung
Die US-amerikanische Firma Osmose, ein Anbieter von Inspektionen, mobilen Kabelfehlerortungen sowie von Wartungs- und Sanierungsdienstleistungen für Stromnetzbetreiber und Telekommunikationsunternehmen, hat den Bedarf für effizientere Verfahren zur Kabelfehlerortung bereits vor zehn Jahren erkannt. Die Messung, Osmose nennt sie „Power Survey“, erkennt Außenleiter- und Nullleiter-Erdschlüsse von in Betrieb befindlichen Kabeln. Solche Fehler treten vorwiegend in Niederspannungs- und Beleuchtungskabeln auf, erhöhen technische Verluste und können auch zum Teil gefährliche Berührungsspannungen verursachen. Diese tauchen nicht nur an metallischen Gegenständen wie Straßenlaternen, Leitplanken und Zäunen auf. Laut Osmose haben Messungen gezeigt, dass auch auf einem Bürgersteig oder an einem Baum solche Berührungsspannungen auftreten können. Abhängig von den Witterungsverhältnissen kann das mehr oder weniger gefährlich sein.
Ein speziell geschultes Zwei-Personen-Team fährt mit einem mit Messtechnik ausgerüsteten Ford Pick-Up durch die Straßen entlang der Kabeltrassen. Dies geschieht nachts, weil dann auch Strom durch die Beleuchtungskabel fließt. Die Fehlererkennung erfolgt über eine Auswertung der elektrischen Felder der stromdurchflossenen Kabel. Die durch die Fehlerströme verursachten Berührungsspannungen werden ebenfalls ermittelt. Wird eine Störung im Vorbeifahren erkannt, wird sie von den Techniker:innen in einem zweiten Schritt genauer lokalisiert. Dazu werden die Fehlerstellen mit weiteren Messungen im Feld gekennzeichnet und deren Koordinaten ermittet, so dass sie zu einem späteren Zeitpunkt einfach wiedergefunden werden können. Werden zuvor definierte Grenzwerte verletzt, wird der Auftraggeber informiert, um entsprechende Sicherheitsmaßnahmen direkt ergreifen zu können.
Die Techniker:innen fahren mit einem mit Messtechnik ausgerüsteten Ford Pick-Up durch die Straßen entlang der Kabeltrassen. Foto: Osmose Utilities Services, Inc.
Report über defekte Kabel am Morgen
Alle festgestellten Kabelfehler der Nachtfahrt stehen dann jeden Morgen in einem Report zur Verfügung. Zusätzlich können die Lokationsdaten der Fehlerstellen auch digital bereitgestellt werden, um sie zum Beispiel in vorhandene Netzpläne zu übernehmen. Liegen mehrere Kabel in der Trasse, liefert das Messverfahren nicht genau das defekte Kabel, sondern lediglich die Lokation, an der die Störung aufgetreten ist. Mithilfe der Reports und bei Bedarf mit einfachen Spannungsmessungen kann der Netzbetreiber jedoch die Fehlerstelle lokalisieren und wenn nötig durch gezielte Schaltmaßnahmen einem Kabel zuordnen. Meistens sei das jedoch gar nicht erforderlich, weil aufgrund vorhandener Netzpläne das vermeintlich fehlerhafte Kabel identifiziert werden kann.
Auch bei den Asset-Planungen können die Reports hilfreiche Informationen liefern. Oft ist das Alter das einzige Entscheidungskriterium bei der Instandhaltungsplanung des Niederspannungsnetzes. Die Reports liefern hier eine klarere Datengrundlage, die auch für Netzzustandsbewertungen verwendet werden kann.
Prioritäten für Kabelfehlererkennung festlegen
Durch die frühzeitige Erkennung der Kabelfehler ist es möglich, den Zeitpunkt der Reparatur zu planen und sie bei Bedarf mit anderen Instandhaltungs- oder Baumaßnahmen zu kombinieren. Zu diesem Zweck erstellt Osmose zusammen mit dem Auftraggeber eine sogenannte Prioritätenmatrix. Darin ist festgehalten, wie schnell die jeweiligen Instandsetzungsmaßnahmen ergriffen werden sollen, um die verursachten technischen Verluste so schnell und klimafreundlich wie möglich zu eliminieren.
Wartungseinsatz in Krefeld
Das Verfahren wurde vor über zehn Jahren von Osmose entwickelt und kommt seitdem in den USA in immer mehr Ortsnetzen mit unterirdisch verlegter Infrastruktur bei der Fehlersuche zum Einsatz. Im letzten Jahr wurden die ersten Messungen in Europa durchgeführt, unter anderem auch in Deutschland.
Einer der ersten Netzbetreiber in Deutschland, die das Verfahren erprobten, ist die Netzgesellschaft Niederrhein (NGN) in Krefeld. Nach einer ersten Testwoche entschied man sich, das gesamte Stadtgebiet Krefelds überprüfen zu lassen. Hans-Werner Leenen, heute einer der Geschäftsführer von NGN, war in seiner damaligen Funktion als Leiter Assetmanagement und Planung von den Ergebnissen überzeugt: „Wir mussten lediglich das zu untersuchende Gebiet eingrenzen. Es hätte genügt, den Straßenplan über Google Maps zur Verfügung zu stellen. Den Rest erledigt Osmose.“
Die als dringlich eingestuften Fehler ließ der NGN-Geschäftsführer sofort beheben, die nicht so kritischen Messergebnisse werden vom Asset Management bei Priorisierung der Erneuerungsmaßnahmen verwendet. Dazu wurden die Fehlerstellen in das GIS (geografisches Informationssystem) übernommen. „Die nicht so kritischen Fehler werden archiviert. Sind Baumaßnahmen geplant, sieht man auf einen Blick, ob in dem Umfeld ein Kabelfehler vorhanden ist, der dann gleich behoben werden kann. Für die vorbeugende Instandhaltung ist das interessant“, erläutert Hans-Werner Leenen. Für die NGN ist das Osmose Power Survey-Verfahren seitdem ein weiterer Baustein ihrer Instandhaltungs- und Erneuerungsstrategie. (ds)