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ASTRA 13020 Energieversorgungen der Nationalstrassen (2024 V1.02)

Vorwort

Das ASTRA ist Eigentümerin von Stark- und Schwachstromanlagen. Diese Anlagen versorgen die Betriebs- und Sicherheitsausrüstungen in Tunnel und der offenen Strecke mit elektrischer Energie. Mit dieser Richtlinie regelt das ASTRA den Umgang mit den Besonderheiten der Energieversorgungsanlagen im Hoch- und Niederspannungsbereich bei der Planung und Realisierung in Objekten der Nationalstrassen unter Einhaltung der geltenden Gesetze und Verordnungen. Über die verschiedenen Aus- und Umbauphasen von Tunnel- und Strassenobjekten hinweg soll die Richtlinie eine einheitliche Ausführung der Energieversorgungen und einen einheitlichen Betrieb und Unterhalt gewährleisten. Dazu werden grundsätzliche und allgemein gültige Prinzipien, Randbedingungen und Ausführungsarten vorgegeben. Durch die Vereinheitlichung der Stromversorgungskonzepte für die Bauwerke wird die Sicherheit für Personen und Bundeseigentum erhöht.

Jürg Röthlisberger Direktor

1 Einleitung

1.1 Zweck der Richtlinie

Mit der Richtlinie werden die Energieversorgungen der Nationalstrassen vereinheitlicht und standardisiert. Ergänzend zu den geltenden Gesetzen und Verordnungen definiert die Richtlinie die technischen Vorgaben für die Energieversorgungen. Die Richtlinie regelt den Umgang mit relevanten Normen. Es werden Prinzipien aufgezeigt, um die Versorgungssicherheit mit elektrischer Energie zu optimieren.

Die Energieeffizienz der Energieversorgungen sowie aller elektrischen Ausrüstungen sind für das ASTRA sehr wichtig. Diese Richtlinie soll das Bewusstsein dafür bei allen Beteiligten in allen Projektphasen fördern.

1.2 Geltungsbereich

Die Richtlinie gilt für die Planung, die Realisierung, den Betrieb und den Unterhalt der Energieversorgung der Nationalstrassen in Tunneln und auf der offenen Strecke.

1.3 Adressaten

Die Richtlinie richtet sich an:

  • Fachspezialisten des ASTRA (EP, FU, PM, Betrieb etc.);

  • Fachspezialisten der Gebietseinheiten;

  • Planer und Unternehmungen, die im Auftrag des ASTRA Leistungen an Energieversorgungsanlagen erbringen;

  • Inspektoren und Kontrollstellen.

1.4 Inkrafttreten und Änderungen

Die Richtlinie tritt am 30.06.2021 in Kraft. Die „Auflistung der Änderungen“ ist auf Seite 33 dokumentiert.

2 Ziele der Energieversorgungen der

Nationalstrassen

2.1 Grundsätzliche Ziele

Diese Richtlinie definiert die technischen Vorgaben an die Energieversorgungen.

Mit dieser Richtlinie werden die folgenden Ziele verfolgt:

  • Identifikation der geltenden Gesetze, Verordnungen, Normen und Vorgaben;

  • Definition der technischen Anforderungen;

  • Definition von Energieversorgungskonzepten;

  • Erhöhung der Energieeffizienz.

2.2 Übersicht der Vorschriften für Energieversorgungen der

Nationalstrassen Die folgende Tabelle gibt eine Übersicht über relevanten Vorgaben für die Energieversorgungen auf den Nationalstrassen. Im weiteren sind die ASTRA Standards zu berücksichtigen: https://www.astra.admin.ch/astra

Tab. 2.1 Übersicht Gesetze, Weisungen ESTI, Normen Energieversorgung Geltende Gesetze • Energieverordnung, EnV; SR 730.01

  • Elektrizitätsgesetz, EleG; SR 734.0

  • Starkstromverordnung, StV; SR 734.2

  • Verordnung über das Plangenehmigungsverfahren für elektrische Anlagen, VPeA; 734.25

  • Niederspannungsinstallationsverordnung, NIV; SR 734.27

  • Leitungsverordnung, Lev; SR 734.31

  • Stromversorgungsgesetz, StromVG; SR 734.7

  • Stromversorgungsordnung, StromVV; SR 734.71 Weisungen ESTI • Nr. 219: Weisung Energieerzeugungsanlagen (EEA) im Parallel- oder im Inselbetrieb mit dem Niederspannungsverteilnetz

  • Nr. 235: Richtlinie für die Eingabe von Planvorlagen

  • Nr. 239: Weisung Anschlussleitungen zu Niederspannungs- Installationen

  • Nr. 247: Grundsätze für Schaltungen nach Auslösen von Hochspannungsleitungen >1 kV

  • Nr. 248: Richtlinien Erdbebensicherheit der elektrischen Energieverteilung in der Schweiz

  • Nr. 322: Erstellung und Kontrolle elektrischer Starkstromanlagen von Nationalstrassen

  • Nr. 240: Erläuterungen zur Leitungsverordnung (LeV) vom 30.03.1994

  • Nr. 407: Weisung Tätigkeiten an oder in der Nähe von elektrischen Anlagen Geltende Normen • SN EN 50160: Merkmale der Spannung öffentl. Netzte

  • SN EN 50522: Erdung von Starkstromanlagen mit Nennwechselspannungen über 1 kV

  • SN EN 61230: Arbeiten unter Spannung - Ortsveränderliche Geräte zum Erden oder Erden und Kurzschliessen

  • SN EN 61936-1+A1: Starkstromanlagen mit Nennwechselspannungen über 1 kV

  • NIN 2020; SN 411000:2020

  • SIA 197/2 Projektierung Tunnel – Strassentunnel

  • Technische Regeln zur Beurteilung von Netzrückwirkungen D-A-CH- CZ Weitere Vorgaben • TAB-EVU: Technische Anschlussbedingungen der Energieversorgungsunternehmen (WVCH)

2.3 Verwendete Begriffe

In der Richtlinie werden die Begriffe aus den ESTI-Weisungen Nr. 100 «Fachbegriffe, Schalt- und Arbeitsaufträge» verwendet (www.esti.admin.ch).

Weitere Begriffe sind im Glossar dieser Richtlinie aufgeführt.

3 Allgemeine Vorgaben

Elektrische Installationen müssen nach den anerkannten Regeln der Technik erstellt, geändert, in Stand gehalten und kontrolliert werden. Sie dürfen bei bestimmungsgemässem und möglichst auch bei voraussehbarem unsachgemässem Betrieb oder Gebrauch sowie in voraussehbaren Störungsfällen weder Personen noch Sachen gefährden (Art. 3 NIV).

3.1 Schutzmassnahmen

3.1.1 Allgemein

Die Grundanforderungen, denen elektrische Anlagen genügen müssen, sind in den Art. 4 bis Art. 19 der Starkstromverordnung enthalten.

Die Schutzmassnahmen in elektrischen Anlagen von Nationalstrassen sind unter Beachtung folgender Aspekte festzulegen:

  • Die Wirksamkeit des Leitungsschutzes bei langen Leitungen ist zu überprüfen. Im Falle eines Kurzschlusses am Leitungsende muss der auftretende Strom die vorgeschalteten Überstromschutzeinrichtungen innert 5 s zum Auslösen bringen (NIN 4.1.1.3.2.2+3);

  • Eine oder mehrere Erdungen des PEN-Leiters oder des Schutzleiters der Speiseleitung (analog zur Erdungsleitung von Niederspannungsinstallationen in Gebäuden) können die automatische Abschaltung der Stromversorgung verbessern.

3.1.2 Personenschutz

Die maximal zulässige Berührungsspannung von 50 V darf auch bei schlechten Erdungsbedingungen nicht länger als 5 s überschritten werden.

3.1.3 Sachenschutz

Die Infrastrukturanlagen sind soweit voraussehbar von Umwelteinflüssen zu schützen. Die elektrischen Ausrüstungen dürfen auch im Ereignisfall nicht Ursache von Folgeereignissen werden (z.B. Brand, Stromausfall, Fehlfunktionen).

3.1.4 Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD)

Es gelten die folgenden Anforderungen: Arbeiten mit elektrischen Geräten: • RCD ist obligatorisch (Bemessungsdifferenzstrom max. 30 mA).

Signalisation: • RCD ist nicht zu empfehlen. Werden dennoch RCD-Schalter eingesetzt, sind solche mit Bemessungsdifferenzstrom von mindestens 300 mA zu wählen.

Ortsfeste Anlagen: • RCD wird nicht verlangt. Werden jedoch RCD eingesetzt, sind solche mit mindestens 300 mA Bemessungsdifferenzstrom zu wählen.

Anlagen im Tunnelfahrraum, die nur für instruierte Personen zugänglich sind, müssen nicht mit Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen ausgerüstet werden.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die Isolation durch Differenzstrom- Überwachungsrelais (RCM) überwacht wird.

3.1.5 Absicherung und Phasenaufteilung bei 1-poligen Verbrauchern

Bei speziellen Fällen (z.B. Durchfahrtsbeleuchtung) ist es zulässig, das 3-polige Abgänge 1-polig unterbrochen werden können (es müssen nicht alle Polleiter gemeinsam unterbrochen werden). Dabei dürfen keine 3-poligen Leitungsschutzschalter verwendet werden.

3.2 Elektrische Betriebsräume

Für elektrische Betriebsräume gelten Art. 34 bis Art. 39 der Starkstromverordnung. Zusätzlich gelten die folgenden Anforderungen: • Hochspannungsräume: o Türen sind mit einer Schliessvorrichtung (jederzeit von innen ohne Schlüssel aufschliessbar) und einem Warnschild auszustatten; o Erste Hilfe Tafel bei Türen; o Übersichtsschema an Wand montiert; o Bei SF6 Anlagen: Gas Warnschild; o Brandschutz Abschottungen gemäss VKF 13-15, Kap. 3 und SN/EN 61936-1+A1; o Brandabschnitttüren gemäss VKF 13-15, Kap. 3 und SN/EN 61936-1+A1.

• Niederspannungsräume: o Türen sind mit einer Schliessvorrichtung (jederzeit von innen ohne Schlüssel aufschliessbar) auszurüsten; o Brandschutz Abschottungen gemäss VKF 13-15, Kap. 3; o Brandabschnitttüren gemäss VKF 13-15, Kap. 3; o Elektrische Schemata stehen im Raum zur Verfügung.

3.3 Rohr- und Kabeleinführungen in elektrische Betriebsräume

Die Art. 34 bis Art. 39 der Starkstromverordnung verlangen:

  • Gitter bei Türen, Fenstern und Lüftungsöffnungen;

  • Kabeleinführungen sind so auszuführen, dass das Eindringen von Kleintieren und Insekten verhindert wird;

  • Bei Rohr- und Kabeleinführungen in Gebäude und Stationen ist eine Brandabschottung E 90 vorzusehen;

  • Hauseinführungen sind gas- und wasserdicht abzuschotten.

3.4 Erdbebensicherheit

Anforderungen an die Tragstruktur, sekundäre Bauteile, Einrichtungen und Installationen sind in der Weisung ESTI Nr. 248 «Erdbebensicherheit der elektrischen Energieverteilung in der Schweiz» beschrieben. Das Ziel ist, mit möglichst geringem Aufwand und ohne detaillierte Berechnungen, das Risiko eines Ausfalls der Energieversorgung zu verringern. Dies soll mit einfachen und kostengünstigen, konstruktiven Massnahmen erreicht werden. Die Weisung ESTI Nr. 248 gilt für die folgenden Komponenten der Energieversorgung:

  • Transformatoren (Hoch- und Mittelspannung);

  • Hochspannungsanlagen;

  • Mittelspannungsanlagen;

  • Hauptverteilung Notnetz und Normalnetz (Niederspannung);

  • Notstromanlagen (USV- und Batterieanlagen).

Die Weisung sieht die folgenden konstruktiven Schutzmassnahmen vor:

  • Verankerungen;

  • Verstärkungsrahmen;

  • Aufhängungen;

  • Verstrebungen;

  • Absturzsicherungen;

  • Kippsicherungen.

3.5 Baustellen Provisorien, Rückbau

Für provisorische Installationen gelten dieselben Sicherheitsanforderungen wie für definitive Installationen.

Bei Grossprojekten ist die Baustromversorgung unabhängig von der Tunnelversorgung zu regeln und zu installieren.

Nicht mehr benötigte Ausrüstungen sind zurückzubauen und zu entsorgen. Werden Kabel nicht zurückgebaut, sind diese beidseitig zu isolieren und zu kennzeichnen.

3.6 Eigentumsgrenze Netzebene 5

Bei Einspeisepunkten > 100'000 kWh/a ist der Anschluss auf der Netzebene 5 zu beantragen.

Die Eigentumsgrenze liegt in der Regel bei den primären Klemmen des Transformators. Die Eigentumsgrenze muss vor Ort ersichtlich sein.

Der Verteilnetzbetreiber (VNB) kann die Kosten für die Investition, den Betrieb und den Unterhalt des primärseitigen Transformatorschalters auf das ASTRA umwälzen.

Bei Tunnelobjekten mit mehreren Einspeisepunkten (Zentralen), bei denen die interne Tunneltransitleitung nicht durch den VNB genutzt wird, bleibt die Transitleitung mit den entsprechenden Installationen (Schalter usw.) im Eigentum des ASTRA.

3.7 Erdungskonzept

Für jedes Projekt ist ein Erdungskonzept zu erstellen. Das Konzept berücksichtigt den Personen- und Sachenschutz, die Erdungen, den Potenzialausgleich und den Überspannungs- und Blitzschutz. Das Erdungskonzept ist in Absprache und Koordination mit dem örtlichen VNB vor der Realisierung der Bauwerke zu erstellen.

3.8 Parallelführung von Leitungen

3.8.1 Hochspannungsleitungen bei Nationalstrassen

Bei der Parallelführung von Hochspanungsleitungen zu den Nationalstrassen sind die Vorgaben der Leitungsverordnung (LeV) und der ESTI-Weisung Nr. 240 "Erläuterungen zur Leitungsverordnung (LeV)" zu berücksichtigen und falls nötig entsprechende Massnahmen vorzusehen.

3.8.2 Bahnanlagen bei Nationalstrassen

Bei der Parallelführung von Bahnanlagen zu den Nationalstrassen sind zusätzlich zu den in Kapitel 3.8.1 erwähnten Vorgaben die Ausführungsbestimmung zur EBV (AB-EBV) des BAV massgeblich. Die Schnittstellen und Konflikte zu der Bahnstromversorgung sind in den Projekten frühzeitig abzuklären und dafür geeignete Massnahmen festzulegen.

4 Energieversorgungskonzepte

4.1 Energieeffizienz und Umweltschutz

Die Forderung nach rationeller Verwendung von elektrischer Energie ist zu beachten. Wo sinnvoll, ist der Energieverbrauch durch Last-Regelungen und Steuerungsmechanismen zu minimieren.

Bei der Planung der Energieversorgungen ist die Energieeffizienz zu berücksichtigen. Bei der Energieversorgung betrifft dies insbesondere die Transformatoren und die USV- Anlagen. Bei diesen sind die Leistungsgrössen, Betriebspunkte und der Wirkungsgrad optimal auszulegen. Bezüglich der Energieeffizienz gilt die Energieeffizienzverordnung EnEV 730.02.

Es sind Materialien zu verwenden, deren Zusammensetzung deklariert und deren Belastung im Materialkreislauf bekannt und gering sind. Sie müssen die Vorgaben gemäss Bundesgesetz über den Umweltschutz (814.01 USG Umweltschutzgesetz) sicherstellen.

Alle Materialien müssen zwingend halogenfrei und RoHS- konform sein.

4.2 Energieversorgung Tunnel

Bei Tunneln mit Energieversorgungskonzept C1 oder C2 erfolgt die Energieversorgung von zwei unabhängigen Unterwerken. Die Zuleitungen führen direkt oder indirekt (über weitere Trafostationen der VNB) zu den Unterwerken. Ist die Versorgung durch zwei unabhängige Unterwerke nicht möglich oder nur mit unverhältnismässig hohem Aufwand umsetzbar, müssen die Zuleitungen in einem Unterwerk an zwei unabhängigen Verteilschienen angeschlossen werden. Jede Zuleitung muss so dimensioniert sein, dass sie jederzeit den maximalen Leistungsbedarf des Tunnels liefern kann.

Die beiden Zuleitungen müssen örtlich getrennt verlegt werden, so dass bei einem Fehler oder Schaden eines Kabels das andere Kabel dadurch nicht beeinträchtigt wird.

Die Energieversorgung ist auf den maximal möglichen Leistungsbezug zu dimensionieren. Der Verteilnetzbetreiber (VNB) muss jederzeit die vereinbarte maximale Leistung bereitstellen können.

Die Anschlussbedingungen des VNB betreffend Anlaufbedingungen von Verbrauchern sind einzuhalten.

4.3 Auswahl der Energieversorgungskonzepte

Die folgende Grafik zeigt eine Übersicht in welchen Fällen, welches Energieversorgungskonzept zur Anwendung kommt. Die Auswahl ist von den Kriterien Tunnellänge und Tunnellüftung abhängig.

länge [m] Tunnel-

Energieversorgungs- A (keine Lüftung)

B (keine Lüftung) konzepte

C1 (Lüftung 400 V)

C2 (Lüftung 690 V)

Abb. 4.1 Auswahl der Energieversorgungskonzepte

4.4 Energieversorgungskonzepte

Die Energieversorgungskonzepte vereinheitlichen die Energieversorgungen der Strassentunnel und der offenen Strecke. Für die Realisierung eines Projekts ist das am besten passende Energieversorgungskonzept zu bestimmen und umzusetzen.

In diesem Kapitel sind die Energieversorgungskonzepte beschrieben. Die Prinzipschemas der Energieversorgungskonzepte sind im Anhang I ersichtlich.

Für Spezialfälle müssen eigene Versorgungskonzepte während der Projektphase entwickelt werden.

Die Energieversorgungskonzepte stellen die Tunnel in Richtungsverkehr (Röhrentrennung: Röhre 1, Röhre 2) dar. Sie gelten sinngemäss auch für Tunnel mit Gegenverkehr, dann jedoch nur mit einer Röhre.

In der Tabelle sind die wichtigsten Punkte der Energieversorgungskonzepte beschrieben:

Tab. 4.1 Beschreibung der Energieversorgungskonzepte Energie-versorgungs-konzepte Beschreibung (siehe Anhang I) Offene Strecke • Eine Einspeisung Tunnel A • Eine Einspeisung Normalnetz

  • Eine Hochspannungsanlage (bei HS-Einspeisung)

  • Notstromversorgung bei Bedarf

  • Röhrentrennung bei Richtungsverkehr Tunnel B • Eine Einspeisung Normalnetz

  • Eine oder mehrere Hochspannungsanlagen (je nach Länge)

  • Notstromversorgung

  • Röhrentrennung bei Richtungsverkehr

  • Kein Lüftungssystem Tunnel C1 • Einspeisung Normalnetz von zwei unabhängigen Unterwerken

  • Eine oder mehrere Hochspannungsanlagen

  • Notstromversorgung

  • Röhrentrennung bei Richtungsverkehr

  • Jeder Trafo ist aus Redundanzgründen für die Gesamtleistung einer Zentrale dimensioniert

  • Mit Lüftungssystem

  • Kein unzulässiger Spannungseinbruch durch Schaltvorgänge der Ventilatoren Tunnel C2 • Einspeisung Normalnetz von zwei unabhängigen Unterwerken

Tab. 4.1 Beschreibung der Energieversorgungskonzepte Energie-versorgungs-konzepte Beschreibung (siehe Anhang I)

  • Eine oder mehrere Hochspannungsanlagen

  • Notstromversorgung

  • Röhrentrennung bei Richtungsverkehr

  • Separate Transformatoren für Lüftung und für Beleuchtung, Allgemein

  • Die Anforderungen an die Lüftung gemäss der Richtlinie 13001 bezüglich den Ausfällen sind zu berücksichtigen, ggf. mit zusätzlichen Transformatoren 690 VAC

  • Jeder Trafo (400V) ist aus Redundanzgründen für die Gesamtleistung einer Zentrale dimensioniert

  • Kann sinngemäss auch bei 400 V Lüftung mit grosser Leistung angewendet werden

4.5 Notstromversorgung

Die Notstromversorgung erfolgt durch USV-Anlagen. In der folgenden Tabelle ist die Anwendung der USV-Anlagen bezogen auf die Energieversorgungskonzepte ersichtlich.

Tab. 4.2 Beschreibung der Energieversorgungskonzepte Notstrom Energie-versorgungs-konzept Beschreibung USV-Anlagen Offene Strecke • Keine Notstromversorgung (Ausnahmen siehe Kap. 4.5.2) Tunnel A • Notstromversorgung bei Bedarf

  • Röhrentrennung bei Richtungsverkehr Tunnel B • Notstromversorgung

  • Röhrentrennung bei Richtungsverkehr Tunnel C1 • Notstromversorgung

  • Röhrentrennung bei Richtungsverkehr Tunnel C2 • Notstromversorgung

  • Röhrentrennung bei Richtungsverkehr

4.5.1 Verbraucher im Tunnel

Die Notstromversorgung muss den unterbrechungsfreien Betrieb von folgenden Anlagen, Teilanlagen und Aggregaten in Tunneln länger als 300 m gewährleisten:

  • Energieversorgung:

  • Leittechnik (Anlagen- und Lokalsteuerung);

  • Beleuchtung:

  • Gemäss Richtlinie 13015;

  • Lüftung:

  • Leittechnik und Messsysteme;

  • Signalisation:

  • Leittechnik, Messsysteme;

  • Ampeln, Blinker;

  • Fahrstreifenlichtsignale;

  • Wechselsignal, Wechselwegweisung;

  • Beleuchtete statische Signale;

  • LED Signale;

  • Überwachungsanlagen:

  • Leittechnik;

  • Videoanlage;

  • Brandmeldeanlage Tunnel;

  • Kommunikation und Leittechnik:

  • Router IP-Netz BSA: immer an USV;

  • Access-Switch IP-Netz BSA: nur, wenn eine USV-Anlage bereits vorhanden ist;

  • Notruftelefon;

  • Mobilfunkmodul (nur für die Versorgung der Zentralen);

  • Funkanlagen POLYCOM und DAB+;

  • Nebeneinrichtungen:

  • 25 % Beleuchtung in Zentralen;

  • HLK-Anlagen. Nur, wenn bei Ausfall Normalnetz temperaturkritische Situationen möglich sind (ohne Kältemaschine und ohne Heizung);

  • Brandmeldeanlage Gebäude.

4.5.2 Verbraucher auf offene Strecke

Eine Notstromversorgung ist vorzusehen für:

  • Alle Router der Erschliessungsringe IP-Netz BSA GE;

  • Die BSA-Anlagen inkl. den Access-Switches an den Standorten, bei denen durch den Ausfall des Normalnetzes bspw. Steuersysteme, VM-Systeme oder Lichtsignalanlagen ausfallen, die zu gefährlichen Situationen für die Verkehrsteilnehmer führen können. Dabei ist sicherzustellen, dass immer alle Switches der betroffenen Kette mit Notstrom versorgt werden;

  • Weitere Steuersysteme in Absprache mit dem ASTRA.

4.5.3 BSA-Zentralen in Werkhöfen und Stützpunkten

• Es gelten sinngemäss die Anforderungen aus Kap. 4.5.1.

4.6 Energiemessungen

4.6.1 Messung Verteilnetzbetreiber (VNB)

Das ASTRA bereitet die Messstelle nach Vorgabe des VNB (Werkvorschriften) vor. Messwandler, Zähler und Rundsteuerungsempfänger sind Eigentum des VNB. Die Ablesung der Zähler erfolgt mittels Fernauslesung.

4.6.2 Statistische Messungen

Für statistische Zwecke werden vom ASTRA für Tunnel folgende Messungen der eigenen Anlagen (ohne Eichung) gemäss Energie-Messkonzept Abb. 4.2 vorgesehen.

  • Beleuchtungsanlage (Energie und Leistung);

  • Lüftungsanlage (Energie und Leistung);

  • Allgemein (Restliche BSA) (Energie und Leistung).

Pro Tunnelobjekt werden die Messwerte für die Beleuchtung, Allgemeinteil und Lüftung erfasst und an die UeLS-Ebene übertragen. Die Aufzeichnung erfolgt alle 15 min. und die Daten werden für 5 Jahre gespeichert (DB-Ablage). Das Monitoring (Auswertung, Anzeige) erfolgt über das UeLs oder ein separates Monitoringsystem auf der UeLS-Ebene. Dabei werden nur tunnelspezifische Anlagen erfasst und keine Drittanlagen. Hinsichtlich der Energieeffizienz können für Optimierungszwecke auch weitere Anlagen, wie zum Beispiel die HLK-Anlagen mit einer Messung ausgerüstet werden. Bei den Photovoltaikanlagen wird die produzierte und die rückgespeiste Energie und Leistung erfasst (über Pronovo).

Für Elektroversorgungsstützpunkte auf der offenen Strecke und in Tunneln bis 100 m werden vom ASTRA keine eigenen Messstellen installiert.

Lüftung Beleuchtung Allgemeinteil

ASTRA für Z Z Z Lüftung ASTRA ASTRA ASTRA Beleuchtung Allgemeinteil

Trafo nur bei Hochspannungseinspeisung

Messung VNB Ausführung nach Werkvorschriften VNB

Z VNB

Einspeisung VNB Hoch- oder Niederspannung

Abb. 4.2 Energie-Messkonzept

4.6.3 Messungen für Diagnose

Die Messungen für die Diagnose erfolgen auf der Ebene des jeweiligen Aggregats oder der Teilanlage. Die Messwerte werden nicht auf eine höhere Ebene übertragen.

  • Spezifisch pro Objekt;

  • Grössere Aggregate möglich (z.B. Ventilatoren, Pumpen etc.);

  • Messwertablesungen von Frequenzumrichtern etc. ist möglich;

  • Keine Weiterleitung der Messwerte (nur vor Ort verfügbar).

5 Technische Vorgaben

5.1 Auslegung der Transformatoren

Die Transformatoren müssen den Anforderungen der Verordnung (EU) Nr. 548/2014 erfüllen. Entsprechend den projektspezifischen Gegebenheiten, wie den baulichen Anforderungen bezüglich der Installation, können Öl- oder Trocken-Transformatoren eingesetzt werden. Die Dimensionierung erfolgt auf den maximal möglichen Leistungsbezug. Der Wirkungsgrad ist auf den Normalbetrieb zu optimieren (bestmögliches Verhältnis Auslastung / Wirkungsgrad). Bei der Planung und Beschaffung ist eine Gesamtbetrachtung der Investitions- und Betriebskosten über die gesamte Betriebsdauer von 25 Jahren vorzunehmen und auszuweisen (Total cost of ownership TCO). Die Transformatoren müssen dem aktuellen Stand der Technik entsprechen und qualitativ hochwertig sein. Es sind grundsätzlich Transformatoren mit amorphem Kern und Standard Nennleistungen einzusetzen. Die Optimierung der Dimension (Nenngrösse) der Transformatoren wirkt der Ersatzteilhaltung entgegen. Vielfach haben EW eine bestimmte Transformatornenngrösse, welche dann auch am Lager ist, damit Reparaturen schnell und effizient ausgeführt werden können. Das ASTRA hat kein Transformatorenlager, sondern stützt sich auf die Lager der lokalen EW’s ab. Dies ist projektspezifisch zu regeln.

5.2 Blindstromkompensation

Der Leistungsfaktor ist auf cos φ induktiv 0.92 und kapazitiv 0.96 zu begrenzen. In Unterverteilungen mit langen Leitungen oder grossen induktiven Verbrauchern kann bei Bedarf eine abgesetzte Blindstromkompensationsanlage installiert werden.

5.3 Notstromanlage

Notstrom, Notstromanlage oder Notstromversorgung steht für:

  • Allgemeine Ersatzstromversorgung, sichert Verfügbarkeit von elektrischer Energie durch eine zusätzliche netzunabhängige Stromquelle;

  • Unterbrechungsfreie Stromversorgung, schützt vor Schäden durch Schwankungen und Ausfall der Stromversorgung;

  • Stromerzeugungsaggregat, werden unabhängig von ihrem Einsatz häufig als Notstromaggregate bezeichnet.

5.3.1 Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) bis 2 kVA

Elektrische Komponenten, die auf der offenen Strecke oder in kurzen Tunneln notstromversorgt sind, werden mittels kleinen USV-Anlagen (bis 2 kVA, 1-phasig) versorgt. Die zugehörigen Batterien sind wartungsfrei und gelgefüllt auszuführen. Die Batterien sind vor unzulässiger Erwärmung zu schützen. Die Abschaltbedingungen müssen im Batteriebetrieb gewährleistet sein. Autonomiezeit 60 Minuten, bei 100 % der Anlagenleistung (Leistung aller Verbraucher an USV).

5.3.2 Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) > 2 kVA

• Unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) werden installiert in Tunneln ab einer Länge von 300 m.

  • Pro Zentrale ist eine USV vorzusehen.

  • Die Abschaltbedingungen müssen im Batteriebetrieb gewährleistet sein.

  • Die Versorgungsautonomie muss über die gesamte Nutzdauer mindestens 60 Minuten betragen, bei 100 % der Anlagenleistung (Leistung aller Verbraucher an USV).

  • Die Installationen ab der Notstromanlage (USV) müssen immer röhrengetrennt ausgeführt werden.

  • Die USV-Anlage versorgt ebenfalls den Sicherheitsstollen (SISTO).

(falls vorhanden) UV Notnetz

UV Notnetz

UV SISTO Röhre 1

Röhre 2

HV Notnetz

HV Normalnetz

Wartungsbypass

Bypass-Eingang USV Netz-Eingang (Gleichrichter)

Abb. 5.1 Prinzip HV-Notnetz pro Zentrale

5.4 Energieerzeugungsanlagen

5.4.1 Dieselgenerator

Dieselgeneratoren werden nur in Spezialfällen (z.B. Pumpstationen unter dem Grundwasserspiegel) realisiert. Bei der Planung und Realisierung sind die folgenden Vorgaben einzuhalten.

Aufstellung Dieselgeneratoren und ihre Hilfseinrichtungen, (z. B. Starterbatterien, Schaltanlagen der Aggregatautomatik) müssen in gesonderten Räumen aufgestellt werden. Eine ausreichende Belüftung dieser Räume muss sichergestellt sein. Für Tankanlagen gelten die gesetzlichen Bestimmungen.

Anschlussbedingungen Ungewollte Rückspeisungen in das Versorgungsnetz des VNB oder die Potentialanhebung des Neutralleiters (N) sind auszuschliessen.

Prüfung Die Anlage muss periodisch gemäss den Herstellerangaben getestet werden. Die Ergebnisse der Prüfungen sind in einem Prüfbericht aufzuzeichnen.

5.4.2 Photovoltaikanlagen

Autarke Anlagen Kleine Solarpanels können autark einzelne Aggregate versorgen, welche in der Regel im Standby-Modus sind wie z.B. Notruftelefone. Nicht dazu gehören Aggregate welche 24h/365T aktiv in Betrieb sein müssen und eventuell noch Heizungen integriert haben wie zum Beispiel Kameras.

Strom-Produktion Im Rahmen der Freigabe des «Klimapaket Bundesverwaltung» vom 2. September 2020 durch den Bundesrat, ist das ASTRA verpflichtet den Ausbau der Strom-Produktion von 0 auf 35 GWh/a bis ins 2030 zu realisieren. 25 GWh/a entfallen auf die Werkhöfe und Stützpunkte und 10 GWh/a auf Anlagen auf der Nationalstrasse. Die grossen PV-Anlagen werden in die Subbilanzgruppe Bund integriert, d.h. die Überproduktion wird zurück gespiesen und kann an einem anderen Standort der Nationalstrasse mit einem Einspeisepunkt > 100'000 kWh/a genutzt werden.

Planung und Realisierung Bei der Planung und Realisierung der Anlagen sind die aktuellen Regeln und Normen der Technik und die Vorgaben der Hersteller zu beachten.

Dritte Photovoltaikanlagen können auf der Nationalstrasse auch von Dritten realisiert und betrieben werden, insofern diese Flächen nicht in der «Objektliste für die Priorisierung vom Ausbau der PV-Anlage» bereits für die Nationalstrassen reserviert sind.

Anhänge

I Konzepte Energieversorgung

I.1 Energieversorgungskonzepte Allgemein Signalisation Weitere

Z VNB

Einspeisung VNB

Abb. I.1 Energieversorgungskonzept Offene Strecke

Notnetz Verteilkabinen Röhre 1 Röhre 2 (nach Bedarf) Vorzone

Trafo nur bei Hochspannungseinspeisung max.

Z VNB

Einspeisung VNB

Abb. I.2 Energieversorgungskonzept Tunnel A

Röhre 1 Röhre 1 USV Röhre 2 Röhre 2 Beleuchtung Allgemein Notnetz Beleuchtung Allgemein

Z Z Z Z Privat Privat Privat Privat

Trafo nur bei Hochspannungseinspeisung max.

Z VNB

Einspeisung VNB Abb. I.3 Energieversorgungskonzept Tunnel B

Röhre 1 Röhre 2 Röhre 1 Röhre 2

SISTO USV SISTO Lüftung Beleuchtung Allgemein USV Beleuchtung Lüftung Beleuchtung Allgemein Lüftung Allgemein Lüftung Beleuchtung Allgemein Notnetz (nur bei GV) Notnetz (nur bei GV)

Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Privat Privat Privat Privat Privat Privat Privat Privat Privat Privat Privat Privat

400V 400V 400V 400V

max. max. max. max. 52kV 52kV 52kV 52kV

Ev. weitere Zentralen Z Z VNB VNB

Einspeisung VNB Einspeisung VNB Unterwerk 1 Unterwerk 2 Portal A Portal B

Abb. I.4 Energieversorgungskonzept Tunnel C1

Röhre 1 Röhre 2 Röhre 1 Röhre 2

Lüftung Beleuchtung Allgemein USV SISTO Beleuchtung Allgemein Lüftung Beleuchtung Allgemein USV SISTO Beleuchtung Allgemein Röhre 1+2 Notnetz (nur bei GV) Röhre 1+2 Notnetz (nur bei GV)

Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Privat Privat Privat Privat Privat Privat Privat Privat Privat Privat

690V 400V 690V 400V 400V 400V (400V) (400V)

max. max. max. max. max. max. 52kV 52kV 52kV 52kV 52kV

Ev. weitere Zentralen Z Z VNB VNB

EinspeisungVNB Unterwerk 2 Portal B

Abb. I.5 Energieversorgungskonzept Tunnel C2

Ausgabe 2024 | V1.02 27

Glossar

Begriff Bedeutung AB-EBV Ausführungsbestimmungen zur Eisenbahnverordnung AKS-CH Richtlinie ASTRA 13013 «Struktur und Kennzeichnung der Betriebs- und Sicherheitsausrüstungen (AKS-CH)» Dient der schweizweit einheitlichen Struktur und Kennzeichnung der BSA auf den Nationalstrassen. Anlagekennzeichnungssystem Schweiz (AKS-CH) ASTRA Bundesamt für Strassen Beschriftung Am Aufstellungsort sichtbar angebrachte Information BSA Betriebs- und Sicherheitsausrüstungen cos Wirkleistungs- oder Leistungsfaktor Elektrische Ausrüstung Gesamtheit von Elektrizitätsversorgung, Elektrische Anlagen und elektrische Installationen EN/SN Europäische Norm / Schweizer Norm EP Erhaltungsplanung ESTI Eidgenössisches Starkstrominspektorat EVU Elektrizitätsversorgungs-Unternehmen EW Elektrizitätswerk FHB Fachhandbuch BSA FU Fachunterstützung GE Gebietseinheit (GE), zuständig für den betrieblichen Unterhalt der Nationalstrassen HLK-Anlagen Heizungs-, Lüftungs-, Kühlanlagen HS Hochspannung IEC-Code Import Export Code für die Datenübertragung IP Internet Protokoll KBOB Koordinationskonferenz der Bau- und Liegenschaftsorgane der öffentlichen Bauherren LED Light-emitting diode, dt. lichtemittierende Diode, Leuchtdiode N Neutralleiter Netzebenen In der Schweiz gelten die folgenden Netzebenen:

  • Ebene 1 (Höchstspannung): 380 / 220 kV

  • Ebene 3 (Hochspannung):36 - 150 kV

  • Ebene 5 (Mittelspannung): 1- 36 kV

  • Ebene 7 (Niederspannung): < 1000 V

  • Die Ebenen 2, 4 und 6 werden als Transformationsebenen bezeichnet NIV Niederspannungsinstallationsverordnung NST Notstromversorgt NSV Nationalstrassenverordnung PAW Pläne des ausgeführten Werks (PAW). Teil der Anlagendokumentation PM Projektmanagement PV Photovoltaik RCD Fehlerstrom-Schutzschalter RCM Differenzstromüberwachungsrelais RoHS Restriction of Hazardous Substances, Beschränkung [der Verwendung bestimmter] gefährlicher Stoffe SISTO Sicherheitsstollen SUVA Schweizerische Unfallversicherungsanstalt TAB Technische Anschlussbedingungen TCO Total cost of ownership TN-S (franz. Terre neutre) Realisierungsart in Niederspannungsnetzen USV Unterbruchsfreie Stromversorgung VAC Wechselspannung

Ausgabe 2024 | V1.02 29

Begriff Bedeutung VKF Vereinigung Kantonaler Feuerversicherungen VM-System Einrichtungen zur dynamischen Lenkung des Verkehrs. VNB Verteilnetzbetreiber WVCH Werksvorschriften CH Z Zähler

Literaturverzeichnis

Bundesgesetze [1] Elektrizitätsgesetz vom 24. Juni 1921 (EleG), SR 734.01, www.admin.ch. [2] Stromversorgungsgesetz vom 23. März 2007 (StromVG), SR 734.7, www.admin.ch.

Verordnungen [3] Energieverordnung vom 01. November 2017 (EnV), SR 730.01, www.admin.ch. [4] Starkstromverordnung vom 30. März 1994 (Starkstromverordnung), SR 734.2, www.admin.ch. [5] Verordnung über elektrische Niederspannungsinstallationen vom 07. November 2001 (NIV), SR 734.27, www.admin.ch. [6] Verordnung über elektrische Leitungen vom 30. März 1994 (LeV), SR 734.31, www.admin.ch [7] Stromversorgungsverordnung vom 14. März 2008 (StromVV), SR 734.71, www.admin.ch.

Weisungen und Richtlinien UVEK und ASTRA [8] Bundesamt für Strassen ASTRA, «Standards für Nationalstrassen», www.astra.admin.ch

Weisungen ESTI [9] Weisung Energieerzeugungsanlagen (EEA) im Parallel- oder im Inselbetrieb mit dem Niederspannungsverteilnetz, Nr. 219, www.esti.admin.ch. [10] Weisung Photovoltaik-Energieerzeugungsanlagen, Nr. 233, www.esti.admin.ch. [11] Richtlinien gemäss Art. 2 und 4 der Verordnung über das Plangenehmigungsverfahren für elektrische Anlagen (VPeA) für die Eingabe von Planvorlagen und deren Anforderungen sowie die Aussteckung, Nr. 235, www.esti.admin.ch. [12] Weisung Anschlussleitungen zu Niederspannungsinstallationen, Nr. 239, www.esti.admin.ch. [13] Erläuterungen zur Leitungsverordnung, Nr. 240, www.esti.admin.ch. [14] Erläuterungen zur Leitungsverordnung, Nr. 240, www.esti.admin.ch. [15] Grundsätze für Schaltungen nach Auslösen von Hochspannungsleitungen > 1 kV, Nr. 247, www.esti.admin.ch. [16] Richtlinien Erdbebensicherheit der elektrischen Energieverteilung in der Schweiz, Nr. 248, www.esti.admin.ch. [17] Tätigkeiten an oder in der Nähe von elektrischen Anlagen, Nr. 407, www.esti.admin.ch.

Normen [18] Europäisches Komitee für Elektrotechnische Normung CENELEC, „Merkmale der Spannung in öffentlichen elektrischen Versorgungsnetzen“, SN/EN 50160 [19] Schweizer Norm, « Projektierung Tunnel Strassentunnel», SIA 197/2 [20] Europäisches Komitee für Elektrotechnische Normung CENELEC, „Erdungsanlagen für Starkstromanlagen in Netzen mit Nennwechselspannungen über 1 kV“, SN/EN 50522 [21] Europäisches Komitee für Elektrotechnische Normung CENELEC, „Hochspannungsschaltgeräte für Schaltanlagen“, SN/EN 60271 [22] Europäisches Komitee für Elektrotechnische Normung CENELEC, „Starkstromanlagen mit Nennwechselspannungen über 1 kV, Teil 1, allgemeine Bestimmungen“, SN/EN 61936-1+A1 [23] Electrosuisse, „Niederspannungs-Installationsnorm NIN", SN 411000:2020 [24] Verband Schweizerischer Elektrizitätsunternehmen, „Technische Regeln zur Beurteilung von Netzrückwirkungen", D-A-CH-CZ [25] Europäisches Komitee für Elektrotechnische Normung CENELEC, „Erdungs- und Kurzschlussvorrichtungen“, SN/EN 61230

Weitere Vorgaben [26] Verband Schweizerischer Elektrizitätswerke VSE «Branchenempfehlung Werkvorschriften – Technische Anschlussbedingungen für den Anschluss von Verbraucher-, Energieerzeugungs- und Speicheranlagen an das Versorgungsnetz» VSE WVCH-CH

Ausgabe 2024 | V1.02 31

Auflistung der Änderungen

Ausgabe Version Datum Änderungen 2024 1.02 05.12.2024 Formelle Anpassungen in den Kapiteln:

  • 1.1, 2.7, 2.10, 3, 4, 5.3.2, 5.5 und Glossar. 2021 1.01 01.12.2021 Formelle Anpassungen in den Kapiteln:

  • 1.1, 2.7, 2.10, 3, 4, 5.3.2, 5.5 und Glossar. 2021 1.00 30.06.2021 Inkrafttreten Ausgabe 2021 (original Version in Deutsch).