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Für einen Umbau benötigte Zwischenlösungen, um den Betrieb auch in dieser Phase aufrecht zu erhalten, sind sehr teuer und aufwändig in der Umsetzung. Bild: iStock, querbeet
Mobile Schaltanlage

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Hochspannung auf Achse

Text: Raphael Görner, ABB
Ein Umspannwerk im laufenden Betrieb zu modernisieren, ist eine Herausforderung. Um die Stromversorgung der Region sicherzustellen, ist ein mobiles Schaltfeld eine einfache Übergangslösung. Die gasisolierte Schaltanlagentechnik gibt es mittlerweile auch für die Hochspannung.

Kern der Energiewende ist die Umgestaltung der Versorgung, indem verstärkt erneuerbare Energien integriert, Stromnetze erweitert und modernisiert werden. Dafür werden Umspannwerke und Schaltanlagen vielerorts umgerüstet. Für den Umbau benötigte Zwischenlösungen, um den Betrieb auch in dieser Phase aufrecht zu erhalten, sind jedoch sehr teuer und aufwändig in der Umsetzung. Diese technische Herausforderung kann eine mobile Schaltanlage als sichere und zuverlässige Alternative meistern.

Wie alle Übertragungs- und Verteilnetznetzbetreiber in Deutschland modernisiert auch der Übertragungsnetzbetreiber Tennet seine Umspannwerke, um sie für die Energiewende fit zu machen. Für das Upgrade des AIS-Umspannwerks (luftisolierte Schaltanlage) im niedersächsischen Conneforde wird seit 2012 eine Stromversorgungslösung während der umbaubedingten Ausfallzeit benötigt. Zwischenlösungen, die zu damaliger Zeit in Frage kamen, bestanden jedoch hauptsächlich aus Einzelgeräten, deren Aufbau kompliziert und zeitaufwändig war. Darüber hinaus konnten sie nach der Nutzung zum Teil nicht mehr wiederverwendet werden. Dies machte die Provisorien zu teuren Alternativen. Es entstand die Idee, ein mobiles Schaltfeld einzusetzen. Mobile Umspannwerke sind eine effektive Lösung, wenn Energieversorger oder Industrieunternehmen eine temporäre Stromversorgung oder Übergangslösungen für die Betriebsaufrechterhaltung benötigen. Sie können, beispielweise während Umbauarbeiten, bei Störfällen, größeren Fehlern oder in Notfallsituationen wie Bränden eingesetzt werden. Bislang war dies jedoch nur in niedrigen Spannungsebenen, etwa im Verteilnetz, möglich. Im Übertragungsnetz waren mobile 380kV-Schaltanlagen aufgrund ihrer Größe noch eine Neuheit. Die Lösung musste erst für den Einsatz in der Praxis entwickelt werden. Gemeinsam mit Tennet entwickelte ABB daher ab 2012 ein mobiles Schaltfeld für die Hochspannung. Ab Start der Konzeptphase vergingen zwei Jahre Entwicklungszeit. Es mussten Lösungen zu verschiedenen Herausforderungen gefunden werden: Die Anlage sollte zum Beispiel autark und ohne Nebenanlage funktionieren und wie jedes normale Schaltfeld begehbar sein. Die Hauptanforderung war jedoch eine schnelle Einsatzmöglichkeit und die Eignung für den Straßentransport. Der technische Status Quo machte Fachleuten bisher einen Strich durch die Rechnung – die notwendigen Komponenten ließen sich bisher nicht so verbauen, dass sie für den regulären Straßentransport geeignet gewesen wären. „Das hat erst die kompakte, gasisolierte Schaltanlagentechnik von ABB auf dem aktuellen Entwicklungsstand möglich gemacht“, sagt Marco Becker, Vertriebsleiter bei ABB im Bereich Grid Integration. Das Ergebnis: Ein autarkes Schaltfeld, dessen Hauptkomponenten in zwei schmalen Containern Platz finden und auf Lastwagen verladen und transportiert werden können.

Schaltfeld ist begehbar

„Die Installation ist wenig aufwändig“, sagt Tennet-Teamleiter Wolfram Fräbel aus dem Bereich Systemtechnik Umspannwerke. Durch die Unterbringung in zwei Containern kann das Schaltfeld schnell auf- und abgebaut werden. Der Container mit der Primärtechnik wurde auf mitgelieferte Betonfundamente gestellt, um die Sicherheitsabstände zu den unter Spannung stehenden Teilen sicherzustellen. Dadurch konnte die Anlage außerdem ohne Absperrungen begehbar betrieben werden. Der vollausgerüstete Sekundärcontainer funktioniert autark ohne zusätzliche Infrastruktur und bringt alle Funktionen mit, die ein Schaltfeld in verschiedenen Situationen benötigt. Darüber hinaus werden Montage und Demontage durch die Unterbringung der kompletten Ausrüstung in zwei Containern vereinfacht. Für den Transport müssen lediglich die Hochspannungsdurchführungen demontiert und die Steckverbindungen der Sekundärverkabelung zwischen den beiden Containern gelöst werden. Nach dem Abbau kann der Standort des Schaltfeldes einfach an ein anderes Umspannwerk verlegt und wieder eingesetzt werden – ein großer Vorteil gegenüber dem früheren Vorgehen.

Einsatzfähig unter rauen Bedingungen

Seit Ende 2015 ist das mobile 380kV-Schaltfeld in Conneforde an einem Direktkuppeltransformator bis zum voraussichtlichen Ende der Umbauzeit des Umspannwerkes im Jahr 2019 im Einsatz. Die Inbetriebnahme der mobilen Schaltanlage wurde von Stefan Loos von der Tennet Servicegruppe West durchgeführt. Die Containerlösung ermöglicht sogar einen Einsatz unter rauen Bedingungen. „Das Schaltfeld funktionierte trotz Eis und Schnee ohne Probleme“, sagt Stefan Loos.

Aufgrund ihrer Robustheit, Mobilität und autarken Leistungsfähigkeit gibt es auch überall dort weitere Einsatzzwecke, wo Zugang und Infrastruktur eine große Rolle spielen. Beispielsweise bietet ABB mobile Schaltfelder in Afrika und Südamerika im Minenbereich an. Dort werden für Zeitspannen von bis zu zehn Jahren autarke, schnell zu errichtende Sonderlösungen gebraucht.

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