Elektrische Energieverteilung im Werk

Höchste Priorität für Sicherheit

Höchste Standards prägen die neu errichtete Fabrik in allen Details: So zeichnet sie sich durch modernste Fertigungs- und Montagetechnik im Maschinenbau aus. Gleichzeitig sind sowohl die Produktionstechnologien als auch die gebäudetechnischen Anlagen auf maximale Energieeffizienz ausgelegt. Die Vorgaben der EnEV werden um 39 % übertroffen. „Wir probieren überall, das technisch Optimale herauszuholen. Umso mehr natürlich bei einem Neubau“, beschreibt Matthias Wimmer, Projektleiter Haustechnik bei Hawe Hydraulik, den generellen Ansporn des Unternehmens. Das gilt in besonderem Maße auch für die elektrische Energieverteilung in den vier neuen Hallen.

Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der elektrotechnischen Anlagen des neuen Werks haben höchste Priorität. Denn der Betrieb läuft bis zu drei Schichten rund um die Uhr. Unterbrechungen sind deshalb unter allen Umständen zu vermeiden. Einen kaum weniger hohen Stellenwert hat deshalb die Stromversorgung.

Wegen der zentralen Bedeutung der elektrischen Energieverteilung setzten die technisch Verantwortlichen um Matthias Wimmer bei der Elektroplanung mit Christian Kaindl auf einen langjährigen Partner. Er entwickelte für den Neubau eine rundum sichere Konzeption – „sozusagen mit Gürtel und Hosenträger“, wie es der erfahrene Praktiker aus dem bayerischen Nandlstadt bildlich beschreibt. Die Kernpunkte dieser Konzeption sind: Jede der vier Hallen wird einzeln versorgt. Und die Lastschwerpunkte sind jeweils um die Halle herum positioniert.

Konzept „Totally Integrated Power “

Umgesetzt wird dieser planerische Ansatz mit Komponenten und Systemen von Siemens. Sie bilden eine durchgängige und technisch einheitliche Lösung, die sowohl die Mittel- als auch die Niederspannungs-Schaltanlagen integriert. Das zugrundeliegende Siemens-Konzept „Totally Integrated Power“ – kurz TIP – gewährleistet durch exakt aufeinander abgestimmte Produkte und Systeme sowie durch technische Supportleistungen in der Planungsphase eine durchgängige und damit sehr effiziente sowie zuverlässige Energieverteilung von der Mittelspannungseinspeisung bis zur Verbrauchsstelle. Die Dimensionierung und Planung der einzelnen Anlagenteile erfolgte über die Siemens-Softwaretools „Simaris design“ und „Simaris project“. Alle Komponenten haben damit die richtige Größe für eine optimale Netzauslegung.

Elektroplaner Christian Kaindl hat die Vorteile des TIP-Konzepts im Laufe der Jahre schätzen gelernt: „Siemens ist immer ein guter Partner, gerade wie hier bei der Planung für ein großes Werk. Denn bei der Vielzahl der Produkte und Neuerungen kann man als Planer nicht immer im kleinsten Detail stecken. Da ist die Unterstützung und Beratung durch den Hersteller eine wertvolle Hilfe. Und die modernen Softwaretools erleichtern die Planung und Berechnung heute wirklich enorm.“

Die Entscheidung für eine Lösung mit Siemens-Komponenten fiel aber auch aus anderen Gründen: „Wir haben uns im Vorfeld des Werk-Neubaus natürlich verschiedene Systeme angeschaut“, erklärt Matthias Wimmer. Die technische Qualität und auch das Gesamtkonzept von Siemens haben ihn und seine Kollegen bei Hawe Hydraulik überzeugt.

Konkret umfasst die in den Kaufbeurer Produktionshallen realisierte Stromverteilung folgende Siemens-Produkte und -Systeme: 30 Felder der gasisolierten Mittelspannungs-Schaltanlage „8DJH“, 13 „Geafol“-Gießharztransformatoren, 80 Felder Niederspannungs-Schaltanlagen „Sivacon S8“ sowie 8.000 m Stromschienen-Verteilersysteme „Sivacon 8PS“. „Ein stimmiges System von Anfang bis zum Ende“, beurteilt Christian Kaindl dieses Ergebnis des TIP-Ansatzes.

Mittelspannungsversorgung

Auch bei den Mittelspannungs-Schaltanlagen kommt der Elektroplaner geradezu ins Schwärmen: „Eine wunderschöne Kompaktanlage!“ Ausgestattet mit „Siprotec“-Schutzgeräten sorgt sie für die sichere und effiziente Energieverteilung von der Mittelspannungseinspeisung an die entsprechenden Verbraucher bzw. an die Transformatoren.

Die Mittelspannungsversorgung selbst ist in zwei Ringen aufgebaut. Die Verteilung lässt sich damit flexibler gestalten als bei einer linienförmigen Topografie. Vor allem aber lässt sich jeder Abschnitt einzeln abschalten. Weil jeder Punkt im Ring von zwei Seiten aus erreichbar ist, bleibt die Verfügbarkeit der übrigen, nicht abgeschalteten Bereiche bestehen. Diese Möglichkeit zum selektiven Heraustrennen eines Teilabschnitts, z. B. bei einem Fehler auf der Kabelstrecke, trägt damit entscheidend zu einem sicheren und unterbrechungsfreien Betrieb bei. Zudem erwies sich das Prinzip der partiellen Abschaltung während der sukzessiven Inbetriebnahme in den verschiedenen Bauphasen als praktisch.

Höchste Ausfallsicherheit war bei den Transformatoren gefragt. Denn eine Wiederbeschaffung dauert mindestens drei bis vier Monate, eine Reparatur nicht weniger lang. Der Produktionsausfall in dieser Zeit wäre erheblich. Deshalb ist in jeder der insgesamt fünf Trafo-Gruppen ein Gerät redundant ausgeführt. Die Trafos sind abwechselnd im Einsatz, was die Verfügbarkeit optimiert und die Wartung erleichtert. Zudem ist die maximale Auslastung des Werkes von 15 MW längst nicht erreicht. Die eingeplante Reserve dient nicht nur der Betriebssicherheit, sondern ist auch schon in die Zukunft gedacht. Denn die Produktionsmaschinen werden dem allgemeinen Trend folgend zwar immer kompakter, die Anschlussleistungen aber immer höher.

Stromschienen als Verteiler

Die durch die Trafos erzeugte Niederspannung wird über die Niederspannungs-Schaltanlagen und ein technisch exakt darauf abgestimmtes Stromschienen-Verteilersystems an die Verbraucher geleitet. Rund 8 km umfasst das System – eine Länge, die in Kaindls Worten „mit Kupfer nicht mehr realisierbar“ wäre. Doch ersetzen Schienenverteiler nicht nur das klassische Kabel durch feste Stromschienen, sondern auch herkömmliche, zentrale Verteiler durch verbrauchernah angeordnete Schutzorgane. Daraus ergeben sich cha­rak­te­ris­tische Vorteile, die Schienenverteiler selbst bei geringeren Distanzen als interessante Alternative zum Kabel erscheinen lassen: allen voran eine hohe Flexibilität und geringer Platzbedarf.

Nicht zuletzt garantieren Niederspannungs-Schaltanlagen und Stromschienen-Verteilersysteme als bauartgeprüfte Niederspannungs-Schaltgerätekombination nach IEC 61439 eine hohe Betriebssicherheit und Kurzschlussfestigkeit. Die Brandlast ist fast vernachlässigbar.