Im Kanton Zürich führt der Gubrist-Tunnel nordwestlich zwischen Weiningen und Regensdorf an Zürich vorbei. Der gut 3 km lange Tunnel gehört zur A1-Nordumfahrung und damit zu einer der am stärksten befahrenen Straßen der Schweiz. Da die Beleuchtung samt Elektrounterverteilung veraltet war, schrieb die Kantonale Baudirektion die Sanierung öffentlich aus. Die HDZ Elektroingenieure AG erhielt den Auftrag für die Projekt- und Bauleitung und beauftragte IPT Elektro AG mit dem Bau der neuen Verteilung. Ihr Konzept, bestehend aus 72 Wandboxen mit Federklemmen bis 35 mm² von Wago, gefiel der Baudirektion.

Seit 1985 ist der Gubrist-Tunnel für den Verkehr freigegeben. Er ist Teil der A1-Nordumfahrung und verbindet die Autobahnen St. Gallen-Bern (A 1) sowie Winterthur-Luzern (A4). Rund 100.000 Fahrzeuge nutzen werktäglich diesen Autobahnabschnitt, weshalb er zu den am stärksten befahrenen Straßen der Schweiz zählt. Verantwortlich für die Bauplanung und den Erhalt des Straßennetzes in der Schweiz ist das Bundesamt für Straßen (ASTRA). Um die Funktionstüchtigkeit zu sichern und neueste Sicherheitsvorschriften zu berücksichtigen, veranlasste es die Erneuerung der gut 25 Jahre alten Elektrounterverteilung. Die Kantonale Baudirektion schrieb daraufhin das Projekt öffentlich aus und gab in den Unterlagen die Verwendung von Federklemmtechnik vor. Die HDZ Elektroingenieure AG (HDZ) übernahm unter anderem die Projekt- und Bauleitung zur Sanierung der Energieversorgung und -verteilung, der Beleuchtung sowie der Sicherheitseinrichtungen. IPT Elektro AG (IPT) aus Birmensdorf, die die Elektroarbeiten ausführte, fertigte Musterboxen, um die neue Verteilung zu veranschaulichen. Frank Eichenberger, Geschäftsführer der IPT, demonstrierte an einem Ortstermin anhand der Boxen die neue Elektroverteilung mit Power-Cage-Clamp- und Topjob-S-Reihenklemmen von Wago. Das Konzept und die Ausführung überzeugte schließlich die Baudirektion.

Raue Umgebung fordert wartungsfreie Kontaktierung

Der 3.200 m lange Tunnel besteht aus zwei richtungsgetrennten Tunnelröhren, die über 12 Querstollen miteinander verbunden sind. Die Elektrounterverteilung zur Elektrifizierung der Beleuchtung befindet sich im Werkleitungskanal, unterhalb der Fahrbahnen. Hier treten Vibrationen auf, die die Kontaktierung beeinflussen können. „Elektrische Anschlüsse mittels Schraubklemmen müssten alle zwei bis drei Tage kontrolliert und mit einem Drehmomentschlüssel nachgezogen werden", berichtet  Frank Eichenberger. Um diesen Aufwand zu vermeiden, war in der Ausschreibung die wartungsfreie Federklemmtechnik gefordert. Bei dieser Technik wird der Leiter in einer definierten Kontaktzone gegen die Stromschiene gedrückt ohne ihn zu beschädigen. Die Klemmkraft passt sich automatisch dem Leiterquerschnitt an. Eventuelle Leiterverformungen werden ausgeglichen und ein Selbstlockern sicher verhindert. „Neben der wartungsfreien Anschlusstechnik mussten die Klemmen aber auch große Querschnitte klemmen können, eine gut lesbare Beschriftung ermöglichen sowie einfache Brückungsmöglichkeiten aufweisen", ergänzt Christoph Lehmann, Geschäftsführer der HDZ. Diese Kriterien treffen auf die Power-Cage-Clamp für Querschnitte bis 95 mm² und auf Topjob-S bis 16 mm² zu. Beide Serien nehmen Beschriftungsstreifen auf, die zweizeilig beschriftet werden können. Zudem werden bei Reihenklemmen aus dem Topjob-S-Programm eindrähtige Leiter ohne Betätigungswerkzeug direkt gesteckt.

Neue Verteilung sorgt für mehr Sicherheit

Bei der alten Elektroverteilung war jede neunte Leuchte von einer Unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) gespeist worden. Bei geringem Verkehrsaufkommen schaltete sich die Beleuchtung aus Gründen der Energieeinsparung aus. Seit 2008 gibt es neue Betriebs- und Sicherheitsanforderungen, die es zu erfüllen gilt. Die neue Verteilung sieht jetzt vor, dass jede zehnte Leuchte von einer USV gespeist wird. Jeder zweite der 12 Querschläge ist einer Fahrbahn zugeordnet: alle ungerade gezählten Querschläge speisen die Einrichtungen in einer Röhre, die geraden entsprechend die anderen. Darüber hinaus sind die neuen Leuchten dimmbar, um die Lichtstärke dem Verkehrsaufkommen anpassen zu können und trotzdem energieeffizient zu sein. Da die Leitungswege lang sind, werden DSI-Verstärker in den Steuerleitungen eingesetzt. Erfahrungsgemäß ist ab 20:30 Uhr nur noch wenig Verkehr auf dem Streckenabschnitt. Da ausreichend gutes Licht die Sicherheit erhöht, werden die Leuchten jetzt, anstatt ausgeschaltet, auf 70-90% der Lichtstärke gedimmt. Die volle Lichtleistung ist Ereignissen wie einem Unfall oder Pannenfall vorbehalten. Mit diesen Vorgaben entwickelte IPT Verteilerboxen mit Einspeiseklemmen und Durchgangsklemmen für die geforderten Nennquerschnitte. „Die 3-Leiter-Durchgangsklemmen der Serie 2006 aus dem Topjob-S-Programm haben einen großen Nennquerschnittsbereich von 0,5˗6 mm². Für die Einspeisung ist die 35er-Power-Cage-Clamp ideal, sie klemmt Nennquerschnitte von 6-35 mm². Mit diesen beiden Reihenklemmserien ist der geforderte Querschnittsbereich optimal abgedeckt", erklärt Frank Eichenberger. IPT installierte ca. alle 260 m drei dreiphasige Einspeisungen. Die Verteilung ist so gewählt, dass bei Ausfall einer Phase nur jede zehnte Leuchte ausfällt. Fällt ein kompletter Strang aus, bleiben nur drei aufeinanderfolgende Leuchten dunkel. Fallen alle drei Phasen aus, übernimmt die USV die Versorgung jeder zehnten Leuchte. Die USV-Leuchten werden über eine separate Verteilbox gespeist. So ist sichergestellt, dass immer mindestens jede zehnte Leuchte in einem Strang im Betrieb ist.

Fazit

Im Gubrist-Tunnel mussten die veralteten Elektroanlagen saniert werden, um die Funktionstüchtigkeit zu sichern und neueste Sicherheitsvorschriften zu berücksichtigen. Bei der Realisierung legte die Kantonale Baudirektion Wert auf eine sicherere und wartungsfreie Kontaktierung, da sie neben mehr Sicherheit auch die Betriebskosten reduziert. Die vormontierten dreiteiligen Verteilerboxen von IPT mit Power-Cage-Clamp- und Topjob-S-Reihenklemmen von Wago ließen sich vor Ort schnell anschließen. „Die gewählten Reihenklemmen haben einen großen Querschnittsbereich der bis 35 mm² reicht sowie eine einfache und einheitliche Handhabung - auch bei gemischter Verdrahtung (ein- und mehrdrähtige Leiter). Durch die Federklemmanschlüsse entfällt die Kontrolle der Kontaktierung, wie sie bei Schraubklemmen notwendig ist", bestätigt Frank Eichenberger.