Sichere Gasversorgung auch bei Gewitter

Die Autoren: Ralf Hartmann Anlagentechnik, Projektplanung EMSR, Gascade Reiner Kerschbaum Junior Market Manager Process, Market Management, Dehn

Die Anlandestation Lubminer Heide bei Greifswald ist das logistische Bindeglied zwischen der Nord-Stream-Pipeline und dem europäischen Fernleitungsnetz. Vom 1224 km entfernten westsibirischen Wyborg wird das Gas auf die Reise geschickt. In Lubmin angekommen wird es von möglichen Fremdstoffen gereinigt, auf Temperatur gebracht, um Kondensation zu vermeiden, und dann über die beiden Anschlusspipelines OPAL (Ostsee-Pipeline-Anbindungs-Leitung) und NEL (Nordeuropäische-Erdgas-Leitung) in das europäische Fernleitungsnetz verteilt.

11 Monate nach Inbetriebnahme des ersten Pipelinestrangs der Nord-Stream im November 2011, ist seit dem Oktober 2012 nun auch der zweite Strang offiziell in Betrieb. Jetzt können jährlich etwa bis zu 55 Mrd. m³ Gas von den westsibirischen Erdgasvorkommen nach Europa transportiert werden – dies entspricht mehr als der Hälfte des jährlichen Erdgasbedarfes in Deutschland (2010: 96,26 Mrd. m³). Das Megaprojekt des Betreiberkonsortiums, an dem Gazprom mit 51 %, die Wintershall Holding GmbH und E.on Ruhrgas AG mit jeweils 15,5 % sowie Gasuine und GDF Suez mit je 9 % beteiligt sind, wurde termingerecht nach nur 30 Monaten Bauzeit und innerhalb des geplanten Budgets von 7,4 Mrd. Euro fertiggestellt.

Damit die Gaslieferung auch bei Gewitter und den damit verbundenen Störeinflüssen unterbrechungsfrei sichergestellt werden kann, wurden effektive Maßnahmen für den Blitz- und Überspannungsschutz umgesetzt. Die Festlegung der Schutzmaßnahmen basiert auf dem Ergebnis einer vorausgegangenen Risikoanalyse nach DIN EN 62305–2. Es wurden alle möglichen Gefährdungen betrachtet und das verbleibende Risiko durch die Auswahl technisch und wirtschaftlich geeigneter Maßnahmen solange vermindert, bis das akzeptierbare Restrisiko unterschritten wurde. Das Prinzip der Schutzmaßnahmen besteht dabei in der Reduzierung feld- und leitungsgeführter Störgrößen auf ein unschädliches Maß. Erreicht wird dies durch die Einteilung der baulichen Anlage in sogenannte Blitzschutzzonen (LPZ, lightning protection zone) und der Installation geeigneter Schutzmaßnahmen (SPM, surge protection measures) gegen die elektromagnetischen Störimpulse. Durch das Blitzschutzzonenkonzept nach DIN EN 62305–4 werden abhängig von Anlagengröße, Art und Empfindlichkeit der elektronischen Systeme geeignete LPZ definiert. Die LPZ 0A kennzeichnet diejenigen Bereiche, die durch direkte Blitzeinschläge und hohe Impulsströme bis hin zum vollen Blitzstrom gefährdet sind und in der das volle elektromagnetische Feld des Blitzes wirkt. Durch den Einsatz von Fangsystemen entstehen die Schutzbereiche der LPZ 0B, die gegen direkte Blitzeinschläge geschützt sind, in denen jedoch noch das volle elektromagnetische Feld wirksam ist. Bei den inneren Zonen der LPZ 1 bis LPZ n werden an den Zonengrenzen alle eintretenden, leitfähigen Teile mit dem Potenzialausgleich verbunden und der leitungsgeführte Störimpuls durch geeignete Überspannungsschutzgeräte reduziert. Das elektromagnetische Feld des Blitzimpulses kann, entsprechend der Störfestigkeit der zu schützenden elektronischen Systeme, durch geeignete Schirmungsmaßnahmen gedämpft werden.

Als grundlegende Maßnahme für einen funktionierenden Potenzialausgleich wurde eine vermaschte Erdungsanlage auf dem Gelände der Anlandestation errichtet. Ziel ist es, den Blitzstrom gleichmäßig im Erdreich zu verteilen und Potenzialdifferenzen und Funkenüberschläge – insbesondere in den explosionsgefährdeten Bereichen – zu vermeiden. Aufgrund der sehr hohen Anforderungen an die Verfügbarkeit der Pipeline wurde auf den Schutz des Prozessleitsystems ein besonderes Augenmerk gelegt. Der gesamte Prozess ist visualisiert und der physikalische Gasfluss wird nach den Erfordernissen des Betriebes über Filter und Vorwärmer mit Regelarmaturen gesteuert. Hierzu wurde in der Anlandestation Greifswald erstmals ein durchgängiger Feldbus als Profibus DP realisiert. Die von den Stellantrieben aus dem Feld ankommenden Profibus-Leitungen werden über die an den Zonengrenzen LPZ 0A – 1 installierten Überspannungsableiter weiter zu den Verteilern geführt. Von dort aus führt die Verbindung über Y-Link von Siemens zur hochverfügbaren Simatic S7–400H.

Die Kabelschirme der ankommenden Feldleitungen werden beim Schaltschrankeintritt über eine Ankerschiene abgefangen und direkt geerdet. Das Kabelschirmungskonzept sieht eine einseitige Schirmerdung vor, was bei blitzbedingten Impulsen keine Dämpfung des Störfeldes bewirkt und somit kommen auch hier leistungsfähige Ableitertypen zum Einsatz. Für diese Profibus-Applikation wurden kombinierte Blitzstrom- und Überspannungsableiter der Produktfamilie Blitzductor XT ausgewählt. Diese teilbaren Ableiter kombinieren ein hohes Blitzstoßstromableitvermögen mit einem sehr niedrigen Schutzpegel für einen wirkungsvollen Endgeräteschutz. Die speziell auf die Profibus-Anforderungen abgestimmte Schutzbeschaltung für hochfrequente Signale stellt eine dauerhafte Buskommunikation sicher, ohne dessen Performance und Übertragungssicherheit negativ zu beeinflussen.

Vorausschauend für eine einfache Wartung kann der Zustand der Überspannungsableiter einfach und schnell durch die LifeCheck-Überwachungstechnologie geprüft werden. Durch ein Frühwarnsystem erkennt LifeCheck mögliche elektrische oder thermische Vorschädigungen der Schutzmodule sekundenschnell in berührungsloser RFID-Technik. Wird ein vorgeschädigtes Modul erkannt, kann dies durch den modularen Aufbau einfach während des laufenden Betriebs ersetzt werden. Alle Aktivbauteile sind im steckbaren Modul untergebracht, sodass keinerlei Verdrahtungsaufwand erforderlich ist und die Kommunikation auf der zu schützenden Doppelader nicht unterbrochen wird.

Zur konsequenten Umsetzung des Schutzkonzepts wurden auch alle übrigen Leitungen, die in Messwarten- oder Leittechnikgebäuden ein- geführt sind, mit Überspannungsableitern geschützt. Dies betrifft sowohl alle 230/400-V-Energieversorgungsleitungen, die 24-V(DC)-Versorgungen der speicherprogrammierbaren Steuerungen als auch Telekommunikationsverbindungen, Leitungen eigensicherer Messkreise unterschiedlicher Messsensoren sowie auch die sicherheitstechnischen Systeme wie Gaswarn- und Brandmeldeanlagen.

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