Medien
Sendeanstalt verbessert Energieversorgung und Verfügbarkeit im laufenden 24-Stunden-Betrieb
Mit über 8.000 Mitarbeitern gehört diese Rundfunkanstalt zu einer der größten öffentlich-rechtlichen Sendeanstalten in Europa – mit Standorten in ganz Deutschland und diversen Hauptstädten der Welt. Das Sendezentrum, mit einem Betriebsgelände von ca. 50 ha Grundfläche, versorgt die Zuschauer und Zuhörer rund um die Uhr auf verschiedenen Medien und Kanälen.
„Alles hat gut funktioniert und ist vor allem im laufenden Betrieb bei voller Sendefähigkeit abgewickelt worden.“
— K.J. Projektleiter
Das Projekt in Zahlen
12 Mio
Euro Investition
4
Netzersatzanlagen mit 10 MVA
100%
Versorgungssicherheit
60
Mittelspannungsschalt-felder
20km
MS-Kabel Neuverlegung
24/7
Betrieb während
des Umbaus
Die Geschichte
Kein Bild, kein Ton – wehe, wenn es bei
Olympia dunkel wird
Stromausfall im Hauptstadtstudio! Kein Bild, kein Ton. Unterbrechung der Sende-übertragung, während Millionen von Zuschauern gerade beim 100-Meter-Finale um die olympische Goldmedaille am TV live mitfiebern. Das Horror-Szenario nicht nur für alle Sport-Fans, sondern auch für die übertragenden Sender. Wehe, wenn es bei Olympia dunkel wird…
Damit es erst gar nicht so weit kommt, wurde die Technische Abteilung einer der größten öffentlich-rechtlichen Sendeanstalten in Europa damit beauftragt, das Sendezentrum auf potentielle Schwachstellen hin zu bewerten. Das Ergebnis: Erhebliche Potenziale in Teilanlagen der zentralen Stromversorgung und eine nicht mehr zeitgemäße Netzersatzanlage – also schneller Handlungsbedarf!
Zentrale Stromversorgung sicherstellen
„Kein Saft mehr drauf.“
Ausfälle der Energieversorgung können nicht nur durch externe Fehler beim Energieversorger, sondern auch aus Mängeln der eigenen technischen Infrastruktur resultieren. Um das Risiko an dieser Stelle zu minimieren und einen möglichen Ausfall der externen Energieversorgung kompensieren zu können, betreibt die Sendeanstalt eine autarke Netzersatzanlage. Eine sichere, zentrale Stromversorgung auf dem Gelände verhindert interne Ausfälle.
Die vorhandene Netzersatzanlage hatte schon so manche Olympiade miterlebt und war in die Jahre gekommen. Auch die bestehende zentrale Stromversorgung war mit jedem neuen Gebäude auf dem Gelände mitgewachsen. So ist mit der Zeit eine sehr inhomogene Netztopologie entstanden. Die Folge: Eine Störung in einem Gebäude kann auch andere Gebäude unmittelbar betreffen.
Das Vorhaben: “1 zu 1”-Austausch der Netzersatzanlagen und der Haupt-Mittelspannungsschaltanlage
Um die zentrale Stromversorgung für die Zukunft fit zu machen, bestand zunächst der Plan darin, die komplette Netzersatzanlage und Hauptmittelspannungsanlage auszutauschen.
Kompakt: Die Aufgabenstellung
- Austausch der bestehenden 3 Netzersatzanlagen (5MVA) durch 3 neue Netzersatzanlagen am selben Standort im Betriebsgebäude
- Austausch der zentralen Mittelspannungsschaltanlage am selben Standort im Betriebsgebäude
- Errichtung eines autarken Fernwirksystems für die zentrale Stromversorgung
Zum Start: Masterplan für die nächsten Jahre entwickeln
Als erste gemeinsame Maßnahme hatten der Kunde und its die Untersuchung und Bewertung der gesamten zentralen Stromversorgung in den Fokus genommen – nicht ohne Grund.
Ziel: Einen Masterplan für die gesamte zentrale Stromversorgung mit einem Betrachtungszeitraum von 5–10 Jahren zu erstellen, um die neuen Teilanlagen optimal für die zukünftigen Maßnahmen auslegen zu können. Somit werden nicht nur die technischen Anlagen erneuert, sondern auch sichere und entwicklungsorientierte Strukturen für die Technik geschaffen. Ein fundiertes Gesamtkonzept für die Zukunft.
Sachverständige von Anfang an einbinden
Bereits in der Vorstudie wurden Sachverständige eingebunden. Das hatte den Vorteil, sicherheitstechnische Anforderungen projektspezifisch abzustimmen und das Risikopotential für Projektänderungen zu minimieren. Denn Änderungen durch nachträgliche Anforderungen von externen Sachverständigen oder Behörden lassen die Kosten oft exponentiell und unvermittelt steigen – einer der häufigsten und teuersten Fehler in der Praxis.
Interdisziplinäre und ganzheitliche Betrachtungsweise wählen
In der Vorstudie wurden nicht nur die Energieverbräuche der letzten Jahre bewertet, sondern auch eine Hochrechnung unter Berücksichtigung der neuen Temperatur-Höchstwerte im Sommer abgestimmt. Denn für den Sendebetrieb ist auch die Klimatisierung des Rechenzentrums entscheidend.
Neue Netztopologie sorgt für Planänderung
Die Analyse und Vorstudie – vor dem eigentlichen Beginn der Projekt-Umsetzung – erwies sich als sehr sinnvoll. So wurde mit der technischen Fachabteilung eine neue, zielführende Netztopologie entwickelt, mit der auch eine neue Aufgabenstellung einherging. Für die Unterbringung weiterer Netzersatzanlagen musste u.a. ein komplett neues Gebäude errichtet werden sowie neue Mittelspannungstrassen für das gesamte Betriebsgelände.
Entwicklung einer neuen Netztopologie:
- Durchgängiger n+1 – Aufbau (eigensicher) von der Mittelspannungseinspeisung bis hin zur Versorgung jedes Gebäudes auf dem Gelände, Aufteilung aller Anlagen in Versorgungsbereich A + B
- Funktionale und brandschutztechnische Trennung von Versorgungsbereich A + B bis zur Niederspannungsebene
- Stringentes und homogenes Schutzkonzept, schnelles autarkes Abschalten eines Fehlers bei Weiterbetrieb aller Anlagen
- Einfache Bedienbarkeit der gesamten zentralen Stromversorgung von einer zentralen Bedienstelle aus
- Unterbrechungsfreie Energieversorgung bei kurzzeitigen Energienetzschwankungen bzw.- ausfällen (Netzwischer)
- Netzersatzversorgung bei Weiterbetrieb des Sendebetrieb auch bei einem kompletten längerfristigen Ausfall der externen Mittelspannungsversorgung
Die neue Aufgabenstellung
- 2 x 2 Netzersatzanlagen mit insgesamt 10 MVA (höhere Anforderung durch Energiebedarf der Klimatisierung, erhöhte Anzahl zur Umsetzung der Netztopologie)
- Neues Gebäude zur Unterbringung von 2 Netzersatzanlage (aufgrund des Platzbedarfes und des Brandschutzes, Reduzierung von Provisorien)
- Neue Mittelspannungstrasse für das gesamte Betriebsgelände mit Kabelgräben, Straßenkreuzungen, Gebäudeeinführungen, neuen Wegen in Gebäuden zur brandschutztechnischen Trennung und Umsetzung der MLAR (Forderung Sachverständiger)
- Errichtung eines separaten LWL-Systems über das gesamte Betriebsgelände für die Herstellung der gebäudeübergreifenden Schutzfunktionen und Informationsverteilung über den aktuellen Betriebszustand der gesamten zentralen Stromversorgung
- Funktionale und brandschutztechnische Trennung der Mittelspannungsschaltanlagen im Betriebsgebäude
- Anpassung der Investitionskosten, um die Voraussetzungen für die Umsetzung des Masterplans zu schaffen und die gesamt zentrale Stromversorgung zukunftssicher zu modernisieren.
Über Nacht zum Generalplaner
Durch den Masterplan verbunden mit der Entwicklung einer neuen Netztopologie wurde its über Nacht zum Generalplaner: Übernahme von Objektplanern, Statikern, Brandschutzgutachtern, HLS-Planern und Emissionsgutachtern. Eine besondere Herausforderung, denn Elektroingenieure übernehmen die Projektsteuerung bei Gesamtbaumaßnahmen nur in den seltensten Fällen.
Mit 3D-Modell verständlich und nachvollziehbar präsentieren
Challenge accepted! Unter Hochdruck wurde eine Vor- und Entwurfsplanung mit detaillierter Kostenermittlung erstellt, um eine transparente Entscheidungsgrundlage für den Vorstand zu haben. Hierzu wurden die gesamten technischen Informationen so aufbereitet, dass sie auch für Nicht-Techniker konsumierbar sind und der Sinn für die Kosten-Anpassung der Maßnahmen auch für den Vorstand nachvollziehbar ist. Außerdem wurde der neue Gebäudeanbau beim Vorstand als greifbares 3D-Modell im Betriebsgelände vorgestellt. Zusammen mit einer Termin- und budgetgerechte Vergabe der Leistungen in drei Hauptmaßnahmen:
- Gebäude
- Netzersatzanlage
- Mittelspannungsanlage
– Mit Erfolg!
“Das Zehn-Millionen-Euro-Projekt war eine Herkules-Aufgabe. Aber alles sei sehr kollegial und engagiert abgelaufen, vor allem das Zusammenspiel mit den Betriebsbereichen und dem Ingenieurbüro its, das die Generalplanung innehatte”
— H.J. Projektleitung Auftraggeber
Auf die Plätze, fertig, los!
Klassische Vorgehensweise mit agilen Elementen
Trotz klassischer Vorgehensweise hat die Arbeit gerade in diesem Projekt viele agile Elemente enthalten und eine hohe Flexibilität abverlangt. So war man permanent abhängig von Freigaben, deren Handling äußerst anspruchsvoll war: Tests an den zentralen Anlagen waren grundsätzlich mit den Verantwortlichen des Sendebetriebs abzustimmen und fast immer nur an Wochenenden und in der Nacht möglich.
Hier war koordinative Höchstleistung gefragt. Es mussten Vorlaufzeiten von mehreren Wochen eingeplant werden, um während der Umsetzung die Anforderungen an den laufenden Sendebetrieb zu berücksichtigen und diesen sicher aufrecht zu erhalten.
Vorsicht, Domino-Effekt!
Wenn ein Stein fällt, ist die Kettenreaktion nicht mehr aufzuhalten. In Projekten kann ein solcher Domino-Effekt schnell zu unliebsamen Folgen führen. Das kennen wir aus unserer Praxis-Erfahrung nur zu gut. Verschiebt sich ein Teilschritt, verschieben sich dadurch mehrere Folgeschritte. Das Ergebnis: unvorhersehbare Terminverzögerungen. Und genau dieser Effekt trat bei der Errichtung des neuen Gebäudes auf.
Kettenreaktion im Projekt
- Bei der Errichtung des Gebäudes waren aufgrund von Differenzen in den Bestandsunterlagen umfangreiche und technisch anspruchsvolle Unterfangungen der Bestandsgebäude erforderlich – das Gebäude wurde zwei Monate später fertig als ursprünglich geplant
- Wichtige Umschlussarbeiten verschieben sich und kommen in ein zeitliches Sperrfenster, die Übertragung von Olympia steht vor der Tür. Eine weitere Terminverschiebungen um 2 Monate droht.
- Der nächste Domino-Stein fällt: Fest eingeplante und spezialisierte Subunternehmer stehen zu den späteren Terminen nicht durchgängig zur Verfügung. Eine Verzögerung um weitere 2 Monate ist nicht zu vermeiden.
Mit der richtigen Strategie Terminverzögerungen clever kompensieren
Immer wenn Teilschritte verschoben werden, hat der Wettlauf gegen die Zeit bereits begonnen. Um die entstandenen Zeitverzüge im Projektverlauf kompensieren zu können, wurden zusammen mit der technischen Abteilung diverse Maßnahmen entwickelt. Denn entscheidend ist, dass man diese Verzögerungen rechtzeitig erkennt und zeitnah passende Schritte einleitet.
- Durchführung nächtlicher Tests der Anlagen, um die Auswirkungen auf den Sendebetrieb zu minimieren
- Temporäre Verlagerung des Sendebetriebs auf andere Sendestandorte
- Kein Umbau ohne sichere Rückfallebene
- Einsatz von großen Mobilen Lastbänken zur Durchführung von Tests, ohne die Betriebsanlagen zu beeinflussen.
Der 1. Meilenstein: Neue Netzanlagen aufgeschaltet
Nachdem das neue Gebäude fertiggestellt war, konnten die Netzersatzanlagen 1 + 2 mit einer Leistung von 5 MVA (einschl. sämtlicher Peripherie) errichtet, getestet und in Betrieb genommen werden.
Die beiden neuen Netzersatzanlagen wurden auf die bestehende zentrale Stromversorgung aufgeschaltet und in die Ablaufsteuerung integriert. Der Schritt war der erste Meilenstein in der Erneuerung der zentralen Stromversorgung.
Anschließend konnten die bestehenden drei Netzersatzanlagen (ebenfalls 5 MVA Leistung) aus der zentralen Stromversorgung entfernt und komplett demontiert werden. Dadurch waren keine umfangreichen und störanfälligen Provisorien mehr erforderlich. Der Umschluss erfolgte – dank umfangreicher Testläufe im Vorfeld – reibungslos.
Der 2. Meilenstein: Noch mehr Power unter der Haube!
Durch die Demontage des Altbestandes wurde der Platz für weitere zwei neue Netzersatzanlagen frei.
Nach Herrichtung des Bestandsbauwerks wurden die Netzersatzaggregate 3 + 4 installiert und analog der ersten Phase ausführlich getestet. Die Erkenntnisse der ersten Inbetriebnahme halfen hier, einen sicheren Betrieb herzustellen.
Mit der Inbetriebnahme der Netzersatzaggregate 3 + 4 stehen nun volle 10 MVA-Netzersatzleistung zur Verfügung. Der Betrieb von 4 parallellaufenden Netzersatzanlagen hat schon ordentlich Power. Das gesamte Gelände kann jetzt über die Netzersatzversorgung autark versorgt werden. Der zweite Meilenstein ist erreicht: Die neue Ersatznetzversorgung von 10 MVA ist ohne Störung des Sendebetriebs gelungen.
Der 3. Meilenstein: Austausch der über 40 Jahre alten Mittelspannungsschaltanlage
Wir brauchen Platz!
Neben der Sicherung der Energieversorgung durch die neuen Netzersatzaggregate ist die Energieverteilung auf dem gesamten Betriebsgelände relevant. Im ersten Schritt musste zunächst Platz in den bestehenden Mittelspannungsräumen für Teile der neuen Mittelspannungsanlage geschaffen werden, da es keine Ersatzfläche gab.
Die über 40 Jahre alte Mittelspannungsschaltanlage hatte – entsprechend des damaligen Stands der Technik – sehr wuchtige Bauformen. Die Anlage erstreckte sich über ganze drei Ebenen und benötigte eine große Grundfläche. Die Demontage der einzelnen Mittelspannungsfelder erforderte eine intensive Abstimmung, um den unterbrechungsfreien Betrieb zu gewährleisten.
Teamwork führt zum Erfolg
Die funktionalen Zusammenhänge der Bestandsanlage mit Felder-übergreifender Verkabelung und Gebäude-übergreifender Steuerung auf engem Raum waren eine echte Herausforderung für den Umbau. Hier musste jede einzelne Verriegelung zwischen den Mittelspannungsfeldern auf ihre Funktion und Wirkung hin überprüft werden.
Nur dank der inzwischen gut eingespielten Zusammenarbeit mit allen Betriebsabteilungen konnte dies gemeistert werden. Nach umfangreichen Detail-Arbeiten wurde die gesamte Schaltreihe demontiert und der Stellplatz für die neue Mittelspannungsschaltanlage eines Versorgungsbereich geschaffen.
50% der redundanten Versorgung gesichert
Durch die Aufstellung des ersten Versorgungsteils der neuen Mittelspannungsschaltanlage konnten die ersten 50% der redundanten Versorgung gesichert werden. Nicht nur ein weiterer Meilenstein, sondern auch Grundvoraussetzung für die weiteren Maßnahmen: z.B. die bauliche Trennung der Mittelspannungsanlagen oder die Aufschaltung wichtiger Transformatoren.
Mit der Aufstellung der restlichen Mittelspannungsschaltfelder – analog zur ersten Versorgungseinheit – konnten die weiteren Umschwenkmaßnahmen realisiert und die Bestandsanlage komplett demontiert werden.
Der 4. Meilenstein: Steuerung auf Fernwirktechnik übertragen
Achtung: Schnittstellen zum Bestand!
Bei der bestehenden zentralen Stromversorgung gab es umfangreiche Schnittstellen zu den technischen Bestandsanlagen, wie der Gebäudeleitechnik. Für den Netzersatzbetrieb auf der Gebäudeleittechnik sind Steuerungsabläufe zur Lastzu- und Abschaltung programmiert worden, die eine Überlastung der Netzersatzanlage verhindern sollten. Die Auswirkungen einzelner Schalthandlungen auf das sehr umfangreiche Bestandsystem waren nämlich nicht durchgängig dokumentiert.
Durch die neuen Schaltanlagen wurde die Steuerung schrittweise auf die neue Fernwirktechnik übertragen. Während der Umbaumaßnahme waren somit zwei Leitsysteme für den sicheren Betrieb der zentralen Stromversorgung verantwortlich.
Neues Fernwirksystem parallel mitgeführt
Die Umschlussarbeiten können nur als kooperative Gemeinschaftsleistung von Technischer Abteilung, Betriebsabteilung, Ingenieurbüro und Ausrüster sicher gehandelt werden. Entgegen der üblichen Vorgehensweise wurde das neue Fernwirksystem mit Beginn der Errichtung der Netzersatzanlage aufgebaut und parallel mitgeführt. Jede neu errichtete Teilanlage konnte damit direkt auch auf dem neuen System visualisiert und bedient werden.
Gebäude schrittweise auf neue Netztopologie umrüsten
Nach Fertigstellung der zentralen Anlagen im Betriebsgebäude (Netzersatzanlagen, Mittelspannungsschaltanlage, Fernwirksystem) können dann sämtliche Gebäude des Geländes schrittweise auf die neue Netztopologie umgerüstet werden. Im ersten Schritt erfolgt dazu jeweils die Anbindung der dezentralen Bestandsanlagen an die neuen zentralen Anlagen.
Danach werden die Gebäude entsprechend dem erstellten Masterplan systematisch in den nächsten Jahren technisch umgerüstet. Aktuell laufen die Vorbereitungen für die Umrüstung der Anlagen des Sendebetriebsgebäudes.
Der Erfolg
Auf Gold-Kurs: Neue Netzersatzanlage und Mittelspannungsanlage sichert Versorgung
Mit der Errichtung der neuen Netzersatzanlagen, Mittelspannungsschaltanlagen und Fernwirktechnik wurde die Verfügbarkeit der Energieversorgung für die gesamte Liegenschaft wesentlich verbessert – auch dank moderner, agiler Projektarbeit innerhalb eines klassischen Projektes. Ab sofort steht Olympia und vielen weiteren Übertragungen also nichts mehr im Weg.
„n+2“-Verfügbarkeit bei Sendeübertragung
Es ist nicht nur eine „n+1“-Verfügbarkeit der Energieversorgung für das gesamte Betriebsgelände sichergestellt. Für die Grundfunktionen der Sendeübertragung wurde sogar eine „n+2“- Verfügbarkeit der Energieversorgung erreicht.
Durch den konsequent standardisierten Aufbau und die immer aktuell zur Verfügung stehenden Informationen über den Zustand der Energieversorgung ist die Gesamtanlage für das technische Betriebspersonal jederzeit beherrschbar. Das einfache Schutzkonzept und der standardisierte Aufbau bilden die Basis für eine sichere Bedienbarkeit der technischen Anlagen.
Masterplan als Leitfaden für die Zukunft
Die technischen Planungsabteilungen haben mit dem Masterplan einen Leitfaden für die nächsten Jahre an der Hand, um die technischen Anlagen der dezentralen Gebäude systematisch und zielgerichtet umzurüsten.
„Wir haben vor dieser Anlage Tage und Nächte verbracht, etwa als es um die Anbindung der 40 Jahre alten Mittelspannungsanlage ging. Von so einem Projekt am offenen Herzen kann man keine fünf in seinem Berufsleben machen.“
Die neuen Superkräfte
Energieversorgung und Verfügbarkeiten
Mit der Errichtung der neuen Netzersatzanlagen, Mittelspannungsschaltanlagen und Fernwirktechnik wurde die Verfügbarkeit der Energieversorgung für die gesamte Liegenschaft wesentlich verbessert – auch dank moderner, agiler Projektarbeit innerhalb eines klassischen Projektes. Ab sofort steht Olympia und vielen weiteren Übertragungen also nichts mehr im Weg.
Verfügbarkeit der Energieversorgung für gesamte Liegenschaft wesentlich verbessert
n+1 – Verfügbarkeit der Energieversorgung für das gesamte Betriebsgelände sichergestellt
Gesamtanlagen für das technische Betriebspersonal jederzeit beherrschbar
Sichere Bedienbarkeit der technischen Anlagen
Genauer hingeschaut: Technische Fakten im Detail
Zur Umsetzung der Aufgabenstellung wurden umfassende technische Anlagen errichtet:
Lüftungsanlage
-
redundante mechanische Entlüftung der Traforäume
-
Lüftungsanlagen für Innenaufstellung
-
natürliche Verbrennungsluft- Nachströmung für die NEA-Aggregate
-
natürliche Be- und Entlüftung Tankräume
Kälteanlagen Raumkühlung
-
Verdichter-Verflüssiger- Einheiten wassergekühlt, Verdampfer zur Raumkühlung (Umluft)
Zentrale Rückkühlanlage
-
offene Rückkühlwerke
-
2 Zonen- Rohrbündelwärmeübertrager
-
Rohrsystem, inkl. Armaturen, Pumpen, Zubehör und Wasseraufbereitung nach VDI 3803
Mittelspannungsanlage
-
MS-Schaltfelder für NEA, EVU, Betriebsgebäude und dez. Gebäude
-
Schutzgeräte(UMZ, Diff-Schutz)
Mittelspannungskabelanlage
-
MS-Kabel
-
Kabelbühnen
-
Kabelgraben
Transformatoren
- Transformatoren je NEA
- Eigenbedarfstransformatoren
Netzersatzaggregate
- 4 x Netzersatzanlagen (NEA)
Kraftstoffanlage
-
Tankanlage mit Kraftstoffreinigungsanlage
Niederspannungsanlage
-
NS-Schaltanlage für NEA, Peripherie
Automatisierung
-
Automatisierungsstationen je NEA, und Peripherie
Fernwirksysteme
-
redundanter Fernwirkkopf
-
dez. Fernwirk-Unterstationen
-
redundantes Bedien- und Beobachtungssystem
-
Netzwerkschränke mit Switchen
-
LWL-Kabelinfrastrutur