Die sächsische Kreisstadt Freital grenzt im Südwesten an Dresden und war einst für den Steinkohlebergbau bekannt, dessen Zentrum im Stadtteil Zauckerode lag. Seine technischen Innovationen, die der dortige Bergbau hervorbrachte – darunter 1882 die Grubenlok Dorothea, die erste elektrische Lokomotive der Welt – machten den Ort überregional bekannt. Auch wenn der Steinkohlebergbau Ende der 1980er Jahre zu Ende ging, wuchs Zauckerode weiterhin: Innerhalb der letzten hundert Jahre hat sich die Einwohnerzahl mehr als verdoppelt. Um der wachsenden Bevölkerung gerecht zu werden, wurde Mitte der 1970er Jahre ein Neubauprojekt auf 38 Hektar Fläche begonnen, das ein Jahrzehnt später mit der Fertigstellung von fast 2.500 Wohnungen im Plattenbaustandard den Abschluss fand. Um diese mit Heizwärme zu versorgen, wurde in unmittelbarer Nähe zur Siedlung ein Heizhaus errichtet, das heute von der städtischen Gesellschaft Technische Werke Freital betrieben wird. Das fast fünfzig Jahre alte Heizhaus wird aktuell einer umfassenden Sanierungsmaßnahme und Aufrüstung unterzogen. Im Zuge dessen sind neun der ursprünglich 13 Heizkessel zurückgebaut worden. An ihrer Stelle wurden zwei erdgasgespeiste Blockheizkraftwerke installiert, die jeweils über eine Erzeugerleistung von 999kW verfügen. Während eines davon bereits 2021 in Betrieb ging, wird das zweite in diesem Jahr folgen. Dann werden die BHKW rund 80 Prozent der benötigten Wärmeenergie und des Stroms für das Plattenbaugebiet erzeugen. Schlussendlich wird die Heizzentrale mindestens 6.000 Haushalte mit Strom versorgen – und das wesentlich emissionsärmer als bisher. Damit kommt der Betreiber der Anlage den klima- und energiepolitischen Zielen von EU und Bundesregierung nach.
Komplexe Komplettlösung anschlussfertig geliefert
Damit der im Heizhaus durch die beiden neuen Blockheizkraftwerke erzeugte Strom ins öffentliche Netz eingespeist werden kann, bedarf es einer entsprechenden Transformatorstation. Im Auftrag der Technischen Werke Freital wandten sich die Freitaler Stadtwerke (FSW) als Generalunternehmer für diese Übergabestation zur Planung und Ausführung an ihren langjährigen Partner Ormazabal. Der Krefelder Experte für Energieverteilung entwickelte für das Projekt eine fabrikfertige, begehbare Transformatorstation. „Von der Stationsauswahl über die Entwicklung eines Lüftungskonzeptes bis hin zur Anordnung aller verbauten Komponenten sowie der Verdrahtungsplanung haben wir uns um das gesamte Engineering gekümmert“, sagt Karsten Hillmann, zuständiger Vertriebsmitarbeiter bei Ormazabal. Während der gesamten Projektlaufzeit bestand stets ein enger Kontakt zwischen dem Vertriebsingenieur von Ormazabal und dem Projektteam des Kunden, um Bedarfe abzustimmen und Umsetzungsmöglichkeiten zu erörtern. „Letztlich galt es, eine komplexe Komplettlösung zu realisieren und deren Einzelbestandteile bis zur betriebsfertigen Montage inklusive Kranlogistik zu koordinieren und die Station schließlich anschlussfertig in Freital anzuliefern.“ Die Transformatorstation misst 3,3 mal 8,5 Meter und ist aus Stahlbetonelementen als Zweiraumstation hergestellt. Ihr Kernstück ist ein Blocktransformator mit einer Leistung von 3.150kVA, der den Strom von 10kV auf 20kV des Mittelspannungsnetzes der Freitaler Stadtwerke umwandelt. Weitere Bestandteile der Station sind ein Lüftungselement auf dem Dach, ein Niederspannungs-Gerüstverteiler, ein kleiner Eigenbedarfstrafo sowie zwei Fernwirkstränge mit entsprechenden Zählerschränken.
Schaltfelder fernwirktechnisch erschlossen
Die eingesetzte Ormazabal-Schaltanlage des Typs gae630 wurde kundenspezifisch konfiguriert und umfasst 11 Felder. Diese sind jeweils in einen 20kV-Block und einen 10kV-Block unterteilt und für eine optimale Übersichtlichkeit gegenüberliegend positioniert. „Auf diese Weise ist für die dort tätigen Personen die jeweilige Spannungsebene stets klar erkennbar“, erklärt Karsten Hillmann. Alle Schaltfelder sind zudem fernwirktechnisch komplett erschlossen, d. h. mit intelligenten Schutz- und Steuerrelais ausgestattet. Diese übernehmen unter anderem Funktionen wie den Überspannungsschutz sowie die Fehlermeldung und -ortung. „Über BUS werden die Statusmeldungen live übertragen“, erläutert Karsten Hillmann. „Auf Basis dieser Daten kann der Betreiber dann Aussagen über unterschiedliche Lastbedürfnisse treffen und die Lasten entsprechend anpassen.“ Das im Übergabefeld eingesetzte Relais verfügt über einen UMZ-Schutz (Überstromzeitschutz). „Die Anlagensicherheit und der Netzschutz waren zentrale Anforderungen an die von uns erarbeitete Lösung. Dabei galt es insbesondere, auch die Vorgaben des Verteilnetzbetreibers zu erfüllen“, so der Ormazabal-Vertriebsmitarbeiter. Aus diesem Grund ist das Relais im Leistungsschalterfeld des Blocktransformatoren mit einem Blindleistungsrichtungs-Unterspannungsschutz (Q-U-Schutz) ausgestattet. „Die Fernwirktechnik dient der Netzstützung“, betont Karsten Hillmann. „Ist ein Netzabschnitt kurzzeitig fehlerbelastet oder treten unerwünschte Netzkonfigurationen auf, entkuppelt der Transformator vollautomatisch. Der Betreiber kann dank dieser intelligenten Technik Fehler in Echtzeit erkennen und aus der Ferne entsprechend schneller reagieren. Der explizite Kundenwunsch war eine einheitliche und bekannte Bedienstruktur der Schutztechnik. Entsprechend wurden Relais eingesetzt, die beim Netzbetreiber bereits im Einsatz sind. Während des Inbetriebnahmeprozesses Ende 2021, der auch die Zertifizierung der Anlage durch einen externen Gutachter umfasste, lieferte Ormazabal für die Technischen Werke Freital vier weitere Felder. Diese dienen der Netz-Synchronisation mit den Generatoren des Gaskraftwerkes bei der Zuschaltung an das Verbundnetz.
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