Elektrotechnik hinter den Kulissen des Friedrichstadt-Palasts

Wenn im Berliner Friedrichstadt-Palast Abend für Abend die Scheinwerfer angehen und die große Show beginnt, arbeitet hinter den Kulissen leistungsfähige Elektrotechnik von Siemens. Höchste Standards bei Sicherheit und Verfügbarkeit sind bei der Versorgung der weltweit größten Theaterbühne selbstverständlich, auch dann, wenn während der Show sechs Hydraulikpumpen gleichzeitig anspringen.

Auch über drei Jahrzehnte nach seiner Eröffnung im April 1984 ist der Berliner Friedrichstadt-Palast ein Theaterbau der Superlative: Über 700.000 Zuschauer pro Jahr machen das Haus an der Friedrichstraße 107 zur meistbesuchten Bühne in Deutschland. Das 24m breite Bühnenportal ist einmalig in Europa. Und mit 2.854m² bespielbarer Gesamtfläche ist das Podium sogar das größte weltweit. Vor allem große Revuen stehen dort auf dem Programm, bei denen das hauseigene 60-köpfige Ballett ebenso wenig fehlen darf wie die mit 32 Tänzerinnen längste ‚Girlreihe‘ der Welt. Errichtet als letzter großer Repräsentativbau der DDR, setzte der Neubau des Friedrichstadt-Palasts von Anfang an auch hinter den Kulissen Maßstäbe. Was technisch in der DDR-Industrie machbar war, wurde gemacht. So lässt sich beispielsweise ein 2m hohes Wasserbecken aus der Unterbühne ausfahren. Gefüllt mit 170.000l wiegt die Gesamtkonstruktion 225t. Das Hubpodium wird von insgesamt sechs Direktanläufer-Hydraulikpumpen mit jeweils 75kW Leistung ruckfrei und millimetergenau bewegt.

Elektrotechnische Ausstattung

Auch die ursprüngliche Elektrotechnik im neuen Friedrichstadt-Palast entsprach den damaligen Standards. Nach dem Mauerfall zeigten sich jedoch zunehmend Unzulänglichkeiten: So war insbesondere der Berührungsschutz bei geöffneter Schaltschranktür nicht gewährleistet. Die noch als Ölschalter ausgeführten Leistungsschalter waren sehr wartungsintensiv. Und nicht zuletzt gab es keine Ersatzteile mehr. Die generellen Anforderungen an die Elektroversorgung eines solchen Ausnahmebaus waren damit nicht mehr erfüllt. Diese beschreibt Franz-Josef Münzebrock, der technische Direktor des Friedrichstadt-Palasts, aus heutiger Perspektive so: „Die sichere Stromversorgung für Bühnentechnik und Beleuchtung muss immer gewährleistet sein, das ist lebenswichtig für einen Theaterbetrieb.“ Die Anlagen müssen also auch bei Lastspitzen hoch verfügbar sein und absolut zuverlässig arbeiten. Vor diesem Hintergrund entschlossen sich das technische Management und das Land Berlin als Träger, inzwischen vertreten durch die BIM Berliner Immobilienmanagement GmbH (BIM), 2012 zu einer kompletten Neuinstallation der elektrischen Energieversorgung im Friedrichstadt-Palast. Seitdem kommen dort Mittel- und Niederspannungsschaltanlagen sowie Transformatoren (Trafos) und Schienenverteiler-Systeme von Siemens zum Einsatz. Das ausführende Ingenieurbüro EST Energie-System-Technik GmbH aus Berlin und sein verantwortlicher Elektroplaner Udo Standfest hatten bei der anspruchsvollen Umrüstung gleich zwei große Herausforderungen zu meistern: Zum einen sollten die neuen Anlagen in den vorhandenen Technikräumen installiert werden. Und zum anderen musste die komplette Umrüstung bei laufendem Spielbetrieb erfolgen. Beides gelang nicht zuletzt durch die Unterstützung der Berliner Siemens-Niederlassung. „Das hat wunderbar geklappt“, freut sich Planer Standfest. Während der Umbauphase zogen er und die EST-Kollegen alle Register bis hin zum Einsatz von provisorischen Gruppenverteilern und von zwei Miettrafos. Gute Vorbereitung und absolute Termintreue waren dabei das A und O, auch für die Lieferanten. Und tatsächlich: „Der Spielbetreib war immer gewährleistet“, blickt Technik-Direktor Münzebrock zufrieden zurück.

Durchgängige Lösung für Mittel- und Niederspannung

Das von EST und Siemens gemeinsam entwickelte Konzept teilt den bestehenden Schaltanlagenraum nun in zwei räumlich getrennte Bereiche auf: In dem einen Abschnitt befinden sich die Mittelspannungsübergabestation, die Mittelspannungsschaltanlage sowie die Transformatoren, in dem anderen die Niederspannungsschaltanlage. Die Einspeisung aus dem Berliner 10kV-Netz erfolgt über zwei redundante Ringe an eine vom Energieversorgungsunternehmen (EVU) zugelassene Übergabestation vom Typ 8DJH mit sieben Feldern. Weil sich die Anlage in einem Innenraum befindet, sind die Leistungsschalter mit dem Schutzgas Schwefelhexafluorid (SF6) isoliert. Als positiver Nebeneffekt sind diese gasisolierten Schalter wartungsfrei. Die primärgekapselte Schaltanlage bietet höchste Personensicherheit und ist robust gegenüber Umgebungseinflüssen. Die Abgänge zu den drei nachgeschalteten Transformatoren sind nicht nur mit je einem Leistungsschalter ausgestattet, sondern auch mit je einem Überstrom-Schutzgerät 7SJ80. Bei den Trafos zur Umspannung auf 400V fiel die Wahl auf Geafol-Trockentransformatoren in Gießharzausführung. Ein Siemens-Trafoschutzgehäuse gewährleistet trotz beengter räumlicher Verhältnisse den erforderlichen Berührungsschutz. Jeder der drei Trafos hat eine Nennleistung von 1.000kVA. Die Gesamt-Nennleistung liegt damit unter der der ursprünglichen Anlage. „Wir haben aber trotzdem genügend Reserve“, beruhigt Elektroplaner Standfest. Die Niederspannungshauptverteilung (NSHV) besteht aus einer Schaltanlage vom Typ Sivacon S8. Die Anlage ist in drei Blöcke aufgeteilt: Zwei versorgen parallel die einzelnen Verbraucher wie beispielsweise Klimaanlage und Pumpen. Der dritte Block ist ausschließlich für Sicherheits- und IT-Technik vorgesehen. Jedes der insgesamt 40 Felder ist mit einem offenen Leistungsschalter 3WL bestückt. Konkret erfüllen die Schalter zwei Funktionen: Sie bieten Schutz sowohl bei Überstrom als auch bei Kurzschluss mit sehr hohen Strömen. Werden solche Ströme erkannt, deaktiviert der 3WL elektromechanisch den entsprechenden Netzabschnitt. Die Kurzschlussausschaltfähigkeit ist dabei von verschiedenen Parametern abhängig, etwa von der Distanz zum Trafo. Zusätzlich kommen noch Sentron-Lasttrennschalter 3NJ6 mit Sicherungen in waagrechter Leistenbauform zum Einsatz, die sich leicht entnehmen und entsprechend einfach auswechseln lassen. Alle 40 Leistungsschalterfelder sind mit Multifunktionsmessgeräten Sentron PAC 3200 ausgestattet, die perspektivisch auch eine Anbindung an die Gebäudeleittechnik und an Energiemonitoringsysteme erlauben. Die drei Blöcke der Niederspannungsschaltanlage sind untereinander und mit den Geafol-Trafos über ein rund 50m umfassendes Schienenverteiler-System vom Typ LXA 1600A verbunden. Bei der sicheren und flexiblen Energieverteilung in Industrieanlagen bieten Schienenverteiler-Systeme gegenüber Kabeln entscheidende Vorteile. Sie sind brandschutztechnisch unproblematisch und benötigen bei der Überbrückung längerer Distanzen auch weniger Platz.

‚Totally Integrated Power‘ und Sonderlösungen

Sämtliche Komponenten und Systeme von Siemens bilden eine durchgängige und technisch einheitliche Lösung, die sowohl die Mittel- als auch die Niederspannungsschaltanlagen integriert. Das zugrundeliegende Siemens-Konzept ‚Totally Integrated Power‘ – kurz TIP – gewährleistet durch exakt aufeinander abgestimmte Produkte und Systeme sowie durch technische Supportleistungen in der Planungsphase eine durchgängige und damit sehr effiziente und zuverlässige Energieverteilung von der Mittelspannungseinspeisung bis zur Verbrauchsstelle. Die Dimensionierung und Planung der einzelnen Anlagenteile erfolgte über die Siemens-Softwaretools Simaris design und Simaris project. Alle Komponenten haben damit die richtige Größe für eine optimale Netzauslegung. Das TIP-Konzept lässt selbstverständlich auch Raum für Sonder- und Detaillösungen. Solche erforderte im Friedrichstadt-Palast vor allem die Aufteilung des bestehenden Schaltanlagenraums in zwei getrennte Bereiche. So durchlaufen einige Niederspannungsleitungen den Mittelspannungsbereich in einem Zwischenboden. Eine spezielle Ummantelung gewährt dennoch den erforderlichen Brandschutz. Für die Entrauchung des hinten gelegenen Raums wurde ein Kanal durch den zweiten Raum gelegt. Die SF6-Schaltanlage erfordert einen Druckabsorptionskanal. Im Explosionsfall kann sich der Druck dort verteilen und um 50 Prozent verringern. Allerdings sehen die entsprechenden Vorgaben eine Druckentlastung ins Freie vor, was im Friedrichstadt-Palast nicht möglich ist. Berechnet über ein 3D-Simulationsprogramm bei Siemens in Erlangen, fand sich schließlich eine vorschriftenkonforme Lösung, bei der der Restdruck über zusätzliche Entlastungsklappen in den Nebenraum abgeführt wird. Nicht zuletzt fand eine praxisnahe Lösung aus der Umbauphase Eingang in das endgültige Anlagendesign: Wenn die sechs Direktanläufer-Hydraulikpumpen des Hubpodiums gleichzeitig anspringen, sind die Anlaufströme extrem groß. Um die provisorischen Gruppenverteiler nicht zu überlasten, realisierten Planer Standfest und seine Kollegen deshalb eine dynamische Blindstrom-Kompensation, über die sich die Stromspitzen kompensieren lassen.

www.siemens.de