Sichere Stromversorgung

Mit jährlich etwa 50.000 stationären und rund 200.000 ambulanten Patienten ist das Universitätsklinikum des Saarlandes die größte Klinik in dem kleinen Bundesland. Das UKS übernimmt als Uniklinik zahlreiche Aufgaben, die weit über die Leistungen der klassi­schen Krankenhausversorgung hinausgehen. Allein zehn Intensivstationen und 203 Betten für Intensivpatienten stellen deren Behandlung sicher. Auf der neo­natologischen Intensivstation werden Neugeborene mit kritischem Gesundheitszustand versorgt. Und das UKS ist auch ein Zentrum für Knochenmark-, Stammzell-, Nieren-, Leber- und Lungentransplantationen.

Die Infrastruktur und räumliche Gliederung des 1909 eröffneten und mehrfach erweiterten Krankenhauses lässt sich heutzutage deutlich effizienter gestalten. Aus diesem Grund ging 2009 das „UKS Projekt Zukunft“ an den Start. Im Zuge des Projekts werden vor allem die Kliniken der Inneren Medizin in einem Haus zusammengefasst. Das bringt nicht nur Vorteile in der schnellen Versorgung der Patienten mit sich, sondern auch zahlreiche Herausforderungen. Eine davon war es, eine absolut zuverlässige Stromversorgung zu errichten – und das bei weiterlaufendem Betrieb.

Der Neubau wird in zwei Bauabschnitten errichtet. 2015 wurde der erste Teil eröffnet. Für die Inbetriebnahme des zweiten Teils ist das Jahr 2018 vorgesehen. Am Ende wird die IMED an einem zentralen Ort liegen. Im Gesamtgebäude befinden sich dann u.a. der moderne Notaufnahmebereich, die Herzkatheterräume, die KMT-Station, ein Teil der Klinik für Diagnostische und Interventionelle Radiologie, Laborbereiche sowie der Hubschrauberlandeplatz auf dem Dach. Bei der elektrischen Energieversorgung entschied sich das Universitätsklinikum für eine einheitliche technische Lösung, die sowohl Mittel- als auch Niederspannung umfasst – oder wie es bei Siemens kurz formuliert wird: „Totally Integrated Power“. 

Einheitliche Lösung

Das Gesamtprojekt des zentralen IMED-Gebäudes ist deshalb besonders umfangreich, da bis hin zur Rohrpost alle denkbaren Gewerke in die Planung mit einbezogen werden mussten. Wie üblich stand vor Baubeginn eine europaweite Ausschreibung, die den Leistungsumfang klar umriss. Für die Stromversorgung besonders relevant waren die Normen DIN VDE 0660 sowie DIN VDE 0107 für medizinisch genutzte Räume.

Gemäß DIN VDE 0660 forderte die Klinik in Sachen elektrischer Energieversorgung eine Schaltgerätekombination mit Bauartnachweis. Entsprechende Systeme erfüllen in Sachen thermische und Kurzschlussbelastung höchste Standards – somit ist eine hohe Versorgungssicherheit garantiert. Vor allem in sensiblen Einrichtungen wie Krankenhäusern oder Rechenzentren ist daher der Einsatz von Systemen mit Bauartnachweis gefordert.

Die DIN VDE 0107 bedingt zum Beispiel, dass die Allgemeine Stromversorgung (AV) bei einem Ausfall in weniger als 15 s auf die Sicherheitsstromversorgung (SV) umschalten kann und die Stromversorgung beispielsweise für OP-Räume zu keinem Zeitpunkt unterbrochen wird.

Da Siemens diese und andere Anforderungen technisch und wirtschaftlich besonders effektiv erfüllen konnte, beauftragte der Hauptauftragnehmer, R+S solutions GmbH, das Unternehmen mit der Installation von Mittelspannungstechnik und Stromschienen. Im Niederspannungsbereich installierte der zertifizierte „Sivacon“-Technology-Partner Scholl Energie- und Steuerungstechnik die entsprechenden Produkte aus der „Sivacon“-Reihe. „Bereits die vorherige Stromversorgung wurde durch Siemens sichergestellt. Wir haben beste Erfahrungen mit Leistung und Qualität der Produkte gemacht. Deshalb sind wir froh, dass auch bei diesem großen Neubauprojekt Siemens den Zuschlag bekommen hat. Da wissen wir, was wir haben!“, ergänzt Rudi Veith, Leiter Elektrotechnik am UKS.

Um den Anforderungen der Schaltgerätekombination mit Bauartnachweis gerecht zu werden, handelt es sich um ein durchgängiges System von der Mittelspannung bis zum letzten Stromkreisabgang. Nach der 20-kV-Übergabestation des Ener­gie­ver­sor­gungs­un­ter­neh­mens (EVU) folgt die wartungsfreie, gasisolierte Mittelspannungsschaltanlage „8DJH“. Von dort führen Kabel zu den vier „Geafol“-Gießharztransformatoren mit einer Leis-tung von je 1.250 kVA. Für sie entschieden sich die technischen Planer vor allem deshalb, weil sie besonders zuverlässig sind und nur geringe Wartung benötigen. Das ist ein entscheidender Vorteil, wenn es darum geht, die permanente Stromversorgung sicherzustellen. Bei den „Geafol“-Modellen handelt es sich um Stromrichter-Transformatoren, die mit Netzrückwirkungen besser umgehen können als gewöhnliche Trafos. Außerdem ist bei ihnen eine 100-%-ige Auslastung möglich, während andere Trafos wegen der Frequenzumrichterlast zu max. 60 % arbeiten könnten. Sollte einer der Transformatoren ausfallen, kann das Fachpersonal händisch umkoppeln, so dass drei Gießharztransformatoren mit ihrer Leistung die Stromversorgung in der IMED übernehmen können.

Sichere Stromversorgung auf über 1.200 Schienenmetern

Zur Netzberechnung nutzte Technologiepartner Scholl das Planungstool „Simaris“ von Siemens. Es unterstützt Elektroplaner dabei, selbst komplexe Anlagen schnell und effizient zu planen. Im Falle des UKS hat das sogar bares Geld gespart. Denn zunächst war auch eine von den Trafos abgehende Kabellösung angedacht. Die Berechnungen ergaben aber, dass Stromschienen eine kos­tengünstigere Alternative mit weiteren Vorteilen bieten. Die Krankenhausplaner entschieden sich daher kurzfristig für Stromschienen „Sivacon 8PS“ vom Typ „LX A 0751“. Sie führen nun von den Trafos zu den vier Niederspannungshauptverteilungen (NSHV) und von dort weiter zu den je drei Gebäudehauptverteilern. „Platz ist immer ein Thema“, sagt Dirk Steding, Projektleiter bei R+S. „Statt 84 mehrerer Zentimeter dicker Stromkabel laufen nun drei AV- und drei SV-Stromschienen (AV = allgemeine Stromversorgung, SV = Sicherheitsstromversorgung) durch unseren Tunnel vom Technikgebäude mit der Mittelspannungsschaltanlage in die einzelnen Niederspannungshauptverteilungsanlagen im Hauptgebäude. Mit Kabeln hätte der Platz nicht ausgereicht. Aber auch hinsichtlich der Brandlast sind die Stromschienen vom Typ ,LX A 0751‘ sicherer als Kabel. Außerdem können sie ganz einfach um Ecken geführt werden, was vorteilhaft ist, wenn durch Richtungsänderungen die Phasen ausgewendet werden müssen“, so Dirk Steding weiter.

Um die Versorgung des Krankenhauses mit elektrischer Energie zu jedem Zeitpunkt sicherzustellen, gibt es bereits ab den Trafos neben den drei AV-Stromschienen auch drei SV-Schienen. Sie sind mit feuerschutzhemmenden Promatplatten versehen und entsprechen damit der Feuerschutzklasse F90. Das heißt: Im Brandfall hält das Promat mindestens 90 min dem Feuer stand. Rechnet man die Schienenmeter der AV und der SV zusammen, kommt man auf über 1.200 m – das ist auch in den Dimensionen eines Großprojektes ein echter Superlativ.

Ab den NSHV führen dann Hauptverknotungen zur SV. Hier stellen drei Dieselgeneratoren mit einer Leistung von zweimal 800 kVA und einmal 1.000 kVA den weiteren Betrieb der IMED sicher, jedoch nicht vollständig redundant. Ihre Leistung kann nur eine Notversorgung aufrechterhalten, so dass die medizinisch notwendigen Steckdosen weiterlaufen und die Beleuchtung zu 50 % erhalten bleibt. Die vier NSHV – eine liegt im Technikgebäude und ist für dessen Versorgung zuständig, die restlichen drei befinden sich im Klinikgebäude – sind vom Typ „Sivacon S8“. Das Schaltanlagensystem bis 7.000 A zur einfachen und durchgängigen Energieverteilung gewährleistet größtmögliche Sicherheit von Personen und Anlagen. Die Niederspannungs-Schaltgerätekombination mit Bauartnachweis kann in allen Anwendungsebenen im Niederspannungsnetz eingesetzt werden.

Auf jede NSHV folgen drei Gebäudehauptverteileranlagen. Hier befinden sich Systemschränke „Sivacon 8MF“ unterschiedlicher Breiten. Ein Teil der Schränke verfügt über eine Umschalteinrichtung für den medizinischen Bereich und läuft über ein Isolé-Terre-Netz (IT). Im Fehlerfall, beispielsweise einem Isolationsfehler oder defektem Kabel, wird der Stromkreis nicht sofort abgeschaltet. So können Operationen oder Untersuchungen zuvor noch beendet werden – das rettet im Zweifelsfall Leben.

Fazit

Mit dem Aufbau einer komplett neuen elektrischen Energieversorgung für Mittel- und Niederspannung für die neue IMED im Universitätsklinikum des Saarlandes in Homburg konnten die notwendigen Ansprüche an die Betriebssicherheit erfüllt werden. Insgesamt wurden eine Mittelspannungsschaltanlage „8DJH“, vier „Geafol“-Gieß-harztransformatoren, über 1.200 m „LX“-Stromschienen, 64 Felder „Sivacon S8“, 50 Systemschränke „Sivacon 8MF1“ mit und 71 Systemschränke ohne Umschaltung für medizinische Räume verbaut.

Somit ist eine einheitliche und tech­nisch durchgängige Energieverteilungslösung nach dem Totally Integrated Power-Konzept (TIP) von Siemens entstanden.