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19158 lines
835 KiB
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Rolf Rüdiger Cichowski (Hrsg.)
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Kabelhandbuch
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9. Auflage
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www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
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Wir setzen Maßstäbe bei der Prüfung,
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Diagnose und Fehlerortung an
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Diagnose und Fehler
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Wir setzen Maßstäbe bei der Prüfung,
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Entdecken Sie die W
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Diagnose und Fehler
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elt der Megger Mess- und Prüftechnik:
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elt der Megger Mess- und Prüftechnik:
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Kabelfehlerortung und Dia
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auf dem neuesten Stand de
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Leistungsstark Technik und
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höchster Sicherheitsstandard
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Kompakte Version für
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Kompakte Version für
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Einbau in kleine
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Fahrzeuge
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www.baur.eu/titron
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Wir bringen
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Energie
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zum Leben
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Bereits seit 1891 sind wir Vorreiter der Kabelindustrie,
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heute sind wir stolz auf unsere Kompetenz im Transport
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hin zu Offshore-Windparks, mit hochwertigen Kabeln
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und Garnituren, als maßgeschneidertes Produkt oder
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schlüsselfertige Anlage.
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NKT is signatory of the Europacable
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Industry Charter: A commitment
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towards superior quality.
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®
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The NKT logo is a registered trademark of NKT Group A/S. ©2017 NKT GmbH & Co. KG. Version [1.0] All rights reserved 05/2017
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NKT GmbH & Co. KG
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||
Düsseldorfer Straße 400
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||
Chempark
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||
51061 Köln | Germany
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Tel: +49 221 676 0
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info@nkt.com
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www.nkt.de
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Kabelhandbuch
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Kabelhandbuch
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Herausgegeben von
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Rolf Rüdiger Cichowski
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Bearbeitet von
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||
Mario Kliesch
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||
und
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||
Dr.-Ing. Frank Merschel
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9. Auflage 2017
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||
EW Medien und Kongresse GmbH
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Frankfurt am Main I Berlin
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www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
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Die Ratschläge und Empfehlungen dieses Buches oder die
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Nennung von Normen und Richtlinien wurden von Autoren und
|
||
Verlag nach bestem Wissen und Gewissen erarbeitet und sorg-
|
||
fältig geprüft. Dennoch kann eine Garantie nicht übernommen
|
||
werden. Eine Haftung der Autoren, des Verlages oder seiner
|
||
Beauftragten für Personen-, Sach- oder Vermögensschäden ist
|
||
daher ausgeschlossen.
|
||
9. Auflage 2017
|
||
Herausgeber
|
||
Rolf Rüdiger Cichowski
|
||
Bearbeitung und federführende Autoren
|
||
Mario Kliesch und Dr.-Ing. Frank Merschel
|
||
© copyright
|
||
EW Medien und Kongresse GmbH, Frankfurt am Main
|
||
Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich
|
||
geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen
|
||
des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlages
|
||
unzulässig und strafbar. Das gilt vor allem für Vervielfältigungen
|
||
in irgendeiner Form (Fotokopie, Mikrokopie oder ein anderes
|
||
Verfahren). Übersetzungen und die Einspeicherung und
|
||
Verarbeitung in elektronischen Systemen.
|
||
Verlag
|
||
EW Medien und Kongresse GmbH
|
||
Kleyerstraße 88
|
||
60326 Frankfurt am Main
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||
Telefon
|
||
069.7104687-318
|
||
Telefax
|
||
069.7104687-359
|
||
E-Mailvertrieb@ew-online.de
|
||
Internet
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www.ew-online.de
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||
ISBN 978-3-8022-1260-4
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Geleitwort
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Die 9. Auflage des Kabelhandbuches knüpft an eine langjährige Tradi-
|
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tion an. Viele Fachleute haben in den vergangenen Jahrzehnten ihre
|
||
jeweiligen Kenntnisse aus den Hersteller-, Anwender- und Dienst -
|
||
leistungsunternehmen, den Normungsgremien, Instituten und Hoch-
|
||
schulen in dieses Werk einfließen lassen.
|
||
Vor dem Hintergrund des Umbruches der Energiekonzepte in Europa
|
||
z. B. der dezentralen Energieversorgung und Verlagerung der Erzeu-
|
||
gungsschwerpunkte wird die Bedeutung der Kabeltechnik auch zukünf-
|
||
tig stark zunehmen.
|
||
Die neue Auflage bietet den Lesern mit den überarbeiteten Inhalten, den
|
||
anschaulichen Bildern und Handlungsanweisungen eine ausführliche
|
||
Informationsbasis zur Kabeltechnik.
|
||
Als Sekretär des internationalen Kabelkomitees TC 20 und in enger Ver-
|
||
bundenheit mit den DKE Komitees im Bereich des K 411 „Kabel und iso-
|
||
lierte Leitungen“ wünsche ich dem Buch eine gute Verbreitung und allen
|
||
Anwendern Hilfe und Unterstützung bei der täglichen Arbeit. Ich freue
|
||
mich, dass die Autoren und der Verlag das Buch rechtzeitig zum Fach-
|
||
kongress Netztechnik 2017 fertig stellen und veröffentlichen konnten.
|
||
Helmut Myland
|
||
Sekretär CENELEC/TC20 und IEC/TC20
|
||
Geschäftsführung
|
||
ZVEI-Zentralverband Elektrotechnik und Elektronikindustrie e.V.,
|
||
Fachverband Kabel und isolierte Drähte
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Köln, im Sommer 2017
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5
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Vorwort zur 9. Auflage
|
||
Das Kabelhandbuch ist der „Klassiker der Kabeltechnik“ im Buchbereich
|
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des Verlages EW Medien und Kongresse. Das Buch gibt den Lesern
|
||
eine gute Orientierung zu verschiedensten Techniken unmittelbar zum
|
||
Kabel, sowie zu
|
||
– Errichtung der Kabelanlage
|
||
– Abschluss- und Verbindungstechnik
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||
– Ortung von Kabeln und Fehlerstellen
|
||
– Diagnoseverfahren zur Zustandsbewertung
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||
– Arbeitssicherheit und dem Umweltschutz, der Qualitätssicherung
|
||
– Instandhaltung
|
||
– Wirtschaftlichkeit im alternativen Vergleich
|
||
– Neue Technologien
|
||
– Vorschriften und Normung
|
||
Diese Themen können dem Leser wertvolle Unterstützung bieten.
|
||
Tabellarische Darstellungen und anschauliche Fotos unterstützen dabei
|
||
ergänzend die Texte.
|
||
Das vorliegende Buch ist aus den „Technischen Richtlinien zur Kabel-
|
||
legung“ entstanden, die im Jahr 1956 erstmals erschienen sind und da-
|
||
nach jeweils weiterentwickelt und an den neuesten Stand der Technik
|
||
angepasst wurden.
|
||
Der Inhalt des Buches ist also nun mehr als ein halbes Jahrhundert hin-
|
||
weg entstanden. Es haben immer wieder anerkannte Experten der Her-
|
||
steller, der Netzbetreiber und Anwender der Technik, der Verbände, der
|
||
Normungsgremien, der Forschungsinstitute, der Hochschulen, der
|
||
Dienstleistungsunternehmen und auch eigenständige Autoren mit -
|
||
gewirkt. Allen diesen Autoren sei an dieser Stelle ganz herzlich gedankt.
|
||
Für die 9. Auflage wurden alle Kapitel dahingehend überarbeitet, dass
|
||
den Lesern der jeweilige neueste Erkenntnisstand angeboten werden
|
||
kann.
|
||
An der 9. Auflage haben folgende Autoren mitgewirkt:
|
||
– Prof. Dr.-Ing. Robert Bach
|
||
– Prof. Dr.-Ing. Hossein Borsi
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||
– Prof. Dr.-Ing. Ernst Gockenbach
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– Karl-Heinz Haimerl
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– Ingo Hecht
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– Mario Kliesch
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– Dr. Frank Merschel
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– Helmut Myland
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– Erik Platz
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– Werner Stengl
|
||
– Stephan Schubert
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– Ulrich Strasse
|
||
– Klaus Vaterrodt
|
||
Diesen Autoren möchten wir danken für ihre wertvollen Hinweise, Tipps,
|
||
Ergänzungen und den kompletten Überarbeitungen einzelner Kapitel.
|
||
Außerdem danken wir allen, die an der Überarbeitung / Produktion des
|
||
Buches mitgewirkt haben.
|
||
Gern verweisen wir abschließend auf zwei weitere Bücher zum Thema
|
||
Kabeltechnik, die ebenfalls im gleichen Verlag erschienen sind und den
|
||
Lesern zusätzliche Hinweise geben werden:
|
||
– Mario Kliesch / Dr. Frank Merschel:
|
||
Starkstromkabelanlagen, 2. Auflage 2010
|
||
– Kuhnert / Wiznerowicz / Wanser:
|
||
Eigenschaften von Energiekabeln und deren Messungen,
|
||
3. Auflage 2011
|
||
Rolf Rüdiger Cichowski
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||
Mario Kliesch
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||
Dr.-Ing. Frank Merschel
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||
Herausgeber federführende Autoren
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Inhalt
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1
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Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
19
|
||
2
|
||
Kabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
25
|
||
2.1
|
||
Netzsituation und Entwicklung der Stromkreislängen . . . . . . .
|
||
26
|
||
2.2
|
||
Vergleichende Betrachtung einiger Eigenschaften
|
||
von Kabeln und Freileitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
28
|
||
2.2.1
|
||
Elektrische Kennwerte von Kabeln und Freileitungen . . . . . . .
|
||
29
|
||
2.2.2
|
||
Übertragbare Leistungen und Blindleistungsverhalten . . . . . .
|
||
30
|
||
2.3
|
||
Verwendung der Kabel und Zuordnung zu den Netzen . . . . . .
|
||
31
|
||
2.4
|
||
Beanspruchung der Starkstromkabel im Betrieb . . . . . . . . . . .
|
||
33
|
||
2.4.1
|
||
Spannungsbeanspruchung der Isolierung . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
33
|
||
2.4.2
|
||
Beanspruchung der Isolierung durch Teilentladungen . . . . . . .
|
||
36
|
||
2.4.3
|
||
Thermische Beanspruchung der Isolierung durch Ströme
|
||
und Strombelastbarkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
36
|
||
2.4.3.1
|
||
Normative Festlegung der Bemessungswerte für die
|
||
zulässige Kabelbelastung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
36
|
||
2.4.3.2
|
||
Beanspruchung im ungestörten Betrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
38
|
||
2.4.3.3
|
||
Beanspruchung im Kurzschlussfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
39
|
||
2.4.3.4
|
||
Reduzierung der Belastbarkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
41
|
||
2.4.3.5
|
||
Ausnutzung der Belastbarkeitsreserven . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
42
|
||
2.4.3.6
|
||
Belastung im Kurzzeitbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
45
|
||
2.4.3.7
|
||
Gezielte Überlastung im Notbetrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
45
|
||
2.5
|
||
Aufbauelemente von Starkstromkabeln . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
46
|
||
2.5.1
|
||
Leiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
50
|
||
2.5.1.1
|
||
Leiterwerkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
50
|
||
2.5.1.2
|
||
Leiterformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
51
|
||
2.5.1.3
|
||
Leiterbezeichnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
53
|
||
2.5.2
|
||
Isolierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
53
|
||
2.5.2.1
|
||
Anforderungen an Kabelisolierungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
54
|
||
2.5.2.2
|
||
Imprägnierte Papierisolierungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
56
|
||
2.5.2.3
|
||
Kunststoffisolierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
58
|
||
2.5.2.4
|
||
Vergleich der Isolierstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
63
|
||
2.5.3
|
||
Innere und äußere Leitschicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
64
|
||
2.5.4
|
||
Schirm und konzentrischer Leiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
66
|
||
2.5.4.1
|
||
Schirm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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66
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9
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www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
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||
|
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2.5.4.2
|
||
Konzentrischer Leiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
66
|
||
2.5.5
|
||
Mantel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
66
|
||
2.5.5.1
|
||
Kunststoffmantel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
67
|
||
2.5.5.2
|
||
Metallmantel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
67
|
||
2.5.6
|
||
Bewehrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
68
|
||
2.5.7
|
||
Schutzhülle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
69
|
||
2.5.8
|
||
Weitere Kabelbauelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
69
|
||
2.5.8.1
|
||
Zwickelfüllung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
69
|
||
2.5.8.2
|
||
Aufpolsterelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
70
|
||
2.5.8.3
|
||
Elemente zur Herstellung der Längs-
|
||
und Querwasserdichtheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
70
|
||
2.6
|
||
Alterung von Starkstromkabeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
70
|
||
2.6.1
|
||
Alterungsprozesse in Papierisolierungen . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
71
|
||
2.6.2
|
||
Alterungsprozesse in Kunststoffisolierungen . . . . . . . . . . . . . .
|
||
72
|
||
2.6.2.1
|
||
Electrical tree . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
73
|
||
2.6.2.2
|
||
Water tree . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
74
|
||
2.6.2.3
|
||
Electrochemical tree . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
76
|
||
2.6.3
|
||
Teilentladungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
79
|
||
2.7
|
||
Kabelbauarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
81
|
||
2.7.1
|
||
Übersicht der Bauarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
81
|
||
2.7.2
|
||
Niederspannungskabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
83
|
||
2.7.3
|
||
Mittelspannungskabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
85
|
||
2.7.4
|
||
Hochspannungskabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
88
|
||
2.7.4.1
|
||
Niederdruck-Ölkabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
89
|
||
2.7.4.2
|
||
Gasinnendruckkabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
90
|
||
2.7.4.3
|
||
Gasaußendruckkabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
91
|
||
2.7.4.4
|
||
Kunststoffisoliertes Kabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
92
|
||
2.7.5
|
||
Höchstspannungskabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
94
|
||
2.7.5.1
|
||
Standardausführungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
94
|
||
2.7.5.2
|
||
ausgeführte Höchstspannungskabelanlagen . . . . . . . . . . . . . .
|
||
96
|
||
2.7.6
|
||
Kabel für spezielle Anwendungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
102
|
||
2.7.6.1
|
||
Seekabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
102
|
||
2.7.6.2
|
||
Kabel mit Lichtwellenleitern im Schirmbereich . . . . . . . . . . . . .
|
||
103
|
||
2.7.6.3
|
||
Kabel mit verbessertem Verhalten im Brandfall . . . . . . . . . . . .
|
||
104
|
||
2.7.6.4
|
||
Kabel für Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) . .
|
||
104
|
||
10
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
2.7.7
|
||
Möglichkeiten zur Erhöhung der Belastbarkeit
|
||
bei Hochleistungskabeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
105
|
||
2.7.7.1
|
||
Thermisch stabilisiertes Bettungsmaterial . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
107
|
||
2.7.7.2
|
||
Zwangskühlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
109
|
||
2.7.7.3
|
||
Gasisolierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
111
|
||
2.7.7.4
|
||
Supraleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
111
|
||
2.7.8
|
||
Kurzzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
113
|
||
2.8
|
||
Kabeldaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
115
|
||
3
|
||
Kabelgarnituren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
117
|
||
3.1
|
||
Begriffsdefinitionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
118
|
||
3.2
|
||
Grundelemente der Kabelgarnituren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
119
|
||
3.2.1
|
||
Leiterverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
119
|
||
3.2.2
|
||
Isolierungen, Feldsteuerelemente und Schutzhüllen . . . . . . . .
|
||
125
|
||
3.3
|
||
Montagetechniken bei Kabelgarnituren . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
127
|
||
3.3.1
|
||
Wickeltechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
127
|
||
3.3.2
|
||
Vergusstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
128
|
||
3.3.3
|
||
Gießharztechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
129
|
||
3.3.4
|
||
Schrumpftechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
131
|
||
3.3.5
|
||
Aufschiebtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
132
|
||
3.4
|
||
Ausführungen von Kabelgarnituren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
133
|
||
3.4.1
|
||
Muffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
133
|
||
3.4.1.1
|
||
Verbindungsmuffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
133
|
||
3.4.1.2
|
||
Übergangsmuffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
134
|
||
3.4.1.3
|
||
Abzweigmuffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
136
|
||
3.4.2
|
||
Endverschlüsse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
137
|
||
3.4.2.1
|
||
Endverschlüsse für Massekabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
138
|
||
3.4.2.2
|
||
Endverschlüsse für Kunststoffkabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
140
|
||
3.4.3
|
||
Garnituren in Stecktechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
142
|
||
3.4.3.1
|
||
Stecktechnik im Niederspannungsnetz . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
142
|
||
3.4.3.2
|
||
Stecktechnik im Mittelspannungsnetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
143
|
||
3.4.3.3
|
||
Stecktechnik im Hochspannungsnetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
146
|
||
4
|
||
Errichten der Kabelanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
|
||
4.1
|
||
Projektierung und Genehmigungsverfahren . . . . . . . . . . . . . .
|
||
150
|
||
11
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
4.1.1
|
||
Festlegen der Trasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
151
|
||
4.1.2
|
||
Anordnung der Kabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
153
|
||
4.1.3
|
||
Näherungen und Kreuzungen mit anderen Anlagen . . . . . . . .
|
||
157
|
||
4.1.4
|
||
Behördliche Genehmigung, Wegenutzung . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
159
|
||
4.1.5
|
||
Projektplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
161
|
||
4.1.6
|
||
Bodenuntersuchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
162
|
||
4.1.7
|
||
Information Dritter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
163
|
||
4.1.8
|
||
Koordinierung mit anderen Baumaßnahmen . . . . . . . . . . . . . .
|
||
164
|
||
4.1.9
|
||
Abstimmung mit Behörden bei Arbeiten im Verkehrsraum . . .
|
||
164
|
||
4.1.10
|
||
Ausschreibung und Vergabe der Kabellegungsarbeiten . . . . .
|
||
165
|
||
4.2
|
||
Vorarbeiten und Baustelleneinrichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
167
|
||
4.2.1
|
||
Erkundigungspflicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
168
|
||
4.2.2
|
||
Verkehrssicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
168
|
||
4.3
|
||
Kabelgraben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
169
|
||
4.3.1
|
||
Feststellen des Zustands vorhandener Oberflächen . . . . . . . .
|
||
169
|
||
4.3.2
|
||
Legetiefe, Mindestüberdeckung und Grabenbreite . . . . . . . . .
|
||
170
|
||
4.3.3
|
||
Herstellen des Kabelgrabens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
174
|
||
4.3.3.1
|
||
Entfernen des Oberbaus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
174
|
||
4.3.3.2
|
||
Aushub . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
174
|
||
4.3.3.3
|
||
Entsorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
178
|
||
4.3.4
|
||
Verfüllen des Kabelgrabens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
178
|
||
4.3.5
|
||
Wiederherstellung von Oberflächen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
179
|
||
4.3.6
|
||
Einbau der Durchzüge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
179
|
||
4.3.7
|
||
Kabel in der Nähe von Bäumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
181
|
||
4.3.8
|
||
Prüfung der Verdichtung bei Kabelgräben . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
183
|
||
4.4
|
||
Behandlung der Kabel bei der Legung . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
183
|
||
4.4.1
|
||
Biegeradius und Kabeltemperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
184
|
||
4.4.2
|
||
Kabellagerung und -transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
186
|
||
4.4.3
|
||
Kabelkontrolle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
188
|
||
4.4.4
|
||
Auslegen und Ziehen der Kabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
188
|
||
4.4.5
|
||
Übertragung der Zugkräfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
195
|
||
4.4.6
|
||
Zulässige Zugkräfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
196
|
||
4.4.7
|
||
Schutz der Kabel gegen Beschädigung . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
197
|
||
4.4.8
|
||
Wanddurchführungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
198
|
||
4.4.9
|
||
Ausbau von Kabeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
200
|
||
12
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
4.5
|
||
Sonderbauweisen und mechanisierte Kabellegung . . . . . . . . .
|
||
201
|
||
4.5.1
|
||
Fräsen von Kabelgräben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
202
|
||
4.5.2
|
||
Einpflügen von Kabeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
203
|
||
4.5.3
|
||
Saugbagger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
207
|
||
4.5.4
|
||
Grabenlose Kabellegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
207
|
||
4.5.4.1
|
||
Verfahren mit ungesteuertem Vortrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
208
|
||
4.5.4.2
|
||
Verfahren mit gesteuertem Vortrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
209
|
||
4.5.4.3
|
||
Überbohrverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
214
|
||
4.6
|
||
Sonderfälle der Kabellegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
215
|
||
4.6.1
|
||
Legen durch Gewässer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
215
|
||
4.6.2
|
||
Legen in Brücken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
216
|
||
4.6.3
|
||
Legen in Gebäuden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
218
|
||
4.6.3.1
|
||
Befestigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
218
|
||
4.6.3.2
|
||
Vorbeugende Brandschutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
220
|
||
4.6.4
|
||
Isolierte Freileitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
221
|
||
4.6.5
|
||
Legen in Gefällstrecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
224
|
||
4.7
|
||
Legen von Hoch- und Höchstspannungskabeln . . . . . . . . . . .
|
||
225
|
||
4.7.1
|
||
Kabel mit Papierisolierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
227
|
||
4.7.2
|
||
Kabel mit VPE-Isolierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
228
|
||
4.8
|
||
Montage der Abschluss- und Verbindungstechnik . . . . . . . . . .
|
||
228
|
||
4.9
|
||
Dokumentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
230
|
||
4.9.1
|
||
Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
230
|
||
4.9.2
|
||
Digitale Netzdokumentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
232
|
||
5
|
||
Qualitätssicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
|
||
5.1
|
||
Qualität der Kabel und Garnituren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
236
|
||
5.1.1
|
||
Prüfbestimmungen für Kabel und Garnituren in der Normung .
|
||
239
|
||
5.1.1.1
|
||
Prüfbestimmungen für Kabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
239
|
||
5.1.1.2
|
||
Prüfbestimmungen für Garnituren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
241
|
||
5.1.1.3
|
||
Prüfbestimmungen für Verbinder in Garnituren . . . . . . . . . . . .
|
||
242
|
||
5.2
|
||
Qualitätsanforderungen an die Beschaffenheit
|
||
der Kabel und Garnituren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
242
|
||
5.2.1
|
||
Auswahl geeigneter Hersteller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
243
|
||
5.2.2
|
||
Ausschreibung und Auftragsvergabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
244
|
||
13
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
5.2.3
|
||
Abnahme von Lieferungen beim Hersteller und Waren-
|
||
eingangsprüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
246
|
||
5.3
|
||
Behandlung der Kabel und Garnituren bei Transport
|
||
und Lagerung, Legung und Montage sowie im Betrieb . . . . . .
|
||
248
|
||
5.3.1
|
||
Transport und Lagerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
248
|
||
5.3.2
|
||
Legung und Montage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
249
|
||
5.3.3
|
||
Betrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
251
|
||
5.4
|
||
Prüfung und Diagnose von Kabelanlagen . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
252
|
||
5.4.1
|
||
Inbetriebnahmeprüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
252
|
||
5.4.1.1
|
||
Inbetriebnahmeprüfung an Niederspannungskabel . . . . . . . . .
|
||
252
|
||
5.4.1.2
|
||
Inbetriebnahmeprüfung an Mittelspannungskabel . . . . . . . . . .
|
||
253
|
||
5.4.1.3
|
||
Inbetriebnahmeprüfung an Hoch-
|
||
und Höchstspannungskabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
255
|
||
5.4.2
|
||
Diagnose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
256
|
||
5.5
|
||
Sanierung water-tree-geschädigter Mittelspannungskabel . . .
|
||
256
|
||
6
|
||
Arbeitssicherheit und Umweltschutz . . . . . . . . . . . . . 259
|
||
6.1
|
||
Arbeitssicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
259
|
||
6.1.1
|
||
Unfallverhütung bei Bauarbeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
260
|
||
6.1.2
|
||
Die fünf Sicherheitsregeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
260
|
||
6.1.3
|
||
Sicherheitsmaßnahmen an der Arbeitsstelle . . . . . . . . . . . . . .
|
||
261
|
||
6.1.4
|
||
Arbeiten unter Spannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
263
|
||
6.1.4.1
|
||
Gesetzliche Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
263
|
||
6.1.4.2
|
||
TOP-Prinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
267
|
||
6.1.5
|
||
Nichtstationäre Prüfanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
269
|
||
6.2
|
||
Umweltschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
270
|
||
6.2.1
|
||
Trassierung, Eingriff in die Natur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
270
|
||
6.2.2
|
||
Boden- und Gewässerschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
271
|
||
6.2.3
|
||
Energiebilanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
273
|
||
6.2.4
|
||
Recycling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
273
|
||
6.2.5
|
||
Elektrische und elektromagnetische Felder . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
275
|
||
7
|
||
Ortung von Kabeln und Fehlerstellen . . . . . . . . . . . .
|
||
277
|
||
7.1
|
||
Kabelortung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
277
|
||
7.1.1
|
||
Kabeltrassensuche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
278
|
||
14
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
7.1.2
|
||
Kabelauslese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
281
|
||
7.1.2.1
|
||
Kabelauslese mit Tonfrequenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
282
|
||
7.1.2.2
|
||
Kabelauslese mit Gleichstromimpulsen . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
283
|
||
7.1.2.3
|
||
Phasenbestimmung an Mittelspannungskabeln . . . . . . . . . . .
|
||
284
|
||
7.2
|
||
Fehlerortung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
284
|
||
7.2.1
|
||
Vorortung von Kabelfehlern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
287
|
||
7.2.1.1
|
||
Reflexionsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
287
|
||
7.2.1.2
|
||
Messverfahren für hochohmige Fehler . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
291
|
||
7.2.1.3
|
||
Messverfahren mit automatischer Wiederzuschaltung . . . . . .
|
||
296
|
||
7.2.2
|
||
Nachortung von Kabelfehlern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
298
|
||
7.2.2.1
|
||
Tonfrequenzverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
298
|
||
7.2.2.2
|
||
Stoßspannungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
301
|
||
7.2.3
|
||
Ortung von Mantelfehlern mit dem Schrittspannungsverfahren .
|
||
302
|
||
7.2.4
|
||
Vorgehensweise bei der Fehlerortung . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
305
|
||
7.3
|
||
Einzelgeräte zur Fehlerortung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
306
|
||
7.4
|
||
Kabelmesswagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
307
|
||
7.4.1
|
||
Fahrzeug . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
307
|
||
7.4.2
|
||
Einrichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
309
|
||
7.4.3
|
||
Anschluss des Kabelmesswagens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
311
|
||
8
|
||
Diagnoseverfahren zur Zustandsbewertung von
|
||
Mittelspannungskabelnetzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
313
|
||
8.1
|
||
Dielektrische Diagnoseverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
313
|
||
8.1.1
|
||
Diagnose auf Basis der Verlustfaktormessung
|
||
(tan--Messung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
314
|
||
8.1.2
|
||
Diagnose im Zeitbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
317
|
||
8.1.2.1
|
||
Diagnose auf Basis Wiederkehrspannungsmessung (RVM) . .
|
||
318
|
||
8.1.2.2
|
||
Diagnose auf Basis Relaxationsstrommessung (IRC-Analyse) . .
|
||
320
|
||
8.2
|
||
Teilentladungsdiagnose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
323
|
||
8.2.1
|
||
Prämissen der TE-Diagnose vor Ort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
326
|
||
8.2.2
|
||
Erzeugung der Prüfspannung für die TE-Diagnose vor Ort . . .
|
||
327
|
||
8.2.3
|
||
Auswertung von TE-Messungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
339
|
||
9
|
||
Statistische Auswertung des Störungs- und
|
||
Schadensgeschehens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
333
|
||
9.1
|
||
FNN-Störungs- und Verfügbarkeitsstatistik . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
334
|
||
15
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
9.2
|
||
VDEW-Umfrage zur Schäden an VPE-isolierten
|
||
Mittelspannungskabeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
335
|
||
9.3
|
||
FNN-Erfassungsschema C (Schäden) . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
339
|
||
9.4
|
||
Betriebsmittelstatistik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
340
|
||
10
|
||
Instandhaltung der Kabelanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
|
||
10.1
|
||
Hintergrund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
343
|
||
10.2
|
||
Neue Norm für die Instandhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
343
|
||
11
|
||
Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen –
|
||
Investitionsrechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347
|
||
11.1
|
||
Berechnungsmethoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
347
|
||
11.1.1
|
||
Jahreskostenmethode (Annuitätenmethode) . . . . . . . . . . . . . .
|
||
348
|
||
11.1.2
|
||
Kapitalwertmethode (Barwertmethode) . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
349
|
||
11.1.3
|
||
Bewertung der Jahreskosten- und der Barwertmethode . . . . .
|
||
350
|
||
11.1.4
|
||
Kumulationsmethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
351
|
||
11.2
|
||
Anwendungsfälle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
354
|
||
11.2.1
|
||
Freileitung oder Kabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
354
|
||
11.2.2
|
||
Vorinvestitionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
354
|
||
11.2.3
|
||
Wirtschaftlicher Kabelquerschnitt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
355
|
||
11.3
|
||
Berechnungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
357
|
||
11.3.1
|
||
Kabel oder Freileitung im Mittelspannungsnetz . . . . . . . . . . . .
|
||
357
|
||
11.3.2
|
||
Mitlegung eines Niederspannungskabels, Verrohrung und
|
||
nachträgliches Einziehen oder spätere getrennte Legung . . . .
|
||
359
|
||
12
|
||
Neue Kabeltechnologien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
|
||
12.1
|
||
Gasisolierte Leitungen (GIL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
361
|
||
12.2
|
||
Anwendung von Hochtemperatur-Supraleitern
|
||
in Stromnetzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
363
|
||
12.2.1
|
||
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
363
|
||
12.2.2
|
||
Eigenschaften der Supraleiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
364
|
||
12.2.3
|
||
Anwendungsmöglichkeiten der Supraleiter . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
365
|
||
12.2.4
|
||
Wirtschaftlichkeit der Supraleiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
368
|
||
12.2.5
|
||
Pilotprojekt „AmpaCity“ in Essen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
371
|
||
16
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
13
|
||
Vorschriften und Normung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
379
|
||
13.1
|
||
Nationale Normung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
381
|
||
13.1.1
|
||
DKE K411 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
382
|
||
13.1.2
|
||
DKE UK411.1 Starkstromkabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
382
|
||
13.1.3
|
||
DKE UK411.3 Starkstromkabelgarnituren . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
383
|
||
13.2
|
||
Zusammenhang zwischen nationaler, europäischer
|
||
und internationaler Normung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
384
|
||
13.3
|
||
Harmonisierung der Normung in Europa . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
387
|
||
13.4
|
||
Normenkonformität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
392
|
||
13.5
|
||
Materialcharakteristik der Isolierwerkstoffe . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
395
|
||
13.6
|
||
Verbindertechnologien in Garnituren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
396
|
||
13.7
|
||
Meilensteine in der Kabelnormung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
397
|
||
14
|
||
Anhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
407
|
||
14.1
|
||
Beispiele für Kabeldaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
407
|
||
14.2
|
||
Beispiele zur Beurteilung der Kurzzeitbelastbarkeit
|
||
von Kabeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
413
|
||
14.2.1
|
||
Randbedingungen für die Berechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
414
|
||
14.2.2
|
||
Vorlaststrom und Tageslastspiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
414
|
||
14.2.3
|
||
Belastbarkeit und Kurzzeitlastfaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
416
|
||
14.2.4
|
||
Beispiel für die Anwendung der Diagramme . . . . . . . . . . . . . .
|
||
416
|
||
14.3
|
||
Faktoren für Wirtschaftlichkeitsberechnungen . . . . . . . . . . . . .
|
||
423
|
||
14.4
|
||
Normen und Richtlinien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
427
|
||
14.4.1
|
||
DIN VDE-, DIN EN-, DIN IEC-Normen
|
||
(als VDE-Bestimmungen klassifiziert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
429
|
||
14.4.2
|
||
DIN-Normen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
438
|
||
14.4.3
|
||
IEC-Normen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
441
|
||
14.4.4
|
||
Sonstige Normen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
447
|
||
14.4.5
|
||
Sonstige Richtlinien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
447
|
||
15
|
||
Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453
|
||
16
|
||
Bilder und Tabellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465
|
||
16.1
|
||
Bilder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
465
|
||
16.2
|
||
Tabellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
472
|
||
17
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
17
|
||
Abkürzungsverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475
|
||
18
|
||
Stichwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479
|
||
19
|
||
Autorenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
||
493
|
||
18
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
19
|
||
1 Einleitung
|
||
Das Wort Kabel stammt aus dem Arabischen. Europäische Seeleute
|
||
haben im frühen Mittelalter diesen Begriff aus dem Arabischen übernom-
|
||
men und in ihrer Sprache mit lateinischen Buchstaben nachgebildet.
|
||
Die ersten „elektrischen“ Kabel wurden von Seilmachern, so genannten
|
||
Reepschlägern, hergestellt. Nicht nur das Wort Kabel, auch andere Be-
|
||
griffe der Kabeltechnik stammen aus dem Wortschatz der Seeleute und
|
||
der Seilmacher, z. B. Ader, Seele, Schlag, Trosse.
|
||
Die in der Telegrafentechnik eingesetzten Kabel waren Basis der ersten
|
||
Starkstromkabel in Deutschland. Solche Starkstromkabel wurden erst-
|
||
mals 1880 in Berlin für den Betrieb von Bogenlampen benutzt. Diese
|
||
Kabel waren mit Guttapercha, dem eingedickten Pflanzensaft des asia-
|
||
tischen Guttaperchabaumes, isoliert, das aber schon bei etwa 45 °C
|
||
weich wird. Bald darauf wurde die wärmebeständigere Isolierung mit ge-
|
||
tränkten Faserstoffen, wie Jute und Hanf, entwickelt. Als Feuchtigkeits-
|
||
schutz war bei dieser Konstruktion ein Bleimantel erforderlich.
|
||
Die Spannungsfestigkeit der Starkstromkabel wurde ab etwa 1890 durch
|
||
den Einsatz einer mit Mineralöl getränkten geschichteten Papierisolie-
|
||
rung wesentlich verbessert. Später (in den 1960er Jahren) wurden
|
||
neben Mineralölen vermehrt synthetische Isolierflüssigkeiten eingesetzt.
|
||
Durch den Einsatz von leitfähigem Papier unter der Aderisolierung konn-
|
||
ten Schäden durch Teilentladungen an der Grenzfläche zwischen Leiter
|
||
und Isolierung verhindert werden. Damit wurde eine weitere Erhöhung
|
||
der Spannungsfestigkeit erreicht. In diesem leitfähigen Papier ist der
|
||
Vorgänger der heutigen inneren Leitschicht zu sehen. Etwa zur gleichen
|
||
Zeit fand die Messung des Verlustfaktors tan Eingang in die Kabel-
|
||
technik. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse führten zu den heute
|
||
noch im Hochspannungsbereich eingesetzten Kabelkonstruktionen, bei
|
||
denen unter Druck stehendes Öl oder Gas die Entstehung von Hohlräu-
|
||
men, z. B. bei Belastungszyklen, verhindert.
|
||
Aus technischen und wirtschaftlichen Gründen wurde schließlich um
|
||
das Jahr 1940 begonnen, Kunststoffe für Isolierung und Mantel einzu-
|
||
setzen. Seit den 1960er Jahren haben sich in Deutschland Kunststoffe
|
||
als Isolier- und Mantelwerkstoff für Niederspannungskabel und seit den
|
||
1970er Jahren für Mittelspannungskabel durchgesetzt. Bevorzugt wur-
|
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den in Deutschland für die Niederspannung PVC-Mischungen und in
|
||
der Mittelspannung PE- und VPE-Compounds. Darüber hinaus werden
|
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in der Kabelfertigung außerhalb Deutschlands auch EPR-Mischungen
|
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verwendet. Auch im Bereich der Hoch- und Höchstspannung sind Kunst-
|
||
stoffkabel Stand der Technik. Insbesondere die Entwicklung von Höchst-
|
||
spannungskabeln und -garnituren ist noch nicht abgeschlossen.
|
||
Einige wesentliche Schritte der historischen Entwicklung von Kabeliso-
|
||
lierungen waren:
|
||
1850
|
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Guttapercha für Telefonkabel
|
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1880
|
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Guttapercha für Starkstromkabel
|
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1890
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Papier-Öl-Isolierung für Starkstromkabel
|
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(geschichtetes Dielektrikum)
|
||
1940
|
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Kunststoffisolierung für Starkstromkabel
|
||
|
||
(extrudiertes Dielektrikum)
|
||
Im weiteren Verlauf des Buches wird weitestgehend auf die technologi-
|
||
schen Entwicklungen der Kabeltechnik eingegangen. Es wird der Stand
|
||
der Technik beschrieben und auf die Weiter- und Neuentwicklungen ein-
|
||
gegangen. Einblicke in die Kabelhistorie geben z. B. [1.1, 1.2].
|
||
Alle Entwicklungen im Bereich der Kabeltechnik müssen auf dem Gar-
|
||
niturensektor entsprechend nachvollzogen werden. Zu berücksichtigen
|
||
20
|
||
Bild 1.1 Kabellegung um 1930
|
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ist außerdem, dass von den Kabeln ein jahrzehntelanger, unterbre-
|
||
chungsfreier Betrieb gefordert wird und dass im Fall von Störungen
|
||
neben den Kosten für das Kabel erhebliche Zusatzaufwendungen für
|
||
Tiefbau usw. entstehen, die ein Mehrfaches der Materialkosten betra-
|
||
gen. Ein Übergang auf eine neue Technik erfolgt deshalb erst, wenn
|
||
diese den technisch-wirtschaftlichen Bedingungen des Netzbetreibers
|
||
entspricht.
|
||
Die kunststoffisolierten Mittelspannungskabel der so genannten 1. Ge-
|
||
neration aus den ersten Fertigungsjahren haben in den 1980er Jahren
|
||
ungewöhnlich hohe Ausfallraten gezeigt. Zurückzuführen ist dies im We-
|
||
sentlichen auf so genannte water trees (Wasserbäumchen) in der Iso-
|
||
lierung. Danach waren die Entwicklungen darauf gerichtet, dieses
|
||
Problem durch geänderte Werkstoffe und Fertigungstechniken zu lösen.
|
||
Mit den Langzeitprüfungen, die fester Bestandteil der Mittelspannungs-
|
||
norm sind, kann bei der Kabelfertigung eine zuverlässige Qualitätskon-
|
||
trolle durchgeführt werden. Diese Qualitätskontrolle ist Bestandteil der
|
||
Typprüfung in der DIN VDE 0276-620. Der Nachweis der bestandenen
|
||
Typprüfung sollte Bestandteil der Zulassungsprüfung jedes Netzbetrei-
|
||
bers sein. Die Prüfungsergebnisse der heute gefertigten Kabel lassen
|
||
eine entsprechend den Erwartungen der Netzbetreiber geforderte Le-
|
||
bensdauer erwarten.
|
||
Die Schaffung des europäischen Marktes wirkt sich auch auf den Be-
|
||
reich der Starkstromkabel aus. Die Beschaffungsmodalitäten haben sich
|
||
geändert; damit kommt der Qualitätssicherung beim Hersteller eine
|
||
immer größere Bedeutung zu. Zur objektiven Beurteilung der Kabelqua-
|
||
lität müssen einheitliche Prüfanforderungen und Beurteilungskriterien
|
||
erarbeitet werden. In diesem Zusammenhang wurden beispielsweise
|
||
für VPE-isolierte Mittelspannungskabel die fertigungsbegleitenden Prü-
|
||
fungen eingeführt, die in den DIN-VDE-Bestimmungen festgeschrieben
|
||
wurden. Sie gewährleisten, dass der inzwischen erreichte hohe Quali-
|
||
tätsstandard laufend überwacht wird und Kabel verschiedener Hersteller
|
||
hinsichtlich wesentlicher Qualitätsmerkmale vergleichbar sind. Die fer-
|
||
tigungsbegleitenden Prüfungen können dann für eine anwenderbezo-
|
||
gene Überwachung genutzt werden.
|
||
Die Normungsarbeit ist heute international getrieben. Das zuständige
|
||
nationale Gremium K411 und seine Unterkommittees sind mit ihren Ver-
|
||
tretern in den entsprechenden europäischen und weltweiten Spiegel-
|
||
gremien vertreten. Sie können somit frühzeitig deutsche Interessen auf
|
||
internationaler Ebene vertreten und dabei Trends, Tendenzen bzw. neue
|
||
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|
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||
|
||
Erkenntnisse einbringen und das Ergebnis der internationalen Standar-
|
||
disierung in die nationale Normung umsetzen. Die in diesem Buch an-
|
||
gegebenen Normen stellen einen Auszug dar und sind vor jedem
|
||
größeren Projekt auf Aktualität zu prüfen.
|
||
Wesentliche Gesichtspunkte bei der Projektierung einer Kabelanlage
|
||
sind deren Betriebsspannung und Leistungsübertragung. Für die Mehr-
|
||
zahl der Einsatzgebiete haben sich Standardlösungen, Kabel der Reihe
|
||
DIN VDE 0276, herausgebildet, für Spezialfälle können Kabel ebenfalls
|
||
nach o. g. Normreihe oder eben spezielle Entwicklungen zum Einsatz
|
||
kommen.
|
||
Der Einsatzbereich der Nieder- und Mittelspannungskabel war ursprüng-
|
||
lich hauptsächlich in Städten, heute werden Kabel in diesen Spannungs-
|
||
ebenen in großem Maße auch in ländlichen Gebieten eingesetzt. Als
|
||
Gründe sind hierfür insbesondere die geringen Instandhaltungsauf-
|
||
wände und die zunehmende Forderung nach Verkabelung in allen
|
||
Spannungsebenen zu nennen. Durch den zunehmenden Einsatz von
|
||
Kabeln werden kostengünstige Methoden der Kabellegung immer wich-
|
||
tiger, so z. B. in unbebauten Bereichen mit dem Kabelpflug. Spezialver-
|
||
fahren helfen, Hindernisse zu untertunneln und Oberflächen nicht mehr
|
||
aufbrechen zu müssen.
|
||
Eine genaue Beobachtung des Fehlergeschehens ist sowohl für die An-
|
||
wender als auch für die Hersteller von großer Bedeutung. Deshalb wur-
|
||
den bis zum Jahr 2001 beim Verband der Elektrizitätswirtschaft (VDEW)
|
||
vom zuständigen Arbeitsausschuss (AA) „Kabel“ über viele Jahre Erhe-
|
||
bungen und statistische Auswertungen des Fehlergeschehens an VPE-
|
||
isolierten Mittelspannungskabeln durchgeführt. Mit dem Übergang der
|
||
technischen Sacharbeit vom VDEW zum Verband der Netzbetreiber –
|
||
VDN – e.V. beim VDEW (VDN) wurde diese spezielle Kabelfehlerstatistik
|
||
eingestellt. Aus der VDN-Störungs- und Verfügbarkeitsstatistik konnten
|
||
unter anderem auch die Verfügbarkeitsdaten der einzelnen Betriebsmittel
|
||
abgeleitet werden. In der heutigen FNN Störungs- und Schadensstatistik
|
||
wurde das Meldesystem und die Fehleranalyse weiter systematisiert.
|
||
Kabelfehler führen in den meisten Fällen zu einer Unterbrechung der
|
||
Stromversorgung. Eine schnelle und möglichst genaue Fehlerortung ist
|
||
deshalb für die Netzbetreiber von wirtschaftlicher Bedeutung. Darüber
|
||
hinaus wird an der Weiterentwicklung von Diagnoseverfahren zur zer-
|
||
störungsfreien Bestimmung des Alterungszustandes von Kabelisolie-
|
||
rungen gearbeitet.
|
||
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|
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|
||
|
||
Im Zusammenhang mit der Errichtung und dem Betrieb von Kabelanla-
|
||
gen sind Arbeitssicherheit, Gesundheits- und Umweltschutz wichtige
|
||
Gesichtspunkte, die unbedingt zu beachten sind.
|
||
Für die meisten Netzbaumaßnahmen gibt es mehrere technisch sinn-
|
||
volle Lösungsmöglichkeiten. Dabei kann die Wirtschaftlichkeitsrechnung
|
||
wichtige Hinweise auf die zu realisierende Variante geben.
|
||
Im Bereich der elektrischen Energietechnik ist der Begriff Starkstrom-
|
||
kabel üblich. Damit werden Kabel bezeichnet, die zur Energieübertra-
|
||
gung eingesetzt werden – unabhängig von der Spannungsebene.
|
||
Zuweilen wird zur Abgrenzung gegenüber Nachrichtenkabeln, Steuer-
|
||
kabeln usw. der Begriff Energiekabel benutzt. In diesem Buch wird, wie
|
||
in den derzeit gültigen Normen, der Begriff Starkstromkabel bzw. Kabel
|
||
verwendet.
|
||
Die auf dem Kabel aufgebrachte Spannungsangabe kennzeichnet die
|
||
höchstmögliche Spannungsebene. Weitere Angaben zu den Span-
|
||
nungsebenen und deren Einsatzbereiche werden im Abschnitt 2 erläu-
|
||
tert. Einheitlich wird der Begriff Kabellegung bzw. Legung verwendet;
|
||
im Sprachgebrauch und in der Literatur findet sich häufig auch der Be-
|
||
griff Verlegung.
|
||
Die in diesem Buch zitierten Normen werden in der heute allgemein gül-
|
||
tigen Schreibweise (z. B. DIN VDE 0276-620) angegeben. Dies gilt auch
|
||
für die älteren Normen, die im Originaldruck noch die alte Bezeichnung
|
||
tragen (z. B. DIN VDE 0289-1 statt DIN VDE 0289 Teil 1).
|
||
Neue Herausforderungen an die Netzbetreiber von Verteilungs- und
|
||
Übertragungsnetzen verlangen auch das Beschreiten neuer Wege in
|
||
der Kabeltechnologie. Hier sind als Schlagworte Gasisolierte Leitung
|
||
(GIL), Supraleitung und Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ)
|
||
zu nennen. Die entsprechenden Kabeltechnologien werden in einem
|
||
separaten Abschnitt beschrieben.
|
||
Weiterhin werden einige Hinweise zu allgemeinen Fragen der Instand-
|
||
haltung gegeben. Einige Themen sind bewusst mehrfach in den jewei-
|
||
ligen Abschnitten dargestellt, da sie unter mehreren Gesichtspunkten
|
||
zu betrachten sind.
|
||
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||
|
||
2 Kabel
|
||
Starkstromkabel dienen der Übertragung und Verteilung elektrischer
|
||
Energie. Diese Aufgabe sollen sie über lange Zeiträume zuverlässig,
|
||
ohne Gefährdung von Personen und Sachen und möglichst wartungsfrei
|
||
erfüllen.
|
||
Entsprechend DIN VDE 0289-1 wird im deutschsprachigen Raum zwi-
|
||
schen den Begriffen Kabel und Leitung unterschieden. Die wesentlichen
|
||
Merkmale für Starkstromkabel können wie folgt zusammengefasst wer-
|
||
den:
|
||
– Sie sind, im Gegensatz zu Starkstromleitungen, für die Legung im
|
||
Erdreich zugelassen.
|
||
– Sie sind nur für ortsfeste Legung geeignet.
|
||
– Sie haben einen Mantel aus Kunststoff. Vorzugsweise wird bei Kabeln
|
||
mit U0/U ≤ 0,6/1 kV PVC und bei Kabeln mit U0/U ≥ 0,6/1 kV HDPE ver-
|
||
wendet.
|
||
– Die Nennspannung beträgt mindestens 1 kV.
|
||
Spannungsebenenübersicht
|
||
Die Übertragungs- und Verteilungsnetze sind die Bindeglieder zwischen
|
||
Erzeugung und Verbrauch elektrischer Energie; die einzelnen Netze las-
|
||
sen sich grob durch folgende Charakteristika beschreiben.
|
||
Übertragungsnetze (Verbundnetze)
|
||
– Höchstspannung: 380 kV; 220 kV (wird zurückgebaut)
|
||
– großräumiger Energietransport zwischen Erzeugungs- und Ver-
|
||
brauchsschwerpunkten
|
||
– Lastausgleich zwischen entfernten Verbrauchsschwerpunkten
|
||
– wirtschaftlicher Kraftwerkseinsatz
|
||
– gegenseitige Reservestellung
|
||
Verteilungsnetze
|
||
– Hochspannung: 110 kV
|
||
– Mittelspannung: 10 kV bis 30 kV
|
||
– Niederspannung: 0,4 kV
|
||
– Räumlich begrenzter Energietransport zu Endverbrauchern (bzw. Wei-
|
||
terverteilern) sowie aus Einspeisungen dezentral erzeugter Energie
|
||
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|
||
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|
||
|
||
Die Struktur und das Zusammenwirken der verschiedenen Netze der
|
||
öffentlichen Stromversorgung in Deutschland ist schematisch in Bild 2.1
|
||
dargestellt. Diese Struktur ist auch in anderen europäischen Staaten
|
||
sehr ähnlich bzw. gleich.
|
||
2.1 Netzsituation und Entwicklung der Stromkreislängen
|
||
Kabel und Freileitungen erfüllen zwar zunächst grundsätzlich den
|
||
gleichen Zweck – den Transport und die Verteilung elektrischer Energie
|
||
zwischen Erzeugung und Verbrauch. Sie haben aber nicht nur unter-
|
||
schiedliche Konstruktionsmerkmale, sondern sie weisen auch unter-
|
||
schiedliche physikalische Eigenschaften auf, wie in Abschnitt 2.2 näher
|
||
erläutert wird.
|
||
Die deutschen Kabel- und Freileitungsnetze mit einem Wiederbeschaf-
|
||
fungswert in der Größenordnung von 200 Milliarden € haben eine Ge-
|
||
samtlänge von rund 1,8 Millionen km. Die Längen teilen sich gemäß
|
||
Tabelle 2.1
|
||
Die unterschiedlichen Verkabelungsgrade in den verschiedenen Span-
|
||
nungsebenen beruhen nicht nur auf wirtschaftlichen Überlegungen –
|
||
dazu weiter unten mehr – sondern auch auf technischen Grenzen und
|
||
Anwendungsmöglichkeiten.
|
||
In der Verteilungsebene dominieren im Nieder- und Mittelspannungsbe-
|
||
reich mit insgesamt rund 85 % Anteil ganz eindeutig die Kabelnetze.
|
||
26
|
||
Bild 2.1 Netzstruktur und Spannungsebenen (Quelle: Amprion)
|
||
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|
||
|
||
27
|
||
Dieser Verkabelungsgrad wird tendenziell noch weiter ansteigen. In
|
||
städtischen Bereichen werden praktisch keine neuen Nieder- und Mit-
|
||
telspannungsfreileitungen mehr errichtet, sondern eher zurückgebaut,
|
||
und auch bei Neubaugebieten in ländlichen Gegenden sind Kabelan-
|
||
schlüsse die Regel.
|
||
Wesentlich niedriger sind die Verkabelungsgrade in Hochspannungs-
|
||
netzen (Verteilnetze 110 kV): hier sind Kabel im Wesentlichen in Städten
|
||
und Ballungsgebieten in Betrieb, da dort auf Grund fehlender Trassen
|
||
und auch aus städtebaulicher Sicht keine Freileitungstrassen realisier-
|
||
bar sind; ansonsten überwiegt in der 110-kV-Ebene mit über 90 % der
|
||
Anteil der Freileitungen.
|
||
Wie weiter unten gezeigt wird, sind bei der Übertragung hoher elektri-
|
||
scher Energien über große Entfernungen sowohl technisch als auch
|
||
wirtschaftlich Freileitungen vorteilhaft. Daher ist der Kabelanteil im Be-
|
||
reich der Höchstspannung statistisch fast vernachlässigbar: ihre Ge-
|
||
samtlänge beträgt in Deutschland derzeit etwas mehr als 100 km (ohne
|
||
HVDC- und Offshore-Kabel), entsprechend einem Anteil von deutlich
|
||
unter einem Prozent. Die wenigen eingesetzten Trassen findet man in
|
||
Großstädten (z. B. Berlin), bei Kraftwerksausleitungen (Kavernenkraft-
|
||
werke) oder in speziellen Anwendungsfällen (z. B. Ersatz von Freilei-
|
||
tungs- durch Kabeltrassen im Flughafenbereich Frankfurt/Main).
|
||
Mittelfristig wird der Anteil der Hoch- und Höchstspannungskabel deutlich
|
||
zunehmen. Im Gesetz zur Beschleunigung des Ausbaus der Höchstspan-
|
||
nungsnetze (Kurzform EnLAG; Energieleitungsausbaugesetz) [2.1] wurde
|
||
für 23 vordringliche und in einem Bedarfsplan festgelegte Leitungsbau-
|
||
vorhaben mit einer Gesamtlänge von rund 1.800 km im § 1 (2) EnLAG
|
||
die energiewirtschaftliche Notwendigkeit festgestellt. Bei der Realisierung
|
||
Tabelle 2.1 Stromkreislängen 2014 in Deutschland
|
||
(Quelle: BDEW, Stand 04/2016)
|
||
Spannungsebene
|
||
Freileitungen
|
||
km
|
||
Kabel
|
||
km
|
||
Kabelanteil
|
||
%
|
||
Höchstspannung 1)
|
||
34.637
|
||
109
|
||
0,3
|
||
Hochspannung
|
||
72.644
|
||
7.543
|
||
9,4
|
||
Mittelspannung
|
||
106.905
|
||
407.863
|
||
79,2
|
||
Niederspannung
|
||
121.345
|
||
1.049.820
|
||
89,6
|
||
Gesamt
|
||
335.531
|
||
1.465.335
|
||
1) Ohne HGÜ, Offshore
|
||
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|
||
|
||
dieser Vorhaben sind zahlreiche so genannte Zwischenverkabelungen,
|
||
also der Übergang von Freileitung auf Kabel und wieder zurück, erforder-
|
||
lich. So sind beispielsweise in dem im EnLAG enthaltenen Teilstück zwi-
|
||
schen Wesel und der Landesgrenze Nordrhein-Westfalen/Niedersachsen
|
||
drei Teilverkabelungsabschnitte vorgesehen (Bild 2.2).
|
||
2.2. Vergleichende Betrachtung einiger Eigenschaften
|
||
von Kabeln und Freileitungen
|
||
In Nieder- und Mittelspannungsnetzen stellen Kabelverbindungen häufig
|
||
„die erste Wahl“ dar, dagegen wird der Kabeleinsatz in der Hoch- und
|
||
besonders in der Höchstspannungsebene durch technische und wirt-
|
||
schaftliche Randbedingungen begrenzt. In der Übertragungsebene sind
|
||
unter sachlichen Aspekten Transporte von Leistungen mit mehr als
|
||
1.000 MW über Entfernungen von einigen 100 km mit vertretbarem Auf-
|
||
wand nur mit Freileitungen sinnvoll.
|
||
Neben den unterschiedlichen energiewirtschaftlichen Aufgaben der
|
||
Übertragungs- und Verteilungsnetze sind für die Leitungen die tech-
|
||
nisch-physikalischen Eigenschaften, die Wirtschaftlichkeit sowie gesell-
|
||
schaftspolitische Aspekte zu berücksichtigen.
|
||
Bestimmend für die unterschiedlichen technischen Eigenschaften von
|
||
Kabeln und Freileitungen sind in erster Linie das Isoliermedium, die
|
||
Höhe der jeweiligen Betriebsspannung sowie der im Betrieb möglichen
|
||
28
|
||
Bild 2.2 Geplante Teilverkabelungsabschnitte nach EnLAG für die
|
||
Leitung Wesel-Meppen (Quelle: Amprion)
|
||
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||
|
||
Überspannungen und damit die Abstände zwischen unter Spannung
|
||
stehenden und geerdeten Teilen der Leitung und der Umgebung.
|
||
Ein Energiekabel zur Übertragung großer Energien bei hohen Spannun-
|
||
gen stellt ein hochkomplexes System dar, bei dem auf sehr kleinen Dis-
|
||
tanzen hohe Potenzialunterschiede sicher beherrscht werden müssen.
|
||
Einen groben Überblick über die Dimensionen gibt Bild 2.3.
|
||
Diese gravierenden Unterschiede in den Abmessungen der Isolations-
|
||
strecken – 3 m Luft vs. 3 cm fester Isolierstoff bei 380 kV – belegen
|
||
anschaulich und auch für Laien schnell einsehbar die hohen Anforde-
|
||
rungen an eine Kabelisolierung.
|
||
2.2.1 Elektrische Kennwerte von Kabeln und Freileitungen
|
||
Wichtige elektrische Kennwerte, die sich für Kabel und Freileitungen
|
||
stark unterscheiden, sind die Leitungsbeläge R´ (Widerstandsbelag),
|
||
C´(Kapazitätsbelag) und L´ (Induktivitätsbelag) gemäß dem Ersatz-
|
||
schaltbild für ein Leitungselement (Bild 2.4).
|
||
Bild 2.3 Grundsätzlicher Aufbau und Isolationsabstände von
|
||
Freileitung und Kabel [2.2]
|
||
Bild 2.4 Ersatzschaltbild für ein Leitungselement zur Ermittlung der
|
||
elektrischen Kennwerte
|
||
29
|
||
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||
|
||
In Tabelle 2.2 sind Werte für die Leitungsbeläge sowie für die thermische
|
||
Grenzleistung Sth und die natürliche Leistung Pnat für Mittel-, Hoch- und
|
||
Höchstspannungsleitungen zusammengestellt; Anhaltswerte für die
|
||
Ableitwiderstandsbeläge können Bild 2.5 entnommen werden.
|
||
2.2.2 Übertragbare Leistungen und Blindleistungsverhalten
|
||
Auf Grund der im Vergleich zu Freileitungen viel höheren Kapazität von
|
||
Kabeln fließen in Drehstromkabeln bereits im Leerlauf kapazitive Lei-
|
||
terströme, die so genannten Ladeströme. Mit zunehmender Betriebs-
|
||
spannung steigt der Ladestrom, und demzufolge nimmt die realisierbare
|
||
Übertragungslänge ab, im Extremfall sogar bis auf Null. Bei Freileitun-
|
||
gen dagegen wird die Übertragungslänge durch den zulässigen Span-
|
||
nungsfall begrenzt.
|
||
30
|
||
Tabelle 2.2 Typische elektrische Kennwerte von Freileitungen und
|
||
Kabeln [2.2]
|
||
Bild 2.5 Anhaltswerte für den Ableitwiderstandsbelag 1/G´ von
|
||
Kabeln und Freileitungen
|
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||
|
||
Die Ladeströme, bei konstanter Frequenz proportional dem Produkt aus
|
||
Spannung und Betriebskapazität, und somit der Blindleistungsbedarf,
|
||
sind bei Mittelspannungskabeln relativ gering. Daraus ergibt sich hin-
|
||
sichtlich der übertragbaren Leistungen sogar ein Vorteil gegenüber ver-
|
||
gleichbaren Freileitungen.
|
||
Mit zunehmender Spannung (Mittelspannung ¡ Hochspannung), aber
|
||
„unterproportional“ wachsender Wandstärke der Kabel wird das Verhält-
|
||
nis der übertragbaren Leistungen für Kabel zusehends ungünstiger. Bei
|
||
Höchstspannung liegt der spezifische Blindleistungsbedarf in der Grö-
|
||
ßenordnung -20 MVA/km (Freileitung: max. + 0,4 MVA/km). Dement-
|
||
sprechend wird bereits bei Längen von einigen -zig Kilometern der
|
||
gesamte Leiterquerschnitt für den kapazitiven Ladestrom benötigt; ein
|
||
Transport von Wirkleistung ist dann nicht mehr möglich. Für die Reali-
|
||
sierung größerer Übertragungsstrecken sind daher zusätzliche techni-
|
||
sche Einrichtungen – Kompensationsspulen – erforderlich. Solche
|
||
Kompensationsspulen sind hinsichtlich ihrer Größe mit Höchstspan-
|
||
nungstransformatoren vergleichbar und müssen bei längeren Strecken
|
||
ca. alle 25 bis 50 km in die Kabeltrasse einbezogen werden.
|
||
2.3 Verwendung der Kabel und Zuordnung zu den Netzen
|
||
Standardkabel gemäß DIN VDE sind für den Einsatz im Drehstromnetz
|
||
mit Nennspannungen UN= U0 ausgelegt. Da die Isolierung der Kabel
|
||
mit Ausnahme der Gürtelkabel für die Spannung U0 bemessen ist, sind
|
||
sie ferner geeignet für den Einsatz:
|
||
– in Einphasensystemen, bei denen beide Außenleiter isoliert sind, mit
|
||
UN= 2 U0
|
||
– in Einphasensystemen, bei denen ein Außenleiter geerdet ist, mit
|
||
UN= U0
|
||
Die Kabel dürfen in Wechsel- und Drehstromnetzen verwendet werden:
|
||
– deren Sternpunkt niederohmig geerdet ist
|
||
– deren Sternpunkt gelöscht oder isoliert ist
|
||
Dabei sollte der einzelne Erdschluss nicht länger als acht Stunden an-
|
||
stehen und die Gesamtdauer aller Erdschlüsse im Jahr 125 Stunden
|
||
nicht überschreiten. Bei längeren Erdschlusszeiten ist ein Kabel mit hö-
|
||
herer Bemessungsspannung zu wählen. Die Spannungen werden wie
|
||
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|
||
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|
||
|
||
32
|
||
folgt abgekürzt, siehe Tabelle 2.3:
|
||
U0 = Spannung zwischen einem Außenleiter und metallener Umhüllung
|
||
oder Erde
|
||
U = Spannung zwischen zwei Außenleitern
|
||
Um = Höchste, dauernd zulässige Betriebsspannung
|
||
UN = Nennspannung eines Netzes
|
||
1) Auswahl der gängigsten Spannungsebenen, darüber hinaus gibt es noch wei-
|
||
tere Spannungsebenen, z. B. U0 = 5,8; 11,6; 17,3 kV
|
||
2) bei Typprüfungen an Kabelgarnituren nach DIN VDE 0278-393 verwendet,
|
||
bei Leiterquerschnitten < 50 mm2, jedoch nur 8 kV
|
||
3) VDE0278-629.1
|
||
4) VDE 0278-632
|
||
5) VDE 0276-2067
|
||
Die Kabel sind für die in Tabelle 2.3 aufgeführten höchsten, dauernd zu-
|
||
lässigen Betriebsspannungen und Bemessungs-Blitzstoßspannungen
|
||
ausgelegt.
|
||
Kabel mit U0/U = 0,6/1 kV dürfen in Gleichstromsystemen verwendet
|
||
werden, deren höchste Betriebsspannung Leiter/Leiter Um= 1,8 kV oder
|
||
Leiter/Erde 1,8 kV nicht überschritten wird.
|
||
Tabelle 2.3 Zulässige Spannungen für Starkstromkabel
|
||
Nennspan-
|
||
nungen1)
|
||
des Kabels
|
||
Höchste
|
||
Spannung
|
||
Um bei
|
||
Drehstrom-
|
||
systemen
|
||
Nennspannungen des Netzes UN der
|
||
Außenleiter in
|
||
Bemes-
|
||
sungs-
|
||
Blitzstoß-
|
||
spannung
|
||
Drehstrom-
|
||
systemen
|
||
Einphasensystemen
|
||
beide
|
||
Außenleiter
|
||
isoliert
|
||
ein
|
||
Außenleiter
|
||
geerdet
|
||
U0/U
|
||
in kV
|
||
Um
|
||
in kV
|
||
UN = U0
|
||
in kV
|
||
UN = 2 U0
|
||
in kV
|
||
UN = U0
|
||
in kV
|
||
Up
|
||
in kV
|
||
0,6 / 1
|
||
1,2
|
||
1
|
||
1,2
|
||
0,6
|
||
202)
|
||
3,6 / 6
|
||
7,2
|
||
6
|
||
7,2
|
||
3,6
|
||
60
|
||
6 / 10
|
||
12
|
||
10
|
||
12
|
||
6
|
||
75
|
||
12 / 20
|
||
24
|
||
20
|
||
24
|
||
12
|
||
125
|
||
18 / 30
|
||
36
|
||
30
|
||
36
|
||
18
|
||
170
|
||
64 / 110
|
||
123
|
||
110
|
||
123
|
||
64
|
||
550
|
||
230 / 400
|
||
420
|
||
400
|
||
420
|
||
230
|
||
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|
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||
|
||
2.4 Beanspruchung der Starkstromkabel im Betrieb
|
||
Das physikalische Verhalten von Kabeln wird im Wesentlichen bestimmt
|
||
durch die Spannungen und Ströme, mit denen sie beaufschlagt werden
|
||
und durch die Werkstoffe der einzelnen Bauelemente, die für den jewei-
|
||
ligen Anwendungsfall zum Tragen kommen (siehe Abschnitt 2.5 Aufbau-
|
||
elemente), wie
|
||
– Leiter
|
||
– Isolierung
|
||
– Schirmung
|
||
– Mäntel
|
||
– Bewehrung
|
||
– Schutzhüllen
|
||
2.4.1 Spannungsbeanspruchung der Isolierung
|
||
Niederspannungskabel werden in der Regel nach mechanischen Ge-
|
||
sichtspunkten dimensioniert. Daher ist hier wegen der niedrigen Be-
|
||
triebsspannungen und den relativ großen Wanddicken der Isolierung
|
||
die elektrische Beanspruchung nur gering, anders als bei Kabeln für hö-
|
||
here Spannungen, d. h. Mittel-, Hoch- und Höchstspannungskabeln, die
|
||
im Folgenden zur Abgrenzung zu den Niederspannungskabeln zusam-
|
||
menfassend als Hochspannungskabel bezeichnet werden. Hier nimmt
|
||
mit steigender Spannungsebene die elektrische Beanspruchung der Iso-
|
||
lierung überproportional zu.
|
||
Entscheidend für die Beanspruchung der Kabelisolierung – auch als Di-
|
||
elektrikum bezeichnet – ist nicht die absolute Höhe der Spannung, son-
|
||
dern die elektrische Feldstärke. Diese ergibt sich aus der anliegenden
|
||
Betriebsspannung und der Geometrie der Anordnung. Dieser Zusam-
|
||
menhang ist in Bild 2.6 für einen Zylinderkondensator, der die Verhält-
|
||
nisse in einem Kabel widergibt, dargestellt. Man erkennt, dass die
|
||
maximale Feldstärke – und somit die höchste elektrische Beanspru-
|
||
chung – am Leiter auftritt. Bei Mittelspannungskabeln liegt sie in der
|
||
Größenordnung von einigen kV/mm, bei Höchstspannungskabeln bei
|
||
über 20 kV/mm.
|
||
Diesen Spannungsbeanspruchungen muss die Isolierung von Hoch-
|
||
spannungskabeln gewachsen sein. Es darf auf keinen Fall zum vollkom-
|
||
menen Durchschlag kommen, der das Dielektrikum durch einen
|
||
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|
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||
|
||
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|
||
Bild 2.6 Elektrisches Feld im Zylinderkondensator
|
||
Entladungskanal überbrückt. Die Spannung, bei der ein vollkommener
|
||
Durchschlag eintritt, wird als Durchschlagspannung bezeichnet. Eine
|
||
nur örtlich begrenzte Überbeanspruchung des Dielektrikums, z. B. an
|
||
einer Schwachstelle der Isolierung, führt bei der Einsetzspannung, die
|
||
kleiner ist als die Durchschlagspannung, zum unvollkommenen Durch-
|
||
schlag (siehe Abschnitt 2.4.2).
|
||
Beim Betrieb von Kabeln für höhere Spannungen treten neben statio-
|
||
nären Beanspruchungen durch die betriebsfrequente Spannung auch
|
||
transiente Spannungen infolge elektromagnetischer Ausgleichsvor-
|
||
gänge auf. Letztere werden durch Schalthandlungen oder unbeabsich-
|
||
tigt, z. B. durch Kurzschlüsse oder atmosphärische Entladungen,
|
||
ausgelöst. Elektromagnetische Ausgleichsvorgänge laufen im Milli- bzw.
|
||
Mikrosekundenbereich ab. Sie führen im Hochspannungsnetz wegen
|
||
der hiermit verbundenen sehr schnellen Änderung des an jeder Stelle
|
||
einer Leitung vorhandenen elektrischen und magnetischen Feldes zu
|
||
großen Strom- und Spannungssteilheiten. Auch für diese Beanspru-
|
||
chungen muss die Isolierung ausgelegt sein, was durch entsprechende
|
||
Entwicklungs- und Typprüfungen nachgewiesen wird.
|
||
Wird an eine Isolierung eine Spannung angelegt und sie somit einem
|
||
elektrischen Feld ausgesetzt, verhält sie sich ähnlich wie ein Leiter, in
|
||
dem ständig ein kleiner Wirkstrom fließt. Hierdurch entsteht eine
|
||
Wärmeentwicklung, die wiederum zu entsprechenden Verlusten führt.
|
||
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||
|
||
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|
||
Die auftretenden Verluste nennt man dielektrische Verluste.
|
||
Den Winkel zwischen den in der Isolierung fließenden Wirk- und Blind-
|
||
anteilen des Stroms nennt man Verlustwinkel; der Verlustfaktor tan ist
|
||
definiert als der Tangens dieses Winkels, also IW/IC (Bild 2.7).
|
||
Unter Zugrundelegung von Bild 2.7 ergeben sich für ein Drehstromkabel
|
||
die dielektrischen Verluste zu
|
||
PDiel = 3 · Ue
|
||
2 · C · tan = U2 · C · tan
|
||
mit Ue
|
||
Leiter-Erd-Spannung
|
||
U
|
||
Leiter-Leiter-Spannung
|
||
C
|
||
Betriebskapazität einer Ader
|
||
Da die Betriebskapazität C von der Geometrie abhängt und proportional
|
||
zur Permittivitätszahl ɛr ist, wurde zur Kennzeichnung des Einflusses
|
||
der Materialeigenschaften auf die dielektrischen Verluste die dielektri-
|
||
sche Verlustzahl ɛr · tan definiert, die nicht mit dem Verlustfaktor ver-
|
||
wechselt werden darf. Tabelle 2.8 in Abschnitt 2.5.2.1 zeigt für einige
|
||
Kabelisolierungen die Werte für Permittivitätszahlen, Verlustfaktor und
|
||
Verlustzahl.
|
||
Bild 2.7 Ersatzschaltbild eines Kabeldielektrikums mit Zeiger-
|
||
diagramm
|
||
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|
||
|
||
36
|
||
2.4.2 Beanspruchung der Isolierung durch Teilentladungen
|
||
Ist im Dielektrikum eine lokale Fehlstelle – z. B. ein Lufteinschluss oder
|
||
eine Verunreinigung – vorhanden, kommt es dort zu einer lokalen Feld-
|
||
stärkeerhöhung. Bereits bei einer verhältnismäßig niedrigen anliegen-
|
||
den Spannung, eventuell auch schon unterhalb der Betriebsspannung,
|
||
können Entladungen einsetzen. Diese unvollkommenen inneren Durch-
|
||
schläge werden als Teilentladung (TE) bezeichnet; die entsprechende
|
||
Spannung ist die TE-Einsetzspannung. Die Teilentladungen können sich
|
||
über die gesamte Isolierstrecke ausbreiten und somit zum vollkomme-
|
||
nen Durchschlag führen. Besonders gefährdet sind hier Kabel mit nicht
|
||
geschichtetem Dielektrikum, also Kunststoffkabel mit homogener, ex-
|
||
trudierter Isolierung. Daher müssen TE unzulässig hoher Intensität
|
||
durch entsprechende Sorgfalt bei Konstruktion, Herstellung, Montage
|
||
und Betrieb von Kabelanlagen vermieden werden.
|
||
Die Vorgänge bei der Teilentladung werden im Abschnitt 2.6 Alterung
|
||
näher beschrieben.
|
||
2.4.3 Thermische Beanspruchung der Isolierung durch
|
||
Ströme und Strombelastbarkeit
|
||
Die Lebensdauer von Betriebsmitteln wird durch viele Faktoren be-
|
||
stimmt. Für Kabelanlagen ist insbesondere die Kabeltemperatur, die
|
||
wiederum durch den aktuell fließenden Strom und die Umgebungsbe-
|
||
dingungen bestimmt wird, eine entscheidende Größe. In diesem Ab-
|
||
schnitt liegt der Schwerpunkt auf der praktischen Anwendung.
|
||
Theoretische Grundlagen und Berechnungsverfahren können z. B. [2.3]
|
||
entnommen werden.
|
||
2.4.3.1 Normative Festlegung der Bemessungswerte für die
|
||
zulässige Kabelbelastung
|
||
Für die praktische Anwendung sind für den ungestörten Betrieb (Nor-
|
||
malbetrieb) und den Kurzschlussfall die zulässigen Belastungsströme
|
||
der verschiedenen Kabeltypen und Querschnitte in Tabellen in den ent-
|
||
sprechenden Normen festgelegt. Angegeben sind für den Normalbetrieb
|
||
(Abschnitt 2.4.3.2) der Bemessungsstrom und für den Kurzschlussfall
|
||
(Abschnitt 2.4.3.3) die Bemessungsstromdichte. Die Festlegungen be-
|
||
ruhen auf Berechnungen, Versuchen und langjährigen Erfahrungen. Die
|
||
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|
||
|
||
wesentlichen Einflussgrößen sind Umgebungstemperatur, Wärmeleitfä-
|
||
higkeit der Umgebung (Erde oder Luft) und Anordnung der Kabel (z. B.
|
||
Abstand, Häufung, Verrohrung).
|
||
Den Bemessungswerten in den DIN-VDE-Bestimmungen der Reihe
|
||
DIN VDE 0276 (z. B. DIN VDE 0276-620 für VPE-isolierte Mittelspan-
|
||
nungskabel) wurden Randbedingungen zugrunde gelegt, wie sie in Mit-
|
||
teleuropa bei normaler Betriebsweise in den meisten Fällen anzutreffen
|
||
sind (Tabelle 2.4). Hinsichtlich des Erdbodenwärmewiderstands wird ein
|
||
so genanntes Zwei-Schichten-Modell angenommen. Dabei wird voraus-
|
||
gesetzt, dass das Erdreich in unmittelbarer Nähe des Kabels je nach
|
||
Höhe der Leitertemperatur austrocknet (Erdbodenwärmewiderstand im
|
||
trockenen Boden unmittelbar um das Kabel 2,5 K · m/W). Für das um-
|
||
gebende Erdreich als zweite Schicht wird feuchte Erde angenommen
|
||
(Erdbodenwärmewiderstand im feuchten Boden 1 K · m/W).
|
||
Für die Legung in Luft ist mit Rücksicht auf die relativ kurze Zeitkon-
|
||
stante der Erwärmung der Dauerbetrieb mit konstantem Strom als nor-
|
||
male Betriebsweise vorausgesetzt. Für die Legung in Erde ist die
|
||
Belastung mit EVU-Last zugrunde gelegt, die laut Definition in DIN VDE
|
||
0276 einem Belastungsgrad von 0,7 entspricht. Ein typisches Tages-
|
||
lastspiel mit einem Belastungsgrad 0,73 zeigt Bild 2.8. Die im allgemei-
|
||
nen Sprachgebrauch als Höchstlast bezeichnete Tageslastspitze wird
|
||
in den DIN-VDE-Bestimmungen Größtlast genannt.
|
||
37
|
||
Tabelle 2.4 Randbedingungen für Bemessungswerte der
|
||
Strombelastbarkeit
|
||
Legung in Luft
|
||
Legung in Erde
|
||
Belastungsgrad
|
||
1,0 (Dauerlast)
|
||
0,7 (EVU-Last)
|
||
Legebedingungen
|
||
frei in Luft
|
||
Legetiefe 0,7 m
|
||
Anordnung
|
||
Ein mehradriges oder drei einadrige Kabel im Dreh-
|
||
stromsystem im Dreieck gebündelt
|
||
Umgebungsbedingungen
|
||
Lufttemperatur 30 °C
|
||
Erdbodentemperatur 20 °C
|
||
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|
||
|
||
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|
||
2.4.3.2 Beanspruchung im ungestörten Betrieb
|
||
Die Strombelastbarkeit von Kabeln ist von der Kabelbauart, der Art der
|
||
Legung, der Betriebsart (Lastverlauf über der Zeit) und der Umgebungs-
|
||
temperatur abhängig.
|
||
Als normale Betriebsart (ungestörter Betrieb) gilt in DIN VDE 0276 der
|
||
„EVU-Betrieb“, der durch eine Größtlast und den Belastungsgrad von
|
||
0,7 definiert ist (Bild 2.8).
|
||
Der Belastungsgrad ist das Verhältnis von mittlerer Belastung zu Größt-
|
||
last. Er ergibt sich als Quotient aus der Fläche unter der Lastkurve und
|
||
der Gesamtfläche des Rechtecks, gebildet aus der Größtlast und den
|
||
24 Stunden des Tages. Als Größtlast ist nicht der höchste Augenblicks-
|
||
wert zu wählen, sondern der Mittelwert der Lastspitze über 15 Minuten.
|
||
Im EVU-Bereich kann man zwar grundsätzlich von der hier definierten
|
||
EVU-Last ausgehen, es werden aber viele Netze zunehmend höher
|
||
ausgelastet, insbesondere in ländlichen Regionen durch Einspeisungen
|
||
aus regenerativen Energiequellen. An einigen Stellen in Verteilungsnet-
|
||
Bild 2.8 Typisches Tageslastspiel im EVU-Netz mit einem
|
||
Belastungsgrad von 0,73 (nach DIN VDE 0276)
|
||
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||
|
||
zen beträgt die Einspeiseleistung ein Vielfaches der ursprünglich in der
|
||
Netzplanung zugrunde gelegten Leistung.
|
||
Für den Industriebereich ist je nach vorliegenden Belastungsverhältnis-
|
||
sen der dort zutreffende Belastungsgrad für die Kabeldimensionierung
|
||
heranzuziehen bzw. im Einzelfall zu berechnen.
|
||
Sofern von der EVU-Last abweichende Bedingungen vorliegen, müssen
|
||
die Bemessungswerte entsprechend DIN VDE 0276-1000 in die zuläs-
|
||
sigen Belastbarkeitswerte umgerechnet werden. Hierfür sind Umrech-
|
||
nungsfaktoren angegeben, die eine abweichende Betriebsart (Belas-
|
||
tungsgrad) sowie andere Lege- und Umgebungsbedingungen berück-
|
||
sichtigen.
|
||
Macht man sich bewusst, dass nicht der Belastungsstrom, sondern die
|
||
Temperatur des Isolierstoffes für die Alterung des Kabels maßgebend
|
||
ist, so ist eine höhere Belastung als mit Nennstrom immer dann ohne
|
||
weiteres möglich, wenn die zulässige Kabeltemperatur nicht überschrit-
|
||
ten wird (siehe Abschnitt 2.4.3.5). Es liegt dann im thermischen Sinn
|
||
keine Überlastung des Kabels vor.
|
||
Eine Überlastung ist erst dann gegeben, wenn höhere als die zulässigen
|
||
Temperaturen auftreten. In solchen Fällen ist mit einer verstärkten Alte-
|
||
rung zu rechnen. Grundsätzlich muss aber beachtet werden, dass an
|
||
keiner Stelle der Gesamtanlage zulässige Grenztemperaturen (z. B. für
|
||
Lötstellen) überschritten werden (siehe auch Abschnitt 2.4.3.5). Ansons-
|
||
ten kann es bereits nach kurzer Zeit zum Ausfall kommen.
|
||
2.4.3.3 Beanspruchung im Kurzschlussfall
|
||
Im Fehlerfall wird das Kabel durch Kurzschlussströme thermisch und
|
||
dynamisch beansprucht. Für die thermischen Auswirkungen ist der Dau-
|
||
erkurzschlussstrom, für dynamische der Stoßkurzschlussstrom maßge-
|
||
bend.
|
||
Die Berechnung der Kurzschlussströme erfolgt nach DIN VDE 0102.
|
||
Bei der Berechnung der thermischen Beanspruchung ist der zeitliche
|
||
Abfall des Stroms zu berücksichtigen. Für die Rechnung gilt zunächst
|
||
die Annahme, dass die während der kurzen Zeit des Kurzschlusses ent-
|
||
stehende Wärme vollständig im Leiter des Kabels gespeichert wird
|
||
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||
|
||
(adiabatischer Fall). Kurzzeitig sind höhere Grenztemperaturen als im
|
||
Fall der Dauerlast zulässig. Die Kurzschlusszeiten differieren zwischen
|
||
Sekundenbruchteilen bis zu wenigen Sekunden. Die Kurzschlussströme
|
||
betragen einige Hundert bis einige Tausend Ampére.
|
||
Die zulässigen Werte für die Leitergrenztemperaturen im Kurzschlussfall
|
||
sind in IEC-Empfehlungen bzw. in den Normen der Reihe VDE 0276 für
|
||
Kabel von 1 kV bis 30 kV angegeben (Tabelle 2.5).
|
||
Tabelle 2.5 Grenztemperaturen von Energiekabeln (Zulässige Werte
|
||
im Kurzschlussfall für den Isolierstoff nach DIN VDE 0276)
|
||
Bild 2.9 Bemessungs-Kurzzeit-Stromdichte nach DIN VDE 0103
|
||
(Beispiel: Kabel mit PVC-Isolierung und Cu-Leiter)
|
||
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|
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||
|
||
Bei der Dimensionierung der Kabel für den Kurzschlussfall wird im allgemei-
|
||
nen mit der Bemessungs-Kurzzeit-Stromdichte gearbeitet. Dies ist die zu-
|
||
lässige Stromdichte während einer Kurzschlussdauer von einer Sekunde.
|
||
Aus dem Diagramm (Bild 2.9) ist die Kurzzeit-Stromdichte unter Berück-
|
||
sichtigung der Anfangs- und Endtemperatur zu entnehmen.
|
||
Für ein PVC-Kabel mit einer maximal zulässigen Leitertemperatur von
|
||
70 °C und einer höchsten zulässigen Kurzschlusstemperatur von 160 °C
|
||
liest man beispielsweise für die Bemessungs-Kurzzeit-Stromdichte den
|
||
Wert von 115 A/mm2 aus dem Diagramm ab. Sollte die Leitertemperatur
|
||
zu Beginn des Kurzschlusses niedriger gewesen sein, so ist eine ent-
|
||
sprechend höhere Stromdichte zulässig.
|
||
2.4.3.4 Reduzierung der Belastbarkeit
|
||
In bestimmten Fällen kann die Beanspruchung eines Kabels mit den in
|
||
den Normen angegebenen Bemessungswerten zu einer thermischen
|
||
Überlastung führen. In diesen Fällen muss die tatsächliche Belastung
|
||
unter den in den Tabellen angegebenen Belastbarkeitswerten bleiben.
|
||
Beispiele hierfür sind Kabelhäufungen oder die Legung von Kabeln in
|
||
Rohren sowie besonders ungünstige Bodenverhältnisse. Für viele die-
|
||
ser in der Praxis relevanten Fälle sind in DIN VDE 0276 Teil 1000 Re-
|
||
duktionsfaktoren angegeben.
|
||
Die dort genannten Belastbarkeitswerte gelten unter der Voraussetzung,
|
||
dass in der Trasse nur ein Starkstromkabel vorhanden ist. Liegen zwei
|
||
oder mehrere Starkstromkabel in derselben Trasse, so reduziert sich die
|
||
Strombelastbarkeit entsprechend den in DIN VDE 0276-1000 angegebe-
|
||
nen Umrechnungsfaktoren. Neben der Anzahl der parallel liegenden Kabel
|
||
sind auch deren gegenseitiger Abstand und deren Lastverläufe wichtig. In
|
||
Sonderfällen, wenn die parallel liegenden Kabel zu unterschiedlichen Zei-
|
||
ten hoch belastet sind, kann auf die Minderung der zulässigen Belastung,
|
||
gegebenenfalls nach konkreter Berechnung, verzichtet werden.
|
||
In einem praktischen Versuch wurden in einem städtischen Netz über
|
||
mehrere Wintermonate Temperaturmessungen an Niederspannungska-
|
||
beln vor einer hoch ausgelasteten Netzstation durchgeführt [2.4]. Rein
|
||
rechnerisch wurde eine unzulässig hohe Belastung ermittelt. Die Mes-
|
||
sungen ergaben jedoch trotz der sehr hohen Strombelastungen der
|
||
dicht nebeneinander liegenden Kabel Temperaturwerte, die deutlich
|
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||
|
||
unter der zulässigen Betriebstemperatur lagen. Laboruntersuchungen
|
||
beim Kabelhersteller ergaben keine Anhaltspunkte für eine Verkürzung
|
||
der Lebensdauer der seit 20 Jahren im Betrieb befindlichen Kabel.
|
||
Aus solchen Untersuchungen lässt sich schließen, dass die pauschale
|
||
Bemessung nach DIN VDE Reserven beinhaltet, weil die Annahmen für
|
||
die einzelnen Randbedingungen (z. B. Lastgang, Gleichzeitigkeit, Um-
|
||
gebungstemperatur, Bodenfeuchte) auf der sicheren Seite liegen. Dies
|
||
ist insbesondere für vorübergehende hohe Belastungen bei Netzstörun-
|
||
gen von Bedeutung.
|
||
Bei der Neulegung von Kabeln wird ein genügend großer Abstand zu
|
||
anderen Wärmequellen, welche die Kabelbelastbarkeit herabsetzen
|
||
(z. B. Fernwärmeleitungen) angestrebt (Abschnitt 4.1.3). Kann der er-
|
||
forderliche Abstand nicht eingehalten werden oder entsteht in den Fol-
|
||
gejahren durch nachträgliche Bautätigkeit eine solche Beeinträchtigung,
|
||
muss die Belastbarkeit der Kabel überprüft werden. In Einzelfall sind
|
||
Abhilfemaßnahmen zu treffen.
|
||
Nicht in allen Fällen kann eine gleichmäßige Wärmeabfuhr auf der
|
||
gesamten Kabelstrecke erfolgen. Sie wird z. B. durch Legung in Luft
|
||
(Gebäudeeinführungen) oder in Rohren (Straßenübergänge) beein-
|
||
trächtigt. Dementsprechend ist gegebenenfalls unter Verwendung der
|
||
Reduktionsfaktoren die Belastbarkeit umzurechnen. Zahlreiche Unter-
|
||
suchungen und Erfahrungen zeigen allerdings, dass bei relativ kurzen
|
||
Rohrabschnitten, z. B. Straßenkreuzungen, kein Reduktionsfaktor an-
|
||
gesetzt werden muss. Aber auch bei vollständiger Verrohrung von Mit-
|
||
telspannungskabelstrecken wird man in vielen Fällen auf den Einsatz
|
||
eines Reduktionsfaktors verzichten können, wenn nicht mit längerfristig
|
||
konstanter hoher Last zu rechnen ist.
|
||
In DIN VDE 0276-1000 wird für alle Fälle, bei denen eine Berechnung
|
||
zu aufwändig ist, ein pauschaler Reduktionsfaktor von 0,85 für die Ka-
|
||
bellegung in Rohren angegeben. Im Allgemeinen liegt dieser Wert auf
|
||
der sicheren Seite.
|
||
2.4.3.5 Ausnutzung der Belastbarkeitsreserven
|
||
Eine Überschreitung der Bemessungswerte, d. h. eine höhere Belas-
|
||
tung als in den Tabellen angegeben, ist unter bestimmten Vorausset-
|
||
zungen ohne zusätzlichen Lebensdauerverzehr zulässig.
|
||
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|
||
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|
||
|
||
Tatsächlich ist die Umgebungstemperatur des Kabels nicht konstant,
|
||
sondern zeigt einen mit der Jahreszeit veränderlichen Verlauf (Bild
|
||
2.10) [2.5]. Man erkennt, dass die Erdbodentemperatur mit einer gewis-
|
||
sen Zeitverzögerung der mittleren Außenlufttemperatur folgt. Ein Ver-
|
||
gleich des jahreszeitlichen Verlaufs der Kabelbelastung mit der für den
|
||
Einbauort geltenden Erdbodentemperaturkurve lässt im Einzelfall erken-
|
||
nen, ob und in welchem Umfang eine höhere Belastung zugelassen
|
||
werden kann. Gerade im Winter, wenn üblicherweise in den Stromver-
|
||
sorgungsnetzen hohe Belastungswerte auftreten, stehen aufgrund der
|
||
dann niedrigen Erdbodentemperatur Belastungsreserven zur Verfügung.
|
||
Den Tabellenwerten liegt ein Wärmewiderstand des feuchten Erdreichs
|
||
von 1 K · m/W zugrunde. Sofern entweder von vornherein günstigere
|
||
Verhältnisse vorliegen oder durch Einsatz geeigneter Kabelbettungsma-
|
||
terialien geschaffen werden, können entsprechend höhere Belastungen
|
||
zugelassen werden. In den eingangs genannten DIN-VDE-Bestimmun-
|
||
gen sind für solche Fälle geeignete Umrechnungsfaktoren angegeben.
|
||
Um die Wirtschaftlichkeit von Hochspannungskabelanlagen deutlich zu
|
||
verbessern, werden seit einiger Zeit spezielle, thermisch stabilisierte Bet-
|
||
tungsmaterialien eingesetzt. Das beispielsweise in [10.5] beschriebene
|
||
Material besteht aus Sand mit weitgestufter Körnung und zugemischtem
|
||
Schluff und hat im normal durchfeuchteten Zustand einen spezifischen
|
||
Erdbodenwärmewiderstand zwischen 0,3 und 0,4 K · m/W; im ausge-
|
||
trockneten Zustand liegt der Wert bei etwa 0,7 bis 1,0 K · m/W. Die Strom-
|
||
43
|
||
Bild 2.10 Verlauf der unbeeinflussten Erdbodentemperatur in einer
|
||
Tiefe von 1,1 m
|
||
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|
||
|
||
44
|
||
belastbarkeit kann durch Verwendung dieses Bettungsmaterials um mehr
|
||
als 10 % gesteigert werden. Ein in der Nähe der Baustelle aufbereitetes
|
||
Bettungsmaterial wurde auch im Zuge der Teilverkabelung einer 380-kV-
|
||
Leitung der Amprion in die Kabeltrasse eingebaut [2.6]. Bild 2.11 zeigt
|
||
die Aufbereitungsanlage; von dort aus wird das Material mit Spezialfahr-
|
||
zeugen zur Kabeltrasse transportiert und dort verarbeitet (Bild 2.12).
|
||
In vielen Fällen wird ein vorhandenes Kabel nicht mit EVU-Last, sondern
|
||
mit einem niedrigeren Belastungsgrad beansprucht, d. h., die Spitzen-
|
||
belastungen treten seltener auf oder sind von kürzerer Dauer als bei der
|
||
Definition der EVU-Last zugrunde gelegt. Diese Tatsache wird man bei
|
||
der Planung eines Kabels in der Regel nicht berücksichtigen, sehr wohl
|
||
aber im Betrieb. Dadurch wird es in vielen Fällen möglich sein, eine zu-
|
||
nächst notwendig erscheinende Netzverstärkung noch einige Zeit zu-
|
||
rückzustellen. Voraussetzung für eine solche Entscheidung ist die
|
||
eingehende Kenntnis des Belastungsverlaufs im vorhandenen Kabel.
|
||
Insbesondere in Industrienetzen und Netzen mit einem von der EVU-
|
||
Lastcharakteristik abweichenden Belastungsgrad sind daher Kenntnisse
|
||
über tatsächliche Belastungsverläufe für eine technisch und wirtschaftlich
|
||
optimierte Dimensionierung sehr wichtig. Neben dem Tageslastspiel lässt
|
||
sich auch der Einfluss der im Laufe einer Woche auftretenden Lastän-
|
||
derungen gezielt zur Überschreitung der Bemessungswerte nutzen [2.7].
|
||
Eine gezielte Ausnutzung der thermischen Reserven ist durch eine di-
|
||
rekte Beobachtung der Temperatur im Kabel oder in unmittelbarer Nähe
|
||
des Kabels, das so genannte Monitoring, möglich. So kann die tatsäch-
|
||
liche thermische Belastung des Kabels ermittelt und das Kabel gezielt
|
||
bis an seine thermische Belastungsgrenze betrieben werden (Ab-
|
||
Bild 2.11 Aufbereitungsanlage
|
||
zur Herstellung von thermisch
|
||
stabilisiertem Bettungsmaterial
|
||
für eine 380-kV-Kabeltrasse
|
||
Bild 2.12 Einbau des thermisch
|
||
stabilisierten Bettungsmaterials in
|
||
die 380-kV-Kabeltrasse
|
||
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|
||
|
||
schnitt 2.4.3.6). Dadurch ergeben sich sowohl im Störungsfall als auch
|
||
für die langfristige Investitionsplanung Vorteile [2.8]. Der Aufwand für
|
||
das Monitoring ist relativ hoch, sodass es nur in Sonderfällen bei Hoch-
|
||
spannungsanlagen angewendet wird.
|
||
2.4.3.6 Belastung im Kurzzeitbereich
|
||
Insbesondere im Störungsfall kann es erforderlich werden, Kabel über
|
||
den Bemessungsstrom hinaus zu belasten. Eine solche Kurzzeitbelas-
|
||
tung kann je nach Vorbelastung für eine bestimmte Zeitdauer und mit
|
||
einer bestimmten Stromhöhe ohne Überschreitung der zulässigen Tem-
|
||
peratur erfolgen. In [2.9] wurde ein Verfahren veröffentlicht, mit dessen
|
||
Hilfe für verschiedene Kabeltypen Faktoren für die Kurzzeitbelastbarkeit
|
||
bestimmt werden können. Danach sind im Stundenbereich, insbeson-
|
||
dere bei kunststoffisolierten Kabeln, erhebliche Reserven vorhanden.
|
||
Mit Hilfe von Rechnerprogrammen ist es möglich, die thermischen Re-
|
||
serven eines Kabels weitestgehend auszunutzen [2.10]. Im Störungsfall
|
||
könnten darüber hinaus unter Inkaufnahme eines gewissen Lebensdau-
|
||
erverzehrs die Kabel noch höher belastet werden, als mit Hilfe des ge-
|
||
nannten Verfahrens ermittelt (siehe Abschnitt 2.4.3.7).
|
||
In Abschnitt 14.2 werden Beispiele zur Ermittlung der Kurzzeitbelastbar-
|
||
keit gegeben.
|
||
2.4.3.7 Gezielte Überlastung im Notbetrieb
|
||
Kritische Belastungszustände im Netz entstehen üblicherweise dann,
|
||
wenn zur Zeit der Höchstlast eine Störung auftritt. Entweder wird das
|
||
Netz für diesen Fall dimensioniert oder es wird gezielt eine Überlastung
|
||
in Kauf genommen. Wichtige Gesichtspunkte bei der Entscheidung sind
|
||
die Höhe der erwarteten Überlastung, die Dauer bis zur Ergreifung von
|
||
Ersatzmaßnahmen, das zu versorgende Netzgebiet sowie die Vorge-
|
||
schichte des gegebenenfalls zu überlastenden Kabels. Sofern eine sol-
|
||
che Überlastung in Kauf genommen werden soll, müssen auch die
|
||
hierfür erforderlichen betrieblichen Voraussetzungen geschaffen werden
|
||
(Einstellung des Netzschutzes). Tritt dann tatsächlich ein solcher Stö-
|
||
rungsfall auf, sind die Überschreitung der zulässigen Temperatur und
|
||
damit eine Lebensdauerminderung, im Extremfall auch der Ausfall und
|
||
damit verbunden die Versorgungsunterbrechung, nicht auszuschließen.
|
||
In Deutschland wird diese Philosophie bisher wenig vertreten. In ande-
|
||
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|
||
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|
||
|
||
46
|
||
ren Ländern wird eine zeitlich befristete höhere Kabelerwärmung inner-
|
||
halb eines bestimmten Zeitraumes zugelassen.
|
||
Die Höchstbelastung einer Kabelverbindung folgt vielfach einer Säge-
|
||
zahnkurve. Die Belastung steigt über mehrere Jahre hinweg allmählich
|
||
an und fällt dann nach erfolgten Ausbaumaßnahmen (Legung eines
|
||
zusätzlichen Kabels oder Herstellen einer zusätzlichen Einspeisung)
|
||
wieder ab. Dann beginnt dieser Zyklus von vorn. Im Interesse einer
|
||
möglichst guten Ausnutzung der installierten Kapazitäten kann man
|
||
auch hier ein höheres Risiko eingehen. Die Belastungsentwicklung
|
||
muss dann besonders sorgfältig beobachtet werden.
|
||
2.5 Aufbauelemente von Starkstromkabeln
|
||
Der grundsätzliche Aufbau der Starkstromkabel ist am Beispiel von zwei
|
||
konkreten Konstruktionen in Bild 2.13 dargestellt. Die einzelnen Ele-
|
||
mente entsprechend den DIN-VDE-Bestimmungen sind in Tabelle 2.6
|
||
zusammengestellt und werden im Folgenden näher erläutert [2.3, 2.11,
|
||
2.12, 2.13].
|
||
Bild 2.13 Aufbau der Starkstromkabel
|
||
dreiadriges
|
||
papierisoliertes
|
||
Mittelspannungskabel
|
||
mit Einzel-Bleimänteln
|
||
(Dreibleimantelkabel)
|
||
einadriges
|
||
kunststoffisoliertes
|
||
Mittelspannungskabel
|
||
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|
||
|
||
47
|
||
Tabelle 2.6 Aufbauelemente der Kabel
|
||
Aufbauelement
|
||
Zweck
|
||
Ausführung
|
||
Leiter
|
||
Stromtragfähigkeit
|
||
Werkstoff: Kupfer (Cu)
|
||
Aluminium (Al)
|
||
Form: rund (R)
|
||
sektorförmig (S)
|
||
Aufbau: eindrähtig (E)
|
||
mehrdrähtig (M)
|
||
segmentförmig (RMS)
|
||
Isolierung
|
||
Aderisolierung:
|
||
Isolierung der Leiter ge-
|
||
geneinander oder gegen
|
||
metallene Umhüllung
|
||
Gürtelisolierung:
|
||
gemeinsame Isolierung
|
||
über mehrere verseilte
|
||
Adern
|
||
0,6/1 kV bis 3,6/6 kV:
|
||
Polyvinylchlorid (PVC)
|
||
0,6/1 kV bis 18/30 kV:
|
||
masseimprägniertes Papier,
|
||
vernetztes Polyethylen (VPE)
|
||
ab 60 kV:Papier mit Öl oder
|
||
Gas,vernetztes Polyethylen (VPE)
|
||
Leitschichten
|
||
(nur bei Nenn-
|
||
spannungen
|
||
ab 6 kV je nach
|
||
Isolierstoff)
|
||
Übergang der Isolierung
|
||
zu Leiter, Schirm oder
|
||
Mantel zur Vermeidung
|
||
von Teilentladungen
|
||
glatte Grenzfläche zur Ver-
|
||
meidung hoher
|
||
elektrischer Feldstärken
|
||
innere Leitschicht:
|
||
Papier-Masse-Kabel:
|
||
leitfähige Papierbänder
|
||
Kunststoffkabel: extrudierte Hülle
|
||
aus leitfähigem Kunststoff
|
||
äußere Leitschicht:
|
||
Papier-Masse-Kabel:
|
||
leitfähige Papierbänder oder
|
||
metallisierte Papiere
|
||
Kunststoffkabel: extrudierte Hülle
|
||
aus leitfähigem Kunststoff
|
||
Metallmantel
|
||
Feuchtigkeitsschutz,
|
||
Berührungsschutz,
|
||
Leitung von Ableit- oder
|
||
Erdschlussströmen,
|
||
Schutzleiter, Neutralleiter
|
||
glatt gepresst:
|
||
Blei und Bleilegierungen,
|
||
Aluminium
|
||
gepresst und gewellt:
|
||
Aluminium, Kupfer
|
||
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|
||
|
||
48
|
||
Tabelle 2.6 Aufbauelemente der Kabel (Fortsetzung)
|
||
Aufbauelement
|
||
Zweck
|
||
Ausführung
|
||
Druckschutz-
|
||
bandage
|
||
Schutz des Bleimantels
|
||
gegen unzulässige Verfor-
|
||
mung (Gasaußendruckka-
|
||
bel, Niederdruck-Ölkabel)
|
||
Kupferbänder, unmagnetische
|
||
Stahlbänder
|
||
konzentrischer
|
||
Leiter
|
||
nur bei Niederspannung:
|
||
Berührungsschutz, Neu-
|
||
tralleiter, Schutzleiter
|
||
Kupferdrähte mit Kontaktwendel
|
||
umseilt oder als Ceander-Leiter
|
||
Schirm
|
||
nur bei Mittel- und Hoch-
|
||
spannung: Berührungs-
|
||
schutz, Leitung von Ableit-
|
||
oder Erdschlussstrom
|
||
(auch Doppelerdschluss-
|
||
strom)
|
||
Kupferdrähte mit Kontaktwendel,
|
||
Kupferband
|
||
Bewehrung
|
||
mechanischer Schutz, Ver-
|
||
besserung der Zugfestig-
|
||
keit, Verringerung des
|
||
Reduktionsfaktors
|
||
Stahl als Band, Flachdraht,
|
||
Runddraht, Profildraht
|
||
Schutzhüllen
|
||
Polster zwischen Metall-
|
||
mantel und Bewehrung,
|
||
Korrosionsschutz des
|
||
Metallmantels und der Be-
|
||
wehrung
|
||
nur bei Kunststoffkabeln:
|
||
Abdichtung gegen Vordrin-
|
||
gen von Wasser
|
||
innere Schutzhülle: vorgetränkte
|
||
Papiere, Kunststofffolie,
|
||
extrudierte Hülle aus Kunststoff
|
||
innere Schutzhülle
|
||
(für längswasserdichtes Kabel):
|
||
Kunststofffolie mit Quellvlies
|
||
oder Krepppapier mit Quellvlies
|
||
äußere Schutzhülle:
|
||
vorgetränkter Faserstoff
|
||
(z. B. Jute) und Kreideüberzug,
|
||
extrudierte Hülle aus Kunststoff
|
||
Schichtenmantel
|
||
Diffusionssperre gegen
|
||
Eindringen von Wasser
|
||
mit der äußeren Schutzhülle aus
|
||
Polyethylen fest verklebte Alumi-
|
||
nium- oder Kupferfolie
|
||
Kunststoffmantel
|
||
äußerer Schutz der Ader
|
||
bzw. des Kabels
|
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Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen
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|
||
2.5.1 Leiter
|
||
Ein Leiter wird durch Material, Form und Konstruktion sowie Querschnitt
|
||
charakterisiert. Die Leiter sind in DIN VDE 0295 genormt. Der Leiter, als
|
||
Träger des Stromes, soll die elektrische Energie möglichst verlustarm
|
||
übertragen und muss so bemessen sein, dass er die Belastung im un-
|
||
gestörten Betrieb und die maximalen Fehlerströme im gestörten Betrieb
|
||
ohne Überschreitung der zulässigen Temperatur aufnehmen kann.
|
||
2.5.1.1 Leiterwerkstoffe
|
||
Zur Herstellung von Leitern werden gemäß den gültigen Normen für
|
||
Starkstromkabel (Teile der Reihe DIN VDE 0276) weiches Elektrolytkup-
|
||
fer oder reines Aluminium verwendet.
|
||
Der Leiterwerkstoff und der Leiterquerschnitt bestimmen die Stromtrag-
|
||
fähigkeit. Der klassische Leiterwerkstoff ist Kupfer, aber Aluminium
|
||
wurde schon im Ersten Weltkrieg aus Gründen der Kupferknappheit
|
||
eingeführt und hat sich längst vom „Ersatzstoff“ zum vollwertigen Lei-
|
||
terwerkstoff entwickelt. In Nieder- und Mittelspannungsnetzen ist Alumi-
|
||
nium seit vielen Jahren der Standardleiterwerkstoff. Unterschiedliche
|
||
Eigenschaften bei den Werkstoffen zeigt Tabelle 2.7.
|
||
Vorteile des Aluminiums gegenüber Kupfer sind das geringere Gewicht
|
||
(bei gleicher Leitfähigkeit wiegt ein Aluminiumleiter nur etwa die Hälfte
|
||
eines Kupferleiters) und die geringeren Kosten. Ein Unterschied zwi-
|
||
schen Aluminium und Kupfer ist die Festlegung zur Zugfestigkeit. Für
|
||
Kupferleiter enthalten die Normen keine Angaben zu den Zugfestig -
|
||
keiten.
|
||
50
|
||
Tabelle 2.7 Eigenschaften der Leiterwerkstoffe Kupfer und Aluminium
|
||
Leiterwerk-
|
||
stoff
|
||
Leitfähigkeit
|
||
bei 20 °C
|
||
in m/Ω · mm2
|
||
Temperatur-
|
||
koeffizient
|
||
des el. Wi-
|
||
derstandes
|
||
in 1/°C
|
||
Dichte
|
||
in g/cm3
|
||
Wärmedeh-
|
||
nung
|
||
in 10-6/°C
|
||
Schmelz-
|
||
punkt
|
||
in °C
|
||
Kupfer (Cu)
|
||
58
|
||
0,0039
|
||
8,9
|
||
16,2
|
||
1084
|
||
Aluminium
|
||
(Al)
|
||
36
|
||
0,0040
|
||
2,7
|
||
23,8
|
||
658
|
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|
||
|
||
Bei Aluminium sind folgende Werte festgelegt:
|
||
Für mehrdrähtige Leiter (RM und SM; siehe Abschnitt 2.5.1.2):
|
||
– 130 N/mm2 bis 200 N/mm2 (für unverseilte Einzeldrähte)
|
||
Für eindrähtige Leiter (RE und SE; siehe Abschnitt 2.5.1.2):
|
||
– 100 N/mm2 bis 130 N/mm2
|
||
25 mm2
|
||
– 80 N/mm2 bis 110 N/mm2
|
||
35 mm2 und 50 mm2
|
||
– 60 N/mm2 bis 90 N/mm2
|
||
ab 70 mm2
|
||
2.5.1.2 Leiterformen
|
||
Die Abmessungen der Leiter sind in den entsprechenden Normen der
|
||
Reihe DIN VDE 0276 genormt. Gebräuchliche Leiterformen werden im
|
||
Bild 2.14 dargestellt.
|
||
Sowohl bei Kupfer- als auch bei Aluminiumleitern kann der Leiter rund
|
||
oder sektorförmig sowie ein- oder mehrdrähtig ausgeführt sein. Wie Bild
|
||
2.14 entnommen werden kann, geht aus der Kurzform der Leiterbe-
|
||
zeichnung die Leiterform hervor. So bedeutet z. B. „RM“ rund mehr-
|
||
51
|
||
Bild 2.14 Leiterformen
|
||
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|
||
|
||
drähtig und „SE“ sektorförmig eindrähtig. Eindrähtige Leiter werden
|
||
auch als Massivleiter bezeichnet. Mehrdrähtige Leiter sind leichter bieg-
|
||
bar, aber dafür haben sie einen größeren Durchmesser.
|
||
Die Leiterquerschnitte sind in einer genormten Zahlenreihe festgelegt.
|
||
Diese Festlegung erfolgte bereits 1879 in den USA für Drahtabmessun-
|
||
gen und lässt sich nach DIN 323 (Normzahlen) nachvollziehen [2.14].
|
||
Der Leiterquerschnitt wird zwar geometrisch (in mm²) angegeben, aber
|
||
durch seinen elektrisch wirksamen Querschnitt, d. h. seinen Wider-
|
||
stand, bestimmt. Leiter mit kleinerem Querschnitt sind härter, damit sie
|
||
der Beanspruchung in mechanischen Verbindern besser standhalten.
|
||
Leiter mit größerem Querschnitt sind weicher, um ihre Biegbarkeit zu
|
||
erhöhen. Eindrähtige Leiter haben geringere Rückstellkräfte als quer-
|
||
schnittsgleiche mehrdrähtige Leiter.
|
||
Aluminiumleiter können bis zu Querschnitten von 1.000 mm2 eindrähtig
|
||
sein, in besonderen Anwendungen auch schon bis 2.500 mm2 realisiert.
|
||
Für eindrähtige Aluminiumleiter größeren Querschnitts wird, um eine
|
||
ausreichende Biegsamkeit zu erreichen, ein weicheres Aluminium ver-
|
||
wendet als für mehrdrähtige Leiter. Festlegungen für die Festigkeit ent-
|
||
hält DIN VDE 0295. Mehrdrähtige Leiter werden nach der Verseilung
|
||
durch Walzen verdichtet, um einen kleineren Durchmesser zu erzielen.
|
||
Dabei wird ein Verdichtungsgrad von deutlich mehr als 90 % erreicht.
|
||
Bei mehradrigen Kabeln mit Nennspannungen bis 10 kV werden meist
|
||
sektorförmige Leiter gewählt, um Platz und damit Material sowie Kabel-
|
||
gewicht zu sparen. Für höhere Nennspannungen sind Kabel mit Sek-
|
||
torleitern aus Gründen der Feldsteuerung nicht geeignet (siehe
|
||
Abschnitt 2.5.3). Der Basiswinkel (gemäß DIN VDE 0276-603) der
|
||
Sektorleiter beträgt bei Kabeln mit 3 bzw. 4 Adern 120° bzw. 90°. Dar -
|
||
über hinaus gibt es noch Kabel mit 3 ½ Adern mit den Winkeln 100°/60°
|
||
(reduzierter Nullleiter).
|
||
Öl- und Gasdruckkabel haben besondere Leiterformen, wie Hohlleiter
|
||
(Ölkanal) und ovale Leiter (Bild 2.14).
|
||
Zur Verringerung des Wechselstromwiderstands werden Leiter mit gro-
|
||
ßen Querschnitten aus gegeneinander isolierten Teilleitern aufgebaut.
|
||
Dieser Aufbau wird als Millikenleiter bezeichnet. Die Leiter dieser Drähte
|
||
können auch mit Lack isoliert werden oder oxidiert sein. Niederspan-
|
||
nungs-Kunststoffkabel ohne konzentrischen Leiter enthalten in der
|
||
Regel vier Leiter gleichen Querschnitts.
|
||
52
|
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|
||
|
||
2.5.1.3 Leiterbezeichnungen
|
||
Die Leiter sind in Klassen eingeteilt. Für Kabel (feste Verlegung) gelten
|
||
die Klassen 1 und 2. Eindrähtige Leiter sind der Klasse 1, mehrdrähtige
|
||
Leiter der Klasse 2 zugeordnet.
|
||
Speziell bei Niederspannungskabeln sind folgende Leiterbezeichnungen
|
||
gebräuchlich:
|
||
– Neutralleiter ist der Leiter, der den Mittel- oder Sternpunkt der Strom-
|
||
quelle mit den Verbrauchern verbindet.
|
||
– PE-Leiter ist der Schutzleiter, der entsprechend den Bedingungen der
|
||
Schutzleiter-Schutzmaßnahmen mehrere Teile untereinander verbin-
|
||
det, z. B. Körper elektrischer Betriebsmittel, Erder, geerdeter Punkt
|
||
der Stromquelle oder künstlicher Sternpunkt und Potentialausgleichs-
|
||
schiene.
|
||
– PEN-Leiter ist der Leiter, der zugleich die Funktion des Neutraleiters
|
||
und des Schutzleiters erfüllt.
|
||
Bei vieradrigen Kabeln für 1 kV nach DIN VDE 0276-603 darf der Neu-
|
||
tral- oder Schutzleiter auch einen geringeren Querschnitt als die Außen-
|
||
leiter aufweisen. Um zu gewährleisten, dass die Bedingungen gemäß
|
||
DIN VDE 0100-300 und DIN VDE 0100-410 (Systeme nach Art der Erd-
|
||
verbindungen TT, TN-S, TN-C) erfüllt sind, sollten vieradrige Kabel mit
|
||
gleichen Leiterquerschnitten bevorzugt werden.
|
||
Eine spezielle Bauart ist der konzentrische Leiter. Dieser wird über den
|
||
oder bei mehradrigen Kabeln über die Leiter gewickelt. Der konzentri-
|
||
sche Leiter in Niederspannungskabeln darf als Neutralleiter (N), PE-Lei-
|
||
ter oder PEN-Leiter verwendet werden, jedoch nicht als Außenleiter.
|
||
Das Mitführen von Steueradern mit einem Querschnitt von 1,5 mm2 Cu
|
||
in den Zwickeln von 1-kV-Kabeln ist zulässig (DIN VDE 0276-603).
|
||
2.5.2 Isolierung
|
||
Schon seit mehr als 125 Jahren wird getränktes Papier als Leiteriso-
|
||
lierung verwendet. Wegen der guten dielektrischen Eigenschaften
|
||
überwiegen auch heute noch im Kabelbestand in höheren Span-
|
||
nungs- ebenen papierisolierte und masse- bzw. ölimprägnierte Kabel.
|
||
Im Bereich der Niederspannungskabel (0,6/1 kV) allerdings wurden
|
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||
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||
schon vor Jahrzehnten die Massekabel durch PVC-isolierte Kabel ab-
|
||
gelöst; aber auch heute noch sind auch in Niederspannungsnetzen
|
||
Massekabel in nennenswertem Umfang im Betrieb. Im Bereich der
|
||
Mittelspannungskabel (6/10 bis 18/30 kV) werden heute bei Neule-
|
||
gungen praktisch nur noch VPE-isolierte Kabel eingesetzt, und auch
|
||
die Hochspannungs kabel (110 kV) werden überwiegend mit VPE-Iso-
|
||
lierung gelegt. Bedeutung bei Neulegungen haben papierisolierte
|
||
Kabel heute noch als Seekabel. In einigen europäischen Ländern
|
||
spielt auch Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPR; EPDM) als Kabeliso-
|
||
lierstoff für Nieder- und Mittelspannungskabel eine erwähnenswerte
|
||
Rolle.
|
||
2.5.2.1 Anforderungen an Kabelisolierungen
|
||
Bei kleinen Nennspannungen wird die Kabelisolierung insbesondere
|
||
mechanisch und weniger elektrisch beansprucht. Mit steigender Span-
|
||
nung – aber nicht in gleichem Maß „mitwachsender“ Wanddicke – wird
|
||
zunehmend die elektrische Beanspruchung für die Dimensionierung
|
||
maßgebend.
|
||
Die Wanddicke der Isolierung muss so bemessen sein, dass die Span-
|
||
nungsfestigkeit der Außenleiter sichergestellt ist:
|
||
– untereinander und gegen Erde,
|
||
– bei dauernd anstehender Betriebsspannung sowie
|
||
– bei kurzzeitig auftretenden Überspannungen (Schaltspannungen,
|
||
atmosphärischen Überspannungen; Spannungserhöhungen bei Erd-
|
||
schluss, wenn der Sternpunkt nicht niederohmig geerdet ist)
|
||
Eine weitere Forderung an die Kabelisolierung betrifft möglichst kleine
|
||
dielektrische Verluste, da diese zu erhöhten Verlustkosten und zu einer
|
||
zusätzlichen Kabelerwärmung führen und somit die Lebensdauer verrin-
|
||
gern. Die dielektrischen Verluste im Kabel sind abhängig vom Verlust-
|
||
faktor tan , der Geometrie und der Permittivitätszahl ɛr des Isolierstoffes
|
||
(siehe Abschnitt 2.4.1). Tabelle 2.8 zeigt für einige Kabelisolierungen die
|
||
Werte für Permittivitätszahl, Verlustfaktor und Verlustzahl.
|
||
Da die dielektrischen Verluste zudem spannungsabhängig sind (siehe
|
||
Abschnitt 2.4.1), haben sie für Nieder- bzw. Mittelspannungskabel keine
|
||
bzw. nur geringe Bedeutung. Bei der Dimensionierung von Hochspan-
|
||
nungskabeln müssen diese aber berücksichtigt werden.
|
||
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|
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||
|
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55
|
||
Tabelle 2.8 Permittivitätszahl, Verlustfaktor und Verlustzahl für Isolie-
|
||
rungen von Hoch- und Mittelspannungskabeln
|
||
Kabeltyp
|
||
Isolierung
|
||
Permittivitäts-
|
||
zahl εr
|
||
Verlustfaktor
|
||
tan δ·103
|
||
Verlustzahl
|
||
εr · tan δ
|
||
Papierisolierung
|
||
Massekabel
|
||
3,5 … 4,0
|
||
,03 … 4
|
||
0,01
|
||
Ölkabel
|
||
3,3 … 3,6
|
||
2,5 … 3
|
||
0,01
|
||
Gasdruckkabel
|
||
3,4 … 3,5
|
||
2,5 … 3
|
||
0,01
|
||
Kunststoffisolierung
|
||
PVC
|
||
3 … 8
|
||
10 … 100 1)
|
||
0,3
|
||
PE
|
||
2,3 … 2,4
|
||
0,4 … 0,8
|
||
0,001
|
||
VPE
|
||
2,3 … 2,5
|
||
0,6 … 1,2
|
||
0,002
|
||
EPR
|
||
2,7 … 3,2
|
||
5 … 6
|
||
0,015
|
||
Gasförmige Isolierung
|
||
SF6 (bei 4.000 bis 6.000 hPa)
|
||
≈ 1
|
||
(≈ 0,0002) 2)
|
||
(≈ 2·10-7) 2)
|
||
1) Stark abhängig von Temperatur und Compoundierung
|
||
2) In realer Kabelanordnung höhere Werte durch Abstandhalter aus Kunststoff
|
||
Weiterhin sollten in Kabeln möglichst keine Teilentladungen (TE) auftre-
|
||
ten, da diese einen negativen Einfluss auf die Alterungsbeständigkeit
|
||
haben (siehe Abschnitte 2.4.2 und 2.6.3). Teilentladungen sind wesent-
|
||
liche Zerstörungsmechanismen von festen Isolierstoffen. Sie treten in
|
||
Fehlstellen innerhalb der Isolierung (z. B. Hohlräumen) oder an Grenz-
|
||
schichten zwischen Isolierung und Leitschichten auf, wenn die an
|
||
der Fehlstelle anliegende Spannung ausreichend groß ist. Besonders
|
||
empfindlich gegen Teilentladungen sind Isolierungen aus vernetztem
|
||
Polyethylen (VPE; siehe Abschnitt 2.5.2.3), da in TE-beanspruchten
|
||
Hohlräumen als Erosionsprodukt Kohlenstoff entsteht. Daher sind TE-
|
||
Messungen ein unverzichtbares Beurteilungskriterium für VPE-Isolie-
|
||
rungen.
|
||
Eine Kabelisolierung muss nicht nur nach elektrischen Parametern di-
|
||
mensioniert werden, sondern auch die Anforderungen hinsichtlich me-
|
||
chanischer Eigenschaften während Fertigung, Legung, Montage und
|
||
Betrieb erfüllen. Die mechanischen Anforderungen sind in den jeweiligen
|
||
Kabelnormen definiert und werden durch entsprechende Prüfungen
|
||
nachgewiesen. Als wesentliche Prüfungen sind hier u. a. zu nennen
|
||
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||
|
||
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|
||
Zugfestigkeit und Reißdehnung sowie Wärmedehnung und Wärmeform-
|
||
beständigkeit. Wichtig ist auch, dass die Formbeständigkeit so beschaf-
|
||
fen sein muss, dass es bei höheren Leitertemperaturen und unter
|
||
mechanischer Beanspruchung nicht zur Verlagerung des Leiters in die
|
||
Isolierhülle kommt.
|
||
In den folgenden Unterabschnitten werden die für die unterschiedlichen
|
||
Kabelbauarten verwendeten Isolierstoffe beschrieben.
|
||
2.5.2.2 Imprägnierte Papierisolierung
|
||
Bei der Herstellung papierisolierter Kabel, die sich seit den Anfängen
|
||
der Kabeltechnik als Starkstromkabel sämtlicher Spannungsebenen
|
||
sowie auch als Kommunikationskabel bewährt haben, wird spezielles
|
||
Isolierpapier um den Leiter gewickelt und anschließend in großen Kes-
|
||
seln getrocknet und imprägniert (Bild 2.15). Die Nennspannung und der
|
||
Verwendungszweck bestimmen die Dicke der Isolierung und die Eigen-
|
||
schaften der Imprägniermittel. Im Mittelspannungsbereich und bei Gas-
|
||
druckkabeln werden zähflüssige (hochviskose) Imprägniermittel
|
||
eingesetzt – hier spricht man auch von Massekabeln. Im Hoch- und
|
||
Höchstspannungsbereich werden bei den dort betriebenen Ölkabeln
|
||
dünnflüssige (niederviskose) Isolierflüssigkeiten verwendet.
|
||
In seinem Ausgangszustand hat das Papier einen Wassergehalt von ca.
|
||
6 %. Die Volumenanteile von Zellulose und Luft sind etwa gleich (40 bis
|
||
60 %). Würde man das Papier in dieser Form als Isolierung verwenden,
|
||
so ergäbe sich beim Anlegen eines elektrischen Feldes durch die un-
|
||
terschiedlichen Permittivitätszahlen (Dielektrizitätszahlen) von Luft und
|
||
Zellulose eine inhomogene Feldverteilung mit einer sehr ungünstigen
|
||
elektrischen Beanspruchung des Materials. Aus diesem Grund wird zur
|
||
Verbesserung der elektrischen Eigenschaften das Papier bis auf einen
|
||
Restwassergehalt von 0,1 % getrocknet und getränkt. Das Imprägnier-
|
||
mittel füllt die Hohlräume aus, und man erreicht somit eine gleichmäßi-
|
||
gere elektrische Beanspruchung der Papierisolierung.
|
||
Zur Erhöhung der Lebensdauer werden den Imprägniermitteln Alte-
|
||
rungsschutzmittel (Phenole u. ä.) beigemengt, welche die inneren Zer-
|
||
setzungsvorgänge hemmen. Die elektrischen Eigenschaften der
|
||
Imprägniermittel (Durchschlagfeldstärke, dielektrische Verluste) sind
|
||
stark abhängig vom Feuchtigkeitsgehalt und von Verunreinigungen
|
||
durch Fremdsubstanzen und Alterungsprodukte. Deswegen muss das
|
||
Imprägniermittel gereinigt und „getrocknet“ werden.
|
||
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|
||
|
||
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|
||
Bild 2.15 Imprägnierkessel zur Fertigung von Papierkabeln
|
||
(Quelle: Bayka)
|
||
Für den praktischen Einsatz ist außerdem die temperaturabhängige Vis-
|
||
kosität der Imprägniermittel wichtig. Forderungen an Imprägniermittel
|
||
für Massekabel sind:
|
||
– dünnflüssig bei Imprägniertemperatur (130 °C)
|
||
– genügend zähflüssig bei Betriebstemperatur
|
||
– kein Kristallisieren bei tiefen Temperaturen, damit das Papier-Öl-
|
||
Dielektrikum nicht brüchig wird
|
||
Durch die hohe Viskosität (zähflüssig) ist bei Massekabeln sichergestellt,
|
||
dass bei Beschädigungen keine Masse in das Erdreich gelangt. Dies
|
||
gilt sowohl bei in Betrieb befindlichen Kabeln als auch in verstärktem
|
||
Maße bei außer Betrieb genommenen, alten Kabeln, bei denen die
|
||
Masse meist verharzt ist.
|
||
Für die Anwendung bei großen Höhenunterschieden des Geländes, in
|
||
dem Kabel gelegt werden, kann die Viskosität der Kabeltränkmasse
|
||
durch Beimengungen weiter erhöht werden, damit die Masse nicht ab-
|
||
wandert (Haftmassekabel).
|
||
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|
||
|
||
Das Isolierpapier liegt als dünnes (ca. 0,1 bis 0,2 mm) und schmales
|
||
(ca. 10 bis 30 mm) Band vor. Vor dem Trocknen und Tränken des Pa-
|
||
piers wird der Leiter mit dem Papier umwickelt. In der Regel wird mit
|
||
einem Spalt gewickelt, der 0,3 bis 0,5 mm breit ist. Dadurch wird er-
|
||
reicht, dass das Kabel ohne Faltenbildung des Papiers gebogen werden
|
||
kann. Die nächste Papierlage deckt diesen Spalt bzw. eine Stoßstelle
|
||
ab. Das geschichtete Dielektrikum hat den großen Vorteil, dass kleine
|
||
Fehlstellen in einer Papierlage die elektrische Festigkeit der Isolierung
|
||
kaum mindern, weil derartige Fehlstellen nur mit sehr kleiner Wahr-
|
||
scheinlichkeit in mehreren Papierlagen direkt übereinander liegen.
|
||
Sollten in der Isolierung Hohlräume entstehen, so werden diese durch
|
||
das nachfließende Imprägniermittel wieder ausgefüllt. Die zulässige
|
||
Betriebstemperatur liegt je nach Nennspannung bei 55 bis 80 °C.
|
||
2.5.2.3 Kunststoffisolierung
|
||
Bis etwa 1940 war für Starkstromkabel ölimprägniertes Papier das Iso-
|
||
liermaterial schlechthin. Mit diesen Kabeln liegen inzwischen jahrzehn-
|
||
telange, gute Betriebserfahrungen vor. Die Entwicklung auf dem Gebiet
|
||
der Polymerchemie führte recht bald auch zur Verwendung von Kunst-
|
||
stoffen als Isolierstoff für Starkstromkabel. Hauptgründe hierfür waren
|
||
Vorteile bei Legung und Montage und inbesondere die Wartungsfreiheit.
|
||
Außerdem kann bei den meisten Kunststoffkabeln auf einen metallenen
|
||
Mantel verzichtet werden.
|
||
Bei Kunststoffkabeln liegt eine homogene Isolierung vor. Hier sind die
|
||
Inhomogenitäten im mikroskopischen und makroskopischen Bereich
|
||
ortsfest. Sie können sich zu Fehlerstellen weiterentwickeln, da kein
|
||
Selbstheileffekt auftritt. Dieser Nachteil gegenüber papierisolierten Ka-
|
||
beln muss durch äußerste Sauberkeit und Präzision in der Fertigung
|
||
der Kabel ausgeglichen werden.
|
||
Kunststoffisolierungen aller Spannungsebenen werden in speziellen
|
||
Spritzköpfen nahtlos aufgebracht. Dieser Vorgang wird als Extrusion be-
|
||
zeichnet. Mit modernen Anlagen werden in einem Arbeitsgang bei Mit-
|
||
tel-, Hoch- und Höchstspannungskabeln sowohl die Isolierung, als auch
|
||
die beiden Leitschichten extrudiert (Dreifachspritzkopf).
|
||
Bild 2.16 zeigt prinzipiell die Fertigung eines VPE-isolierten Mittelspan-
|
||
nungskabels. Der Leiter wird von der Spule (Abwickler) abgewickelt und
|
||
läuft über einen Speicher zur Extrusionsanlage. Dieser Speicher wird
|
||
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|
||
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|
||
|
||
benötigt, um während der kontinuierlichen Kabelfertigung die leere
|
||
Spule austauschen und das nächste Leiterstück an das vorhergehende
|
||
anschweißen zu können. In der Extrusionsanlage werden die innere
|
||
Leitschicht, die Isolierung und die äußere Leitschicht in einem Arbeits-
|
||
gang aufgebracht. Nach der Extrusion wird das aufgeschmolzene, ther-
|
||
moplastische Polyethylen (PE) der Isolierung in das nicht mehr
|
||
schmelzbare, thermoelastische vernetzte Polyethylen (VPE) umgewan-
|
||
delt. Dazu wird im Vernetzungsrohr Energie in Form von Wärmestrah-
|
||
lung unter Druck zugeführt. Während des Vernetzungsprozesses darf
|
||
das Kabel das Vernetzungsrohr nicht berühren. Deshalb werden die Ver-
|
||
netzungsrohre entweder in einer Kettenlinie oder senkrecht angeordnet.
|
||
Bild 2.16 VPE-Kabel: Prinzip der Extrusion, Vernetzung, Kühlung
|
||
(Quelle: Troester)
|
||
Bild 2.17 Einteilung der Polymerwerkstoffe und Beispiele
|
||
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|
||
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|
||
|
||
60
|
||
Danach muss das Kabel von der Vernetzungstemperatur (im Mittel
|
||
200 °C, je nach Prozesssteuerung) auf Raumtemperatur gekühlt werden.
|
||
In der Kabeltechnik werden überwiegend die Thermoplaste Polyvinyl-
|
||
chlorid (PVC), Polyethylen (PE) und die Thermoelaste vernetztes Poly-
|
||
ethylen (VPE) und Ethylen-Propylen-Gummi (EPR) verwendet (Bild
|
||
2.17).
|
||
Thermoplaste sind Polymerisate, die im Wesentlichen aus fadenförmi-
|
||
gen linearen, teils aber auch aus verzweigten Molekülen bestehen.
|
||
Thermoplaste sind bei hinreichend hoher Temperatur plastisch formbar.
|
||
Thermoelaste sind Polymerisate, die aus räumlich vernetzten Molekülen
|
||
bestehen. Im Gegensatz zu den Thermoplasten sind sie auch bei hö-
|
||
heren Temperaturen nicht plastisch formbar. Die Thermoelaste werden
|
||
unterschieden in Duroplaste, die als Kabelisolierstoffe nicht von Bedeu-
|
||
tung sind, und Elastomere (Bild 2.17). Weitere Eigenschaften werden in
|
||
Tabelle 2.9 aufgelistet.
|
||
Isolierstoff
|
||
Dichte
|
||
g/cm3
|
||
elektrische
|
||
Eigenschaften
|
||
thermische Eigenschaften
|
||
Permit -
|
||
tivitäts -
|
||
zahl
|
||
Verlust-
|
||
faktor
|
||
zulässige
|
||
Leitertemperatur
|
||
spezifi-
|
||
scher
|
||
Wärme -
|
||
wider -
|
||
stand
|
||
r
|
||
tan
|
||
Dauer-
|
||
betrieb
|
||
Kurz-
|
||
schlussfall
|
||
10 -3
|
||
°C
|
||
°C
|
||
K · m/W
|
||
imprägniertes
|
||
Papier
|
||
1
|
||
3,5
|
||
3–9
|
||
55–803)
|
||
135–1801)
|
||
6,0
|
||
PVC
|
||
1,3
|
||
4
|
||
< 80
|
||
70
|
||
140–1602)
|
||
6,0
|
||
PE
|
||
0,93
|
||
2,3
|
||
0,5
|
||
70
|
||
150
|
||
3,5
|
||
VPE
|
||
0,93
|
||
2,3
|
||
0,5
|
||
90
|
||
250
|
||
3,5
|
||
EPR
|
||
1,33)
|
||
333)
|
||
53)
|
||
60–903)
|
||
250
|
||
5,03)
|
||
Tabelle 2.9 Elektrische und thermische Eigenschaften verschiedener
|
||
Isolierstoffe
|
||
1) abhängig von der Nennspannung
|
||
2) abhängig vom Leiterquerschnitt
|
||
3) abhängig von der Mischung (in einer bestimmten Bandbreite)
|
||
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||
|
||
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|
||
Polyvinylchlorid (PVC)
|
||
Reines PVC ist ein harter, weißer Stoff, der in dieser Form als Kabel-
|
||
isolierung nicht verwendet werden kann. Um die vielfältigen Anforderun-
|
||
gen einer Kabelisolierung zu erfüllen, wird das PVC vor der Extrusion
|
||
mit Füllstoffen, Weichmachern, Stabilisatoren, Farbpigmenten und Gleit-
|
||
mitteln vermischt.
|
||
Füllstoffe verbessern die thermischen Eigenschaften und die Verarbeit-
|
||
barkeit der Mischung. Als Füllstoffe finden Kreide und Kaolin Verwendung.
|
||
Weichmacher sind ölartige Substanzen, welche die intermolekularen
|
||
Kräfte des PVC vermindern. Sie haben die Aufgabe, die Einfriertempe-
|
||
ratur auf –10 bis –30 °C herabzusetzen und so die Geschmeidigkeit bei
|
||
Gebrauchstemperatur zu erhöhen.
|
||
Stabilisatoren verhindern den durch Licht und Wärme verursachten
|
||
Abbau des PVC-Makromoleküls durch Binden von Spaltprodukten und
|
||
freien Radikalen. Stabilisatoren bestehen meist aus einer Kombination
|
||
von basischen und organischen Bleiverbindungen.
|
||
PVC-isolierte Kabel haben hohe dielektrische Verluste. Die Anwendung
|
||
ist somit auf den Spannungsbereich bis 10 kV begrenzt. Nachteilig wirkt
|
||
sich weiterhin die Sprödigkeit des Materials bei tiefer Temperatur aus.
|
||
Bei sehr hoher Temperatur wirkt die Entstehung des Chlorwasserstoffes
|
||
brandhemmend. Der im Brandfall freigesetzte Chlorwasserstoff ist
|
||
jedoch giftig und korrosionsfördernd. PVC ist chemisch beständig, was-
|
||
serunempfindlich und hat eine hohe Lebensdauer (Alterungsbeständig-
|
||
keit). Die zulässige Betriebstemperatur liegt je nach Nennspannung bei
|
||
65 oder 70 °C.
|
||
Polyethylen (PE)
|
||
In den aktuellen DIN-VDE-Bestimmungen ist PE als Isolierstoff für Stark-
|
||
stromkabel nicht mehr enthalten. Es wurde durch das vernetzte Poly-
|
||
ethylen (VPE) ersetzt. Da PE das Grundmaterial für VPE ist, werden
|
||
hier trotzdem die prinzipiellen Merkmale beschrieben (Bild 2.18).
|
||
PE ist ein teilkristallines Material, d. h. es besteht aus kristallinen (räum-
|
||
lich geordneten) Bereichen, die durch amorphe (ungeordnete) Bereiche
|
||
unterbrochen sind. Der Werkstoff PE ist ein reiner Kohlenwasserstoff
|
||
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||
|
||
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|
||
und hat sehr geringe dielektrische Verluste und eine niedrige Permitti-
|
||
vitätszahl. Die Durchschlagfestigkeit des reinen Werkstoffes ist sehr
|
||
hoch, sinkt jedoch bei den erforderlichen Isolierwanddicken deutlich ab.
|
||
Nachteile des PE sind die Brennbarkeit, die Quellung in Mineralölen,
|
||
der hohe Ausdehnungskoeffizient und die Unbeständigkeit gegen UV-
|
||
Strahlung. Die zulässige Betriebstemperatur liegt bei 70 °C.
|
||
Vernetztes Polyethylen (VPE)
|
||
Zur Verbesserung des Temperaturverhaltens wird PE vernetzt. Hierbei
|
||
werden die Fadenmoleküle des PE räumlich verknüpft. Im internationa-
|
||
len Sprachgebrauch spricht man daher von crosslinked Polyethylene
|
||
(XLPE). Im Bereich der Mittel- und Hochspannung wird die peroxidische
|
||
Trockenvernetzung angewendet [2.15]. Das Silan-Vernetzungsverfah-
|
||
ren hat sich in Deutschland nur im Bereich der Niederspannung durch-
|
||
gesetzt. Eine weitere Möglichkeit zur Vernetzung ist die energiereiche
|
||
Bestrahlung.
|
||
Bei allen Arten der Vernetzung müssen dem PE Zusatzstoffe beigefügt
|
||
werden, die reaktionsfähige Stellen an den Polymerketten erzeugen.
|
||
Unter Zufuhr von Energie (Wärme, Druck, Strahlung) erfolgt dann die
|
||
dreidimensionale Vernetzung der Moleküle.
|
||
Bild 2.18 Struktur und Eigenschaften von Polyethylen unvernetzt
|
||
(PE) und vernetzt (VPE)
|
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||
|
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|
||
Bis zum Schmelzbereich der Kristalle (110 bis 115 °C) hat VPE etwa
|
||
gleiche Eigenschaften wie PE. Im Gegensatz zu PE ist VPE bei höheren
|
||
Temperaturen formbeständig, es verhält sich mechanisch wie weiches
|
||
Gummi. Deshalb sind für VPE-isolierte Kabel höhere Leitertemperaturen
|
||
zulässig als für PE-isolierte Kabel (siehe Abschnitt 2.5.2.4). Die zuläs-
|
||
sige Betriebstemperatur liegt bei 90 °C.
|
||
Ethylen-Propylen-Gummi (EPR)
|
||
EPR (ethylene propylene rubber) dient als Oberbegriff für unterschied-
|
||
liche Isolierstoffmischungen auf der Basis von Ethylen-Propylen-Kaut-
|
||
schuk, die verschiedene Füllstoffe, Weichmacher, Stabilisatoren und
|
||
Vernetzungsmittel (Vulkanisationsmittel) enthalten. Diese Elastomermi-
|
||
schungen werden in Deutschland als Isolierstoff für Sonderanwendun-
|
||
gen, z. B. im Bergbau und Schiffbau eingesetzt. Sie sind sehr flexibel
|
||
und verbinden gute elektrische Eigenschaften mit guter Alterungsbe-
|
||
ständigkeit. Im Ausland sind EPR-Kabel bis 150 kV im Einsatz. Die zu-
|
||
lässige Betriebstemperatur liegt je nach Mischung bei 60 bis 90 °C.
|
||
2.5.2.4 Vergleich der Isolierstoffe
|
||
In Tabelle 2.10 sind die betrieblichen Vor- und Nachteile der verschie-
|
||
denen Isolierstoffe dargestellt. Einige Angaben zu deren elektrischen
|
||
und thermischen Eigenschaften sind Tabelle 2.9 zu entnehmen [2.11,
|
||
2.12].
|
||
Tabelle 2.10 Vor- und Nachteile verschiedener Isolierstoffe
|
||
Isolierstoff
|
||
Einsatzbereich
|
||
in Deutschland
|
||
Vorteile
|
||
Nachteile
|
||
imprägniertes
|
||
Papier
|
||
1 – 400 kV
|
||
– sehr lange Erfahrung
|
||
– unempfindlich gegen
|
||
einzelne Fehlstellen
|
||
durch geschichtetes
|
||
Dielektrikum und
|
||
Selbstheileffekt
|
||
– hohe elektrische
|
||
Festigkeit
|
||
– gute thermische
|
||
Eigenschaften
|
||
– empfindlich gegen
|
||
Feuchte
|
||
– aufwändige Montage
|
||
durch spezialisierte
|
||
Monteure
|
||
– wenig geeignet für
|
||
große Höhenunter-
|
||
schiede
|
||
– hohes Kabelgewicht
|
||
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||
|
||
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|
||
2.5.3 Innere und äußere Leitschicht
|
||
Auf die Leiter von Mittel- und Hochspannungskabeln wird eine schwach
|
||
leitende Schicht aufgebracht, die das elektrische Feld an der Leiterober-
|
||
fläche homogenisiert (Bild 2.19). Diese innere Leitschicht verhindert die
|
||
Entstehung von Teilentladungen an der Grenzschicht zwischen Leiter
|
||
und Isolierung. Außerdem mindert die innere Leitschicht die mechani-
|
||
sche und thermische Beanspruchung der Isolierung bei Kurzschlüssen.
|
||
Verwendet werden je nach Isolierung leitfähige Papier- bzw. Gewebe-
|
||
bänder. Leitfähiger Kunststoff wird in einem Arbeitsgang zusammen mit
|
||
der Isolierung extrudiert. Bild 2.19 zeigt die Wirkung der Leitschichten
|
||
Tabelle 2.10 (Fortsetzung) Vor- und Nachteile verschiedener
|
||
Isolierstoffe
|
||
Isolierstoff
|
||
Einsatzbereich
|
||
in Deutschland
|
||
Vorteile
|
||
Nachteile
|
||
PVC
|
||
1 – 6 kV
|
||
– lange Erfahrung
|
||
– einfache Verarbei-
|
||
tung
|
||
– einfache Montage
|
||
– flammwidrig
|
||
– geringe thermische
|
||
Festigkeit
|
||
– nicht geeignet für
|
||
U > 10 kV
|
||
– Versprödung bei
|
||
niedriger Temperatur
|
||
PE
|
||
in Deutschland
|
||
durch VPE
|
||
ersetzt
|
||
– hohe elastische
|
||
Festigkeit
|
||
– gute elektrische
|
||
Eigenschaften
|
||
– einfache Montage
|
||
– geringe thermische
|
||
Festigkeit
|
||
– brennbar
|
||
VPE
|
||
1 – 400 kV
|
||
(500 kV)
|
||
– hohe elastische Fes-
|
||
tigkeit
|
||
– gute thermische
|
||
Eigenschaften
|
||
– gute elektrische
|
||
Eigenschaften
|
||
– einfache Montage
|
||
– hohe Anforderungen
|
||
an Fertigungs -
|
||
technologie
|
||
– brennbar
|
||
EPR
|
||
1 – 110 kV in
|
||
Sonderfällen
|
||
– sehr flexibel
|
||
– großer zulässiger
|
||
Temperaturbereich
|
||
– geringe Zugfestigkeit
|
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||
|
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|
||
Bild 2.20 Vergleich der Feldverteilung bei dreiadrigen papierisolierten
|
||
Mittelspannungskabeln (Darstellung der Augenblickswerte
|
||
in einem Drehstromsystem)
|
||
auf die Feldsteuerung in der Isolierung. Weitere Informationen zu Feld-
|
||
steuerungen siehe Abschnitt 3.2.2. Die Leitfähigkeit wird durch Zugabe
|
||
von speziellem Ruß erreicht.
|
||
Bild 2.19 Auswirkung der inneren Leitschicht auf den Feldlinienverlauf
|
||
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|
||
|
||
Entsprechend der inneren Leitschicht wird auch über der Isolierung
|
||
(siehe Abschnitt 2.5.2) eine glatte, leitfähige Schicht – die äußere Leit-
|
||
schicht – aufgebracht, die mit dem Schirm elektrisch verbunden ist.
|
||
Durch diese beiden Leitschichten wird der Isolierstoff elektrisch gleich-
|
||
mäßig belastet, lokale Feldstärkeüberhöhungen treten nicht auf. Wird bei
|
||
mehradrigen Kabeln über der Isolierung jedes Einzelleiters eine äußere
|
||
Leitschicht aufgebracht, so ergeben sich gleichmäßige Feldverteilungen,
|
||
und die Zwickelräume bleiben feldfrei (Bild 2.20). Verwendet werden je
|
||
nach Isolierung leitfähiges Papier oder extrudierter leitfähiger Kunststoff.
|
||
2.5.4 Schirm und konzentrischer Leiter
|
||
2.5.4.1 Schirm
|
||
Der Schirm besteht aus Kupferdrähten mit Querleitwendel oder -bän -
|
||
dern, die um die Kabelader oder bei mehradrigen Kabeln um die ver-
|
||
seilten Adern gelegt sind. Er dient als Berührungsschutz und zum Leiten
|
||
der Ableit- und Fehlerströme. Unter bestimmten Voraussetzungen kann
|
||
bei bestimmten Kabelbauarten (z. B. bei PVC-isolierten Kabeln für
|
||
Nennspannungen bis 10 kV) die Stahlflachdrahtbewehrung als Schirm
|
||
verwendet werden. Die Mindestschirmquerschnitte sind DIN VDE 0276
|
||
zu entnehmen.
|
||
2.5.4.2 Konzentrischer Leiter
|
||
Bei Niederspannungskabeln kann der vierte Leiter – entweder Neutral-
|
||
leiter (N) oder kombinierter Neutral- und Schutzleiter (PEN) – auch als
|
||
konzentrischer Leiter ausgeführt werden. Dabei können die Kupfer-
|
||
drähte seilförmig um die anderen Adern gewickelt oder als Ceander-Lei-
|
||
ter ausgeführt sein. In beiden Fällen ist eine Querleitwendel vorhanden.
|
||
Bei der Ceander-Konstruktion mit wellenförmig um die anderen Adern
|
||
gelegten Drähten ist eine Abzweigmuffenmontage möglich, ohne den
|
||
vierten Leiter zu unterbrechen.
|
||
2.5.5 Mantel
|
||
Zum Schutz der Kabelisolierung gegen äußere mechanische und
|
||
chemische Einflüsse, insbesondere Feuchtigkeit, ist ein Mantel erfor-
|
||
derlich.
|
||
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|
||
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|
||
|
||
2.5.5.1 Kunststoffmantel
|
||
Werkstoffe für Kunststoffmäntel sind PVC und PE. Deren Vorteile sind
|
||
das geringe Gewicht, die gute Biegsamkeit, die Abriebfestigkeit sowie
|
||
die Erschütterungs- und Korrosionsbeständigkeit. Allerdings sind Kunst-
|
||
stoffe im Gegensatz zu Metall nicht diffusionsdicht gegen Wasser.
|
||
Bei Niederspannungskabeln wird als Mantelmaterial am häufigsten PVC
|
||
verwendet. Die Gründe hierfür sind seine Widerstandsfähigkeit gegen-
|
||
über chemischen Einflüssen, seine Flammwidrigkeit, Mikrobenfestigkeit
|
||
und Erschütterungsunempfindlichkeit. Die Zusammensetzung der ein-
|
||
zelnen Komponenten, die eine gebrauchsfähige PVC-Mischung erge-
|
||
ben, wird den besonderen Anforderungen, die hauptsächlich in
|
||
mechanischer und thermischer Festigkeit liegen, angepasst.
|
||
PE-Mäntel haben gegenüber PVC bessere mechanische Eigenschaf-
|
||
ten, eine kleinere Wasserdampf-Diffusionskonstante [2.16] und günsti-
|
||
gere Gleiteigenschaften. PE-Mäntel haben eine höhere mechanische
|
||
Resistenz als PVC-Mäntel bei gleichzeitiger guter Flexibilität.
|
||
VPE-isolierte Mittel- und Hochspannungskabel werden heute fast aus-
|
||
schließlich mit PE-Mänteln versehen. Die schwarz eingefärbten Kabel-
|
||
mäntel sind UV-beständig (DIN VDE 0276).
|
||
2.5.5.2 Metallmantel
|
||
Seit Beginn der Kabeltechnik wird Blei für die Herstellung von Kabel-
|
||
mänteln verwendet. Da reines Blei gegenüber Schwingungen, Erschüt-
|
||
terungen und Vibrationen nicht ermüdungssicher ist, sondern zu
|
||
interkristalliner Rissbildung neigt, ist in Deutschland nach DIN 17640
|
||
schwach kupferlegiertes Blei (Kabelblei) vorgeschrieben. Höhere Anfor-
|
||
derungen an die Dauerfestigkeit erfüllen Legierungen, z. B. mit Tellur.
|
||
Der Bleimantel wird nahtlos aufgepresst; er hat eine gute Biegefähigkeit
|
||
und ist unempfindlich gegen viele chemische Einflüsse. Als Nachteile
|
||
sind sein hohes Gewicht, seine geringe Elastizität und mechanische
|
||
Festigkeit sowie die Empfindlichkeit gegen Erschütterungen zu nen-
|
||
nen.
|
||
Vereinzelt wird noch Aluminium als Mantelmaterial verwendet. Es wird
|
||
ähnlich wie Blei nahtlos auf die Kabelader aufgepresst. Die gegenüber
|
||
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|
||
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|
||
|
||
Blei geringere Biegefähigkeit des Aluminiums kann bei größeren Kabel-
|
||
durchmessern durch Wellen des Mantels (Wellmantel) verbessert
|
||
werden. Das niedrige Gewicht des Aluminiums, ferner seine hohe Elas-
|
||
tizität, mechanische Festigkeit, Erschütterungsbeständigkeit und seine
|
||
gute elektrische Leitfähigkeit sind gegenüber Blei hervorragende Merk-
|
||
male. Als gravierender Nachteil hat sich die hohe Korrosionsempfind-
|
||
lichkeit erwiesen. Aluminiummäntel erfordern daher stets einen guten
|
||
Korrosionsschutz, der gegen mechanische und elektrische Beanspru-
|
||
chungen beständig sein muss.
|
||
Kunststoffisolierte Kabel benötigen im Allgemeinen keinen Metallmantel.
|
||
Als Diffusionssperre kann jedoch ein Schichtenmantel eingesetzt wer-
|
||
den (querwasserdichtes Kabel). Er besteht aus einer Aluminium- oder
|
||
Kupferfolie, die mit dem PE-Mantel (äußere Schutzhülle) fest verklebt
|
||
ist. Kabel mit Nennspannungen ab 60 kV werden üblicherweise quer-
|
||
wasserdicht ausgeführt.
|
||
2.5.6 Bewehrung
|
||
Die Bewehrung soll das Kabel gegen mechanische Schäden bei Trans-
|
||
port und Einbau schützen. Bei papierisolierten Kabeln mit Bleimantel ist
|
||
allgemein eine Stahlbandbewehrung, bestehend aus zwei überlappend
|
||
gewickelten, mit bituminöser Masse überzogenen oder feuerverzinkten
|
||
Stahlbändern ausreichend. Die Dicke der Bänder richtet sich nach dem
|
||
Kabeldurchmesser.
|
||
Für größere Zugbeanspruchungen – wie sie beim maschinellen Ziehen
|
||
von Kabeln auftreten können, z. B. bei Verwendung in Rohrsystemen,
|
||
bei Seekabeln oder in Bergwerksanlagen – sind Bewehrungen aus
|
||
Stahldrähten je nach Beanspruchung als Flach- oder Runddraht vorzu-
|
||
sehen. In Sonderfällen erhalten einadrige Kabel eine Stahldrahtbeweh-
|
||
rung aus unmagnetischem Werkstoff oder, z. B. bei Niederdruck-
|
||
Ölkabeln aus Kostengründen, eine offene Stahldrahtbewehrung.
|
||
Bei Kabeln mit Aluminiummantel kann wegen der größeren Festigkeit
|
||
dieses Mantels auf eine Bewehrung verzichtet werden. Kunststoffkabel
|
||
werden im Allgemeinen ohne Bewehrung verwendet.
|
||
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|
||
|
||
2.5.7 Schutzhülle
|
||
Bei den im Bestand befindlichen Kabeln mit Papierisolierung, siehe Bau-
|
||
arten in Abschnitt 2.7 und bei Seekabel heutiger Bauart werden als
|
||
Schutz gegen Korrosion Schutzhüllen eingesetzt.
|
||
Bei bewehrten Kabeln unterscheidet man eine innere Schutzhülle zwi-
|
||
schen Mantel und Bewehrung und eine äußere Schutzhülle über der Be-
|
||
wehrung. Die innere Schutzhülle verhindert außerdem Beschädigungen
|
||
des Mantels durch die Bewehrung. Für die Ausführung der verschiede-
|
||
nen Arten von Schutzhüllen gelten die Bestimmungen in den Teilen der
|
||
Norm DIN VDE 0276.
|
||
Die innere Schutzhülle besteht meistens aus mehreren Papier- oder Fa-
|
||
serstofflagen, die mit bituminöser Masse getränkt sind. Zur Erhöhung
|
||
des Korrosionsschutzes können Kunststofffolien als Zwischenschichten
|
||
eingebracht sein.
|
||
Die äußere Schutzhülle besteht aus Faserstoffen oder einer extrudierten
|
||
Hülle aus Kunststoff. Bei Verwendung von getränkten Faserstoffen er-
|
||
hält die äußere Schutzschicht einen nichtklebenden Überzug – z. B. aus
|
||
Schlämmkreide – um ein Verkleben des Kabels auf der Kabelspule zu
|
||
vermeiden.
|
||
Der Korrosionsschutz von Mehrmantelkabeln besteht aus Bitumen und
|
||
Kunststoffbändern.
|
||
Kabelmäntel aus Aluminium werden ausschließlich durch eine Schicht
|
||
aus verklebten Kunststoffbändern gegen Korrosion geschützt. Die äu-
|
||
ßere Schutzhülle besteht aus extrudiertem Kunststoff (PVC oder PE).
|
||
2.5.8 Weitere Kabelaufbauelemente
|
||
2.5.8.1 Zwickelfüllung
|
||
Der innere Bereich zwischen den einzelnen Adern eines mehradrigen
|
||
Kabels wird als Zwickel bezeichnet. Dieser Hohlraum kann mit einem
|
||
so genannten Beilauf ausgefüllt werden. Bei papierisolierten Kabeln ver-
|
||
wendet man dafür ein ölgetränktes Faserseil (Jute oder Papier). Bei
|
||
kunststoffisolierten Kabeln besteht diese Zwickelfüllung aus Kunststoff
|
||
(z. B. Polypropylen oder unterschiedliche Recyclate). Durch den Einsatz
|
||
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|
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|
||
|
||
von Zwickelfüllungen soll eine Ausbreitung eingedrungener Feuchtigkeit
|
||
zwischen den Adern oder ein Wegfließen von Vergussmasse bei der
|
||
Garniturenmontage vermieden werden.
|
||
2.5.8.2 Aufpolsterelemente
|
||
Aufpolsterelemente haben unterschiedliche Funktionen – z. B. Herstel-
|
||
lung einer möglichst kreisrunden Außenkontur bei mehradrigen Kabeln –
|
||
und bestehen je nach Anwendungsfall aus unterschiedlichen Materialien.
|
||
2.5.8.3 Elemente zur Herstellung der Längs- und Querwasser-
|
||
dichtheit
|
||
Soll die Ausbreitung von Wasser oder Feuchtigkeit im Kabel und damit
|
||
ein Eindringen in die Isolierung verhindert werden, bettet man die
|
||
Schirmdrähte in ein quellfähiges Material (Quellvlies) ein. Hierdurch wird
|
||
die weitere Ausbreitung von beispielsweise nach einer Mantelbeschä-
|
||
digung in das Kabel eingedrungenem Wasser in Längsrichtung des
|
||
Schirms verhindert.
|
||
Da durch alle polymeren Grundstoffe – wenn auch in sehr unterschied-
|
||
lichem Maß – Wasserdampf hindurchdiffundieren kann, bietet ein Kunst-
|
||
stoff-Außenmantel allein keinen absoluten Schutz gegen das Eindringen
|
||
von Feuchtigkeit in Querrichtung des Kabels. Wenn diese Querwasser-
|
||
dichtheit gefordert wird, kann zwischen dem Kupferschirm und dem PE-
|
||
Mantel des Kabels als Diffusionssperre ein einseitig kunststoff -
|
||
beschichtetes Aluminiumband in Längsrichtung eingelegt und mit dem
|
||
PE-Mantel sowie an der Überlappungsstelle dicht verbunden werden
|
||
(Al-Schichtenmantel).
|
||
2.6 Alterung von Starkstromkabeln
|
||
Für die Lebensdauer eines Kabels ist, wenn es nicht durch äußeren Ein-
|
||
fluss beschädigt wird, die Lebensdauer des Isolierstoffes entscheidend.
|
||
Über die gesamte geforderte Lebensdauer sollten die an eine Kabeliso-
|
||
lierung gestellten Anforderungen möglichst in gleich bleibender Qualität
|
||
erfüllt werden, d. h. ein sehr wichtiges Kriterium ist die Alterungsbestän-
|
||
digkeit eines Dielektrikums. Allgemein versteht man unter Alterung die
|
||
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|
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||
|
||
Änderung anfänglicher Eigenschaften durch unterschiedliche Einwirkun-
|
||
gen über der Zeit. Die wesentlichen Einwirkungen auf die Isolierung sind
|
||
elektrischer, thermischer, chemischer und mechanischer Art sowie deren
|
||
gegenseitig sich verstärkende Wechselwirkung.
|
||
Der Isolierstoff wird während des Betriebs elektrisch durch die Höhe der Be-
|
||
triebsspannung sowie durch gelegentliche kurzzeitige Überspannungen und
|
||
thermisch durch Stromwärmeverluste beansprucht. Dadurch erfolgt eine Al-
|
||
terung des Isoliermaterials. Die Geschwindigkeit des Alterungsvorgangs
|
||
durch thermische Einwirkung ist von der Temperatur und deren Einwirkungs-
|
||
zeit abhängig. Außerdem ergibt sich eine Alterung infolge von Temperatur-
|
||
wechseln. Dadurch können z. B. kleine gasgefüllte Hohlräume entstehen,
|
||
in denen bei genügend hoher Feldstärke Glimmerscheinungen auftreten.
|
||
Alterungsprozesse verursachen eine kontinuierliche Abnahme der
|
||
Spannungsfestigkeit, die innerhalb der Lebensdauer eines Kabelsys-
|
||
tems keinesfalls auf die im Betrieb zu erwartende maximale Spannung
|
||
absinken darf.
|
||
Je nach Art des betrachteten Isoliersystems
|
||
– geschichtete Dielektrika (Papierisolierung)
|
||
– homogene Dielektrika (Kunststoffisolierung)
|
||
kann es zu unterschiedlichen Alterungsprozessen kommen, wobei ver-
|
||
schiedene Spezifika zu beachten sind.
|
||
2.6.1 Alterungsprozesse in Papierisolierungen
|
||
Ein typischer Alterungsprozess bei Papierisolierungen ist eine chemische
|
||
Zersetzung der Tränkmasse auf Grund der unterschiedlichen Dielektri-
|
||
zitätszahlen ɛr von Papier und Tränkmasse (siehe Abschnitt 2.4.1); durch
|
||
die wesentlich stärkere elektrische Belastung der Tränkmasse kann es
|
||
unter ungünstigen Umständen zu einer Verharzung der Tränkmasse
|
||
kommen [2.13]. Dies hat eine Viskositätsänderung zur Folge, so dass im
|
||
ungünstigen Fall die Tränkmasse nicht mehr nachfließen kann, und
|
||
macht sich in einem Anstieg des tan bemerkbar. Die Verlustfaktormes-
|
||
sung ist daher eine aussagefähige Prüfung (siehe Abschnitt 8.1.1).
|
||
In Gefällstrecken können sich durch Masseabwanderung Trockenzonen
|
||
in der Kabelisolierung bilden. In die entstandenen Hohlräume zwischen
|
||
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|
||
|
||
zwei Papierlagen kann keine Imprägniermasse nachfließen und auftre-
|
||
tende Teilentladungen können zu einer beschleunigten Alterung führen.
|
||
Ein weiterer Mechanismus, der zu einer vorzeitigen Alterung papieriso-
|
||
lierter Kabel führt, ist die Korrosion des Bleimantels („Bleifraß“), in des-
|
||
sen Folge Feuchtigkeit in das Kabel eindringen kann, was schließlich
|
||
zum Durchschlag der Isolierung an der betroffenen Stelle führt.
|
||
2.6.2 Alterungsprozesse in Kunststoffisolierungen
|
||
Bei Kabeln mit homogener Isolierung kann es unter ungünstigen Bedin-
|
||
gungen (z. B. Lastspiele) durch Wärmeausdehnung des Leiters zu einer
|
||
unzulässigen Druckbeanspruchung und sogar zu Verformungen und
|
||
Verklebungen der Isolierung kommen, was neben einem negativen Ein-
|
||
fluss auf das elektrische Verhalten auch Auswirkungen z. B. auf Zug-
|
||
festigkeit bzw. Bruchdehnung des Isolierstoffs hat. Speziell bei
|
||
PVC-isolierten Kabeln können sich diese mechanischen Eigenschaften
|
||
durch Weichmacherverlust stark verschlechtern.
|
||
Wegen relativ großer Ausdehnungskoeffizienten bei VPE- (und PE-)
|
||
Kabeln können sich im Aufbau der Isolierung Hohlräume bilden.
|
||
Zur vorzeitigen Alterung organischer Isolierstoffe, insbesondere bei dem
|
||
für Mittel- und Hochspannungskabel verwendeten vernetztem Polyethy-
|
||
len (VPE), kann es bei Vorhandensein von Störstellen in der – ansons-
|
||
ten homogenen – Isolierung und Anliegen eines elektrischen Feldes
|
||
kommen.
|
||
Kritisch ist die Entstehung von Entladungskanälen im Dielektrikum, die
|
||
wegen ihrer verästelten, bäumchenartigen Struktur auch als „trees“ be-
|
||
zeichnet werden. Man unterscheidet
|
||
– Electrical tree
|
||
– Water tree
|
||
– Electrochemical tree
|
||
Diese Strukturen werden nun näher beschrieben.
|
||
Bereits 1972 wurde aus den USA über Häufungen von Fehlern an PE-
|
||
und VPE-isolierten Mittelspannungskabeln mit grafitierter äußerer Leit-
|
||
schicht berichtet [2.17]. Bei diesen Kabeln waren nicht wie bei den heu-
|
||
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|
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|
||
|
||
tigen Kabeln die äußere Leitschicht fest verschweißt und extrudiert, son-
|
||
dern mit einem Grafitpulver beschichtet. In den 1980er Jahren traten
|
||
auch in Deutschland zunehmend innere Fehler an kunststoffisolierten
|
||
Mittelspannungskabeln auf. Bei diesen Kabeln wurden in der Umgebung
|
||
der Fehlerstelle water trees (Wasserbäumchen) festgestellt [2.18].
|
||
Nachfolgend werden die verschiedenen Formen des treeing (Bildung
|
||
von Bäumchen) in festen Isolierungen und ihre Bedeutung kurz erörtert.
|
||
Man unterscheidet electrical trees (elektrische Bäumchen), water trees
|
||
(Wasserbäumchen) und electrochemical trees (elektrochemische Bäum-
|
||
chen). Trees können entstehen, wenn die Isolierung Störstellen aufweist
|
||
und ein elektrisches Feld anliegt. Trees der verschiedensten Arten sind
|
||
bislang in allen organischen Kabelisolierstoffen einschließlich des öl-
|
||
oder masseimprägnierten Papiers festgestellt worden.
|
||
2.6.2.1 Electrical tree
|
||
Unter electrical trees versteht man bleibende Entladungskanäle, bei
|
||
denen der Isolierstoff durch schnelle Bewegung von Elektronen abge-
|
||
baut wurde. Die Entladungskanäle haben die Form von feinen Veräste-
|
||
lungen, die meist von einem Punkt an einer Grenzfläche ausgehen.
|
||
Ausgangspunkt können Hohlräume (voids) und Fremdeinschlüsse (con-
|
||
taminants) in der Isolierung, Unregelmäßigkeiten an Grenzschichten
|
||
oder Verunreinigungen in den Leitschichten sein. Derartige trees können
|
||
den vollständigen elektrischen Durchschlag einleiten (Bild 2.21).
|
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Bild 2.21 Electrical tree
|
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||
|
||
2.6.2.2 Water tree
|
||
Water trees können sich, wie auch electrical trees, in allen organischen
|
||
Isolierstoffen bilden. Water trees können entstehen, wenn die Isolierung
|
||
Unregelmäßigkeiten aufweist, Wasser bzw. Feuchtigkeit vorhanden ist
|
||
und ein elektrisches Feld anliegt. Man unterscheidet zwischen vented
|
||
trees (Bild 2.22) und bow-tie trees (Bild 2.23).
|
||
Bild 2.23 Bow-tie tree
|
||
Bild 2.22 Vented tree
|
||
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||
|
||
Vented trees entstehen meist an Unregelmäßigkeiten der Grenzschich-
|
||
ten zwischen Isolierung und Leitschichten. Jedoch führt nicht jede Fehl-
|
||
stelle zu einem tree. Das Vorhandensein von Inhomogenitäten, z. B.
|
||
Verunreinigungen, scheint für das Entstehen von trees wichtiger zu sein
|
||
als eine hohe Feldstärke.
|
||
Bild 2.24 Electrical tree an einem water tree in der VPE-Isolierung
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Bow-tie trees entstehen immer an Fehlstellen in der Isolierung, z. B. mi-
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kroskopisch kleinen Verunreinigungen und Hohlräumen, jedoch nicht an
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jeder Fehlstelle. Sie wachsen von beiden Seiten einer Störstelle in Rich-
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tung des elektrischen Feldes. Ihr Wachstum ist begrenzt, da der Was-
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sernachschub endlich ist; daher sind sie weniger gefährlich als die
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vented trees, die von der äußeren oder inneren Leitschicht aus vorwach-
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sen und bei Erreichen einer kritischen Länge den Durchschlag der Iso-
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lierung einleiten können, indem sie zu einem electrical tree umschlagen.
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Water trees unterscheiden sich von electrical trees in folgenden Punk-
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ten:
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– Sie stellen einen geschädigten Bereich der Isolierung dar, in dem sich
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freies Wasser befindet.
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– Ihre Bildung erfolgt relativ langsam.
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– Sie lassen sich im Allgemeinen nur durch Einfärben der Isolierung
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optisch nachweisen. Ein Nachweis einzelner trees durch elektrische
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Messungen gelang bisher nicht.
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– Sie können auch in elektrischen Feldern mit relativ geringer Feld-
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stärke entstehen.
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Schäden an Kabeln sind dann zu erwarten, wenn water trees soweit ge-
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wachsen sind, dass sie einen großen Teil der Isolierstrecke überbrü-
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cken, oder wenn water trees in electrical trees umschlagen (Bild 2.24).
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2.6.2.3 Electrochemical tree
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Electrochemical trees entstehen, wenn mit Ionen angereichertes Wasser
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in der Isolierung auftritt und sich diese Ionen in der Isolierung absetzen.
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Fortgeschrittene Bildung von water trees führte bei bestimmten Chargen
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PE- und VPE-isolierter Mittelspannungskabel zu Serienausfällen. Diese
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Kabel hatten eine grafitierte äußere Leitschicht und stammten aus den
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Herstellungsjahren von etwa 1973 bis 1980. Die Ursachen der Ausfälle
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wurden in Zusammenarbeit von Kabelherstellern und -betreibern sowie
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Universitäten und Prüfinstituten weitgehend geklärt. Dadurch konnten
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Werkstoffauswahl, Kabelkonstruktion, Herstell- und Prüfverfahren sig-
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nifikant verbessert werden. Die Erfahrungen sind in DIN VDE 0276-620
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eingeflossen. Entsprechend gefertigte VPE-Mittelspannungskabel wer-
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den seit ca. 30 Jahren eingesetzt und haben bisher keine alterungsbe-
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dingten Ausfälle gezeigt.
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Die Besonderheiten der kunststoffisolierten Kabel spiegeln sich in zwei
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im Rahmen der Typ- und Stückprüfung angewandten Prüfverfahren
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wider, die bei papierisolierten Kabeln in den diesbezüglichen DIN-VDE-
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Bestimmungen nicht vorgeschrieben sind: der Teilentladungsmessung
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und der Langzeitprüfung.
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Die Teilentladungsmessung [2.16, 2.19, 2.20] dient zur Feststellung von
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eventuell in der Kabelisolierung vorhandenen Hohlräumen.
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Im Rahmen der speziell für VPE-isolierte Mittelspannungskabel nach
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DIN VDE 0276-620 vorgeschriebenen Langzeitprüfung wird über einen
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Zeitraum von zwei Jahren unter beschleunigenden Parametern (s. u.)
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||
das Alterungsverhalten überprüft. Kabeln, die diese Langzeitprüfung er-
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folgreich bestehen, kann eine ausreichend lange Lebensdauer attestiert
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werden [2.21]. Diese – ursprünglich in Deutschland entwickelte und dort
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zunächst national gültige – so genannte „VDE-Langzeitprüfung“ wurde
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im Jahr 2001 durch CENELEC TC 20 harmonisiert und ist somit euro-
|
||
paweit gültig [2.22].
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Zur Aufrechterhaltung der Zeichengenehmigung muss neben der einmal
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bestandenen Typprüfung die laufende fertigungsbegleitende Prüfung
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durchgeführt werden. Dazu werden pro Jahr 12 Proben der laufenden
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Fertigung entnommen, von denen jeweils die Hälfte für ein Jahr bzw.
|
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zwei Jahre unter den gleichen beschleunigenden Parametern wie im
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Rahmen der Typprüfung gealtert wird:
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– Lagerung im Wasserbad; Temperatur 40 °C
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– Dauerspannung 3 · U0
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Im Anschluss an die Alterung erfolgt im Rahmen von Stufentests [2.23]
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die Ermittlung der Restfestigkeit, wobei aus der Durchschlagspannung
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und der Kabelgeometrie die Durchschlagfeldstärken E bestimmt wer-
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den, die folgende Anforderungen erfüllen müssen:
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– alle sechs Ergebnisse E1 = 23 kV/mm und
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– mindestens vier dieser Ergebnisse E2 = 29 kV/mm und
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– mindestens zwei dieser Ergebnisse
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E3 = 35 kV/mm
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(oder alle sechs Werte ≥ E2)
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Die guten Ergebnisse der fertigungsbegleitenden Prüfungen bei den Her-
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stellern, die ihre Mittelspannungskabel gemäß DIN VDE 0276-620 pro-
|
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duzieren, bestätigen die hohe Langzeitqualität der heute produzierten
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Kabel. Wie Bild 2.25 zeigt, liegen die nach zwei Jahren beschleunigter
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Alterung gemessenen Restfestigkeiten deutlich oberhalb von 30 kV/mm,
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was bei einem 20-kV-Kabel etwa 10 · U0 entspricht.
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2.6.3 Teilentladungen
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An Fehlstellen in der Isolierung treten lokale Feldstärkeerhöhungen auf,
|
||
wodurch beispielsweise in einem Lufteinschluss bereits bei einer ver-
|
||
hältnismäßig niedrigen anliegenden Spannung die so genannte Teilent-
|
||
ladungseinsetzspannung erreicht werden kann.
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||
Die dann auftretenden Teilentladungen, vor allem in gasgefüllten Hohl-
|
||
räumen der Isolierung, können bei anstehender Spannung und zuneh-
|
||
mender Ausbreitung der Entladung nach ausreichend langer
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||
Einwirkdauer unter Zerstörung der Isolierung auch zu einem vollkom-
|
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menen Durchschlag führen. Besonders gefährdet sind hier Kabel mit
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nicht geschichtetem Dielektrikum, also Kunststoffkabel mit homogener,
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||
extrudierter Isolierung (s. u.).
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Bild 2.25 Ergebnisse der fertigungsbegleitenden Langzeitprüfungen
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an VPE-isolierten Mittelspannungskabeln nach DIN
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VDE 0276-620 im Produktionszeitraum 2000 bis 2016
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(Quelle: Auswertung des ad hoc AK „Langzeitprüfung“ im
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UK411.1, Stand: August 2017)
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Teilentladungen in Kabeln sind örtliche elektrische Entladungen, welche
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die Isolierung zwischen Hochspannungs- und Erdpotenzial nur teilweise
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überbrücken. Ihre Stromstärke wird nicht durch den Innenwiderstand
|
||
der Spannungsquelle, sondern durch den beschränkten Energieinhalt
|
||
von Teilkapazitäten und durch Raumladungen begrenzt.
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||
Teilentladungen – üblicherweise auch kurz als „TE“ bezeichnet – können
|
||
in Hohlräumen eines Dielektrikums „brennen“. Schon bei vergleichs-
|
||
weise kleinen Spannungen finden in diesen Hohlräumen innere Entla-
|
||
dungen statt, die im Lauf der Zeit den Oberflächenwiderstand des
|
||
Hohlraums verringern. Schließlich wird der Hohlraum leitend, was wie-
|
||
derum die zur Verfügung stehende Isolierstrecke verringert und somit
|
||
eine Abnahme der Lebensdauer der Isolierung – und somit eine be-
|
||
schleunigte Alterung – zur Folge hat.
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||
Erreicht die Spannung – oder besser die Feldstärke – den für den Ioni-
|
||
sationsprozess erforderlichen Wert Ui (Einsetzspannung), so setzt eine
|
||
Funkenentladung ein, und die Spannung am Hohlraum bricht zusam-
|
||
men. Nach Unterschreiten der Brennspannung Ue (Aussetzspannung)
|
||
des Funkens reißt die Entladung ab, und die Hohlraumkapazität wird
|
||
erneut aufgeladen.
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Bild 2.26 zeigt das Ersatzschaltbild für eine Isolierung mit einem Hohl-
|
||
raum [2.3]. C1 stellt die Kapazität des Hohlraums dar, die bei Überschrei-
|
||
ten einer bestimmten Zündspannung durchschlägt. Dies wird durch die
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||
Funkenstrecke F repräsentiert. Die bei der Entladung umgesetzte Ener-
|
||
gie fällt gemäß dem Ersatzschaltbild im Widerstand R an.
|
||
Im Gegensatz zu Koronaentladungen, wie sie beispielsweise an Freilei-
|
||
tungen auftreten, tritt hier die größte Entladungshäufigkeit nicht im Bereich
|
||
des Scheitelwertes, sondern im Bereich der größten Spannungsänderung
|
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du/dt auf, also im Nulldurchgang der anliegenden Spannung.
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Bild 2.26 Ersatzschaltbild für einen Hohlraum in der Isolierung
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Hohlräume in papierisolierten Kabeln können, soweit keine geeigneten
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Maßnahmen dies verhindern, während des Betriebs entstehen. Entspre-
|
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chend den Belastungsschwankungen ist das Kabel Temperaturzyklen
|
||
unterworfen. Durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von
|
||
Leitertränkmittel und metallenem Kabelmantel kann es in Folge des
|
||
Wechsels von thermischer Ausdehnung und anschließendem Zusam-
|
||
menziehen zu Hohlraumbildungen kommen. Diese Hohlräume sind
|
||
meistens weder zeitlich noch örtlich konstant, sondern werden durch
|
||
nachfließendes Tränkmittel wieder aufgefüllt und können an anderer
|
||
Stelle neu entstehen. Auf Grund dieses „Selbstheilungseffekts“ sind TE
|
||
in papierisolierten Kabeln deutlich weniger kritisch als in kunststoffiso-
|
||
lierten Kabeln.
|
||
Bei kunststoffisolierten Kabeln können Schwachstellen in der Isolierung
|
||
durch fertigungsbedingte lokale Verunreinigungen sowie Inhomogenitä-
|
||
ten der inneren und äußeren Leitschichten oder durch mikroskopisch
|
||
kleine Lufteinschlüsse entstehen. An diesen Schwachstellen ergeben
|
||
sich zusätzlich lokale Überhöhungen des elektrischen Feldes, welche
|
||
die Materialfestigkeit örtlich überschreiten, wodurch es zu Teilentladun-
|
||
gen und in Folge davon zu irreversiblen Schäden kommt. Bei einem fes-
|
||
ten Dielektrikum kann naturgemäß kein Öl in vorhandene Hohlräume
|
||
eindringen und diese wieder schließen, so dass Teilentladungen immer
|
||
an derselben Stelle auftreten. Die durch Teilentladungsvorgänge in Mit-
|
||
tel- und Hochspannungskabeln wichtigsten Wirkungen auf den Isolier-
|
||
stoff sind:
|
||
– Erosion, d. h. die mechanische Abtragung von Material durch Aufprall
|
||
von Ionen auf die Isolierstoffwände
|
||
– Chemische Wirkung, vor allem bei Kunststoffisolierungen unter gleich-
|
||
zeitiger Anwesenheit von Feuchtigkeit
|
||
– Injektion von Ladungsträgern, vorzugsweise Elektronen
|
||
Teilentladungen bedeuten stets zusätzliche dielektrische Verluste, die
|
||
als Ionisationsverluste bezeichnet werden.
|
||
2.7 Kabelbauarten
|
||
2.7.1 Übersicht der Bauarten
|
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Je nach Spannungsebene, geforderter Belastbarkeit, Umweltbedingun-
|
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gen sowie verfügbarer Garnituren- und Montagetechnik werden Kabel
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entweder mit Papier-Masse-Isolierung, mit Papier-Öl-Isolierung oder mit
|
||
Kunststoffisolierung eingesetzt.
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Die Bauart des Kabels wird durch Kurzzeichen angegeben (siehe Ab-
|
||
schnitt 2.7.8).
|
||
Kabel mit Papier-Masse-Isolierung
|
||
Einadrige Kabel sind Nieder- und Mittelspannungskabel mit Metallman-
|
||
tel und Schutzhüllen.
|
||
Gürtelkabel sind mehradrige Nieder- und Mittelspannungskabel, die
|
||
über den verseilten, isolierten Adern eine gemeinsame zusätzliche Um-
|
||
wicklung aus Isolierpapier (Gürtel) und darüber einen Metallmantel mit
|
||
Schutzhülle haben.
|
||
Höchstädterkabel sind Mittelspannungskabel, die auf jeder Ader eine
|
||
Schirmung aus metallisiertem Papier und über den verseilten Adern ein
|
||
mit Metalldraht durchwirktes Band und einen Metallmantel mit Schutz-
|
||
hülle haben.
|
||
Dreibleimantelkabel sind Mittelspannungskabel, deren verseilte Adern
|
||
jede für sich einen Bleimantel mit Schutzhülle aufweisen.
|
||
Gasinnendruckkabel sind Hochspannungskabel, die in ein Stahlrohr ein-
|
||
gezogen werden und bei denen Gas (meist Stickstoff) unter Druck in
|
||
die Papierisolierung eindringt. Das Gas bildet somit einen Bestandteil
|
||
der Isolierung.
|
||
Gasaußendruckkabel sind Hochspannungskabel, die in ein Stahlrohr
|
||
eingezogen werden und bei denen das Gas von außen über den Blei-
|
||
mantel (wirkt als Membran) Druck auf die Isolierung ausübt. Dadurch
|
||
wird die Bildung von Hohlräumen verhindert.
|
||
Kabel mit Papier-Öl-Isolierung
|
||
Niederdruck-Ölkabel sind Hochspannungskabel, deren Isolierung mit
|
||
dünnflüssigem Öl getränkt ist und mit einem Druck von 0,15 – 0,8 MPa
|
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(1,5 – 8 bar) betrieben wird.
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Hochdruck-Ölkabel sind Hochspannungskabel, die in ein Stahlrohr ein-
|
||
gezogen werden. Das dünnflüssige Öl im Stahlrohr steht unter einem
|
||
Druck von ca. 1,6 MPa (16 bar) und verhindert die Hohlraumbildung in
|
||
der Papierisolierung. Dieses Kabel ist in Deutschland nicht gebräuchlich.
|
||
Kabel mit Kunststoffisolierung
|
||
Kunststoffkabel sind Kabel mit einer extrudierten Kunststoffisolierung
|
||
z. B. aus PVC oder VPE. Üblich sind folgende Bauarten:
|
||
– ein-, mehr- oder vieladrige Niederspannungskabel, zum Teil mit kon-
|
||
zentrischem Leiter
|
||
– ein- oder mehradrige Mittelspannungskabel mit Schirm
|
||
– einadrige Hoch- und Höchstspannungskabel mit Schirm
|
||
2.7.2 Niederspannungskabel
|
||
Bild 2.27 zeigt eine Zusammenstellung von Bauarten für Niederspan-
|
||
nungskabel.
|
||
Die seit Mitte der 1990er Jahre am meisten gefertigte Kabelbauart ist
|
||
das PVC-isolierte, vieradrige Kabel; daneben sind dreiadrige PVC-iso-
|
||
lierte Kabel mit konzentrischem Leiter und vieradrige VPE-isolierte
|
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Bild 2.27 Bauarten der Niederspannungskabel
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Kabel auf dem Markt. Bei VPE-isolierten Kabeln ist vor allem die höhere
|
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Strombelastbarkeit von Vorteil. Aus mechanischen Gründen finden auch
|
||
Konstruktionen mit einem PE-Mantel Verwendung. Bild 2.28 zeigt den
|
||
typischen Aufbau eines vieradrigen Niederspannungskabels ohne kon-
|
||
zentrischen Leiter und Bild 2.29 ein dreiadriges Kabel mit konzentri-
|
||
schem Leiter.
|
||
Bild 2.28 1-kV-Kunststoffkabel NAYY-J, vieradriges Kabel nach
|
||
DIN VDE 0276-603
|
||
Bild 2.29 1-kV-Kunststoffkabel NYCWY, dreiadriges Kabel mit konzen -
|
||
trischem Leiter (Ceanderkabel) nach DIN VDE 0276-603
|
||
1 eindrähtiger Sektorleiter
|
||
3 gemeinsame Aderumhüllung
|
||
aus Aluminium
|
||
4 PVC-Außenmantel
|
||
2 PVC-Isolierung
|
||
1 mehrdrähtiger Sektorleiter
|
||
4 konzentrischer Leiter, wellenförmig,
|
||
aus Kuper
|
||
aus Kupfer
|
||
2 PVC-Isolierung
|
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5 Querleitwendel aus Kupfer
|
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3 gemeinsame Aderumhüllung
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6 PVC-Außenmantel
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||
Papierisolierte Niederspannungskabel haben grundsätzlich den glei-
|
||
chen Aufbau wie papierisolierte 10-kV-Kabel, siehe Bild 2.31.
|
||
2.7.3 Mittelspannungskabel
|
||
Bild 2.30 zeigt eine Zusammenstellung der Kabelbauarten für Mittel-
|
||
spannungskabel. Einige typische Bauarten sind in den Bildern 2.31 bis
|
||
2.33 dargestellt.
|
||
Bild 2.30 Bauarten der Mittelspannungskabel
|
||
Bild 2.31 Gürtelkabel NAKBA, dreiadriges papierisoliertes Kabel für
|
||
10 kV nach DIN VDE 0276-621
|
||
1 mehrdrähtiger Leiter
|
||
4 Bleimantel
|
||
aus Aluminium
|
||
5 innere Schutzhülle
|
||
2 massegetränkte Papierisolierung
|
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6 Stahlbandbewehrung
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3 Gürtelisolierung
|
||
7 äußere Schutzhülle aus Faserstoffen
|
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||
Auf dem Gebiet der Mittelspannungskabel sind die klassischen Bau -
|
||
arten der papierisolierten Kabel (Bilder 2.31 und 2.32) bei Neulegungen
|
||
vollständig von VPE-isolierten Kabeln abgelöst worden. Papierisolierte
|
||
Kabel werden z. T. noch zu Reparaturzwecken eingesetzt.
|
||
Bild 2.32 Dreibleimantelkabel NAEKEBA, dreiadriges Mittelspannungs-
|
||
kabel nach DIN VDE 0276-621
|
||
1 mehrdrähtiger Leiter
|
||
5 Bleimantel
|
||
aus Aluminium
|
||
6 Korrosionsschutz
|
||
2 innere Leitschicht (Rußpapierlage)
|
||
7 innere Schutzhüllen
|
||
3 massegetränkte Papierisolierung
|
||
8 Stahlbandbewehrung
|
||
4 äußere Leitschicht
|
||
9 äußere Schutzhülle
|
||
(Hochstädterfolie)
|
||
aus Faserstoffen
|
||
Bei den VPE-Mittelspannungskabeln überwiegt heute die Standardkon-
|
||
struktion gemäß DIN VDE 0276-620 (Bild 2.33).
|
||
Gebräuchlich sind daneben auch die längswasserdichte sowie die
|
||
längs- und querwasserdichte Ausführung. Bei der längswasserdichten
|
||
Konstruktion (z. B. NA2XS(F)2Y) wird das Weiterfließen des Wassers
|
||
im Schirmbereich, das bei einer Beschädigung in das Kabel eindringen
|
||
kann, durch quellfähiges Vlies im Schirmbereich verhindert.
|
||
Bei der längs- und querwasserdichten Ausführung (z. B. NA2XS(FL)2Y)
|
||
verhindert ein Aluminiumschichtenmantel das Eindringen von Feuchtig-
|
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keit (vergleichbare Konstruktionen wie bei 110-kV-Kabeln, siehe
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Bild 2.38). Diese Konstruktion wird meist in Verbindung mit einem RE-
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Leiter eingesetzt.
|
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VPE-Mittelspannungskabel werden auch als werksseitig verseilte An-
|
||
ordnung aus drei einadrigen Kabeln angeboten. Bei dieser Ausführung
|
||
ist auf der Baustelle keine Bündelung mehr erforderlich. Außerdem kann
|
||
dieses Kabelbündel einfacher in ein Rohr eingezogen werden als drei
|
||
einzelne Kabel. Nachteilig sind kürzere Längen auf den Spulen, ein hö-
|
||
heres Gewicht bei der Legung und eine aufwändigere Muffenmontage
|
||
bei Reparaturen.
|
||
2.7.4 Hochspannungskabel
|
||
Bild 2.34 zeigt eine Zusammenstellung der gebräuchlichsten Bauarten
|
||
für Hochspannungskabel. Es werden heute in Deutschland ausschließ-
|
||
lich die Kabel mit Kunststoffisolierung gefertigt.
|
||
Im 110-kV-Netz werden Kabel überwiegend in Schaltanlagen und im
|
||
städtischen Bereich eingesetzt, im Zuge der Netzeinbindung regenera-
|
||
tiver Erzeugungsanlagen zunehmend auch in ländlichen Bereichen. In
|
||
Bild 2.33 Standardkabelkonstruktion NA2XS2Y für Mittelspannung
|
||
nach DIN VDE 0276-620
|
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1 mehrdrähtiger Leiter
|
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5 leitfähige Polsterung
|
||
aus Aluminium
|
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6 Schirm aus Kupfer
|
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2 innere Leitschicht
|
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7 Querleitwendel aus Kupfer
|
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3 VPE-Isolierung
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8 Trennschicht
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4 äußere Leitschicht
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9 PE-Außenmantel
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den Netzen werden noch viele Gasdruckkabel und Niederdruck-Ölkabel
|
||
betrieben [2.24, 2.25]. Bei Neuanlagen werden seit einiger Zeit fast aus-
|
||
schließlich VPE-isolierte einadrige Kabel eingesetzt.
|
||
2.7.4.1 Niederdruck-Ölkabel
|
||
Beim Niederdruck-Ölkabel wird zur Isolierung ein Papier-Öl-Dielektrikum
|
||
eingesetzt (Bild 2.35). Dabei ist im Gegensatz zum Massekabel die
|
||
Tränkmasse sehr niederviskos. Sie steht unter einem Druck von 0,15
|
||
bis 0,8 MPa (1,5 bis 8 bar), wodurch eine Hohlraumbildung in der Isolie-
|
||
rung verhindert wird. Bei Erwärmung dehnt sich das Öl aus und strömt,
|
||
je nach Kabelbauart, im Hohlleiter (einadrige Kabel) oder in den Zwi-
|
||
ckeln (dreiadrige Kabel) in Längsrichtung zu den Ausgleichsgefäßen,
|
||
von denen es bei Abkühlung wieder zurückströmt. Auf diese Weise wer-
|
||
den unzulässige Druckverhältnisse vermieden. Der Betriebsdruck kann
|
||
auch durch Pumpen reguliert werden. Der Öldruck wird überwacht, um
|
||
Abweichungen vom normalen Betriebszustand zu erkennen.
|
||
Bei größeren Höhenunterschieden im Zuge der Kabeltrasse müssen
|
||
Sperrmuffen eingesetzt werden, da sonst der statische Druck der Öl-
|
||
säule größer werden kann als der maximal zulässige Betriebsdruck. Die
|
||
Sperrmuffen unterteilen außerdem eine größere Kabelstrecke in meh-
|
||
rere Ölspeiseabschnitte und begrenzen so das Ölvolumen sowie den
|
||
dynamischen Druckanstieg bei Kurzschlüssen in diesen Abschnitten.
|
||
Bild 2.34 Bauarten der Hochspannungskabel
|
||
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|
||
|
||
90
|
||
Da der Bleimantel nur einen relativ niedrigen Druck aufnehmen kann,
|
||
muss bei einadrigen Kabeln eine unmagnetische Druckschutzbandage
|
||
oder ein druckfester Aluminiummantel verwendet werden. Dreiadrige
|
||
Kabel erhalten meistens einen druckfesten, gewellten Aluminiummantel.
|
||
Niederdruck-Ölkabel sind in DIN VDE 0276-633 bis 400 kV genormt.
|
||
2.7.4.2 Gasinnendruckkabel
|
||
Bei dieser Kabelausführung wird üblicherweise die Papierisolierung mit
|
||
hochviskoser Masse getränkt. Die geschirmten Adern sind verseilt und
|
||
liegen in einem Stahlrohr. Das im Stahlrohr vorhandene Gas steht unter
|
||
einem Druck von bis zu 1,6 MPa. Es diffundiert in die Papierisolierung
|
||
ein und ist somit Bestandteil der Isolierung.
|
||
Bild 2.35 Einadriges Niederdruck-Ölkabel NÖKUDEY für 110 kV nach
|
||
DIN VDE 0276-633
|
||
1 Kupfer-Hohlleiter aus Profildrähten
|
||
5 Zwischenschicht
|
||
2 innere Leitschicht (Rußpapier)
|
||
(Fertigungshilfsmittel)
|
||
3 Papierisolierung getränkt
|
||
6 Bleimantel
|
||
mit dünnflüssigem Isolieröl
|
||
7 Polster
|
||
4 äußere Leitschicht
|
||
8 unmagnetische Druckschutzbandage
|
||
(Höchstädterfolie)
|
||
9 PVC-Außenmantel
|
||
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|
||
|
||
91
|
||
Der Korrosionsschutz des Stahlrohres besteht heute aus einem extru-
|
||
dierten, schwarzen PE-Mantel (2Y); früher bestand er aus bituminiertem
|
||
Glasgewebeband (A).
|
||
Gasinnendruckkabel sind in DIN VDE 0276-634 bis 220 kV genormt. Ein
|
||
typisches Kabel zeigt Bild 2.36.
|
||
2.7.4.3 Gasaußendruckkabel
|
||
Die mit hochviskosem Isolieröl getränkte Papierisolierung ist durch einen
|
||
Bleimantel vom Druckmittel Gas getrennt. Das bewehrte Kabel wird in
|
||
ein korrosionsgeschütztes Stahlrohr gezogen, das mit Stickstoff bis zu
|
||
einem Druck von ca. 1,6 MPa gefüllt wird. Die Mäntel der Einzeladern
|
||
wirken als Membran und werden bei Abkühlung des Kabels durch den
|
||
von außen wirkenden Gasdruck in die Ausgangslage zurückgedrückt
|
||
Bild 2.36 Dreiadriges Gasinnendruckkabel NIVFSt2Y für 110 kV nach
|
||
DIN VDE 0276-634
|
||
1 mehrdrähtiger Leiter aus Kupfer
|
||
5 Querleitwendel (Kupferband)
|
||
2 innere Leitschicht (Rußpapier)
|
||
6 Polster
|
||
3 massegetränkte Papierisolierung
|
||
7 Bewehrung (Einziehhilfe)
|
||
4 äußere Leitschicht
|
||
8 Stahlrohr
|
||
(Höchstädterfolie und Rußpapier)
|
||
9 Schutzhülle (PE)
|
||
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|
||
|
||
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|
||
(Vermeidung von Hohlräumen). Um die Membranfunktion zu gewähr-
|
||
leisten, sind die Leiter und damit die Adern oval ausgeführt.
|
||
Gasaußendruckkabel sind in DIN VDE 0276-635 bis 220 kV genormt.
|
||
Bild 2.37 zeigt ein typisches Beispiel.
|
||
2.7.4.4 Kunststoffisolierte Kabel
|
||
Seit 1967 sind in Deutschland kunststoffisolierte Hochspannungskabel
|
||
im Einsatz. Die Isolierung bestand zunächst aus spannungsstabilisier-
|
||
tem PE. Durchgesetzt hat sich VPE, das sich vor allem durch eine hö-
|
||
here zulässige Betriebstemperatur und damit höhere Belastbarkeit
|
||
auszeichnet.
|
||
Vorteile gegenüber Öl- bzw. Gasdruckkabeln sind geringere dielektri-
|
||
sche Verluste, geringere Ladeleistung, geringeres Gewicht und damit
|
||
Bild 2.37 Dreiadriges Gasaußendruckkabel NPKDVFSt2Y für 110 kV
|
||
nach DIN VDE 0276-635
|
||
1 mehrdrähtiger Leiter aus Kupfer
|
||
6 Korrosionsschutz
|
||
2 innere Leitschicht (Rußpapier)
|
||
7 unmagnetische Druckschutz bandage
|
||
3 massegetränkte Papierisolierung
|
||
8 Zwickelfüllung und Polster
|
||
4 äußere Leitschicht
|
||
9 Bewehrung (Einziehhilfe)
|
||
(Höchstädterfolie und Rußpapier)
|
||
10 Stahlrohr
|
||
5 Bleimantel
|
||
11 Schutzhülle (PE)
|
||
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|
||
|
||
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|
||
einfachere Legung, vereinfachte Montage und ein wartungsfreier Be-
|
||
trieb.
|
||
Kunststoffisolierte Hochspannungskabel heutiger Bauart sind grundsätz-
|
||
lich längs- und querwasserdicht (Bild 2.38). Die Längswasserdichtigkeit
|
||
des Kabels wird durch quellfähige Stoffe (Pulver, Bänder o.ä.) im
|
||
Schirmbereich erreicht.
|
||
Seit 1996 wurden spezielle 110-kV-Kabel mit einer wesentlich geringe-
|
||
ren Isolierwanddicke entwickelt. Diese Kabel werden für den Ersatz von
|
||
sanierungsbedürftigen Gasdruckkabeln verwendet. Aufgrund ihres ge-
|
||
ringen Außendurchmessers können sie in die vorhandenen Stahlrohre
|
||
der zu ersetzenden Gasdruckkabel eingezogen werden [2.26, 2.27].
|
||
In DIN VDE 0276-632 sind die notwendigen Prüfanforderungen und
|
||
auch ein verkürztes Präqualifikationsverfahren für kunststoffisolierte
|
||
Bild 2.38 Einadriges VPE-Kabel für 110 kV, N2XS(FL)2Y, 1 × 630
|
||
RM/35 nach DIN VDE 0276-632
|
||
1 mehrdrähtiger Leiter aus Kupfer
|
||
7 Querleitwendel aus Kupfer
|
||
2 innere Leitschicht (extrudiert)
|
||
8 Quellvlies
|
||
3 VPE-Isolierung
|
||
9 Polster
|
||
4 äußere Leitschicht (extrudiert) 10,11 Schichtenmantel, bestehend aus
|
||
5 leitfähige Polsterung Aluminiumfolie (10)
|
||
6 Schirm aus Kupfer und einem PE-Mantel (11)
|
||
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|
||
|
||
94
|
||
Kabel bis zu einer Spannung von 150 kV festgelegt, jedoch keine ver-
|
||
bindlichen Bestimmungen über den Aufbau des Kabels.
|
||
2.7.5 Höchstspannungskabel
|
||
Die Anwendung von Kabeln für Höchstspannungsverbindungen war zu-
|
||
nächst auf einige Verbindungen, insbesondere im Bereich der Großin-
|
||
dustrie und Kraftwerke [2.28] sowie in Großstädten wie Berlin, London,
|
||
Taipeh und Moskau beschränkt.
|
||
Im Jahr 2014 waren rund 109 km 400-kV-Kabel in Deutschland im Be-
|
||
trieb (ohne HGÜ und Offshoreanlagen). Zukünftig wird durch die Ener-
|
||
giewende und vor dem Hintergrund des Energieleitungsausbaugesetzes
|
||
(EnLAG) der Bestand an Höchstspannungskabeln zunehmen, nicht zu-
|
||
letzt auch durch zunehmende Zwischenverkabelung.
|
||
Eine erste Pilotstrecke wurde 2016 vom Übertragungsnetzbetreiber Am-
|
||
prion im westfälischen Raesfeld fertiggestellt [2.6].
|
||
2.7.5.1 Standardausführungen
|
||
In Analogie zu den Hochspannungskabeln befinden sich auch in Über-
|
||
tragungsnetzen Hochdruck-Ölkabel bzw. Gasaußendruckkabel im Ein-
|
||
satz. Beim Neubau dominieren auch hier mittlerweile VPE-isolierte
|
||
Einleiterkabel (siehe Bild 2.39).
|
||
VPE-isolierte 380-kV-Kabel haben erfolgreich Langzeitprüfungen be-
|
||
standen [2.29]. Eine der ersten längeren 380-kV-Netzverbindungen mit
|
||
einem VPE-isolierten Kabel ist seit 1998 in Berlin in Betrieb (Abschnitt
|
||
4.7.3.2).
|
||
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|
||
|
||
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|
||
Ein für 500 kV konzipierter Kabeltyp mit einem gewellten Aluminiumman-
|
||
tel ist in Bild 2.40 dargestellt. Die Querwasserdichtigkeit kann auch durch
|
||
einen Schichtenmantel, bestehend aus einer Aluminiumfolie, die mit
|
||
dem PE-Mantel fest verklebt ist, erreicht werden. Die Normung dieser
|
||
Kabel ist mittlerweile auf internationaler Ebene erfolgt (IEC 62067, DIN
|
||
VDE 0276-2067).
|
||
Bild 2.39 Eingesetzte 380-kV-VPE-Kabel
|
||
Schichtenmantelkabel
|
||
2XS(FL)2Y
|
||
Wellmantelkabel
|
||
2XKLD2Y
|
||
Leiterquerschnitt
|
||
1.600 mm² Cu
|
||
1.600 mm² Cu
|
||
Mantelquerschnitt
|
||
240 mm²
|
||
1.400 mm²
|
||
Außendurchmesser
|
||
134 mm
|
||
150 mm
|
||
Nenn-Übertragungsleistung
|
||
1.100 MVA
|
||
1.100 MVA
|
||
Kabelgewicht
|
||
ca. 27 kg
|
||
ca. 28 kg
|
||
Max. Lieferlänge
|
||
750 – 900 m
|
||
750 m
|
||
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|
||
|
||
96
|
||
2.7.5.2 ausgeführte Höchstspannungskabelanlagen
|
||
Höchstspannungskabelanlage mit Niederdruck-Ölkabel
|
||
Im Jahr 1978 wurde in Berlin die erste 400-kV-Kabelverbindung in Be-
|
||
trieb genommen. Es handelt sich um eine 8,4 km lange Verbindung mit
|
||
zwei Niederdruck-Ölkabel-Systemen mit direkter Mantelkühlung. Ende
|
||
1994 wurde in Berlin eine weitere, 7,6 km lange 400-kV-Kabelanlage in
|
||
Betrieb genommen [4.11]. Sie verbindet die Schaltanlage „Teufelsbruch“
|
||
mit der Umspannstation „Reuter“ (Bild 2.41) und besteht aus zwei Ka-
|
||
belsystemen mit einer maximalen Übertragungsleistung von je
|
||
1.120 MVA. Diese Verbindung ist ein Teil der Hochleistungs-Diagonalen
|
||
durch die Stadt und verknüpft die seit 1978 bestehende 400-kV-Kabel-
|
||
verbindung mit der 400-kV-Freileitung nach Wolmirstedt.
|
||
Bild 2.40 Einadriges VPE-Kabel für 500 kV, 2XKLDE2Y,
|
||
1 × 1600 RM/V
|
||
1mehrdrähtiger Segmentleiter
|
||
6 schwachleitendes Polstervlies
|
||
aus Kupfer (Millikenleiter)
|
||
7 Gewebeband mit
|
||
2, 3 innere Leitschicht aus
|
||
eingewebten Kupferdrähten
|
||
Bebänderung (2) und)
|
||
8 gewellter Aluminiummantel
|
||
extrudierter Leitschicht (3)
|
||
9 Haftvermittler
|
||
4 VPE-Isolierung
|
||
10 Korrosionsschutz
|
||
5 äußere Leitschicht (extrudiert)
|
||
11 PE-Mantel
|
||
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|
||
|
||
97
|
||
Bild 2.41 Trassenführung einer innerstädtischen 400-kV-Verbundlei-
|
||
tung (Berlin)
|
||
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|
||
|
||
98
|
||
Das einadrige Ölkabel (NÖKLDE2Y 1 × 1200 RM 22 H 230/400 kV) hat
|
||
einen aus Profildrähten aufgebauten Kupferleiter von 1.200 mm2 mit
|
||
einem Hohlkanal von 22 mm Durchmesser. Dieser ermöglicht die Öl-
|
||
versorgung des Kabels auch über große Längen durch eine am Ende
|
||
Bild 2.42 Schema der direkten Mantelkühlung
|
||
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|
||
|
||
99
|
||
der Übertragungsstrecke installierte Öldruckstation anstelle der sonst
|
||
üblichen Ölausgleichsgefäße und Sperrmuffen.
|
||
Die Kabelanlage besteht aus zwei parallel liegenden Niederdruck-Ölka-
|
||
belsystemen, die in vorab gelegte HDPE-Rohre eingezogen wurden
|
||
(siehe auch Bild 2.28). Diese dienen zur Aufnahme des Kühlwassers,
|
||
das in einem geschlossenen Kühlkreislauf umgepumpt und in einer
|
||
Kühlstation (Bild 2.42) rückgekühlt wird.
|
||
Für jedes der beiden Kabelsysteme ist eine komplette Öldruck- bzw.
|
||
Kühlstation installiert, die bei Bedarf auch dem anderen System zuge-
|
||
schaltet werden kann.
|
||
Aus fertigungstechnischen Gründen, zum einfacheren Transport und
|
||
um geeignete Abschnitte zum Auskreuzen der Schirme (cross bonding,
|
||
siehe auch Abschnitt 4.1.2) zu erzielen, sind die einzelnen Kabellängen
|
||
in unterirdischen Muffenbauwerken (Bild 2.43) miteinander verbunden.
|
||
Bild 2.43 Schnittbild eines Muffenbauwerkes (in der Mitte befinden
|
||
sich die Verbindungsmuffen mit den Kühlwasser-Bypässen)
|
||
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|
||
|
||
100
|
||
Höchstspannungskabelanlage mit VPE-Kabel
|
||
Nach der Wiedervereinigung konnte 1994 auf Basis einer Grundlagen-
|
||
untersuchung durch die Realisierung einer in Bild 2.44 dargestellten Dia-
|
||
gonale durch die Lastschwerpunkte der Stadt das über 40 Jahre als
|
||
Inselnetz betriebene Stromversorgungsnetz der Stadt Berlin an das
|
||
Deutsche Verbundnetz angeschlossen werden [2.30].
|
||
Betriebserfahrungen mit 380-kV-Kunststoffkabelanlagen lagen nicht vor.
|
||
Deshalb wurde mit der Kabelindustrie in einem Langzeitversuch die be-
|
||
triebliche Einsatzfähigkeit Kabel und Garnituren getestet.
|
||
Bei dem Versuch mussten auch Erfahrungen über die Legbarkeit in un-
|
||
terschiedlichen Trassenprofilen (direkt im offenen Graben, das Einzie-
|
||
hen in Rohre sowie die Legung in einem Kabelkanal) gewonnen werden.
|
||
Weiter sollte z. B. festgestellt werden, welcher Freiraum für die Montage
|
||
von Muffen erforderlich ist und ob die Muffen unter Baustellenbedingun-
|
||
gen herstellbar sind.
|
||
Besonderes Augenmerk wurde auf die Qualitätssicherung für das Ge-
|
||
samtsystem Kabelanlage (Kabel, Garnituren, Montage) gelegt [2.31].
|
||
Bild 2.44 Übersichtsplan 380-kV-Diagonale durch Berlin
|
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||
|
||
101
|
||
So waren der erfolgreiche Abschluss der einjährigen Langzeitprüfung
|
||
und die bestandene Typprüfung Voraussetzung für die Auftragserteilung
|
||
an die Kabelhersteller.
|
||
Zum Einsatz kamen schließlich die in Bild 2.24 dargestellten Kabel und
|
||
die in Bild 2.45 dargestellte Muffe.
|
||
Auf Grund von Problemen bei der Realisierung einer innerstädtischen
|
||
offenen Bauweise wurde eine Machbarkeitsstudie durchgeführt. Auf
|
||
Basis der Ergebnisse wurde entschieden, die geplante 380-kV-Kabel-
|
||
anlage in einem durchgehenden Tunnelbauwerk zu errichten.
|
||
Der Tunnel verläuft in einer Tiefe von ca. 25 bis 30 m unter Geländeni-
|
||
veau, der Außendurchmesser liegt bei 3,6 m und das lichte Innenmaß
|
||
bei 3,0 m. Die Tunnellänge beträgt ca. 6,3 km. Gegenüber der konven-
|
||
tionellen Bauweise konnte die Trasse um ca. 1,1 km verkürzt werden.
|
||
Die Kabel wurden alle 7,2 m auf Konsolen im Tunnel befestigt [2.32].
|
||
Zwischen den Auflagepunkten hängen sie frei und werden durch Ab-
|
||
standshalter fixiert.
|
||
Die Gesamtanlage ist seit November 2000 ohne Störungen der Primär-
|
||
technik in Betrieb.
|
||
Bild 2.45 Eingesetzte 380-kV-Muffe
|
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|
||
|
||
102
|
||
2.7.6 Kabel für spezielle Anwendungen
|
||
2.7.6.1 Seekabel
|
||
Die wesentlichen Bauarten für Seekabel sind:
|
||
– VPE-isolierte Kabel
|
||
– Massekabel
|
||
– Öldruckkabel
|
||
Die Auswahl des geeigneten Kabeltyps wird bestimmt durch die zu über-
|
||
tragende Leistung, die Länge der Verbindung sowie die jeweiligen Ver-
|
||
hältnisse am Meeresboden. In den meisten Fällen, vor allem aber bei
|
||
großen Projekten, wird die Kabelkonstruktion den gegebenen Randbe-
|
||
dingungen angepasst.
|
||
Für Flussquerungen oder kurze Verbindungen in seichten Gewässern
|
||
werden häufig VPE-Kabel in längs- und querwasserdichter Ausführung
|
||
verwendet. Teilweise weisen diese Kabel noch zusätzlich Armierungen
|
||
auf.
|
||
Bis zur Höchstspannung kommen Wechselstromübertragungen zum
|
||
Einsatz. Die Vorteile liegen in der problemlosen Netzeinbindung und
|
||
der relativ einfachen Kabelkonstruktion. Mit diesen Kabeln können bei
|
||
400 kV Leistungen bis ca. 700 MW übertragen werden.
|
||
Für lange Übertragungsstrecken und hohe zu übertragende Leistungen
|
||
kommen unter Wasser ausschließlich Hochspannungs-Gleichstrom-
|
||
Übertragungen (HGÜ; englisch HVDC) zum Einsatz.
|
||
Eine Anlage dieser Art mit einer Länge von 250 km ist seit 1994 zwi-
|
||
schen Schweden und Deutschland (Baltic cable) in Betrieb. (Bild 2.46).
|
||
Die Übertragungsleistung beträgt 600 MW bei einer Betriebsspannung
|
||
von 450 kV [2.28].
|
||
Trotz der notwendigen Stromrichterstationen bietet der Einsatz der HGÜ
|
||
in solchen Fällen technische und wirtschaftliche Vorteile. Bei HGÜ ver-
|
||
wendet man überwiegend noch Kabel mit einer massegetränkten Pa-
|
||
pierisolierung. Kunststoffisolierte Kabel wurden für HGÜ zunächst nur
|
||
bis 150 kV eingesetzt, mittlerweile auch für höhere Spannungen (siehe
|
||
Abschnitt 2.7.6.4).
|
||
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|
||
|
||
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|
||
2.7.6.2 Kabel mit Lichtwellenleitern im Schirmbereich
|
||
VPE-isolierte Kabel (Hoch- und Mittelspannung) werden auch mit inte-
|
||
griertem Lichtwellenleiter (LWL) im Schirmbereich angeboten [2.33]. Da-
|
||
durch können ohne zusätzliche Leitungslegung Nachrichten übertragen
|
||
oder die Temperatur des Kabels überwacht werden.
|
||
Bei der Nutzung des Lichtwellenleiters zur Datenübertragung ist zu be-
|
||
denken, dass bei allen Arbeiten am Lichtwellenleiter das Starkstromka-
|
||
bel abgeschaltet werden muss und bei allen Beschädigungen des
|
||
Starkstromkabels auch eine Unterbrechung des Lichtwellenleiters zu er-
|
||
warten ist.
|
||
Für die Überwachung der Kabeltemperatur (Monitoring) wird die Tem-
|
||
peraturabhängigkeit der Rückstreuung des Lichts beim Lichtwellenlei-
|
||
ter genutzt. Mit Hilfe eines Rückstreumessgerätes, welches das
|
||
Spektrum und die Laufzeit eines Lichtimpulses auswertet, lässt sich
|
||
die Temperaturverteilung entlang des Lichtwellenleiters und damit ent-
|
||
lang der gesamten Kabelstrecke bestimmen und darstellen. Dadurch
|
||
Bild 2.46 450-kV-Seekabel für Gleichstromübertragung
|
||
1 Kupferleiter aus Profildrähten
|
||
7 Polster und Trennschicht
|
||
2 innere Leitschicht (Rußpapier)
|
||
8 Druckschutzbandage aus
|
||
3 massegetränkte Papierisolierung
|
||
Stahlbändern
|
||
4 äußere Leitschicht (Rußpapier und
|
||
9 Trennschicht
|
||
Höchstädterfolie)
|
||
10 zwei gegenläufige
|
||
5 Bleimantel
|
||
Stahldrahtbewehrungen
|
||
6 PE-Innenmantel
|
||
11 Umflechtung aus PP-Garn
|
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||
|
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|
||
lassen sich Kabelverbindungen wirtschaftlich optimal ausnutzen; es
|
||
ist auch ein kontrollierter Überlastbetrieb möglich, da die für den si-
|
||
cheren Betrieb maßgebliche Größe – die Temperatur – überwacht ist
|
||
[2.33].
|
||
2.7.6.3 Kabel mit verbessertem Verhalten im Brandfall
|
||
Bei besonderen Anforderungen an den Brandschutz, z. B. in Kraftwer-
|
||
ken, in Gebäuden mit erhöhten Sicherheitsanforderungen sowie in
|
||
Schächten und Kanälen, werden Kabel mit verbessertem Verhalten im
|
||
Brandfall eingesetzt (halogenfreie Kabel). Diese Kabel sind in
|
||
DIN VDE 0276-604 (Niederspannung) und DIN VDE 0276-622 (Mittel-
|
||
spannung) genormt.
|
||
Erreicht wird das verbesserte Verhalten im Brandfall durch halogenfreie
|
||
Werkstoffe und Füllstoffe auf Basis mineralischer Hydrate in der Isolie-
|
||
rung und im Mantel. Entsprechend dem Anforderungsprofil müssen
|
||
auch sämtliche anderen Aufbauelemente halogenfrei sein.
|
||
An die Kabel mit verbessertem Verhalten im Brandfall werden folgende
|
||
Anforderungen gestellt:
|
||
– Verminderte Brandfortleitung, insbesondere bei Kabelhäufung
|
||
– keine korrosiv wirkenden Bestandteile im Rauchgas
|
||
– stark verminderte Rauchentwicklung
|
||
– gegebenenfalls zusätzlich Isolationserhalt bzw. Funktionserhalt für
|
||
eine bestimmte Zeit (DIN VDE 0266)
|
||
Diese Kabel werden für Erdlegung nicht empfohlen, da die flammhem-
|
||
menden Isolier- und Mantelmischungen Additive enthalten, die zu ver-
|
||
mehrter Wasseraufnahme neigen und die mechanische Festigkeit
|
||
verringern können.
|
||
2.7.6.4 Kabel für Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung
|
||
(HGÜ)
|
||
Für die Übertragung hoher Leistungen über große Distanzen sowie die
|
||
Netzanbindung von Offshore-Windparks wird bereits seit geraumer Zeit
|
||
auch die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung eingesetzt (HGÜ).
|
||
Der Energietransport erfolgt dabei wie in Drehstromnetzen über Freilei-
|
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|
||
tungen oder Kabel (Bild 2.47), wobei insbesondere für Kabel spezielle
|
||
Entwicklungen erforderlich sind [2.34].
|
||
Kabel mit Kunststoffisolierung im allgemeinen und VPE-isolierte Kabel
|
||
im speziellen sind wegen der dabei auftretenden Raumladungsbildung
|
||
sehr empfindlich gegen eine Umpolung der Spannung und sind daher
|
||
bei der „klassischen“ HGÜ-Technik nicht bei Höchstspannung einsetz-
|
||
bar. Im Gegensatz zur konventionellen HGÜ erfolgt bei der „HGÜ Light“
|
||
bzw. „HGÜ Plus“ [2.35] die Umkehr der Energieflussrichtung durch Um-
|
||
kehr des Stroms und nicht der Spannung, sodass keine zusätzliche Be-
|
||
anspruchung der Kunststoffisolierung entsteht und VPE-isolierte Kabel
|
||
auch für höhere Spannungen eingesetzt werden können. Zur Verfügung
|
||
stehen bereits Kabel für ± 300 kV und ± 500 kV.
|
||
2.7.7 Möglichkeiten zur Erhöhung der Belastbarkeit bei Hoch-
|
||
leistungskabeln
|
||
Die bei der Übertragung großer elektrischer Energien entstehenden
|
||
Verluste setzen sich aus den dielektrischen und den ohmschen Ver-
|
||
lusten zusammen. Die dielektrischen Verluste sind von der Spannung
|
||
abhängig und bei Hochspannungskabeln nicht mehr vernachlässigbar.
|
||
Die ohmschen Verluste sind stromabhängig und bestimmen im We-
|
||
sentlichen die abzuführende Verlustwärme. Weiter entstehen bei
|
||
Wechsel- und Drehstrom frequenzabhängige Verluste in den Leitern
|
||
Bild 2.47 HGÜ-Seekabel
|
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|
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|
||
Bild 2.48 Möglichkeiten zur Erhöhung der Strombelastbarkeit von
|
||
Kabeln
|
||
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|
||
|
||
und den metallenen Umhüllungen, die so genannten Zusatzverluste.
|
||
Die Zusatzverluste nehmen mit größer werdendem Querschnitt zu, vor
|
||
allem bei Kabeln mit Schirmen, Metallmänteln oder Bewehrungen. Bei
|
||
einadrigen Kabeln entstehen Verluste durch Induktionsströme im Me-
|
||
tallmantel oder Schirm, wenn diese durchverbunden und an den
|
||
Enden geerdet sind. Diese Verluste steigen mit zunehmendem Achs-
|
||
abstand der Kabel.
|
||
Bei sehr hohen Strömen und entsprechend großen Leiterquerschnitten
|
||
kommt es durch induzierte Wirbelströme in den Leitern zu einer un-
|
||
gleichmäßigen Stromverteilung über den Leiterquerschnitt, bei dem der
|
||
Strom zur Leiteroberfläche hin verdrängt wird. Man spricht daher auch
|
||
von der Stromverdrängung oder auch dem Skineffekt. Die Folge davon
|
||
ist eine Abnahme des leitenden Querschnitts und somit eine Wider-
|
||
standserhöhung. Bei parallelen stromdurchflossenen Leitern kommt es
|
||
zudem in Folge der Induktionswirkung der Magnetfelder zum so genann-
|
||
ten Nähe- oder Proximityeffekt, der eine weitere Verringerung des ef-
|
||
fektiven Leiterquerschnitts bewirkt.
|
||
Eine Möglichkeit zur Reduzierung der Skin- und Proximityeffekte ist die
|
||
Verwendung von oxidierten oder mit Lack isolierten Drähten in Segment-
|
||
leitern [2.36, 2.37]. Diese Leiter werden auch als Millikenleiter bezeich-
|
||
net (siehe Abschnitt 2.5.1).
|
||
Die Abführung großer Wärmemengen in das umgebende Erdreich ist
|
||
bei natürlicher Kühlung nur begrenzt möglich. Bei zu großer Wärmebe-
|
||
lastung trocknet der Boden aus, wodurch die Wärmeleitfähigkeit des
|
||
Erdbodens weiter verschlechtert wird.
|
||
In Bild 2.48 sind verschiedene Möglichkeiten zur Erhöhung der Strom-
|
||
belastbarkeit und die dafür geeigneten Kabelbauarten zusammenge-
|
||
stellt.
|
||
2.7.7.1 Thermisch stabilisiertes Bettungsmaterial
|
||
Bei im Erdreich gelegten Kabeln entsteht der größte Teil der zulässigen
|
||
Temperaturdifferenzen außerhalb des Kabels. Deshalb ist bei sehr hoch
|
||
ausgelasteten Kabeln eine Verbesserung der hier herrschenden Ver-
|
||
hältnisse durch genau definiertes Rückfüllmaterial sinnvoll. Bei der Ver-
|
||
wendung eines solchen Materials sind dessen genaue Kontrolle und
|
||
Mes sung erforderlich.
|
||
107
|
||
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|
||
|
||
108
|
||
Generell gilt zunächst, dass die Wärmeleitung umso besser ist, je dich-
|
||
ter der Erdboden gelagert ist, d. h. es sollte möglichst Sand mit unglei-
|
||
chen Korngrößen verwendet werden.
|
||
Ein spezielles – thermisch stabilisiertes – Bettungsmaterial wurde bei
|
||
der seinerzeitigen BEWAG, Berlin (heute Stromnetz Berlin, bzw. 50Hz
|
||
für Höchstspannung), entwickelt. Es besteht aus Sand mit weit gestufter
|
||
Körnung und zugemischtem Schluff. Selbst im ausgetrockneten Zustand
|
||
beträgt der spezifische Wärmewiderstand des Materials weniger als 1
|
||
K•m/W. Das Material wird bei Mittel- und Hochspannungstrassen zum
|
||
Teil, bei der Legung von Höchstspannungskabeln generell eingesetzt.
|
||
Den geringen Mehrkosten steht nach Angaben des Betreibers eine deut-
|
||
lich erhöhte Strombelastbarkeit gegenüber, die bei 380-kV-Kabeln um
|
||
bis zu 14 % und bei 10-kV-Kabeln sogar um bis zu mehr als 20 % ge-
|
||
steigert werden kann (bei großen Kabelhäufungen, z. B. Einführungen
|
||
in Umspannanlagen [2.38]).
|
||
Zunehmend eingesetzt wird bei Hochleistungstrassen auch so genann-
|
||
ter Flüssigboden. Im Zuge der bereits weiter oben genannten 380-kV-
|
||
Zwischenverkabelung in der Nähe von Raesfeld in Nordrhein-Westfalen
|
||
Bild 2.49 Aufbereitung von
|
||
Bodenaushub und Einbringen in
|
||
die Trasse im Zuge der 380-kV-
|
||
Zwischenverkabelung bei Raes-
|
||
feld
|
||
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|
||
|
||
109
|
||
wurde der ausgehobene Boden in einer eigens dafür in der Nähe der
|
||
Trasse errichteten Bodenaufbereitungsanlage „ertüchtigt“ und anschlie-
|
||
ßend wieder in die Trasse eingebracht (Bild 2.49).
|
||
2.7.7.2 Zwangskühlung
|
||
Bei der Zwangskühlung erfolgt die Wärmeabfuhr hauptsächlich durch ein
|
||
im Kühlrohr oder in Kühlkanälen strömendes Kühlmittel, meist Wasser.
|
||
Indirekte Zwangskühlung (laterale Kühlung)
|
||
Bei der indirekten (lateralen) Zwangskühlung wird die Umgebung des
|
||
Kabels (Erdreich, Betonblock) durch Kühlmittel in Rohren, die parallel
|
||
zum Kabel angeordnet sind, gekühlt.
|
||
Direkte Zwangskühlung der Kabeloberfläche (integrale Kühlung)
|
||
Bei der direkten (integralen) Zwangskühlung wird das Kabel vom Kühl-
|
||
mittel umströmt. Dadurch ist die Kühlwirkung stärker als bei der indirek-
|
||
Bild 2.50 Einadriges Ölkabel für 400 kV in einem HDPE-Rohr für
|
||
direkte Wasserkühlung der Kabeloberfläche
|
||
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|
||
|
||
110
|
||
ten Kühlung. Üblicherweise erfolgt die Kühlung mit Wasser. Dabei liegt
|
||
das Kabel in einem Rohr (Bild 2.50), z. B. aus HDPE (hochverdichtetes
|
||
Polyethylen), oder in einem offenen Trog. Eine andere Möglichkeit ist
|
||
die Luftkühlung bei Legung in einem Tunnel (siehe auch Abschnitt
|
||
4.7.3).
|
||
Direkte Zwangskühlung des Leiters
|
||
Bei der direkten Zwangskühlung des Leiters wird die im Leiter entste-
|
||
hende Verlustwärme direkt durch den Hohlleiter mittels eines Kühlme-
|
||
diums, z. B. Öl, abgeführt. Es ist aber auch möglich, mit Wasser einer
|
||
geringen Leitfähigkeit zu kühlen. Hierbei muss jedoch das Wasser in
|
||
einem Kühlrohr (z. B. Edelstahl) geführt werden, wie in Bild 2.51 gezeigt
|
||
[2.39]. Wegen der sehr aufwändigen Sekundäreinrichtungen hat sich
|
||
diese Technik nicht durchgesetzt.
|
||
Bild 2.51 Einadriges Hochleistungskabel für 110 kV mit direkter
|
||
Zwangskühlung des Leiters (AÖKLDEY)
|
||
1 Edelstahlrohr zur inneren 6 kupferdurchwirktes Gewebeband
|
||
Wasserführung 7 Aluminiumband
|
||
2 extrudierter Aluminiumleiter 8 Aluminiumprofile zur Zentrierung
|
||
3 innere Leitschicht (Rußpapier)
|
||
der Kabelader
|
||
4 Papierisolierung, getränkt mit 9 gewellter Aluminiummantel
|
||
dünnflüssigem Isolieröl 10 Korrosionsschutz
|
||
5 äußere Leitschicht (Höchstädterfolie) 11 PVC-Außenmantel
|
||
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|
||
|
||
111
|
||
2.7.7.3 Gasisolierung
|
||
Bei sehr hohen Spannungen wird die Übertragungsfähigkeit konventio-
|
||
neller Kabel durch die dielektrischen Verluste begrenzt. Dieser Effekt wird
|
||
durch den Einsatz von Rohrleitern mit gasförmiger Isolierung deutlich
|
||
vermindert. Außerdem fließt aufgrund der geringeren Betriebskapazität
|
||
nur ein kleiner Ladestrom. Solche Anlagen sind als Ausführungsleitungen
|
||
in Schaltanlagen und Kraftwerken bereits im Einsatz (Bild 2.52) [2.40,
|
||
2.41]. Aktuelle Entwicklungen, um diese Technik zukünftig auch zur Er-
|
||
höhung der Übertragungsleistung über größere Entfernungen einsetzen
|
||
zu können, werden in Abschnitt 12.1 beschrieben.
|
||
2.7.7.4 Supraleitung
|
||
Der elektrische Widerstand üblicher Leiterwerkstoffe wie Aluminium oder
|
||
Kupfer sinkt bei Kühlung auf tiefe Temperaturen, abhängig vom Rein-
|
||
heitsgrad der Metalle, auf einen niedrigen Restwert. Bei bestimmten Ma-
|
||
terialien jedoch springt unterhalb einer kritischen Temperatur – der so
|
||
genannten Sprungtemperatur – der spezifische Widerstand auf nahezu
|
||
Null; der Werkstoff wird supraleitend und es entstehen fast keine strom-
|
||
Bild 2.52 SF6-isoliertes Rohrleiterdoppelsystem
|
||
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|
||
|
||
112
|
||
abhängigen Verluste [2.16]. Bei den klassischen Supraleitern (z. B.
|
||
NbTi) liegt diese Sprungtemperatur in der Nähe des absoluten Null-
|
||
punkts (0 K, entspr. -273 °C). Diese tiefen Temperaturen erfordern eine
|
||
aufwändige Kühlung, die üblicherweise mit flüssigem Helium realisiert
|
||
werden kann.
|
||
Die Entwicklungen für mit flüssigem Helium gekühlte supraleitende
|
||
Kabel, wurden aus Gründen der Wirtschaftlichkeit weitgehend zurück-
|
||
bzw. eingestellt. Nach der Entdeckung von Supraleitern mit höheren
|
||
Sprungtemperaturen in den Jahren 1986/1987 haben neue Entwick-
|
||
lungsanstrengungen zu beachtlichen Ergebnissen geführt. Heute ste-
|
||
hen oxydkeramische Materialien mit Sprungtemperaturen über 77 K
|
||
(Temperatur des flüssigen Stickstoffes) als so genannte Hochtempera-
|
||
tur-Supraleiter (HTS) zur Verfügung (Bild 2.53). Die Nutzung dieser Ei-
|
||
genschaften für Starkstromkabel verspricht eine Reihe beachtlicher
|
||
Vorteile, wie z. B. gravierende Reduktion der elektrischen Verluste,
|
||
deutliche Erhöhung der Übertragungsleistung pro System und gege-
|
||
benenfalls Verzicht auf höhere Übertragungsspannungen. Weltweit
|
||
wird deshalb bereits seit einiger Zeit intensiv an der Entwicklung von
|
||
Kabeln mit Hochtemperatur-Supraleitern gearbeitet [2.42], erste Anla-
|
||
gen befinden sich im Feldversuch bzw. in der Erprobung, siehe Tabelle
|
||
2.11 [2.43, 2.44]. Aktuelle Entwicklungen werden in Abschnitt 13.2 be-
|
||
schrieben.
|
||
Bild 2.53 Entwicklung der supraleitenden Materialien
|
||
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|
||
|
||
113
|
||
2.7.8 Kurzzeichen
|
||
Starkstromkabel werden nach DIN VDE 0276 durch folgende Angaben
|
||
beschrieben:
|
||
– Bauartkurzzeichen entsprechend dem Aufbau
|
||
– Aderzahl und Nennquerschnitt je Leiter in mm2
|
||
– Leiterform und -art
|
||
– Schirmquerschnitt
|
||
– Nennspannung U0/U des Kabels
|
||
Das Bauartkurzzeichen ergibt sich in der Weise, dass, ausgehend vom
|
||
Leiter, der Reihe nach die Kurzzeichen für die wesentlichen Aufbauele-
|
||
mente angegeben werden. Für Leiter aus Kupfer, für Isolierungen aus
|
||
getränktem Papier (Ader, Gürtel) und innere Schutzhüllen aus Faser-
|
||
stoffen sowie für Zwickelausfüllungen und gemeinsame Aderumhüllun-
|
||
gen wird auf eigene Kurzzeichen verzichtet. Kabel nach DIN VDE
|
||
werden mit einem „N“ als erstem Buchstaben gekennzeichnet.
|
||
In Tabelle 2.12 sind die wichtigsten Kurzzeichen für die Kabelkennzeich-
|
||
nung zusammengestellt.
|
||
Das folgende Beispiel verdeutlicht die Anwendung der Kurzzeichen:
|
||
Tabelle 2.11 Einsatz von HTSL-Kabeln
|
||
Hersteller
|
||
Einbauort/Land
|
||
Spannung
|
||
Leistung
|
||
Länge
|
||
Pirelli
|
||
Chicago/USA
|
||
115 kV
|
||
400 MW
|
||
50 m
|
||
Sumitomo
|
||
Albany/USA
|
||
34,5 kV
|
||
50 MW
|
||
30 m
|
||
InnoPower
|
||
Yunnan/China
|
||
35 kV
|
||
120 MW
|
||
30 m
|
||
Furukawa
|
||
Yokosuka/Japan
|
||
77 kV
|
||
100 MW
|
||
500 m
|
||
NKT
|
||
Copenhagen/Denmark
|
||
30 kV
|
||
100 MW
|
||
30 m
|
||
Ultera
|
||
Columbus/USA
|
||
13,2 kV
|
||
70 MW
|
||
200 m
|
||
Nexans
|
||
Long Island/USA
|
||
138 kV
|
||
600 MW
|
||
600 m
|
||
Nexans
|
||
Essen/Germany
|
||
10 kV
|
||
40 MW
|
||
1.000 m
|
||
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|
||
|
||
114
|
||
Kurz-
|
||
zeichen
|
||
Bedeutung
|
||
Bezeichnungs-
|
||
beispiele
|
||
Siehe
|
||
Bild
|
||
A
|
||
äußere Schutzhülle aus Faserstoffen
|
||
NAKBA
|
||
2.17
|
||
A
|
||
Leiter aus Aluminium
|
||
NAKBA
|
||
2.17
|
||
B
|
||
Bewehrung aus Stahlband
|
||
NAKBA
|
||
2.17
|
||
C
|
||
konzentrischer Leiter aus Kupfer
|
||
NYCY
|
||
CW
|
||
wellenförmig aufgebrachter
|
||
konzentrischer Leiter aus Kupfer
|
||
(Ceander-Leiter)
|
||
NYCWY
|
||
2.15
|
||
D
|
||
Druckschutzbandage
|
||
NÖKUDEY
|
||
2.21
|
||
E
|
||
eindrähtiger Leiter
|
||
4 × 16 RE
|
||
E
|
||
Mehrmantelkabel
|
||
NAEKEBA
|
||
2.18
|
||
E
|
||
Schutzhülle je Ader mit eingebetteter
|
||
Schicht aus Elastomerband oder
|
||
Kunststofffolien
|
||
NAEKEBA
|
||
2.18
|
||
F
|
||
Bewehrung aus Stahlflachdraht
|
||
NIVFSt2Y
|
||
2.22
|
||
(F)
|
||
längswasserdicht
|
||
NA2XS(F)2Y
|
||
(FL)
|
||
längs- und querwasserdicht
|
||
mit Al-Schichtenmantel
|
||
N2XS(FL)2Y
|
||
2.24
|
||
(FB)
|
||
längs- und querwasserdicht
|
||
mit Cu-Schichtenmantel
|
||
N2XS(FB)2Y
|
||
GL
|
||
Gleitdrähte aus unmagnetischem
|
||
Werkstoff
|
||
ÖIGLUSt2Y
|
||
H
|
||
Schirmung bei Höchstädterkabel
|
||
NHKRA
|
||
I
|
||
Gasinnendruckkabel
|
||
NIVFSt2Y
|
||
2.22
|
||
-J
|
||
Kabel mit grün-gelbem Schutzleiter
|
||
NAYY-J
|
||
2.14
|
||
K
|
||
Bleimantel
|
||
NAKBA
|
||
2.17
|
||
KL
|
||
gepresster, glatter Aluminiummantel
|
||
NAKLEY
|
||
KLD
|
||
gepresster, gewellter Aluminiummantel
|
||
AÖKLDEY
|
||
2.28
|
||
M
|
||
mehrdrähtiger Leiter
|
||
1 × 95 RM
|
||
N
|
||
Normkabel nach DIN VDE
|
||
NA2XS2Y
|
||
2.19
|
||
-O
|
||
Kabel ohne grün-gelben Schutzleiter
|
||
NAYY-O
|
||
Ö
|
||
Ölkabel
|
||
NÖKUDEY
|
||
2.21
|
||
P
|
||
Gasaußendruckkabel
|
||
NPKDVFSt2Y
|
||
2.23
|
||
Tabelle 2.12 Die wichtigsten Kurzzeichen für Kabel
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
115
|
||
2.8 Kabeldaten
|
||
In den Normen sind die einzuhaltenden Kabeldaten festgelegt. Innerhalb
|
||
dieser zulässigen Grenzen variieren die Werte herstellerspezifisch. In
|
||
Abschnitt 14.1 sind beispielhaft mechanische Abmessungen und elek-
|
||
trische Kennwerte angegeben. Genauere Werte müssen im Einzelfall
|
||
beim Hersteller erfragt werden.
|
||
Für Kabel verwendete Isolier- und Mantelmischungen aus Kunststoff
|
||
sind in den Teilen der Normreihe DIN VDE 0276 beschrieben. Angaben
|
||
über die Isolierwanddicke sind für Nieder- und Mittelspannungskabel
|
||
ebenfalls in diesen Kabelnormen zu finden.
|
||
Anforderungen an Leiter siehe Abschnitt 2.5.1.
|
||
Tabelle 2.12 (Fortsetzung) Die wichtigsten Kurzzeichen für Kabel
|
||
Kurz-
|
||
zeichen
|
||
Bedeutung
|
||
Bezeichnungs-
|
||
beispiele
|
||
Siehe
|
||
Bild
|
||
R
|
||
Leiter mit kreisförmigem Querschnitt
|
||
1 × 95 RM
|
||
R
|
||
Bewehrung aus Stahlrunddrähten
|
||
NHKRA
|
||
S
|
||
Schirm aus Kupfer
|
||
NA2XS2Y
|
||
2.19
|
||
S
|
||
Leiter mit sektorförmigem Querschnitt
|
||
3 × 50 SM
|
||
St
|
||
Stahlrohr
|
||
NPAKDVFSt2Y
|
||
2.23
|
||
U
|
||
unmagnetisch
|
||
NÖKUDEY
|
||
2.21
|
||
V
|
||
verdichteter Leiter
|
||
1 × 500 RM/V
|
||
V
|
||
verseilte Adern
|
||
NPKDVFSt2Y
|
||
2.23
|
||
2X
|
||
Isolierung aus VPE
|
||
NA2XS2Y
|
||
2.19
|
||
Y
|
||
Isolierung aus PVC
|
||
NAYY-J
|
||
2.14
|
||
Y
|
||
Mantel oder Schutzhülle aus PVC
|
||
NAYY-J
|
||
2.14
|
||
2Y
|
||
Isolierung aus PE
|
||
NA2YSY
|
||
2Y
|
||
Mantel oder Schutzhülle aus PE
|
||
NA2XS2Y
|
||
2.19
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
" "' $$$& "
|
||
|
||
$
|
||
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|
||
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|
||
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|
||
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|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
3 Kabelgarnituren
|
||
Kabelgarnituren werden in der Kabelanlage zum Verbinden und Ab-
|
||
schließen der Kabel verwendet. Sie sind das Schlüsselelement der
|
||
Kabelanlage, denn: „ohne Kabelgarnituren keine Kabelanlage“. Kabel-
|
||
garnituren sollen in Funktion und Lebensdauer, sowie im Qualitätsni-
|
||
veau dem Kabel gleichwertig sein. Dies ist insofern eine besondere
|
||
ingenieurtechnische Leistung, weil anders als bei der Kabellegung nicht
|
||
„nur“ das fertige Betriebsmittel sorgfältig seiner Verwendung zugeführt
|
||
wird, sondern weil hier der Montage von Kabelgarnituren unter Baustel-
|
||
lenbedingungen eine besondere Bedeutung zukommt. Sie müssen nicht
|
||
nur auf ihre elektrische und mechanische Beanspruchung hin ausgelegt,
|
||
sondern auch gegenüber den zu erwartenden Umwelteinflüssen, wie
|
||
z. B. Feuchtigkeit, Korrosion, Ozon, UV-Strahlung und Schmutz, be-
|
||
ständig sein. Mit der Energiewende kommt eine neue Herausforderung:
|
||
die Auslastung wird höher, die Querschnitte nehmen zu und die steigen-
|
||
den Anforderungen erfordern ein neues Design.
|
||
Durch den mittlerweile in allen Spanungsebenen vollzogenen Wechsel
|
||
von papier- zu kunststoffisolierten Kabeln im Neubau, bei Netzerweite-
|
||
rungen und Reparatur müssen Kabelgarnituren kontinuierlich innovativer
|
||
und vor allem hinsichtlich Montagefreundlichkeit weiterentwickelt werden.
|
||
Der heutige Standard-Einsatz von noch kompakteren gasisolierten Last-
|
||
schaltanlagen einhergehend mit steigenden Querschnitten der Mittel-
|
||
spannungskabel ist ein starker Treiber für Weiterentwicklungen der
|
||
Kabelstecktechnik. Die Zunahme der Auflagen an den Umweltschutz und
|
||
-verträglichkeit, weiterer Kostendruck bei kontinuierlich hoher Qualität,
|
||
auch im Lifecycle werden die Produktentwicklungen nicht ruhen lassen.
|
||
Der Trend zu vorgefertigten und konfektionierten Garnituren mit zuge-
|
||
höriger Verbindungstechnik ist in den Spannungsebenen unterschiedlich
|
||
stark ausgeprägt und wird sich zunehmend fortsetzen, da der Raumbe-
|
||
darf in der Montagegrube geringer und die Montagezeit reduziert wer-
|
||
den wird. In der Niederspannung ist auf Grund der geringsten
|
||
Komplexität die Technologievielfalt nicht so ausgeprägt, da vorrangig für
|
||
Verbindungen Warmschrumpftechnik und für Abzweige Vergusstechnik
|
||
eingesetzt werden. Dies ermöglicht einfache und wirtschaftliche konfek-
|
||
tionierte Lösungen mit logistischen Vorteilen. In der Hochspannung wer-
|
||
den seit Jahrzehnten Systemlösungen praktiziert. Dies ist die Grundlage
|
||
für konfektionierte Setlösungen, für die auch Systemprüfungen mit Ka-
|
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beln gemäß Norm erfolgreich durchgeführt wurden. Aus Montage- und
|
||
Handlingsgründen hat sich die Aufschiebtechnik bei den Anwendern
|
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durchgesetzt. Die heterogen gewachsenen Mittelspannungsnetze wei-
|
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sen eine sehr große Technologievielfalt mit unterschiedlichsten Kabel-
|
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bauarten, Querschnitten auf. Die Hersteller bieten für jeden
|
||
Anwendungsfall eine entsprechende Lösung. Systemlösungen sind –
|
||
auch typgeprüft – lieferbar, erfordern jedoch eine Anpassung an die je-
|
||
weilige Netzkonfiguration.
|
||
Der Abschnitt Kabelgarnituren beschreibt die unterschiedlichen Tech-
|
||
nologien, Anwendungen und deren grundsätzliche Ausführungsmerk-
|
||
male. Abschluss- und Verbindungstechniken bei Starkstromkabeln sind
|
||
in [3.1] umfassend beschrieben.
|
||
3.1 Begriffsdefinitionen
|
||
Zu den an Starkstromkabeln montierten Garnituren zählen Muffen,
|
||
spannungsfeste Endkappen, Endverschlüsse und Kabelsteckteile bzw.
|
||
-adapter.
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||
Muffen werden unterschieden nach:
|
||
– Endmuffen, die Kabel ohne Verbindung zu anderen Anlagenteilen
|
||
spannungsfest abschließen
|
||
– Verbindungsmuffen, die Kabel gleicher Bauart verbinden
|
||
– Übergangsmuffen, die Kabel ungleicher Bauart verbinden
|
||
– Abzweigmuffen, die Abzweige von Kabeln gleicher oder ungleicher
|
||
Bauart herstellen
|
||
Leitfähige Endkappen schließen Kabel ab, um statische Entladungen
|
||
über dem PE-Außenmantel bei der Kabellegung zu vermeiden.
|
||
Endverschlüsse schließen das Ende eines Kabels ab und stellen die Ver-
|
||
bindung von dem Kabel zu einem anderen Anlagenteil, z. B. einer Schalt-
|
||
anlage oder einer Freileitung, her. Endverschlüsse (EV) werden nach ihrem
|
||
Anwendungsbereich in Innenraum-EV und Freiluft-EV unterschieden.
|
||
Kabelsteckteile – im allgemeinen Sprachgebrauch auch als Stecker be-
|
||
zeichnet – dienen zum Anschluss von Kabeln an Anlagen und Geräte
|
||
(Schaltanlagen, Transformatoren) mit genormten Geräteanschlusstei-
|
||
len. Im Mittelspannungsnetz wird unterschieden zwischen Außen- und
|
||
Innenkonustechnik. Die Stecker sind gekapselt und durch eine entspre-
|
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chend ausgelegte äußere Leitschicht oder durch eine Metallhülle im
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gesteckten Zustand berührungssicher. Verbindungen mit Kabelsteckern
|
||
dürfen nur im spannungslosen Zustand hergestellt oder getrennt wer-
|
||
den. Kabelsteckteile werden auch im Niederspannungsnetz eingesetzt.
|
||
Sie können dort unter Spannung und unter Last betätigt werden.
|
||
Kabelsteckadapter werden nur bei Mittelspannung eingesetzt; sie ge-
|
||
währleisten lediglich die elektrische Festigkeit. Ist ein Berührungsschutz
|
||
gefordert, so muss dieser durch gesonderte Maßnahmen (z. B. Abde-
|
||
ckung) hergestellt werden. Diese Adapter sind ein konstruktives Bauteil,
|
||
welches 2 Kabelsteckteile zu einem so genannten Doppel-T-Kabelsteck-
|
||
teil verbindet und den Anschluss von 2 Kabeln an Schaltanlagen ermög-
|
||
licht. Dabei ist die Bautiefe der Schaltanlage zu berücksichtigen.
|
||
Zum Nachweis der Qualität von Kabelgarnituren gelten die Prüfbestim-
|
||
mungen in DIN VDE 0278-393 für die Niederspannung und DIN VDE
|
||
0276-629 für die Mittelspannung. Für die Systemprüfung von Hochspan-
|
||
nungsgarnituren gilt DIN VDE 0276-632.
|
||
Die in Kabelgarnituren verwendeten, mechanisch hergestellten Leiter-
|
||
verbindungen müssen den Anforderungen gemäß den Normen der
|
||
Reihe DIN DIN 57220 und DIN VDE 0220 entsprechen. Die auch in
|
||
Deutschland in Kraft gesetzte IEC-Prüfbestimmung für mechanische
|
||
Leiterverbindungen, IEC 61238 setzt hohe Anforderungen an die Ab-
|
||
schluss- und Verbindungstechnik.
|
||
In Abschnitt 5.1 und 14 werden die Prüfbestimmungen ausführlicher be-
|
||
trachtet.
|
||
3.2 Grundelemente der Kabelgarnituren
|
||
Kabelgarnituren bestehen in Analogie zum Kabel in ihrem grundsätz -
|
||
lichen Aufbau aus den Elementen Leiterverbindung, Isolierung und
|
||
Schutzhülle. Ab der Mittelspannungsebene ist noch der Feldsteuerung
|
||
eine große Bedeutung zuzusprechen.
|
||
3.2.1 Leiterverbindungen
|
||
Leiterverbindungen in Kabelanlagen sind in erster Linie für die thermische
|
||
und dynamische Beanspruchung bei der Stromübertragung ausgelegt. Sie
|
||
dürfen bei dem dauernd zulässigen, maximalen Betriebsstrom nicht wärmer
|
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werden als die zu verbindenden Leiter. Darüber hinaus dürfen sie bei den zu-
|
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|
||
lässigen Kurzschlusstemperaturen keine unzulässige Veränderung ihrer Ei-
|
||
genschaften erfahren [3.2].
|
||
Die für Leiterverbindungen verwendeten Materialien und Konstruktionen müs-
|
||
sen die auftretenden Temperaturen in Garnituren beherrschen und dürfen
|
||
nicht das Isoliermaterial, üblicherweise ein Polymerwerkstoff durch zu hohe
|
||
Temperaturen vorzeitig altern.
|
||
Während die Verbindung von Kupferleitern unproblematisch ist, sind bei der
|
||
Verbindung von Aluminiumleitern die folgenden besonderen Eigenschaften
|
||
zu berücksichtigen:
|
||
– Aluminium gibt dem Kontaktdruck in bestimmten Grenzen nach (Kaltflie-
|
||
ßen)
|
||
– Aluminium bildet an seiner Oberfläche eine nichtleitende Oxydschicht
|
||
– Aluminium hat einen relativ hohen Wärmeausdehnungskoeffi zienten
|
||
Bei Berücksichtigung dieser Eigenschaften lassen sich Aluminiumverbindun-
|
||
gen ohne Schwierigkeiten technisch beherrschen.
|
||
Übergänge von Aluminium- auf Kupferleiter werden mit speziellen Zweime-
|
||
tall-Verbindungen (je eine Seite Al, Cu) hergestellt.
|
||
Zur Beurteilung der Qualität von Leiterverbindungen, die durch Klemmen,
|
||
Schrauben oder Pressen hergestellt werden, gelten die Normen der Reihe
|
||
DIN VDE 0220. In dieser Normreihe werden alle relevanten Anforderungen
|
||
für einen sicheren und stabilen Netzbetrieb abgeprüft. Die oben bereits er-
|
||
wähnte Leiterquerschnittserhöhung bringt nicht nur die Konstrukteure, son-
|
||
dern auch die Prüflabore an ihre Grenzen. So ist es wichtig, geeignete
|
||
Prüfmerkmale zu entwickeln, die im Netzbetrieb vorkommen. Eine lineare Er-
|
||
höhung der Prüfanforderungen kann durch die Netzkonfiguration nicht geprüft
|
||
werden. Da die Kurzschlussleistungen in der Praxis nicht vorkommen können.
|
||
Je nach Herstellungsverfahren wird zwischen thermischen und mechani-
|
||
schen Leiterverbindungen und dabei zwischen lösbaren und nicht lösbaren
|
||
Verbindungen unterschieden.
|
||
Mechanisch hergestellte Verbindungen werden bevorzugt angewendet; ther-
|
||
mische Verfahren kommen im Wesentlichen nur bei speziellen Anwendungen,
|
||
wie z. B. bei Supraleitern aktuell zum Einsatz.
|
||
Übliche Techniken für thermisch hergestellte Leiterverbindungen sind
|
||
Weichlöten oder Schweißen. Weichlöten dient vorwiegend der Verbin-
|
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||
|
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|
||
dung von Kupferleitern. Aluminiummäntel und Aluminiummassivleiter
|
||
können durch Reiblötung vorverzinnt und anschließend weich gelötet
|
||
werden. Bei der Weichlötung muss die geringere thermische Kurz-
|
||
schlussfestigkeit berücksichtigt werden. Unter den thermischen Verfah-
|
||
ren wird für Aluminiumleiter das Schweißen bevorzugt; speziell bei
|
||
Kunststoffkabeln sind besondere Verfahren (Cadweld-Schweißen)
|
||
zweckmäßig, um eine unzulässig hohe thermische Beanspruchung der
|
||
Isolierung zu vermeiden.
|
||
Bei allen thermischen Verfahren ist dafür Sorge zu tragen, dass die
|
||
Kabelaufbauelemente nicht durch die Hitze geschädigt werden.
|
||
Bei mechanisch hergestellten Leiterverbindungen unterscheidet man
|
||
nach lösbaren und nicht lösbaren Verbindungen. Lösbar sind Klemm-,
|
||
Schraub- und Steckverbindungen. Nicht lösbar sind Pressverbindungen
|
||
und Steckverbindungen mit Arretierung sowie Schrauben mit Abreißkopf.
|
||
Kabelklemmen sind in ihrer Ausführung je nach Art der herzustellen-
|
||
den Verbindung und der zu verbindenden Leiter recht vielfältig. Die am
|
||
häufigsten vorkommenden Verbindungen sind nachfolgend beschrieben:
|
||
– Abzweigklemmen dienen der Her-
|
||
stellung der Abzweigverbindungen
|
||
in Hausanschlussmuffen. Sie sind
|
||
entweder als Einzelklemmen oder
|
||
Mehrfachklemmen ausgeführt. Ein-
|
||
zelklemmen werden auf die blanken
|
||
Leiter montiert (Bild 3.1). Die Ab-
|
||
messungen der Kabelabzweig-(Ein-
|
||
zel-)Klemmen sind in DIN 47658
|
||
genormt.
|
||
– Mehrfachklemmen werden auf die isolierten Leiter des durchgehen-
|
||
den Kabels montiert. Das Durchstoßen der Leiterisolierung erfolgt
|
||
entweder über Frässchrauben oder Kontaktzähne (Bild 3.2). Diese
|
||
sehr weit verbreiteten – auch als Klemmringe be zeichneten – Mehr-
|
||
fachklemmen werden in Abzweigmuffen unterschiedlichster Technik
|
||
eingesetzt. Mehrfachklemmen benötigen Stützstege zwischen den
|
||
Kabeladern, um einen ausreichend hohen Kontaktdruck herstellen zu
|
||
können und ein Ausweichen der Leiter zu verhindern. Die abzweigen-
|
||
den Leiter werden, je nach Ausführung der Klemmringe, mit oder
|
||
ohne Isolierung in die Klemmkanäle eingeführt und durch Schrauben
|
||
kontaktiert. Neben klassischen Konstruktionen stellt die einschrau-
|
||
Bild 3.1 Einzelklemme
|
||
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||
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|
||
Bild 3.3
|
||
einschraubige Mehrfachkabelklemme
|
||
Bild 3.2 Mehrfachkabelklemmen
|
||
a) Schneidenkontakte
|
||
b) Spitzenkontakte
|
||
c) Fräskontakte
|
||
d) Pyramidenkontakte
|
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a)
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||
c)
|
||
d)
|
||
b)
|
||
bige Mehrfachklemme eine montagefreundliche und seit einiger Zeit
|
||
etablierte Alternative dar (Bild 3.3).
|
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||
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||
Bild 3.4a
|
||
V-Direktanschlussklemme
|
||
Zum Anschluss der Leiter an Anlagenteile haben sich bereits seit Jahr-
|
||
zehnten im Niederspannungsnetz Direktanschlussklemmen (Bild 3.4a)
|
||
bewährt; analog dazu spricht man ab der Mittelspannung von Kabel-
|
||
schuhen (Bild 3.4b).
|
||
Bild 3.4b
|
||
Schraubkabelschuh
|
||
– Schraubverbinder dienen im Mittel- und Niederspannungsnetz zur
|
||
Verbindung von Leitern und gegebenenfalls Schirmdrähten unterei-
|
||
nander. Ihr Vorteil liegt in der universellen Anwendungsmöglichkeit
|
||
(Bild 3.5 und 3.6). So können unterschiedliche Leiterarten, -quer-
|
||
schnitte und -materialien miteinander verbunden werden. Im Nieder-
|
||
spannungsnetz werden neben Einzelverbindern auch Mehr fach-
|
||
verbinder eingesetzt.
|
||
Bild 3.5 Aus Einzelverbindern zusammengesetzter Mehrfachverbinder
|
||
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||
|
||
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|
||
Bild 3.7 Herstellen einer Sechskant-Pressverbindung
|
||
– Pressverbinder unterscheiden sich nach der Art der Formgebung, z.
|
||
B. Sechskant-, Tiefnut-, Oval- und Rundpressung. Bei Leiterquer-
|
||
schnitten etwa ab 16 mm2 und in einem Spannungsbereich bis 30 kV
|
||
wird in Deutschland vielfach die Sechskantpressung angewendet
|
||
(Bild 3.7). Dabei müssen Presshülsen für Aluminiumleiter kontaktver-
|
||
bessernde Zusätze enthalten. Pressverbinder sind in DIN 46267 Teil
|
||
1 und Teil 2 genormt. Diese Technik wird aber zunehmend durch die
|
||
Schraubtechnik abgelöst.
|
||
Bild 3.6 Schraubverbinder mit versetzter Anordnung und in Linie
|
||
angeordneter Schrauben
|
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||
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|
||
– Bei Steckverbindungen erfolgt die Kontaktierung durch federnde
|
||
Elemente. Steckverbindungen können durch Bolzenanschluss lösbar
|
||
oder durch eine Arretierung unlösbar sein.
|
||
Kabelschuhe werden zum Anschluss von Kabeln an Anlagen eingesetzt.
|
||
Sie können als Press- oder Schraubkabelschuhe ausgeführt sein.
|
||
Presskabelschuhe sind geometrisch in DIN 46235 und DIN 46329 und
|
||
mit Prüfanforderungen, auch für Schraubverbinder in den Normen der
|
||
Reihe DIN VDE 0220 standardisiert geprüft.
|
||
Schirmdrähte werden mit Press- oder
|
||
Schraubverbindern verbunden. Außer-
|
||
dem können für Schirmverbindungen
|
||
Rollfedern (Bild 3.8) verwendet werden.
|
||
Dabei wird eine spiralförmige Feder
|
||
über die übereinanderliegenden Schirm-
|
||
drähte gewickelt. Die von der Rollfeder
|
||
ausgeübte Kraft bewirkt die Kontaktie-
|
||
rung der Schirmdrähte miteinander.
|
||
3.2.2 Isolierungen, Feldsteuerelemente und Schutzhüllen
|
||
Die Isolierung einer Garnitur kann aus Wickelbändern, unterschiedlichen
|
||
Vergussmassen, Halbfertigteilen wie Schrumpfmaterialien, Fertigteilen
|
||
wie Aufschiebkörper oder einer Kombination dieser Teile bestehen. Beim
|
||
Aufbringen der Isolierung sind Hohlräume zu vermeiden. Dies gilt vor
|
||
allem auch für die Grenzschichten zwischen der aufzubringenden Iso-
|
||
lierung und den Kabelaufbauelementen. In solche Hohlräume könnte
|
||
Wasser eindringen und bei Mittelspannungskabeln könnten an diesen
|
||
Stellen Teilentladungen auftreten. Daher sind auch während der Mon-
|
||
tage verursachte kleinste Beschädigungen oder eingeschleppte Verun-
|
||
reinigungen sehr kritisch. Deswegen ist einerseits von den Garnituren-
|
||
herstellern eine einfache Montagemöglichkeit und andererseits von den
|
||
Monteuren sorgfältiges Arbeiten zu fordern.
|
||
PE und VPE haben eine hohe Wärmedehnung und kein Adhäsionsver-
|
||
mögen. Die Abdichtung der Grenzschichten und die mechanische Fi-
|
||
xierung muss daher über den Anpressdruck der entsprechenden
|
||
Garniturenelemente erfolgen. Im Niederspannungsbereich besteht auch
|
||
die Möglichkeit (z. B. durch mineralhaltige Zuschläge) adhäsionsfähige
|
||
Kunststoffmischungen herzustellen oder die Flächen bei der Montage
|
||
Bild 3.8 Rollfeder über Schirm
|
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||
|
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|
||
Bild 3.9 Elektrisches Feld an der Absetzstelle
|
||
a) ohne Feldsteuerung
|
||
b) mit Feldsteuerung
|
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||
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||
so zu bearbeiten (z. B. durch Aufrauen), dass ein ausreichendes Adhä-
|
||
sionsvermögen erreicht wird.
|
||
Ab einer Nennspannung der Mittelspannungskabel von U0/U = 6/10 kV
|
||
entsteht an der Absetzstelle der äußeren Leitschicht ein Bereich mit er-
|
||
höhter elektrischer Feldstärke. Daher ist eine Steuerung des elektri-
|
||
schen Feldes erforderlich (Bild 3.9). Diese Feldsteuerung kann auf
|
||
unterschiedliche Weise erfolgen [3.1]. Das am häufigsten verwendete
|
||
Verfahren ist die Steuerung über ein trichterförmiges Feldsteuerelement,
|
||
das z. B. in den Isolierkörper einer Aufschiebgarnitur integriert ist (ka-
|
||
pazitive Steuerung). Weitere Möglichkeiten zur Feldsteuerung sind das
|
||
resistive und das refraktive Verfahren.
|
||
Schutzhüllen haben die Aufgabe, die darunterliegenden Aufbauele-
|
||
mente mechanisch zu schützen, Feuchtigkeit fernzuhalten und als Be-
|
||
rührungsschutz zu wirken. Bei Garnituren, die vergossen werden, ist die
|
||
Schutzhülle gleichzeitig Gießform für die Vergussmasse. Die klassische
|
||
Schutzhülle der Kabelgarnitur, ein Metallgehäuse, ist zunehmend durch
|
||
Kunststoffgehäuse ersetzt worden.
|
||
3.3 Montagetechniken bei Kabelgarnituren
|
||
Um den eingangs gestellten Anforderungen zu entsprechen, werden bei
|
||
den Kabelgarnituren die nachfolgend beschriebenen Montagetechniken
|
||
angewendet.
|
||
3.3.1 Wickeltechnik
|
||
Isolierung, Feldsteuerelemente und Schutzhüllen können durch Wickel
|
||
aus Bändern mit entsprechenden Eigenschaften hergestellt werden.
|
||
Zur Herstellung der Isolierung und der Feldsteuerelemente werden bei
|
||
papierisolierten Kabeln massegetränkte Papierbänder, bei kunststoff-
|
||
isolierten Kabeln Kunststoffbänder verwendet. Kunststoffbänder können
|
||
„selbstverschweißende“ Eigenschaften haben, d. h. das Band wird bei
|
||
der Montage gedehnt, so dass die einzelnen Lagen dann unter dem
|
||
Druck der Dehnungsvorspannung verschweißen.
|
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||
3.3.2 Vergusstechnik
|
||
Grundsätzlich unterscheidet man zwischen Heiß- und Kaltvergusstechnik
|
||
sowie der Gießharztechnik, siehe Abschnitt 3.3.3.
|
||
Die Heißvergusstechnik wurde in den letzten Jahrzehnten für papierisolierte
|
||
Kabel angewendet. Diese Technik kann auf Grund der hohen Anforderun-
|
||
gen an Arbeitssicherheit und Umweltschutz nicht mehr eingesetzt werden
|
||
oder nur nach Erstellung einer Gefährdungsbeurteilung und deren zwingen-
|
||
der Einhaltung und durch geschultes Personal mit entsprechenden Sicher-
|
||
heitseinrichtungen bzw. -vorkehrungen realisiert werden.
|
||
Kaltvergussmassen sind entweder Ein- oder Zweikomponentensysteme. In
|
||
beiden Fällen wird ein stabiles Gehäuse für den mechanischen Schutz be-
|
||
nötigt, da die Vergussmasse dauerelastisch bleibt. Die Masse übernimmt den
|
||
Feuchtigkeitsschutz sowie gegebenenfalls die Isolierung. Da bei der Montage
|
||
(Bild 3.10) keine Schrumpfung auftritt, erübrigt sich ein Nachgießen.
|
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Bild 3.10 Montage einer Verbindungsmuffe in Kaltvergusstechnik
|
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|
||
3.3.3 Gießharztechnik
|
||
Gießharzmassen werden in Zweikomponenten-Form (Harz und Härter)
|
||
geliefert und vor der Verarbeitung gemischt. Das Harz ist eine Masse
|
||
auf Basis von Polyurethan und Additiven. Der Härter basiert auf eine
|
||
Isocyanatverbindung. Sie benötigen nur eine Gießform, da das ausge-
|
||
härtete Gießharz, der so genannte Gießharzkörper, eine so große Fes-
|
||
tigkeit hat, dass er auch die Aufgabe des mechanischen Schutzes erfüllt.
|
||
Das schließt nicht aus, dass die Gießform aus anderen Gründen als Be-
|
||
standteil der Garnitur verbleibt. Das Gießharz dient gleichzeitig dem
|
||
Feuchtigkeitsschutz und der Isolierung (Bild 3.11).
|
||
Bei Zweikomponentenmassen sind die begrenzte Lagerzeit und die be-
|
||
grenzte Verarbeitungszeit nach dem Mischen (Topfzeit) zu beachten.
|
||
Die Gießharzmassen werden in Dosen oder Doppelkammerbeutel luft-
|
||
und lichtdicht geliefert und frostfrei gelagert. Bewährt haben sich so ge-
|
||
nannte Doppelkammer-Mischbeutel, in denen die Komponenten im „ge-
|
||
schlossenen System“ gemischt werden. Dabei werden die flüchtigen
|
||
Bestandteile der Isocyanathaltigen Härter gebunden, so dass während
|
||
des Vergießens der Muffe nur im flüssigen Zustand noch sehr geringe
|
||
Mengen entweichen können. Bei sachgemäßer Verarbeitung besteht so
|
||
keinerlei Gefahr für Monteur und Umwelt [3.3]. Die angemischten Rest-
|
||
mengen können als Hausmüll entsorgt werden.
|
||
Hausanschlussmuffen an kunststoffisolierten Niederspannungskabeln
|
||
sind der wichtigste Anwendungsbereich für Gießharzgarnituren.
|
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Bild 3.11 Schematische Darstellung einer Gießharz-Hausanschluss-
|
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muffe mit Parallelabzweig
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CH
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GE EINFA
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ZUV
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S
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VERLÄ
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Dank optimie
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|
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||
131
|
||
3.3.4 Schrumpftechnik
|
||
Grundsätzlich unterscheidet man zwischen
|
||
Warm- und Kaltschrumpftechnik.
|
||
Bei der Warmschrumpftechnik werden aufgewei-
|
||
tete Formteile aus vernetztem Kunststoff nach
|
||
dem Aufschieben durch externe Wärmezufuhr
|
||
(z. B. Flamme) auf das abgesetzte Kabel ge-
|
||
schrumpft (Bild 3.12).
|
||
Formteile, welche die Aufgabe haben, die Garni-
|
||
turen gegen das Eindringen von Feuchtigkeit zu
|
||
schützen, sind innen mit einem Kleber versehen,
|
||
der die Grenzschicht zwischen Kabel und Garni-
|
||
tur verklebt. Zum Zweck der Feldsteuerung
|
||
werden auch schwachleitende Schrumpfteile (re-
|
||
sistive und/oder refraktive Feldsteuerung) ver-
|
||
wendet.
|
||
Warmschrumpfgarnituren finden Verwendung als
|
||
Muffen und Endverschlüsse für Nieder- und Mit-
|
||
telspannungskabel.
|
||
Niederspannungs-Verbindungsmuffen aus wär-
|
||
meschrumpfenden Schläuchen sind in DIN 47632
|
||
und DIN V 47640 in Kombination mit Press- und
|
||
Schraubtechnik genormt.
|
||
Bild 3.13 Kaltschrumpftechnik
|
||
a) mit Stützrohr vor der Montage
|
||
b) fertig montierter Endverschluss
|
||
Bild 3.12 Warm-
|
||
schrumpf-Endver-
|
||
schluss
|
||
in Freiluftausfüh-
|
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rung für VPE-iso-
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lierte 20-kV-Kabel
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|
||
Bei der Kaltschrumpftechnik werden aufgeweitete, mechanisch vorge-
|
||
spannte Kunststoffformteile durch eine Stützwendel oder ein Stützrohr
|
||
im aufgeweiteten Zustand gehalten [3.4]. Bei der Montage wird die
|
||
Stützwendel bzw. das Stützrohr entfernt, wodurch das Formteil auf-
|
||
schrumpft (Bild 3.13). Der Vorteil gegenüber der Warmschrumpftechnik
|
||
ist, dass keine offene Flamme benötigt wird.
|
||
3.3.5 Aufschiebtechnik
|
||
Aufschiebgarnituren sind Fertigteile aus Kunststoff – Silikonkautschuk
|
||
oder EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-modifiziert) –, die auf das vorberei-
|
||
tete Kabelende aufgeschoben werden. Die Teile sind elastisch und dich-
|
||
ten auf dem Kabel durch Presssitz. Das Aufschiebteil dient der
|
||
Isolierung und hat im Regelfall ein integriertes Feldsteuerelement. Auf-
|
||
schiebgarnituren werden bei kunststoffisolierten Mittelspannungskabeln
|
||
als Endverschlüsse (Bild 3.14) und Muffen eingesetzt. Auch für die Ver-
|
||
bindung von einadrigen papier- mit VPE-isolierten Kabeln (Übergangs-
|
||
muffen) stehen Aufschiebgarnituren zur Verfügung.
|
||
132
|
||
Bild 3.14 Aufschiebend-
|
||
verschluss
|
||
a) Freiluftausführung
|
||
b) Innenraumausführung
|
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||
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|
||
3.4 Ausführungen von Kabelgarnituren
|
||
3.4.1 Muffen
|
||
Muffen werden vorwiegend im Erdreich eingesetzt. Sie müssen so be-
|
||
schaffen sein, dass auch bei lastabhängigen Temperaturschwankungen
|
||
keine Feuchtigkeit eindringen kann. Sie müssen weiterhin korrosions-
|
||
beständig sein, insbesondere auch gegenüber den im Erdboden zu er-
|
||
wartenden aggressiven Stoffen resistent sein [3.5].
|
||
Muffen müssen den Prüfanforderungen der Normreihe DIN VDE 0278
|
||
entsprechen.
|
||
Soweit Muffen ein Metallgehäuse haben, muss dieses mit dem Neutral-
|
||
leiter des Kabels oder dem metallenen Kabelmantel oder dem Schirm
|
||
verbunden sein. Das Muffengehäuse wird dadurch berührungssicher
|
||
und dient gleichzeitig als zusätzlicher Erder.
|
||
3.4.1.1 Verbindungsmuffen
|
||
Muffengehäuse aus Metallguss mit – je nach Kabelbauart – einer Innen-
|
||
muffe oder drei Innenmuffen stellen die klassische Methode zur Verbin-
|
||
dung papierisolierter Mittelspannungskabel dar. Diese werden praktisch
|
||
nicht mehr eingesetzt. Die heutigen Konstruktionen aus schlagzähen
|
||
Kunststoffen stellen eine hervorragende Alternative dar. Das Handling wird
|
||
auch bei der Montage durch das reduzierte Gewicht deutlich erleichert.
|
||
Seit über 25 Jahren sind auch auf dem Gebiet der Verbindungsmuffen
|
||
für papierisolierte Kabel die Entwicklungen voran gekommen, wie z. B.
|
||
eine Verbindungsmuffe in Warmschrumpftechnik für 10-kV-Gürtelkabel
|
||
(Bild 3.15) und eine Übergangsmuffe in Aufschiebtechnik, die zusätzlich
|
||
eine Füllmasse enthalten.
|
||
Bild 3.15 Verbindungsmuffe mit Massereservoir in Warmschrumpf-
|
||
technik für 10-kV-Gürtelkabel
|
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||
|
||
Zur Verbindung von kunststoffisolierten Kabeln werden montagefreund-
|
||
lichere und rationellere Verbindungsverfahren eingesetzt. Verwendung
|
||
finden Gießharzmuffen, Schrumpfmuffen, Muffen in Aufschiebtechnik
|
||
und Muffen, in denen verschiedene Grundtechniken (siehe auch Ab-
|
||
schnitt 3.3) miteinander kombiniert werden.
|
||
Im Niederspannungsbereich kommen heute fast ausschließlich Verbin-
|
||
dungsmuffen in Warmschrumpftechnik zum Einsatz. Hierfür werden vor-
|
||
konfektionierte Schrumpfschläuche verwendet. Muffen in Vergusstechnik
|
||
sind als Alternativen am Markt verfügbar. Früher wurden hierfür auch Heiß-
|
||
Bitumenmassen in Verbindung mit Graugussmuffen verwendet.
|
||
Im Mittelspannungsbereich haben aufschiebbare Verbindungsmuffen
|
||
(Bild 3.16) sehr weite Verbreitung gefunden. Mit diesen können auch
|
||
Kabel mit unterschiedlichen Leiterquerschnitten, -formen und -werk -
|
||
stoffen oder Kabel mit grafitierter und fest verschweißter äußerer Leit-
|
||
schicht miteinander verbunden werden. Eine rationelle Muffenmontage
|
||
ermöglicht auch die Warmschrumpftechnik. Die bereits seit einigen Jah-
|
||
ren auf dem Markt befindliche Kaltschrumpftechnik, die insbesondere
|
||
den Vorteil der Montage ohne Flamme bietet, hat sich bislang in
|
||
Deutschland nur in vergleichsweise geringem Umfang durchgesetzt.
|
||
3.4.1.2 Übergangsmuffen
|
||
Für die Verbindung von Kabeln unterschiedlicher Bauart, insbesondere
|
||
von VPE-isolierten mit papierisolierten Mittelspannungskabeln, werden
|
||
Übergangsmuffen benötigt, da hier Aufbauelemente mit grundsätzlich
|
||
verschiedenen chemischen und physikalischen Eigenschaften zusam-
|
||
menstoßen. Diese Übergangsmuffen enthalten Innenmuffen mit soge-
|
||
nannten „trockenem“ Aufbau bestehend aus Polymerschläuchen oder
|
||
bis vor einigen Jahren mit einer Füllung aus Kabelimprägniermasse
|
||
(Massereservoir) zur Nachtränkung des papierisolierten Kabels im Nah-
|
||
bereich der Muffe. Diese Technik kann als abgelöst bezeichnet werden,
|
||
da die Umweltauflagen für diese Arbeitsschritte ähnlich denen für die
|
||
134
|
||
Bild 3.16 Aufschiebbare Verbindungsmuffe mit integrierten Feldsteu-
|
||
erelementen für VPE-isolierte Mittelspannungskabel
|
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||
Bild 3.17 Übergangsmuffe für die Verbindung von Dreibleimantel -
|
||
kabel mit kunststoffisoliertem Kabel
|
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|
||
Heißvergusstechnik strengen unwirtschaftlichen Auflagen unterliegen.
|
||
Trockene Übergangsmuffen sind in unterschiedlichen Konstruktionen
|
||
am Markt erhältlich, z. B. siehe Bild 3.17.
|
||
3.4.1.3 Abzweigmuffen
|
||
Um einen Niederspannungs-Verbraucher an ein durchgehendes Haupt-
|
||
kabel anzuschließen, werden spezielle Abzweigmuffen eingesetzt (in
|
||
Ausnahmefällen auch bei höheren Spannungen bis 20 kV). Der wesent-
|
||
liche Anwendungsbereich besteht in der Versorgung von einzelnen Ab-
|
||
nehmern über so genannte Hausanschlussmuffen, in denen ein Kabel
|
||
mit geringerem Leiterquerschnitt an das Hauptkabel angeschlossen
|
||
wird. Die gusseisernen Hausanschlussmuffen wurden auf breiter Front
|
||
von Kunststoffmuffen, die mit Kaltvergussmasse oder Gießharz gefüllt
|
||
werden, abgelöst.
|
||
Die Abzweigmuffe in klassischer T-Form wurde inzwischen weitgehend
|
||
von der so genannten Parallelabzweigmuffe verdrängt. Hierbei wird das
|
||
Abzweigkabel parallel zum Durchgangskabel in die Muffe eingeführt und
|
||
mit einem Klemmring angeschlossen (Bild 3.18). Bei Einhaltung der ent-
|
||
sprechenden Sicherheitsregeln kann diese Muffe auch unter Spannung
|
||
montiert werden. Ein weiterer Vorteil des Parallelabzweiges liegt im klei-
|
||
neren Füllvolumen.
|
||
Bild 3.18 1-kV-Abzweigmuffe für PUR-Gießharz geeignetes Gehäuse
|
||
an Kunststoffkabel
|
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||
|
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|
||
Im Wettbewerb zu den mit unterschiedlichen Füllmassen vergossenen
|
||
Muffen mit Gehäuse stehen die Abzweigmuffen in Warmschrumpftech-
|
||
nik. Den äußeren Schutz dieser Muffen übernehmen faserverstärkte
|
||
Manschetten mit Kleberbeschichtung (Bild 3.19).
|
||
Unabhängig von den unterschiedlichen Montagetechniken der Abzweig-
|
||
muffen haben sich zur Herstellung der Leiterverbindungen Mehrfach-
|
||
klemmen (Klemmringe) durchgesetzt. Die Mehrfachabzweigklemmen
|
||
können im Set zum Lieferumfang der Muffe gehören. Diesen Lieferum-
|
||
fang muss der Anwender mit seinem Lieferanten abstimmen.
|
||
3.4.2 Endverschlüsse
|
||
Je nach Anbringungsort wird nach Innenraum- und Freiluft-Endverschlüs-
|
||
sen unterschieden. An Freiluft-Endverschlüsse sind besondere Anforde-
|
||
rungen hinsichtlich der Witterungs- und Umwelteinflüsse zu stellen [3.6].
|
||
Prüfanforderungen für Endverschlüsse sind in der Normenreihe
|
||
DIN VDE 0278 angegeben.
|
||
Die in DIN VDE 0101 angegebenen Richtwerte für das Innenraumklima
|
||
können nicht in allen Innenraumanlagen, z. B. Umspannstationen, voraus -
|
||
gesetzt werden.
|
||
Es sollten Endverschlüsse eingesetzt werden, die die festgelegten
|
||
Prüfungen der Normenreihe DIN VDE 0278 bestanden haben.
|
||
Bild 3.19 Abzweigmuffe für kunststoffisolierte 1-kV-Kabel in Warm-
|
||
schrumpftechnik
|
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||
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|
||
3.4.2.1 Endverschlüsse für Massekabel
|
||
Niederspannungs-Endverschlüsse
|
||
Die früher verwendeten, mit Vergussmasse gefüllten Endverschlüsse
|
||
erfordern einen beträchtlichen Montageaufwand. Heute werden deshalb
|
||
für Innenraum- und Freiluft-Endverschlüsse neuere Lösungen, wie z. B.
|
||
die Schrumpftechnik, angewendet.
|
||
Mittelspannungs-Innenraum-Endverschlüsse
|
||
Bei Endverschlüssen für papierisolierte Mittelspannungskabel sind
|
||
grundsätzlich zwei Bauarten zu unterscheiden:
|
||
– Endverschlüsse für Gürtelkabel und Höchstädterkabel
|
||
– Endverschlüsse für Dreibleimantelkabel und einadrige Kabel
|
||
Bild 3.20 Druckfester Kleinend-
|
||
verschluss für papierisolierte
|
||
Mittelspannungs kabel
|
||
Bild 3.21 Innenraum-Endver-
|
||
schluss mit Klarsichtisolator
|
||
(Kunststoff) für papierisolierte
|
||
einadrige Kabel oder Dreibleiman-
|
||
telkabel bis 30 kV
|
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||
|
||
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|
||
Diese Unterscheidung gilt sowohl für Innenraum- als auch für Freiluft-
|
||
Endverschlüsse. Nachfolgend in den Bildern 3.20 und 3.21 als klassi-
|
||
sche Bauweise anzusehen. Diese sollten auf Grund der aktuellen
|
||
Umweltauflagen und auch aus Arbeitssicherheitsaspekten nicht mehr
|
||
zum Einsatz kommen.
|
||
Mittelspannungs-Freiluft-Endverschlüsse
|
||
Freiluft-Endverschlüsse für papierisolierte Kabel bestehen aus einer
|
||
gusseisernen Fußarmatur, einem Isolator aus Porzellan oder Glas und
|
||
einer Kopfarmatur. Einadrige Kabel und Dreibleimantelkabel werden mit
|
||
drei einzelnen Endverschlüssen abgeschlossen. Dreileiter-Endver -
|
||
schlüsse für Gürtel- und Höchstädterkabel besitzen die gleichen Isola-
|
||
toren und Kopfarmaturen wie Endverschlüsse für einadrige Kabel; hier
|
||
tritt jedoch an die Stelle der Fußarmatur ein Aufteilgehäuse (Bild 3.22).
|
||
Bild 3.22 Freiluft-Endverschluss für Gürtelkabel oder Höchstädter -
|
||
kabel bis 36 kV
|
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|
||
Bei Glasisolatoren kann der Massestand während des Betriebs ohne
|
||
zusätzliche Maßnahmen kontrolliert werden, bei Porzellanisolatoren ist
|
||
dafür eine aufgesetzte Sichthaube erforderlich. Diese Bauweise wird im
|
||
Neubau nicht mehr errichtet und ist abgelöst durch den Einsatz von
|
||
Kunststoffkabeln. Aus Umweltschutzgründen kann auch das Nachfüllen
|
||
nur unter Beachtung der Auflagen noch durchgeführt werden. Empfoh-
|
||
len ist bei Erreichen einer bestimmten jährlichen Nachfüllmenge ggf. die
|
||
Altanlage zurückzubauen und durch Kunststoffkabel zu ersetzen.
|
||
3.4.2.2 Endverschlüsse für Kunststoffkabel
|
||
Niederspannungs-Endverschlüsse
|
||
Aus elektrischer Sicht sind für kunststoffisolierte Niederspannungskabel
|
||
keine Endverschlüsse erforderlich.
|
||
Die Leiterisolierung von Niederspannungs-Kunststoffkabeln ist weitge-
|
||
hend unempfindlich gegen Feuchtigkeit. In Muffen kann Wasser jedoch
|
||
zu Störungen führen. Deshalb sollten dort, wo mit Feuchtigkeit zu rech-
|
||
nen ist, Adern und Kabelzwickel dicht verschlossen werden, um ein Ein-
|
||
dringen von Wasser und dessen Ausbreitung im Kabel zu verhindern.
|
||
Diese Anforderung lässt sich relativ einfach mit wärmeschrumpfenden
|
||
Garnituren erfüllen (Bild 3.23).
|
||
Besteht die Gefahr einer unzulässigen Alterung der Isolierungen durch
|
||
UV-Strahlung, so sind diese abzudecken.
|
||
Bild 3.23 Endverschluss für kunststoffisolierte 1-kV-Kabel
|
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||
|
||
Mittelspannungs-Innenraum-Endverschlüsse
|
||
Im Mittelspannungsbereich haben sich für Innenraumanlagen Endver-
|
||
schlüsse in Kunststofftechnik durchgesetzt. In der Vergangenheit waren
|
||
diese Endverschlüsse mit Kunststoffmasse (Gießharz, Silikonkaut-
|
||
schuk) gefüllt. Heute werden überwiegend Endverschlüsse in Aufschieb-
|
||
technik eingesetzt. Daneben behaupten sich Endverschlüsse in
|
||
Warmschrumpftechnik.
|
||
Aufschiebbare Endverschlüsse bestehen aus Silikonkautschuk oder
|
||
EPDM und besitzen einen integrierten oder separaten Feldsteuerkörper
|
||
(Bild 3.24). Die Montage dieser Garnituren ist sehr einfach. Bei der Vor-
|
||
bereitung der Kabelenden muss besondere Sorgfalt angewendet werden,
|
||
damit es nicht aufgrund scharfer Kanten, Verschmutzungen, Lufteinschlüs-
|
||
sen o. Ä. zu Teilentladungen und somit zum Ausfall des Endverschlusses
|
||
kommt. Neuere Konstruktionen decken jeweils mehrere Querschnitte ab.
|
||
Auch die Warmschrumpftechnik gestattet eine rationelle Montage. Dabei
|
||
ist allerdings zum Aufschrumpfen der Feldsteuer- und Isolierschläuche
|
||
sowie gegebenenfalls der Isolierschirme die Zufuhr von Wärme, d. h.
|
||
in der Regel die Verwendung einer offenen Flamme, erforderlich.
|
||
Kaltschrumpf-Endverschlüsse werden über das vorbereitete Kabelende
|
||
geschoben und schrumpfen nach dem Entfernen des Stützrohres bzw.
|
||
der Stützwendel selbsttätig auf das Kabel auf.
|
||
Mittelspannungs-Freiluft-Endverschlüsse
|
||
Für Freiluftanwendungen werden grundsätzlich die gleichen Techniken
|
||
wie bei Innenraum-Endverschlüssen eingesetzt; hier sind aber zusätz-
|
||
liche Anforderungen hinsichtlich der auftretenden Witterungseinflüsse
|
||
141
|
||
Bild 3.24 Aufschieb-Innenraum-Endverschluss für VPE-isolierte
|
||
20-kV-Kabel
|
||
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|
||
|
||
zu beachten. So werden beispielsweise Aufschieb- oder Schrumpfend-
|
||
verschlüsse (Bild 3.25) mit zusätzlichen Isolatorschirmen zur Verlänge-
|
||
rung der Kriechwege ausgestattet. Weiterhin ist es unbedingt
|
||
erforderlich, das Eindringen von Wasser in den Leiter und den Schirm-
|
||
bereich zu vermeiden.
|
||
Für spezielle Anwendungen werden Freiluft-Endverschlüsse mit Isola-
|
||
toren aus Porzellan oder Glas eingesetzt, wobei die stabile Bauweise
|
||
als Stützelement genutzt werden kann. Durch einen in den Isolator ein-
|
||
geklebten Adapter aus Silikonkautschuk wird der Anschluss unterschied-
|
||
lichster Kunststoffkabeltypen und -querschnitte ermöglicht.
|
||
3.4.3 Garnituren in Stecktechnik
|
||
3.4.3.1 Stecktechnik im Niederspannungsnetz
|
||
Insbesondere für den Einsatz in Kabelverteilerschränken mit geringer
|
||
Bautiefe wurde die Stecktechnik für das Niederspannungsnetz entwi-
|
||
ckelt [3.7]. Diese Stecksysteme bestehen aus Steckdosen, die zusam-
|
||
men mit Abdeckblenden auf den Sammelschienen montiert werden,
|
||
sowie aus den Kabelsteckern (Bild 3.26).
|
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142
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Bild 3.25 Freiluft-Schrumpfendverschluss für einadrige 20-kV-Kabel
|
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||
Die Betätigung der Kabelstecker erfolgt mit dem für NH-Sicherungen ge-
|
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normten Sicherungsaufsteckgriff. Beim Abziehen des Steckers ist eine
|
||
Arretierung zu überwinden, sodass sich aufgrund des erhöhten Kraftauf-
|
||
wandes zwangsläufig eine hohe Abzugsgeschwindigkeit ergibt. Die hohe
|
||
Abzugsgeschwindigkeit und integrierte Löschkammern gewährleisten
|
||
Lastschalteigenschaften; es können Ströme bis 300 A geschaltet werden.
|
||
Alle aktiven Teile dieses Niederspannungs-Laststecksystems sind im
|
||
gesteckten wie im gezogenen Zustand gegen direktes Berühren finger-
|
||
sicher abgedeckt (Schutzart IP2X entsprechend EN 60529).
|
||
3.4.3.2 Stecktechnik im Mittelspannungsnetz
|
||
Steckgarnituren haben integrierte feldsteuernde Elemente, eine Isolie-
|
||
rung aus Silikonkautschuk oder EPDM und eine äußere Umhüllung aus
|
||
einer leitfähigen Beschichtung oder einem leitenden Kunststoff oder aus
|
||
Metall [3.6].
|
||
Steckbare Kabelanschlüsse bestehen aus einem Geräteanschlussteil,
|
||
das in dem anzuschließenden Gerät eingebaut ist, und einem Kabel-
|
||
Bild 3.26 Niederspannungs-Stecksystem in einem Kabelverteiler-
|
||
schrank
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steckteil, das auf das Kabel montiert ist. Die beiden Teile werden durch
|
||
Stecken miteinander verbunden. Bei kleinen Nennströmen wird hierbei
|
||
gleichzeitig die Leiterverbindung hergestellt. Bei großen Nennströmen
|
||
wird die Leiterverbindung durch Schrauben gesichert. [3.1].
|
||
Nach der Lage des konusförmigen Isolierkörpers im Geräteanschluss -
|
||
teil wird nach dem Außenkonussystem und dem Innenkonussystem un-
|
||
terschieden (Bild 3.27).
|
||
144
|
||
Bild 3.27 Schematische Darstellung gekapselter steckbarer
|
||
Kabelanschlüsse in Außen- und Innenkonustechnik
|
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||
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|
||
In Lasttrennschaltanlagen werden bevorzugt Steckteile in Außenkonus-
|
||
technik (bis 630 A) eingesetzt (Bild 3.28), während sich in Leistungs-
|
||
schalteranlagen Stecker in Innenkonustechnik durchgesetzt haben
|
||
(Bild 3.29).
|
||
Kabelsteckteile sind im gesteckten Zustand berührungssicher (gekapselt).
|
||
Die Abmessungen von Geräteanschlussteilen mit steckbaren Leiterver-
|
||
bindungen sind in DIN 47636 (Außenkonustechnik) und DIN 47637
|
||
(Innenkonustechnik) sowie in EN 50180 und EN 50181 genormt.
|
||
Steckgarnituren werden als Kabelanschlüsse und Muffen von mehreren
|
||
Herstellern in vielfacher Ausführungsart angeboten (z. B. gerader
|
||
Stecker, Winkelstecker, T-Stecker).
|
||
Bild 3.28 Kabelsteckteil in
|
||
Außenkonustechnik, MS
|
||
Bild 3.29 Kabelsteckteil in
|
||
Innenkonus technik, MS
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||
Aufgrund des steigenden Einsatzes von Kleinschaltanlagen mit beeng-
|
||
ten Anschlussräumen verzeichneten die Kabelsteckteile in den vergan-
|
||
genen Jahren deutliche Zuwachsraten und werden aufgrund der starken
|
||
Nachfrage ständig weiterentwickelt.
|
||
Zu der Gruppe der Stecker sind auch die so genannten Kabelsteck -
|
||
adapter zu zählen, die zwar die Anforderungen an die elektrische Fes-
|
||
tigkeit gewährleisten, jedoch nicht berührungssicher sind.
|
||
3.4.3.3 Stecktechnik im Hochspannungsnetz
|
||
In der Hochspannungstechnik haben sich zum Anschluss an die Schalt-
|
||
anlagen im Wesentlichen die steckbaren Garnituren durchgesetzt. Diese
|
||
haben ebenfalls integrierte feldsteuernde Elemente, wie ab der Mittel-
|
||
spannung bekannt.
|
||
Das steckbare Kabelanschlusssystem besteht
|
||
grundsätzlich aus zwei Komponenten dem
|
||
Gießharzkörpern und dem dazugehörigen Ka-
|
||
belanschlussteil. Der Gießharzkörper wird nor-
|
||
mativ als Geräteanschlussteil, landläufig als
|
||
„Buchse“ bezeichnet. Das Kabelanschlussteil
|
||
wird umgangssprachlich auch als „Stecker“ be-
|
||
zeichnet. Im Bild 3.30 wird ein Anschlusssys-
|
||
tem in Innenkonusform nach DIN 50181
|
||
dargestellt.
|
||
Das Geräteanschlussteil, wird direkt in der
|
||
Schaltanlage bzw. dem Transformator kon-
|
||
struktiv integriert. Isolationsmedien wären
|
||
somit in Transformatoren, z. B. Mineralöl bzw.
|
||
Ester, sowie in Schaltanlagen, SF6 oder neue
|
||
alternative Gase.
|
||
Im eingesteckten, betriebsbereiten Zustand
|
||
wird die Feldsteuerung entweder z. B. durch
|
||
tiefgezogene Aluminiumkalotten im Gießharz
|
||
vergossen oder alternativ in halbleitende
|
||
Harze eingebettet. Die Länge der Buchse kann
|
||
in vielen Fällen mit dem Ziel eines kompakten
|
||
Systems kürzer sein als von der Norm vorge-
|
||
146
|
||
Bild 3.30 Kabelsteck-
|
||
teil in Innenkonustech-
|
||
nik, HS
|
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||
|
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|
||
schrieben. Zur Erreichung der Normlänge werden Verlängerungsele-
|
||
mente aufgebracht. Optional sind Geräteanschlussteile mit kapazitivem
|
||
Spannungsabgriff versehen. Hierbei wird ein metallischer Ring einge-
|
||
gossen, wobei die Enden voneinander isoliert sein müssen.
|
||
Steckbare (lösbare) Kabelanschlusssysteme dienen als Schnittstelle
|
||
zwischen Kabel und Schaltanlage bzw. Transformator.
|
||
Die Integration eines Geräteanschlussteils ermöglicht, verglichen mit
|
||
der konventionellen Anschlusstechnik mit Endverschlüssen, neue An-
|
||
sätze.
|
||
Im Folgenden einige Beispiele:
|
||
– Anschluss kunststoffisolierter Hochspannungskabel
|
||
– Steckbare Durchführung für den Anschluss an eine Freileitung bzw.
|
||
Prüfbetrieb
|
||
– Gasisolierte T- Muffen (zusätzlicher Abgang / optionale Zuleitung)
|
||
– Gasisolierte Prüfmuffe als spannungsfester Abschluss
|
||
– Stecker zur Stromprüfung (Prüfung bei Nennstrombelastung und im
|
||
Überlastbetrieb)
|
||
– Steckbare Überspannungsableiter ermöglichen eine Schutzeinrich-
|
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tung direkt an dem zu schützenden Objekt
|
||
– Blindstecker für spätere Erweiterbarkeit
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Die Welt der Elektrizitätsversorgung befindet sich im größten Wandel
|
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ihrer Geschichte. Experten von PFISTERER sind dabei:
|
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Mit unseren Komponenten und Systemen zur Verbindung von
|
||
Energieleitungen werden die Energienetze der Zukunft geknüpft.
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Verbindungen, die die
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Welt bewegen.
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THE PFISTERER GROUP
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www.pfisterer.com
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||
|
||
4 Errichten der Kabelanlage
|
||
Der Verkabelungsgrad, insbesondere in der Hochspannungsebene hat
|
||
sich in den letzten Jahren signifikant erhöht. Der Trend zur Verkabelung
|
||
bei der Mittel- und Niederspannung setzt sich weiter auch im ländlichen
|
||
und unbebauten Bereich fort.
|
||
Bei vielen Netzbetreibern wurden bereits mechanisierte Legeverfahren
|
||
eingeführt, die die Kabellegung kostengünstiger und umweltschonender
|
||
gemacht haben, siehe Abschnitt 4.5. Dadurch kann auch die Verkabelung
|
||
von Ausläuferleitungen wirtschaftlich interessant werden. Solche Legever-
|
||
fahren sind auch im Hochspannungsbereich möglich und werden verein-
|
||
zelt bei kunststoffisolierten 110-kV-Kabeln angewendet. Für die Unter-
|
||
querung von Gewässern und Verkehrswegen wurden Verfahren entwi-
|
||
ckelt, die eine Kabellegung ohne Aufbruch ermöglichen, damit die Akzep-
|
||
tanz erhöhen und oft kostengünstiger sind als herkömmliche Verfahren.
|
||
Ein fachgerechter, sorgfältiger Kabelleitungstiefbau durch qualifizierte
|
||
Unternehmen ist nach wie vor ein wesentlicher Faktor für die Errichtung
|
||
einer langlebigen, zuverlässigen und damit wirtschaftlichen Kabelanlage
|
||
(siehe auch Abschnitt 5). Zu beachten sind die Verantwortlichkeit für die
|
||
durchzuführenden Arbeiten und die Baustellensicherung.
|
||
Hilfreich ist es, wenn die zu beauftragenden Firmen einem Präqualifi-
|
||
kationsverfahren unterzogen werden und zusätzlich eine ständige Fir-
|
||
menbeurteilung im Zuge der durchgeführten Projekte stattfindet.
|
||
Sowohl für den Netzbetrieb als auch für die Auskunftserteilung ist eine
|
||
umfassende und aktuelle Dokumentation des Netzes erforderlich. Große
|
||
Bedeutung hat daher ein sorgfältig geführtes Planwerk, das heute über-
|
||
wiegend mit Hilfe der graphischen Datenverarbeitung erstellt und fortge-
|
||
führt wird. Durch die digitale Grundkartenerfassung und die Einbindung
|
||
der Versorgungsleitungen wird die Erstellung von Bestandsplänen ver-
|
||
einfacht und vereinheitlicht.
|
||
4.1 Projektierung und Genehmigungsverfahren
|
||
Die Notwendigkeit neuer Kabelanlagen ergibt sich aus den Anforderun-
|
||
gen der Kunden sowie aufgrund betrieblicher oder netzplanerischer Ge-
|
||
sichtspunkte. In der Planungsphase werden zunächst Anfang und Ende,
|
||
Spannungsebene sowie die erforderliche Übertragungsleistung der Lei-
|
||
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|
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||
|
||
tungsverbindung festgelegt. In der anschließenden Projektierungsphase
|
||
werden Kabeltyp, Querschnitt und der genaue Trassenverlauf bestimmt.
|
||
Hierbei sind technische, wirtschaftliche, genehmigungsrechtliche und
|
||
umweltrelevante Aspekte zu berücksichtigen.
|
||
4.1.1 Festlegen der Trasse
|
||
Eine wichtige Voraussetzung für die Wirtschaftlichkeit einer Kabelstre-
|
||
cke ist die Wahl einer geeigneten Kabeltrasse. Mit einer sorgfältigen
|
||
Planung der Kabeltrasse sind bei der Bauausführung erhebliche Arbeits-
|
||
erleichterungen und damit Kosteneinsparungen zu erzielen.
|
||
Die für die Stromversorgung erforderlichen Kabel sind möglichst im
|
||
„öffentlichen Verkehrsgrund“ zu legen. Darunter versteht man im All-
|
||
gemeinen die dem öffentlichen Verkehr dienenden Gehwege, Rad-
|
||
wege, Parkbuchten, Fahrbahnen, Plätze, Unterführungen, Brücken
|
||
und dergleichen. Bei der Legung im öffentlichen Verkehrsgrund sind
|
||
die einschlägigen Festlegungen mit den jeweiligen Eigentümern zu be-
|
||
achten. Maßgebend sind im Falle von kommunalen Straßen die Kon-
|
||
zessionsverträge oder Betriebsführungsverträge, im Falle von Straßen
|
||
höherer Ordnung Vereinbarungen mit Autobahndirektionen, Straßen-
|
||
bauämtern und Landkreisen. Kabellegungen in Grünanlagen, die der
|
||
Naherholung dienen, sind möglichst zu vermeiden. Es sollen so wenig
|
||
151
|
||
Bild 4.1 schematische Darstellung für Trassenbelegung im
|
||
öffentlichen Verkehrsraum (Quelle: Stromnetz Hamburg)
|
||
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||
|
||
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|
||
wie möglich private Grundstücke in Anspruch genommen werden. Ist
|
||
dies nicht zu vermeiden, ist es immer ratsam, neben der NAV (Nieder-
|
||
spannungsanschlussverordnung) eine beschränkte persönliche
|
||
Dienstbarkeit im Grundbuch eintragen zu lassen. In der Vorbereitungs-
|
||
phase ist auch zu bedenken, wie die Beeinträchtigung von Grundstü-
|
||
cken und Straßen, insbesondere auch während der Bauphase, in
|
||
einem vertretbaren Maß gehalten werden kann. Die Wahl einer ent-
|
||
sprechenden Bauzeit (z. B. außerhalb der Vegetationsperiode, an ver-
|
||
kehrsneuralgischen Punkten während der Ferienzeit) und einer
|
||
entsprechenden Trasse (z. B. entlang von Wegen) kann erhebliche
|
||
Kosteneinsparungen bringen.
|
||
Um eine einheitliche Unterbringung von Leitungen und Anlagen in öffent-
|
||
lichen Flächen zu ermöglichen, sollte die ATB-BeStra (Allgemeine tech-
|
||
nische Bestimmungen für die Benutzung von Straßen durch Leitungen
|
||
und Telekommunikationslinien aus dem Jahr 2008 genutzt werden. In
|
||
den letzten Jahren wurden viele DIN-Normen überarbeitet bzw. neu er-
|
||
stellt, jedoch hat sich in der Praxis die in Bild 4.1 dargestellte Aufteilung
|
||
des öffentlichen Verkehrsraumes bewährt. Dabei sollten die Anlagen der
|
||
Stromversorgung und der Telekommunikation im Geh- bzw. Radweg, alle
|
||
anderen Anlagen im Straßenbereich untergebracht werden.
|
||
Lassen die örtlichen Gegebenheiten die gewünschte Anordnung nicht
|
||
zu, so ist mit den zuständigen Stellen (i. W. Straßenbaulastträger) eine
|
||
Trasse für die zu errichtenden Anlagen festzulegen. Auch hier kann un-
|
||
terstützend die ATB-BeStra genutzt werden. In der ATB-BeStra ist be-
|
||
schrieben, wo und in welcher Weise Leitungen unter Berücksichtigung
|
||
der verkehrlichen und technischen Belange der Straßenbauverwaltung,
|
||
der Straßennutzer und der bereits vorhandenen Leitungseinrichtungen
|
||
gelegt werden können, siehe Abschnitt 4.3.2.
|
||
In vielen Gemeinden werden Neubaugebiete mit so genannten Multiflä-
|
||
chen erschlossen. Durch den Wegfall der Gehwege liegen dann alle
|
||
Sparten in einem Graben. Aus Sicht der Energieversorgung entstehen
|
||
hier erhebliche Mehrkosten, da durch diese Multiflächen, die den glei-
|
||
chen Oberflächenaufbau wie die Straße aufweisen, eine tiefere Legung
|
||
der Versorgungsleitungen notwendig wird. Besonders in Städten wird
|
||
seit wenigen Jahren gern der Radstreifen nachträglich mit auf die Straße
|
||
geführt. In der verbleibenden Nebenfläche wird der Platz für die Versor-
|
||
gungsleitungen begrenzter. Dies führt oft zu Anpassungen der Leitungs-
|
||
träger, ganz besonders bei in Rohren verlaufenden, querenden
|
||
Leitungen. Auch bei der Herstellung von Hausanschlüssen werden alle
|
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||
|
||
Hausanschlussleitungen in einen gemeinsamen Graben gelegt. Bei die-
|
||
ser Bauweise, auch Mehrspartentechnik oder Querverbund genannt,
|
||
werden Kosten eingespart und die Bauzeit verkürzt.
|
||
Wesentliche Gesichtspunkte bei der Projektierung der Kabeltrasse ent-
|
||
halten DIN VDE 0276-1000 sowie die Hauptabschnitte „Empfehlung für
|
||
die Verwendung“ der entsprechenden Teile der DIN VDE 0276. Dane-
|
||
ben sind bei der Projektierung folgende Punkte zu beachten:
|
||
– Grundstücksbeschaffenheit (Oberfläche, Boden und Nutzung)
|
||
– vorhandene und geplante Leitungsanlagen und Bauwerke
|
||
– topographische Verhältnisse
|
||
– zu kreuzende Verkehrswege und Gewässer
|
||
4.1.2 Anordnung der Kabel
|
||
Während der Projektierungsphase ist auch die Anordnung der Kabel im
|
||
Graben festzulegen, da die Anordnung das Grabenprofil beeinflusst und
|
||
somit auch Auswirkungen auf die Trassenführung haben kann. Ein Bei-
|
||
spiel für verschiedene Kabelanordnungen zeigt Bild 4.2. Üblich sind die
|
||
Dreiecks- und Einebenenanordnung. Die vertikale Anordnung wird nur
|
||
in Ausnahmefällen bei sehr beengten Platzverhältnissen oder beim Ein-
|
||
satz von Kabelpflügen angewendet.
|
||
Bild 4.2 Anordnung von einadrigen Kabeln
|
||
a) Dreiecksanordnung
|
||
b) Einebenenanordnung
|
||
c) vertikale Anordnung
|
||
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|
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||
|
||
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|
||
Bei Niederspannungs-, Mittelspannungs- und Nachrichtenkabeln ist der
|
||
Platzbedarf ausschlaggebend für die Anordnung der Kabel im Graben.
|
||
Die Netzbetreiber definieren in der Regel Standardgräben und standar-
|
||
disierte Anordnungen (Bild 4.3), um Kosten und Projektierungsaufwand
|
||
zu senken, sowie die Abrechnung mit Tiefbauunternehmen zu verein -
|
||
fachen. Beispiele und Randbedingungen sind in Abschnitt 4.3.2 auf -
|
||
gezeigt.
|
||
Ab der Mittelspannungsebene und bei großen zu übertragenden Leis-
|
||
tungen wirkt sich die Anordnung zunehmend auf die elektrischen Eigen-
|
||
schaften der Kabelanlage aus. Speziell bei einadrigen Kabeln sollten
|
||
jeweils die Adern eines Drehstromsystems gebündelt im Dreieck ange-
|
||
ordnet werden oder verseilte Kabel zum Einsatz kommen. Dadurch wer-
|
||
den die Wechselstromzusatzverluste verringert, was sich günstig auf
|
||
die Kabelbelastbarkeit auswirkt. Außerdem werden die magnetischen
|
||
Felder auf ein Mindestmaß reduziert.
|
||
Bild 4.3 Beispiel für eine mögliche Trassenbelegung eines städti-
|
||
schen Netzbetreibers (Quelle: Stromnetz Hamburg)
|
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||
|
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|
||
Bei Hochspannungskabelanlagen beeinflusst neben der räumlichen An-
|
||
ordnung auch die Art der Erdung der Kabelmäntel bzw. der Kabel-
|
||
schirme die Übertragungseigenschaften. Je nach der zu übertragenden
|
||
Leistung und der Kabellänge kann eine einseitige Erdung der Mäntel
|
||
bzw. Schirme oder eine zyklische Auskreuzung (cross bonding) erfor-
|
||
derlich sein, vor allem bei großen Querschnitten der Mäntel (Blei oder
|
||
Aluminium) bzw. Schirme. Das Auskreuzen erfolgt mittels spezieller Muf-
|
||
fen (cross-bonding-Muffen), die ein isolierendes Zwischenstück haben.
|
||
Dadurch lassen sich in der Muffe die Mäntel bzw. Schirme elektrisch
|
||
trennen; sie können somit durch eine entsprechende Zusammenschal-
|
||
tung zyklisch vertauscht werden. Die Schaltung erfolgt meist in oberir-
|
||
disch aufgestellten Schränken. Eine Auskreuzstrecke besteht aus drei
|
||
(oder einem Vielfachen von drei) gleich langen Teilstrecken, die an bei-
|
||
den Enden geerdet ist, während die inneren Muffen ausgekreuzt sind
|
||
(Bild 4.4). Mit dieser Maßnahme wird der Induktionsstrom in den Män-
|
||
teln bzw. Schirmen bis auf einen Reststrom unterdrückt, was wesentlich
|
||
zur Verminderung der Verluste und damit zur Erhöhung der Übertra-
|
||
gungsfähigkeit beiträgt.
|
||
Bei Kabeln für sehr hohe Leistungen können Maßnahmen zur aktiven
|
||
Kühlung erforderlich sein, die damit ebenfalls die Anordnung und das
|
||
Trassenprofil beeinflussen (Abschnitt 2.7.7.2).
|
||
Bild 4.4 Beispiel eines Auskreuzschemas (cross bonding)
|
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||
|
||
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|
||
4.1.3 Näherungen und Kreuzungen mit anderen Anlagen
|
||
Bei Näherungen und Kreuzungen von Kabeln mit anderen Anlagen und
|
||
Bauteilen müssen entsprechende Regeln beachtet werden, damit beim
|
||
Bau keine gegenseitigen Beschädigungen und beim Betrieb keine unzu-
|
||
lässigen gegenseitigen Beeinträchtigungen entstehen. Allein schon
|
||
wegen der möglichst ungehinderten Durchführung von Arbeiten an den
|
||
Anlagen sind genügend große Abstände einzuhalten. Darüber hinaus
|
||
können sich aber auch aus dem laufenden Betrieb Notwendigkeiten für
|
||
besondere Schutzmaßnahmen ergeben. Sofern aus besonderen Grün-
|
||
den von den üblichen Abständen abgewichen werden soll, sind entspre-
|
||
chende andere Schutzmaßnahmen zwischen den Beteiligten festzulegen.
|
||
Sehr häufig sind Kreuzungen oder Näherungen der Kabel mit Fernmel-
|
||
deanlagen, Eisenbahnen, Autobahnen oder Wasserstraßen. Hierbei
|
||
sind die in DIN VDE 0100-520 zusammengestellten Kreuzungs- und Nä-
|
||
herungsvorschriften für Kabel im Erdreich zu beachten.
|
||
Fernmeldeanlagen
|
||
Im ungestörten Betrieb gehen keine Beeinflussungen von Kabelanlagen
|
||
auf Fernmeldeanlagen aus. Im Fall von Störungen an Kabelanlagen
|
||
kann ein Fehlerstrom über das Erdreich fließen; das kann zu Signalein-
|
||
kopplungen und Spannungsanhebungen auf Fernmeldeleitungen füh-
|
||
ren. Insbesondere DIN VDE 0228, die Technischen Empfehlungen und
|
||
Richtlinien der Schiedsstelle für Beeinflussungsfragen (SfB) und die Ge-
|
||
fahrenstellen-Vereinbarung Telekom/VDEW sind zu beachten.
|
||
Eisenbahnen, Autobahnen und Wasserstraßen
|
||
Bei Kreuzungen und Näherungen mit Eisenbahnen, Autobahnen und
|
||
Wasserstraßen sind die Besonderheiten, wie der Zugang zur Baustelle
|
||
und die Gefährdung des Verkehrs, sowohl beim Bau als auch im lau-
|
||
fenden Betrieb zu berücksichtigen. Bei elektrischen Bahnanlagen sind
|
||
zusätzlich Fragen des Korrosionsschutzes zu beachten. Falls vorhan-
|
||
den, gelten für Signal- und Fernmeldeeinrichtungen die oben gemach-
|
||
ten Aussagen zu Fernmeldeanlagen. Besonders zu beachten sind
|
||
DIN VDE 0115 und DIN VDE 0150, sowie die Empfehlungen und Richt-
|
||
linien der Arbeitsgemeinschaft DVGW/VDE für Korrosionsfragen (AfK),
|
||
die Stromkreuzungs-Richtlinien für Bundesbahn, die NE-Stromkreu-
|
||
zungsrichtlinien für nichtbundeseigene Eisenbahnen und die Wasser-
|
||
straßen-Kreuzungsvorschriften für fremde Starkstromanlagen.
|
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||
|
||
Fernwärmenetze
|
||
Durch Kreuzungen und Näherungen zu Fernwärmeleitungen wird die
|
||
Wärmeabfuhr der Kabelanlage beeinträchtigt. In [4.1] sind Abstände ge-
|
||
nannt, bei denen sowohl die Wärmeabfuhr für die Kabelanlage als auch
|
||
die Zugänglichkeit der Leitungen bzw. Kabel gewährleistet ist. Danach
|
||
sind im Regelfall für Niederspannungskabel und Nachrichtenkabel
|
||
30 cm, für einzelne Mittelspannungskabel je nach örtlichen Verhältnis-
|
||
sen 60 bis 80 cm und für mehrere Mittelspannungskabel 100 bis 150 cm
|
||
Abstand einzuhalten.
|
||
Ist z. B. bei Querungen die Einhaltung der Abstände nicht möglich, kön-
|
||
nen in Abstimmung mit dem Fernwärmenetzbetreiber wärmeableitende
|
||
Platten ins Erdreich eingebracht werden, um die gegenseitigen Einflüsse
|
||
zu minimieren.
|
||
Gasleitungen
|
||
Um eine gegenseitige Gefährdung im Fehlerfall auszuschließen, sollen
|
||
Gasleitungen und Kabelanlagen in ausreichendem Abstand voneinan-
|
||
der gelegt werden. Einzelheiten hierzu sind in der Technischen Emp-
|
||
fehlung Nr. 7 der Schiedsstelle für Beeinflussungsfragen und in den
|
||
Arbeitsblättern des Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V.
|
||
(DVGW) geregelt.
|
||
Der Abstand zwischen Gasleitung und Kabel soll mindestens 0,2 m be-
|
||
tragen, bei Parallelführung soll ein Abstand von 0,4 m angestrebt wer-
|
||
den. Sofern der Mindestabstand von 0,2 m nicht eingehalten werden
|
||
kann, muss durch geeignete Maßnahmen, die zwischen den Leitungs-
|
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betreibern getroffen werden, ein direktes Berühren verhindert werden.
|
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||
4.1.4 Behördliche Genehmigung, Wegenutzung
|
||
Planfeststellungsverfahren, Plangenehmigungsverfahren
|
||
Die Erfordernis von Planfeststellungsverfahren und Plangenehmigungs-
|
||
verfahren ist im Energiewirtschaftsgesetz (EnWG), § 43, Ausgabe vom
|
||
13. April 2017, geregelt.
|
||
§ 43 Erfordernis der Planfeststellung
|
||
Die Errichtung und der Betrieb sowie die Änderung von
|
||
1. Hochspannungsfreileitungen, ausgenommen Bahnstromfernleitun-
|
||
gen, mit einer Nennspannung von 110 Kilovolt oder mehr,
|
||
2. Gasversorgungsleitungen mit einem Durchmesser von mehr als 300
|
||
Millimeter,
|
||
3. Hochspannungsleitungen, die zur Netzanbindung von Windenergie-
|
||
anlagen auf See im Sinne des § 3 Nummer 9 des Erneuerbare-Ener-
|
||
gien-Gesetzes im Küstenmeer als Seekabel und landeinwärts als
|
||
Freileitung oder Erdkabel bis zu dem technisch und wirtschaftlich
|
||
günstigsten Verknüpfungspunkt des nächsten Übertragungs- oder
|
||
Verteilernetzes verlegt werden sollen und
|
||
4. grenzüberschreitende Gleichstrom-Hochspannungsleitungen, die
|
||
nicht unter Nummer 3 fallen und die im Küstenmeer als Seekabel
|
||
verlegt werden sollen, sowie deren Fortführung landeinwärts als
|
||
Freileitung oder Erdkabel bis zu dem technisch und wirtschaftlich
|
||
günstigsten Verknüpfungspunkt des nächsten Übertragungs- oder
|
||
Verteilernetzes,
|
||
5. Hochspannungsleitungen nach § 2 Absatz 5 und 6 des Bundesbe-
|
||
darfsplangesetzes,
|
||
bedürfen der Planfeststellung durch die nach Landesrecht zuständige
|
||
Behörde. Bei der Planfeststellung sind die von dem Vorhaben berührten
|
||
öffentlichen und privaten Belange im Rahmen der Abwägung zu berück-
|
||
sichtigen.
|
||
Für Hochspannungsleitungen mit einer Nennspannung von 110 Kilovolt
|
||
im Küstenbereich von Nord- und Ostsee, die in einem 20 Kilometer brei-
|
||
ten Korridor, der längs der Küstenlinie landeinwärts verläuft, verlegt wer-
|
||
den sollen, kann ergänzend zu Satz 1 Nr. 1 auch für die Errichtung und
|
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den Betrieb sowie die Änderung eines Erdkabels ein Planfeststellungs-
|
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verfahren durchgeführt werden.
|
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160
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||
Nach dem Netzausbaubeschleunigungsgesetz (NABEG) können hier
|
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wesentliche Verkürzungen der Genehmigungslaufzeiten erreicht wer-
|
||
den. Mit der Anreizregulierungsverordnung (ARegV) erfolgt eine bessere
|
||
Anerkennung der Kosten für Erdverkabelungsmaßnahmen. Der behörd-
|
||
liche Genehmigungsprozess kann beim Umweltbundesamt (UBA), z. B.
|
||
auf dessen Homepage eingesehen werden [4.2].
|
||
Raumordnungsverfahren
|
||
Nach dem Raumordnungsgesetz, das durch Landesplanungsgesetze
|
||
einzelner Bundesländer ergänzt wird, werden bei überörtlichen und
|
||
raumbedeutsamen Planungen Raumordnungsverfahren notwendig. Im
|
||
Einzelfall ist zu prüfen, ob weitere Gesetze (z. B. Naturschutzgesetz,
|
||
Wasserrecht) betroffen sind.
|
||
Sonstige Genehmigungen sowie privatrechtliche Zustimmungen
|
||
Vor Beginn der Arbeiten in öffentlichen Straßen ist in jedem Fall die
|
||
Zustimmung des Straßeneigentümers sowie eine Anordnung verkehrs-
|
||
regelnder Maßnahmen bei der zuständigen Behörde einzuholen. Grund-
|
||
lagen sind hier die Regelwerke RSA und ZTV SA (siehe Abschnitt 4.1.8).
|
||
Für diese Genehmigungen existiert keine bundeseinheitliche Gebüh -
|
||
renordnung. Daher hat es sich als vorteilhaft erwiesen, mit Straßenei-
|
||
gentümern Rahmenverträge abzuschließen, in denen die Bedingungen
|
||
häufig wiederkehrender Baumaßnahmen geregelt sind. Bei Legung von
|
||
Leitungen in stadt- bzw. gemeindeeigenen öffentlichen Verkehrsflächen
|
||
sind bestehende Konzessionsverträge zu beachten.
|
||
Bei Inanspruchnahme von öffentlichem Grund – kein öffentlicher Ver-
|
||
kehrsgrund – sowie von Privatgrundstücken ist ebenfalls eine vorherige
|
||
Zustimmung des Grundstückseigentümers notwendig. Eine solche Zu-
|
||
stimmung darf bei der Inanspruchnahme von Privatgrundstücken nach
|
||
der NAV (Niederspannungsanschlussverordnung bzw. Verordnung über
|
||
Allgemeine Bedingungen für den Netzanschluss und dessen Nutzung
|
||
für die Elektrizitätsversorgung in Niederspannung) i. d. R. nicht versagt
|
||
werden, wenn der Grundstückseigentümer Netzanschlusskunde des ört-
|
||
lichen Netzbetreibers ist und die Leitung der örtlichen Versorgung dient.
|
||
Der Grundstückseigentümer darf im Anwendungsbereich der NAV nur
|
||
dann die Inanspruchnahme seines Grundstückes verweigern, wenn dies
|
||
für ihn mit unzumutbaren Nachteilen verbunden ist. Für Mittel- und
|
||
Hochspannungsanlagen ist grundsätzlich eine dingliche Sicherung für
|
||
den Bau, den Betrieb und die Unterhaltung durch Abschluss eines
|
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||
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||
Dienstbarkeitsvertrages und Eintragung einer Dienstbarkeit herbeizu-
|
||
führen, da nur so die vereinbarten Rechte auf Dauer (z. B. bei Verkauf
|
||
des Grundstücks) gesichert sind.
|
||
4.1.5 Projektplan
|
||
Der Projektplan dient als Grundlage für die interne Bearbeitung und Ge-
|
||
nehmigung der Maßnahme, die behördliche Genehmigung der Trasse,
|
||
die Abstimmung mit anderen Versorgungsträgern, die Einholung der
|
||
Zustimmung der Grundstückseigentümer sowie für die Erstellung der
|
||
Ausschreibungsunterlagen. Der Projektplan sollte möglichst viele Infor-
|
||
mationen entlang der geplanten Trasse enthalten:
|
||
– projektierte Trasse
|
||
– vorhandene und projektierte Verkehrswege, Brücken, Gebäude, Bau-
|
||
linien, Baumpflanzungen usw.
|
||
– Grundstücksgrenzen
|
||
– Gewässer, Schutzgebiete
|
||
– vorhandene und projektierte andere Leitungen
|
||
Im Bedarfsfall sind darüber hinaus Höhenprofile und Kreuzungsunter-
|
||
lagen zu erstellen.
|
||
Bild 4.5 Ausschnitt aus einem digitalen Projektplan (Quelle: Westnetz)
|
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||
|
||
Zur Erstellung des Projektplans wird zunehmend die graphische Daten-
|
||
verarbeitung eingesetzt (siehe auch Abschnitt 4.10). Dadurch lässt sich
|
||
ein Plan blattschnittfrei aus der gespeicherten Grundkarte erstellen, in
|
||
den die projektierten Leitungen eingetragen werden. Eine weitere Ver-
|
||
einfachung für die Abstimmung und das Genehmigungsverfahren ergibt
|
||
sich, wenn die digitale Grundkarte der amtlichen Katasterkarte ent-
|
||
spricht (Bild 4.5).
|
||
Der Projektplan enthält üblicherweise alle bereits vorhandenen Kabel
|
||
sowie die projektierten neuen Trassen. Die Anzahl der auf diesen Tras-
|
||
sen neu zu legenden Kabel wird im Allgemeinen im Projektplan nicht
|
||
dargestellt. Die Angabe der jeweiligen Grabenprofile ist dann hilfreich,
|
||
wenn sich im Verlauf der Trasse die Zahl der zu legenden Leitungen än-
|
||
dert. Das unterstützt die Arbeit der Tiefbaufirmen und vermeidet unnö-
|
||
tige Diskussionen bei der späteren Aufmaßerstellung.
|
||
4.1.6 Bodenuntersuchung
|
||
Bodenuntersuchungen können erforderlich sein, um die angetroffenen
|
||
Bodenarten auf ihre Wiederverwendung zu prüfen. In aggressive Böden,
|
||
wie Moor, Torf, Asche, Bauschutt usw., dürfen Kabel zur Vermeidung
|
||
von chemischer Korrosion nicht unmittelbar eingebettet werden. In sol-
|
||
chen Fällen muss der Boden in der Umgebung des Kabels (ca. 20 cm
|
||
nach allen Seiten) gegen geeignetes Füllmaterial (z. B. Sand) ausge-
|
||
tauscht werden, es sei denn, es kommt eine besondere Mantelkonstruk-
|
||
tion zum Einsatz oder die Kabel werden in Rohre gelegt.
|
||
Bei der Entstehung von Abfällen durch Oberflächenaufbruch oder Bo-
|
||
denaustausch ist das Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG) zu berücksich-
|
||
tigen. Die Deponieverordnungen sehen für Bodenaushub grundsätzlich
|
||
vor einer Deponierung eine Bodenklassifizierung nach Belastungsstufen
|
||
mittels Beprobung vor.
|
||
– Z 0: uneingeschränkter Einbau mit Ausnahme in Schutzgebietszonen
|
||
III sowie mit Überlagerung durch Bodenschicht, die die Vorsor-
|
||
gewerte der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung
|
||
(BBodSchV) einhält
|
||
– Z 1: eingeschränkter offener Einbau
|
||
– Z 2: eingeschränkter Einbau mit definierten technischen Sicherungs-
|
||
maßnahmen (Behördeneinbindung)
|
||
Hier können erhebliche Mehrkosten für den Auftraggeber entstehen.
|
||
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|
||
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|
||
|
||
Wenn auf Grund der Örtlichkeit kein Platz zur Bodenlagerung vorhanden
|
||
ist, ist belasteter Boden als Abfall zu betrachten und entsprechend dem
|
||
KrWG zu behandeln.
|
||
Ferner ist die Bestimmung der Homogenbereiche nach DIN 18300 für
|
||
die Leistungsbeschreibung bei der Vergabe der Tiefbauarbeiten erfor-
|
||
derlich. In dieser DIN sind Querverweise zu den einschlägigen DIN-
|
||
Normen für Baugrunduntersuchungen, sowie zu geotechnischen Erkun-
|
||
dungen enthalten. Besonderheiten der Bodenbeschaffenheit können ent-
|
||
scheidend in die Kosten der Kabelanlage eingehen. Deshalb ist
|
||
es wichtig, sich hierüber frühzeitig Kenntnisse zu verschaffen, um gege-
|
||
benenfalls eine andere Kabeltrasse zu suchen, denn bei Aufbruch des
|
||
Bodens wird der Auftraggeber Eigentümer des Aushubs und ist somit für
|
||
dessen sachgerechte Behandlung, ggf. Entsorgung verantwortlich.
|
||
Besteht Verdacht auf Verunreinigung des Aufbruch- und Aushubmateri-
|
||
als, so sind genauere Untersuchungen vorzunehmen. Für den Fall, dass
|
||
das Material gemäß Wasserhaushaltsgesetz oder entsprechender
|
||
Vorschriften nicht mehr eingefüllt werden darf, ist die weitere Vorgehens-
|
||
weise zur Verwertung bzw. Entsorgung den einschlägigen Verwaltungs-
|
||
vorschriften zu entnehmen.
|
||
Hier ist im Wesentlichen die BBodSchV zu berücksichtigen, daraus ein
|
||
Auszug:
|
||
Diese Verordnung gilt für:
|
||
„… die Untersuchung und Bewertung von Verdachtsflächen, altlastver-
|
||
dächtigen Flächen, schädlichen Bodenveränderungen und Altlasten sowie
|
||
für die Anforderungen an die Probennahme, Analytik und Qualitätssiche-
|
||
rung nach § 8 Abs. 3 und § 9 des Bundes-Bodenschutzgesetzes, (…).“
|
||
4.1.7 Information Dritter
|
||
Jedes projektierte Bauvorhaben ist so frühzeitig bekanntzugeben, dass
|
||
den Betroffenen ausreichend Zeit zur Rückäußerung und Vorbereitung
|
||
ihrer Maßnahmen zur Verfügung steht. In dem „Verfahren zur Informa-
|
||
tion der Betreiber anderer Leitungen“ sind Art und Umfang der pro -
|
||
jektierten Baumaßnahmen in einem Projektplan maßstäblich und
|
||
übersichtlich auszuweisen. In der Stellungnahme müssen die betroffe-
|
||
nen Stellen alle ihre vorhandenen und geplanten Anlagen darstellen.
|
||
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|
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|
||
|
||
Es ist empfehlenswert, die Anlieger über die geplanten Arbeiten durch
|
||
Hinweistafeln oder Infoflyer vorab zu informieren. Zum einen benötigen
|
||
besonders Gewerbetreibende diese Information, um Ihre Lieferanten zu
|
||
informieren, zum anderen fühlen sich die Anlieger gut informiert und
|
||
haben so auch eine Kontaktadresse.
|
||
Bei Kleinstmaßnahmen und Tagesbaustellen, z. B. Hausanschlüssen,
|
||
wird im Normalfall auf ein solches Verfahren verzichtet.
|
||
4.1.8 Koordinierung mit anderen Baumaßnahmen
|
||
Bei der Neuerschließung von Wohn- und Gewerbegebieten oder Sanie-
|
||
rung von Straßen und Leitungsanlagen sollte eine möglichst frühe ge-
|
||
genseitige Abstimmung der verschiedenen Leitungsbetreiber über den
|
||
zeitlichen Ablauf der Baumaßnahmen erfolgen. Durch diese Koordinie-
|
||
rung werden wiederholte Aufgrabungen und damit unnötige Kosten ver-
|
||
mieden. Kabel sollten immer im Anschluss an die Bauarbeiten für Kanal
|
||
und möglichst nach den Bauarbeiten für Fernwärme, Wasser und Gas
|
||
gelegt werden. Insbesondere bei größeren Maßnahmen ist ein abge-
|
||
stimmter schriftlicher Bauzeitenplan erforderlich.
|
||
Städte und Gemeinden neigen dazu, nach Neu- bzw. Sanierungsarbei-
|
||
ten Aufgrabesperrfristen von bis zu 5 Jahren festzulegen, damit der Stra-
|
||
ßenkörper durch nachträgliche Arbeiten nicht zu schnell wieder
|
||
geschädigt wird.
|
||
Aus diesem Grund werden i. d. R. vor solchen Arbeiten alle Betreiber von
|
||
Versorgungs- und Entsorgungsleitungen über geplante Arbeiten informiert.
|
||
Die mehrspartige Legung, insbesondere bei der Herstellung von Haus-
|
||
anschlüssen, erfolgt heute von vielen Unternehmen standardmäßig und
|
||
gilt als anerkannte Technik.
|
||
4.1.9 Abstimmung mit Behörden bei Arbeiten im Verkehrsraum
|
||
Bei der Planung eines größeren Bauvorhabens sollte bereits vorab mit
|
||
der Straßenverkehrsbehörde abgestimmt werden, welche verkehrs-
|
||
rechtlichen Auflagen zu erwarten sind. Bei Aufgrabungen in oder an öf-
|
||
fentlichen Straßen können die Auflagen zur Verkehrssicherung, z. B.
|
||
Ab- und Wiederanfuhr des Aushubs, besonders umfangreiche Beschil-
|
||
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|
||
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|
||
|
||
derungen usw., für die Kostenberechnung von großer Bedeutung sein.
|
||
Die Straßenverkehrsordnung (StVO) fordert für die Festlegung der Bau-
|
||
stellenbeschilderung, im Regelfall vom Bauunternehmen, einen Ver-
|
||
kehrszeichenplan (§ 45). Im Wesentlichen muss dieser enthalten:
|
||
– den Straßenabschnitt,
|
||
– die im Zuge des Abschnitts bereits vorhandenen Verkehrsschilder,
|
||
Verkehrseinrichtungen und Anlagen,
|
||
– Art und Ausmaß der Arbeitsstelle, einschließlich der für die Baustel-
|
||
leneinrichtung benötigten Fläche,
|
||
– die für die Kennzeichnung der Arbeitsstelle und für die Verkehrsfüh-
|
||
rung im Bereich der Arbeitsstelle notwendigen Verkehrszeichen und
|
||
Verkehrseinrichtungen.
|
||
Es empfiehlt sich, mit den zuständigen Ordnungsbehörden Regelpläne
|
||
gemäß Richtlinien für die Sicherung von Arbeitsstellen an Straßen (RSA)
|
||
zu vereinbaren, die sich in vielen Fällen als ausreichend erweisen.
|
||
Die Anordnungen der Ordnungsbehörden richten sich an den Bauun-
|
||
ternehmer. Die Ordnungsbehörde legt fest, in welchem Umfang der öf-
|
||
fentliche Verkehrsraum vorübergehend eingeschränkt werden kann
|
||
(§ 32 StVO) und verpflichtet den Bauunternehmer, die erforderlichen Si-
|
||
cherungsmaßnahmen gegenüber dem Straßenverkehr zu treffen. Be-
|
||
sondere Bedeutung kommt dabei den RSA und den Zusätzliche
|
||
Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Sicherungsarbeiten
|
||
an Arbeitsstellen an Straßen (ZTV-SA) des Bundesministeriums für Ver-
|
||
kehr, Bau und Stadtentwicklung, in der jeweils gültigen Fassung zu.
|
||
4.1.10 Ausschreibung und Vergabe der Kabellegungsarbeiten
|
||
Die Ausschreibung und Vergabe von Kabellegungsarbeiten sollte auf
|
||
folgenden Angaben und Festlegungen beruhen:
|
||
– Einleitende Erläuterung der Baumaßnahme (grobe Baubeschreibung)
|
||
– detaillierte Beschreibung der auszuführenden Arbeiten
|
||
– Angaben über die Homogenbereiche sowie die vorhandenen bzw.
|
||
herzustellenden Oberbauschichten und Oberflächen
|
||
– Aufzeigen der vom Unternehmer zu entsorgenden Abfälle gemäß
|
||
KrWG, siehe auch Abschnitt 4.3.3
|
||
– Angaben zur Kampfmittelbelastung (Begleitung durch Fachkundigen
|
||
gemäß §20 „Sprengstoffgesetz“)
|
||
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|
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|
||
|
||
– Angaben zur Kabellegung (Ziehen der Kabel, Schutzmaßnahmen für
|
||
das Kabel, Hinweise auf mögliche Hindernisse bei der Kabellegung)
|
||
– Angaben über das Füllen des Kabelgrabens, über die Abfuhr und Ent-
|
||
sorgung des übriggebliebenen Aushubs
|
||
– Angaben über Wiederinstandsetzung der Straßenoberflächen unter
|
||
Berücksichtigung der einschlägigen Vorschriften, z. B. Regelwerk für
|
||
den Straßenbau
|
||
– Angaben über die Verrechnung gegebenenfalls auftretender beson-
|
||
derer Leistungen
|
||
– Angaben über das Beistellen besonderer Baustoffe (z. B. Schutz-
|
||
rohre, Sand, Füll- und Abdeckmaterial) und Leistungen (z. B. Kabel-
|
||
transport, Bohrungen)
|
||
– Ausführungsfristen, gegebenenfalls unter Festlegung von Vertrags-
|
||
strafen
|
||
– Haftung und Gewährleistung
|
||
– besondere Bedingungen für Abrechnung und Bezahlung
|
||
– Einbehaltung einer Sicherheitsleistung für etwaige Nachbesserungs-
|
||
arbeiten
|
||
– Hinweise auf Erfüllung behördlicher Auflagen
|
||
Bewährte Grundlage für das Bauvertragswesen ist die Vergabe- und
|
||
Vertragsordnung für Bauleistungen (VOB).
|
||
Teil A (DIN 1960) der VOB enthält „Allgemeine Bestimmungen für die
|
||
Vergabe von Bauleistungen“, Teil B (DIN 1961) „Allgemeine Vertrags-
|
||
bedingungen für die Ausführung von Bauleistungen“ und Teil C
|
||
(DIN 18299 – 18459) „Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für
|
||
Bauleistungen“. Werden die Regelungen der VOB als Vertragsbestand-
|
||
teil vereinbart, so gilt für die Kabelleitungstiefbauarbeiten die DIN 18322
|
||
„Kabelleitungstiefbauarbeiten“ in der jeweils gültigen Fassung.
|
||
Hinweise für Aufgrabungen in Verkehrsflächen enthalten die Zusätzliche
|
||
Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Aufgrabungen in
|
||
Verkehrsflächen (ZTV A-StB).
|
||
Bauarbeiten für Kabellegung werden in der Regel an Tiefbauunterneh-
|
||
men vergeben, die auf Kabelleitungstiefbau spezialisiert sind.
|
||
Es muss sichergestellt sein, dass diese Unternehmen über einschlägig
|
||
qualifiziertes Personal und geeignete technische Ausrüstung verfügen,
|
||
da eine qualifizierte Behandlung der Kabel sowohl beim Transport als
|
||
auch während des Legens dringend erforderlich ist. Beschädigungen
|
||
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|
||
|
||
werden oft nicht sofort erkannt oder als belanglos abgetan und können
|
||
später zu einem Ausfall des Kabels mit umfangreichen und teuren Re-
|
||
paraturarbeiten führen. Daher muss bei einer Ausschreibung der billigste
|
||
Anbieter nicht zwangsläufig der wirtschaftlich günstigste sein.
|
||
Der Auswahl der mit der Kabellegung beauftragten Unternehmen kommt
|
||
besondere Bedeutung zu. Zur Auswahl geeigneter Leitungstiefbauun-
|
||
ternehmen sollte die im Jahr 2015 erstmals veröffentlichte VDE-Anwen-
|
||
dungsregel „Bauunternehmen im Leitungstiefbau – Mindest anforde-
|
||
rungen“ (VDE-AR-N 4220), sowie die im Jahr 2016 herausgegebene
|
||
VDE-Anwendungsregel „Mindestanforderungen an ausführende Unter-
|
||
nehmen in der Kabellegung“ (VDE-AR-N 4221) herangezogen werden.
|
||
Die RAL-GZ 962 „Kabelleitungstiefbau“ enthält Bestimmungen für die
|
||
Gütesicherung. Tiefbauunternehmen, die das RAL-Gütezeichen führen,
|
||
müssen die in den Güte- und Prüfbestimmungen enthaltenen Anforde-
|
||
rungen erfüllen und bieten somit die Gewähr für eine entsprechende
|
||
Ausführungsqualität. Die Unternehmen können aber auch auf andere
|
||
Art bewertet werden, z. B. durch eine Präqualifikation.
|
||
Darüber hinaus kann bei der Vergabe die Verordnung von öffentlichen
|
||
Aufträgen im Bereich des Verkehrs, der Trinkwasserversorgung und der
|
||
Energieversorgung (Sektorenverordnung – SektVO) angewandt werden.
|
||
Öffentliche Aufträge, deren geschätzter Wert einen festgelegten Schwel-
|
||
lenwert überschreitet, müssen entsprechend der so genannten Sekto-
|
||
renverordnung europaweit ausgeschrieben werden. Die jeweils gültigen
|
||
Schwellenwerte werden im Bundesanzeiger veröffentlicht [4.3].
|
||
Anmerkung: Nach §3 SektVO ist eine Freistellung durch die EU-Kom-
|
||
mission möglich, wenn die Sektorentätigkeiten sich auf den Markt mit
|
||
freiem Zugang bezieht und unmittelbar dem Wettbewerb ausgesetzt
|
||
sind. Der Freistellungsantrag kann vom Bundeswirtschaftsministerium
|
||
(BMWi), einzelnen Auftraggebern oder Verband gestellt werden.
|
||
4.2 Vorarbeiten und Baustelleneinrichtung
|
||
Baustellen, dazu gehören auch Abstellplätze für Baustoffe und Bauge-
|
||
räte, sind so zu sichern, dass weder die an der Baustelle Beschäftigten
|
||
noch Dritte gefährdet werden.
|
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|
||
|
||
4.2.1 Erkundigungspflicht
|
||
Vor Beginn der Bauarbeiten ist der Auftraggeber (Bauherr) verpflichtet,
|
||
sich bei allen örtlichen Leitungsbetreibern zu erkundigen, ob im Arbeits-
|
||
bereich Kabel oder Leitungen vorhanden sind. Die Erkundigungspflicht
|
||
kann an Dritte, z. B. an das ausführende Tiefbauunternehmen, vertrag-
|
||
lich übertragen werden.
|
||
Diese Maßnahme dient der Sicherheit des Personals im Arbeitsbereich
|
||
und dem Schutz der im Boden befindlichen Anlagen.
|
||
Werden durch Tiefbauarbeiten Versorgungsstörungen verursacht, kön-
|
||
nen seitens der Betroffenen Schadenersatzansprüche geltend gemacht
|
||
werden. Wer die Erkundigungspflicht verletzt und dadurch eine Beschä-
|
||
digung verursacht, muss nach geltender Rechtsprechung mit Bestra-
|
||
fung wegen fahrlässiger Baugefährdung rechnen.
|
||
Beim grabenlosen Leitungsbau ist die vorherige Erkundigung nach vor-
|
||
handenen Leitungen noch wichtiger als bei der konventionellen Kabelle-
|
||
gung, da bei diesen Legemethoden keine optische Kontrolle des „Grabens“
|
||
erfolgt. Unerkannte Leitungen können so bemerkt oder unbemerkt beschä-
|
||
digt werden. In begründeten Fällen muss die grabenlose Bauweise einge-
|
||
stellt und die Maßnahme in offener Bauweise weitergeführt werden.
|
||
4.2.2 Verkehrssicherung
|
||
In öffentlichen Straßen ist die Straßenverkehrsordnung maßgebend.
|
||
Entsprechend sind im Bereich von Autobahnen, Wasserstraßen, Schie-
|
||
nenwegen usw. die Vorschriften der jeweils zuständigen Verwaltungen
|
||
zu beachten. Warnzeichen und Absperrungen sind vor Beginn der ei-
|
||
gentlichen Arbeiten anzubringen und müssen laufend den Gegebenhei-
|
||
ten angepasst werden. Die Sicherheit der Baustelle ist stets auf recht-
|
||
zuerhalten (z. B. durch Beleuchtung, Aufräumen usw.). Da Leitungs -
|
||
arbeiten oft im öffentlichen Straßenverkehr stattfinden, gelten hier die
|
||
RSA in der aktuell gültigen Ausgabe.
|
||
Die Baustellenleiter (oder deren Vertreter) der im Straßenraum tätigen
|
||
Firmen sind gehalten, sich in regelmäßigen Abständen vom einwandfreien
|
||
Zustand der Sicherungsmaßnahmen zu überzeugen (nach Errichtung der
|
||
Sicherungsmaßnahmen, bei Tagesanbruch und nach Eintritt der Dunkel-
|
||
heit, nach Unwetter oder Sturm) und Mängel abzustellen. Die Kontrollen
|
||
sind im Bautagebuch zu dokumentieren (siehe ZTV-SA, Abschnitt 7).
|
||
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|
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|
||
|
||
169
|
||
Bei einer Fremdvergabe der Arbeiten ist der Netzbetreiber als Auftrag-
|
||
geber im Rahmen seiner Aufsichtspflicht für die Beschilderung und Ver-
|
||
kehrssicherung mit verantwortlich. In der Praxis bedeutet dies, dass der
|
||
Netzbetreiber die Fachkompetenz der eingesetzten Unternehmen stich-
|
||
probenweise überprüfen muss. Das Personal des Netzbetreibers muss
|
||
in der Lage sein, zumindest grobe Mängel der Baustelleneinrichtung und
|
||
-sicherung zu erkennen. Diese Überprüfungen und eventuell eingeleitete
|
||
Maßnahmen sollten dokumentiert werden. Hierfür eignet sich ein so ge-
|
||
nanntes „Bautagebuch“ oder „Tagesberichte“, in denen der Auftragneh-
|
||
mer wiederkehrende und besondere Ereignisse zu dokumentieren hat.
|
||
4.3 Kabelgraben
|
||
Bei der Planung und Projektierung ist bereits darauf zu achten, dass die
|
||
Leitungstrassen möglichst geradlinig verlaufen sollen. Die konventio-
|
||
nelle Kabellegung mit Aushub eines Kabelgrabens und anschließendem
|
||
Kabelzug ist in bebauten Gebieten nach wie vor die gängige Methode
|
||
der Kabellegung. Die in der Regel vorhandene Vielzahl der Leitungen
|
||
im Trassenverlauf schränkt die Möglichkeiten einer mechanisierten Ka-
|
||
bellegung ein. Das Risiko, eigene oder fremde Kabel- bzw. Rohranlagen
|
||
zu beschädigen, ist einfach viel zu groß.
|
||
Grundsätzlich sind alle Arbeitsschritte entsprechend ZTV A-StB auszu-
|
||
führen.
|
||
4.3.1 Feststellen des Zustandes vorhandener Oberflächen
|
||
Werden vor Inangriffnahme der Arbeiten im Baustellenbereich Schäden
|
||
an den Oberflächen oder angrenzenden Gebäuden und Grundstücks-
|
||
begrenzungen (Mauern, Zäune, Tore) festgestellt, so sind diese fotogra-
|
||
fisch zu dokumentieren. Grobe Schäden sollten dem Eigentümer
|
||
angezeigt werden. Parallel muss eine Begehung mit einem Vertreter der
|
||
zuständigen Straßenbaulastträger stattfinden. (siehe auch § 3 VOB
|
||
Teil B). Im Vorfeld sollten Vereinbarungen über die Wiederherstellung
|
||
der Oberflächen unter Berücksichtigung etwaiger bestehender Verträge
|
||
getroffen werden. Ein fachgerechter Aufbruch wird u. a. in der ZTV A-
|
||
StB beschrieben.
|
||
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|
||
|
||
170
|
||
4.3.2 Legetiefe, Mindestüberdeckung und Grabenbreite
|
||
Die Breite des Kabelgrabens richtet sich in erster Linie nach Art und An-
|
||
zahl der zu legenden Kabel. Die in DIN 4124 festgelegten Mindestgra-
|
||
benbreiten sind zu beachten. Bei Arbeiten in Kabelgräben sind die
|
||
Unfallverhütungsvorschriften zu beachten.
|
||
Bild 4.6 zeigt die Begriffsdefinitionen der ATB-BeStra bei der Legung
|
||
von Versorgungsleitungen im öffentlichen Straßenbereich.
|
||
Nach DIN VDE 0276 wird empfohlen, Kabel mindestens 60 cm, unter
|
||
Fahrbahnen von Straßen jedoch mindestens 80 cm unter der Erdober-
|
||
fläche zu legen. Einige Städte und Gemeinden fordern eine Überdeckung
|
||
von mindestens 1 m im Straßenbereich. Dies erleichtert eine Straßen-
|
||
sanierung, wenn diese im Vollausbau stattfindet, erheblich. Bei geringe-
|
||
ren Legetiefen ist das Kabel durch andere Maßnahmen entsprechend
|
||
zu schützen. Solche Maßnahmen können z. B. Abdeckungen, Legung in
|
||
Bild 4.6 Begriffsdefinitionen aus ATB-BeStra
|
||
1) Die Dicke des Oberbaus ergibt sich aus den RStO bzw. ZTV A-StB Abschnitt 5 oder
|
||
wird aufgrund des örtlichen Istzustandes einvernehmlich festgelegt.
|
||
2) Die Verfüllzone ist der Raum innerhalb des Leitungsgrabens oberhalb der Leitungs-
|
||
zone bis zum Planum. Die Verfüllzone entfällt, wenn OK Leitungszone und Planum in
|
||
gleicher Höhe liegen.
|
||
3) Die Leitungszone ist der Bereich des Auflagers und der Einbettung bei Leitungen in
|
||
der Breite des Leitungsgrabens bis 30 cm über den Scheitel der Leitung. Bei Kabel-
|
||
und Kabelkanalanlagen gelten die Vorschriften des Leitungseigentümers.
|
||
4) Soweit sich zur Vermeidung von Schäden an der Leitung sowie aus bautechnischen
|
||
Anforderungen an die Verdichtung der Frostschutzschicht und an die Tragfähigkeit
|
||
des Planums sowie an den Verdichtungsgrad in der Leitungszone keine anderweiti-
|
||
gen Überdeckungen ergeben, ist zwischen Planum und OK Leitung bzw. Schutzrohr
|
||
eine Überdeckung von mindestens 10 cm einzuhalten.
|
||
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||
|
||
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|
||
Rohren oder ein verstärkter Außenmantel sein. Eine Rohrlegung emp-
|
||
fiehlt sich insbesondere immer im Straßenbereich bzw. in den Einfahrten
|
||
zu den anliegenden Grundstücken. In Tabelle 4.1 sind die lichten Min-
|
||
destbreiten für Gräben ohne Arbeitsraum nach DIN 4124 eingetragen.
|
||
Gräben ohne Arbeitsraum dürfen beim Ausheben und Verfüllen betreten
|
||
werden, z. B. beim Herstellen einer ebenen und steinfreien Grabensohle.
|
||
Für Gräben, die rein maschinell erstellt werden und die zu keiner Zeit
|
||
betreten werden müssen, gibt es keine Vorgaben über Mindestbreiten.
|
||
Abweichende Tiefen können sich beim Kreuzen von im Erdreich vor-
|
||
handenen Objekten ergeben. Bei Unterkreuzung von Straßen, Wasser-
|
||
straßen und Bahnanlagen können von den zuständigen Verwaltungs-
|
||
behörden die Tiefen vorgeschrieben sein.
|
||
Tabelle 4.1 Lichte Mindestbreite für Gräben ohne Arbeitsraum nach
|
||
DIN 4124
|
||
Bild 4.7 Standard-Grabenprofil 30 cm × 60 cm für die Belegung mit
|
||
zwei Niederspannungskabeln NAYY-J 4x150 und einem
|
||
Straßenbeleuchtungskabel NYY 5x10
|
||
Regellegetiefe [m]
|
||
bis 0,70
|
||
über 0,70
|
||
bis 0,90
|
||
über 0,90
|
||
bis 1,0
|
||
über 1,00
|
||
bis 1,25
|
||
lichte Mindestbreite [m]
|
||
0,30
|
||
0,40
|
||
0,50
|
||
0,60
|
||
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|
||
|
||
172
|
||
Bild 4.7 zeigt beispielhaft ein Grabenprofil für die Belegung mit zwei Nie-
|
||
derspannungskabeln und einem Straßenbeleuchtungskabel.
|
||
Je nach Kabeltyp bzw. Rohrnennweite ist entsprechend Platz im Graben
|
||
vorzusehen. In Tabelle 4.2 sind Richtwerte hierzu eingetragen.
|
||
Die nach ATB-BeStra erforderlichen Mindestüberdeckungen sind in
|
||
Tabelle 4.3 eingetragen.
|
||
Die Überdeckung von Leitungen bei Kreuzungen, die in grabenloser
|
||
Bauweise hergestellt werden, beträgt mindestens den zehnfachen
|
||
Schutzrohrdurchmesser, siehe Abschnitt 4.5.4. Bei der Längsverlegung
|
||
richtet sich die Mindestüberdeckung nach den einschlägigen Vorschrif-
|
||
ten der jeweiligen Leitungsbetreiber, sie muss aber mindestens 0,5 m
|
||
betragen, und die Leitung muss mindestens 0,1 m unterhalb des Pla-
|
||
nums liegen.
|
||
Zusätzlich sollten entsprechend der Kabeldurchmesser und die Ab-
|
||
stände der Kabel zueinander berücksichtigt werden. Der Abstand zuei-
|
||
Tabelle 4.2 Platzbedarf von Kabeln und Rohren im Graben
|
||
Tabelle 4.3 Mindestüberdeckungen nach ATB-BeStra (Offene
|
||
Bauweise bei Kreuzungen)
|
||
Kabeltyp oder Rohrdurchmesser
|
||
Platzbedarf [cm]
|
||
Straßenbeleuchtungs- (SB) oder Fernmeldekabel (FM)
|
||
10
|
||
Niederspannungskabel (NS) oder Rohre bis DN 75
|
||
10
|
||
Mittelspannungskabel (MS) bis 185 mm² oder
|
||
Rohre DN 75 bis DN125
|
||
15
|
||
Mittelspannungskabel (MS) > 185 mm² oder
|
||
Rohre DN 125 bis DN160
|
||
20
|
||
Straßentyp
|
||
Mindestüberdeckung
|
||
Bundesstraßen und zweibahnige Landesstraßen
|
||
außerhalb von Ortsdurchfahrten
|
||
≥ 1,2 m
|
||
Bundes- und Landesstraßen innerhalb von Ortsdurch-
|
||
fahrten, einbahnige Landesstraßen außerhalb von Orts-
|
||
durchfahrten sowie Kreis- und Gemeindestraßen
|
||
innerhalb und außerhalb von Ortsdurchfahrten
|
||
≥ 1,2 m,
|
||
aber mind. 0,1 m unterhalb
|
||
Planum (gilt auch bei
|
||
Längslegung)
|
||
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||
|
||
173
|
||
nander sollte mindestens 7 cm betragen. Kabel mit einem größeren
|
||
Durchmesser sollten einen Abstand zueinander haben, der dem Durch-
|
||
messer des Kabels entspricht.
|
||
Montagegruben
|
||
Zur Gewährleistung einer qualitätsgerechten Montage müssen Montage-
|
||
gruben (schematische Darstellung in Bild 4.8) eine ausreichende Größe
|
||
haben. In Abhängigkeit vom Muffentyp ist von einem Mindestplatzbedarf
|
||
auszugehen, der in Tabelle 4.4 als Richtwert angegeben ist. Der Kabel-
|
||
graben ist bei Neulegungen von einer Seite der Muffengrube ca. 2 m bis
|
||
zur Beendigung der Muffenmontage offen zu halten. Die in der Tabelle
|
||
angegebenen Maße beziehen sich auf die Standardbauweise.
|
||
Tabelle 4.4 Empfohlene Muffengrubengrößen
|
||
Bild 4.8 Montagegrube, schematische Darstellung
|
||
Muffentyp
|
||
Länge A
|
||
[m]
|
||
Breite B
|
||
[m]
|
||
Montagefrei-
|
||
raum unter
|
||
Kabel C [m]
|
||
Verbindungs- und Übergangsmuffen (1 kV)
|
||
Abzweigmuffen 150/35 (Abzweig ≤ 50 mm²)
|
||
Abzweigmuffen 150/150 (Abzweig > 50 mm²)
|
||
1,2
|
||
1,0
|
||
1,5
|
||
1,0
|
||
1,0
|
||
1,0
|
||
0,3
|
||
Verbindungsmuffen für kunststoffisolierte
|
||
Kabel Mittelspannung (3 Einzelmuffen)
|
||
2,0
|
||
1,5
|
||
0,3
|
||
Übergangsmuffen von papier- auf
|
||
kunststoffisolierte Kabel (sowie in bestimmten
|
||
Fällen erforderliche Verbindungsmuffen für
|
||
papierisolierte Kabel)
|
||
2,5
|
||
1,5
|
||
0,4
|
||
Abzweigmuffen für kunststoffisolierte Kabel
|
||
Mittelspannung (3 Einzelmuffen)
|
||
3,0
|
||
1,5
|
||
0,3
|
||
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|
||
|
||
174
|
||
4.3.3 Herstellen des Kabelgrabens
|
||
4.3.3.1 Entfernen des Oberbaus
|
||
Beim Entfernen des Oberbaus sind die Regelungen der ZTV A-StB
|
||
beschrieben.
|
||
Befestigte Oberflächen sind getrennt aufzubrechen. Oberbauschichten
|
||
aus Beton und Asphalt sind parallel zur Leitungstrasse in etwa in
|
||
Grabenbreite mit geeigneten Geräten vollständig zu durchtrennen. Das
|
||
Aufbruchmaterial ist je nach Einsatzmöglichkeit vorrangig einer Wieder-
|
||
verwertung zuzuführen oder zu entsorgen.
|
||
Pflaster- und Plattenbeläge sind sorgfältig aufzunehmen, zu reinigen
|
||
und für den späteren Wiedereinbau zwischenzulagern.
|
||
Randeinfassungen, die gekreuzt werden, sind vor Beginn der Aushub-
|
||
arbeiten sorgfältig abzubauen und zu lagern.
|
||
Befestigte Oberflächen ohne Bindemittel sind in der Regel im Zuge der
|
||
Aufgrabung maschinell auszubauen. Die Behandlung von Grünflächen
|
||
richtet sich nach den jeweiligen Vereinbarungen mit dem Eigentümer.
|
||
4.3.3.2 Aushub
|
||
Der Aushub des Kabelgrabens ist mit der notwendigen Sorgfalt auszu-
|
||
führen. Unterschiedliche Aushubmaterialien (nicht gebundener Ober-
|
||
bau, Oberboden, Kies, Sand usw.) sind getrennt zu lagern. Nach
|
||
Möglichkeit soll das Aushubmaterial für die Wiederverfüllung des Gra-
|
||
bens verwendet werden. Die Lagerung erfolgt, wie in Bild 4.9 schema-
|
||
tisch dargestellt in einem gesicherten Abstand vom Grabenrand.
|
||
Die Eignung ist sofort nach dem Aushub zu überprüfen, siehe Abschnitt
|
||
4.1.6. Feuchtigkeitsempfindliche Böden sind vor Nässe zu schützen. Bei
|
||
Richtungsänderungen muss der Graben so angelegt werden, dass die
|
||
Biegeradien der Kabel eingehalten werden können.
|
||
Generell sind Gräben ab 1,25 m Tiefe mit einem geeigneten Verbau aus-
|
||
zustatten bzw. abzuböschen (Bild 4.10). Bei nicht bindigen Böden ist
|
||
bereits bei geringeren Tiefen ein Verbau erforderlich.
|
||
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|
||
|
||
Bild 4.9 Grabenprofil mit Abstandsangabe für Aushubmaterial
|
||
(Quelle: Stromnetz Hamburg)
|
||
Bild 4.10 Grabenprofil mit Verbauspindeln (Quelle: Stromnetz Hamburg)
|
||
175
|
||
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||
|
||
Bei unverbauten Gräben ist darauf zu achten, dass gemäß Bild 4.9 beid-
|
||
seitig ein lastfreier Streifen von 60 cm eingehalten wird. Das heißt, dass
|
||
hier keine Bodenlagerung erfolgen darf.
|
||
Die Grabensohle muss eben ausgeführt sein und darf keine Steine oder
|
||
andere scharfkantige Gegenstände sowie für das Kabel schädliche
|
||
Stoffe (Chemikalien) enthalten.
|
||
Grenzsteine und Vermessungspunkte dürfen nicht entfernt werden. Ist
|
||
eine vorübergehende Entfernung trotzdem unumgänglich, so ist das zu-
|
||
ständige Vermessungsamt zu verständigen. Vermessungspunkte und
|
||
Grenzsteine dürfen nur durch das zuständige Vermessungsamt oder öf-
|
||
fentlich bestellte Vermessungsingenieure gesetzt werden.
|
||
Kabel, die bei Grabarbeiten freigelegt werden, sollten möglichst freige-
|
||
schaltet werden. Kabel, die nicht zweifelsfrei von Fachpersonal als ab-
|
||
geschaltet identifiziert werden können, gelten als Spannung führend.
|
||
Sofern eine Abschaltung nicht möglich ist, dürfen Arbeiten an Kabeln
|
||
und Garnituren (z. B. Aufnehmen, Umlegen, Hochhängen) nur in be-
|
||
sonderen Ausnahmefällen und von dafür qualifiziertem Personal in Ab-
|
||
sprache mit dem Betreiber durchgeführt werden.
|
||
176
|
||
Bild 4.11 fachgerechte Befestigung der Kabel mit Gurten
|
||
(Quelle: Stromnetz Hamburg)
|
||
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|
||
|
||
Die vorhandenen Kabel sind mit Sorgfalt zu behandeln und in ihrer Lage
|
||
nicht zu verändern. Die Kabel und Muffen sind mit entsprechendem Be-
|
||
festigungsmaterial, wie z. B. Gurten zu sichern. Dabei ist darauf zu ach-
|
||
ten, dass die Gurte nicht an den Verbauspindeln befestigt werden, um
|
||
den Verbau nicht zusätzlich zu belasten (Bild 4.11).
|
||
Ältere Massekabel sind so wenig wie möglich zu bewegen, da
|
||
bei ihnen die Gefahr besteht, dass die Tränkmasse verharzt ist und
|
||
die Papierlagen verklebt sind. Beim Biegen der Kabel besteht dann
|
||
die Gefahr des Einreißens der Papiere bzw. der Bildung von Hohlräu-
|
||
men zwischen einzelnen Papierlagen. Des Weiteren kann der Blei-
|
||
mantel mechanisch beschädigt werden und Wasser in das Kabel
|
||
eindringen.
|
||
Besonders in Innenstadtlagen sind häufig „Sonderlösungen“ erforder-
|
||
lich, um den örtlichen Geschäftsverkehr möglichst wenig einzuschrän-
|
||
ken. Hier empfiehlt es sich, Kabelgräben und Montagegruben
|
||
entsprechend abzudecken (Bild 4.12). Dieser Mehraufwand ist lohnens-
|
||
wert, da er die Akzeptanz der Baustelle bei den Anliegern massiv er-
|
||
höht.
|
||
177
|
||
Bild 4.12 Beispiel für eine innerstädtische Baustellensicherung
|
||
(Quelle: Stromnetz Hamburg)
|
||
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|
||
|
||
4.3.3.3 Entsorgung
|
||
Bei der Herstellung von Kabelgräben fallen durch Zerstörung von
|
||
Asphalt- und Betonoberflächen sowie durch verdrängten Aushub Ent-
|
||
sorgungsvorgänge an, die in Übereinstimmung mit dem KrWG (Kreis-
|
||
laufwirtschaftsgesetz) abgewickelt werden müssen (vgl. Abschnitt 4.1.6
|
||
Bodenuntersuchung).
|
||
Bei Verdacht auf teer-/pechhaltigen Straßenaufbruch oder kontaminier-
|
||
ten Bodenaushub hat die ausführende Tiefbaufirma den Auftraggeber
|
||
unverzüglich zu verständigen und bis zur Klärung mit dem Auftraggeber
|
||
die Arbeiten zu unterbrechen.
|
||
4.3.4 Verfüllen des Kabelgrabens
|
||
Das Füllmaterial ist lagenweise einzubringen und ordnungsgemäß zu
|
||
verdichten. Der erreichte Verdichtungsgrad ist zu kontrollieren und zu
|
||
protokollieren. Der zu erreichende Verdichtungsgrad auf Planum beträgt
|
||
mind. 45 MN/m2. Für das Herstellen der Leitungszone und die hierfür
|
||
zu verwendenden Bettungsmaterialien gibt es häufig unternehmensspe-
|
||
zifische Festlegungen. Das entsprechende Trassenwarnband ist nach
|
||
den Vorgaben des Leitungsnetzbetreibers in der entsprechenden Lage
|
||
und Anzahl einzubringen. Die Höhe der einzelnen Schüttlagen richtet
|
||
sich nach dem Füllmaterial und der Art und der Größe der Verdichtungs-
|
||
geräte. Grundsätzlich gilt nach ZTV A-StB, dass der ursprüngliche Zu-
|
||
stand „technisch gleichwertig“ wiederherzustellen ist. Beim Einsatz von
|
||
maschinellen Verdichtungsgeräten ist beim ersten Verdichtungsvorgang
|
||
eine ausreichende Mindestüberdeckung – üblich sind etwa 30 cm über
|
||
dem Scheitel der gelegten Leitung – einzuhalten, damit Kabel und ge-
|
||
gebenenfalls eingebaute Schutzrohre oder Kabelformsteine nicht be-
|
||
schädigt werden. Möglichkeiten zur Abdeckung des Kabels bzw.
|
||
Kennzeichnung der Kabeltrasse sind in Abschnitt 4.4.7 genannt.
|
||
Streckenabschnitte mit einer großen Häufung von Kabeln und Kabel-
|
||
schutzrohren können wirtschaftlich und schnell mit Flüssigboden verfüllt
|
||
werden. Der Flüssigboden kann aus aufbereiteten Aushub und/oder
|
||
einer speziellen Korngrößenmischung mit optimierten thermischen und
|
||
mechanischen Eigenschaften bestehen. Das dünnflüssige Gemisch
|
||
fließt selbstständig in die Zwischenräume, härtet innerhalb von ein bis
|
||
zwei Stunden aus und hat dann die gleichen bodenmechanischen Ei-
|
||
genschaften wie der Umgebungsboden.
|
||
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|
||
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|
||
|
||
Weitergehende Erläuterungen sind den „Zusätzlichen Technischen Ver-
|
||
tragsbedingungen und Richtlinien für Aufgrabungen in Verkehrsflächen“
|
||
(ZTV A-StB) zu entnehmen.
|
||
4.3.5 Wiederherstellung von Oberflächen
|
||
Art und Umfang der Wiederherstellung des Straßenoberbaus sind mit
|
||
dem Straßenbaulastträger abzustimmen. Oberfläche und Aufbau müs-
|
||
sen technisch gleichwertig wiederhergestellt werden.
|
||
Gebundene Oberbauschichten sowie Pflaster- und Plattenbeläge sind
|
||
nach dem Einbau der ungebundenen Tragschicht um das Maß der Auf-
|
||
lockerung der Randzonen der ungebundenen Tragschicht zurückzu-
|
||
schneiden oder zurückzunehmen. Anschließend sind die aufgelockerten
|
||
Randzonen der ungebundenen Tragschichten zu verdichten. Angaben
|
||
über die Rücknahmebreiten sowie zu entfernende Reststreifen und ähn-
|
||
liche Maßnahmen sind der DIN 18322, Tabelle 1, oder der ZTV A-StB,
|
||
Tabelle 2 zu entnehmen.
|
||
Besonders sorgfältig muss bei befestigten Oberflächen der Übergang zur
|
||
vorhandenen Oberfläche ausgeführt werden, damit spätere Schäden, bei-
|
||
spielsweise durch eindringendes Wasser, vermieden werden. Dies gilt ins-
|
||
besondere für die Vorbehandlung von Schnittflächen vor Einbringen des
|
||
Asphalts, um eine optimale Verbindung zu erreichen. Bei Beton- und
|
||
Asphaltoberflächen sind die Nähte der Deckschichten als Fuge auszubil-
|
||
den und mit Vergussmasse bzw. Fugenband fachgerecht zu verschließen.
|
||
4.3.6 Einbau der Durchzüge
|
||
Um Fahrbahnen, Gleisanlagen und dergleichen nicht für die gesamte
|
||
Dauer der Kabellegung für den Verkehr sperren zu müssen, werden im
|
||
Zuge der allgemeinen Erdarbeiten Stahlrohre, Kunststoffrohre oder Ka-
|
||
belformsteine, so genannte Durchzüge, eingebaut. Nachträglich ist das
|
||
selbstverständlich in Abstimmung mit dem örtlichen Straßenbaulastträ-
|
||
ger und der zuständigen Verkehrsbehörde möglich. Dazu werden in der
|
||
Regel nacheinander die Fahrstreifen aufgegraben, um einen einge-
|
||
schränkten wechselseitigen Verkehr, der ampelgesteuert sein kann, zu
|
||
ermöglichen. Bei der Wahl der Rohre ist darauf zu achten, dass einad-
|
||
rige Kabel eines Wechsel- oder Drehstromsystems nicht einzeln in
|
||
Stahlrohre gelegt werden dürfen, um magnetische Verluste und unzu-
|
||
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|
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|
||
|
||
lässige Erwärmung zu vermeiden. Für bereits liegende Kabel können
|
||
teilbare Kunststoffrohre oder Betonformsteine verwendet werden.
|
||
Zwischen den Rohren (bei Mehrfachlegung) sowie zwischen Grabenwand
|
||
und Rohr ist ein ausreichender Abstand vorzusehen, siehe Bild 4.13. Die-
|
||
ser wird durch Abstandshalter gewährleistet. Um zu gewährleisten, dass
|
||
die Hohlräume (Zwickel) zwischen den Rohren und der Grabenwand ver-
|
||
füllt und verdichtet werden können, ist Verfüllmaterial einzusetzen, wel-
|
||
ches den einschlägigen Anforderungen an Verdichtbarkeit entspricht –
|
||
vorzugsweise der vorhandene Aushub oder Flüssigboden.
|
||
Bei der Legung in mehreren Ebenen ist ein ausreichender vertikaler Ab-
|
||
stand zwischen den Rohren einzuhalten. Hierbei muss jede Rohrlage
|
||
gesondert eingebettet, verfüllt und verdichtet werden, bevor die nächste
|
||
Lage ausgelegt wird. Nur durch eine lagenweise Verfüllung kann sicher-
|
||
gestellt werden, dass sich später im Oberflächenbereich Setzungen er-
|
||
geben, siehe auch Abschnitt 4.3.4.
|
||
Die lichte Weite der Durchzüge soll das 1,5-fache des Kabeldurchmes-
|
||
sers nicht unterschreiten (DIN VDE 0276). Schutzrohre dürfen innen
|
||
keine scharfen Kanten aufweisen.
|
||
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|
||
Bild 4.13 Rohrlegung mit Abstandhalter (Quelle: Stromnetz Hamburg)
|
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|
||
|
||
Durchzüge sind möglichst geradlinig auf einer planierten und verdich-
|
||
teten Grabensohle zu legen. Um sie dauerhaft gegen Versanden und
|
||
Verschlammen zu schützen, müssen die Stoßstellen der Rohre und
|
||
Formsteine, z. B. durch Verstreichen oder Verkleben, sowie die Enden
|
||
(auch der belegten Rohre) durch Dichtungskappen verschlossen wer-
|
||
den. Rohre aus Kunststoff sind bei hoher mechanischer Belastung zum
|
||
Schutz gegen Verformung einzubetonieren. Kabelschutzrohre aktueller
|
||
Bauart verfügen über Steckmuffen mit Dichtungsring, so dass das Ver-
|
||
kleben der Rohre entfallen kann.
|
||
Sofern auch eine nur teilweise Behinderung des Verkehrs nicht zu ver-
|
||
treten ist, z. B. bei Kreuzungen mit Bahngleisen, Autobahnen usw., wer-
|
||
den Rohre ohne Aufbruch der Oberfläche eingebaut. Dies bietet sich
|
||
auch an, um den Aufbruch und die Wiederherstellung von besonders
|
||
teuren Oberflächen zu vermeiden und um das Gesamtbild der Oberflä-
|
||
che durch nachträgliche Reparaturstellen nicht zu beeinträchtigen. Die
|
||
Durchzüge können mit hydraulischen Pressgeräten, Erdbohrgeräten,
|
||
dem Spülbohrverfahren usw. eingebaut werden. In Abschnitt 4.5 sind
|
||
diese Techniken näher beschrieben.
|
||
4.3.7 Kabel in der Nähe von Bäumen
|
||
Sowohl bei Pflanzungen in der Nähe von Leitungen als auch bei Lei-
|
||
tungsbaumaßnahmen in der Nähe von vorhandenen Bäumen sind die
|
||
Interessen der Netzbetreiber und der Grünflächenämter bzw. Natur-
|
||
schutzbehörden zu beachten und gegeneinander abzuwägen.
|
||
In dem Merkblatt der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrs-
|
||
wesen „Baumstandorte und unterirdische Ver- und Entsorgungsanla-
|
||
gen“ sind Aussagen über die wichtigsten Maßnahmen für die Errichtung
|
||
von Kabelanlagen in der Nähe von Bäumen zusammengefasst.
|
||
DIN 18920 enthält Aussagen zum Schutz von Bäumen, Pflanzenbestän-
|
||
den und Vegetationsflächen bei Baumaßnahmen. Ein weiteres wichtiges
|
||
Regelwerk in diesem Zusammenhang ist das Merkblatt DWA-M 162
|
||
„Bäume, unterirdische Leitungen und Kanäle“.
|
||
Bei neuen Kabellegungen oder Störungsbeseitigungen, die sich nicht
|
||
im Wurzel- Kronenbereich von Bäumen vermeiden lassen, ist mit be-
|
||
sonderer Vorsicht zu arbeiten. Dort wird in der Regel durch Grünflächen-
|
||
ämter bzw. Naturschutzbehörden gefordert, ohne Maschineneinsatz zu
|
||
arbeiten. Das Wurzelwerk muss in seiner Beschaffenheit erhalten wer-
|
||
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||
|
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den und die freigelegten Wurzeln sind vor einer Austrocknung zu schüt-
|
||
zen. Es bietet sich auch an, hier mit einem sogenannten Saugbagger
|
||
zu arbeiten. Dieser saugt den zuvor per Hand leicht gelösten Boden auf
|
||
und verhindert so Wurzelbeschädigungen, siehe 4.5.3.
|
||
Die Betriebssicherheit von Kabelanlagen in der Nähe von Bäumen kann
|
||
durch Wurzeln, die das Kabel umschlingen, siehe Bild 4.14, oder eine
|
||
Bodenaustrocknung, die zu einer verminderten Wärmeabfuhr führt, ge-
|
||
fährdet werden. Im Umkehrschluss führt die Wärmeableitung der Kabel
|
||
zur Austrocknung des schon eingeschränkten Vegetationsraums der
|
||
Bäume. Insbesondere in städtischen Bereichen tritt dieser Fall häufiger
|
||
auf. Kabel in unmittelbarer Nähe von freistehenden Bäumen sind einer
|
||
erhöhten Blitzeinschlagsgefahr ausgesetzt. Deshalb sollten Leitungen
|
||
nicht im unmittelbaren Wurzelbereich von Bäumen gelegt werden.
|
||
Abschnitt 6.2.1 enthält weitere Hinweise zu Kabellegearbeiten in der
|
||
Nähe von Bäumen unter dem Gesichtspunkt des Umweltschutzes.
|
||
Bild 4.14 Kabelbestand im entwickelten Wurzelbereich
|
||
(Quelle: Stromnetz Hamburg)
|
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|
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183
|
||
4.3.8 Prüfung der Verdichtung bei Kabelgräben
|
||
Das Verfahren zur Verdichtungsprüfung
|
||
ist gemäß ZTV A-StB vorab mit dem
|
||
Straßenbaulastträger abzustimmen. Bei
|
||
schmalen Kabelgräben eignen sich ins-
|
||
besondere die Überwachung des Ar-
|
||
beitsverfahrens sowie der dynamische
|
||
Lastplattendruckversuch als indirekte
|
||
Prüfverfahren, siehe Bild 4.15.
|
||
Bei der ersten Methode empfiehlt es
|
||
sich, das Arbeitsverfahren für die einzel-
|
||
nen Verdichtungsvorgänge in Abstim-
|
||
mung mit dem Straßenbaulastträger in
|
||
einer Arbeitsanweisung festzulegen.
|
||
Der dynamische Lastplattendruckver-
|
||
such ist für den Leitungstiefbau beson-
|
||
ders empfehlenswert, da die Verdich-
|
||
tungswerte für die einzelnen Ebenen des
|
||
Leitungsgrabens in kurzer Zeit ermittelt
|
||
werden können.
|
||
Nähere Angaben zu den oben aufgeführ-
|
||
ten Prüfmethoden sowie weitere Prüfver-
|
||
fahren sind in der ZTV A-StB, Abschnitt
|
||
1.6 beschrieben.
|
||
4.4 Behandlung der Kabel bei der Legung
|
||
Für das Legen von Kabeln sind die Festlegungen in der DIN 18322 in
|
||
den Abschnitten 3.5.2 und 3.5.4 maßgebend.
|
||
Kabel müssen sowohl vor als auch während des Legens mit besonderer
|
||
Sorgfalt behandelt werden. Beschädigungen beim Transport und beim
|
||
Legen der Kabel durch zu hohe Zug-, Druck- oder Torsionsbeanspru-
|
||
chung führen früher oder später zu Kabelfehlern mit hohen Folgekosten.
|
||
Kabel dürfen nicht über harte und scharfe Kanten gezogen werden.
|
||
Starke Biegungen der Kabel sind zu vermeiden.
|
||
Alle Kabelschnittstellen sind umgehend wasserdicht zu verschließen.
|
||
Dies gilt gleichermaßen für papierisolierte wie auch für kunststoffisolierte
|
||
Bild 4.15 Lastplattendruck-
|
||
versuch (Quelle: TERRA-
|
||
TEST GmbH)
|
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||
|
||
Kabel. Papierisolierte Kabel mit Bleimantel sind z. B. durch aufgelötete
|
||
Bleikappen, kunststoffisolierte Kabel mit verklebten oder aufgeschrumpf-
|
||
ten Kunststoff-Endkappen zu verschließen. Für Niederspannungskabel
|
||
sind auch wiederverwendbare Verschlusskappen im Einsatz. Bei VPE-
|
||
isolierten Mittelspannungskabeln mit PE-Mänteln werden teilweise auch
|
||
leitfähige Schrumpfkappen verwendet, um statische Aufladungen zu ver-
|
||
meiden, die beim Berühren u. a. mit Schneidwerkzeugen zu Gefährdun-
|
||
gen führen können.
|
||
Fallen auf der Strecke Verbindungsmuffen an, so sollen sich die Kabel -
|
||
enden zur Gewährleistung einer einwandfreien Muffenmontage um ca.
|
||
1 bis 1,5 m überlappen. Mehrere Muffen sind gegebenenfalls gegen -
|
||
einander versetzt anzuordnen.
|
||
4.4.1 Biegeradius und Kabeltemperatur
|
||
Um zu vermeiden, dass beim Biegen die Isolierung oder der Mantel be-
|
||
schädigt wird, sind vorgegebene Biegeradien und Temperaturgrenzen
|
||
zu beachten.
|
||
Richtwerte für die kleinsten zulässigen Biegeradien von Nieder- und Mit-
|
||
telspannungskabeln sind in Tabelle 4.5 zusammengestellt. Bei einmaligem
|
||
Biegen, z. B. vor dem Endverschluss, kann der Biegeradius äußerstenfalls
|
||
auf die Hälfte verringert werden, wenn fachgemäße Bearbeitung (Mindest-
|
||
temperatur 30 °C, Biegen über Schablone) sichergestellt ist.
|
||
Hoch- und Höchstspannungskabel können in jedem Einzelfall einen ganz
|
||
speziellen Kabelaufbau aufweisen. Der kleinste zulässige Biegeradius
|
||
kann deshalb nicht allgemein verbindlich angegeben werden, er muss
|
||
in jedem Fall beim Hersteller erfragt werden. Für eine überschlägige Be-
|
||
trachtung sind in Tabelle 4.6 zulässige Biegeradien eingetragen.
|
||
Ist beabsichtigt, die Kabel mit Maschinen zu ziehen, werden die 1,5- bis
|
||
2-fachen Werte nach Tabelle 4.5 empfohlen.
|
||
Die Mindesttemperatur nach DIN VDE 0276 während der Kabellegung
|
||
und Montage beträgt für:
|
||
PVC-isolierte Kabel
|
||
−5 °C
|
||
VPE-isolierte Kabel mit PVC-Mantel
|
||
−5 °C
|
||
VPE-isolierte Kabel mit PE-Mantel
|
||
− 20 °C
|
||
papierisolierte Kabel
|
||
+ 5 °C
|
||
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||
|
||
Tabelle 4.5 Mindest-Spulenkern-Durchmesser und Kabelbiegeradien
|
||
Tabelle 4.6 zulässige Biegeradien von Hoch- und Höchstspannungs-
|
||
kabeln
|
||
1) Kabeldurchmesser: Größtwert nach Norm bzw. Herstellerangabe
|
||
2) bei verseiten einadrigen Kabeln, Durchmesser über der Versendung
|
||
D Kabelaußendurchmesser
|
||
Kabelbauart
|
||
Aderart
|
||
Spulenkern-
|
||
durchmesser
|
||
Zulässige
|
||
Kabelbiegeradien
|
||
Kunststoffkabel
|
||
1 kV ohne metallene
|
||
Umhüllung
|
||
einadrig
|
||
18 · D1)
|
||
15 · D1)
|
||
mehradrig < 95 mm2
|
||
15 · D1)
|
||
12 · D1)
|
||
mehradrig > 95 mm2
|
||
18 · D1)
|
||
1 kV mit metallener
|
||
Umhüllung
|
||
20 · D1)
|
||
15 · D1+2)
|
||
> 1 kV mit metalle-
|
||
ner Umhüllung
|
||
einadrig
|
||
18 · D1)
|
||
15 · D1)
|
||
mehradrig
|
||
18 · D1)
|
||
15 · D1)
|
||
papierisolierte Kabel
|
||
mit Bleimantel
|
||
einadrig
|
||
25 · D1)
|
||
25 · D1)
|
||
Gürtelkabel
|
||
18 · D1)
|
||
15 · D1)
|
||
Dreimantelkabel
|
||
15 · D1)
|
||
mit Al-Mantel
|
||
einadrig
|
||
30 · D1)
|
||
30 · D1)
|
||
Kabeltyp
|
||
Zulässige Biegeradien
|
||
einadrige Ölkabel mit Bleimantel
|
||
25 · D
|
||
einadrige Ölkabel mit glattem Aluminiummantel
|
||
30 · D
|
||
einadrige Ölkabel mit gewelltem Aluminiummantel
|
||
20 · D
|
||
dreiadrige Ölkabel mit Bleimantel
|
||
20 · D
|
||
Kabel im Stahlrohr (Gasinnen-, Gasaußendruckkabel)
|
||
4 m
|
||
Kunststoffkabel
|
||
25 · D
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||
|
||
Sofern diese Temperaturen unterschritten werden und Arbeiten notwen-
|
||
dig sind, müssen die Kabel erwärmt werden. Am einfachsten geschieht
|
||
dies durch Lagerung in einem Raum mit ca. + 20 °C über mehrere Tage:
|
||
– Metallspulen: etwa 1,5 Tage
|
||
– Holzspulen: etwa 3 Tage
|
||
Schneller lassen sich Kabel mit dafür entwickelten Warmluft-Heizgerä-
|
||
ten erwärmen. Für den Transport ist das Kabel dann durch Planen
|
||
gegen schnelle Abkühlung zu schützen. Die Legearbeiten müssen be-
|
||
sonders sorgfältig vorbereitet und zügig durchgeführt werden.
|
||
4.4.2 Kabellagerung und -transport
|
||
Kabel werden üblicherweise auf Spulen, umgangssprachlich auch als
|
||
„Trommel“ bezeichnet, gelagert und transportiert. Die Größe der Spule
|
||
ist von Länge, Gewicht und Außendurchmesser des Kabels abhängig.
|
||
Größe und Gewicht der Kabelspule sind durch die Handhabbarkeit
|
||
(z. B. Transport) begrenzt. Die Kerndurchmesser der Spulen müssen je
|
||
nach Art der Kabel mindestens den 15- bis 30-fachen Kabeldurchmes-
|
||
ser aufweisen (Tabelle 4.5).
|
||
In Deutschland sind die Lieferspulen im Allgemeinen im Eigentum der
|
||
Kabeltrommelgesellschaft (KTG). Sie werden von dieser Gesellschaft
|
||
verwaltet und den verschiedenen Nutzern für Transport- und Lagerzwe-
|
||
cke überlassen. Durch dieses Verfahren werden die teuren Spulen
|
||
mehrfach verwendet. Kabelspulen sind in DIN 46391 genormt. Die bei
|
||
der KTG verwendeten Spulen entsprechen im Wesentlichen der Fas-
|
||
sung dieser DIN aus dem Jahre 1991. Lediglich bei den Maßen einiger
|
||
Typen gibt es Abweichungen. Zur Anwendung kommen überwiegend
|
||
Holzspulen, teilweise mit Stahlbereifung. Nur für kleine Abmessungen
|
||
können auch Kunststoffspulen verwendet werden. Übliche Spulengrö-
|
||
ßen sind in Tabelle 4.7 angegeben. Je nach Kabeltyp kann auf einer
|
||
Spule eine Kabellänge von bis zu 2.500 m untergebracht werden.
|
||
Der Transport von Kabelspulen ist in DIN VDE 0276 und in VDI 2700 ge-
|
||
regelt. Die Spulen sind mit dem Kabel nur soweit zu bewickeln, dass zwi-
|
||
schen der äußeren Kabellage und dem Spulenrand ein ausreichender
|
||
Abstand (2-facher Kabeldurchmesser, mindestens 5 cm) eingehalten wird.
|
||
Spulen mit einem Durchmesser über 1 m sind stehend (mit waagerechter
|
||
Spulenachse) zu transportieren. Die Spulen sind beim Transport ordnungs-
|
||
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||
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|
||
Außendurchmesser
|
||
Kerndurchmesser
|
||
Gesamtbreite
|
||
1000
|
||
500
|
||
710
|
||
1250
|
||
630
|
||
890
|
||
1400
|
||
710
|
||
890
|
||
1600
|
||
800
|
||
1100
|
||
1800
|
||
1000
|
||
1100
|
||
2000
|
||
1000/1250
|
||
1350
|
||
2240
|
||
1120/1400
|
||
1350/1450
|
||
2500
|
||
1600/1250/1400
|
||
1450/1350/1450
|
||
2800
|
||
1800
|
||
1635
|
||
gemäß zu sichern. Zum Transport der Kabel an die Baustelle dürfen nur
|
||
dafür geeignete Fahrzeuge verwendet werden. Dies sind Lastkraftwagen,
|
||
Tieflader oder Kabeltransportwagen mit geeigneten Transportsicherungen
|
||
sowie Auf- und Abladevorrichtungen. In der Praxis haben sich Kabeltrans-
|
||
portwagen (Bild 4.16) gut bewährt. Am Kabelgraben bleibt die Kabelspule
|
||
auf dem Fahrzeug und kann direkt abgespult werden.
|
||
Kabel auf Spulen dürfen nur auf festem, ebenem Untergrund gelagert
|
||
und nur über kürzere Strecken gerollt werden. Die auf der Spule ange-
|
||
gebene Rollrichtung ist einzuhalten, da sonst die Gefahr besteht, dass
|
||
sich die Kabellagen lösen. Spulen sind gegen Weiterrollen zu sichern.
|
||
Kurze Kabellängen können in Ringen liegend transportiert und gelagert
|
||
werden. Die zulässigen Mindestbiegeradien nach Tabelle 4.5 dürfen
|
||
dabei nicht unterschritten werden. Das Abwerfen der Kabelringe vom
|
||
Transportfahrzeug ist in jedem Fall zu unterlassen.
|
||
Bild 4.16 Kabeltransportwagen (Quelle: Enaco GmbH)
|
||
Tabelle 4.7 Spulengröße nach KTG (Maßangaben in mm)
|
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|
||
|
||
4.4.3 Kabelkontrolle
|
||
Auf der Baustelle sollen die Kabeldaten, wie Typ, Leiterquerschnitt,
|
||
Nennspannung, sowie der Kabelzustand überprüft und in einem Bau-
|
||
stellenprotokoll festgehalten werden. Dabei ist besonders auf Druckstel-
|
||
len und Beschädigungen des Kabelmantels und die einwandfreie
|
||
Verkappung der Kabelenden zu achten. In dem Baustellenprotokoll sind
|
||
außerdem Baufirma, Kabelhersteller, Trassenlänge und Spulennummer
|
||
sowie Besonderheiten beim Legen zu dokumentieren (siehe auch Ab-
|
||
schnitt 4.10).
|
||
4.4.4 Auslegen und Ziehen der Kabel
|
||
Kabel werden je nach den örtlichen Gegebenheiten entweder von der
|
||
aufgebockten Spule oder vom fahrenden Kabeltransportwagen abge-
|
||
zogen. Das Ziehen der Kabel von der aufgebockten Spule kann entwe-
|
||
der von Hand oder mit Maschinen erfolgen.
|
||
Kabel sind stets von der Spule entgegen der angegebenen Pfeilrichtung
|
||
abzuziehen. Ein Abbremsen der Spule muss jederzeit gewährleistet
|
||
sein, um bei einer plötzlichen Stockung ein weiteres Abrollen und Stau-
|
||
chen des Kabels zu verhindern. Als Spulenbremse kann eine einfache,
|
||
nach dem Hebelprinzip wirkende Bohle dienen (Bild 4.17).
|
||
Bild 4.17 Abziehen des Kabels von der aufgebockten Spule
|
||
a) richtige Ziehrichtung mit einfacher Spulenbremse
|
||
b) falsche Ziehrichtung
|
||
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||
|
||
Unabhängig vom Legeverfahren ist der Arbeitsablauf mit allen Beteilig-
|
||
ten durchzusprechen. Wichtig ist dabei die Vereinbarung von einheitli-
|
||
chen Zieh- und Stoppkommandos. Funksprechgeräte sollten deshalb
|
||
zumindest bei starkem Lärm, langen oder unübersichtlichen Strecken
|
||
nicht fehlen.
|
||
Wenn im Graben und in seiner Umgebung keine Hindernisse vorhanden
|
||
sind, kann das Kabel unmittelbar von dem am Graben entlangfahrenden
|
||
Kabelwagen abgezogen und von Hand in den Graben eingelegt wer-
|
||
den.
|
||
Wenn vorhandene Anlagen unterquert werden müssen, das Kabel in
|
||
Rohre eingezogen werden soll oder Hindernisse am Graben vorhanden
|
||
sind, muss das Kabel von der aufgebockten Kabelspule abgezogen wer-
|
||
den. Um ein leichtes Gleiten des Kabels zu erreichen, sind je nach Ka-
|
||
beltyp im Abstand von 3 bis 5 m Kabelrollen aufzustellen (Bild 4.18 und
|
||
Bild 4.19).
|
||
Bild 4.18 Mit Kabelrollen und
|
||
Kabelschubgerät ausgebaute
|
||
Strecke
|
||
Bild 4.19 Mit Kabelrollen (Füh-
|
||
rungs- und Eckrolle) ausgebaute
|
||
Strecke
|
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||
|
||
Ein Schleifen des Kabels auf dem Boden ist zu vermeiden, da sonst Be-
|
||
schädigungen des Mantels zu befürchten sind. Besondere Sorgfalt ist
|
||
dem Einbau von Eckrollen an Grabenbögen zu widmen. Die Eckrollen
|
||
müssen gegen die auftretenden Kräfte verankert und abgestützt werden
|
||
(Bild 4.20).
|
||
Bild 4.20 Eckrolle und Einführung in Schutzrohr mit Einführungsrolle
|
||
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|
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|
||
|
||
Für die Dokumentation sind die Kabellängen festzuhalten. Nach zuge-
|
||
höriger DIN-VDE-Norm verfügen die Erdkabel über Meterangaben auf
|
||
dem Außenmantel.
|
||
Bei Durchzügen kann es erforderlich werden, an den Öffnungen Einfüh-
|
||
rungstrichter, Schutzgleitbögen, Halbschalen oder Einführungsrollen an-
|
||
zubringen. Liegen Durchzüge in Höhe der Grabensohle, so sind vor den
|
||
Durchzügen Vertiefungen im Graben auszuheben. Sonst könnten beim
|
||
Kabelziehen Steine und Erdreich in die Rohre gelangen, die zur Be-
|
||
schädigung oder zum Verklemmen des Kabels führen können (Bild 4.20
|
||
und Bild 4.21).
|
||
Vor dem Einziehen der Kabel sollte geprüft werden, ob auf der ganzen
|
||
Länge des Durchzuges der erforderliche freie Querschnitt eingehalten
|
||
ist. Dazu wird mit einem eingezogenen oder eingeschossenen Seil ein
|
||
Kalibriergerät – gegebenenfalls mit Minimalanzeige oder Schreib-
|
||
werk – durch das Rohr gezogen. Vor dem Kalibriergerät wird eine Rohr-
|
||
bürste angebracht.
|
||
Das Kabelziehen von Hand erfordert viele Arbeitskräfte; dabei sind Ka-
|
||
belgewicht und Trassenverlauf ausschlaggebend. Können die Kabel aus
|
||
technischen Gründen nicht auf einmal in voller Länge gezogen werden,
|
||
so sind sie abschnittsweise zu ziehen und jeweils in einer Schleife oder
|
||
in Form einer Acht abzulegen. Bei der Achterform sind die Überschnei-
|
||
dungsstellen der einzelnen Lagen zu versetzen, damit in den unteren
|
||
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|
||
Bild 4.21 Vertiefung im Kabelgraben und Einführungstrichter vor dem
|
||
Rohr
|
||
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|
||
|
||
Lagen keine Druckstellen infolge des auf ihnen lastenden Kabelgewichts
|
||
entstehen.
|
||
Für längere Strecken ist das Ziehen der Kabel mit Maschinen wirtschaft-
|
||
lich, da hierbei weniger Arbeitskräfte benötigt werden. Im Wesentlichen
|
||
ist zu unterscheiden zwischen motorisch angetriebenen Kabelrollen
|
||
oder Kabelschubgeräten (Bild 4.18) und dem Ziehen mit Winden
|
||
(Bild 4.22).
|
||
Bild 4.22 Ziehwinde
|
||
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||
|
||
Kabelziehwinden sollen folgende Einrichtungen haben:
|
||
– Eine einstellbare Zugkraftbegrenzung, die beim Erreichen der für den
|
||
jeweiligen Kabeltyp maximal zulässigen Kraft den Ziehvorgang sofort
|
||
unterbricht.
|
||
– Eine einstellbare Ziehgeschwindigkeit von 0 bis etwa 30 m/min.
|
||
– Eine gut ablesbare Zugkraft-Messeinrichtung mit Schreibwerk, das
|
||
die auftretenden Zugkräfte und die eingezogene Kabellänge regis-
|
||
triert.
|
||
– Eine automatisch arbeitende Seilspulung mit Korrektureinrichtung für
|
||
veränderte Wickeldurchmesser.
|
||
– Eine Notstoppeinrichtung, durch die bei Gefahr der Kabelzug unter-
|
||
brochen werden kann.
|
||
Die erforderliche Zugkraft ist abhängig vom Kabelgewicht (Kabeltyp und
|
||
Trassenlänge), von der Anzahl der Bögen und dem Ausbau der Strecke
|
||
mit Rollen. Es ist unbedingt zu beachten, dass die vom Kabelhersteller
|
||
angegebene maximale Zugkraft nicht überschritten wird, da es sonst zu
|
||
Beschädigungen am Kabel kommt. Mit handelsüblichen Ziehwinden und
|
||
Kabelrollen können bei geraden Strecken ca. 1.000 m und bei Strecken
|
||
mit einigen Bögen ca. 500 m Mittelspannungskabel gezogen werden.
|
||
Bild 4.23 Schema einer Kabellegung mit Motorrollen und Ziehwinde.
|
||
Elektrische Verdrahtung zum synchronen Antrieb aller
|
||
Rollen schematisch dargestellt.
|
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||
Das Ziehen allein mit einer Winde ist wegen der zu erwartenden Zug-
|
||
kräfte nur bei einer ebenen Strecke mit höchstens 2 bis 3 Bögen je 90°
|
||
zu empfehlen.
|
||
Beim Einziehen von Kabeln in Rohre mit Bögen besteht die Gefahr, dass
|
||
sich das Zugseil in das Rohr einschneidet, wenn entsprechend hohe
|
||
Zugkräfte über eine längere Zeit (lange Strecke) wirken. Dadurch wird
|
||
die erforderliche Zugkraft weiter erhöht, und außerdem kann das einzu-
|
||
ziehende Kabel geschädigt werden. Deshalb ist darauf zu achten, dass
|
||
ein dem Kabeltyp entsprechendes Gleitmittel verwendet wird.
|
||
Um unzulässige Zugkräfte (siehe Abschnitt 4.4.5 und 4.4.6) zu vermei-
|
||
den, sind bei schwieriger Trassenführung Motorrollen oder Kabelschub-
|
||
geräte, entweder allein oder in Verbindung mit einer Winde, einzusetzen
|
||
(Bild 4.23).
|
||
Motorrollen und Förderbänder werden von Elektro- oder Verbrennungs-
|
||
motoren angetrieben. Die Antriebsrollen sind jeweils am Anfang und not-
|
||
falls am Ende eines Bogens einzusetzen. Es ist dafür zu sorgen, dass
|
||
die einzelnen Antriebsrollen mit gleicher Geschwindigkeit laufen.
|
||
Motorisch angetriebene Kabelrollen und Kabelschubgeräte (Bild 4.24)
|
||
werden für Schubkräfte von ca. 1.500 bis 5.000 N und Legegeschwin-
|
||
digkeiten von ca. 7 bis 15 m/min gebaut.
|
||
Bild 4.24 Kabelschubgerät
|
||
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|
||
4.4.5 Übertragung der Zugkräfte
|
||
Je nach Kabelbauart und den erforderlichen Zugkräften erfolgt die Kraft-
|
||
übertragung beim Kabelzug über einen Ziehstrumpf (Bild 4.25), einen
|
||
Ziehkopf oder eine Zugöse auf die Bewehrung oder den Leiter. Zwi-
|
||
schen diesen Kraftübertragungselementen und dem Zugseil ist ein Drall-
|
||
fänger einzubauen, um Verdrehungen des Zugseiles nicht auf das Kabel
|
||
zu übertragen.
|
||
Der zum Kabeldurchmesser passende Ziehstrumpf wird so weit über
|
||
das Kabel geschoben, dass dieser auf seiner gesamten Länge am
|
||
Kabel anliegt. Das Ziehstrumpfende wird mit einem Drahtwickel oder
|
||
Kunststoffklebeband auf dem Kabel festgehalten. Kommt Zug auf den
|
||
Ziehstrumpf, schließt er sich fest um den Kabelmantel. Der Ziehstrumpf
|
||
wird durch Zusammendrücken in Längsrichtung wieder gelöst.
|
||
Mit dreiteiligen Ziehstrümpfen kann bei einadrigen Kabeln ein Dreh-
|
||
stromsystem in einem Arbeitsgang gezogen werden.
|
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Bild 4.25 Kabelziehstrumpf mit Drallfänger beim Abziehen der Kabel
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Ziehart
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Kabelbauart
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Formel
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Faktor
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mit Ziehkopf
|
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alle Kabeltypen
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P = σ · A
|
||
mit Zieh-
|
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strumpf
|
||
Kunststoffkabel ohne Metall -
|
||
mantel und ohne Bewehrung
|
||
(NAYY, NYCWY, NA2XS2Y usw.)
|
||
P = σ · A
|
||
Kabel ohne zugfeste Bewehrung:
|
||
Einmantelkabel:
|
||
(NKBA, NYKY, NAKLEY usw.)
|
||
Dreibleimantelkabel:
|
||
(NEKBA, NAEKEBA usw.)
|
||
P = K · D2
|
||
K = 3 N/mm2
|
||
K = 1 N/mm2
|
||
alle drahtbewehrten Kabel
|
||
(NYFGBY, NAYGBY usw.)
|
||
P = K · D2
|
||
K = 9 N/mm2
|
||
Kann die Außenhülle die notwendige Zugkraft nicht aufnehmen, so kann
|
||
ein Ziehkopf eingesetzt werden. Dabei wird, ähnlich wie bei einem
|
||
Schraubkabelschuh, das Zugseil mit dem Leiter verbunden. Sofort nach
|
||
Montage des Ziehkopfes muss das Kabelende wieder gegen eindrin-
|
||
gende Feuchtigkeit geschützt werden. Kabelziehköpfe werden heutzu-
|
||
tage kaum noch eingesetzt.
|
||
Spezielle Kabelkonstruktionen (z. B. Seekabel, Schachtkabel) werden
|
||
mit zugfesten Bewehrungen ausgeführt. An diese Bewehrungen wird
|
||
meist schon vom Hersteller eine Zugöse angebracht.
|
||
4.4.6 Zulässige Zugkräfte
|
||
Bei der maschinellen Legung von Kabeln sind die zulässigen Zugkräfte
|
||
besonders zu beachten. Grundsätzlich sind Zugprotokolle anzufertigen
|
||
und im Bautagebuch zu dokumentieren.
|
||
Die zulässigen Zugkräfte werden durch die Bauelemente der Kabel, den
|
||
Kraftschluss zwischen diesen Bauelementen und die Art der Zugkraft-
|
||
übertragung bestimmt. Die zulässige Zugkraft ergibt sich beim Ziehen
|
||
Tabelle 4.8 Zulässige Zugkräfte und Zugspannungen
|
||
P maximal durchlässige Zugkraft in N
|
||
D Kabeldurchmesser in mm
|
||
A Leiterquerschnitt in mm2
|
||
K empirisch ermittelter Faktor in N/mm2
|
||
|
||
zulässige Zugspannung in N/mm2
|
||
Kupfer
|
||
50 N/mm2
|
||
Aluminium
|
||
30 N/mm2
|
||
Stahl
|
||
160 N/mm2 bzw. nach
|
||
Stahlqualität
|
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|
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||
|
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an den Leitern oder an der zugfesten Bewehrung als Produkt aus dem
|
||
beanspruchten Materialquerschnitt (Leiter oder Bewehrung) und der für
|
||
dieses Material zulässigen Zugspannung.
|
||
In Tabelle 4.8 sind zulässige Zugkräfte und Zugspannungen angegeben,
|
||
siehe auch Normreihe DIN VDE 0276.
|
||
Beispiel 1: Für ein dreiadriges Niederspannungs-Ceanderkabel mit
|
||
Kupferleiter NYCWY 3 × 120 SM/70 0,6/1 kV ergibt sich beim Ziehen mit
|
||
dem Ziehkopf an allen drei Leitern die zulässige Zugkraft P:
|
||
P = · A
|
||
= 50 N/mm2 · 3 · 120 mm2 = 18.000 N
|
||
Beispiel 2: Für ein einadriges kunststoffisoliertes Mittelspannungskabel
|
||
mit Aluminiumleiter NA2XS2Y 1 × 150 RM/25 12/20 kV ergibt sich beim
|
||
Ziehen mit dem Ziehstrumpf die zulässige Zugkraft P:
|
||
P = · A
|
||
= 30 N/mm2 · 150 mm2 = 4.500 N
|
||
4.4.7 Schutz der Kabel gegen Beschädigung
|
||
Kabel sind durch geeignete Maßnahmen vor Beschädigungen durch
|
||
das umgebende Erdreich und durch Aufgrabungsarbeiten zu schützen.
|
||
In Erde gelegte Kabel sind ausreichend mechanisch geschützt (Norm-
|
||
reihe DIN VDE 0276). Sofern in besonderen Fällen, z. B. bei zu geringer
|
||
Legetiefe, ein zusätzlicher Schutz gegen mechanische Beanspruchun-
|
||
gen erforderlich ist, stehen neben dem grundsätzlich zu verwendenden
|
||
Trassenwarnband folgende Möglichkeiten zur Verfügung:
|
||
– Einsanden der Kabel
|
||
– Legen der Kabel in Rohre
|
||
– Verwendung von Kabeln mit verstärktem Kabelmantel
|
||
– Abdecken der Kabeltrasse mit Ziegelsteinen, Betonplatten, Stahlplat-
|
||
ten, Kunststoffprofilen oder Kunststoffsatteldachprofilen (DIN 54841-
|
||
5) auf eine etwa 10 cm dicke Schicht aus Sand oder steinfreiem
|
||
Boden über den Kabeln
|
||
– Abdecken der Kabel mit Tonhauben oder Kunststoffrundprofilen (DIN
|
||
54841-5)
|
||
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|
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||
|
||
Die gewählte Maßnahme ist in der Regel ein Kompromiss zwischen den
|
||
Kosten und der gewünschten Schutzwirkung.
|
||
Als frühzeitige visuelle Warneinrichtung beim Aufgraben für das Vorhan-
|
||
densein der Kabel werden Trassenwarnbänder verwendet [DIN EN 12613,
|
||
DIN 54841-3]. Ergänzend zu den in den Normen genannten Anforderun-
|
||
gen sollten Trassenwarnbänder in Signalfarbe ausgeführt sein und neben
|
||
der Aufschrift „Starkstromkabel“ auch den Namen des Betreibers nennen.
|
||
Auf die Einhaltung der vorgeschriebenen Mindestabstände von Anlagen
|
||
anderer Sparten (Abschnitt 4.1.3) und die zur Erhaltung der vollen Über-
|
||
tragungsfähigkeit empfohlenen Abstände untereinander ist zu achten
|
||
(DIN VDE 0276). Liegen mehrere Kabel in einem gemeinsamen Graben
|
||
oder Kanal, so kann ein zusätzlicher gegenseitiger Wärme- oder Licht-
|
||
bogenschutz durch zwischengelegte Betonplatten erreicht werden.
|
||
Der grundlegende Korrosionsschutz wird durch den Kunststoffmantel
|
||
oder die Schutzhülle erreicht (passiver Korrosionsschutz). In besonderen
|
||
Fällen kann eine erhöhte Korrosionsgefahr (Streuströme, z. B. bei Gleich-
|
||
strombahnen) auftreten. Dann müssen geeignete Maßnahmen ergriffen
|
||
werden. Bei Gasdruckkabeln wird oft der kathodische Korrosionsschutz
|
||
(aktiver Korrosionsschutz) für das Stahlrohr angewendet. Hinweise zum
|
||
Korrosionsschutz sind in DIN VDE 0150 und in der AfK-Empfehlung Nr. 8
|
||
der Arbeitsgemeinschaft für Korrosionsfragen (AfK) enthalten.
|
||
4.4.8 Wanddurchführungen
|
||
Für Kabel- und Rohreinführungen in Bauwerke ist DIN 18322, Abschnitt
|
||
3.7 maßgebend.
|
||
Wanddurchführungen sollen in erster Linie das Eindringen von Fremd-
|
||
körpern und Wasser in das Gebäude verhindern. Darüber hinaus schüt-
|
||
zen sie die Kabel vor Beschädigungen durch Scheuern oder Kantendruck.
|
||
Zusätzlich kann eine Abdichtung gegen Gase (z. B. Erdgasleckagen) oder
|
||
eine Abschottung als Brandschutzmaßnahme gefordert werden.
|
||
Die für die Wanddurchführungen erforderlichen Öffnungen am Bauwerk
|
||
können entweder konstruktiv beim Bau durch Aussparungen bzw. ein-
|
||
betonierte Rohre oder nachträglich durch Kernbohrungen hergestellt
|
||
werden. Die Öffnung muss entsprechend der Einbauanleitung ausge-
|
||
führt werden und darf weder zu klein noch zu groß sein, damit die
|
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|
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|
||
|
||
verschiedenen Bauteile (Wand – Durchführung – Kabel) zuverlässig ge-
|
||
geneinander abgedichtet werden können.
|
||
Für Hausanschlüsse in senkrechten Kellerwänden werden immer häu-
|
||
figer Mehrsparten-Durchführungen (Bild 4.26) verwendet. So lassen sich
|
||
auf einfache Weise Strom- und Nachrichtenkabel, eine Gas- und eine
|
||
Wasserleitung mit nur einer Durchbohrung der Außenwand in das Ge-
|
||
bäude einführen.
|
||
Bild 4.26 Eingebaute Mehrsparteneinführung für senkrechte
|
||
Kellerwände
|
||
Bild 4.27 Mehrsparten-Einführungsbauteil zum Einbau in Bodenplat-
|
||
ten (Quelle: Fachverband Hauseinführungen für Rohre und
|
||
Kabel e. V.)
|
||
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||
|
||
Für nicht unterkellerte Häuser gibt es spezielle Mehrsparten-Einfüh-
|
||
rungsbauteile in runder oder rechteckiger Bauform, welche den Anfor-
|
||
derungen der DIN 18322 sowie den Anforderungen des DVGW
|
||
entsprechen (Bild 4.27).
|
||
Die Abdichtung kann durch Ein betonieren der Durchführung, durch elas-
|
||
tische Elemente (z. B. Weichgummiringe oder Dichtmanschetten), durch
|
||
elastische Schaummassen, durch elastische Kitte oder durch Schrumpf-
|
||
schläuche erfolgen.
|
||
Bild 4.28 zeigt die Abdichtung von Kabel mit integrierten Durchführun-
|
||
gen in einem Betonrahmen.
|
||
4.4.9. Ausbau von Kabeln
|
||
Besonders in stark belegten Trassen ist es erforderlich, die außer Be-
|
||
trieb genommen Kabel und Leitungen zu bergen. Oftmals wird erst so
|
||
der Platz geschaffen, um die neu gelegten Kabel regelkonform zu legen
|
||
bzw. einzusanden.
|
||
Des Weiteren gilt auch in diesem Fall eine Entsorgungspflicht, wobei zu
|
||
unterscheiden ist zwischen Nieder- und Mittelspannungskabeln mit mas-
|
||
200
|
||
Bild 4.28 Abdichtung von Mittel- und Niederspannungskabeln mit
|
||
Roxtec-Rahmen (Quelle: Stromnetz Hamburg)
|
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||
|
||
segetränkter Papierisolierung (siehe Abschnitt 2.5.2.2) und Hoch- und
|
||
Höchstspannungskabeln mit Papier-Öl-Isolierung (siehe Abschnitt 2.7.4.1).
|
||
Beim Ausbau von Kabeln mit Papier-Öl-Isolierung ist ganz besonders
|
||
darauf zu achten, dass es zu keinerlei Ölverunreinigungen des Erdrei-
|
||
ches kommt. Aus diesem Grund sind die Kabel nach Feststellung der
|
||
Spannungsfreiheit und Ablassen des Öls, abschnittsweise zu schneiden
|
||
und sofort mit entsprechenden Kunststoffkappen zu verschließen.
|
||
Eine andere Möglichkeit besteht darin, nach der Feststellung der Span-
|
||
nungsfreiheit und Ablassen des Öls, die Leiter aus dem Stahlrohr zu zie-
|
||
hen und das im Erdboden verbleibende Rohr zu spülen, zu verschließen
|
||
oder anderweitig zu nutzen.
|
||
Mit speziellen Verfahren ist eine grabenlose Bergung von Hochspan-
|
||
nungskabel möglich. Hierzu werden die Kabel überbohrt (siehe Ab-
|
||
schnitt 4.5.4.3).
|
||
4.5 Sonderbauweisen und mechanisierte Kabellegung
|
||
Die in den letzten Jahren weiter verbesserten Techniken zur mechani-
|
||
sierten Kabellegung ermöglichen eine schnelle und wirtschaftliche Bau-
|
||
abwicklung. Ihr Einsatz kann jedoch durch ungeeignete, z. B. felsige
|
||
Böden, oder bereits vorhandene Leitungen eingeschränkt sein. Vor
|
||
einer anstehenden Baumaßnahme ist zu prüfen, ob statt der klassischen
|
||
Legung (offene Bauweise) ein anderes, wirtschaftlicheres Verfahren in
|
||
Frage kommt, das auch weitere Vorteile, wie z. B. geringere Verkehrs-
|
||
behinderungen, bietet. Viele Netzbetreiber haben mit den im Folgenden
|
||
näher beschriebenen, Kabellegetechniken positive Erfahrungen ge-
|
||
macht.
|
||
Bei den Verfahren zur mechanisierten Kabellegung ist eine sehr sorg-
|
||
fältige Erkundung der geplanten Trasse wichtig, um eine Beschädigung
|
||
vorhandener Leitungen zu verhindern. Außerdem soll vermieden wer-
|
||
den, bei der Bauausführung auf ungeeignete Bodenverhältnisse zu sto-
|
||
ßen. In unklaren Fällen ist die Anwendung geeigneter Ortungsgeräte
|
||
oder auch die Herstellung von Suchschlitzen erforderlich. Bei größeren
|
||
Baumaßnahmen, wie z. B. Bahnkreuzungen, ist die Einholung eines Bo-
|
||
dengutachtens verpflichtend vorgeschrieben.
|
||
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|
||
|
||
4.5.1 Fräsen von Kabelgräben
|
||
Das Fräsen stellt eine besondere Art der Grabenherstellung dar. Vo-
|
||
raussetzung dabei ist, dass die Trasse frei von Leitungen ist.
|
||
Das Fräsverfahren kann sowohl in unbefestigten als auch in befestigten
|
||
Oberflächen (Asphalt) angewendet werden. Dabei werden Mobilfräsen
|
||
mit Allradantrieb eingesetzt (Bild 4.29), die mittels eines Baukastensys-
|
||
tems durch spezielle Anbaukomponenten unterschiedlichen Anforde-
|
||
rungen gerecht werden (z. B. Fräsen mittig oder seitlich; Fräsbreiten
|
||
20, 30, 40 und 60 cm in unbefestigten Flächen und 12, 15 oder 18 cm
|
||
in asphaltierten Flächen – Fräsen mit „Felsrad“). Die Frästiefe ist ab-
|
||
hängig von der Länge des Fräsbalkens und liegt für den Standardfräs-
|
||
balken bei 1,5 m Grabensohle. Die Räumung des Aushubs erfolgt über
|
||
Schnecken oder Förderbandeinrichtungen.
|
||
Unter sehr günstigen Voraussetzungen können in unbefestigten Flächen
|
||
bis zu 250 m pro Stunde gefräst werden. Die Arbeitsleistung ist jedoch
|
||
bei befestigten Oberflächen (z. B. Asphalt) und bei schwierigen Boden-
|
||
verhältnissen wesentlich geringer. In der Praxis müssen meist Teilab-
|
||
schnitte in herkömmlicher Technik hergestellt werden, wenn andere
|
||
Leitungen die Trasse kreuzen. Sofern die Trasse nur von wenigen Lei-
|
||
tungen gekreuzt wird, stellt das Fräsen von Kabelgräben eine kosten-
|
||
günstige Lösung dar.
|
||
Bild 4.29 Mobilfräse mit Allradantrieb
|
||
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|
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||
|
||
Bei befestigten Oberflächen können Asphaltschichten gemeinsam mit
|
||
den nicht gebundenen Oberbauschichten gefräst, gemischt und dann
|
||
als Füllmaterial wieder eingebaut werden. Dadurch werden Kosten für
|
||
den Abtransport und die Deponierung des Asphalts und für die Beschaf-
|
||
fung von neuem Verfüllmaterial eingespart. Insbesondere aus Gründen
|
||
des Umweltschutzes ist aber ein Wiedereinbringen des vorgefundenen
|
||
Aufbruchmaterials (siehe Abschnitt 4.1.5) ohne vorherige Untersuchung
|
||
nicht zulässig; hier sind vielmehr die einschlägigen wasserwirtschaft -
|
||
lichen und bautechnischen Auflagen zu berücksichtigen. Falls ein
|
||
Wiedereinbringen des Aufbruchmaterials in den Straßenunterbau nicht
|
||
möglich ist, so ist es entweder einem geeigneten Recyclingverfahren
|
||
zuzuführen oder ordnungsgemäß zu entsorgen.
|
||
Da die Wahrscheinlichkeit für das Vorhandensein von – auch unbekann-
|
||
ten – Leitungen unter asphaltierten Flächen bei geschlossener Bebau-
|
||
ung recht groß ist, beschränken sich die Einsatzbereiche für die
|
||
Frästechnik eher auf den ländlichen Bereich mit unbefestigten Oberflä-
|
||
chen und sehr geringen Leitungsdichten. Hier steht die Frästechnik aber
|
||
in Konkurrenz zu dem im allgemeinen noch kostengünstigeren Einpflü-
|
||
gen. Insbesondere in sehr steinigen oder felsigen Böden empfiehlt sich
|
||
der Einsatz von Felsfräsen.
|
||
4.5.2 Einpflügen von Kabeln
|
||
Unter den mechanisierten Legeverfahren hat sich im freien Gelände das
|
||
Einpflügen der Kabel am stärksten durchgesetzt. Dabei wird in einem
|
||
Arbeitsgang der Boden geöffnet, das Kabel eingelegt und der Boden
|
||
wieder verschlossen.
|
||
Das Prinzip des Kabelpflugs besteht darin, dass ein spezielles Pflug-
|
||
schwert durch den Boden gezogen wird, mit dem im gleichen Arbeits-
|
||
gang mehrere Kabel, Rohre und Bänder eingebracht werden können.
|
||
Je nach Pfluggerät wird der Erdboden entweder nur durch Verdrängung
|
||
oder mit Hilfe zusätzlicher Vibration des Pflugschwertes (Vibrations-
|
||
pflug) geteilt. Der Spalt schließt sich durch die Rückstellkräfte des Bo-
|
||
dens weitgehend selbst, eine eventuell verbleibende Erdspalte sollte
|
||
mittels einer Rüttelwalze verschlossen werden. Dies ist besonders bei
|
||
feuchter Witterung wichtig, da das Erdreich sonst aufquellen kann und
|
||
sich anschließend nur schwer verdichten lässt. Einige Bodenarten
|
||
(z. B. lehmig oder stark tonhaltig) sind sehr träge und schließen sich
|
||
nicht selbstständig: hier muss der Spalt in einem separaten Arbeitsgang
|
||
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|
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|
||
|
||
geschlossen werden. Am Beginn der Pflugstrecke und an Stellen, an
|
||
denen Muffen montiert werden müssen, werden Gruben angelegt.
|
||
Ein wichtiges Einsatzgebiet ist der ländliche Bereich, wo Nieder- und
|
||
Mittelspannungskabel meist neben Feldwegen eingepflügt werden.
|
||
Beim Festlegen der Trasse muss genau festgestellt werden, ob im Tras-
|
||
senbereich andere Leitungen liegen, um Beschädigungen beim Pflügen
|
||
und daraus resultierende Schadenersatzforderungen zu vermeiden. Die
|
||
Trassenführung sollte sich an Wegen orientieren. Die Tiefenlage des
|
||
Kabels muss Rücksicht nehmen auf die Bewirtschaftung der Grundstü-
|
||
cke (Tiefenpflug in der Landwirtschaft).
|
||
Mit üblichen Pfluggeräten können Kabel bis zu einer maximalen Soh-
|
||
lentiefe von 1,5 m eingepflügt werden. Alle Kabel bis 80 mm Durchmes-
|
||
ser sowie Endlos-Rohre bis 200 mm Durchmesser sind laut Hersteller-
|
||
angaben pflügbar. Je nach Pflugausstattung können beispielsweise bis
|
||
zu zwei Systeme Mittelspannungskabel, ein Fernmeldekabel und ein
|
||
Trassenwarnband in einem Arbeitsgang eingepflügt werden; der Ab-
|
||
stand ergibt sich aus der Geometrie des Pflugschwertes.
|
||
Als Pfluggeräte kommen zum Einsatz:
|
||
– spezielle selbstfahrende Kabelpflugfahrzeuge,
|
||
– handelsübliche Zugmaschinen, die mit entsprechenden Zusatzgerä-
|
||
ten ausgerüstet sind,
|
||
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|
||
Bild 4.30 Selbstfahrender Vibrations-Kabelpflug
|
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||
|
||
– Pflüge ohne eigenen Antrieb, die von anderen Zugfahrzeugen über
|
||
eine Seilwinde gezogen werden.
|
||
Je nach Bodenart kann es erforderlich sein, den Vortrieb von Pflugge-
|
||
räten mit eigenem Antrieb zu unterstützen und ein zusätzliches Zugfahr-
|
||
zeug vorzuspannen. Vibrationspflüge benötigen geringere Zugkräfte
|
||
und kommen in den meisten Fällen mit eigenem Antrieb aus; zur An-
|
||
wendung kommen Allrad- und Raupenantrieb (Bild 4.30).
|
||
Pflüge ohne eigenen Antrieb haben in der Regel eine größere Flexibilität
|
||
in ihrem Einsatzbereich. Bei diesen Pfluggeräten können die Räder in
|
||
der Regel hydraulisch einzeln höhen- und seitenverstellt werden, somit
|
||
ist das Einpflügen auch an Hängen oder unmittelbar neben Gräben
|
||
möglich (Bild 4.31).
|
||
Übliche Kabelpfluggeräte können zumindest eine Kabelspule selbst auf-
|
||
nehmen. Werden mehrere Kabel oder Rohre in einem Arbeitsgang ein-
|
||
gebracht, z. B. drei einadrige Mittelspannungskabel, ist es bei leichteren
|
||
Pfluggeräten erforderlich, die Kabel vorher neben der Trasse auszule-
|
||
gen oder die Spulen auf einem vorausfahrenden Lkw zu transportieren.
|
||
Die Kabel werden dann vom Pfluggerät über Führungsrollen aufgenom-
|
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men und eingepflügt.
|
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|
||
Bild 4.31 Kabelpflug ohne eigenen Antrieb
|
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||
|
||
Vor allem in sandigem, steinfreiem Boden können Kabel problemlos
|
||
eingepflügt werden. Hier ist eine schonende Bettung des Kabels
|
||
gewährleistet und eine hohe Legegeschwindigkeit möglich. Aus nach-
|
||
träglichen Ausgrabungen ist bekannt, dass nach dem Einpflügen zu-
|
||
nächst das feinkörnige Bodenmaterial zum Kabel zurückfließt und
|
||
einen Schutz vor Steinen bietet. Dieser Effekt wird durch den Einsatz
|
||
des Vibrations-Kabelpflugs unterstützt. Bei steinigen Bodenarten kann
|
||
die Bettung dadurch verbessert werden, dass durch einen am
|
||
Pfluggerät montierten Trichter im gleichen Arbeitsgang Sand eingefüllt
|
||
wird.
|
||
Bei besonderen Bodenverhältnissen, z. B. sehr steinigen Böden, kann
|
||
der Einsatz von PE-Kabelmänteln mit größerer Wanddicke empfehlens-
|
||
wert sein.
|
||
Weiterhin können auch auf Spulen gelieferte Rohre eingepflügt und
|
||
dann nachträglich die Kabel eingezogen werden.
|
||
Der Kabelpflug kann auch dann sinnvoll eingesetzt werden, wenn Teil-
|
||
abschnitte in offener Bauweise ausgeführt werden müssen, z. B. bei
|
||
Kreuzungen von Fremdleitungen, Drainagen oder Fahrbahnen.
|
||
Die Arbeitsbreite beim Pflügen beträgt ungefähr 3 m.
|
||
Wesentliche Vorzüge dieser Technik sind:
|
||
– kürzere Bauzeiten durch schnelle Legetechnik (bis 500 m pro Stunde),
|
||
– im Vergleich zur herkömmlichen Technik in offener Bauweise sehr
|
||
kostengünstig,
|
||
– weniger Behinderung durch Schlechtwetterzeiten,
|
||
– die Vegetation wird weitestgehend erhalten, keine Durchmischung
|
||
der Bodenarten, keine Erosionsschäden und somit gute Umweltver-
|
||
träglichkeit,
|
||
– geringe Flurschäden.
|
||
Der Einsatz dieser Technik ist in folgenden Fällen nur eingeschränkt
|
||
oder nicht möglich:
|
||
– felsige Böden,
|
||
– befestigte Oberflächen,
|
||
– andere Leitungen und Anlagen im Arbeitsbereich,
|
||
– wenn eine Abdeckung der Kabel gefordert ist.
|
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|
||
|
||
4.5.3 Saugbagger
|
||
In speziellen Einsatzgebieten, z. B. in sehr dicht belegten Trassen in
|
||
städtischen Bereichen oder im Wurzelbereich von Bäumen, kann der
|
||
Einsatz von Saugbaggern (Bild 4.32) eine Alternative zur dort geforder-
|
||
ten Handschachtung darstellen. Das Prinzip dieses Aushubverfahrens
|
||
besteht darin, mittels eines beweglichen Schlauchs den Kabelgraben
|
||
oder die Muffengrube durch Absaugen des Materials herzustellen. Durch
|
||
eine geeignete Formgebung des Saugschlauchkopfes soll eine Beschä-
|
||
digung der freizulegenden Anlagen vermieden werden.
|
||
4.5.4 Grabenlose Kabellegung
|
||
Sowohl aus wirtschaftlichen und technischen Gründen als auch unter
|
||
dem Gesichtspunkt des Umweltschutzes wird versucht, die erforderli-
|
||
chen Leitungsgräben so klein wie möglich zu halten. Bei den so genann-
|
||
ten grabenlosen Legemethoden wird völlig auf den Graben verzichtet.
|
||
Die Techniken der grabenlosen Kabellegung lassen sich unterscheiden
|
||
in Verfahren mit ungesteuertem Vortrieb und Verfahren mit gesteuertem
|
||
Vortrieb. Die Verfahren basieren entweder auf dem Prinzip der Boden-
|
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Bild 4.32 Saugbagger (Quelle: Max Streicher GmbH & Co.KG)
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||
|
||
verdrängung oder der Bodenentnahme. Die ungesteuerten Verfahren
|
||
werden überwiegend zur Herstellung kurzer Strecken (einige Meter) ein-
|
||
gesetzt. In diesen Fällen ist die Gefahr, dass es zu einer ungewollten
|
||
Richtungsänderung kommt, noch akzeptabel. Bei längeren Strecken
|
||
werden gesteuerte Verfahren eingesetzt.
|
||
4.5.4.1 Verfahren mit ungesteuertem Vortrieb
|
||
Bodenverdrängungshammer (Boden-Durchschlag-Rakete)
|
||
Das Erdreich wird mit Hilfe des Bodenverdrängungshammers ver-
|
||
drängt. Dessen Vortrieb wird durch ein mit Druckluft oder Hydraulik an-
|
||
getriebenes Schlagwerk erzeugt. Die Verrohrung erfolgt entweder
|
||
gleichzeitig oder bei ausreichend standfestem Boden durch anschlie-
|
||
ßendes Einziehen oder Einschieben. Dabei ist eine Schrumpfung des
|
||
durch den Verdrängungskörper (Bodenverdrängungshammer) aufge-
|
||
fahrenen Hohldurchmessers um 5 bis 15 % zu berücksichtigen. Das
|
||
Verfahren wird angewendet in trockenem oder erdfeuchtem, gemischt-
|
||
körnigem und verdrängungsfähigem Lockergestein, im Regelfall bis
|
||
200 mm Außendurchmesser. In Abhängigkeit von den anstehenden
|
||
Böden betragen die anwendbaren Vortriebslängen bis 25 m. Die erfor-
|
||
derliche Mindestüberdeckung beträgt das Zehnfache des Rohraußen-
|
||
durchmessers; unter festem Straßenoberbau ist die Mindestüber-
|
||
deckung zu vergrößern. Dieses Verfahren wird häufig zur Herstellung
|
||
von Hausanschlüssen eingesetzt, um ein Aufbrechen der Fahrbahn zu
|
||
vermeiden.
|
||
Horizontalramme/Horizontalpresse mit geschlossenem Rohr
|
||
Die Bodenverdrängung erfolgt durch den Vortrieb eines geschlossenen
|
||
Stahlrohrstranges (Mantel- oder Produktrohr) durch Rammen oder Pres-
|
||
sen. Diese Technik lässt sich im Regelfall bis zu einem Rohraußen-
|
||
durchmesser von 150 mm in verdrängungsfähigem Lockergestein
|
||
anwenden. Zusatzmaßnahmen in wasserführenden Böden sind nicht
|
||
erforderlich. Die maximale Vortriebslänge ist 25 m, als Mindestüberde-
|
||
ckung ist das Zwölffache des Rohraußendurchmessers notwendig.
|
||
Horizontalramme mit offenem Rohr
|
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Der Vortrieb des offenen Mantel- oder Produktrohres erfolgt mit einem
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am Rohrende aufgesetzten Erdverdrängungshammer oder einer Rohr-
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ramme. Das Bodenmaterial im Rohr wird nach Beendigung des Vor-
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triebs mit Druckluft oder Wasser ausgespült. Die Anwendung ist selbst
|
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in schweren Böden bis ca. 50 m Länge und Rohrdurchmessern von
|
||
2.000 mm bei geringer Überdeckung möglich, da außer der Wandstärke
|
||
des Stahlrohres keine Bodenverdrängung erfolgt.
|
||
Horizontal-Pressanlage
|
||
Das Erdreich wird durch Einpressen eines Pilotgestänges verdrängt.
|
||
Nach Erreichen der Zielgrube wird das Gestänge mit einem konischen
|
||
Ziehkopf und den Mantel- oder Produktrohren verbunden und der ge-
|
||
samte Strang zurückgezogen. Die Anwendung ist in allen verdrängungs-
|
||
fähigen Lockergesteinen und bis zu einem Rohraußendurchmesser von
|
||
100 mm sowie einer Länge von 20 m möglich. Als Mindestüberdeckung
|
||
ist der zehnfache Rohraußendurchmesser einzuhalten.
|
||
Horizontal-Pressbohrgerät
|
||
Mit Hilfe einer Pressstation wird ein Mantel- oder Produktrohrstrang aus
|
||
Stahl vorangetrieben und gleichzeitig mittels einer Bohrschnecke das
|
||
Bodenmaterial herausgefördert.
|
||
4.5.4.2 Verfahren mit gesteuertem Vortrieb
|
||
Steuerbares Horizontal-Spülbohrverfahren
|
||
Beim steuerbaren Horizontal-Spülbohrverfahren [4.4] wird die Bohrung
|
||
in mehreren Schritten hergestellt. Im ersten Arbeitsgang wird mit einer
|
||
steuerbaren Spüllanze ausgehend von der Startgrube eine Pilotbohrung
|
||
hergestellt (Bild 4.33 und Bild 4.34)
|
||
Die Lanze hat einen einseitig abgeflachten Kopf und drei in spitzem Win-
|
||
kel zur Bohrachse angeordnete Düsen (Bild 4.35 a). Sie wird durch das
|
||
Bohrgestänge mit einer speziellen Wasser-Bentonit-Bohrsuspension
|
||
versorgt, die unter Druck (1 bis 35 MPa) aus den Düsen austritt, das
|
||
Erdreich schneidet und löst, zudem das Bohrloch schmiert und stabili-
|
||
siert. Über das Bohrgestänge werden die Drehbewegung und der not-
|
||
wendige Vorschub erzeugt.
|
||
Bei rotierendem Bohrkopf ergibt sich ein geradliniger Vortrieb. Das
|
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Aussetzen der Drehbewegung führt zu einseitigem Ausspülen des
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Bild 4.33 Prinzip des Spülverfahrens am Beispiel einer Gewässerun-
|
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terquerung; beide Arbeitsgänge sind in einem Bild dargestellt
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||
Bohrlochs. Das anstehende Erdreich an der gegenüberliegenden Ab-
|
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schrägung des Bohrkopfes unterstützt beim weiteren Vordrücken die
|
||
gewollte, d. h. gesteuerte, Richtungsänderung. Der jeweilige Drehwinkel
|
||
wird am mobilen Bohraggregat abgelesen.
|
||
Zur gezielten Steuerung der Bohrung gibt es unterschiedlich aufwändige
|
||
Ortungsverfahren. Beim Standard-Walk-Over-Verfahren strahlt ein im
|
||
Bohrkopf montierter Sender kontinuierlich ein Signal aus, das an der
|
||
Oberfläche empfangen wird und nach Abgleich mit Kontrollmessungen
|
||
die genaue Ortung und Steuerung des Bohrkopfes ermöglicht.
|
||
Ist eine Übertragung der Funksignale aufgrund der Bodenverhältnisse
|
||
nur eingeschränkt möglich, kommt das sogenannte Wire-Line-Verfahren
|
||
zum Einsatz. Bei diesem wird der Sender im Bohrkopf über ein Kabel
|
||
mit dem Empfänger verbunden, das durch das Bohrgestänge geführt
|
||
wird. Das Steuerkabel muss bei jeder neuen Bohrstange entsprechend
|
||
verlängert werden. Darüber hinaus wird in speziellen Fällen ein compu-
|
||
tergestütztes Steering Tool verwendet, mit dem eine noch genauere Or-
|
||
tung möglich ist.
|
||
In der Zielgrube wird nach Abschluss der Pilotbohrung ein mit Schneid-
|
||
düsen bestückter Aufweitkopf (Bild 4.35 b) an das Gestänge montiert,
|
||
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|
||
Bild 4.34 Spülbohrverfahren im Einsatz
|
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||
der – durch die Spülstrahlen unterstützt – durch das Erdreich zur Start-
|
||
grube zurückgezogen wird. Dieser Vorgang ist je nach Bodenart schritt-
|
||
weise zu wiederholen, bis mit der letzten Aufweitung entweder das
|
||
Kabel direkt oder zunächst ein Leerrohr eingezogen werden kann.
|
||
Der wesentliche Vorzug des Spülbohrverfahrens besteht darin, dass –
|
||
abgesehen vom Aushub der Start- und Zielgruben – dank der graben-
|
||
losen Technik die vor allem in städtischen Bereichen sehr kosteninten-
|
||
siven Erdarbeiten entfallen, die zudem häufig mit Verkehrs behin-
|
||
derungen und Belästigungen der Anlieger verbunden sind. Auch die
|
||
Vermeidung von Folgeschäden, z. B. durch Bodensetzungen und die
|
||
Schonung der Ressourcen und Deponien sind positive Argumente für
|
||
das weitgehend witterungsunabhängige Spülbohrverfahren.
|
||
Mit Standardmaschinen sind Bohrungen bis 250 m Länge bei einer Le-
|
||
getiefe bis 10 m und Rohrdurchmesser bis 300 mm möglich. Leistungs-
|
||
fähige Großbohranlagen ermöglichen Spülbohrungen von über 1.000
|
||
m Länge bei Legetiefen bis 70 m und Rohrdurchmesser bis 800 mm.
|
||
212
|
||
Bild 4.35 Bohrkopf und Aufweitung
|
||
a) Bohrkopf
|
||
b) Prinzip der Aufweitung
|
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|
||
Abhängig von der Bodenart und der Nennweite der zu spülenden Boh-
|
||
rung lassen sich unterschiedliche Vortriebsleistungen realisieren. Unter
|
||
günstigen Voraussetzungen sind pro Arbeitstag etwa 100 m möglich.
|
||
Nachteilig beim Spülbohrverfahren ist die eingeschränkte Einsatzmög-
|
||
lichkeit. So sind gut verdichtete Schotterschichten i. d. R. nicht spülbar.
|
||
Mit speziellen Felsbohrköpfen ist das gesteuerte Spülbohrverfahren
|
||
auch bei sehr großen Steinen sowie in gewachsenem Fels anwendbar.
|
||
Meist ist dies jedoch mit einem Wechsel des Bohrgestänges oder sogar
|
||
der kompletten Bohranlage verbunden. Aufgrund der relativ hohen Kos-
|
||
ten des Verfahrens ist dessen Einsatz nur dann wirtschaftlich, wenn be-
|
||
sondere Voraussetzungen bzw. Auflagen vorliegen, z. B. Kreuzungen
|
||
von stark befahrenen Straßen, Gewässern oder geschützten Gebieten.
|
||
Das in der Vergangenheit häufig praktizierte Ausbringen der überschüs-
|
||
sigen Bohrsuspension auf Ackerflächen ist nicht mehr zulässig. Deshalb
|
||
Bild 4.36 Verfahrensablauf Überbohrtechnik – Schemadarstellung
|
||
213
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|
||
werden von den Fachfirmen seit einiger Zeit Methoden entwickelt, die
|
||
die weitgehende Aufbereitung der Bohrsuspension zum Ziel haben.
|
||
Hierzu werden spezielle Trennanlagen verwendet, mit deren Hilfe aus
|
||
der Bohrsuspension die Ausgangsbestandteile Bentonit und Wasser von
|
||
Erdreich und Steinen getrennt werden.
|
||
4.5.4.3 Überbohrverfahren
|
||
Grabenloser Austausch von Kabeln
|
||
Für die Auswechselung von Kabeln gibt es seit einiger Zeit ein patent-
|
||
geschütztes „Überbohrverfahren“ [4.5]. Bei dieser grabenlosen Bauweise
|
||
wird das vorhandene Kabel unbeschädigt vom anhaftenden Erdreich ge-
|
||
trennt und herausgezogen. Anschließend wird ein neues Kabel in die
|
||
vorhandene, freigewordene Trasse eingezogen (Bild 4.36, Bild 4.37).
|
||
Das auszutauschende Kabel wird an der Start- und an der Zielgrube
|
||
freigegraben. In der Startgrube wird der Überbohrkopf über das abge-
|
||
trennte Altkabel gefahren (Bild 4.37). Durch ständige links-rechts
|
||
Schwenkbewegungen wird das Bohrgestänge in einer Geschwindigkeit
|
||
von 1 bis 2 m/min über das Altkabel gefahren. Der Überbohrkopf ist so
|
||
konstruiert, dass er dem Verlauf des Altkabels folgt. Dabei bildet das Alt-
|
||
kabel die Zwangsführung für den Überbohrkopf, der berührungsfrei in
|
||
gleichmäßigem Abstand das anhaftende Erdreich/Sandbett und mögli-
|
||
ches Wurzelwerk in einem schmalen Ringkranz um das Altkabel frei-
|
||
schneidet. Das so freigeschnittene Altkabel lässt sich anschließend mit
|
||
einer Seilwinde oder einer Baumaschine (z. B. Bagger) aus dem Erd-
|
||
reich ziehen. In der freigewordenen Trasse kann anschließend mit dem
|
||
im Bohrloch befindlichen Bohrgestänge das neue Kabel lagegleich
|
||
eingezogen werden. Für längere Strecken sind Zwischengruben im
|
||
Abstand von max. 180 m erforderlich.
|
||
Bild 4.37 Starteinsatz des patentierten Überbohrkopfes
|
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||
|
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|
||
Die Vorteile der Überbohrtechnik sind:
|
||
– grabenlose Bauweise
|
||
– die Alttrasse wird lagegetreu genutzt
|
||
– eine Neutrassierung mit Einmessung, Katasteraufnahme und Doku-
|
||
mentation entfällt
|
||
– hohe Austauschgeschwindigkeit; etwa 5 mal schneller als die offene
|
||
Bauweise und damit besonders wirtschaftlich
|
||
– optimale Leitungsbettung durch Bentonit und andere optimale Füll-
|
||
stoffe
|
||
– Bäume (Straßenbäume, Alleen, Parks), Grünanlagen, Straßen- und
|
||
Gehwegoberflächen bleiben erhalten bzw. nahezu unberührt
|
||
– die Arbeit verläuft unauffällig, geräuscharm und schnell
|
||
Das Überbohrverfahren ist auch zum Freibohren festsitzender Bohrstan-
|
||
gen geeignet.
|
||
4.6 Sonderfälle der Kabellegung
|
||
4.6.1 Legen durch Gewässer
|
||
Kabellegungen durch Gewässer erfordern die Beachtung der Nähe-
|
||
rungs- und Kreuzungsvorschriften (DIN VDE 0100-520 und Wasserstra-
|
||
ßen-Kreuzungsvorschriften für fremde Starkstromanlagen). Gewässer-
|
||
kreuzungen sind genehmigungspflichtig. Im Rahmen der Genehmigung
|
||
werden die Einzelheiten der Bauausführung von dem zuständigen Was-
|
||
serwirtschaftsamt festgelegt.
|
||
Die Verfahrensschritte und die Bauausführung werden sehr unterschied-
|
||
lich sein, je nachdem ob es sich um die Kreuzung eines Baches oder
|
||
Flusses oder gar um die Legung eines Seekabels handelt.
|
||
Üblicherweise werden bei Gewässerkreuzungen (Düker) Rohre in aus-
|
||
reichender Anzahl gelegt, damit auch nachträglich ein Austausch bzw.
|
||
das Einziehen zusätzlicher Kabel möglich ist.
|
||
Kabel oder Rohre können durch Einbaggern, mit dem Einspülverfahren,
|
||
dem steuerbaren Spülbohrverfahren oder dem gesteuerten Bohrverfah-
|
||
ren ohne Spülung gelegt werden. Welches der Verfahren wirtschaftlicher
|
||
ist, hängt wesentlich von der Länge der Kreuzungsstrecke und der An-
|
||
zahl der zu legenden Kabel und Reserverohre ab.
|
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||
|
||
Beim Baggerverfahren wird in der Flusssohle eine Rinne ausgehoben, in
|
||
welche die Rohre sofort nach dem Baggern eingebracht werden. An-
|
||
schließend wird die Rinne mit geeignetem Material verfüllt. Beim Einspül-
|
||
verfahren wird die Sohle durch Druckwasser aufgerissen und dadurch
|
||
vorübergehend ein schmaler Graben in der gewünschten Tiefe ausge-
|
||
spült. In diesen Graben werden im gleichen Arbeitsgang Rohre eingelegt,
|
||
in die später Kabel eingezogen werden. Der Graben füllt sich wieder auf,
|
||
sodass das Rohr bereits unmittelbar nach dem Einlegen bedeckt ist.
|
||
In geeigneten Fällen können Gewässerkreuzungen auch mit den in Ab-
|
||
schnitt 4.5 beschriebenen Press- und Bohrverfahren ausgeführt wer-
|
||
den.
|
||
Bei allen Kabellegungen in Wasserläufen ist ein Nachsacken der Kabel
|
||
zu berücksichtigen. Im Bedarfsfall sind die Kabel an den Uferböschun-
|
||
gen erst nach einer ausreichend langen Liegezeit zu befestigen und die
|
||
Muffen zugentlastet auszuführen.
|
||
Im Bereich der Kabelkreuzung werden Ankerverbotstafeln für den Schiff-
|
||
fahrtsverkehr aufgestellt.
|
||
Spezielle Seekabel werden außer für den Anschluss von Offshore-Wind-
|
||
parks bei Bedarf auch im Mittelspannungsbereich verwendet, um Inseln
|
||
in größeren Seen oder entlegene Gebiete im Gebirge zu erschließen.
|
||
In der Regel werden beim Aus- und Eintritt in den See Schächte oder
|
||
Spülbohrungen angelegt, deren Verlauf vom Ufer aus einige Meter unter
|
||
die Wasseroberfläche auf den Seegrund gesteuert werden. Dies ist not-
|
||
wendig, um das Kabel im Uferbereich vor Beschädigungen, z. B. durch
|
||
Schiffsverkehr, zu schützen.
|
||
4.6.2 Legen in Brücken
|
||
Die Art der Kabellegung in Eisenbahn-, Straßen- oder Wasserstraßen-
|
||
brücken richtet sich nach den gegebenen Verhältnissen. Ausschlagge-
|
||
bend für die zu wählende Legeart sind Konstruktion und Tragfähigkeit
|
||
der Brücke sowie der innerhalb der Brücke zur Verfügung stehende
|
||
Raum. Häufig sind in den Brücken Kanäle zur Aufnahme der Kabel
|
||
vorgesehen. In diesem Zusammenhang wird besonders auf die „Richt-
|
||
linien für das Verlegen und Anbringen von Leitungen an Brücken
|
||
(RI – LEI – BRÜ)“, herausgegeben vom Bundesministerium für Verkehr,
|
||
Abteilung Straßenbau, hingewiesen.
|
||
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|
||
|
||
Auch hier ist es unabdinglich, vorab die zu planende und zu betreibende
|
||
Kabelanlage vom entsprechenden Wegebaulastträger genehmigen zu
|
||
lassen und vertraglich zu sichern. Grundlage dafür sind kommunale
|
||
Konzessionsverträge, bzw. entsprechende allgemeine Verträge mit dem
|
||
Bund, dem Land oder auch der Bahn, sowie anderen Brückenbe -
|
||
treibern.
|
||
Brücken, in denen keine Kabelkanäle vorhanden sind, werden zur Auf-
|
||
nahme der Kabel mit Rohren oder Halbschalen aus Stahl oder Kunst-
|
||
stoff belegt (Bild 4.38). Dabei ist zu beachten, dass einadrige Kabel
|
||
eines Wechsel- oder Drehstromsystems nur gemeinsam in Stahlrohren
|
||
untergebracht werden dürfen. Kunststoffrohre sind wegen ihres gerin-
|
||
gen Gewichts und ihrer Korrosionsbeständigkeit für den Einbau in Brü-
|
||
cken besonders geeignet. Mitunter müssen jedoch besondere
|
||
Kabelwannen hergestellt werden, die der vorhandenen Brückenkon-
|
||
struktion angepasst und in diese eingebaut oder an der Außenseite der
|
||
Brücke angebaut werden. Diese Kabelwannen können im Allgemeinen
|
||
oben offen bleiben, sodass die Wärmeabgabe der Kabel an die umge-
|
||
bende Luft nicht behindert wird. Wo die Kabel innerhalb der Brücken-
|
||
konstruktion Unbefugten leicht zugänglich sind, empfiehlt sich eine
|
||
geeignete Abdeckung.
|
||
Für alle Konstruktionsarten gilt, dass auf Grund der gewünschten Lang-
|
||
lebigkeit der Anlagen ein besonderes Augenmerk auf den Korrosions-
|
||
schutz zu legen ist.
|
||
Bild 4.38 Kabelführung in Rohren an Brücken
|
||
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||
|
||
In die Widerlagermauern der Brücken dürfen Kabel nicht eingemauert wer-
|
||
den, hier sind Schutzrohre einzumauern. Besonders an den Widerlagern
|
||
von Stahlbrücken ist das Kabel so zu führen, dass es der Längsbewegung
|
||
der Brücke folgen kann, ohne dass es zu stark mechanisch beansprucht
|
||
wird. Die Schwingungsbeanspruchungen erfordern bei kunststoffisolierten
|
||
Kabeln keine besonderen Maßnahmen; ansonsten können speziell le-
|
||
gierte Bleimäntel oder Aluminiummäntel erforderlich sein.
|
||
4.6.3 Legen in Gebäuden
|
||
4.6.3.1 Befestigung
|
||
Kabel in Gebäuden, wie z. B. in Umspannanlagen (Bild 4.39 a und b)
|
||
werden in Kanäle mit geeigneter Abdeckung oder auf Pritschen gelegt.
|
||
Sie können auch mit Schellen, Kabelschnellverlegern oder ähnlichen
|
||
Konstruktionen an Wänden und Decken befestigt werden. Kabelschel-
|
||
len sind, um Druckschäden zu vermeiden, mit Gegenwannen auszurüs-
|
||
ten. Für die Schellenabstände bei waagerechtem Kabelverlauf gelten
|
||
folgende Richtwerte (nach Normreihe DIN VDE 0276), wobei D der Ka-
|
||
belaußendurchmesser ist:
|
||
– unbewehrte Kabel
|
||
20 · D
|
||
– bewehrte Kabel
|
||
(30 bis 35) · D
|
||
– maximaler Abstand
|
||
80 cm
|
||
Auf senkrecht verlaufenden Trassen können die Schellenabstände ver-
|
||
größert werden, sie sollten jedoch 1,5 m nicht überschreiten.
|
||
Zum Befestigen von einadrigen Kabeln eines Drehstromsystems dürfen
|
||
keine geschlossenen Stahlschellen verwendet werden. Hier sind beson-
|
||
dere Schellen aus nichtmagnetischem Material (Kunststoff, Messing,
|
||
Aluminium) einzusetzen. Die Abstände der Befestigungsschellen sind
|
||
so zu wählen, dass die Kabel durch die Kraftwirkung eines Stoßkurz-
|
||
schlussstromes nicht beschädigt werden können.
|
||
Da die Belastbarkeit der Starkstromkabel auch von der Umgebungstem-
|
||
peratur abhängt, ist für eine ausreichende Wärmeabfuhr durch gute, na-
|
||
türliche Belüftung zu sorgen. Kabelpritschen sollen deshalb möglichst
|
||
keinen geschlossenen Boden haben. Übereinander angeordnete Prit-
|
||
schen sollen bei papierisolierten Kabeln einen Abstand von etwa 30 cm
|
||
und bei kunststoffisolierten Kabeln einen Abstand von etwa 20 cm haben
|
||
(DIN VDE 0276-1000).
|
||
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||
|
||
Weitere Anschlussbedingungen sind z. B. in Wohn- und Geschäftsge-
|
||
bäuden die Hausanschlusskästen (DIN VDE 0660-505) und Kabelver-
|
||
teilerschränke (DIN VDE 0660-503) im öffentlichen Verkehrsraum in der
|
||
Niederspannung, siehe Bild 4.39 c und d.
|
||
Bild 4.39 a Kabel vertikale
|
||
Befestigung in Umspannanlage
|
||
Kabelkeller
|
||
(Quelle Stromnetz Hamburg)
|
||
Bild 4.39 b Kabel im Doppel -
|
||
boden in Umspannanlage
|
||
(Quelle Stromnetz Hamburg)
|
||
Bild 4.39 c Kabelanschluss in
|
||
einem Hausanschlusskasten für
|
||
Wohngebäude
|
||
(Quelle: Firma Jean Müller)
|
||
Bild 4.39 d Kabelanschluss in
|
||
einem Kabelverteilerschrank im
|
||
Ortsnetz
|
||
(Quelle: Firma Jean Müller)
|
||
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||
|
||
4.6.3.2 Vorbeugende Brandschutzmaßnahmen
|
||
Durch eine entsprechende Auswahl des Kabeltyps und die Art der Ka-
|
||
bellegung können die Gefahren der Entstehung und Ausbreitung von
|
||
Bränden und deren Folgen verringert werden.
|
||
Bei besonderen Anforderungen an den Brandschutz werden Kabel mit
|
||
verbessertem Verhalten im Brandfall eingesetzt (siehe Abschnitt
|
||
2.7.6.3). Bei Kunststoffkabeln kann das Brandrisiko durch eine nach-
|
||
trägliche Beschichtung der Kabelmäntel mit einem brandhemmenden
|
||
Schutzanstrich reduziert werden (Bild 4.40a).
|
||
Bild 4.40 b Lichtbogenschutz zwischen Kabelpritschen
|
||
Bild 4.40 a Beschichtung der Kabelmäntel mit brandhemmenden
|
||
Schutzanstrich (Quelle: Bayernwerk)
|
||
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||
|
||
Starkstrom- und Nachrichtenkabel sind möglichst auf getrennten Prit-
|
||
schen oder in verschiedenen Kanälen zu legen. Starkstromkabel liegen
|
||
üblicherweise auf den oberen Pritschen. Zwischen den einzelnen Kabel-
|
||
pritschen kann, z. B. durch schräg gestellte Faserzement-Platten, ein
|
||
Lichtbogenschutz montiert werden, ohne die Belüftung wesentlich zu be-
|
||
einflussen (Bild 4.40b). Eine weitere Möglichkeit des Lichtbogenschutzes
|
||
kann in der entsprechenden Wahl der Kabelpritsche, z. B. mit einem ge-
|
||
schlossenen Boden und einer größeren Stahlblechdicke, liegen.
|
||
Um Brandübertragungen und Folgeschäden durch Brandgase zu ver-
|
||
hindern, sind alle Durchbrüche und Öffnungen in brandabschnittsbe-
|
||
grenzenden Decken und Wänden mit dafür zugelassenen Stoffen zu
|
||
verschließen.
|
||
Bei Kabeltrassen durch verschiedene Räumlichkeiten ist auf die verschie-
|
||
denen Brandabschnitte zu achten. Verlaufen die Kabel zwischen zwei
|
||
Brandabschnitten, so sind in den Wänden Brandschotte einzubringen.
|
||
Diese können aus speziellem Mörtel, aber auch aus Schaumblöcken be-
|
||
stehen. Einzubauen sind diese Schotts durch zertifizierte Fachfirmen.
|
||
Eine vom Zentralverband der Elektroindustrie (ZVEI), Fachverband Kabel
|
||
herausgegebene Broschüre mit dem Titel „Brandschutzkabel erhöhen die
|
||
Sicherheit“ [4.6] befasst sich mit der Neuausgabe der Bauproduktenver-
|
||
ordnung (BauVPO). Auf europäischer Ebene wurde diese BauVPO ver-
|
||
abschiedet und ist zum Juli 2017 rechtsverbindlich in Kraft getreten.
|
||
In der ZVEI-Broschüre werden Informationen und Planungshinweise zur
|
||
Brandschutzsicherung für den Errichter von Kabelanlagen gegeben. Der
|
||
Errichter hat die Pflicht, entsprechend des Sicherheitsbedarfs des Ge-
|
||
bäudes ein mit CE-Kennzeichen geprüftes Kabel der jeweiligen Euro-
|
||
klasse mit Brandschutzklasse einzusetzen.
|
||
Auch die VdS Schadenverhütung GmbH hat zum Thema Brandschutz
|
||
verschiedene Publikationen und Richtlinien herausgegeben.
|
||
4.6.4 Isolierte Freileitung
|
||
Für isolierte Freileitungen wird teilweise auch der Begriff Luftkabel ver-
|
||
wendet, dieser ist jedoch in den Normen für Starkstromkabel und -lei-
|
||
tungen nicht erwähnt. Mit dem Begriff Luftkabel werden oft die auf
|
||
Masten geführten Nachrichtenkabel bezeichnet.
|
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Niederspannung
|
||
Isolierte Freileitungen finden besonders im Bereich der Niederspannung
|
||
Anwendung. Sie werden vor allem dort eingesetzt, wo die Betriebs- oder
|
||
die Personensicherheit bei der Verwendung von blanken Freileitungs-
|
||
seilen beeinträchtigt wäre, z. B. in der Nähe von Gebäuden und Bäu-
|
||
men. Einige Netzbetreiber setzen die isolierte Freileitung bei der
|
||
Sanierung bestehender Freileitungsnetze flächendeckend ein. Isolierte
|
||
Freileitungsseile werden mit Hilfe besonderer Trag- und Abspanngarni-
|
||
turen an Masten, Dachständern, Hauswänden usw. befestigt (Bild 4.41,
|
||
Bild 4.42, Bild 4.43). Sie sind in DIN VDE 0276-626 (verseilte Adern und
|
||
einadrige Seile) genormt. Bei der Bemessung der Festpunkte, Armatu-
|
||
ren, Spannweiten usw. ist DIN VDE 0211 zu berücksichtigen. Als Trag-
|
||
organ dienen je nach Konstruktion die Leiter, die Bewehrung oder ein
|
||
zusätzliches Aldrey- oder Stahlseil. Am häufigsten wird der Typ NFA2X
|
||
mit vier verseilten Adern mit VPE-Isolierung verwendet, bei dem kein
|
||
zusätzliches Tragorgan erforderlich ist.
|
||
Bild 4.41 Dachständer mit isolierten Freileitungen
|
||
222
|
||
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|
||
|
||
Mittelspannung
|
||
Auch für Mittelspannung bis 30 kV
|
||
werden VPE-isolierte Freileitungen
|
||
eingesetzt [4.7], sie sind jedoch
|
||
nicht genormt. Die einzelnen Adern
|
||
sind wie VPE-isolierte Mittelspan-
|
||
nungskabel aufgebaut und werden
|
||
zu Bündelleitern verseilt. Die iso-
|
||
lierten Freileitungsseile sind berüh-
|
||
rungssicher und können daher mit
|
||
einem
|
||
Ausklinkmechanismus
|
||
(Bild 4.44) an den Masten befestigt
|
||
werden. Fallen Bäume in die Lei-
|
||
tung, klinkt diese aus, fällt zu
|
||
Boden und kann bis zur Störungs-
|
||
beseitigung weiterbetrieben wer-
|
||
den. Aufgrund dieser Eigenschaft
|
||
und der kompakten Bauweise eig-
|
||
net sich die isolierte Freileitung vor
|
||
allem bei Leitungsführung durch
|
||
Baumbestände (Wald, Obstgarten
|
||
usw., Bild 4.45), und in Gegenden
|
||
mit erhöhter Beanspruchung durch
|
||
Wind, Eis und Reif.
|
||
Bild 4.42 Abspannung am Trag-
|
||
seil mit Abspannklemme
|
||
Bild 4.44 Isolierte Freileitung
|
||
A2XS2YT für 20 kV
|
||
Bild 4.43 Abspannung an der
|
||
Bewehrung mit Abspannspirale
|
||
223
|
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|
||
|
||
224
|
||
4.6.5 Legen in Gefällstrecken
|
||
Bei Steigungen bestehen für papierisolierte Kabel bis zu einem Gefälle
|
||
von maximal 4 % keine Einschränkungen, bei einem Gefälle bis maxi-
|
||
mal 10 % darf der Streckenabschnitt 500 m nicht überschreiten. Bei
|
||
größeren Steigungen gelten die gleichen Einschränkungen wie für senk-
|
||
rechte Legung. Entsprechend DIN VDE 0276-621 dürfen bei senkrech-
|
||
ter Legung papierisolierte Kabel mit normaler Massetränkung verwendet
|
||
werden, wenn die Höhenunterschiede gemäß Tabelle 4.9 in der Trasse
|
||
nicht überschritten werden. Durch geeignete Endverschlüsse muss das
|
||
Nachtränken der Isolierung sichergestellt sein.
|
||
Werden die zulässigen Höhenunterschiede überschritten, sind kunst-
|
||
stoffisolierte Kabel, papierisolierte Kabel mit Spezialtränkung (Haftmas-
|
||
sekabel) oder papierisolierte Kabel mit Sperrmuffen zu verwenden.
|
||
Bild 4.45 Aufhängung der isolierten Freileitung A2XS2YT mit
|
||
Ausklinkmechanismus
|
||
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|
||
|
||
An Steilstrecken können bereits durch das Eigengewicht des Kabels
|
||
während des Legens Zugbeanspruchungen auftreten, die eine Stahl-
|
||
drahtbewehrung erfordern.
|
||
4.7 Legen von Hoch- und Höchstspannungskabeln
|
||
Bei Planung und Projektierung von Hoch- und Höchstspannungskabel-
|
||
anlagen muss mit besonders großer Sorgfalt vorgegangen werden.
|
||
Dabei ist u. a. darauf zu achten, dass für die eingesetzten Maschinen
|
||
ein ausreichender Arbeitsraum zur Verfügung stehen muss. Die Lage
|
||
der Muffen bzw. Muffenbauwerke wird überwiegend durch den dafür be-
|
||
nötigten Platz bestimmt. Deshalb kann nicht in allen Fällen von den
|
||
größtmöglichen Fertigungs- und Transportlängen Gebrauch gemacht
|
||
werden, so dass sich die ganze Trasse aus einzelnen Teilabschnitten,
|
||
umgangssprachlich als Passlängen bezeichnet, zusammensetzt.
|
||
Bereits im Erdboden vorhandene Anlagen sollten mit einem Abstand
|
||
von ca. 0,5 m unterfahren werden, damit bei späteren Aufgrabungen
|
||
wegen dieser Anlagen die Hochspannungskabel und ihre Schutzabde-
|
||
ckung unberührt bleiben. In Gehwegen sollte die Mindestüberdeckung
|
||
1,2 m betragen, in Fahrbahnen mindestens 1,35 m (siehe auch Ab-
|
||
schnitt 4.3.2). In Tabelle 4.10 sind die zu Hochspannungskabeln einzu-
|
||
haltenden Mindestabstände zusammengestellt.
|
||
Nachrichtenkabel werden oberhalb der Starkstromkabel und, falls Ab-
|
||
deckplatten vorhanden sind, oberhalb der Abdeckplatten gelegt.
|
||
Liegt die genaue Trasse fest, so werden ausgehend von den Zwangs-
|
||
punkten für Muffen die einzelnen Kabellängen (normale Längen 400 bis
|
||
700 m) bestimmt. Diese sind abhängig vom Kabelgewicht und der
|
||
225
|
||
Tabelle 4.9 Maximal zulässige Höhenunterschiede für Massekabel
|
||
bei senkrechter Anordnung
|
||
Kabelbauart
|
||
Nennspannung
|
||
[kV]
|
||
max. Höhenunterschied
|
||
[m]
|
||
Gürtelkabel und
|
||
Höchstädterkabel
|
||
bis 6
|
||
50
|
||
10
|
||
20
|
||
Dreibleimantelkabel
|
||
bis 10
|
||
30
|
||
20 bis 30
|
||
15
|
||
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|
||
|
||
Größe der Spule, die durch die zur Verfügung stehenden Transportwege
|
||
und Maschinen beschränkt sind. Die einzelnen erforderlichen Kabellän-
|
||
gen werden unter Berücksichtigung eines Zuschlags für Verschnitt, Ein-
|
||
ziehen und gegebenenfalls Reservebogen genau ermittelt und so
|
||
bestellt.
|
||
Einadrige Hochspannungskabel werden zur Verminderung der Mantel-
|
||
verluste vorzugsweise im Dreieck angeordnet (siehe auch Ab-
|
||
schnitt 4.1.2).
|
||
Bei einadrigen Kabeln empfiehlt es sich, die Muffen aus Platzgründen
|
||
versetzt anzuordnen. Bei im Bestand befindlichen Ölkabelanlagen, wie
|
||
z. B. für Sperrmuffenanlagen oder begehbare Muffenbauwerke mussten
|
||
spezielle Bauvorschriften beachtet werden.
|
||
Parallele Kabelsysteme sollen einen Abstand von mindestens 30 cm
|
||
haben und vor gegenseitigen Lichtbogeneinwirkungen geschützt wer-
|
||
den. Der Drehsinn der Phasenfolge ist zur Verminderung der induktiven
|
||
Verluste abwechselnd zu ändern.
|
||
226
|
||
Tabelle 4.10 einzuhaltende Mindestabstände anderer Versorgungs-
|
||
leitungen zu Kabel ≥ 110 kV
|
||
1) beidseitig der Leitungsachse
|
||
Versorgungsleitungstyp
|
||
bei Parallelführung1)
|
||
bei Kreuzungen
|
||
Gasleitungen
|
||
1,00 m
|
||
0,50 m
|
||
Wasserleitungen
|
||
1,00 m
|
||
0,50 m
|
||
Kabel
|
||
0,50 m
|
||
0,50 m
|
||
Kanal
|
||
1,00 m
|
||
0,50 m
|
||
Nachrichtenkabel
|
||
0,50 m
|
||
0,50 m
|
||
Fernwärmeleitungen
|
||
5,00 m
|
||
1,00 m
|
||
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|
||
|
||
4.7.1 Kabel mit Papierisolierung
|
||
Bei Niederdruck-Ölkabeln wurden zur Beherrschung des statischen und
|
||
dynamischen Öldrucks bei langen Trassen und größeren Höhenunter-
|
||
schieden Sperrmuffen (Bild 4.46) eingebaut, um den Ölfluss und die Öl-
|
||
versorgung der Kabelstrecke in voneinander unabhängige Abschnitte
|
||
zu unterteilen.
|
||
Bei Gasinnendruck- und Gasaußendruckkabeln wurden die Adern in an-
|
||
schließend mit Stickstoff gefüllte Druckrohre nach DIN 1626 mit üblichen
|
||
Nennweiten von 125 bis 200 mm und Wanddicken von 4 bis 5 mm ein-
|
||
gezogen. Den passiven Korrosionsschutz bildet ein PE-Mantel.
|
||
Beide in diesem Abschnitt beschriebenen Bauweisen wurden durch
|
||
Kunststoffkabel ersetzt und werden heute nicht mehr neu gelegt.
|
||
227
|
||
Bild 4.46 110-kV-Sperrmuffe für einadriges Niederdruck-Ölkabel
|
||
(Muffen und Ölausgleichsgefäße sind in einem Muffen-
|
||
bauwerk angeordnet)
|
||
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|
||
|
||
4.7.2 Kabel mit VPE-Isolierung
|
||
Kunststoffkabel im Hochspannungsnetz werden nach den gleichen
|
||
Grundsätzen gelegt wie im Mittelspannungsnetz. Hier ist allerdings hin-
|
||
sichtlich Legetiefe, Wärmeabfuhr, Bettungsmaterial, Abdeckung und
|
||
Trassenmarkierung ein größerer Aufwand erforderlich. Hochspannungs-
|
||
kabel können zusätzlich in Kunststoffrohre gelegt werden. Darüber hinaus
|
||
können Hochspannungskabel bei besonders hohen Anforderungen z. B.
|
||
in Städten, Industrieanlagen, Brücken, Düker, Autobahnen, sowie in Berg-
|
||
senkungsgebieten in Stahlrohren gelegt werden.
|
||
Eine spezielle Anwendung für VPE-isolierte Hochspannungskabel sind
|
||
die so genannten Retrofit-Kabel. Dabei werden bei zu ersetzenden alten
|
||
Gasaußendruckkabelanlagen, die Kabeladern aus dem Stahlrohr he-
|
||
raus gezogen und in diese das neue VPE-Kabel eingezogen. Da die
|
||
Stahlrohre begrenzte Innendurchmesser haben, sind die Wanddicken
|
||
der VPE-Aderisolierung reduziert, siehe Abschnitt 2.7.4.4.
|
||
Im Höchstspannungsnetz ist der Aufwand für die Errichtung einer Anla-
|
||
ge mit Kunststoffkabeln ähnlich groß wie bei Niederdruck-Ölkabeln. Ins-
|
||
besondere werden auch bei Kunststoffkabeln Muffenbauwerke errichtet.
|
||
Der wesentliche Vorteil besteht darin, dass kein Öl zum Einsatz kommt
|
||
und somit entsprechende Hilfs- und Überwachungseinrichtungen ent-
|
||
fallen.
|
||
4.8 Montage der Abschluss- und Verbindungstechnik
|
||
Zur vollständigen Errichtung der Kabelanlage gehört die Montage der
|
||
zugehörigen Abschluss- und Verbindungstechnik. Der Aufwand zur
|
||
Montage einer Garnitur ist weitgehend von der Kabelbauart abhängig.
|
||
Papierisolierte Kabel erfordern mehrere unterschiedliche Arbeitsgänge
|
||
mit den entsprechenden Werkzeugen. Aufgrund der einfacheren Kon-
|
||
struktion von kunststoffisolierten Kabeln ist auch der Montageaufwand
|
||
für deren Garnituren geringer.
|
||
Grundsätzlich werden hohe Anforderungen an die Sorgfalt der Montage
|
||
gestellt, unabhängig von der Betriebsspannung. Die Kenntnis über die
|
||
Funktion der einzelnen Elemente von Kabel und Garnitur, ausreichende
|
||
Erfahrung und Sauberkeit sind Voraussetzungen für eine korrekte Mon-
|
||
tage.
|
||
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|
||
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|
||
|
||
Bei der Montage sind insbesondere folgende Punkte zu beachten:
|
||
– Die Unternehmen und die eingesetzten Monteure sollten festgelegte
|
||
Qualitätsanforderungen erfüllen, siehe Abschnitt 5.
|
||
– Es dürfen nur die aufeinander abgestimmten Bauteile eingesetzt wer-
|
||
den. Die Montageanleitung des Herstellers ist stets genau einzuhal-
|
||
ten.
|
||
– An der Arbeitsstelle (z. B. Muffengrube, Schaltanlage) muss ein aus-
|
||
reichender Arbeitsraum für die Montage vorhanden sein, der den ein-
|
||
schlägigen Sicherheitsvorschriften entspricht (siehe auch Abschnitt
|
||
4.4 und 6.1).
|
||
– Schädliche Umgebungseinflüsse sind zu vermeiden. Dazu gehört das
|
||
Einhalten der Mindesttemperaturen und das Fernhalten von Feuch-
|
||
tigkeit, Schmutz und Staub. Im Freien lässt sich diese Forderung im
|
||
Allgemeinen durch ein Montagezelt, gegebenenfalls mit einer Hei-
|
||
zung, erreichen.
|
||
– Kabel sind auf Feuchtigkeit zu prüfen. Bei papierisolierten Kabeln wird
|
||
mit der sogenannten Spratzprobe festgestellt, ob Feuchtigkeit in der
|
||
Papierisolierung vorhanden ist. Dazu wird am Kabelende entnomme-
|
||
nes Isolierpapier in Isolieröl getaucht, das auf 120 bis 140 °C erhitzt
|
||
wurde. Beginnt das Öl zu schäumen, so ist Feuchtigkeit im Papier
|
||
vorhanden. Für kunststoffisolierte Kabel gibt es keine entsprechend
|
||
einfach durchzuführende Prüfung. Eine grobe Kontrolle kann durch
|
||
eine Sichtprüfung erfolgen. Wird Feuchtigkeit im Kabel vorgefunden,
|
||
sind die zu treffenden Maßnahmen festzulegen (gegebenenfalls Aus-
|
||
tausch einer längeren Strecke).
|
||
– Eine mechanische Überbeanspruchung des Kabels ist zu vermeiden,
|
||
insbesondere dürfen die vorgeschriebenen Biegeradien (Tabelle 4.5
|
||
und 4.6) nicht unterschritten werden. Unnötiges Biegen der Kabel ist
|
||
zu vermeiden.
|
||
– Eine thermische Überbeanspruchung der Kabelisolierung ist bei
|
||
Löt-, Schweiß- und Schrumpfarbeiten zu vermeiden, indem entspre-
|
||
chende Abdeckungen (Glasgewebeband, Ablenkbleche) verwendet
|
||
werden und die Einwirkzeit möglichst kurz gehalten wird.
|
||
Nach der vollständigen Errichtung der Kabelanlage ist eine Inbetrieb-
|
||
nahmeprüfung nach den gültigen Gesetzen und Normen erforderlich,
|
||
siehe Abschnitt 5.4.1.
|
||
229
|
||
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|
||
|
||
230
|
||
4.9 Dokumentation
|
||
Die Dokumentation stellt eine wesentliche Grundlage für alle bei Pla-
|
||
nung, Bau und Betrieb der Kabelnetze anfallenden Aufgaben dar. Neben
|
||
den innerbetrieblichen Anforderungen sind jedoch auch externe Ansprü-
|
||
che, z. B. im Zusammenhang mit der Auskunftspflicht, zu beachten. In
|
||
Bild 4.47 ist ein Auszug aus dem Planwerk eines städtischen Verteil-
|
||
netzbetreibers dargestellt.
|
||
Die Daten der Kabelanlage einschließlich der dazugehörigen fachlichen
|
||
Informationen (z. B. Typ, Querschnitt, Hersteller, Legedatum) sind ord-
|
||
nungsgemäß in Plänen und ergänzend in Dateien, Karteien oder Listen
|
||
zu dokumentieren.
|
||
4.9.1 Grundlagen
|
||
Für den Bereich der Leitungsdokumentation gilt im Wesentlichen die
|
||
DIN 2425 Teil 7. Zusätzlich sind unternehmensspezifische Werknormen
|
||
bzw. Technische Richtlinien zu berücksichtigen.
|
||
Folgende Grundsätze sind zu beachten:
|
||
– Die Kabel einschließlich Zubehör sind von fachkundigen Personen
|
||
nach den anerkannten Regeln der Vermessungstechnik im offenen
|
||
Graben einzumessen.
|
||
– Ist eine Einmessung am offenen Graben in Ausnahmefällen nicht
|
||
möglich, ist die Lage des Kabels durch geeignete Maßnahmen, z. B.
|
||
mit Markierungspflöcken oder -spray, an der wiederhergestellten
|
||
Oberfläche für die Einmessung zu kennzeichnen.
|
||
– Die Lage der Kabel ist auf eindeutig bestimmte, dauerhafte Bezugs-
|
||
punkte (z. B. Gebäude, Grenzen und Vermessungspunkte) zu bezie-
|
||
hen.
|
||
– Bestandteile des Planwerkes sind
|
||
1. Einmessskizzen (Einmessungsrisse)
|
||
2. Bestandspläne
|
||
3. Übersichtspläne
|
||
– Bestands- und Übersichtspläne sind auf der Grundlage von amtlichen
|
||
Karten (empfohlene Maßstäbe je nach Bebauungs- und Leitungs-
|
||
dichte 1: 250, 1: 500, 1:1.000, 1: 2.000, 1: 5.000) zu erstellen.
|
||
– Kabel werden im Allgemeinen in Regeltiefen gelegt. Abweichungen
|
||
von der Regeltiefe, insbesondere bei geringeren Legetiefen, sind
|
||
durch Angabe der tatsächlichen Überdeckung zu dokumentieren.
|
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||
|
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Bild 4.47 Planauszug eines großstädtischen Verteilnetzes (Quelle: Stromnetz Hamburg)
|
||
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|
||
|
||
Absolute Höhenangaben, falls erforderlich, sind immer auf NN (Nor-
|
||
mal Null) zu beziehen.
|
||
– Kabel können in Plänen einzeln oder als Trasse dargestellt werden
|
||
(Einstrich- oder Mehrstrichverfahren). Bei lagegenauer, maßstäblicher
|
||
Darstellung kann auf die Angabe von Maßzahlen verzichtet werden.
|
||
– Alle Änderungen und Erweiterungen des Kabelnetzes sind möglichst
|
||
unmittelbar nach der Einmessung in das Planwerk zu übernehmen,
|
||
um bei Auskünften z. B. gegenüber Dritten aktuell zu sein.
|
||
– Zusätzlich sollen weitere Informationen zum Kabelnetz aufgenommen
|
||
und dokumentiert werden, z. B. Kabeltyp, Leiterquerschnitt, Nenn-
|
||
spannung, Legedatum, Herstellungsjahr und Herstellerfirma.
|
||
An wichtigen Stellen, z. B. Kreuzungen, Muffen usw., können Kabelmerk-
|
||
steine oder -pfosten zur Unterstützung der Einmessung und zur dauer-
|
||
haften Markierung des Trassenverlaufs gesetzt werden. Dies ist
|
||
insbesondere dort zweckmäßig, wo eindeutige, dauerhafte Bezugs-
|
||
punkte fehlen (z. B. außerhalb von bebauten Gebieten). Da Kabelmerk-
|
||
steine z. B. durch landwirtschaftliche Bearbeitung gefährdet sind, können
|
||
solche Kabelstellen bei der Legung auch durch unterirdische passive,
|
||
elektronische Marker gekennzeichnet werden. Mit Hilfe eines Suchgerä-
|
||
tes ist später ein sicheres und schnelles Wiederauffinden möglich. Wich-
|
||
tig ist jedoch, dass die Markierungen im Bestandsplan eingetragen sind.
|
||
In den letzten Jahren hat sich für die Einmessung von Kabeltrassen au-
|
||
ßerhalb bebauter Gebiete die digitale Einmessung mit GPS-gestützten
|
||
Geräten durchgesetzt. Die Koordinaten können direkt in digitale Be-
|
||
standsplanwerke übernommen werden.
|
||
4.9.2 Digitale Netzdokumentation
|
||
Durch den Aufbau einer digitalen Netzdokumentation wurde der hohe Per-
|
||
sonalaufwand bei der Pflege und Verwaltung der Informationen reduziert
|
||
und gleichzeitig das Planwerk aktuell gehalten. Dabei dient die digitale
|
||
Netzdokumentation nun als Grundlage eines Netzinformationssystems.
|
||
Folgende Grundsätze sollten beachtet werden:
|
||
Amtliche Kartengrundlage (Digitale Grundkarte)
|
||
Wenn vorhanden, sollten digitale Katasterdaten (Automatisierte Liegen-
|
||
schaftskarte – ALK) übernommen werden. Wo keine ALK-Daten vorlie-
|
||
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|
||
|
||
gen, kann die Herstellung der Karte durch Zusammenarbeit mit der Ka-
|
||
tasterverwaltung beschleunigt werden. Eine eigenständige Digitalisie-
|
||
rung ist in jedem Fall zu vermeiden, weil dann insbesondere die
|
||
laufende Aktualisierung durch die Katasterverwaltung nicht möglich ist.
|
||
Logische Strukturierung der Grundkarte
|
||
Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die Grundkarte nur als Hinter-
|
||
grundbild ohne Logik zu führen. Damit wird eine schnelle und kosten-
|
||
günstige Erfassung erreicht. Als dauerhafte Grundlage für ein
|
||
Netzinformationssystem sollte jedoch eine logisch strukturierte Grund-
|
||
karte angestrebt werden.
|
||
Digitaler Bestandsplan
|
||
Der digitale Bestandsplan ist das zentrale Element einer rechnergestütz-
|
||
ten Netzdokumentation. Hier werden die Betriebsmittel vollständig und
|
||
mit genauem geographischen Bezug geführt. Die jeweilige Ausgestal-
|
||
tung (z. B. Mehrspartenpläne, Einstrich- oder Mehrstrichdarstellung,
|
||
lagegenaue oder lageähnliche Darstellung der Kabel) ist unternehmens-
|
||
spezifisch und sollte in einer Werknorm bzw. Technischen Richtlinie fest-
|
||
gelegt werden.
|
||
Das digitale Bestandsplanwerk ist so einzurichten, dass Darstellungen
|
||
ohne Blattschnittbegrenzungen möglich sind und Maßstab und Inhalte
|
||
weitgehend flexibel gestaltet werden können. Damit kann wesentlich bes-
|
||
ser auf Änderungen in der Normung oder bei den Anforderungen reagiert
|
||
werden als bei der herkömmlichen, manuellen Planwerksführung.
|
||
Das Bestandsplanwerk sollte mit Fachdaten sowie anderen Dokumen-
|
||
tationsformen (z. B. Schemaplänen) logisch verknüpft sein. Es muss
|
||
möglich sein, über die Grafik gezielt auf Informationen (z. B. Betriebs-
|
||
mittel- oder Fachdaten) zuzugreifen und diese entsprechend auszuwer-
|
||
ten (z. B. durch farbige Gestaltung in den Plänen) oder zu aktualisieren.
|
||
Zur Erarbeitung einer optimalen Erneuerungsstrategie ist eine auf den
|
||
einzelnen Kabelabschnitt bezogene Störungsstatistik hilfreich.
|
||
Digitaler Übersichtsplan
|
||
Der digitale Übersichtsplan hat ebenfalls geographischen Bezug. Hierin
|
||
wird das Netz jedoch nur lageähnlich (ohne Vermaßung) und mit redu-
|
||
ziertem Inhalt dargestellt. Grundlage ist die maßstäblich verkleinerte
|
||
digitale Katasterkarte bzw. die Deutsche Grundkarte 1: 5.000.
|
||
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|
||
|
||
Grundsätzlich gelten die gleichen Anforderungen wie beim digitalen Be-
|
||
standsplan. Die rechnergestützte Netzdokumentation bietet dabei viel-
|
||
fältige Möglichkeiten, Netzauswertungen übersichtlich (z. B. durch
|
||
farbliche Gestaltung) darzustellen.
|
||
Bestands- und Übersichtsplan sollten möglichst aus einem einzigen Da-
|
||
tenbestand abgeleitet werden, damit die Aktualisierung nur einmal er-
|
||
folgen muss.
|
||
Planausgabe
|
||
Die digitale Netzdokumentation bietet grundsätzlich die Möglichkeit
|
||
schneller Trassenauskünfte bereitzustellen. In den letzten Jahren hat
|
||
sich die elektronische Planausgabe z. B. per Übermittlung durch E-Mail
|
||
im pdf-Format etabliert. Weiterhin sind bereits erste Online verfügbare
|
||
Planausgaben möglich bzw. befinden sich im Aufbau.
|
||
Hierzu gehört auch, anwenderfreundliche Zugriffe über bekannte Be-
|
||
zeichnungen (z. B. Name Transformatorenstation oder postalische
|
||
Adresse) zu schaffen.
|
||
Bei vielen Netzbetreibern sind geographische Informationssysteme be-
|
||
reits erfolgreich im Einsatz oder noch im Aufbau. Ausgesprochen zeit-
|
||
intensiv ist die Erstaufnahme der umfangreichen vorhandenen Pläne.
|
||
Für viele Neubaugebiete stehen heute digitalisierte Grundkarten und
|
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entsprechend elektronisch aufgenommene Einmessdaten zur Verfü-
|
||
gung.
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||
|
||
5 Qualitätssicherung
|
||
Entscheidend für einen technisch und wirtschaftlich optimalen Betrieb
|
||
von Stromversorgungsnetzen ist die Auswahl langlebiger, wartungs -
|
||
armer Betriebsmittel. Eine besondere Bedeutung kommt dabei den Ka-
|
||
belstrecken zu. Der Qualität dieser Anlagen ist ein ganz besonderes
|
||
Augenmerk zu schenken, da bei einer Kabelstrecke zu den reinen Ma-
|
||
terialkosten für Kabel und Garnituren die häufig um ein Mehrfaches hö-
|
||
heren Aufwendungen für Erd- und Oberflächenarbeiten hinzukommen.
|
||
Zusätzlich sind für Netzbetreiber mittlerweile auch das Qualitätselement
|
||
im Regulierungsbereich und Fragenkataloge bei Konzessionsvergaben
|
||
zu berücksichtigen.
|
||
Die Qualität der Kabelstrecke wird von der Qualität vieler Einzelkompo-
|
||
nenten bzw. Arbeitsabläufe bestimmt:
|
||
– Planung und Konstruktion
|
||
– Vormaterial, Aufbau und Herstellprozess der Kabel und Garnituren
|
||
– Prüfsystematik der Betriebsmittel (Vor-, Entwicklungs-, Stück-, Aus-
|
||
wahl- und Typprüfung)
|
||
– Leistungserbringer für die Tätigkeiten zur Errichtung der Kabelanlage
|
||
– Zulassung der Leistungserbringer (Auswahlkriterien)
|
||
– Transport und Lagerung der Betriebsmittel
|
||
– Abwicklung der Baumaßnahme, insbesondere: Tiefbau, Kabellegung
|
||
und Garniturenmontage
|
||
– Baustellenkontrollen zur Einhaltung der Leistungsvereinbarung
|
||
– Dokumentation
|
||
– Betrieb mit den elektrischen und mechanischen Beanspruchungen
|
||
– Auswertung von Statistiken zu Auffälligkeiten im Betrieb
|
||
Durch die langjährige Zusammenarbeit der Anwender mit Kabel- und
|
||
Garniturenherstellern sowie Montage- und Tiefbauunternehmen liegen
|
||
umfangreiche Erfahrungen über die Qualität einzelner Produkte oder
|
||
Dienstleistungen der verschiedenen Anbieter vor.
|
||
Die daraus resultierenden Festlegungen für Mindestanforderungen an
|
||
die Betriebseigenschaften werden zyklisch überprüft, um festzustellen,
|
||
ob die Prüfungen noch hinsichtlich Prüfumfang und -schärfe als Quali-
|
||
tätsnachweis geeignet sind.
|
||
Um eine gemeinsame Basis zu erhalten, müssen die Festlegungen in
|
||
entsprechenden Bestimmungen oder Normen verbindlich fixiert werden.
|
||
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||
|
||
Diese Aufgabe übernehmen Anwender und Hersteller in den Gremien
|
||
der DKE (Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informations-
|
||
technik im DIN und VDE, siehe Abschnitt 14).
|
||
Die anhand der Normen ermittelten Prüfergebnisse sind sowohl für Her-
|
||
steller, als auch für Anwender der objektive Qualitätsnachweis.
|
||
Durch die Energiewende gewinnt die Aktualisierung der Normen zuneh-
|
||
mend an Bedeutung, da eine höhere Auslastung bzw. geänderte Last-
|
||
profile, sogar Lastflussrichtungen neue intelligente Netzkonzepte
|
||
erforderlich machen.
|
||
Nach der Öffnung des Marktes und durch die unter Umständen gefor-
|
||
derte europaweite Ausschreibung hat die formalisierte Qualitätssiche-
|
||
rung eine große Bedeutung erlangt. In der Normenreihe der
|
||
DIN-ISO-9000 sind Normen zur Qualitätssicherung zusammengefasst.
|
||
Dort ist auch beschrieben, wie betriebsinterne Qualitätssicherungssys-
|
||
teme aufgebaut sein sollen. Die Hersteller, zwischenzeitlich mit zuneh-
|
||
mender Tendenz auch Montagefirmen und Tiefbauunternehmen, haben
|
||
solche Qualitätssicherungssysteme eingeführt und können hierüber ent-
|
||
sprechende Zertifikate vorweisen.
|
||
Insbesondere die Zulassung der Dienstleistungsunternehmen für Mon-
|
||
tage und Tiefbau gewinnt kontinuierlich an Bedeutung für den Netzbe-
|
||
treiber und ist daher zu empfehlen.
|
||
5.1 Qualität der Kabel und Garnituren
|
||
Mit PVC-isolierten Niederspannungskabeln liegen jahrzehntelange gute
|
||
Erfahrungen vor; das gleiche gilt auch für papierisolierte Mittelspan-
|
||
nungskabel.
|
||
Die kunststoffisolierten Mittelspannungskabel der ersten Generation
|
||
(PE und VPE, zweifach-extrudiert, graphitierte äußere Leitschicht) da-
|
||
gegen konnten teilweise die Anforderungen hinsichtlich der Lebens-
|
||
dauer nicht erfüllen. Bestimmte Chargen fielen schon nach relativ
|
||
wenigen Betriebsjahren in großem Umfang aus, obwohl sie ursprüng-
|
||
lich alle Normen und Vorschriften erfüllt hatten [5.1]. Diese Ausfälle
|
||
waren und sind für zahlreiche Anwender mit starken wirtschaftlichen
|
||
Belastungen verbunden. Nach Bekanntwerden der Ausfälle wurden
|
||
umfangreiche Entwicklungsarbeiten in 1980er Jahren aufgenommen,
|
||
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|
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|
||
|
||
die zu geänderten Vormaterialien, zu einem geänderten Kabelaufbau
|
||
und zu verfeinerten Pro duk- tionsmethoden geführt haben. Um das da-
|
||
durch erreichte hohe Qualitätsniveau zu sichern und um Serienausfälle
|
||
künftig auszuschließen, wurde die DIN VDE 0276-620 für VPE-isolierte
|
||
Mittelspannungskabel um entsprechende Langzeitprüfungen erweitert
|
||
[5.2].
|
||
Daraufhin wurden Anfang der 1990er Jahre im Rahmen umfang-
|
||
reicher Untersuchungen an seinerzeit zehn Jahre betrieblich bean-
|
||
spruchten Kabeln nur eine sehr geringe Alterung festgestellt [5.3,
|
||
5.4]. Die Wirksamkeit der ergriffenen Maßnahmen wurde dadurch be-
|
||
stätigt.
|
||
Die für VPE-isolierte Mittelspannungskabel in DIN VDE 0276-620 vor-
|
||
geschriebenen fertigungsbegleitenden Prüfungen beim Hersteller, bei
|
||
denen kontinuierlich Kabel der laufenden Fertigung entnommen und
|
||
nach ein und zwei Jahren künstlicher Alterung unter gleichen Bedingun-
|
||
gen wie bei der Typprüfung geprüft werden, erlauben eine ständige Be-
|
||
237
|
||
Bild 5.1 Ergebnisse der in Steptests nach einem Jahr und nach
|
||
zwei Jahren Alterung gemäß DIN VDE 0276-620 an VPE-
|
||
isolierten Mittelspannungskabeln gemessenen Durchschlag-
|
||
feldstärken (Quelle: Auswertung des ad hoc AK „Langzeitprü-
|
||
fung“ im UK411.1, Stand: August 2017)
|
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|
||
|
||
obachtung und Beurteilung der Kabelqualität der einzelnen Hersteller
|
||
[5.5]. Nach den Ergebnissen dieser Prüfungen kann davon ausgegan-
|
||
gen werden, dass Kabel, die diese Langzeitprüfung erfolgreich bestan-
|
||
den haben, die an sie gestellten Forderungen nach einer langen
|
||
Lebensdauer sicher erfüllen werden [5.6]. Ein Beleg hierfür sind die in
|
||
Bild 5.1 dargestellten hohen elektrischen Restfestigkeiten, die auch
|
||
nach zwei Jahren beschleunigter Alterung unter harten Bedingungen
|
||
noch gemessen werden [5.7].
|
||
Man erkennt, dass nach zwei Jahren Alterung die mittlere Durchschlag-
|
||
festigkeit bei etwa 43 kV/mm liegt; dies entspricht bei einem 20-kV-Kabel
|
||
mit 150 mm2 Leiterquerschnitt rund 15 · U0.
|
||
Zur Sicherung des erreichten hohen Qualitätsniveaus wird empfohlen, Mit-
|
||
telspannungskabel für Verteilungsnetze nur nach DIN VDE 0276-620 zu
|
||
beschaffen. Aus der FNN Schadens- und Störungsstatistik für Mittelspan-
|
||
nungskabel, sowie der Erfahrungen der Verteilnetzbetreiber sind praktisch
|
||
keine Ausfälle an VPE-isolierten Mittelspannungskabeln der Bauart gemäß
|
||
DIN VDE 0276-620, Teil 10-C bekannt, siehe auch Abschnitt 9.
|
||
Grundsätzlich muss man auch zwischen der Prüfsystematik bei Kabel
|
||
und Garnituren konkret in der Nieder- und Mittelspannung unterschei-
|
||
den. In den Prüfbestimmungen für Kabel ist ein systematischer Prüf -
|
||
ablauf mit Stück-, Auswahl- und Typprüfungen festgelegt, siehe auch
|
||
5.1.1.1. Auf dieser Basis können Anwender ihre interne Qualitätssiche-
|
||
rung (QS) derart gestalten, dass diese Ergebnisse bei möglichen Auf-
|
||
fälligkeiten mit den Herstellerangaben überprüfbar sind. Bei Garnituren
|
||
existiert eine Prüfsystematik in dieser Ausprägung nicht. Hier wird le-
|
||
diglich eine Typprüfung durchgeführt. Seit wenigen Jahren gibt es die
|
||
sog. Fingerprintprüfung, die eine Materialcharakterisierung eindeutig
|
||
macht, aber derzeitig nur beim Hersteller durchführbar ist. Eine QS beim
|
||
Anwender erfordert hier ein hohes Maß an Normenverständnis bei der
|
||
Erstellung eines internen Prüfkonzeptes. Hier empfiehlt es sich mit
|
||
einem Prüflabor und ggf. mit dem Hersteller/Anbieter der Garnitur zur
|
||
Sicherstellung der geforderten Qualität abzustimmen.
|
||
Bei Hochspannungskabeln kann auf Grund der Systemprüfung und teil-
|
||
weise stattfindenden Werksabnahmen auf zusätzliche Materialprüfun-
|
||
gen beim Anwender verzichtet werden.
|
||
Wie bei Kabeln, liegen auch mit deren Garnituren (Muffen, Endver-
|
||
schlüsse, Abschluss- und Verbindungselemente) jahrzehntelange über-
|
||
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|
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|
||
|
||
wiegend gute Erfahrungen vor. Der hohe Anpassungsbedarf an die im
|
||
Netz vorhandenen verschiedenen Kabelkonstruktionen – bedingt durch
|
||
deren historische Entwicklung und die Technologievielfalt – stellt hohe
|
||
Anforderungen an die Qualitätsüberwachung, sowohl bei der Fertigung
|
||
als auch bei der Montage.
|
||
5.1.1 Prüfbestimmungen für Kabel und Garnituren in der
|
||
Normung
|
||
Die Prüfung der Kabel und Garnituren ist für Anwender und Hersteller
|
||
von großem Interesse. Durch die in den Normen festgelegten Prüfreihen
|
||
wird nachgewiesen, dass die Produkte den gestellten Forderungen ent-
|
||
sprechen. Der Hersteller kann so seine Fertigung optimieren, und der
|
||
Anwender kann davon ausgehen, dass die von ihm eingesetzten Pro-
|
||
dukte die Anforderungen erfüllen.
|
||
In den DIN-VDE-Bestimmungen sind umfangreiche Prüfungen für Kabel
|
||
und Garnituren beschrieben. Dort ist für die verschiedenen Bauarten
|
||
festgelegt, welche Eigenschaften jeweils geprüft und welche Grenzwerte
|
||
eingehalten werden müssen.
|
||
Die Anwender sollten deshalb Kabel und Garnituren ausschließlich nach
|
||
den einschlägigen DIN-VDE-Bestimmungen beschaffen und in ihren
|
||
Technischen Spezifikationen nur in besonderen Einzelfällen (z. B. spe-
|
||
zielle Anwendungen) Prüfungen verlangen, die über das in den Normen
|
||
festgelegte Maß hinausgehen.
|
||
Grundsätzlich kann man den seit vielen Jahren feststellbaren Trend zur
|
||
stärkeren Internationalisierung in der Normarbeit spüren. Die Erkennt-
|
||
nisgewinne beziehen sich aktuell vorrangig auf die Inbetriebnahmeprü-
|
||
fungen in den höheren Spannungsebenen. Auf Grund der nationalen,
|
||
regionalen und langjährig gewachsenen Strukturen und Besonderheiten
|
||
ist es noch ein weiter Weg zu europäischen Kabelnormen.
|
||
5.1.1.1 Prüfbestimmungen für Kabel
|
||
Die Prüfungen und die anzuwendenden Prüfverfahren sind im Wesent-
|
||
lichen in den Normen der Reihe DIN VDE 0276 enthalten, siehe Ab-
|
||
schnitt 14.4.
|
||
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|
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|
||
|
||
Bei den Prüfungen für Kabel wird nach DIN VDE 0276 zwischen Stück-
|
||
prüfung, Auswahlprüfung und Typprüfung unterschieden.
|
||
Stückprüfungen sind Prüfungen, die an allen Fertigungslängen durch-
|
||
zuführen sind, um die Übereinstimmung mit ausgewählten Anforderun-
|
||
gen nachzuweisen.
|
||
Auswahlprüfungen sind Prüfungen, die am vollständigen Kabel oder an
|
||
Probestücken des vollständigen Kabels durchzuführen sind, um nach-
|
||
zuweisen, dass das Kabel den Aufbaubestimmungen entspricht.
|
||
Typprüfungen sind Prüfungen, die an Kabeln nach DIN VDE 0276 durch-
|
||
zuführen sind bevor sie in den Markt eingeführt werden, um zu zeigen,
|
||
dass die Betriebseigenschaften den gestellten Anforderungen gerecht
|
||
werden. Die Typprüfung wird in elektrische und nicht-elektrische Prüfrei-
|
||
hen unterschieden, die jedoch beide durchzuführen und zu bestehen sind.
|
||
An jeder einzelnen Fertigungslänge werden bei der Stückprüfung aus-
|
||
gewählte elektrische Eigenschaften des Kabels geprüft, um so die Fer-
|
||
tigungsqualität nachzuweisen.
|
||
Die Häufigkeit der Auswahlprüfungen ist in den DIN-VDE-Bestimmungen
|
||
festgelegt, sie muss mindestens für jede Fertigungslänge durchgeführt
|
||
werden. Ein Teil der Auswahlprüfungen wird jedoch weitaus häufiger
|
||
durchgeführt als vorgeschrieben. Sie liefern gesicherte statistische Werte
|
||
und ermöglichen dem Hersteller, seine Fertigung zu optimieren. Darüber
|
||
hinaus bieten die Auswahlprüfungen bei konsequenter Durchführung
|
||
dem Anwender die Sicherheit, eine kontinuierliche Produktqualität zu er-
|
||
halten. Sinnvoll für den Anwender ist, sich hierüber mit seinen Herstellern
|
||
zu verständigen. Dies kann z. B. im Rahmen von Qualitätsaudits mit in-
|
||
ternem oder ggf. unter Einbeziehung von externem Know-how erfolgen.
|
||
Grundsätzlich ist zu bedenken, dass viele Prüfungen nur an kurzen Ka-
|
||
belstücken bzw. nur an Kabelenden vorgenommen werden können. Die
|
||
erbrachten Nachweise gelten daher streng genommen nur für diese ge-
|
||
prüften Kabelstücke. Wenn z. B. bei einer Stückprüfung die Wanddicke
|
||
des Mantels am Kabelende den Anforderungen entspricht, so ist es
|
||
doch nicht auszuschließen, dass an anderen Stellen der Fertigungs-
|
||
länge von oft mehreren Kilometern die Wanddicke zu gering sein kann.
|
||
Die Typprüfung ist die umfassendste der oben genannten Prüfungen.
|
||
Sie muss spätestens nach fünf Jahren wiederholt werden. Eine erneute
|
||
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|
||
|
||
Typprüfung (Zeichenprüfung durch das VDE-Prüf- und Zertifizierungs-
|
||
institut) ist auch dann erforderlich, wenn Änderungen der Werkstoffe,
|
||
des Aufbaus oder des Fertigungsprozesses erfolgen, die eine Änderung
|
||
der nachgewiesenen Eigenschaften bewirken können [5.8].
|
||
Schwierig ist die Beurteilung, wie sich Änderungen der Kabelkonstruk-
|
||
tion, der Fertigungstechnik oder der eingesetzten Werkstoffe auf das
|
||
Langzeitverhalten der Kabel auswirken. So kann z. B. der Einsatz neuer
|
||
Werkstoffe unvorhergesehene Auswirkungen mit sich bringen, die unter
|
||
Umständen ohne geeignete Prüfungen nicht erkannt würden, aber in
|
||
der Praxis später zu Ausfällen führen.
|
||
Bei VPE-isolierten Mittelspannungskabeln nach DIN VDE 0276-620 wird
|
||
auf die turnusmäßige Wiederholung der Typprüfung der elektrischen
|
||
Eigenschaften verzichtet; sie gilt durch die fertigungsbegleitenden
|
||
Prüfungen als erfüllt [5.8]. Allerdings müssen die nichtelektrischen
|
||
Eigenschaften in der üblichen Wiederholungsprüfung nachgewiesen
|
||
werden.
|
||
Im Rahmen der fertigungsbegleitenden Prüfungen – als Bestandteil der
|
||
Typprüfung (und somit der VDE-Zeichengenehmigung) – werden Mit-
|
||
telspannungskabel kontinuierlich der laufenden Fertigung entnommen
|
||
und über ein und zwei Jahre künstlich gealtert. Seit 2001 werden die
|
||
Kabel nach der harmonisierten Langzeitprüfung geprüft (3 ·U0, 40 °C,
|
||
Konditionierung der Kabel vor der Prüfung im Wasserbad, Wasser im
|
||
Schirmbereich) [5.9]. Nach diesem Alterungsprozess wird an den Ka-
|
||
belproben in Steptests die Durchschlagfeldstärke ermittelt. Anforde-
|
||
rungswerte für diese fertigungsbegleitenden Prüfungen sind in der
|
||
aktuellen DIN VDE 0276-620 festgelegt.
|
||
Weitergehende Aussagen zu Messungen an Starkstromkabeln sind in
|
||
[5.10] enthalten.
|
||
5.1.1.2 Prüfbestimmungen für Garnituren
|
||
Die Prüfungen und die anzuwendenden Prüfverfahren sind im Wesent-
|
||
lichen in den Normen der Reihe DIN VDE 0278 enthalten, siehe Ab-
|
||
schnitt 14.4.
|
||
In den o. g. Normen für Garnituren sind – abweichend zu Kabelnormen
|
||
– nur Typprüfungen an der vollständig montierten und für den Betrieb
|
||
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|
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|
||
|
||
einsetzbaren Garnitur festgelegt. Bei den Garnituren fehlt eine Prüfsys-
|
||
tematik in Analogie zu Kabelnormen (Stück-, Auswahl- und Typprüfun-
|
||
gen; siehe Abschnitt 5.1.1.1).
|
||
In den Gremien wird seit mehreren Jahren versucht einen Konsens zwi-
|
||
schen Anwendern und Herstellern herbeizuführen, inwieweit dies auch
|
||
bei Garnituren in der Normreihe DIN VDE 0278 eingeführt werden
|
||
kann.
|
||
5.1.1.3 Prüfbestimmungen für Verbinder in Garnituren
|
||
Die Prüfbestimmung für Verbindungselemente in den Kabelgarnituren
|
||
in allen Spannungsebenen und Konstruktionen haben in den letzten
|
||
Jahren eine Bedeutung bekommen, die unterschätzt wurde. Die Kos-
|
||
tenreduktionsmaßnahmen im Rahmen des wirtschaftlicheren Betriebes
|
||
der Netze und die eingeleitete Energiewende stellen die Hersteller vor
|
||
neue Herausforderungen. Das Leitermaterial Kupfer wird kontinuierlich
|
||
durch Aluminium bei der Errichtung von Neuanlagen eingesetzt, aber
|
||
auch in bestehenden Anlagen können und werden „alte“ Kabel durch
|
||
„neue“ Kabel mit Aluminiumleiter substituiert. Die Querschnittserhöhung
|
||
bei mehrdrähtigen Aluminiumleiter > 1.000 mm² stellt die Verbinder-
|
||
qualität auf ein deutlich höheres Anforderungsniveau. Die bisherigen
|
||
Prüfanforderungen in der IEC-Norm 61238-1 (DIN VDE 0220-100) aus
|
||
dem Jahr 2004 stehen auf dem Prüfstand. So wird aus der bisher ein-
|
||
teiligen Norm eine Normenreihe, siehe Abschnitt 14.4.
|
||
5.2 Qualitätsanforderungen an die Beschaffung der Kabel
|
||
und Garnituren
|
||
Bereits in Abschnitt 5.1.1 wird empfohlen, Kabel und Garnituren nur
|
||
nach den einschlägigen DIN-VDE-Bestimmungen zu beschaffen. Zur
|
||
Erfüllung dieser Anforderung stehen den Anwendern zahlreiche qualifi-
|
||
zierte Hersteller zu Verfügung, deren Produkte in der Regel mit langjäh-
|
||
rigen guten Erfahrungen eingesetzt werden. Für den Anwender ist es
|
||
sinnvoll, diese Hersteller hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit (Lieferan-
|
||
tenmanagement) aktuell zu bewerten. Häufig besteht auch der Wunsch
|
||
oder die Notwendigkeit, neue Anbieter hinzuzunehmen. Bei deren Aus-
|
||
wahl ist besondere Sorgfalt erforderlich, um eine dauerhaft hohe Qualität
|
||
der Kabelanlage sicherzustellen, da diese nach Legung und Montage
|
||
nur noch mit großem Aufwand wieder zugänglich ist.
|
||
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||
|
||
Sofern der Beschaffungswert einen festgelegten Schwellenwert über-
|
||
schreitet und bestimmte, durch den Anwender zu prüfende, Randbedin-
|
||
gungen zutreffen, müssen nach den verbindlichen EG-Beschaffungs-
|
||
richtlinien die davon betroffenen Anwender alle Anlagenteile, also auch
|
||
Kabel, europaweit ausschreiben. In der EG-Sektorenrichtlinie 2004/17/EG
|
||
sind die zulässigen Beschaffungsmöglichkeiten dargelegt. Hinweise auf
|
||
die praktische Anwendung der EG-Sektorenrichtlinie sind in [5.11] ent-
|
||
halten. Dabei wird insbesondere gefordert, dass alle Hersteller nach ein-
|
||
heitlichen Kriterien beurteilt werden und keine Diskriminierung einzelner
|
||
Hersteller stattfindet.
|
||
5.2.1 Auswahl geeigneter Hersteller
|
||
Zur Absicherung der Kabelqualität reicht es nicht aus, lediglich ein zer-
|
||
tifiziertes Qualitätsmanagementsystem und normenkonform produzierte
|
||
Kabel und Garnituren zu fordern. Es hat sich vielmehr in jahrzehntelan-
|
||
ger Erfahrung gezeigt, dass ohne eine vorherige Überprüfung von Her-
|
||
stellern und Produkten die Beschaffung langlebiger Betriebsmittel
|
||
technisch und wirtschaftlich nicht vertretbar ist.
|
||
Zur Sicherung der Qualität, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit eines
|
||
Produktes bei dem Einsatz bis dato unbekannter Hersteller – also auch
|
||
bei europaweiter Ausschreibung – hat sich das abgestufte Präqualifika-
|
||
tionsverfahren bewährt [5.11]. Sofern die Verpflichtung zur europaweiten
|
||
Ausschreibung besteht, wird in einem ersten Schritt das Präqualifikati-
|
||
onsverfahren im EG-Amtsblatt veröffentlicht. Die sich daraufhin melden-
|
||
den interessierten Anbieter erhalten die technischen Spezifikationen, in
|
||
denen der Anwender seine Anforderungen detailliert und verbindlich
|
||
festlegt, sowie einen Fragenkatalog zur Selbstauskunft des Herstellers.
|
||
In diesem Fragebogen werden Angaben zu folgenden Punkten abge-
|
||
fragt:
|
||
– Unternehmensstruktur
|
||
– Qualitätsmanagement
|
||
– Forschung und Entwicklung
|
||
– Logistik
|
||
– Serviceleistungen und technischer Support
|
||
– verwendete Materialien und Fertigungstechnologie
|
||
– durchgeführte Prüfungen
|
||
– Umweltschutz, Arbeitsbedingungen (keine Kinderarbeit, Ausbeutung
|
||
etc.)
|
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|
||
Dieser Fragebogen wird vorzugsweise elektronisch erstellt und gepflegt
|
||
bzw. kann sogar als Applikation beim Netzbetreiber mit persönlich au-
|
||
torisierter Zugangsberechtigung, z. B. Zugangscode via Link durch den
|
||
interessierten und potentiellen Hersteller bearbeitet werden.
|
||
Zusätzlich kann eine Beistellung von Mustern vereinbart werden.
|
||
Im zweiten Teil des Verfahrens werden die Herstellerangaben
|
||
bei einem Besuch überprüft und die Fertigungsstätte begutachtet.
|
||
Bei positivem Ausgang dieser Prüfung können Probelieferungen ver-
|
||
einbart und anschließend der Hersteller in das Verzeichnis der so ge-
|
||
nannten qualifizierten Lieferanten aufgenommen werden. Auch ohne
|
||
Verpflichtung zur europaweiten Ausschreibung, also bei der „freiwilli-
|
||
gen“ Auswahl neuer Hersteller, ist die sinngemäße Anwendung des
|
||
Präqualifikationsverfahrens zweckmäßig. Diese praktische Bestätigung
|
||
der Leistungsfähigkeit empfiehlt sich bei großen Liefermengen, -längen
|
||
und großen Projekten mit Wiederholungseffekt in der Realisierung.
|
||
5.2.2 Ausschreibung und Auftragsvergabe
|
||
Zwischen der Durchführung des Präqualifikationsverfahrens und der
|
||
Ausschreibung bzw. Auftragsvergabe liegt in der Regel ein mehr oder
|
||
weniger langer Zeitraum. Während das Präqualifikationsverfahren los-
|
||
gelöst von einer konkreten Vergabe zu sehen ist, bezieht sich die Aus-
|
||
schreibung auf einen konkreten Auftrag. Auch in diesem Fall kann, z. B.
|
||
im Rahmen eines vereinfachten Verfahrens, beispielsweise eine Prü-
|
||
fung der Unterlagen vorgenommen werden.
|
||
Sofern die Verpflichtung zur europaweiten Ausschreibung besteht, wird
|
||
bei der eigentlichen Ausschreibung der Bedarf im EG-Amtsblatt veröf-
|
||
fentlicht. lm weiteren Verfahren werden nur die Angebote der präquali-
|
||
fizierten Unternehmen berücksichtigt. Dabei kann zwischen dem
|
||
nichtoffenen und dem Verhandlungsverfahren gewählt werden. Das of-
|
||
fene Vergabeverfahren ohne Unternehmens- und Produktbewertung
|
||
kann für hochwertige technische Güter, für die eine hohe Lebensdauer
|
||
gefordert wird, nicht in Frage kommen. Bei der Auftragsvergabe ist da-
|
||
rauf zu achten, dass keine Bevorzugung stattfindet und die geforderten
|
||
Fristen eingehalten werden.
|
||
Ist eine europaweite Vergabe nicht erforderlich, eine Ausschreibung
|
||
aber gewünscht, so kann diese auf verschiedenen Wegen erfolgen,
|
||
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||
|
||
z. B. die Nutzung der Veröffentlichung auf der Internet-Homepage des
|
||
ausschreibenden Unternehmens.
|
||
Es ist zweckmäßig, bei der Auswahl der Hersteller auf einen Kriterien-
|
||
katalog zurückzugreifen. Dabei wird die Gewichtung unterschiedlich
|
||
sein, je nachdem, ob z. B. Nieder-, Mittel- oder Hochspannungskabel
|
||
bzw. Garnituren zu beschaffen sind.
|
||
Bei einer Auftragsvergabe nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist
|
||
nicht allein der Preis entscheidend. Weitere Kriterien sind beispiels-
|
||
weise:
|
||
– Einhaltung der Anwenderanforderungen (z. B. Technische Spezifika-
|
||
tion, aktuelle Reklamationsquote)
|
||
– Eigenschaften der Produkte (Aufbauqualität, Langzeitverhalten, Um-
|
||
weltfreundlichkeit, Betriebserfahrungen usw.)
|
||
– Fertigungsverfahren, Forschung und Entwicklung, Umweltschutz
|
||
– Qualitätsmanagement (QM) beim Hersteller (durchgeführte Prüfun-
|
||
gen, Prüffeldausstattung, Umsetzung des QM-Systems und QM-Ver-
|
||
einbarungen mit Vorlieferanten)
|
||
– Leistungsfähigkeit und Struktur des Lieferanten (Lieferkapazität, Ser-
|
||
viceleistungen, Geschäftsabwicklung, Mängelabwicklung, Bonität
|
||
usw.)
|
||
Ein weiterer Gesichtspunkt könnte sein, dass ein Hersteller für be-
|
||
stimmte Kabel- und Garniturentypen besonders geeignete Technologien
|
||
und Fertigungsstätten hat.
|
||
Nur bei Beachtung aller Kriterien kann die Qualität der Kabel und Garni-
|
||
turen gesichert werden. Die Qualitätsanforderungen müssen vor einer
|
||
konkreten Auftragsvergabe formuliert, in den Bestellbedingungen veran-
|
||
kert und bei Vergabeverhandlungen und -entscheidungen berücksichtigt
|
||
werden. Ihre Erfüllung ist durch den Auftraggeber zu überprüfen. In ganz
|
||
besonderem Maß gilt dies vor dem Hintergrund der Ausfälle zahlreicher
|
||
Chargen aus der Produktion der 1970er Jahre für PE- und VPE-isolierte
|
||
Mittelspannungskabel (zweifach-extrudiert, grafitierte äußere Leitschicht).
|
||
Kabel, insbesondere solche für höhere Spannungsebenen, stellen ein
|
||
komplexes technisches Produkt dar. Sie sind für die Netzbetreiber von
|
||
großer wirtschaftlicher Bedeutung und müssen eine Lebensdauer von
|
||
einigen Jahrzehnten aufweisen. Der heute erreichte hohe Qualitätsstan-
|
||
dard basiert auf einer Verbesserung der Konstruktion, der Fertigung,
|
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|
||
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der Auswahl der Vormaterialien und der Weiterentwicklung der Prüfme-
|
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thoden. Weder aus wirtschaftlichen Gründen noch unter dem Aspekt der
|
||
Versorgungszuverlässigkeit ist ein Nachlassen dieser Qualität vertretbar.
|
||
An die Kabelhersteller und an ihre Produkte sind daher sehr hohe An-
|
||
forderungen zu stellen.
|
||
5.2.3 Abnahme von Lieferungen beim Hersteller und
|
||
Wareneingangsprüfung
|
||
Es liegt im Ermessen des Bestellers, ob und in welchem Umfang er
|
||
Abnahmen im Herstellerwerk durchführt. Solche Abnahmen sind bei
|
||
Kabeln und Garnituren für den Nieder- und Mittelspannungsbereich
|
||
meist auf Ausnahmefälle beschränkt und richten sich danach, welche
|
||
Erfahrungen mit den Produkten des jeweiligen Herstellers bestehen.
|
||
Sinnvoll kann in diesem Zusammenhang z. B. eine Werksabnahme
|
||
der ersten Lieferung eines neuen Herstellers sein (siehe Abschnitt
|
||
5.2.1).
|
||
Bei den Wareneingangsprüfungen werden die angelieferten Produkte
|
||
auf bestimmungsgemäße Lieferung überprüft. Sie ermöglichen weiterhin
|
||
die vergleichende Beurteilung verschiedener Hersteller sowie die Rück-
|
||
kopplung der Ergebnisse mit dem Ziel einer Anpassung der Prüfschärfe,
|
||
falls erforderlich. Wareneingangsprüfungen können in drei Stufen un-
|
||
terteilt werden:
|
||
1. Eingangskontrolle
|
||
2. Qualitätskontrolle
|
||
3. Qualitätsprüfung
|
||
Die Wareneingangskontrolle sollte bei jeder Lieferung durchgeführt wer-
|
||
den, bei Anlieferung am Lager durch dortiges Personal, bei Anlieferung
|
||
an anderen Orten (z. B. Baustelle) durch den entgegennehmenden Mit-
|
||
arbeiter. Dabei werden kontrolliert:
|
||
– sachgemäßer Transport/Anlieferung
|
||
– äußere Unversehrtheit (Inaugenscheinnahme Kabel, Spulen, Verpa-
|
||
ckung Garnituren)
|
||
– ordnungsgemäße Kennzeichnung (Kabel, Spulen, Verpackung Gar-
|
||
nituren)
|
||
– Übereinstimmung von Bestellung und Lieferung (Vollzähligkeit und
|
||
Vollständigkeit)
|
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|
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|
||
Bei der durch Personal mit spezifischen Produktkenntnissen stichpro-
|
||
benartig durchgeführten Qualitätskontrolle werden bestimmte Eigen-
|
||
schaften des Produkts (z. B. Aussehen, Funktion, Beschaffenheit,
|
||
Abmessungen) überprüft.
|
||
lm Rahmen von Stichprobenprüfungen oder nach Auffälligkeiten bei
|
||
Qualitätskontrollen kann durch qualifiziertes Prüfpersonal eine weiter-
|
||
gehende Qualitätsprüfung durchgeführt werden. Bei Kabeln kann z. B.
|
||
durch eine Aufbauprüfung geprüft werden, ob der in den jeweiligen DIN-
|
||
VDE-Bestimmungen genannte Aufbau und die Maße eingehalten sind.
|
||
Um eine ggf. festgestellte Abweichung im Zuge der sich daraus erge-
|
||
benden Reklamation belegen zu können, ist eine entsprechende Aus-
|
||
rüstung (z. B. optisches bzw. elektronisches System zur Wanddicken-
|
||
messung) und Dokumentation erforderlich (Bild 5.2).
|
||
Falls bei Wareneingangskontrollen Mängel festgestellt werden, müssen
|
||
unverzüglich entsprechende Maßnahmen, in der Regel zusammen mit
|
||
dem Hersteller bzw. Lieferanten, eingeleitet werden.
|
||
Bild 5.2 Messplatz zur Aufbauprüfung von Kabeln in einem Prüflabor
|
||
(Quelle: innogy – Eurotest)
|
||
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||
|
||
Sofern für das zu prüfende Kabel bzw. die zu prüfende Garnitur keine
|
||
eindeutigen Vorschriften bestehen oder die Anforderungen über die be-
|
||
stehenden Vorschriften hinausgehen, empfiehlt es sich, im Rahmen der
|
||
technischen Spezifikation auch Art und Umfang der Prüfungen mit dem
|
||
Hersteller bzw. Lieferanten zu vereinbaren. Zu diesen Vereinbarungen
|
||
gehört auch, ob Prüfprotokolle verlangt werden und welche Angaben
|
||
sie im Einzelnen enthalten müssen.
|
||
5.3 Behandlung der Kabel und Garnituren bei Transport und
|
||
Lagerung, Legung und Montage sowie im Betrieb
|
||
Insbesondere die heute im Mittel- und Niederspannungsbereich einge-
|
||
setzten kunststoffisolierten Kabel und deren Garnituren machen äußer-
|
||
lich einen recht robusten Eindruck. Deshalb ist es umso wichtiger, die
|
||
mit deren Handling befassten Personen auf eine sorgfältige Behandlung
|
||
hinzuweisen, da sonst Beschädigungen nicht auszuschließen sind.
|
||
Grundsätzliche Aussagen finden sich in Abschnitt 4.4.
|
||
5.3.1 Transport und Lagerung
|
||
Die Behandlung der Kabel beim Transport hat wesentliche Auswirkun-
|
||
gen auf die spätere Zuverlässigkeit der Kabelanlage.
|
||
Die für den Transport der Kabel verwendeten Spulen müssen sich in
|
||
einem einwandfreien Zustand befinden, um eine Beschädigung der
|
||
Kabel auszuschließen. Insbesondere gilt dies für den Spulenkern, eine
|
||
evtl. vorhandene Einlaufschnecke und die Flanschinnenseiten (z. B.
|
||
keine hervorstehenden Nägel). Ein stabiler Zustand der Spulen ist ferner
|
||
erforderlich, um deren sachgemäße Abladung und Handhabung zu ge-
|
||
währleisten. Die korrekte Rollrichtung der Spule ist durch eine entspre-
|
||
chende Kennzeichnung auf der Spulenscheibe (Richtungspfeil)
|
||
angegeben. Ein wetterfestes Spulenschild muss gut lesbar Hersteller,
|
||
Kabellänge und Kabelkurzzeichen (Typ, Aderanzahl, Nennquerschnitt
|
||
und Nennspannung) enthalten. Vom Rand der Spulenscheibe bis zur
|
||
äußeren Kabellage muss ein ausreichender Abstand eingehalten wer-
|
||
den; Angaben enthalten die Normen der Reihe DIN VDE 0276.
|
||
Die Kabelenden müssen so befestigt sein, dass sich die Enden während
|
||
des Transports nicht lösen können. Ein „Durchnageln“ des Kabels ist
|
||
nicht zulässig. Die Kabelenden müssen während des Transports und
|
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|
||
der Lagerung wasserdicht verschlossen sein. Sie sind mit Endkappen
|
||
abzudichten, die einen dauerhaften, feuchtigkeitsdichten Abschluss zwi-
|
||
schen Mantel und Kappe sicherstellen. Bei VPE-isolierten Mittelspan-
|
||
nungskabeln mit PE-Mantel ist die Verwendung leitfähiger Endkappen
|
||
empfehlenswert, um eventuell im Kabel vorhandene elektrostatische
|
||
Aufladungen abzuleiten.
|
||
Die Beladung der Lieferfahrzeuge muss so erfolgen, dass eine sachge-
|
||
mäße Abladung der Spulen möglich ist. Kabelspulen mit einem Durchmes-
|
||
ser über 1 m sind mit waagrecht liegender Spulenachse zu transportieren
|
||
und zu lagern, um ein Ineinanderfallen der Kabellagen durch Erschütte-
|
||
rungen zu vermeiden. Während des Transports sind die Spulen zuverläs-
|
||
sig zu sichern, um ein Weg- bzw. Ineinanderrollen oder Verrutschen
|
||
auszuschließen. Dies gilt auch bei ggf. erforderlichen Umladungen zwi-
|
||
schen Herstellerwerk und Lieferadresse. Es ist sicherzustellen, dass die
|
||
Kabel beim Transport, Umladen und Lagern durch Hebemittel oder andere
|
||
Gegenstände nicht eingedrückt und damit beschädigt werden.
|
||
Es muss auch dafür Sorge getragen werden, dass auf dem Lagerplatz
|
||
und dem Transportweg keine scharfen oder spitzen Gegenstände in die
|
||
Spule bzw. an das Kabel gelangen. Der Lagerplatz muss so beschaffen
|
||
sein, dass die Kabelspulen nicht in den Boden einsinken bzw. wegrollen
|
||
können.
|
||
Bei Transport und Lagerung von Garnituren müssen die jeweiligen An-
|
||
forderungen des Herstellers eingehalten werden (z. B. Umgebungsbe-
|
||
dingungen, max. Verwendungsdauer).
|
||
5.3.2 Legung und Montage
|
||
Schon bei der Auswahl der Kabeltrasse sind die Gegebenheiten für die
|
||
Kabellegung zu beachten. Berücksichtigt werden müssen auch andere
|
||
Leitungen im Verlauf der Kabeltrasse. lm Zuge der Trassierung muss
|
||
entsprechend den örtlichen Gegebenheiten (z. B. Bodenbeschaffenheit
|
||
und Oberfläche) das angemessene Legeverfahren, eventuell abschnitts-
|
||
weise, festgelegt werden.
|
||
Bei der Kabellegung ist, je nach Legeverfahren, auf einen ordnungsge-
|
||
mäßen Kabelgraben und eine sorgfältige Einsandung (falls erforderlich)
|
||
bzw. Wiederverfüllung zu achten (siehe Abschnitt 4). Bei verrohrten Stre-
|
||
cken ist sicherzustellen, dass die Kabelmäntel an der Rohreinführung
|
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||
|
||
nicht beschädigt werden und die Rohre frei von Verunreinigungen blei-
|
||
ben. Die in den jeweiligen DIN-VDE-Bestimmungen angegebenen nied-
|
||
rigsten zulässigen Legetemperaturen und die kleinsten zulässigen
|
||
Biegeradien dürfen nicht unterschritten werden. Ergeben sich im Zuge
|
||
der Bauabwicklung Änderungen bei der Legung ist dies bei der Kabel-
|
||
belastbarkeit zu berücksichtigen.
|
||
In jedem Fall muss das Kabel im Zuge der Legung sorgfältig beobachtet
|
||
werden, alle Besonderheiten sind festzuhalten. Die Protokollierung der
|
||
Zugkräfte ist empfehlenswert (Zugkraftschreiber). Kritische Stellen sollten
|
||
nach der Kabellegung kontrolliert und dazu bei Verdacht auf Beschädi-
|
||
gungen gegebenenfalls auch aufgegraben werden. Es empfiehlt sich,
|
||
nach der Kabellegung eine Mantelprüfung entsprechend DIN VDE 0276
|
||
durchzuführen, da so Beschädigungen des Mantels festgestellt werden
|
||
können. Bei Verlegung größerer Längen in Luft (Kabelpritschen, Kabel-
|
||
keller) empfiehlt sich, je nach Bedeutung der Kabelstrecke, zusätzlich
|
||
eine Primärisolationsprüfung, da Beschädigungen durch eine Sichtkon-
|
||
trolle nicht sicher ausgeschlossen werden können.
|
||
Die Montage der Garnituren muss streng nach den Montageanleitungen
|
||
des Herstellers erfolgen. In jedem Fall ist auf Sauberkeit zu achten, auch
|
||
wenn die Montage der heute üblichen vorgefertigten Garnituren wesent-
|
||
lich einfacher ist als die früher angewandte Wickeltechnik. Aufgrund der
|
||
zunehmenden Vergabe von betrieblichen Tätigkeiten (Schaltberechti-
|
||
gung, Arbeitsstelle einrichten, Kabel- und Phasenauslese, Mantelprü-
|
||
fung, Arbeiten unter Spannung) und Änderungen bei Material, Technik,
|
||
Vorgaben der Arbeitssicherheit, Umweltschutz und weiterer Richtlinien,
|
||
ist der Schulung von Monteuren ein besonderes Augenmerk zu widmen.
|
||
Die Qualifizierung der Monteure erfolgt meist durch die Teilnahme an
|
||
Garniturenschulungen (des Herstellers) bis hin zu wiederkehrenden mo-
|
||
dularen Schulungen mit Prüfung und Zulassung beim jeweiligen Netz-
|
||
betreiber. Inhaltlich sollte die Schulung Kenntnisse in Theorie und Praxis,
|
||
handwerkliche Fertigkeiten bis hin zur Überprüfung der Ausrüstung um-
|
||
fassen. Die Wichtigkeit von Überwachungsmaßnahmen ergibt sich aus
|
||
der Überlegung, dass Mängel meist nicht sichtbar und schwer rückver-
|
||
folgbar sind und oft erst mittel- und langfristig zu Störungen mit hohen
|
||
Folgekosten führen. Bewährt haben sich stichprobenartige Montagekon-
|
||
trollen vor Ort. Durch ein regelmäßiges Qualitätsaudit mit nachvollzieh-
|
||
barer persönlicher Monteurkennzeichnung an jeder Kabelgarnitur kann
|
||
das Qualitätsbewusstsein weiter gefördert werden [5.12]. Abgerundet
|
||
kann dieses System werden durch eine offene Feedback-Kultur in Ver-
|
||
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|
||
|
||
bindung mit vorher vereinbarten wirksamen Konsequenzen (z. B. Bonus/
|
||
Malusssystem, Nachschulungen, verstärkte Kontrollen). Im Hinblick auf
|
||
die übliche Kostendiskussion bei qualitätsbasierten Maßnahmen ist es
|
||
vorteilhaft, dies im internen Regelwerk zu verankern und die jeweiligen
|
||
Vorteile für das Montageunternehmen, den Vorgesetzten und dem ein-
|
||
zelnen Monteur hervorzuheben. Auch viele Tiefbau- sowie Montagefir-
|
||
men tragen diesem Gedanken durch entsprechende Schulungen und
|
||
zum Teil eigene Qualitätsmanagementsysteme Rechnung [5.12].
|
||
Für den Bereich des Tiefbaus ist hier insbesondere auf das „RAL-Güte-
|
||
zeichen Kabelleitungstiefbau“ hinzuweisen, das an Fachunternehmen
|
||
nach erfolgreichem Ausgang einer eingehenden Prüfung gemäß detaillier-
|
||
ter Kriterien vergeben wird. Nähere Einzelheiten können [5.13] entnommen
|
||
werden. Auch in den ATB-BeStra (Allgemeine Technische Bestimmungen
|
||
für die Benutzung von Straßen durch Leitungen und Telekommunikations-
|
||
linien [5.14]; siehe auch Abschnitt 4) wird hierauf Bezug genommen. So
|
||
kann die Forderung, dass Planung und Bauausführung von Tiefbaumaß-
|
||
nahmen im öffentlichen Verkehrsraum von einschlägig qualifizierten Fach-
|
||
firmen mit Erfahrung durchzuführen sind, u. a. durch den Nachweis des
|
||
RAL-Gütezeichens Kabelleitungstiefbau erfüllt werden [5.15, 5.16].
|
||
5.3.3 Betrieb
|
||
Während des Betriebs sind die Kabel sowohl elektrischen als auch me-
|
||
chanischen Beanspruchungen ausgesetzt. Eine thermische Überlastung
|
||
der Kabelstrecken kann durch sorgfältige Planung und im Fehlerfall
|
||
durch den Netzschutz vermieden werden. Die im Erdschlussfall in ge-
|
||
löschten Netzen auftretende Spannungserhöhung in den nicht betroffe-
|
||
nen Leitern kann bei stark vorgeschädigten Kabeln einen inneren Fehler
|
||
auslösen. In gemischten Netzen mit Übergängen von Freileitungen auf
|
||
Kabel werden die Kabel üblicherweise durch Überspannungsableiter vor
|
||
Gewitterüberspannungen geschützt.
|
||
Die Erfahrung zeigt, dass in den meisten Fällen nicht die elektrischen,
|
||
sondern vielmehr die mechanischen Belastungen zu Schäden an Ka-
|
||
beln führen. Besonders bei Bauarbeiten auf und in unmittelbarer Nähe
|
||
der Kabeltrasse werden die Kabel häufig beschädigt. Führt diese Be-
|
||
schädigung unmittelbar zu einem Erd- oder Kurzschluss, so wird sie
|
||
auch vom Netzbetrieb sofort erkannt und kann ordnungsgemäß beho-
|
||
ben werden. Bleibt die Beschädigung dagegen zunächst unbemerkt, so
|
||
kann z. B. über eine längere Zeit Wasser in das Kabel eindringen und
|
||
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|
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|
||
|
||
letztlich ein noch größerer Schaden entstehen. Es hat sich deshalb be-
|
||
währt, nach entsprechenden Bauarbeiten die Baustelle vor dem Wie-
|
||
derverfüllen des Kabelgrabens zu kontrollieren bzw. nach Abschluss der
|
||
Bauarbeiten den Kabelmantel auf Beschädigungen zu überprüfen (Man-
|
||
telprüfung; siehe Abschnitt 5.4.1 und 7.3.3).
|
||
5.4 Prüfung und Diagnose von Kabelanlagen
|
||
Prüfungen und Diagnosen an Kabeln mit zugehöriger Abschluss- und
|
||
Verbindungstechnik werden durchgeführt, um die Anlage auf Montage-
|
||
fehler zu überprüfen, Isolations- oder Mantelfehler aufzudecken oder
|
||
den Alterungszustand der Anlage abzuschätzen.
|
||
Prüfungen können nach der Legung oder Montage, aber auch nach
|
||
einer Reparatur oder Umlegung durchgeführt werden. Dabei spricht
|
||
man auch von Inbetriebnahmeprüfungen. Ob und gegebenenfalls in wel-
|
||
chen Zeitabständen eine Prüfung oder Diagnose von betriebsbean-
|
||
spruchten Kabelanlagen erfolgt, liegt im Ermessen des Betreibers [5.17].
|
||
Eine detailliert geführte Kabelfehlerstatistik mit Erfassung von z. B. Ka-
|
||
beltyp, Kabelhersteller, Kabelbaujahr, Störungsort, Störungsursache,
|
||
Störungsauswirkung und Störungsquote kann dabei sehr hilfreich sein.
|
||
Grundsätzlich muss man hier natürlich berücksichtigen, dass in konse-
|
||
quenter Anwendung des Qualitätsregelkreises, die Qualität nicht in eine
|
||
Kabelanlage hineingeprüft bzw. diagnostiziert werden kann. Die Anwen-
|
||
dung einer entsprechenden Prüf- bzw. Diagnosesystematik kann jedoch
|
||
sehr hilfreich sein, die Fehlerursachen klar zu erkennen, und innerbe-
|
||
trieblich die konkreten Abhilfemaßnahmen durchzusetzen.
|
||
5.4.1 Inbetriebnahmeprüfung
|
||
Vor einer Inbetriebnahme der fertig gestellten Kabelanlage ist die Sicht-
|
||
prüfung nach DIN VDE 0105 obligatorisch und stellt eine Mindestanfor-
|
||
derung dar. Weitere Prüfungen sind teilweise in den gültigen Ausgaben
|
||
der Normreihe DIN VDE 0276 empfohlen. Diese stellen eine qualitäts-
|
||
sichernde Maßnahme zur Überprüfung der Legung und Montage dar.
|
||
5.4.1.1 Inbetriebnahmeprüfung an Niederspannungskabel
|
||
Für Niederspannungskabel wird eine Mantelprüfung in der Norm DIN
|
||
VDE 0276-603 empfohlen.
|
||
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|
||
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|
||
|
||
Die Mantelprüfung (siehe auch Abschnitt 7.3.3) hat sich als eine einfache
|
||
und zuverlässige Methode zur „Überprüfung der Unversehrtheit des
|
||
Kunststoffaußenmantels“ mit dem Ziel der Feststellung von äußeren Ka-
|
||
belbeschädigungen erwiesen. Sie wird mit Gleichspannung durchgeführt.
|
||
Bei Kabeln mit einer Papier-Masse-Isolierung ist eine Mantelprüfung nur
|
||
möglich, wenn das Kabel mit einer Kunststoffhülle ausgestattet ist. Ent-
|
||
sprechend DIN VDE 0276 werden PE-Mäntel mit Gleichspannung bis 5
|
||
kV und PVC-Mäntel mit Gleichspannung bis 3 kV geprüft.
|
||
5.4.1.2 Inbetriebnahmeprüfung an Mittelspannungskabel
|
||
In der aktuellen Ausgabe der DIN VDE 0276-620, Teil 10 C wird diesem
|
||
Sachverhalt nach der Überarbeitung deutlich mehr Bedeutung beigemes-
|
||
sen. Dort werden in Form eines „Leitfaden für die Verwendung“ Hinweise
|
||
mit Voraussetzungen, Anlässen, Auswahlkriterien und entsprechende
|
||
Empfehlungen gegeben. Dieser Leitfaden nennt Maßnahmenschritte und
|
||
gibt dem Anwender die Möglichkeit, Methoden und Prozessschritte kom-
|
||
petent für seine Netzerfordernisse festzulegen. So wurden auch die „Emp-
|
||
fohlenen Prüfungen nach der Legung“ den aktuell internationalen und
|
||
nationalen Erkenntnissen normativ eingearbeitet.
|
||
Als Erläuterung für die praktische Umsetzung beim Anwender wurde im
|
||
Forum Netze Netztechnik (FNN) in einem Technischen Hinweis mit dem
|
||
Titel „Inbetriebnahmeprüfung von MS-Kabeln“ wurde ein Stufenmodell
|
||
entwickelt, welches dem Netzbetreiber die Entscheidung für ein Inbe-
|
||
triebnahmekonzept vereinfacht (Tabelle 5.1).
|
||
Hinweis: Bei der Prüfkonzeptfestlegung ist zu beachten, dass die Prüf-
|
||
zeiten in der Norm DIN VDE 0276-620, Teil 10-C auf den Technologie-
|
||
kenntnissen bei der Produktentwicklung basieren. Dem o. g. FNN
|
||
Technischer Hinweis liegen Prüfzeiten zu Grunde, die von Anwendern
|
||
253
|
||
Tabelle 5.1 Mögliche Stufen der Inbetriebnahmeprüfung [5.18]
|
||
Stufe
|
||
Sichtprüfung
|
||
Kabelmantel-
|
||
prüfung
|
||
Spannungs -
|
||
prüfung
|
||
TE-Messung
|
||
A
|
||
X
|
||
-
|
||
-
|
||
-
|
||
B
|
||
X
|
||
X
|
||
-
|
||
-
|
||
C
|
||
X
|
||
X
|
||
X
|
||
-
|
||
D
|
||
X
|
||
X
|
||
X
|
||
X
|
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||
|
||
254
|
||
empirisch ermittelt wurden. Jedoch sind sowohl „VDE-Prüfzeiten“, als
|
||
auch „FNN-Prüfzeiten“ als empfohlene Werte anzusehen.
|
||
Insbesondere bei den Spannungsprüfungen sind die unterschiedlichen
|
||
Prüfzeiten zu beachten, da diese sich an die unterschiedlichen Ausprä-
|
||
gungen (Produktentwicklung für Norm und Inbetriebnahmeprüfung als
|
||
QS für die Garniturenmontage) orientieren.
|
||
Die Mantelprüfung wird von den meisten Anwendern durchgeführt;
|
||
Spannungs- und TE-Prüfungen der Isolierung werden darüber hinaus
|
||
bei Bedarf angewendet.
|
||
Innere Fehler, die nicht mit einer Beschädigung des Außenmantels ein-
|
||
hergehen bzw. bei Legung in Luft oder im Rohr, können mit einer Mantel-
|
||
prüfung nicht erkannt werden. Um diese zu erkennen kann eine
|
||
Spannungsprüfung, ggf. in Kombination mit TE-Messung durchgeführt
|
||
werden.
|
||
Für Spannungsprüfungen gelten die Vorzugswerte gemäß Tabelle 5.2.
|
||
Bei papierisolierten Kabeln wird für Spannungsprüfungen bereits seit
|
||
vielen Jahrzehnten mit Erfolg die Gleichspannungsprüfung eingesetzt.
|
||
Der apparative Aufwand ist gering und die Aufdeckung von betriebsge-
|
||
fährdenden Fehlstellen ist bei papierisolierten Kabeln erfahrungsgemäß
|
||
mit ausreichender Sicherheit möglich.
|
||
Für die Spannungsprüfung VPE-isolierter Mittelspannungskabel (gilt
|
||
auch für PE-isolierte Kabel) ist die Gleichspannung aus mehreren
|
||
Gründen ungeeignet. Bei neuen Kabelanlagen oder nach Reparaturen
|
||
führt die Gleichspannungsprüfung nicht zu Teilentladungen, auch wenn
|
||
|
||
Isolierstoff
|
||
Prüfspannung
|
||
Prüfpegel
|
||
Prüfzeit
|
||
PVC und Papier
|
||
Gleichspannung
|
||
5,6 – 8•U0
|
||
15 – 30 min
|
||
Wechselspannung 45 – 65 Hz
|
||
2•U0
|
||
30 min
|
||
Wechselspannung 0,1 Hz
|
||
3•U0
|
||
30 min
|
||
VPE
|
||
Wechselspannung 20 – 300 Hz
|
||
2•U0
|
||
60 min
|
||
Wechselspannung 0,1 Hz
|
||
3•U0
|
||
60 min
|
||
Tabelle 5.2 Spannungsprüfungen an Mittelspannungskabeln;
|
||
Vorzugswerte für Prüfpegel und -zeiten
|
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|
||
|
||
diese bei Betriebsspannung hohe Werte erreichen und so innerhalb
|
||
kurzer Zeit zu einem Fehler führen würden. Bei gealterten Kabeln wird
|
||
bei einer Gleichspannungsbeanspruchung der für die Aufdeckung in-
|
||
homogener leitender Fehlstellen (z. B. water tree) erforderliche Um-
|
||
schlag in einen ersten Teildurchschlag und der dann schließlich zum
|
||
Aufdecken der Fehlstelle führende Prozess des electrical treeing im All-
|
||
gemeinen nicht initiiert. Andererseits rufen Durchschläge während der
|
||
Prüfung Wanderwellenvorgänge auf dem Kabel hervor und führen so
|
||
zu einer zusätzlichen Spannungsbeanspruchung. Dadurch kann es bei
|
||
geschädigten bzw. betriebsgealterten VPE-isolierten Kabeln im Rah-
|
||
men der Prüfung zu einer ungewollten Schädigung des Kabels kom-
|
||
men.
|
||
Auch in den letzten Jahren wurden intensive Entwicklungsarbeiten mit
|
||
dem Ziel durchgeführt, Hard- und softwaremäßig leicht handhabbare
|
||
Prüfmethoden zu entwickeln, die zuverlässige Hinweise auf die
|
||
Betriebstüchtigkeit geben und das Kabel nicht schädigen. Es werden
|
||
verschiedene Verfahren, vor allem die Prüfung mit 0,1-Hz-Wechselspan-
|
||
nung und die Prüfung mit Wechselspannung 45 Hz bis 65 Hz (Reso-
|
||
nanzprüfanlage), eingesetzt. Neu sind auch aus der IEC 60502-2
|
||
übernommene Prüfungen mit Wechselspannung in einem Frequenzbe-
|
||
reich von 20 bis 300 Hz bei 2 · U0. Problematisch bei reinen Spannungs-
|
||
prüfungen – auch bei der 0,1-Hz-Spannungsprüfung – ist, dass sie nur
|
||
eine „Ja-Nein-Aussage“ liefern, d. h. die Kabelanlage hat entweder die
|
||
Prüfung bestanden oder ist durchgeschlagen. Um weitergehende
|
||
Aussagen über die Betriebstüchtigkeit zu ermöglichen, können in Ver-
|
||
bindung mit Spannungsprüfungen z. B. Teilentladungsmessungen
|
||
durchgeführt werden (siehe Abschnitt 5.4.2).
|
||
Die verschiedenen Verfahren zur Vor-Ort-Prüfung von Kabelanlagen
|
||
wurden in vergleichenden Untersuchungen im Detail betrachtet; nähere
|
||
Einzelheiten können [5.19] entnommen werden.
|
||
5.4.1.3 Inbetriebnahmeprüfung an Hoch- und Höchst -
|
||
spannungskabel
|
||
Einzelheiten zu Art und Umfang von Inbetriebnahmeprüfungen an Hoch-
|
||
und Höchstspannungskabel werden projektspezifisch zwischen Betrei-
|
||
ber und Lieferant vereinbart. Die relevanten Normen für Hochspan-
|
||
nungskabel (DIN VDE 0276-632) und Höchstspannungskabel (DIN VDE
|
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0276-2067) enthalten „Empfohlene Prüfungen nach der Legung“.
|
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In den Normungsgremien werden grundsätzlich die zur Verfügung ste-
|
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henden und auch weiterentwickelten Messtechniken hinsichtlich ihrer
|
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Praxistauglichkeit und Aussagequalität bewertet. Konkret in der Hoch-
|
||
spannungstechnik sind alternative Verfahren zur bewährten Prüfwech-
|
||
selspannung in der Erprobung [5.20].
|
||
5.4.2 Diagnose
|
||
Die Prüfung führt zu einer qualitativen (JA/NEIN) Aussage (siehe Ab-
|
||
schnitt 5.4.1) und bezieht sich auf den augenblicklichen Zustand bei ge-
|
||
genüber der Betriebsspannung deutlich erhöhtem Prüfpegel und
|
||
angemessener Prüfdauer, z. B. um den Anforderungen von DIN VDE
|
||
0276-620 zu genügen.
|
||
Bei einer Prüfung kann es durch verschiedene Ursachen zu einer Vor-
|
||
schädigung bzw. Zerstörung kommen. Bei einer Diagnose darf es
|
||
weder zu Vorschädigung bzw. Zerstörung kommen.
|
||
Durch die Anwendung von Diagnoseverfahren soll eine bessere Cha-
|
||
rakterisierung des Alterungszustands ermöglicht werden. Hierzu wurden
|
||
verschiedene Verfahren für die unterschiedlichen Isolierwerkstoffe ent-
|
||
wickelt [5.21].
|
||
Hier sind im Wesentlichen folgende Verfahren zu nennen:
|
||
– 0,1-Hz-Verlustfaktormessung
|
||
– Messung der Wiederkehrspannung
|
||
– Relaxationsstrommessung
|
||
– Teilentladungsmessverfahren
|
||
Diese Verfahren werden im Einzelnen im Kapitel 8 beschrieben.
|
||
5.5 Sanierung water-tree-geschädigter Mittelspannungskabel
|
||
In den USA wurden die sogenannten URD-Mittelspannungskabel (un-
|
||
derground residential distribution cable) häufig ohne den schützenden
|
||
Außenmantel in das Erdreich gelegt. Isolationsfehler in PE- und VPE-
|
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Kabeln sind dort bereits nach kürzester Zeit und erheblich zahlreicher
|
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als in Europa aufgetreten.
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Kabelbearbeitungswerkzeuge
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Mitte der 1980er Jahre wurde daher eine Technologie zur Sanierung
|
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water-tree-geschädigter PE-, VPE- und EPR-isolierter Mittelspannungs-
|
||
kabel entwickelt und zunächst in Nordamerika eingesetzt. In Deutsch-
|
||
land wurde dieses Verfahren vereinzelt seit 1993 angewendet [5.22,
|
||
5.23].
|
||
Bei diesem Verfahren wird eine Silikonflüssigkeit unter Druck in die
|
||
(mehrdrähtigen) Leiter der Kabel injiziert. Die Silikonflüssigkeit diffundiert
|
||
in die Isolierung des Kabels und polymerisiert dort mit eventuell vorhan-
|
||
denem Wasser. Die Moleküle der neu entstandenen dielektrischen Flüs-
|
||
sigkeit erreichen fast die fünfzigfache Größe der Wassermoleküle und
|
||
füllen daher die mikroskopischen Hohlräume in den water trees dauer-
|
||
haft aus.
|
||
Durch die injizierte Silikonflüssigkeit soll die Spannungsfestigkeit der
|
||
kunststoffisolierten Mittelspannungskabel verbessert werden. Allerdings
|
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liegen keine umfangreiche statistisch belastbare Aussagen über die
|
||
Langzeitwirkung vor.
|
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||
6 Arbeitssicherheit und Umweltschutz
|
||
„Jeder hat das Recht auf Leben und körperliche Unversehrtheit“ – diese
|
||
wichtige Aussage im Artikel 2 des Grundgesetzes ist natürlich auch tref-
|
||
fend für Tätigkeiten im Umfeld mit Kabelanlagen.
|
||
Fragen der Arbeitssicherheit treten sowohl während der Errichtung, so
|
||
z. B. beim Kabelleitungstiefbau, als auch bei der Montage und im Be-
|
||
trieb, so z. B. bei der Kabelfehlersuche, auf. Der Umweltschutz ist bei
|
||
der Herstellung des Kabels, dem Kabelleitungstiefbau im laufenden Be-
|
||
trieb bis hin zur Außerbetriebnahme und nach der Bergung bei Verwer-
|
||
tung bzw. Entsorgung des Kabels zu beachten.
|
||
6.1 Arbeitssicherheit
|
||
Arbeiten im Zusammenhang mit Kabelanlagen berühren die verschie-
|
||
densten Aspekte der Arbeitssicherheit. Das Spektrum reicht vom Aus-
|
||
heben des Kabelgrabens und der damit erforderlichen Absicherung der
|
||
Baustelle über die Gewährleistung der Arbeitssicherheit bei den ver-
|
||
schiedensten Arbeiten zur Errichtung, Erweiterung und Reparatur von
|
||
Kabelanlagen bis zur Einhaltung der entsprechenden Vorschriften bei
|
||
der Prüfung von Kabelanlagen.
|
||
Um diesem vielfältigen Spektrum in ausreichendem Umfang Rechnung
|
||
tragen zu können, muss, noch ehe mit den geplanten Arbeiten begon-
|
||
nen werden darf, eine Gefährdungsbeurteilung durchgeführt werden.
|
||
Dabei müssen alle voraussehbaren Arbeitsabläufe betrachtet werden.
|
||
Gerade bei den hier aufgezeigten nicht stationären Arbeitsplätzen
|
||
sowie bei der Beseitigung von Störungen liegen besondere Gefährdun-
|
||
gen vor, die auch besonders berücksichtigt werden müssen. Für die
|
||
dabei ermittelten Gefahren müssen konkrete Arbeitsschutzmaßnahmen
|
||
festgelegt werden. Das Ergebnis der Gefährdungsbeurteilung und die
|
||
daraus abgeleiteten Arbeitsschutzmaßnahmen bilden auch die Grund-
|
||
lage für erforderliche Unterweisungen bzw. Einweisungen. Diese
|
||
Grundsätze gelten auch für Partnerfirmen der Auftraggeber, die ent-
|
||
sprechende Tätigkeiten auf Grundlage von Werkverträgen ausführen.
|
||
Bei der Erstellung von Gefährdungsbeurteilungen können bereits be-
|
||
stehende Handlungsanleitungen der Arbeitsschutzbehörden der Bun-
|
||
desländer sowie der Unfallversicherungsträger Hilfestellung bieten. Die
|
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wichtigsten Ergebnisse und die daraus abgeleiteten Maßnahmen sol-
|
||
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||
|
||
cher Gefährdungsbeurteilungen sind in den nachfolgenden Punkten
|
||
näher beschrieben.
|
||
6.1.1 Unfallverhütung bei Bauarbeiten
|
||
Die Arbeitssicherheit beginnt mit der ordnungsgemäßen Absperrung und
|
||
Kennzeichnung der Baustelle vor Beginn der Arbeiten. Dabei sind die
|
||
jeweils gültigen Vorschriften, z. B. bei Baustellen auf öffentlichen Stra-
|
||
ßen die Straßenverkehrsordnung, zu beachten.
|
||
Von besonderer Bedeutung sind weiterhin die Vorschriften der DGUV
|
||
Vorschrift 39 „Bauarbeiten“ (früher BGV C 22). So hat der Unternehmer
|
||
die Pflicht, sich vor Beginn der Bauarbeiten zu erkundigen, ob im vor-
|
||
gesehenen Arbeitsbereich Anlagen (Kabel, Gasleitungen und andere
|
||
elektrische Anlagen, wie auch Anlagen mit Explosionsgefahren, u. ä.)
|
||
vorhanden sind, durch die Personen bei der Arbeit gefährdet werden
|
||
bzw. die bei den Arbeiten beschädigt werden können. Bei unvermutetem
|
||
Antreffen derartiger Anlagen sind die Bauarbeiten sofort zu unterbre-
|
||
chen und der jeweilige Betreiber zu informieren.
|
||
Zur Sicherung der Baustelle gehört auch je nach örtlichen Gegebenhei-
|
||
ten der sachgemäße Verbau der Kabelgräben, um dem Abrutschen von
|
||
Erdmassen vorzubeugen. Entsprechende Richtlinien sind in DIN 4124
|
||
„Baugruben und Gräben“ enthalten. Gräben und Schächte sind durch
|
||
stabile Geländer zu sichern, farbige Absperrleinen oder farbige Bänder
|
||
können zusätzlich als Warnhinweis eingesetzt werden.
|
||
6.1.2 Die fünf Sicherheitsregeln
|
||
Das kompromisslose Einhalten der fünf Sicherheitsregeln bei Arbeiten
|
||
an elektrischen Anlagen garantiert wie am Anfang des Kapitel erwähnt,
|
||
die körperliche Unversehrtheit aller Beteiligten hinsichtlich des Auftretens
|
||
der Gefahren des elektrischen Stroms und sie sind stets einzuhalten:
|
||
1. Freischalten
|
||
2. Gegen Wiedereinschalten sichern
|
||
3. Spannungsfreiheit feststellen
|
||
4. Erden und Kurzschließen
|
||
5. Benachbarte, unter Spannung stehende Teile abdecken oder ab-
|
||
schranken
|
||
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||
|
||
Beim Freischalten von Kabeln ist zu beachten, dass Einspeisungen von
|
||
mehreren Punkten aus vorliegen können. So sind alle Ein- bzw. Aus-
|
||
schaltstellen von Kabelstrecken größer 1.000 V grundsätzlich kurz-
|
||
schlussfest zu erden, d. h. die Erdungsvorrichtungen müssen die
|
||
maximal auftretenden Kurzschlussströme sicher beherrschen. Der ver-
|
||
stärkte Einsatz seit den 1990er Jahren von parallel einspeisenden Er-
|
||
zeugungsanlagen in das Niederspannungsnetz führte auch zu einem
|
||
Umdenken bei Arbeiten in Anlagen kleiner 1.000 V. So wird zur Vermei-
|
||
dung gefährlicher Spannungen empfohlen, generell auch bei Arbeiten
|
||
im spannungsfreiem Zustand an Niederspannungskabelanlagen an der
|
||
Arbeitsstelle bzw. so nah wie möglich zu Erden und Kurzzuschließen.
|
||
Die Wirksamkeit der zweiten Sicherheitsregel „Sichern gegen Wieder-
|
||
einschalten“ nach dem Freischalten kann in Abhängigkeit der örtlichen
|
||
Gegebenheiten (u. a. Zutritt durch Laien) z. B. durch entsprechende Ver-
|
||
riegelungseinrichtungen, Schlüsselschalter oder Warnbänder weiter er-
|
||
höht werden. Ein Verbotsschild gegen Wiedereinschalten ist ohne
|
||
Einschränkungen immer gefordert. Die erforderlichen Arbeitsschritte gel-
|
||
ten für alle Ausschaltstellen.
|
||
6.1.3 Sicherheitsmaßnahmen an der Arbeitsstelle
|
||
Während das Feststellen der Spannungsfreiheit an Kabelanlagen an
|
||
den Ausschaltstellen mittels geeigneter Spannungsprüfer möglich ist,
|
||
gestaltet sich dies bei Arbeiten an der Kabelstrecke schwieriger, da der
|
||
Leiter am ungeschnittenen Kabel nicht zugänglich ist.
|
||
Entsprechend DIN VDE 0105-100 kann auf das Feststellen der Span-
|
||
nungsfreiheit verzichtet werden, wenn „das Kabel oder die isolierte Lei-
|
||
tung von der Ausschaltstelle bis zur Arbeitsstelle verfolgt werden kann,
|
||
oder das Kabel oder die isolierte Leitung eindeutig ermittelt ist, z. B.
|
||
durch Kabelpläne, Bezeichnungen, Kabelsuchgeräte, Kabelauslesege-
|
||
räte“.
|
||
Leider hat die Praxis gezeigt, dass es z. B. infolge fehlerhafter Kabel-
|
||
pläne oder durch Verwechselungen in Einzelfällen zur Auswahl eines
|
||
falschen, unter Spannung stehenden Kabels kommen kann. In solchen
|
||
Fällen kann es dann zu schweren Arbeitsunfällen kommen. Deshalb
|
||
wurden Geräte entwickelt, mit denen Kabel an der Arbeitsstelle sicher
|
||
durchtrennt und gezielt kurzgeschlossen werden können. Wird auf diese
|
||
Weise ein unter Spannung stehendes Kabel geschnitten, so erfolgt eine
|
||
automatische Abschaltung durch den Netzschutz, ohne dass eine Per-
|
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||
|
||
sonengefährdung eintritt. Bewährt haben sich zurückliegend so ge-
|
||
nannte Kabelschieß- bzw. Sicherheitsschneideinrichtungen.
|
||
Kabelschießgeräte werden nur noch vereinzelt eingesetzt. Bei diesen
|
||
Geräten wird ein Meißel durch eine Pulverladung in das Kabel getrieben,
|
||
das Kabel wird abgeschnitten und kurzgeschlossen. Kabelschießgeräte
|
||
fallen unter das Waffengesetz. Sie benötigen eine Bauartzulassung und
|
||
sind alle zwei Jahre einer Wiederholungsprüfung zu unterziehen. Bei
|
||
ihrer Anwendung ist zusätzlich die DGUV Vorschrift 56 (früher BGV D
|
||
9) „Arbeiten mit Schussapparaten“ zu beachten. Die dem Unternehmer
|
||
obliegende Pflicht zur sicheren Aufbewahrung des Gerätes und der Mu-
|
||
nition, sowohl in der Firma als auch auf der Baustelle, erfordert entspre-
|
||
chende organisatorische Maßnahmen.
|
||
Bei Sicherheitsschneideinrichtungen werden die in den Scherkopf ein-
|
||
gespannten Kabel hydraulisch abgeschnitten, wobei sich der Bedie-
|
||
nende mit der den Scherkopf antreibenden Pumpe, elektrisch bzw.
|
||
manuell in sicherer Entfernung von der Arbeitsstelle, also der poten-
|
||
ziellen Gefahrenstelle, befindet. Bei der Verwendung einer Sicherheits-
|
||
262
|
||
Bild 6.1 Isoliertes Locheisen und zweipoliger Spannungsprüfer zur
|
||
Prüfung auf Spannungsfreiheit bei Niederspannungskabeln
|
||
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||
|
||
schneideinrichtung werden in jedem Fall alle eingespannten Kabel-
|
||
adern sicher durchtrennt und kurzgeschlossen. Gleichzeitig ist das
|
||
Risiko einer ungewollten Beschädigung benachbarter Kabel erheblich
|
||
reduziert.
|
||
Nach dem Einsatz von Kabelschieß- oder Schneidgeräten ist zu prüfen,
|
||
ob Netzschutzeinrichtungen angesprochen haben. Dazu ist im Hoch-
|
||
spannungsnetz eine Rückfrage bei der netzführenden Stelle notwendig.
|
||
Dabei ist zu beachten, dass Schutzmeldungen eventuell wegen tech-
|
||
nisch bedingter Meldelaufzeiten erst mit Zeitverzögerung registriert wer-
|
||
den. Im Niederspannungsnetz ist in den benachbarten Stationen zu
|
||
prüfen, ob Sicherungen ausgelöst haben.
|
||
An Niederspannungskunststoffkabeln kann die Spannungsfreiheit an
|
||
der Arbeitsstelle nach dem Entfernen des Außenmantels auch mit einem
|
||
isolierten Locheisen und einem zweipoligen Spannungsprüfer festge-
|
||
stellt werden (Bild 6.1).
|
||
6.1.4 Arbeiten unter Spannung
|
||
Gestiegene Anforderungen der Kunden an eine unterbrechungsfreie
|
||
Stromversorgung aber auch wirtschaftliche Gründe führten zurücklie-
|
||
gend zu einem verstärkten Einsatz des Arbeiten unter Spannung (AuS)
|
||
im Niederspannungsbereich. Das sicherste Arbeiten bleibt auch weiter-
|
||
hin das Arbeiten im spannungsfreiem Zustand.
|
||
Die Entwicklung der Kabeltechnik, der Arbeitsmittel und der zum Einsatz
|
||
kommenden Technologien machten es möglich, dass das Arbeiten unter
|
||
Spannung entsprechend dem Stand der Technik gängige Praxis gewor-
|
||
den ist und zu einem sicheren Arbeitsverfahren zählt.
|
||
6.1.4.1 Gesetzliche Grundlagen
|
||
Basis für die Beschreibung von Tätigkeiten auch für AuS ist das Arbeits-
|
||
schutzgesetz. So wird im §4 ausgesagt: „… der Arbeitgeber hat Maß-
|
||
nahmen mit dem Ziel zu planen, Technik, Arbeitsorganisation, sonstige
|
||
Arbeitsbedingungen, soziale Beziehungen und Einfluss der Umwelt auf
|
||
den Arbeitsplatz sachgerecht zu verknüpfen. Gefahren sind an ihrer
|
||
Quelle zu bekämpfen. Individuelle Schutzmaßnahmen sind nachrangig
|
||
zu anderen Maßnahmen“.
|
||
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||
|
||
Die Voraussetzungen und Regeln für das Arbeiten an unter Spannung
|
||
stehenden Teilen sind in den Unfallverhütungsvorschriften DGUV Vor-
|
||
schrift 3 (früher BGV A 3) „Elektrische Anlagen und Betriebsmittel“, den
|
||
dazu gehörenden Regeln DGUV Regel 103-011 (früher BGR A 3) „Ar-
|
||
beiten unter Spannung an elektrischen Anlagen und Betriebsmitteln“
|
||
sowie in DIN VDE 0105-100 festgelegt. Die Anwendung dieser Richt -
|
||
linien ist seitens der verantwortlichen Führungskräfte durch zweckent-
|
||
sprechende Arbeitsanweisungen umzusetzen und die Einhaltung dieser
|
||
Anweisungen ist zu kontrollieren.
|
||
Die wesentlichen Eckpunkte zur sicheren Durchführung von Arbeiten an
|
||
unter Spannung stehenden Teilen sind:
|
||
– Durchführung der Arbeiten nur durch geeignetes, speziell ge-
|
||
schultes Personal mit einem hohen Kenntnisstand und ausge-
|
||
prägtem Verantwortungsbewusstsein
|
||
Als geeignet gelten Elektrofachkräfte und für bestimmte, in den Nor-
|
||
men genannte Arbeitsvorgänge auch elektrotechnisch unterwiesene
|
||
Personen, die aufgrund ihrer Ausbildung, Erfahrungen und der Kennt-
|
||
nis der einschlägigen Bestimmungen in der Lage sind, die ihnen über-
|
||
tragenen Arbeiten beurteilen und Gefahren erkennen zu können. Sie
|
||
müssen für diese Arbeiten speziell ausgebildet werden. Die erlangten
|
||
Kenntnisse sind durch praktische Arbeitsproben sowie eine schriftli-
|
||
che Prüfung nachzuweisen, und es wird empfohlen, die Befähigung
|
||
in einem Wiederholungskurs alle 4 Jahre zu bestätigen. Die Berech-
|
||
tigung für das Arbeiten unter Spannung ist schriftlich zu erteilen. Die
|
||
Eignung für diese Arbeiten ergibt sich nicht zuletzt auch aus den per-
|
||
sönlichen Eigenschaften und Verhaltensweisen der Mitarbeiter.
|
||
Unabhängig von diesen Aussagen trifft der Mitarbeiter vor Ort die end-
|
||
gültige Entscheidung anhand seiner Einschätzung der vorgefundenen
|
||
Situation (Anpassung bzw. Erweiterung an vorhandene Gefährdungs-
|
||
beurteilung), ob die Montage unter Spannung für ihn möglich ist.
|
||
– Einsatz von Einrichtungen zur Unfallverhütung wie z. B. isolie-
|
||
rende Werkzeuge, Körperschutzmittel und Schutzvorrichtungen
|
||
|
||
Durch den Einsatz von geeigneten Einrichtungen ist zu verhindern, dass
|
||
es durch ungewollte Annäherung an oder Berührung von spannungsfüh-
|
||
renden Teilen zu einem Lichtbogen oder zu einer Körperdurchströmung
|
||
und damit zu einer Gefährdung für die ausführende Person kommt.
|
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||
|
||
Bei der Durchführung der Arbeiten werden isolierende Schutzvorrich-
|
||
tungen (Matten, Tücher, Folien, Platten) zum Abdecken der unter
|
||
Spannung stehenden Teile, isolierende Betätigungselemente, Werk-
|
||
zeuge und persönliche Schutzausrüstung eingesetzt u. a. DIN VDE
|
||
0682-512 (DIN EN 61111) („Arbeiten unter Spannung – Elektrische
|
||
isolierende Matte“ (IEC 61111: 2009); Deutsche Fassung EN 61111:
|
||
2009“).
|
||
|
||
Zu den persönlichen Schutzausrüstungen zählen u. a. Schutzan-
|
||
züge, Helme mit Gesichtsschutz, Stiefel und Handschuhe. Sie bieten
|
||
neben dem Schutz vor Körperdurchströmung auch einen Schutz vor
|
||
den Auswirkungen von Störlichtbögen.
|
||
|
||
Es ist darauf zu achten, dass nur den Normen entsprechende, ge-
|
||
prüfte persönliche Schutzausrüstungen und Werkzeuge verwendet
|
||
werden, die den auftretenden Anforderungen auch gerecht werden
|
||
(Bild 6.2, 6.3 und 6.4).
|
||
Bild 6.2 Prüfung der Lichtbogen-Schutzklasse APC 1 von Schutz-
|
||
kleidung (PSAgS) im standardisierten Boxverfahren
|
||
(EN 61482-1-2) mit gerichtetem Prüflichtbogen
|
||
(Quelle/Foto: Schau – TU Ilmenau)
|
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||
|
||
Bild 6.3 Standortisolation, Isolierender Schutzhandschuh mit Unter-
|
||
ziehhandschuh und Elektriker-Gesichtsschutz für Arbeiten
|
||
unter Spannung
|
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Bild 6.4 Werkzeuge für Arbeiten unter Spannung
|
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||
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||
– Erarbeitung und Anwendung eindeutiger Regelungen und tech-
|
||
nischer, organisatorischer und persönlicher Maßnahmen zur Ge-
|
||
währleistung der Arbeitssicherheit
|
||
Für die Durchführung von Arbeiten unter Spannung sind seitens der
|
||
zuständigen Führungskräfte Betriebsanweisungen zu erarbeiten, die
|
||
eindeutige Aussagen dazu enthalten, welche Tätigkeiten unter Span-
|
||
nung durchgeführt werden dürfen. In Arbeitsanweisungen ist zu re-
|
||
geln, welche Hilfsmittel und Schutzeinrichtungen bei Arbeiten unter
|
||
Spannung zu verwenden sind. Es ist festzulegen, welche Personen
|
||
zur Durchführung dieser Arbeiten berechtigt und wie diese Personen
|
||
auszuwählen und zu qualifizieren sind. Eine große Bedeutung kommt
|
||
weiterhin der Festlegung der Verantwortlichkeiten bei der Durchfüh-
|
||
rung der einzelnen Tätigkeiten zu. Die Einhaltung der Betriebsanwei-
|
||
sungen ist durch geeignete Kontrollen des Personals und der
|
||
ausgeführten Arbeiten sicherzustellen. Die Aktualisierung der Arbeits-
|
||
anweisungen bei Erweiterungen des Arbeitsumfanges und bei er-
|
||
kannten Unzulänglichkeiten ist zu gewährleisten.
|
||
6.1.4.2 TOP-Prinzip
|
||
Es gilt das aus dem Arbeitsschutzgesetz bekannte TOP-Prinzip. Zu al-
|
||
lererst sind technische Maßnahmen zu finden, danach organisatorische
|
||
Maßnahmen zu treffen. Weiterhin sollten auch die persönliche Maßnah-
|
||
men ergriffen werden.
|
||
Am Beispiel der bei Arbeiten unter Spannung im Niederspannungsnetz
|
||
eingesetzten sog. Arbeitsschutzsicherungen wird das TOP-Prinzip er-
|
||
läutert.
|
||
Bei einer Vielzahl Verteilungsnetzbetreibern ist der Einsatz der Arbeits-
|
||
schutzsicherungen gelebte Praxis, vor allem in vermaschten Nieder-
|
||
spannungsnetzen. So werden bei Kabel- und Freileitungsmontagen die
|
||
normalerweise eingesetzten NH-Sicherungen der Betriebsklasse gG
|
||
nach VDE 0636-2 in Arbeitsortnähe gegen wesentlich flinkere NH-Si-
|
||
cherungen mit der Betriebsklasse gR nach VDE 0636-4 ersetzt und eine
|
||
einseitige Einspeisung hergestellt. An Stellen mit hoher Belastung kön-
|
||
nen auch superflinke Sicherungen mit einer eine Stromstufe höheren
|
||
Stromstärke eingesetzt werden. Wird dann bei den Montagearbeiten in-
|
||
folge eines nicht korrekt ausgeführten Arbeitsschrittes durch den Mon-
|
||
teur ein Kurzschluss eingeleitet, so schaltet die Arbeitssicherung ca. 20
|
||
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||
|
||
mal schneller ab und reduziert die Lichtbogenenergie um ein Vielfaches.
|
||
Die Praxis hat gezeigt, dass in den meisten Fällen das Montagepersonal
|
||
während den Arbeiten die Auslösung im Kurzschlussfall nicht bemerkte.
|
||
Die Arbeitsschutzsicherung trägt die Kennzeichnung als „Arbeitsschutz-
|
||
sicherung“ und ist durch ihre farbliche Beschriftung „rot“ auch eindeutig
|
||
von den Standartsicherungen zu unterscheiden (Bild 6.5). Bedingt durch
|
||
die Auslösekriterien der Arbeitsschutzsicherungen gegenüber der gG-
|
||
Sicherungen sind diese nur für den vorübergehenden Einsatz geeignet
|
||
und nach Abschluss der Arbeiten gegen die Standardsicherungen wie-
|
||
der auszutauschen.
|
||
Arbeitsschutzsicherungen können mehrfach verwendet werden, solange
|
||
sie nicht beschädigt sind oder ausgelöst haben.
|
||
Mit dieser technischen organisatorischen Maßnahme wird für die Dauer
|
||
der Arbeiten eine Personengefährdung durch einen eventuell auftreten-
|
||
den Störlichtbogen wirksam vermindert.
|
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Bild 6.5 Arbeitsschutzsicherung
|
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|
||
6.1.5 Nichtstationäre Prüfanlagen
|
||
Die Errichtung und der Betrieb von nichtstationären Prüfanlagen ist in
|
||
DIN VDE 0104 geregelt. In der DGUV Information 203-048 (früher BGI
|
||
5191) wird der Inhalt dieser VDE verständlich und anschaulich erläutert.
|
||
Detailliert und mit praxisbezogenen Bildern ergänzt, wird auf das Errich-
|
||
ten und Betreiben von Kabelmesswagen als „Nichtstationäre Prüf -
|
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anlagen“ sowie auf Prüfarbeiten mit tragbaren Messgeräten an
|
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Kabelanlagen eingegangen. Im Zusammenhang mit Kabelanlagen sind
|
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besonders die Regelungen zum Betrieb, also zum Aufbau und zur
|
||
Durchführung der Messungen und Prüfungen an Kabelanlagen von In-
|
||
teresse.
|
||
Der Bereich der nichtstationären Prüfanlage muss durch Absperrungen
|
||
(Wände, Gitter, Seile) vor dem Zutritt durch unbefugte Personen gesi-
|
||
chert und der Vorschrift entsprechend beschildert sein. Zwischen der
|
||
Absperrung und den unter Spannung stehenden Teilen muss ein von
|
||
der Prüfspannung abhängiger Sicherheitsabstand eingehalten werden.
|
||
Zur deutlichen Kennzeichnung des Betriebszustands der Prüfanlage
|
||
wird ergänzend die Verwendung roter Signalleuchten empfohlen.
|
||
Je nach Netzaufbau bleibt die an das zu prüfende Kabel angelegte Prüf-
|
||
spannung nicht auf einen eng begrenzten Raum beschränkt, vielmehr
|
||
werden alle mit dem zu prüfenden Kabel verbundenen Anlagen mit der
|
||
Prüfspannung beaufschlagt. Deshalb kommt der Abgrenzung und
|
||
Kenntlichmachung des Gefahrenbereichs bei der Kabelprüfung eine be-
|
||
sondere Bedeutung zu. Im Zweifelsfall ist eine Absicherung durch Warn-
|
||
posten notwendig, wobei die Verständigung mit der aufsichtführenden
|
||
Elektrofachkraft sichergestellt sein muss.
|
||
In DIN VDE 0104 wird weiterhin gefordert, dass Gefährdungen durch
|
||
mögliche Restspannungen nach dem Ausschalten der Prüfstromkreise
|
||
auszuschließen sind. Prüfanlagen müssen daher über geeignete Ein-
|
||
richtungen zum gefahrlosen Entladen verfügen. Restspannungen kön-
|
||
nen jedoch auch durch Rückkehrspannungen, die sich aufgrund von
|
||
Depolarisationserscheinungen des Dielektrikums am Kabel aufbauen,
|
||
verursacht werden. Es ist daher darauf zu achten, dass die Kabel stets
|
||
angeschlossen bleiben und nur kurzfristig beim Anschließen bzw. Ab-
|
||
klemmen der Prüfspannungszuführung abgetrennt sind. Gefährliche
|
||
Restspannungen können aber auch Isolationsprüfgeräte erzeugen, die
|
||
vielfach für die Überprüfung von Kabelmänteln verwendet werden. Beim
|
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Einsatz dieser Prüfgeräte, die mit Messspannungen bis 5.000 Volt ar-
|
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beiten, müssen die Kabeladern durch den Einbau von Erd- und Kurz-
|
||
schließeinrichtungen entladen werden.
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||
6.2 Umweltschutz
|
||
Der Umweltschutz hat in den letzten Jahren stark an Bedeutung gewon-
|
||
nen. Das zeigt sich deutlich an einer zunehmenden Zahl entsprechender
|
||
EU-Richtlinien, Gesetze und Verordnungen, die bei Errichtung, Betrieb
|
||
und Demontage / Entsorgung von Kabelanlagen zu beachten sind [6.1].
|
||
6.2.1 Trassierung, Eingriff in die Natur
|
||
Bereits bei der Auswahl der zukünftigen Kabeltrasse wird eine möglichst
|
||
naturschonende Variante angestrebt; dabei werden schützenswerte Ge-
|
||
biete soweit als möglich berücksichtigt.
|
||
In den Landesentwicklungsprogrammen (LEP) der Bundesländer wird
|
||
ausdrücklich eine Bündelung der einzelnen Infrastruktureinrichtungen
|
||
gefordert. Dementsprechend werden Kabel vorrangig entlang der öf-
|
||
fentlichen Verkehrswege, d. h. in Bürgersteige, Seitenstreifen, Straßen-
|
||
begleitflächen und Böschungen, gelegt.
|
||
Je nach Landesrecht können für Anlagen ab 110 kV ein Raumordnungs-
|
||
verfahren sowie eine Umweltverträglichkeitsprüfung vorgesehen sein.
|
||
Im Rahmen der Umweltverträglichkeitsprüfung werden die durch die
|
||
Baumaßnahme und den Anlagenbetrieb auftretenden Auswirkungen auf
|
||
die Umwelt ermittelt, beschrieben und bewertet. Erforderlichenfalls wer-
|
||
den landschaftspflegerische Begleitmaßnahmen vorgeschrieben.
|
||
Sofern die Kabeltrasse außerhalb von Bebauung und abseits von Ver-
|
||
kehrswegen verläuft, kann eine rechtzeitige Abstimmung mit der zustän-
|
||
digen Naturschutzbehörde erforderlich sein.
|
||
In ausgewiesenen Schutzgebieten (Wasser-, Landschafts-, Natur-
|
||
schutzgebieten), aber auch in den jeweiligen Landeswassergesetzen
|
||
der einzelnen Bundesländer ist geregelt, ob und gegebenenfalls unter
|
||
welchen Voraussetzungen Kabel gelegt werden dürfen. Eventuell muss
|
||
bei der zuständigen Behörde eine Genehmigung beantragt werden.
|
||
Bei Grabungen in der Nähe von Bäumen sind Wurzelverletzungen zu
|
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vermeiden und ist nur geeignetes Rückfüllmaterial zu verwenden, um
|
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||
|
||
Unterversorgung, Krankheit oder sogar Umsturzgefahr des Baumes zu
|
||
verhindern [6.2]. Bei Kabellegearbeiten im Bereich vorhandener Bäume
|
||
ist bereits im Planungsstadium zu beachten, dass ggf. keine Aufgrabun-
|
||
gen im Kronenbereich des Baumes ausgeführt werden sollen. Lässt sich
|
||
dies nicht verwirklichen, so sind besondere Schutzmaßnahmen erfor-
|
||
derlich, z. B. Handschachtung innerhalb des Wurzelbereichs. Gegebe-
|
||
nenfalls sind in Abstimmung mit den zuständigen Behörden Gutachter
|
||
zur Begleitung der Baumaßnahmen hinzuzuziehen. Auch der Einsatz
|
||
wurzelschonender Baumethoden wie z. B. Bohren oder Pressen, ist zu
|
||
prüfen. Im Bereich von Bäumen ist es vorteilhaft, Kabel in Schutzrohre
|
||
einzuziehen.
|
||
6.2.2 Boden- und Gewässerschutz
|
||
Aus der Vielzahl der geltenden Gesetze aus dem Umweltrecht sind bei
|
||
erdverlegten Kabeln z. B. das Bodenschutz- und das Wasserrecht zu
|
||
beachten. Im Wasserhaushaltsgesetz (WHG) in der Fassung vom
|
||
11.08.2010, das zum Schutz für ober- und unterirdische Gewässer er-
|
||
lassen wurde, wird in § 62 ausgeführt:
|
||
„Anlagen zum Lagern, Abfüllen, Herstellen und Behandeln wasserge-
|
||
fährdender Stoffe sowie Anlagen zum Verwenden wassergefährden-
|
||
der Stoffe im Bereich der gewerblichen Wirtschaft und im Bereich
|
||
öffentlicher Einrichtungen müssen so beschaffen sein und so errichtet,
|
||
unterhalten, betrieben und stillgelegt werden, dass eine nachteilige
|
||
Veränderung der Eigenschaften von Gewässern nicht zu besorgen
|
||
ist.“
|
||
Diese Aussage des WHG, im allgemeinen Sprachgebrauch als „Besorg-
|
||
nisgrundsatz“ bezeichnet, ist also sehr weitreichend. Der Anlagenbe-
|
||
treiber muss bereits dann handeln, wenn lediglich zu befürchten ist,
|
||
dass von seiner Anlage eine Gewässerverunreinigung ausgehen könnte
|
||
und nicht erst nach Eintritt eines Schadens dafür sorgen, dass die Fol-
|
||
gen einer Gewässerverunreinigung minimiert werden.
|
||
In Hochspannungsnetzen wurden in der Vergangenheit Niederdruck-
|
||
Ölkabel verwendet, die sich auch heute noch im Bestand befinden.
|
||
Bei diesem Kabeltyp befindet sich im Inneren des Leiters Isolier-Öl in
|
||
niederviskoser (dünnflüssiger) Form. Der Inhalt eines einzelnen Sperr-
|
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abschnitts zwischen zwei Ölsperrmuffen kann mehrere hundert Liter
|
||
betragen.
|
||
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|
||
|
||
Diese Kabel stellen vor dem Hintergrund des aktuellen Umweltschutz-
|
||
rechts eine Gefährdung für Böden und Gewässer dar. Sie dürfen jedoch
|
||
weiter betrieben werden, wenn Beschädigungen mit Ölaustritt so früh
|
||
wie möglich erkannt und geeignete Gegenmaßnahmen unverzüglich
|
||
eingeleitet werden.
|
||
Unabhängig davon, ob das Kabel im Betrieb ist oder außer Betrieb ge-
|
||
nommen wurde, ist Folgendes zu beachten:
|
||
– Die Kabelanlage muss mittels einer selbstständigen, sich selbst über-
|
||
wachenden Einrichtung auf Dichtheit überwacht werden.
|
||
– Die Meldungen müssen auf einer dauerhaft besetzten Meldestelle
|
||
eingehen.
|
||
– Die Kabelanlage muss regelmäßig kontrolliert und diese Kontrollen
|
||
müssen dokumentiert werden.
|
||
– Ein Alarm- und Maßnahmenplan zur Bearbeitung etwaiger Störungen
|
||
muss vorhanden sein und aktualisiert werden.
|
||
Nach einer Außerbetriebnahme von Niederdruck-Ölkabeln kann es des-
|
||
halb wirtschaftlich sinnvoll sein, sie aus dem Erdreich zu entfernen.
|
||
Etwas anders sind Papier-Massekabel zu bewerten, deren Papierisolie-
|
||
rung mit einer hochviskosen (zähflüssigen) Flüssigkeit getränkt ist [6.3].
|
||
Bei einem 20-kV-Kabel mittleren Querschnitts sind im Durchschnitt nur
|
||
etwa 0,5 l Tränkmasse je Meter Kabel vorhanden, die nahezu vollständig
|
||
in der Papierisolierung gebunden ist. Diese Kabeltränkmasse ist so zäh-
|
||
flüssig, dass in einem Schadensfall, wenn überhaupt, nur eine sehr ge-
|
||
ringe und unbedeutende Menge in das umgebende Erdreich austreten
|
||
kann. Beim Abkühlen der Masse, also z. B. nach einem Austritt in das Erd-
|
||
reich oder nach der Außerbetriebnahme des Kabels, erhöht sich die Vis-
|
||
kosität weiter, die Masse wird zäher. Dadurch wird verhindert, dass sich
|
||
aufgrund von Beschädigungen eventuell ins Erdreich eindringende Masse
|
||
ausbreitet. Massekabel können nicht auf Dichtheit überwacht werden, weil
|
||
die Isoliermasse nicht unter Druck steht und keine entsprechenden Über-
|
||
wachungseinrichtungen existieren. Daher können Papier-Massekabel
|
||
auch nach der Außerbetriebnahme ohne Überwachung im Erdreich blei-
|
||
ben, müssen auch weiterhin in der Dokumentation geführt werden. Kabel,
|
||
die nicht mehr in Betrieb sind, müssen an den Enden stets verkappt wer-
|
||
den, um den Austritt von Kabeltränkmasse zu verhindern.
|
||
Der weitaus überwiegende Teil aller in Deutschland eingesetzten Kabel
|
||
hat eine Isolierung und einen Mantel aus Kunststoff (in erster Linie VPE,
|
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|
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||
|
||
PE und PVC). Theoretisch mögliche Schwermetallausscheidungen aus
|
||
PVC-Kabeln in Form von Bleioxyd, Bleisulfat oder in Form des Umset-
|
||
zungsproduktes Bleichlorid kommen in der Praxis nicht vor. Untersu-
|
||
chungen haben gezeigt, dass erst ab einem pH-Wert < 3,0 Spuren
|
||
dieser Schwermetalle gefunden werden. Solche pH-Werte im Boden
|
||
sind aber nicht realistisch. Eine ökologische Gefährdung kann damit
|
||
ausgeschlossen werden.
|
||
Bei PVC-isolierten Kabeln ist im Brandfall in den dabei entstehenden
|
||
Rauchgasen mit der Bildung von Chlorwasserstoffen sowie in begrenz-
|
||
tem Maße auch mit Dioxinen zu rechnen. Die Chlorwasserstoffe im
|
||
Brandgas sind korrosiv, so dass Schäden an Oberflächen in der Nähe
|
||
entstehen können. Bei im Erdreich gelegten Kabeln ist jedoch ein offe-
|
||
ner Brand durch das mangelnde Vorhandensein von Sauerstoff ausge-
|
||
schlossen und eine Beeinträchtigung/Verschlechterung von Böden und
|
||
Gewässern nicht zu befürchten.
|
||
6.2.3 Energiebilanz
|
||
Die Betrachtung der Energiebilanz über den gesamten Lebenszyklus
|
||
eines Kabels ist ein wesentlicher Gesichtspunkt bei der Beurteilung der
|
||
Umweltfreundlichkeit eines Produktes. Für ein Kabel wird sowohl bei
|
||
seiner Herstellung, beim Legen, beim Betrieb aber auch bei der Entsor-
|
||
gung Energie aufgewendet. Die Forderung nach einer langen Lebens-
|
||
dauer für Kabel von möglichst vielen Jahrzehnten ist deshalb nicht nur
|
||
eine Kostenfrage, sondern auch im Sinne des Umweltschutzes ein
|
||
„Muss“. Die im Betrieb aufzuwendende Verlustenergie kann durch die
|
||
Wahl größerer Kabelquerschnitte verkleinert werden. Dieser Effekt wird
|
||
in den Wirtschaftlichkeitsrechnungen durch die finanzielle Bewertung
|
||
der Verluste berücksichtigt. Eine geringe Verlustrate senkt neben dem
|
||
Eigenbedarf des Netzes ebenfalls den CO2-Ausstoß, was die Umwelt-
|
||
bilanz verbessert.
|
||
6.2.4 Recycling
|
||
Seit jeher wurden die Metalle, d. h. Kupfer und Aluminium, aus den Ka-
|
||
belabfällen zurückgewonnen. Dazu wurden früher die Kabelabfälle im
|
||
offenen Feuer „heiß“ zerlegt, was heute wegen der dabei auftretenden
|
||
Umweltbelastungen nicht mehr zulässig ist. Gesetzliche Grundlage für
|
||
die Entsorgung der anfallenden Kabelreste ist das Kreislaufwirtschafts-
|
||
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||
|
||
gesetz. Abfälle im Sinne dieses Gesetzes sind alle Stoffe oder Gegen-
|
||
stände, derer sich ihr Besitzer entledigt, entledigen will oder entledigen
|
||
muss. Abfälle zur Verwertung sind Abfälle, die verwertet werden; Abfälle,
|
||
die nicht verwertet werden, sind Abfälle zur Beseitigung. Neu ist seit der
|
||
Novellierung des Gesetzes die Abfallhierarchie. Dabei stehen die Maß-
|
||
nahmen der Vermeidung und der Abfallbewirtschaftung in folgender
|
||
Rangfolge:
|
||
1. Vermeidung,
|
||
2. Vorbereitung zur Wiederverwendung,
|
||
3. Recycling,
|
||
4. sonstige Verwertung, insbesondere energetische Verwertung und
|
||
Verfüllung,
|
||
5. Beseitigung.
|
||
In den Recycling-Anlagen werden die zu verarbeitenden Kabel je nach
|
||
Aufbau mit unterschiedlichen Verfahren in die Bestandteile zerlegt und
|
||
dann die einzelnen Fraktionen weiterverarbeitet [6.3, 6.4]. Auf diese
|
||
Weise lassen sich nicht nur die Kabel, sondern auch die Garnituren in
|
||
wieder verwertbare Bestandteile zerlegen. Es empfiehlt sich, zur Vorbe-
|
||
reitung einer ordnungsgemäßen Verwertung oder Beseitigung die nicht
|
||
mehr benötigten Kabelreste und das Zubehör bereits an der Arbeits-
|
||
stelle in geeigneten Behältnissen zu sammeln, um diese dem späteren
|
||
Verwerter zur abgestimmten Wertstoffgewinnung zuzuführen.
|
||
Querschnittsstarke Kabel werden bei den Recyclingverfahren in etwa
|
||
1 m lange Stücke geschnitten und durch mehrmaliges Schlitzen der
|
||
Länge nach aufgetrennt und so in ihre einzelnen Bestandteile zerlegt.
|
||
Diese Arbeitsweise ist ohne Automatisierung sehr personalintensiv,
|
||
denn sowohl das Bedienen und Beschicken der Maschinen als auch
|
||
das Trennen der einzelnen Bestandteile erfolgt fast ausschließlich in
|
||
Handarbeit. Wirtschaftlich ist diese Arbeitsweise meist dort, wo Kabel
|
||
mit großen Querschnitten und vielen unterschiedlichen Aufbauelemen-
|
||
ten anfallen.
|
||
Weitaus einfacher und weniger personalintensiv ist die Zerlegung von
|
||
Kabeln, die aus wenigen verschiedenen Materialien und Aufbauelemen-
|
||
ten bestehen, wie z. B. NAYY. Diese Kabel werden in Schreddern zer-
|
||
kleinert. Anschließend werden mit Elektromagneten möglicherweise
|
||
anhaftende Eisenteile abgeschieden. In einem weiteren Schritt werden
|
||
die bereits zerkleinerten Kabelteile in einer Schneidmühle in kleinste
|
||
Teile zerschnitten. Dabei lösen sich die einzelnen Bestandteile, z. B.
|
||
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|
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|
||
|
||
der Kunststoff der Isolierung und die Metallteile, voneinander und es
|
||
entsteht eine Mischung aus Kunststoffgranulat und kleinen Metallstücke,
|
||
die Nuggets genannt werden. In Sortier- und Trennanlagen werden die
|
||
schweren Metallteile von den leichteren Kunststoffteilen getrennt.
|
||
Das bei den genannten Verfahren gewonnene Kupfer oder Aluminium
|
||
ist von höchster Reinheit und kann einer direkten Verwendung zugeführt
|
||
und somit Energie bei der Gewinnung von neuem Leitermaterial einge-
|
||
spart werden. Wegen der nicht ausreichenden Reinheit des Kunststoff-
|
||
granulates eignet sich dieses Material nicht mehr zur Herstellung von
|
||
Isoliermaterial, sondern in erster Linie zur Herstellung von relativ dick-
|
||
wandigen und großvolumigen Produkten, bei denen es nicht so sehr auf
|
||
eine besondere Oberflächenbeschaffenheit ankommt.
|
||
6.2.5 Elektrische und elektromagnetische Felder
|
||
Die seit 1997 geltende „26. Verordnung zur Durchführung des Bundes-
|
||
Emmissionsschutzgesetzes“ (26. BImSchV) wurde in 2015 überarbeitet.
|
||
Darin sind u. a. für gewerblich genutzte Niederfrequenzanlagen mit
|
||
einer Frequenz von 50 Hz und einer Spannung größer 1.000 V zulässige
|
||
Grenzwerte der elektrischen Feldstärke und der magnetischen Fluss-
|
||
dichte festgelegt, die nicht überschritten werden dürfen.
|
||
Nach der Novellierung sind auch bereits vorhandene Anlagen, auch die
|
||
anderer Netzbetreiber und mit anderen Frequenzen, zu berücksichtigen
|
||
und in Summe der Anlagen ist eine Überschreitung der Grenzwerte un-
|
||
zulässig.
|
||
Neu ist ebenfalls das Minimierungsgebot, gemäß welchem unter Anwen-
|
||
dung der 26. BImSchV im Zusammenhang mit der 26. BImSchVVwV
|
||
nachzuweisen ist, dass der Betreiber die Auswirkungen seiner Anlage,
|
||
unter angemessener Berücksichtigung von technisch-wirtschaftlichen
|
||
Gesichtspunkten, so weit wie möglich minimiert hat. In diese Betrach-
|
||
tung sind bereits vorhandene Anlagen, auch die anderer Netzbetreiber
|
||
und mit anderen Frequenzen, zu berücksichtigen und in Summe der An-
|
||
lagen ist eine Überschreitung der Grenzwerte unzulässig.
|
||
Aufgrund der Anordnung der Kabel – die drei Einzeladern haben nur
|
||
einen kleinen Abstand – und des Kabelaufbaus – Kabel mit einer Be-
|
||
triebsspannung größer 1.000 V haben einen geerdeten Schirm – ist bei
|
||
Kabeln in Stromversorgungsnetzen mit einer Überschreitung der in die-
|
||
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|
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||
|
||
ser Verordnung festgelegten Grenzwerte bei ausreichend großer Lege-
|
||
tiefe und Abstand zu anderen Anlagen nicht zu rechnen.
|
||
Für nicht genehmigungsbedürftige Anlagen sind alle für eine Anzeige
|
||
der Anlage erforderlichen Unterlagen, in denen die wesentlichen tech-
|
||
nischen Daten enthalten sein müssen, zu erarbeiten und der zuständi-
|
||
gen Behörde auf Verlangen vorzulegen. Die Erarbeitung der Unterlagen
|
||
muss vor der Inbetriebnahme oder nach einer wesentlichen Änderung
|
||
erfolgen, wenn die Anlage auf einem Grundstück im Bereich eines Be-
|
||
bauungsplans oder innerhalb eines im Zusammenhang bebauten Orts-
|
||
teils oder auf einem mit Wohngebäuden bebauten Grundstück im
|
||
Außenbereich gelegen ist oder derartige Grundstücke überquert wer-
|
||
den. Gesondert zu behandeln sind solche Anlagen, die einer Genehmi-
|
||
gung, Planfeststellung oder sonstigen behördlichen Entscheidung
|
||
bedürfen, bei der die Belange des Emmissionsschutzes im Genehmi-
|
||
gungsverfahren berücksichtigt werden.
|
||
In Einzelfällen können innerhalb abgeschlossener elektrischer Anlagen
|
||
höhere Feldstärken als in der 26. BImSchV vorgegeben auftreten (z. B.
|
||
an Ableitungen von Leistungsschaltern, Transformatoren oder Sammel-
|
||
schienen). Für diese der Öffentlichkeit nicht zugänglichen Bereiche, in
|
||
denen sich Personen nur mit Einverständnis des Betreibers aufhalten
|
||
können, ist die DGUV Regel 103-013 (früher BGR B 11) „Elektro -
|
||
magnetische Felder“ zu beachten. In Abhängigkeit von dem jeweiligen
|
||
Expositionsbereich müssen Betriebsanweisungen erstellt und gege -
|
||
benenfalls Warnschilder angebracht werden. Insbesondere aber sind
|
||
Personen mit aktiven und passiven Körperhilfsmitteln (z. B. Herzschritt-
|
||
machern, Insulinpumpen) auf mögliche Gefahren hinzuweisen und ge-
|
||
gebenenfalls Zugangsbeschränkungen auszusprechen.
|
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|
||
|
||
7 Ortung von Kabeln und Fehlerstellen
|
||
Zum Tagesgeschäft eines Netzbetreibers gehören die Ortung von Ka-
|
||
beln und die Lokalisierung möglicher Fehlerstellen nach einer Störung.
|
||
Trotz eines gut geführten, i. d. R. digitalen, Planwerkes kann es z. B. im
|
||
Zuge von Bauarbeiten erforderlich sein, die genaue Lage der Kabel vor
|
||
Ort zu bestimmen. Bei einer Häufung von parallel verlaufenden Kabeln
|
||
müssen einzelne Kabel eindeutig identifiziert werden. Dazu ist im Re-
|
||
gelfall eine Kabelauslese erforderlich.
|
||
Trotz hoher Betriebszuverlässigkeit der Kabel und der Garnituren sind
|
||
Fehler, die zum Ausfall einer Kabelstrecke und gegebenenfalls zu einer
|
||
Versorgungsunterbrechung führen können, nicht auszuschließen.
|
||
Zur schnellen Wiederherstellung der Versorgung bzw. des normalen
|
||
Betriebszustands muss daher bei den Netzbetreibern eine den Netz-
|
||
verhältnissen angepasste Fehlerortungseinrichtung bereitgestellt
|
||
werden.
|
||
7.1 Kabelortung
|
||
Bei der Kabelortung wird zwischen Kabeltrassensuche und Kabelaus-
|
||
lese unterschieden. Die Kabelortung kann im Zuge der Fehlerortung
|
||
zum Einsatz kommen. Sie kann auch erforderlich werden, wenn z. B.
|
||
Planunterlagen zu aktualisieren oder Einmessungen vor Ort vorzuneh-
|
||
men sind.
|
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Bild 7.1 Kabeltrassensuche mittels Smartphone und App
|
||
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||
|
||
Mit Hilfe von IT-Werkzeugen lassen sich Kabelfehler schneller auffinden
|
||
und die Nachortung mit geringerem Zeitaufwand vornehmen. Moderne
|
||
Kabelfehlerortungs-Systeme können den Verlauf des Kabels in einer
|
||
Karte darstellen und die mit der Kabelfehlervorortung ermittelte Stelle
|
||
anzeigen. Das erleichtert die Orientierung und beschleunigt die Kabel-
|
||
fehlernachortung.
|
||
Hilfreich können Apps für Smartphones oder Tablets sein, die mit der
|
||
Software eines Kabelmesswagens kommunizieren und aus der Ferne
|
||
das Ein- und Ausschalten der Hochspannung erlauben (Bild 7.1).
|
||
7.1.1 Kabeltrassensuche
|
||
Die Kabeltrassensuche wird eingesetzt zur
|
||
– Einmessung der Kabel vor Tiefbauarbeiten
|
||
– Bestimmung der genauen Kabellage bei der Fehlerortung
|
||
– Ergänzung und Prüfung der Planunterlagen (Netzplan)
|
||
– Terrainsondierung (Gebietsuntersuchung auf Kabel)
|
||
Dabei wird zwischen aktiven (mit Sender) und passiven (ohne Sender)
|
||
Messverfahren unterschieden.
|
||
278
|
||
Bild 7.2 Kabeltrassensuche mit der Minimum-Methode
|
||
a) Schematische Darstellung
|
||
b) Signalverlauf
|
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||
|
||
Bei den aktiven Messverfahren wird mit einem Sender eine Frequenz
|
||
im Bereich zwischen 0,5 kHz und 80 kHz erzeugt. Das Signal wird ent-
|
||
weder direkt (galvanisch) oder induktiv mit einer Anlegezange oder Rah-
|
||
menantenne in das zu ortende Kabel eingespeist. Bei der direkten
|
||
Ankopplung muss die Kabelstrecke freigeschaltet werden, beim Einsatz
|
||
der Anlegezange oder Rahmenantenne ist dieses nicht erforderlich [7.1].
|
||
Ein speziell konstruierter Sender kann auch in einem sogenannten
|
||
Molch untergebracht und zur Ortung von Rohrleitungen eingesetzt wer-
|
||
den [7.2]. Auch in Bohrköpfen, wie z. B. beim Spülbohrverfahren, kann
|
||
auf diese Weise eine Lagebestimmung durchgeführt werden.
|
||
Bei den passiven Verfahren werden keine Sender eingesetzt. Es können
|
||
der betriebsfrequente Strom in dem zu ortenden Kabel oder die ohnehin
|
||
vorhandenen elektromagnetischen Felder, hervorgerufen durch Funkna-
|
||
vigationssender im Frequenzbereich von 14 kHz bis 22 kHz, genutzt wer-
|
||
den. Diese Felder, die sich auch aufgrund ihrer geringen Dämpfung im
|
||
Erdreich ausbreiten, induzieren in vorhandenen Kabeln Wechselströme
|
||
gleicher Frequenz, die mit einem hochempfindlichen Empfänger gemes-
|
||
sen werden können. Dieses Verfahren eignet sich besonders, um ein
|
||
Gebiet auf Kabel hin zu sondieren. Allerdings sind störende Einflüsse,
|
||
z. B. durch andere Rohre und Leitungen, zu berücksichtigen [7.3].
|
||
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Bild 7.3 Kabeltrassensuche mit der Minimum-Methode
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a) Schematische Darstellung
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b) Signalverlauf
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||
Das erzeugte magnetische Wechselfeld wird über der Kabeltrasse mit
|
||
einer Suchspule festgestellt. Bei senkrechter Lage der Spulenachse (Mi-
|
||
nimum-Methode, Bild 7.2) erhält man direkt über dem Kabel ein Signal-
|
||
minimum, bei waagerechter Lage der Spulenachse (Maximum-
|
||
Methode, Bild 7.3) ein Signalmaximum. Sofern der Sender in einem
|
||
Molch oder einem Bohrkopf integriert ist, kann mit dem Empfänger des-
|
||
sen jeweilige Lage punktgenau ermittelt werden.
|
||
Bild 7.4 Bestimmung der Tiefenlage h eines Kabels
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a) Schematische Darstellung
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b) Signalverläufe
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281
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||
Bestimmung der Tiefenlage von Kabeln
|
||
Mit dem zuvor beschriebenen Verfahren lässt sich auch die Tiefenlage
|
||
h eines Kabels bestimmen (Bild 7.4). Dazu wird zunächst bei senkrech-
|
||
ter Stellung der Spulenachse (Messung 0) das Signalminimum direkt
|
||
über dem Kabel ermittelt. Dann wird die Spulenachse um 45° gekippt
|
||
(Messung 1) und in seitlicher Richtung zur Trasse ein zweites Minimum
|
||
festgestellt. Der Abstand a1 zwischen den Positionen der beiden Minima
|
||
ist die Tiefenlage h. Um die Messgenauigkeit zu erhöhen und mögliche
|
||
Fehler durch Beeinflussung des radialen Magnetfeldes durch parallele
|
||
Kabel oder Eisenteile in der Erde zu vermeiden, sollte die Messung von
|
||
beiden Seiten ausgeführt und dann zwischen den beiden Messwerten
|
||
a1 und a2 gemittelt werden. Weichen die beiden Werte stark voneinan-
|
||
der ab, liegt eine Beeinflussung des Magnetfeldes vor, und es ist eine
|
||
weitere Analyse der Messungen erforderlich.
|
||
Vielfach ist bei Messgeräten zur Kabeltrassensuche die Messung der
|
||
Tiefenlage bereits integriert. Hierzu sind in dem Empfänger mehrere
|
||
Spulen eingebaut, aus deren Signalen die Tiefenlage des Kabels direkt
|
||
ermittelt und angezeigt wird.
|
||
Bei der Minimum-Methode wird die Amplitude des empfangenen Ton-
|
||
frequenzsignals entlang der Kabeltrasse ausgewertet. Sprunghafte Än-
|
||
derungen der Signalstärke weisen auf Kabelabzweige oder veränderte
|
||
Kabellegetiefen hin.
|
||
Bei der Bestimmung der Tiefenlage wird die Phasenverschiebung des
|
||
Signals ausgewertet, die sich bei der Einkopplung des Tonfrequenzsig-
|
||
nals auf parallel gelegte Kabel ergibt. Damit ist eine Unterscheidung
|
||
zwischen dem mit dem Sender verbundenen Kabel und den anderen
|
||
parallel geführten Kabeln möglich.
|
||
7.1.2 Kabelauslese
|
||
Bei Kabelhäufungen besteht oft die Notwendigkeit, an der Arbeitsstelle
|
||
ein bestimmtes Kabel zu identifizieren („auszulesen“). Da diese Kabel-
|
||
auslese nicht immer aufgrund der Pläne eindeutig möglich ist, werden
|
||
entsprechende Messverfahren eingesetzt. Neben den beiden im folgen-
|
||
den Abschnitt näher beschriebenen Messverfahren – Kabelauslese mit
|
||
Tonfrequenz und Kabelauslese mit Gleichstromimpulsen –, bei denen
|
||
eine Freischaltung des auszulesenden Kabels erforderlich ist, sind auch
|
||
andere Messverfahren verfügbar [7.4, 7.5].
|
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7.1.2.1 Kabelauslese mit Tonfrequenz
|
||
Bei der Kabelauslese mit Tonfrequenz wird das magnetische Nahfeld
|
||
um ein mehradriges Kabel ausgewertet. Dazu wird ein Tonfrequenzge-
|
||
nerator an zwei Adern des auszulesenden Kabels angeschlossen, die
|
||
am anderen Ende miteinander verbunden sind.
|
||
Mit Hilfe einer Auslesespule, die radial direkt am Außenmantel um die
|
||
einzelnen Kabel geführt wird, erfolgt die Kabelauslese (Bild 7.5). Bei
|
||
dem mit dem Tonfrequenzsignal beaufschlagten Kabel ergibt sich je
|
||
nach Lage der Auslesespule zu den Adern – abwechselnd um 90° ver-
|
||
setzt – ein Signalmaximum oder ein Signalminimum. Bei den anderen
|
||
Kabeln tritt dieser Wechsel nicht auf.
|
||
Bild 7.5 Kabelauslese mit Tonfrequenz
|
||
a) Schematische Darstellung
|
||
b) Positionen der Auslesespule bei der Messung
|
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Signalminimum bei Position 1 und 3
|
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Signalmaximum bei Position 2 und 4
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|
||
7.1.2.2 Kabelauslese mit Gleichstromimpulsen
|
||
Bei diesem Verfahren (Bild 7.6) werden Gleichstromimpulse auf einen
|
||
am Ende geerdeten Leiter eines ein- oder mehradrigen Kabels gegeben.
|
||
Der Strom vom Gleichstromimpulsgenerator fließt zum anderen Kabel -
|
||
ende nur über den angeschlossenen Leiter. In der umgekehrten Rich-
|
||
tung teilt er sich dagegen auf das Erdreich und alle angeschlossenen
|
||
Schirme auf. Gegebenenfalls kann durch eine Unterbrechung der Rück-
|
||
leitung am zu suchenden Kabel das Messsignal verbessert werden.
|
||
In die Stromwandlerzangen werden beim Umgreifen der jeweiligen
|
||
Kabel entsprechende Impulse induziert und auf ein Anzeigegerät mit
|
||
Richtungsanzeige geführt. Die Stromwandlerzangen haben einen
|
||
Richtungspfeil, der auf das geerdete Leiterende zeigen muss, wobei alle
|
||
Geräte unverwechselbare Anschlüsse haben müssen. Die Richtungs-
|
||
anzeige des Messinstruments liefert die Aussage über das gesuchte
|
||
Kabel, indem andere, an der gleichen Stelle liegende, Kabel eine klei-
|
||
nere entgegengesetzte oder keine Anzeige aufweisen.
|
||
Die Kabelauslese mit Gleichstromimpulsen gilt als zuverlässiges Ver-
|
||
fahren, da sowohl die Richtung als auch die Höhe des Signals ausge-
|
||
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||
Bild 7.6 Wirkungsweise der Kabelauslese mit Gleichstromimpulsen
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||
wertet werden. Durch die Taktung des Gleichstromimpulses kann sicher-
|
||
gestellt werden, dass auch tatsächlich das gesendete Signal und kein
|
||
Fremdsignal gemessen und ausgewertet wird [7.6].
|
||
7.1.2.3 Phasenbestimmung an Mittelspannungskabeln
|
||
Bei der Muffenmontage oder der Einschleifung einer neuen Mittelspan-
|
||
nungsstation müssen die einzelnen Adern bzw. Außenleiter des Mittel-
|
||
spannungskabels bestimmt werden. Diese Zuordnung wird Phasen-
|
||
bestimmung genannt. Die dafür durchzuführende Messaufgabe ent-
|
||
spricht einer Ader- bzw. Außenleiterauslese.
|
||
Bei der Phasenbestimmung an Mittelspannungskabeln mit den bisher
|
||
überwiegend eingesetzten Methoden, z. B. mit Widerstandsmessgerät
|
||
oder Sprechgarnitur, muss die Kurzschließung und Erdung aufgehoben
|
||
werden. Gerätehersteller haben in letzter Zeit Verfahren entwickelt, die
|
||
ohne Aufhebung der Erdung und Kurzschließung der Kabelstrecke aus-
|
||
kommen [7.7, 7.8].
|
||
Diese Messverfahren funktionieren folgendermaßen: An der geerdeten
|
||
und kurzgeschlossenen Ausschaltstelle werden an den dort bekannten
|
||
Außenleitern L1, L2, L3 mit Hilfe von Sendezangen Signale in die Ka-
|
||
beladern eingespeist. Ein Empfangsgerät, das nacheinander an die
|
||
Adern des Kabels an der Montagestelle angeschlossen wird, wertet
|
||
diese Signale aus und zeigt jeweils die Zuordnung zu den Außenleitern
|
||
L1, L2 oder L3 an.
|
||
7.2 Fehlerortung
|
||
Ausgehend von früheren „klassischen“ Fehlerortungsverfahren mit ver-
|
||
schiedenen Messschaltungen wurden seit Anfang der 1970er Jahre
|
||
neue Verfahren und Messeinrichtungen entwickelt, die eine einfachere,
|
||
schnellere und genauere Kabelfehlerortung ermöglichen. Im Folgenden
|
||
werden die heute gebräuchlichsten Messverfahren beschrieben [7.9,
|
||
7.10, 7.11, 7.12, 7.13].
|
||
Bei allen Messungen sind die maximal zulässigen Spannungen entspre-
|
||
chend DIN VDE 0276 zu beachten.
|
||
Kabelfehler können sehr unterschiedliche Ursachen haben:
|
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||
|
||
– Fertigungsfehler
|
||
– unsachgemäßer Transport und unsachgemäße Lagerung
|
||
– Fehler bei der Kabellegung
|
||
– Montagefehler
|
||
– mechanische Beschädigungen
|
||
– Umwelteinflüsse
|
||
– Schäden durch thermische Überbeanspruchung
|
||
– Schäden durch Überspannungen
|
||
– Fehler durch Alterung
|
||
Nach Meldung einer Kabelstörung sollte zunächst die Kabeltrasse kon-
|
||
trolliert werden. Dabei kann oft festgestellt werden, ob Baumaßnahmen
|
||
die Ursache der Störung waren. Wenn der Fehler so gefunden wird, er-
|
||
übrigt sich eine aufwändige Fehlerortung.
|
||
Bei den Messungen zur Fehlerortung können außergewöhnliche Betriebs-
|
||
zustände auftreten, wie z. B. hohe Prüfspannungen, was ein Gefährdungs-
|
||
potenzial darstellen kann, da Kabelenden – je nach Prüf verfahren – nicht
|
||
geerdet und nicht kurzgeschlossen sind. Bei allen Messungen müssen die
|
||
Sicherheitsregeln nach DIN VDE 0104 und DIN VDE 0105 eingehalten
|
||
werden (siehe auch Abschnitt 6.1). Weiterhin ist zu beachten, dass nicht
|
||
alle Messverfahren gleichermaßen zur Lokalisierung der durch die o. g.
|
||
Fehlerursachen ausgelösten Fehlerstellen geeignet sind.
|
||
Durch o. g. Fehlerursachen können nachfolgend aufgeführte und in
|
||
DIN VDE 0102 behandelte Fehlerarten ausgelöst werden (Bild 7.7):
|
||
– Erdschluss bzw. Erdkurzschluss
|
||
– Doppelerdschluss
|
||
– Kurzschluss
|
||
– Unterbrechung
|
||
– Kombinationen dieser Fehlerarten
|
||
Erdschluss (gelöschtes oder isoliert betriebenes Netz) bzw. Erdkurz-
|
||
schluss (geerdetes Netz) ist die leitende Verbindung eines Außenleiters
|
||
mit Erdpotenzial.
|
||
Doppelerdschluss umfasst zwei Erdschlüsse auf unterschiedlichen Au-
|
||
ßenleitern mit räumlich getrennten Fußpunkten. Er kann bei isolierten
|
||
und gelöschten Netzen im Erdschlussbetrieb auftreten, wenn ein zweiter
|
||
Erdschluss hinzukommt. Dieser wird häufig durch die Spannungsanhe-
|
||
bung der ungestörten Leiter infolge des ersten Erdschlusses ausgelöst.
|
||
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||
|
||
Kurzschluss ist eine galvanisch hoch- oder niederohmige Verbindung
|
||
von zwei oder mehreren Außenleitern an einer Fehlerstelle.
|
||
Unterbrechung ist die Trennung eines Leiters oder mehrerer Leiter, z. B.
|
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durch Abbrand oder mechanische Einwirkung.
|
||
Bild 7.7 Schematische Darstellungen der Fehlerarten
|
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|
||
Bei immer wiederkehrenden, nur zeitweise bestehenden Fehler spricht
|
||
man von „intermittierenden“ oder „arbeitenden“ Fehlern.
|
||
Zur Bestimmung der Fehlerart sind nachstehende Messungen durch-
|
||
zuführen:
|
||
– Untersuchung auf Erd- oder Kurzschluss:
|
||
Hierzu wird der Isolationswiderstand Außenleiter gegen Außenleiter
|
||
und Außenleiter gegen Erdpotenzial mit einem Widerstandsmessge-
|
||
rät gemessen. Bei intermittierenden Fehlern ist die Messung gege-
|
||
benenfalls mit einer Prüfeinrichtung unter Beachtung der zulässigen
|
||
Prüfspannung durchzuführen.
|
||
– Untersuchung auf Unterbrechung:
|
||
Hierzu wird der Schleifenwiderstand Außenleiter gegen Außenleiter bei
|
||
entsprechend kurzgeschlossenen Außenleitern am Kabelende gemes-
|
||
sen. Als weitere Messmethode eignet sich das Reflexionsverfahren.
|
||
7.2.1 Vorortung von Kabelfehlern
|
||
Nach Feststellung eines Fehlers wird zunächst der Fehlerort mit den
|
||
nachstehenden Vorortungs-Messverfahren so genau wie möglich ermit-
|
||
telt. Die erreichbare Genauigkeit der Ortung hängt von der Messunsi-
|
||
cherheit des verwendeten Vorortungsgerätes sowie den nicht immer
|
||
genau bekannten physikalischen Eigenschaften der betroffenen Kabel
|
||
und der Genauigkeit der Planunterlagen ab. Unter Einbeziehung aller
|
||
Einflussgrößen ist bei der Vorortung mit einer Unsicherheit von ca. ± 5 %
|
||
der ermittelten Länge zu rechnen.
|
||
Die auf der Messung von ohmschen Widerständen und von Kapazitäten
|
||
beruhenden Fehlerortungsverfahren, die so genannten klassischen
|
||
Mess verfahren, wurden im Bereich der Energietechnik durch das Re-
|
||
flexionsverfahren abgelöst.
|
||
7.2.1.1 Reflexionsverfahren
|
||
Beim Reflexionsverfahren, auch Impuls-Echo-Verfahren genannt, wer-
|
||
den Reflexionen von hochfrequenten Impulsen an Stellen mit Wellen-
|
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||
|
||
widerstandsänderungen (z. B. Fehlerstelle, Muffe, Kabelende) aus-
|
||
ge wertet. Dieses Verfahren eignet sich zur Vorortung von niederohmi-
|
||
gen Fehlern und von Unterbrechungen.
|
||
Es werden in periodischer Folge elektrische Impulse geeigneter Form
|
||
und Größe zur Fehlerstelle gesendet. Der Impuls wird bei jeder Wellen-
|
||
widerstandsänderung reflektiert und kehrt als Echoimpuls zum Kabel-
|
||
anfang zurück (Bild 7.8).
|
||
Das Reflexionssignal wird auf einem Bildschirm dargestellt. Bei moder-
|
||
nen Geräten ist zum Adervergleich eine Speicherung der Messsignale
|
||
möglich. Die zeitliche Verschiebung zwischen dem Impuls und dem Re-
|
||
flexionssignal gibt die Laufzeit des Impulses vom Kabelanfang zur Feh-
|
||
lerstelle und zurück an. Die Fehlerentfernung x ergibt sich dann zu:
|
||
x = ½ · tx · v (7.1)
|
||
mit
|
||
v = c0/√εr, Ausbreitungsgeschwindigkeit des Impulses
|
||
c0 Lichtgeschwindigkeit (≈ 300 m/μs)
|
||
εr Relative Permittivität des Isolierstoffes
|
||
tx Impulslaufzeit
|
||
Bei Leitungsunterbrechungen hat der Echoimpuls eine positive Ampli-
|
||
tude, bei Erd- oder Kurzschluss eine negative. Auswertbare Reflexionen
|
||
gibt es bei Leiterunterbrechungen oder bei Fehlerwiderständen bis zu
|
||
etwa 300 Ω. Für hochohmige Fehlerwiderstände sind für die Vorortung
|
||
die in Abschnitt 7.2.1.2 beschriebenen Verfahren einzusetzen.
|
||
Durch Vergleich einer fehlerfreien mit der fehlerbehafteten Ader ist eine
|
||
eindeutige Bestimmung des Fehlerorts möglich. Typische Impulsver-
|
||
läufe sind in Bild 7.8 schematisch ohne Berücksichtigung einer mögli-
|
||
chen Dämpfung des Echoimpulses dargestellt.
|
||
Bild 7.9a zeigt beispielhaft ein typisches Messbild. Dargestellt sind die
|
||
beiden Messkurven für eine fehlerfreie und eine fehlerbehaftete Ader,
|
||
wobei die Fehlerstelle durch die Abweichung der Messkurven charak-
|
||
terisiert wird. Diese kann dann am Auswertegerät eingemessen werden.
|
||
Weiterentwicklungen der Auswerteverfahren erleichtern dem Messtech-
|
||
niker die Fehlerstellenerkennung durch eine automatisierte Auswertung.
|
||
In Bild 7.9b zeigt das mit einem aktuellen System ermittelte Messbild.
|
||
Die Ausbreitungsgeschwindigkeit hängt von der relativen Permittivität
|
||
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||
|
||
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|
||
εr des Isolierstoffes der Ader ab (siehe auch Tabelle 2.8). Einige Bei-
|
||
spiele für Ausbreitungsgeschwindigkeiten bei verschiedenen Isolier -
|
||
stoffen sind in Tabelle 7.1 angegeben. Bei Kabelstrecken mit
|
||
unterschiedlichen Isolierstoffen sind für die Auswertung der Messung
|
||
auch die unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten der Teilab-
|
||
schnitte zu berücksichtigen.
|
||
Bild 7.8 Schematische Darstellungen der Impulse des Reflexions -
|
||
verfahrens
|
||
a) Fehlerfreie Ader mit offenem Ende
|
||
b) Fehlerbehaftete Ader mit Kurzschluss
|
||
c) Überlagerte Darstellung
|
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Bild 7.9a Schematisches Messbild eines fehlerbehafteten Kabels
|
||
(überlagerte Darstellung der Impulse des Reflexions -
|
||
verfahrens)
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Bild 7.9b mit aktuellem Verfahren ermitteltes Messbild
|
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(Quelle: Megger)
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7.2.1.2 Messverfahren für hochohmige Fehler
|
||
Die im Folgenden beschriebenen Verfahren werden zur Vorortung von
|
||
hochohmigen Fehlern eingesetzt, wobei jeweils mit einer geeigneten
|
||
Hochspannungsquelle am Fehlerort ein Lichtbogen gezündet wird. Der
|
||
dadurch erzeugte kurzzeitige niederohmige Fehler (Lichtbogen) wird
|
||
entweder über die Aufzeichnung der reflektierten Signale mit Hilfe eines
|
||
geeigneten Koppelkondensators oder durch die Aufzeichnung der tran-
|
||
sienten Strom- oder Spannungsverläufe der jeweiligen Hochspannungs-
|
||
quelle lokalisiert.
|
||
Lichtbogen-Stoßverfahren
|
||
Bei diesem Vorortungsverfahren wird zunächst ein Reflexionsbild der
|
||
Ader mit hochohmigem Fehler aufgezeichnet. Dann wird ein Stoßvor-
|
||
gang mit gleichzeitiger Reflexionsmessung durchgeführt (Bild 7.10) und
|
||
die Tatsache ausgenutzt, dass der Lichtbogen eine starke Verringerung
|
||
des Widerstands an der Fehlerstelle bewirkt [7.14, 7.15].
|
||
Mit Hilfe eines Energietrennfilters, der die Messimpulse des Reflexions-
|
||
verfahrens von den Hochspannungsimpulsen trennt, kann eine Reflexi-
|
||
onsmessung durchgeführt werden. Auf dem Anzeigegerät wird das
|
||
Impulsbild der Ader ohne und mit Lichtbogen an der Fehlerstelle darge-
|
||
stellt und es kann die Laufzeit tx bestimmt werden. Bei diesem Verfahren
|
||
wird keine Vergleichsader benötigt. Wenn dieses Vorortungsverfahren
|
||
zur Verfügung steht, erübrigt sich in der Regel der Einsatz von Fehler-
|
||
wandlungsgeräten (Brenngeräte), die dazu dienen, hochohmige in nie-
|
||
derohmige Fehler zu wandeln.
|
||
Durch einen zusätzlichen Stoßvorgang kann eine höhere Energie in den
|
||
Lichtbogen eingespeist werden, um die Brenndauer und Stabilität des
|
||
291
|
||
Tabelle 7.1 Ausbreitungsgeschwindigkeit v von Impulsen bei ver-
|
||
schiedenen Isolierstoffen
|
||
Isolierstoff
|
||
Ausbreitungsgeschwindigkeit
|
||
m/μs
|
||
Papier-Masse
|
||
156 ... 170
|
||
PVC
|
||
150 ... 160
|
||
PE
|
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170 ... 172
|
||
VPE
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Lichtbogens am Fehlerort zu erhöhen. Durch Erhöhung der Amplitude
|
||
des Messimpulses kann eine Verbesserung der Vorortung insbesondere
|
||
bei langen Kabeln erreicht werden.
|
||
Falls die Zündung des Lichtbogens durch den Stoßvorgang nicht er-
|
||
reicht wird, kann eine Zündung durch eine Gleichspannungsquelle mit
|
||
deutlich höherer Spannung hervorgerufen werden, um dann anschlie-
|
||
ßend eine Aufzeichnung der reflektierten Signale vorzunehmen.
|
||
Stromimpuls-Verfahren
|
||
Beim Stromimpuls-Verfahren (Bild 7.11) wird ein Stoßkondensator mit
|
||
Gleichspannung aufgeladen und über eine Funkenstrecke in das feh-
|
||
lerhafte Kabel entladen. Dieser Impuls wird an der Fehlerstelle reflektiert
|
||
und es wird eine gedämpfte Wanderwelle zwischen Kabelanfang und
|
||
Fehlerstelle erzeugt. Mit Hilfe eines induktiv angekoppelten Reflexions-
|
||
messgerätes, auf dessen Anzeigegerät das Reflexionsbild des Stoß-
|
||
stromes dargestellt wird, kann durch Messung der Laufzeit tx der
|
||
Fehlerort bestimmt werden [7.16]. Die Perioden dauer entspricht der Im-
|
||
pulslaufzeit tx zwischen Kabelanfang – Fehlerstelle – Kabelanfang.
|
||
Spannungsgekoppeltes Ausschwingverfahren
|
||
Beim Ausschwingverfahren (Bild 7.12) wird am fehlerbehafteten Kabel
|
||
eine Gleichspannung so lange erhöht, bis ein Überschlag an der Feh-
|
||
lerstelle auftritt und eine Reflexionswelle auslöst, die zu den Kabelenden
|
||
läuft. Zur messtechnischen Erfassung dieses Vorganges wird am Ka-
|
||
belanfang ein Reflexionsmessgerät über einen Ankopplungskondensa-
|
||
tor angeschlossen. Auf der Anzeige des Gerätes wird eine periodisch
|
||
verlaufende Schwingung sichtbar. Aus der Impulslaufzeit tx (Perioden-
|
||
dauer) ergibt sich die Entfernung zwischen Fehlerstelle und Kabelan-
|
||
fang. Die Periodendauer entspricht der Impulslaufzeit tx zwischen
|
||
Kabelanfang – Fehlerstelle – Kabelanfang.
|
||
Beim Stromimpuls- und Ausschwingverfahren entsprechen die Reflexi-
|
||
onsbilder nicht dem gewohnten Bild für niederohmige Fehler, so dass
|
||
die Anwendung dieser beiden Verfahren eine gewisse Erfahrung erfor-
|
||
dert.
|
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Der Messunsicherheit beider Verfahren ist in der Regel ± 5 %.
|
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Bild 7.10 Lichtbogen-Stoßverfahren
|
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a) Prinzipschaltbild
|
||
b) Gemessene Impulsverläufe mit und ohne Lichtbogen an
|
||
der Fehlerstelle
|
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c) mit aktuellem Verfahren ermitteltes Messbild
|
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(Quelle: Baur)
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Bild 7.11 Stromimpuls-Verfahren
|
||
a) Prinzipschaltbild
|
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b) Gemessener Impulsverlauf
|
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c) mit aktuellem Verfahren ermitteltes Messbild
|
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(Quelle: Baur)
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||
Bild 7.12 Spannungsgekoppeltes Ausschwingverfahren
|
||
a) Prinzipschaltbild
|
||
b) Gemessener Impulsverlauf
|
||
c) mit aktuellem Verfahren ermitteltes Messbild
|
||
(Quelle: Baur)
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7.2.1.3 Messverfahren mit automatischer Wiederzuschaltung
|
||
Nach Auslösen der Sicherung im Fehlerfall muss zur Wiederversorgung
|
||
der Kunden die defekte NH-Sicherung manuell ersetzt werden. Speziell
|
||
bei intermittierenden Fehlern erfolgt die Auslösung der Sicherung in un-
|
||
regelmäßigen Abständen und erfordert einen hohen Arbeitsaufwand.
|
||
Bei dem Messverfahren mit automatischer Wiederzuschaltung wird nach
|
||
Auslösung einer Sicherung in die bestehende NH-Halterung ein fern-
|
||
steuerbares Schaltelement eingesetzt. Es agiert als Sicherungsersatz
|
||
und hält die Versorgung des Kunden auch während eines intermittie-
|
||
renden Fehlers aufrecht. Der Sicherungswert wird hierzu direkt an der
|
||
Kontrolleinheit eingestellt (Bild 7.13). Das Gerät simuliert die Auslöse-
|
||
charakteristik von allen NH-Schmelzsicherungen von 25 A bis 400 A.
|
||
Nach jedem Fehlerereignis löst das Gerät wie eine Schmelzsicherung
|
||
aus, schaltet aber nach kurzer Zeit die Verbraucher wieder zu, so dass
|
||
Versorgungsunterbrechungen minimiert werden. Die Zuschaltungsart ist
|
||
herstellerspezifisch realisiert. Der Anlagenverantwortliche erhält z. B.
|
||
per SMS eine Info über die Auslösung des Schaltelementes und kann
|
||
ferngesteuert in die automatische Wiederzuschaltung eingreifen.
|
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Bild 7.13 Schematische Darstellung eines Messverfahrens mit
|
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automatischer Wiederzuschaltung (Quelle: CAMLIN)
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AKTER AUTO-RECLOSER FÜR
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SAPIENT ist ein intelligentes System,
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7.2.2 Nachortung von Kabelfehlern
|
||
Als Ergebnis der Vorortung erhält man die ungefähre Entfernung des
|
||
Fehlerorts vom Kabelanfang. Anhand der Trassenpläne, die heute in
|
||
der Regel als digitales Planwerk im Messwagen zur Verfügung stehen,
|
||
wird dieser Punkt im Gelände bestimmt. Ausgehend von dieser Stelle
|
||
wird mit den Nachortungs-Messverfahren der Fehlerort punktgenau fest-
|
||
gestellt. In besonderen Fällen, z. B. bei kurzen Kabelstrecken, kann die
|
||
Vorortung entfallen und der Fehlerort unmittelbar mit einem Nachor-
|
||
tungs-Messverfahren ermittelt werden.
|
||
7.2.2.1 Tonfrequenzverfahren
|
||
Bei diesem Verfahren wird ein tonfrequenter Wechselstrom in das feh-
|
||
lerbehaftete Kabel eingespeist. Zum Nachweis des dadurch entstehen-
|
||
den elektromagnetischen Feldes wird eine Suchspule verwendet, die
|
||
an der Kabeltrasse entlanggeführt wird. Die in die Spule induzierte
|
||
Spannung wird auf ein Messinstrument und einen Kopfhörer übertragen.
|
||
Man erhält eine optische und eine akustische Anzeige. Durch niederoh-
|
||
mige Kurz- oder Erdschlüsse wird das durch den tonfrequenten Wech-
|
||
selstrom aufgebaute elektromagnetische Feld gestört und kennzeichnet
|
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somit genau den gesuchten Fehlerort.
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Minimumtrübungs-Verfahren
|
||
Beim Minimumtrübungs-Verfahren (Bild 7.14) wird der Tonfrequenzge-
|
||
nerator an den fehlerbehafteten Leiter und den Kabelschirm oder den
|
||
metallenen Mantel angeschlossen. Längs der Kabelstrecke ist dann un-
|
||
mittelbar über dem Kabel ein ausgeprägtes Signalminimum festzustel-
|
||
len. An der Fehlerstelle tritt infolge des Stromflusses vom Leiter zum
|
||
Schirm bzw. Mantel eine Störung des Feldlinienverlaufs ein. Diese Feld-
|
||
änderung hat ein Ansteigen des Signals – die so genannte Minimum-
|
||
trübung – zur Folge. Hinter dem Fehlerort ist das Feld wieder
|
||
unverändert vorhanden. Für den Erfolg dieses Verfahrens ist es wichtig,
|
||
eine genügend genaue Vorortung vorzunehmen, da Störungen des
|
||
Feldlinienverlaufs auch durch Muffen und im Erdreich befindliche Eisen-
|
||
teile, z. B. Kreuzungen von Rohrleitungen, verursacht werden können.
|
||
Bild 7.14 Prinzipdarstellungen des Minimumtrübungs-Verfahrens
|
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a) Prinzipieller Aufbau
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b) Schematische Darstellung des Messsignals
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Drallfeld-Methode
|
||
Voraussetzung für die Anwendung der Drallfeld-Methode ist ein nieder-
|
||
ohmiger Fehler zwischen zwei Leitern in der Größenordnung von 1 Ω.
|
||
Ausgenutzt wird bei dieser Methode der vorhandene Drall (Schlag) der
|
||
Adern in einem Mehrleiterkabel, vorzugsweise Niederspannungskabel.
|
||
Der Tonfrequenzgenerator wird an die zwei fehlerbehafteten Adern an-
|
||
geschlossen. Es ergibt sich der in Bild 7.15 dargestellte Signalverlauf
|
||
entlang des Kabels. Der für die Messung erforderliche Drall der Adern
|
||
ist im Bild nicht dargestellt. Die Maxima und Minima des Messsignals
|
||
entsprechen dem Drall der Adern. Über der Fehlerstelle erhält man eine
|
||
Signalerhöhung. Die Suchspule kann mit der Achse waagerecht oder
|
||
senkrecht eingesetzt werden. Es ergeben sich gleichartige, jedoch pha-
|
||
senverschobene Messsignale.
|
||
Dieses Messverfahren ist für große Legetiefen ungeeignet, da das
|
||
Messsignal mit zunehmender Tiefe stark abnimmt.
|
||
Wegen der beschriebenen Voraussetzungen und Einschränkungen
|
||
kommt dieses Messverfahren heute nur noch selten zum Einsatz.
|
||
Bild 7.15 Drallfeld-Methode
|
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a) Prinzipieller Aufbau
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b) Schematische Darstellung des Messsignals
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7.2.2.2 Stoßspannungsverfahren
|
||
In Gegensatz zum Tonfrequenzverfahren ist beim Stoßspannungsver-
|
||
fahren als akustisches Verfahren Voraussetzung, dass an der Fehler-
|
||
stelle ein Überschlag entsteht, d. h. dass der Fehler keine leitende
|
||
Verbindung darstellt.
|
||
In Bild 7.16 ist das Stoßspannungsverfahren dargestellt. Ein Stoßspan-
|
||
nungsgenerator wird an die defekte Kabelader angeschlossen. Der in
|
||
das Kabel einlaufende Stoßspannungsimpuls löst an der Fehlerstelle
|
||
einen Überschlag mit einem starken Entladungsgeräusch (Schallwellen)
|
||
aus, das oberirdisch mit Hilfe eines Körperschallmikrofons und nachge-
|
||
schaltetem Detektor akustisch wahrgenommen werden kann. Dort, wo
|
||
das Entladungsgeräusch am lautesten ist, befindet sich die Fehlerstelle.
|
||
Zusätzlich kann die Intensität des Schallsignals quantitativ mit Hilfe
|
||
eines Messinstruments am Detektor angezeigt werden [7.17].
|
||
Bei verrohrten Kabelstrecken ist wegen der Schallübertragung in Längs-
|
||
richtung der Rohre die akustische Nachortung schwierig. Neuere Emp-
|
||
fänger, die neben dem akustischen auch das elektromagnetische Signal
|
||
Bild 7.16 Stoßspannungsverfahren
|
||
a) Prinzipieller Aufbau
|
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b) Schematische Darstellung des Messsignals
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auswerten, erleichtern in diesen Fällen die punktgenaue Nachortung.
|
||
Werden beide Signalarten (akustisch und elektromagnetisch) zur Mes-
|
||
sung verwendet, spricht man von der Schall-Laufzeit-Messmethode.
|
||
Dieses Messverfahren wird wegen seiner hohen Zuverlässigkeit in der
|
||
Praxis bevorzugt eingesetzt. Akustische Störungen, hervorgerufen z. B.
|
||
durch den Straßenverkehr, spielen dann nur noch eine untergeordnete
|
||
Rolle [7.18].
|
||
Um eine Nachortung auch bei Leiterunterbrechungen durchführen zu
|
||
können, muss die Stoßspannung zwischen den Enden der fehlerbehaf-
|
||
teten Ader angelegt werden. Wegen der räumlichen Entfernung wird
|
||
dazu eine fehlerfreie Ader als Hilfsleitung benutzt, indem an einem Ka-
|
||
belende eine leitende Verbindung (Brücke) zwischen der fehlerbehafte-
|
||
ten Ader und der als Hilfsader verwendeten fehlerfreien Ader hergestellt
|
||
wird. Aus Sicherheitsgründen ist der Kabelschirm zu erden und in den
|
||
Messaufbau mit einzubeziehen.
|
||
Handelsüblich sind Stoßspannungsgeräte bis 32 kV. Insbesondere bei Feh-
|
||
lern mit Erdberührung an ungeschirmten Kabeln kann es zu hohen Schritt-
|
||
spannungen an der Erdoberfläche kommen, die eine Gefahr darstellen.
|
||
7.2.3 Ortung von Mantelfehlern mit dem Schrittspannungs-
|
||
verfahren
|
||
Das Schrittspannungsverfahren setzt voraus, dass nur an der Fehler-
|
||
stelle eine leitende Verbindung zwischen Leiter und Erdreich bzw.
|
||
Schirm und Erdreich vorhanden ist [7.19]. Das Verfahren kann also nicht
|
||
zur Ortung von Fehlern an erdfühligen Mänteln (Massekabel) angewen-
|
||
det werden.
|
||
Vorzugsweise wird das Schrittspannungsverfahren bei der Mantelfeh-
|
||
lerortung an Kunststoffkabeln angewendet. Die entsprechenden Geräte
|
||
werden deshalb auch Mantelmessgeräte genannt.
|
||
Bei Mantelfehlern an Kabeln mit großen Längen wird eine Vorortung
|
||
durchgeführt. Für diese Vorortung sind ein Spannungsmessgerät mit
|
||
Milli volt-Bereich und eine Gleichspannungsquelle bis etwa 5 kV erforder-
|
||
lich, die auch für die anschließende Nachortung benutzt werden kann.
|
||
Bei der Vorortung werden bei einem konstanten Strom auf dem Schirm
|
||
bei zwei getrennten Messungen die Spannung U1 auf dem vorderen
|
||
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Schirmabschnitt zwischen Kabelanfang und Fehler und die Spannung
|
||
U2 auf dem hinteren Schirmabschnitt zwischen Fehler und Kabelende
|
||
ermittelt. Dazu müssen am Ende des Kabels zwei Außenleiter mit dem
|
||
Schirmende der fehlerbehafteten Ader verbunden werden (Bild 7.17)
|
||
[7.20].
|
||
Die Teilspannungen U1 und U2 verhalten sich zueinander wie die Stre-
|
||
cken L1 zu L2, so dass bei bekannter Kabellänge Lg der Fehlerort wie
|
||
folgt errechnet werden kann:
|
||
L1 = Lg ·
|
||
(7.2)
|
||
Moderne Geräte zeigen direkt das Längenverhältnis L1/Lg an.
|
||
Bei diesem Verfahren liegt die Messunsicherheit bei ca. ± 2 % der Ge-
|
||
samtlänge. Bei Auftreten mehrerer Fehler am gleichen Kunststoffmantel
|
||
kann es zu Fehlmessungen kommen.
|
||
Zwischen dem abgetrennten Schirm und Erde wird eine Gleichspan-
|
||
nung oder eine tonfrequente Wechselspannung angelegt. Dabei fließt
|
||
an der Fehlerstelle ein Strom ins Erdreich, der an der Erdoberfläche
|
||
U1
|
||
U1 + U2
|
||
Bild 7.17 Prinzipielle Darstellung der Mantelfehler-Vorortung
|
||
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||
|
||
einen Spannungstrichter bildet. In der Praxis hat sich die Messung mit
|
||
Gleichspannung durchgesetzt (Bild 7.18).
|
||
Zur Fehlerortung wird dann zwischen zwei Sonden (Erdspieße) über der
|
||
Trasse die Spannungsdifferenz abgegriffen. Die Annäherung an die
|
||
Fehlerstelle zeigt sich bei diesem Verfahren zunächst durch einen An-
|
||
stieg der abgegriffenen Spannung. An der Fehlerstelle selbst ergibt sich
|
||
dann ein Polaritätswechsel. Die beiden Sonden müssen bei der Ortung
|
||
stets gleichsinnig aufgesetzt werden und sollten deshalb markiert sein.
|
||
Die Messung kann auch mit Gleichspannungsimpulsen durchgeführt
|
||
werden, um Fremdbeeinflussungen zu vermindern.
|
||
Bild 7.18 Mantelfehler-Nachortung
|
||
a) Prinzipielle Darstellung
|
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b) Schematisches Messsignal
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|
||
7.2.4 Vorgehensweise bei der Fehlerortung
|
||
Grundsätzlich wird bei der Fehlerortung in folgenden Schritten vorge-
|
||
gangen:
|
||
1. Kontrolle
|
||
Es wird festgestellt, ob der Fehler durch sichtbare äußere Einwirkun-
|
||
gen, z. B. Baumaßnahmen, entstanden ist.
|
||
2. Messtechnische Kontrolle
|
||
Isolationswiderstand und Durchgang des betroffenen Kabels werden
|
||
gemessen. Aufgrund der Messergebnisse wird die Fehlerart bestimmt
|
||
und das einzusetzende Ortungsverfahren festgelegt.
|
||
3. Brennen
|
||
Gegebenenfalls wird bei hochohmigen Fehlern an papierisolierten
|
||
Kabeln die Fehlerstelle durch Verkohlen der Isolierung niederohmig
|
||
„gebrannt“, allerdings wird das Brennverfahren nur noch selten an-
|
||
gewendet.
|
||
4. Vorortung
|
||
Die Entfernung der Fehlerstelle vom Kabelanfang (Anschlusspunkt
|
||
der Messeinrichtung) wird ungefähr bestimmt und in das Planwerk
|
||
übertragen.
|
||
5. Kabelortung
|
||
Der genaue Kabelverlauf im Bereich der vorgeorteten Fehlerstelle
|
||
wird bestimmt.
|
||
6. Nachortung
|
||
Der Fehlerort wird punktgenau bestimmt und markiert. Anschließend
|
||
wird die Tiefenlage des Kabels ermittelt und erst danach können die
|
||
Reparaturarbeiten eingeleitet werden.
|
||
In Kabelnetzen entstehen an allen Abzweigen und Kabelenden Teilrefle-
|
||
xionen, die eine Auswertung bei der Vorortung mit dem Reflexionsverfahren
|
||
sehr erschweren. Bei kurzen Kabellängen kann in Niederspannungsnetzen
|
||
im Allgemeinen auf die Vorortung verzichtet werden. Sofern die Nachortung
|
||
mit dem Stoßspannungsverfahren durchgeführt wird, ist es notwendig,
|
||
alle Kundenanlagen durch Ziehen der Hausanschlusssicherung frei-
|
||
zuschalten. Ist der meist innenliegende Hausanschlusskasten nicht
|
||
zugänglich, muss notfalls der Hausanschluss getrennt werden.
|
||
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www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
Ein Verfahren, das die Kapazität des verwendeten Stoßkondensators
|
||
und den Induktivitätsbelag des defekten Kabels berücksichtigt, ermög-
|
||
licht eine zuverlässige Vorortung [7.21]. Voraussetzung für den Einsatz
|
||
dieses Verfahrens ist die Kenntnis des Kabeltyps der fehlerbehafteten
|
||
Kabelstrecke.
|
||
Tabelle 7.2 zeigt eine Übersicht der Ortungsverfahren und deren Ein-
|
||
satzbereiche.
|
||
7.3 Einzelgeräte zur Fehlerortung
|
||
Die Anschaffung oder der Einsatz eines Kabelmesswagens ist z. B. bei
|
||
kleinen Netzen mit wenigen Kabelstörungen oder bei unwegsamem Ge-
|
||
lände (Bergstrecken) nicht sinnvoll. In solchen Fällen kommen üblicher-
|
||
weise folgende Einzelgeräte zur Fehlerortung zum Einsatz:
|
||
306
|
||
Tabelle 7.2 Übersicht und Zuordnung der Ortungsverfahren
|
||
Kabelfehlerortung
|
||
Mantelfehler -
|
||
ortung
|
||
Erd- oder Kurzschluss
|
||
Unterbrechung
|
||
niederohmig
|
||
hochohmig
|
||
Vor -
|
||
ortung
|
||
Reflexions-
|
||
Verfahren
|
||
Schrittspan-
|
||
nungsverfahren
|
||
(Erdschluss)
|
||
Lichtbogen-Stoß-
|
||
verfahren mit Re-
|
||
flexionsbewertung
|
||
Stromimpuls-Ver-
|
||
fahren
|
||
Spannungsgekop-
|
||
peltes Ausschwing-
|
||
verfahren
|
||
Schrittspannungs-
|
||
verfahren (Erd-
|
||
schluss)
|
||
Reflexions-
|
||
Verfahren
|
||
Schritt -
|
||
spannungs-
|
||
Verfahren
|
||
Nach -
|
||
ortung
|
||
Tonfrequenz-
|
||
Verfahren
|
||
Stoßspannungs-
|
||
Verfahren
|
||
Stoß -
|
||
spannungs-
|
||
Verfahren
|
||
Schritt -
|
||
spannungs-
|
||
Verfahren
|
||
Schrittspan-
|
||
nungsverfahren
|
||
(Erdschluss)
|
||
Schrittspannungs-
|
||
verfahren
|
||
(Erdschluss)
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www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
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||
|
||
– Isolationsmessgerät
|
||
– Reflexions-Messgerät zur Vorortung (kann bei kurzen Kabelstrecken
|
||
entfallen)
|
||
– tragbares Stoßspannungsgerät (Empfehlung: Gerät mit mindestens
|
||
10 kV Stoßspannung) und Bodenmikrofon zur Nachortung
|
||
– Kabelmantel-Messgerät (Schrittspannungsverfahren) zum Einsatz in
|
||
Netzen mit kunststoffummantelten Kabeln
|
||
Beim Anschluss von Einzelgeräten sind die DIN VDE 0104 und die
|
||
DIN VDE 0105 zu beachten. Weitere Hinweise sind in Abschnitt 6.1 ent-
|
||
halten [7.22].
|
||
7.4 Kabelmesswagen
|
||
Im Kabelmesswagen sind die für die Fehlersuche erforderlichen Geräte
|
||
fest eingebaut. Dadurch wird die Rüstzeit wesentlich verkürzt und die Ar-
|
||
beitssicherheit erhöht. Nachfolgend werden Auswahlkriterien für das Fahr-
|
||
zeug und für die Messeinrichtung sowie Hinweise für den Anschluss des
|
||
Kabelmesswagens gegeben. In der DGUV 203-048 (BGI 5191) werden
|
||
die Vorgehensweise und die Verantwortlichkeiten beim Betrieb von Kabel-
|
||
messwagen ausführlich beschrieben, welche zwingend einzuhalten sind.
|
||
7.4.1 Fahrzeug
|
||
Bei Spezifizierung des Fahrzeuges sind zwischen Netzbetreiber und
|
||
Messwagenhersteller u. a. folgende Überlegungen anzustellen:
|
||
– Welche Messeinrichtungen sind erforderlich? (Nennspannung des
|
||
Netzes, Ausstattung und Anzahl der Messgeräte, Anordnung der Ge-
|
||
räte)
|
||
– Ist ein zusätzlicher Antrieb für die Stromerzeugung erforderlich?
|
||
– Wie hoch sind das Gesamtgewicht der Messeinrichtungen und die
|
||
zulässige Zuladung? Wie verteilt sich das Gewicht auf die Fahrzeug-
|
||
achsen?
|
||
– Wie groß ist der Platzbedarf für die Messeinrichtungen und den Stau-
|
||
raum für zusätzliche Geräte?
|
||
– Wird eine Ablage für persönliche Schutzausrüstung, Kleidung und
|
||
Pläne benötigt?
|
||
– Empfiehlt sich der Einbau einer Standheizung und einer Wärmeiso-
|
||
lierung?
|
||
307
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
– Wird ein Sitzplatz für einen Beifahrer benötigt?
|
||
– Welche Führerscheinklasse wird benötigt? (EU-Führerschein mit
|
||
neuer Gewichtszuordnung, früher PKW-Führerscheinklasse 3 bis
|
||
7,5 t, jetzt PKW-Führerscheinklasse B bis 3,5 t.)
|
||
– Ist ein Navigationsgerät erforderlich?
|
||
Bild 7.19a Kabelmesswagen Anschlussraum (Quelle: Bayernwerk)
|
||
Bild 7.19a zeigt den Anschlussraum und Bild 7.19b den Messgeräte-
|
||
raum eines Kabelmesswagens.
|
||
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|
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Bild 7.19b Kabelmesswagen Messgeräteraum (Quelle: Bayernwerk)
|
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Neben diesen Überlegungen ist die Handhabung des Fahrzeugs im je-
|
||
weiligen Einsatzgebiet, z. B. beim Rangieren in Innenstädten, zu be-
|
||
rücksichtigen. Der Trend geht in den letzten Jahren zu kleineren
|
||
Fahrzeugen, was durch den vermehrten Einsatz der Elektronik bei den
|
||
Messgeräten und durch die Modulbauweise begünstigt wird.
|
||
7.4.2 Einrichtung
|
||
Ein Messwagen sollte in jedem Fall folgende Grundausstattung haben:
|
||
– Spannungsquelle für die einzusetzenden Prüfverfahren
|
||
– Reflexions-Messgerät zur Vorortung
|
||
– Stoßspannungsgerät und Bodenmikrofon zur Nachortung
|
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– Systemschalter einpolig mit menügeführter Anwahl
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– Messkabel einpolig
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– zusätzliche Einzelgeräte für Isolationsmessung, Trassensuche und
|
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Kabelauslese sowie zur Fehlerortung mittels Schrittspannungsver-
|
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fahren (Kabelmantel-Messgerät)
|
||
– Funkgerät bzw. Mobiltelefon
|
||
Der Kabelmesswagen benötigt eine Stromversorgung mit Niederspan-
|
||
nung. Wenn eine Speisung aus dem Netz nicht möglich ist, muss eine
|
||
mobile Stromerzeugung mitgeführt werden.
|
||
Für weitergehende Aufgaben können zusätzliche Geräte, z. B. für Mas-
|
||
sekabel, erforderlich sein:
|
||
– Brenngerät
|
||
– Anlage für Lichtbogenstoßverfahren zur Vorortung von hochohmigen
|
||
Fehlern
|
||
– Tonfrequenzgenerator und Empfänger zur Nachortung
|
||
– Kabeldiagnosegerät
|
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– Systemschalter dreipolig mit menügeführter Anwahl
|
||
– Messkabel dreipolig
|
||
Kabelmesswagen werden hinsichtlich der Anordnung der Hochspan-
|
||
nungsgeräte unterschieden in:
|
||
– gekapselte Bauweise und
|
||
– offene Bauweise.
|
||
Bei der gekapselten Bauweise sind Hochspannungserzeuger, Schalt-
|
||
geräte und Kabelspule so aufgebaut, dass die aktiven Teile während
|
||
der Messung nicht zugänglich sind. Zusätzliche Trennwände oder Tür-
|
||
verriegelungen im Messwagen sind bei dieser Bauweise nicht erforder-
|
||
lich. Die einzige zugängliche spannungsführende Stelle ist das Ende
|
||
des Messkabels.
|
||
Bei der offenen Bauweise sind im Messwagen hochspannungsführende
|
||
Teile zugänglich. Hier sind Trennwände erforderlich, die den Messwa-
|
||
gen in einen Bedienraum und einen Hochspannungsraum unterteilen.
|
||
Weiterhin muss der Hochspannungsraum mit Türkontakten abgesichert
|
||
sein. Wegen des geringeren Isolationsaufwandes bei den Geräten und
|
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der damit verbundenen Gewichtsminderung hat sich die offene Bau-
|
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weise am Markt durchgesetzt.
|
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||
|
||
7.4.3 Anschluss des Kabelmesswagens
|
||
Nach DIN VDE 0104 bzw. DGUV 203-048 (BGI 5191) stellt ein Kabel-
|
||
messwagen eine nichtstationäre Prüfanlage dar und ist als Prüfplatz mit
|
||
zwangsläufigem Berührungsschutz zu verstehen. Die entsprechenden
|
||
DIN-VDE-Bestimmungen und die Betriebsanweisungen des Kabel-
|
||
messwagenherstellers sind zu beachten.
|
||
Ein Personenschutz ist gewährleistet, wenn bei der Anschaltung des
|
||
Messwagens nachstehende Reihenfolge eingehalten wird:
|
||
1. Schutzerdungsseil des Kabelmesswagens nach Vorschrift mit Stati-
|
||
onserde verbinden und somit Verbindung zwischen Fahrzeugge-
|
||
häuse und Stationserde schaffen
|
||
2. Fehlerspannungs-Messsonde (FU-Sonde) neben Fahrzeug ins Erd-
|
||
reich treiben und mit Anschlussleitung Potenzialüberwachung des
|
||
Messwagens verbinden
|
||
3. Netzspannung anlegen
|
||
4. Messkabel mit Prüfling verbinden, Schirm des Messkabels direkt am
|
||
Kabelmantel anschließen
|
||
Die Trennung des Messwagens vom Prüfling erfolgt sinngemäß in um-
|
||
gekehrter Reihenfolge.
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||
|
||
8
|
||
Diagnoseverfahren zur Zustandsbewertung von
|
||
Mittelspannungskabelnetzen
|
||
Die Mittelspannungskabelnetze stellen einen bedeutenden Anteil des
|
||
Anlagevermögens der Netzbetreiber dar. Mit zunehmendem Alter der
|
||
Kabelnetze besteht für den Netzbetreiber verstärkt die Aufgabe, durch
|
||
geeignete Diagnoseverfahren zu prüfen, ob die Kabelanlagen weiterhin
|
||
eine ausreichende Betriebszuverlässigkeit besitzen. Dabei gilt zu be-
|
||
rücksichtigen, ob die Kabelanlagen
|
||
– durch Wartungsmaßnahmen ertüchtigt werden können
|
||
– oder in die Planung für den Austausch von Einzelabschnitten aufge-
|
||
nommen werden müssen
|
||
– oder komplett ersetzt werden müssen.
|
||
Für eine komplette Zustandsbewertung durch den Anwender sind neben
|
||
dem globalen dielektrischen Zustand der Isolierung auch lokale Fehl-
|
||
stellen zu betrachten.
|
||
Dabei dürfen Messdaten nicht als alleinige Entscheidungsgrundlage für
|
||
die weiteren Festlegungen herangezogen werden, sondern müssen mit
|
||
vorliegenden Erfahrungen abgeglichen werden.
|
||
Erst nach der gemeinsamen Bewertung der Messdaten und spezifi-
|
||
schen Netzbetreiberdaten ist eine Kabeldiagnose möglich, und an Hand
|
||
von geeigneten Klassifizierungen (z. B. gut, mittel, schlecht) können Er-
|
||
satzmaßnahmen priorisiert werden.
|
||
Grundsätzlich darf die Anwendung von Diagnoseverfahren keine Schä-
|
||
digung oder gar Zerstörung der Kabelanlage zur Folge haben. Unter
|
||
diesen Aspekten werden nachfolgend die bereits in der Praxis ange-
|
||
wendeten Methoden beschrieben. Siehe auch Abschnitt 5.4.2.
|
||
8.1 Dielektrische Diagnoseverfahren
|
||
Der Zustand der Isolierung von Kabeln wird durch normale Alterung im
|
||
Laufe der Betriebsjahre, äußere Einwirkungen wie z. B. das Eindringen
|
||
von Feuchtigkeit sowie durch normale und außergewöhnliche Betriebs-
|
||
belastungen wie z. B. Überlast oder Überspannungen beeinflusst. Die
|
||
erwartete Lebensdauer von Energiekabeln wird allgemein mit 40 bis 50
|
||
Jahren angegeben. Viele papierisolierte Kabel sind ohne Probleme we-
|
||
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|
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|
||
|
||
sentlich länger in Betrieb. Dagegen mussten viele VPE-Kabel der ersten
|
||
Generation durch die bekannten water-tree-Probleme schon nach 15
|
||
bis 20 Jahren ausgetauscht bzw. saniert werden.
|
||
Die Verfahren zur dielektrischen Zustandsbestimmung sind auf die spe-
|
||
zifischen physikalischen Eigenschaften der Papierisolierung und der
|
||
VPE-Isolierung abzustimmen. Dielektrische Diagnoseverfahren können
|
||
nicht zwischen einer lokal begrenzten Schädigung und einer globalen
|
||
Minderung der Isolationseigenschaften im gesamten Kabelsystem un-
|
||
terscheiden. Somit ist es generell nicht möglich, eine Ortsbestimmung
|
||
von z. B. partiell besonders stark geschädigten Isolierungsabschnitten
|
||
durchzuführen. In der Praxis werden deshalb je nach Situation zur Ein-
|
||
grenzung der schlechten Kabelabschnitte Messungen an Teillängen
|
||
durchgeführt. An den zunehmend gemischt ausgeführten Kabelstre-
|
||
cken (Papier-Masse oder VPE-Isolierung) ist eine eindeutige dielektri-
|
||
sche Beurteilung nicht möglich, da das Er gebnis vom Zustand der
|
||
Isolierung der Papier-Massekabelstrecken dominiert wird. Lediglich an
|
||
Papier-Massekabeln mit kurzen Reparaturstücken mit VPE-Kabeln
|
||
kann der Zustand der Papierisolierung diagnostiziert werden.
|
||
Bei der Anwendung von dielektrischen Diagnoseverfahren sind der Ein-
|
||
fluss von resistiven und refraktiven Feldsteuerungen in Endverschlüssen
|
||
und Muffen sowie die Eigenschaften der Isolierwerkstoffe der Garnituren
|
||
zu beachten. Insbesondere bei Anwendung höherer Messspannungen
|
||
(mehrfaches von U0) ist der Einfluss der Ableitungen durch Kriech-
|
||
ströme an Endverschlüssen und von Teilentladungsaktivitäten in den
|
||
entsprechenden Fehlstellen nicht zu vernachlässigen.
|
||
8.1.1 Diagnose auf Basis der Verlustfaktormessung
|
||
(tan--Messung)
|
||
Der Winkel zwischen dem idealen kapazitiven Strom und dem kom-
|
||
plexen Strom wird maßgeblich vom ohmschen Ableitstrom der Isolierung
|
||
bestimmt, aber auch die verschiedenen Polarisationsmechanismen tra-
|
||
gen zu dem Verlustwinkel bei (Bild 8.1).
|
||
Als technische Kenngröße wird der Verlustfaktor tan für papierisolierte
|
||
Systeme (Trafos, Wandler, Kabel) schon seit einem Jahrhundert ver-
|
||
wendet.
|
||
Der tan bei trockenen ölimprägnierten Papierisolierungen liegt im Neu-
|
||
zustand bei 50 Hz im Bereich von 10-3. Er steigt im Laufe des Betriebes
|
||
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|
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|
||
|
||
durch natürliche Alterungsprozesse an, vor allem durch Zellulosezerset-
|
||
zung und damit verbundene Freisetzung von Wasser. Das Eindringen
|
||
von externer Feuchte – z. B. durch Korrosion der Metallmäntel – verur-
|
||
sacht eine lokale Durchfeuchtung und damit erhöhte Ableitströme, was
|
||
zu einem Anstieg des tan auf Werte bis zu 10-1 und höher führen kann.
|
||
Der tan ist generell von der Temperatur des beurteilten Isoliervolumens
|
||
und der Frequenz der benutzten Prüfspannung abhängig (Bild 8.2).
|
||
Dementsprechend sind die Prüfsequenzen für die Diagnosemessung
|
||
auszulegen und die Beurteilung der Messergebnisse vorzunehmen.
|
||
Bei Hochspannungskabeln mit massegetränkter bzw. ölimprägnierter
|
||
Isolierung wird der tan bei 50 Hz zur Bestimmung der zulässigen
|
||
Strombelastbarkeit der Kabel verwendet. Kabel mit hohen dielektrischen
|
||
Verlusten können nur mit geringeren Übertragungsleistungen betrieben
|
||
werden, um Wärmedurchschläge zu vermeiden. Bei diesen Kabeln be-
|
||
einflussen auch Teilentladungen die Höhe des tan--Wertes.
|
||
PE- und VPE-isolierte-Kabel mit homopolymerer Isolierung haben im
|
||
Neuzustand tan--Werte im Bereich 10-5 bis 10-4. Durch die bekannten
|
||
water-tree-Effekte steigt die Leitfähigkeit der Isolierung, was sich in
|
||
einem Anstieg der tan--Werte widerspiegelt. Es gibt langjährige Erfah-
|
||
rungswerte der tan--Bewertung bei Beanspruchung mit 0,1-Hz-Prüf-
|
||
315
|
||
Bild 8.1 Ersatzschaltbild zur Charakterisierung von Isolierungen
|
||
R0, C0
|
||
Ableitwiderstand und Kapazität der Isolierung
|
||
RP, CP
|
||
Widerstand und Kapazität der Polarisationsmecha-
|
||
nismen
|
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|
||
|
||
Bild 8.2 tan in Abhängigkeit von der Temperatur [8.1]
|
||
Bild 8.3 tan--Verlauf in Abhängigkeit der Spannung und des
|
||
Feuchtezustandes einer VPE-Isolierung
|
||
316
|
||
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|
||
|
||
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|
||
spannung (VLF = very low frequency) an VPE-Mittelspannungskabeln
|
||
der ersten Generation [8.2]. Daraus wurden Kriterien für die Zustands-
|
||
bewertung abgeleitet:
|
||
Kabel in gutem Zustand: tan (bei 2 · U0) < 1,2 · 10-3 bzw.
|
||
tan ändert sich bei der Spannungs -
|
||
erhöhung von U0 auf 2 · U0 um weniger
|
||
als 0,6 · 10-3
|
||
Kabel in schlechtem Zustand: tan (bei 2 · U0) > 2,2 · 10-3 bzw.
|
||
tan ändert sich bei der Spannungs -
|
||
erhöhung von U0 auf 2 · U0 um mehr
|
||
als 1,3 · 10-3
|
||
Die erhöhte Leitfähigkeit einer durchfeuchteten VPE Isolierung führt zum
|
||
Ansteigen des tan und kann während der Spannungserhöhung von
|
||
U0 auf 2 · U0 auch zum Durchschlag der Isolierung führen. Dabei ist in
|
||
der Regel ein nichtlinearer Verlauf des tan während der Spannungs-
|
||
steigerung festzustellen (Bild 8.3).
|
||
Die VPE-Kabel nach aktueller DIN-VDE-Norm sind an der extrudierten
|
||
äußeren Leitschicht zu erkennen. Diese Kabel sind überwiegend mit
|
||
einem Isoliercompound verschiedener Polymere ausgeführt, der so ge-
|
||
nannten Copolymerisolierung. Diese VPE-Kabel haben, bedingt durch
|
||
die Eigenschaften des Isoliermaterials, bereits im Neuzustand einen
|
||
tan > 2,2 · 10-3 [8.3]. Dieses ist bei der Diagnosemessung an Kabeln
|
||
der heutigen Generation und an alten VPE-Kabeln mit längeren Repa-
|
||
ratursegmenten neuer Kabel zu beachten.
|
||
8.1.2 Diagnose im Zeitbereich
|
||
Die Strom- bzw. Spannungsantwort einer Isolierung nach einer definier-
|
||
ten Formierung mit geringer Gleichspannung wurde bereits um 1915
|
||
untersucht und bis heute stetig weiterentwickelt.
|
||
Das Kabel wird über eine definierte Formierzeit mit einer Gleichspan-
|
||
nung beaufschlagt, danach erfolgt eine Entladung in 5 s über einen Ent-
|
||
ladewiderstand, und anschließend wird die sich an den Messklemmen
|
||
aufbauende Wiederkehrspannung aufgezeichnet (Bild 8.4).
|
||
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|
||
|
||
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|
||
Bild 8.4 Formierung, Entladung und Relaxationsstrom- bzw. Wieder-
|
||
kehrspannungsverlauf
|
||
8.1.2.1 Diagnose auf Basis Wiederkehrspannungsmessung
|
||
(RVM)
|
||
Imprägnierte Papierisolierungen sind mit dem klassischen Ersatzschalt-
|
||
bild (Bild 8.1) sehr gut nachzubilden. Die Polarisationsprozesse und
|
||
deren Zeitkonstanten sind aus Grundlagenuntersuchungen der RVM-
|
||
Technologie (RVM: Return Voltage Measurement) an Transformatoren,
|
||
Wandlern und papierisolierten Kabeln bekannt. Für die Feuchtebestim-
|
||
mung in Transformatoren und Wandlerisolierungen wurden spezielle
|
||
Messprozeduren entwickelt. An Kabel mit massegetränkter bzw. ölim-
|
||
prägnierter Isolierung sind solche oftmals zeitaufwändigen Messabläufe
|
||
nicht erforderlich. Die verschiedenen Kabellängen und Messtempera-
|
||
turen erfordern dennoch eine speziell angepasste Messabfolge, um re-
|
||
produzierbare Messergebnisse zu erhalten [8.4].
|
||
Die RVM-Messung an Papier-Masse Kabeln erfolgt in einer dreiphasig
|
||
parallelen Reihenmessung bei 1 kV und 2 kV (Gleichspannung). Aus
|
||
dem Verlauf der Wiederkehrspannungskurve ist der Zustand der Papier-
|
||
Isolierung zu erkennen (Bild 8.5). Eine langsam ansteigende Wieder-
|
||
kehrspannung mit einem sehr langsamen Abklingen nach dem
|
||
Maximum charakterisiert eine trockene Isolierung. Bei einem schnellen
|
||
Anstieg der Kurve bis zum Maximalwert und schnellem Abklingen ist
|
||
von einem hohen Feuchtegehalt in der Isolierung auszugehen.
|
||
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||
|
||
Bild 8.6 RVM Feldmessung; Kurvenparameter und Ergebnisse der
|
||
Q- und p-Faktoren
|
||
Bild 8.5 Typische Wiederkehrspannungsverläufe für Papierisolierun-
|
||
gen: (R) trocken, (S) moderat feucht, (T) nass
|
||
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|
||
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||
|
||
Als objektive Bewertungskriterien wurden die beiden Bewertungsfakto-
|
||
ren Qa- und p-Faktor entwickelt:
|
||
Qa-Faktor: Dieser Wert wird von der Messsoftware aus dem Anstieg SR
|
||
(siehe Bild 8.4) der Wiederkehrspannungskurven bei 1 kV und 2 kV
|
||
berechnet.
|
||
Qa = SR (2 kV)/SR (1 kV) (8.1)
|
||
Qa < 1,65 hoher Feuchtegehalt; nasse Isolie-
|
||
rung meist durch externe Einflüsse)
|
||
1,65 < Qa < 1,86 moderater Feuchtestatus;
|
||
in der Regel normale Alterung;
|
||
Feuchtigkeit durch Zelluloseabbau
|
||
Qa > 1,86 trockene Papierisolierung
|
||
p-Faktor: Dieser Wert wird aus den Parametern Maximalwert der Span-
|
||
nung, Steilheit und Zeitpunkt des Maximums der RVM-Kurve (Bild 8.4)
|
||
berechnet [8.4].
|
||
p = URmax/SR · tRmax (8.2)
|
||
p < 0,1 trockene Papierisolierung
|
||
0,1 < p < 0,2 moderater Feuchtestatus;
|
||
in der Regel normale Alterung;
|
||
Feuchtigkeit durch Zelluloseabbau
|
||
p > 0,2 hoher Feuchtegehalt; nasse Isolie-
|
||
rung meist durch externe Einflüsse
|
||
Die Wiederkehrspannung sowie die berechneten Qa- und p-Faktoren
|
||
von zwei Messungen sind in Bild 8.6 dargestellt.
|
||
8.1.2.2 Diagnose auf Basis Relaxationsstrommessung
|
||
(IRC-Analyse)
|
||
Polymere Isolierstoffe besitzen aufgrund ihrer amorph/kristallinen Struk-
|
||
tur natürliche Haftstellen für Ladungsträger. Weitere Haftstellen sind die
|
||
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||
|
||
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|
||
Grenzflächen der Leitschichten von Kabeln und die durch Alterung (u. a.
|
||
water-treeing) entstandenen Materialveränderungen. Diese Haftstellen
|
||
haben unterschiedliche energetische Niveaus und daraus resultierend
|
||
unterschiedliche Entladezeitkonstanten, auch als 1-, 2- und 3-Berei-
|
||
che bezeichnet (Bild 8.7) Für die Diagnose an PE-/VPE-isolierten-Ka-
|
||
beln wurde die isotherme Relaxationsstrom-Analyse (IRC: Isothermal
|
||
Bild 8.8 IRC-Kurven von VPE-isolierten Kabeln mit verschiedenen
|
||
Alterungszuständen
|
||
Bild 8.7 Haftstellen und Entladezeitkonstanten von polymerisolier-
|
||
ten Kabeln
|
||
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||
|
||
Bild 8.9 Ergebnis einer IRC-Analyse an VPE-isolierten Kabeln mit
|
||
Alterungsklassifizierung und Restfestigkeitsprognose
|
||
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|
||
|
||
Relaxation Current) von der Universität Wuppertal in Kooperation mit
|
||
Kabelherstellern Anfang der 1990er Jahre entwickelt und wissenschaft-
|
||
lich abgesichert.
|
||
Die Entladestromverläufe von VPE-Kabeln mit unterschiedlichem Alte-
|
||
rungszustand sind bei fortschreitender Alterung durch zunehmende
|
||
Stromanteile im Bereich größer 100 Sekunden (3-Bereich) charakteri-
|
||
siert (siehe Bild 8.8).
|
||
Auf der Basis von IRC-Messungen, welche bei Kabelherstellern parallel
|
||
zum VDE-Langzeittest durchgeführt wurden, und den dazu vorliegenden
|
||
Steptest-Ergebnissen konnte eine Expertendatenbank aufgebaut wer-
|
||
den. Zusätzlich wurden an einer Vielzahl von betriebsgealterten Kabel-
|
||
stücken im Labor IRC- und Restfestigkeitsuntersuchungen durchgeführt.
|
||
Damit steht dem Anwender eine Wissensbasis für eine objektive Bewer-
|
||
tung von IRC-Analysen zur Verfügung [8.5; 8.6]. Einschränkend ist zu
|
||
erwähnen, dass die Analysen bei möglichst gleicher Temperatur durch-
|
||
geführt werden müssen, da die Temperatur einen Einfluss auf den Ver-
|
||
lauf des Relaxationsstromes hat.
|
||
Als Ergebnis der IRC-Analyse kann die untersuchte Kabelstrecke in eine
|
||
Alterungsklasse eingeordnet (neu, gealtert, alt oder kritisch) und eine
|
||
Restfestigkeitsprognose anhand des Vergleiches mit der Expertenda-
|
||
tenbank erstellt werden. In dem in Bild 8.9 dargestellten Beispiel einer
|
||
Messung an den drei Leitern eines Drehstromkabels werden zwei Leiter
|
||
als kritisch, ein Leiter als alt/kritisch eingestuft.
|
||
8.2 Teilentladungsdiagnose
|
||
Unter Teilentladung ist allgemein der elektrische Teildurchschlag eines
|
||
Isoliersystems zu verstehen, wobei nur ein begrenzter Bereich der ge-
|
||
samten Isolierstrecke zwischen den Elektroden überbrückt wird.
|
||
Die Erfassung, Ortung und Bewertung von Teilentladungen (TE) in der
|
||
Isolierung und den Garnituren von Mittelspannungskabeln bietet die Mög-
|
||
lichkeit zur Früherkennung von Schwachstellen und damit möglichen Be-
|
||
triebsstörungen der Kabelanlagen, wobei eine Differenzierung zwischen
|
||
den Kabeln und den Garnituren notwendig ist. Um eine möglichst genaue
|
||
Beurteilung des Gefährdungsgrades von TE-Fehlstellen vornehmen zu
|
||
können, sollte die Frequenz der Belastungsspannung bei einer TE-Diag-
|
||
nose im Bereich der Netzfrequenz liegen. Die typischen TE-Parameter
|
||
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|
||
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|
||
|
||
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|
||
wie Ein- und Aussetzspannung, TE-Pegel und TE-Pattern entsprechen
|
||
dann den unter Betriebsbedingungen relevanten Werten. Andererseits
|
||
sollen durch die Diagnosemessung keine irreversiblen Schädigungen und
|
||
damit Zustandsverschlechterungen der Prüfobjekte eintreten.
|
||
In Kabeln sind TE-Fehlstellen in der Regel ionisierungsfähige, gasge-
|
||
füllte Hohlräume, welche entweder bereits bei der Herstellung der Iso-
|
||
lierung entstanden, durch mechanische Beschädigung oder durch
|
||
fehlerhafte Montageprozesse in den Muffen oder Endverschlüssen ver-
|
||
ursacht wurden (Bild 8.10). Auch thermische Degradationsprozesse in
|
||
Muffen mit unsachgemäß ausgeführten Leiterverbindungen können
|
||
ebenfalls wie betriebs- und alterungsbedingte Fehlstellen Teilentladun-
|
||
gen generieren.
|
||
Teilentladungen können auch entstehen, wenn die elektrische Festigkeit
|
||
des jeweiligen Isolierwerkstoffes durch die beanspruchende elektrische
|
||
Feldstärke lokal überschritten wird – z. B. durch große water trees oder
|
||
unebene Leitschichten am Innenleiter eines PE/VPE-Kabels. Dabei
|
||
kommt es zum irreversiblen Materialaufbruch, dem so genannten „elect-
|
||
rical treeing“ (Bild 8.11). In dem homogenen Isolierwerkstoff PE/VPE
|
||
können electrical trees auch bei Betriebsfeldstärken mit ca. 0,2 mm/h
|
||
in Richtung Gegenelektrode vorwachsen, sodass im Kabel innerhalb
|
||
weniger Tage ein kompletter Durchschlag erfolgt [8.2, 8.7].
|
||
Bild 8.10 TE-Kriechspuren an unsachgemäß geschälter Aderober -
|
||
fläche eines VPE-Kabels
|
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||
Water trees selbst verursachen keine Teilentladungen, so dass die TE-
|
||
Diagnose für die Zustandsbeurteilung water-tree-behafteter PE/VPE-
|
||
Isolierungen nicht geeignet ist.
|
||
In Kabeln mit massegetränkter bzw. ölimprägnierter Isolierung und
|
||
deren Garnituren existiert dagegen ein völlig anderes TE-Verhalten. In
|
||
der geschichteten und imprägnierten Papierisolierung treten in schlecht
|
||
imprägnierten Bereichen lokal verteilt Teilentladungen auf, welche durch
|
||
Masse- bzw. Öl-Wanderung bei thermischen Lastwechseln auch wieder
|
||
verlöschen können. Durch Teilentladungen entstandene Karbonisierun-
|
||
gen wirken als leitfähige Brücken, sodass die Potentialunterschiede
|
||
„kurzgeschlossen“ werden und die Teilentladungen wieder aussetzen.
|
||
Durch die Barrierewirkung der geschichteten Papierisolierung wird die
|
||
Ausbreitung von TE-Kanälen stark behindert, so dass Papierkabel auch
|
||
über viele Jahre hinweg mit Teilentladungen in der Isolierung betriebs-
|
||
sicher sein können.
|
||
Ein ähnliches Verhalten ist in ölgefüllten Muffen festzustellen. Leergelau-
|
||
fene Masse-Endverschlüsse sind dagegen unmittelbar betriebsgefährdet.
|
||
Hier fehlt die zur Selbstheilung nachfließende Masse bzw. das Isolieröl.
|
||
Aus einer Vielzahl von TE-Messungen an PE/VPE-Kabeln und Papier-
|
||
Masse-Kabeln liegen Erkenntnisse und Erfahrungen zur Einschätzung
|
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der Gefährdung der jeweiligen Isoliersysteme durch TE vor.
|
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Bild 8.11 Electrical tree initiiert durch water tree
|
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||
|
||
326
|
||
8.2.1 Prämissen der TE-Diagnose vor Ort
|
||
Grundsätzlich sind für eine Beurteilung des TE-Verhaltens einer Kabel-
|
||
anlage drei Parameter wichtig: die TE-Einsetzspannung Ui, die TE-Aus-
|
||
setzspannung Ue sowie der TE-Pegel.
|
||
TE-Einsetzspannung Ui: Die TE-Einsetzspannung wird durch stufen-
|
||
weise oder kontinuierliche Spannungserhöhung ermittelt. Ui ist die
|
||
Spannung, bei welcher erste periodisch auftretende Teilentladungen
|
||
oberhalb eines bestimmten Pegels einsetzen. Die Empfindlichkeit des
|
||
Messsystems und der vorherrschende Grundstörpegel während der
|
||
Messung beeinflussen die Ermittlung der Einsetzspannung Ui.
|
||
TE-Aussetzspannung Ue: TE-Fehlstellen weisen oftmals ein Hysterese-
|
||
verhalten bezüglich der Einsetz- und Aussetzspannung auf, d. h. die Teil-
|
||
entladungen verlöschen erst deutlich unterhalb der TE-Einsetzspannung.
|
||
Für die Beurteilung des Gefährdungsgrades von TE-Fehlstellen ist der
|
||
Wert der Aussetzspannung Ue ein wichtiges Beurteilungskriterium. Ue
|
||
muss oberhalb der im Betrieb auftretenden Spannungen liegen.
|
||
TE-Pegel: In der Regel wird die Impulsladung bei Nennspannung U0 als
|
||
Beurteilungskriterium benutzt. Es gibt bereits gute Erfahrungswerte, um in
|
||
Abhängigkeit von U0, dem Ort der TE-Fehlstelle (Kabel, Muffe, Endver-
|
||
schluss), der Art der Isolierung des Kabels und der Bauform der Garnituren
|
||
den Gefährdungsgrad für die Betriebszuverlässigkeit einzuschätzen [8.8,
|
||
8.9]. Ergänzend kann auch die Häufigkeit der TE-Impulse zur Bewertung
|
||
der Gefährlichkeit einer TE-Fehlstelle herangezogen werden.
|
||
Eine phasenaufgelöste Darstellung der TE-Pegel über eine bestimmte
|
||
Messzeit bietet für typische Fehlstellenarten die Möglichkeit des Ver-
|
||
gleiches mit so genannten „Fingerprints“. Für GIS-Anlagen und Maschi-
|
||
nen existieren heute geeignete Charakterisierungen. Für Kabelanlagen
|
||
sind dagegen Fingerprints von einer Vielzahl von Einflussfaktoren ab-
|
||
hängig, sodass derzeit keine gesicherten Korrelationen möglich sind,
|
||
aber dennoch nützliche Zusatzinformationen abgeleitet werden können.
|
||
Es ist darauf zu achten, dass die Messempfindlichkeit bei der TE-Mes-
|
||
sung auch von der Kabeldämpfung und der Kabellänge abhängt.
|
||
Für den Netzbetreiber sind die nachstehenden Prämissen zur Beurtei-
|
||
lung der Kabelanlagen von Bedeutung:
|
||
– Bei Nennspannung U0 sollte die Kabelanlage unter Berücksichtigung
|
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|
||
|
||
der Empfindlichkeit des Messsystems und des zulässigen TE-Pegels
|
||
TE-frei sein.
|
||
– Für Kabel in gelöschten Netzen dürfen bis 1,7 · U0 (Spannung der
|
||
nicht betroffenen Leiter bei Erdschluss) keine Teilentladungen auftre-
|
||
ten
|
||
– Für die TE-Diagnose sollte eine Spannungsform benutzt werden, wel-
|
||
che vergleichbare TE-Parameter (Ein- und Aussetzspannung und TE-
|
||
Pegel) erzeugt wie die 50-Hz Betriebsspannung.
|
||
– Die Spannungsbelastung bei der TE-Diagnose soll die vorhandenen
|
||
Fehlstellen zur TE-Generierung anregen, um diese zu detektieren,
|
||
die Ladungsintensität zu erfassen und den Ort der Fehlstelle zu lo-
|
||
kalisieren.
|
||
– Die TE-Diagnose soll zerstörungsfrei erfolgen, d. h. es dürfen keine
|
||
zusätzlichen Fehlstellen mit TE-Generierung in Form von electrical
|
||
trees initiiert werden.
|
||
– Bei Verwendung betriebsfrequenter oder ähnlicher Spannungsformen
|
||
sollte die Spannungssteigerung bei der Diagnose bis max. 1,7 · U0
|
||
begrenzt werden. Damit ist das Risiko einer Schädigung der Isolie-
|
||
rung minimal.
|
||
– Bei Verwendung deutlich abweichender Spannungsformen (z. B. 0,1-
|
||
Hz oder Resonanzkreise sowie schwach gedämpfte oszillierende
|
||
Spannungen) sollten Kenntnisse vorliegen, ob und wie die gewonne-
|
||
nen Messergebnisse auf die 50-Hz-Beanspruchungen übertragen
|
||
werden können.
|
||
8.2.2 Erzeugung der Prüfspannung für die TE-Diagnose
|
||
vor Ort
|
||
Für die TE-Diagnose ist eine 50-Hz-Sinusspannung am besten geeig-
|
||
net. Für die Erzeugung einer Spannung vor Ort gibt es Resonanzprüf-
|
||
anlagen mit variabler Induktivität oder variabler Frequenz. Diese
|
||
Systeme werden wegen ihrer Größe, Gewicht und Kosten im Wesentli-
|
||
chen von Kabelherstellern oder speziellen Dienstleistungsunternehmen
|
||
eingesetzt.
|
||
Die 0,1-Hz-Sinusspannung (VLF) ist aus der Anwendung für Stehspan-
|
||
nungsprüfungen und der dielektrischen Diagnose mit tan--Messein-
|
||
richtung in der Praxis in der Mittelspannung etabliert. Bei Verwendung
|
||
dieser Spannungsform ist allerdings eine direkte Übertragung der ge-
|
||
messenen TE-Parameter auf 50-Hz-Verhältnisse nicht generell gege-
|
||
ben. Während die TE-Messergebnisse mit 0,1-Hz-Sinusspannung an
|
||
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|
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|
||
|
||
Papier-Masse-Kabeln weitgehend mit den Verhältnissen bei Netzfre-
|
||
quenz korrelieren, weisen Fehlstellen in den Garnituren von Kunststoff-
|
||
kabeln, bedingt durch die Gleitentladungscharakteristik an den
|
||
Grenzflächen der Muffen und Endverschlüsse, zum Teil wesentlich
|
||
höhere TE-Einsetzspannungen bei 0,1-Hz-Sinusspannung auf.
|
||
Die Erzeugung einer gedämpften Wechselspannung (DAC: Damped
|
||
AC) ist mit relativ überschaubarem Aufwand, geringen Kosten und ver-
|
||
gleichsweise niedrigem Gewicht möglich (Bild 8.12).
|
||
Das zu prüfende Kabel wird auf die gewünschte Gleichspannung auf-
|
||
geladen. Die Ladezeit ist abhängig von der Kabelkapazität und der
|
||
Spannungshöhe. Anschließend erfolgt die Entladung über einen elek-
|
||
tronischen Hochspannungsschalter und eine Luftdrossel. Damit entsteht
|
||
eine oszillierende Spannungswelle (Bild 8.13), deren Schwingfrequenz
|
||
von der Induktivität der Luftspule und der Kapazität des Prüfobjektes
|
||
bestimmt wird.
|
||
Der Ausschwingvorgang der DAC beträgt in der Regel 250 bis 300 ms, so
|
||
dass die Spannungsbelastung des Messobjektes sehr gering ist [8.8, 8.9].
|
||
Bei mittleren Kabellängen von 1.000 m beträgt die Schwingfrequenz
|
||
etwa 250 bis 300 Hz und ist damit um den Faktor 5 bis 6 höher als die
|
||
Betriebsfrequenz. Um auch an kurzen Kabeln im niedrigen Frequenz-
|
||
328
|
||
Bild 8.12 Prinzipschaltbild zur Erzeugung einer schwach gedämpften
|
||
oszillierenden Wechselspannung (DAC)
|
||
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|
||
|
||
bereich unter 300 Hz messen zu können, kann optional ein TE-freier
|
||
Stützkondensator mit Sperrinduktivität zugeschaltet werden.
|
||
8.2.3 Auswertung von TE-Messungen
|
||
Der TE-Messkreis wird üblicherweise nach IEC 60270 kalibriert. Durch
|
||
stufenweise Erhöhung der Prüfspannung wird die TE-Einsetzspannung
|
||
Ui ermittelt, durch stufenweises Absenken der Prüfspannung die Aus-
|
||
setzspannung Ue. Die TE-Aussetzspannung Ue kann bei DAC-Syste-
|
||
men (gedämpfte Wechselspannung, siehe 8.2.2) durch den gedämpften
|
||
Spannungsverlauf sehr leicht bestimmt werden. Anhand der TE-Pattern,
|
||
d. h. Häufigkeit und Phasenlage der TE-Impulse, kann oftmals auf die
|
||
Art der TE-Fehlstelle (Hohlraum oder Grenzfläche) geschlossen werden.
|
||
Für die Lokalisierung der TE-Fehlstellen ist in den meisten TE-Mess-
|
||
systemen eine komfortable Software verfügbar, mit welcher in halb- oder
|
||
vollautomatischem Ablauf die Reflektogramme der aufgezeichneten und
|
||
gespeicherten TE-Signale ausgewertet werden (Bild 8.14).
|
||
Als Ergebnis dieser Auswertung ist das sogenannte Mapping der TE-
|
||
Fehlstellen darstellbar (Bild 8.15). Im vorliegenden Fall ist für alle drei
|
||
329
|
||
Bild 8.13 Gedämpfte oszillierende Wechselspannung DAC
|
||
a) Vollwelle zur Ermittlung der TE-Ein- und Aussetzspannung
|
||
b) Einzelperiode zur Erkennung der TE-Pattern
|
||
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|
||
|
||
Phasen des Systems die TE-Lokalisierung über der Kabellänge darge-
|
||
stellt. Es ist deutlich zu erkennen, dass bei 200 m im Leiter 1 und bei
|
||
360 m in den Leitern 2 und 3 sehr häufige Teilentladungen mit hoher
|
||
Intensität auftreten. Bei diesem Prüfobjekt handelt es sich um ein
|
||
20-kV-VPE-Kabelsystem mit schlecht montierten Schrumpfmuffen im
|
||
Bereich 200 m im Leiter 1 und 360 m in den Leitern 2 und 3. Bemer-
|
||
kenswert ist hier, dass die extrem hohen TE-Pegel erst nach 5 bis 6 Jah-
|
||
ren Betriebsdauer zum Ausfall der Muffen geführt haben.
|
||
Wegen der Stochastik von TE-Prozessen ist für eine gesicherte Aus-
|
||
sage über Art und Ort von TE-Fehlstellen unbedingt eine statistische
|
||
Auswertung der TE-Signale erforderlich. Interpretationen auf Basis von
|
||
nur wenigen „vermeintlichen“ TE-Signalen können zu Fehleinschätzun-
|
||
gen mit sehr hohen Folgekosten führen. Schließlich muss der Netzbe-
|
||
treiber auf Basis der TE-Diagnose eine Entscheidung über Austausch
|
||
oder Verbleib der betroffenen Garnituren oder Kabelabschnitte treffen.
|
||
In der Regel sind im Feld Grundstörpegel im Bereich unter 100 pC zu
|
||
erreichen, sodass die Voraussetzungen für eine ausreichende Mess-
|
||
empfindlichkeit zum Nachweis von TE im Allgemeinen gegeben sind.
|
||
Die TE-Einsetzspannung und die Häufigkeit der TE-Signale werden
|
||
stark von der Frequenz der Prüfspannung und damit der Spannungs-
|
||
steilheit im Nulldurchgang bestimmt. Insbesondere bei Fehlstellen im
|
||
330
|
||
Bild 8.14 TE-Signale mit automatisierter Fehlstellenortung
|
||
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|
||
|
||
331
|
||
Bereich der Feldsteuerung (Schräggrenzflächen), in Muffen und End-
|
||
verschlüssen sind stark frequenzabhängige Einsetzspannungen, Im-
|
||
pulshäufigkeiten und TE-Pegel zu beobachten [8.8 bis 8.11]. Daher sind
|
||
Resonanzprüfsysteme mit variabler oder fester Frequenz und die ge-
|
||
dämpfte Wechselspannung (DAC) zur Nachbildung der tatsächlichen
|
||
Betriebsbelastung zu empfehlen.
|
||
Fehlstellen mit erhöhter TE-Aktivität liegen meist in den Garnituren der
|
||
Kabel. Sehr umfangreiche Erfahrungen liegen dazu an Papier-Masse-
|
||
Kabeln vor (Bild 8.16).
|
||
Durch die unterschiedlichen Isolierwerkstoffe und deren Empfindlichkeit
|
||
bzw. Resistenz gegen Teilentladungen sind bezüglich der Gefährdungs-
|
||
beurteilung von Teilentladungen für PE/VPE-Kabel andere Kriterien an-
|
||
zusetzen als für Papier-Masse-Kabel (Tabelle 8.1). Die dargestellten
|
||
Trend- bzw. Grenzwerte bieten eine gute Orientierung für die Bewertung.
|
||
Dennoch sind die jeweiligen Betriebserfahrungen mit den betreffenden
|
||
Kabelanlagen von entscheidender Bedeutung. So kann z. B. eine Muffe
|
||
in Papier-Masse-Kabeln auch schon mit relativ geringen TE-Pegeln die
|
||
Ursache für kurzzeitige Erdschlusswischer sein. Wird bei der TE-Diag-
|
||
Bild 8.15 TE-Fehlstellenlokalisationen und TE-Pegel über der
|
||
Kabellänge
|
||
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|
||
|
||
nose nur eine Muffe als Quelle von Teilentladungen festgestellt, ist der
|
||
Austausch dieser Muffe zur Beseitigung des Problems naheliegend.
|
||
Typische Serienfehler, beispielsweise durch Fehlmontagen, wird man
|
||
nach dem Ausfallverhalten und den TE-Parametern, insbesondere der
|
||
TE-Einsetzspannung, beurteilen.
|
||
Aussagen zur Restlebensdauer von Kabeln oder deren Garnituren sind
|
||
durch die TE-Diagnose derzeitig noch nicht gesichert möglich. Erfah-
|
||
rungswerte aus der Praxis erlauben aber eine grobe Orientierung über
|
||
Zustand und Gefährdungsgrad der Kabelanlage. Eine Korrelation eige-
|
||
ner Messdaten mit Daten aus einem vergleichbarem Messsystem las-
|
||
sen eine Zustandsbewertung zu. Somit liefert die TE-Diagnose wertvolle
|
||
Informationen für gegebenenfalls erforderliche Instandhaltungsmaßnah-
|
||
men und den effektiven Einsatz der verfügbaren Ressourcen.
|
||
332
|
||
Bild 8.16 Einsetzspannungen (Ui) und Fehlstellen
|
||
(PD-Lokalisierungen) in Papier-Masse Kabeln [8.8]
|
||
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|
||
|
||
9 Statistische Auswertung des Störungs- und Schadens -
|
||
geschehens
|
||
Die Beobachtung des Störungsgeschehens in Energieversorgungsnet-
|
||
zen ist aus Sicht der Kunden, der Netzbetreiber und der Bundesnetz-
|
||
agentur (BNetzA) von großem Interesse.
|
||
Die Kunden sind von Störungen immer dann betroffen, wenn diese zur
|
||
Unterbrechung oder Beeinflussung der Energieversorgung führen. Die
|
||
Bundesnetzagentur beobachtet die Qualität der Versorgung aus Sicht
|
||
der Kunden und berücksichtigt die Versorgungszuverlässigkeit seit dem
|
||
Jahr 2012 im Rahmen der Anreizregulierung bei der Festlegung der
|
||
Erlösobergrenze der Netzbetreiber durch das sogenannte Qualitätsele-
|
||
ment [9.1]. Die Netzbetreiber wollen neben der Ermittlung von Zuver-
|
||
lässigkeitskennwerten auch Störungsursachen, insbesondere systema-
|
||
tische Störungsursachen, möglichst früh erkennen, um Abhilfe schaffen
|
||
zu können. Weiter sollen aus den erfassten Daten Kennwerte für die
|
||
Zuverlässigkeitsberechnung abgeleitet werden.
|
||
Grundsätzlich ist zu unterscheiden zwischen einer Beobachtung der Zu-
|
||
verlässigkeitskenngrößen (mittlere Unterbrechungsdauer, mittlere Un-
|
||
terbrechungshäufigkeit, mittlere Nichtverfügbarkeit) aus Sicht der
|
||
Letztverbraucher und einer Beobachtung der Zuverlässigkeit einzelner
|
||
Betriebsmittel. Beide Aufgaben sind nur mit Hilfe einer konsequenten,
|
||
über einen langen Zeitraum geführten Statistik zu lösen.
|
||
Schon vor vielen Jahrzehnten haben Netzbetreiber und Forschungsge-
|
||
sellschaften begonnen, das Störungs- und Schadensgeschehen in den
|
||
Hochspannungsanlagen zu verfolgen. So wurde bereits in den 1920er
|
||
Jahren von der SFH (Studiengesellschaft für Höchstspannungsanla-
|
||
gen), der Vorgängerin der FGH (Forschungsgemeinschaft für Elektri-
|
||
sche Anlagen und Stromwirtschaft e.V.), eine einheitliche Erfassung und
|
||
Auswertung von Störungen in Hochspannungsanlagen durchgeführt.
|
||
Dabei wurde von Beginn an nicht nur eine Fehlerstatistik, sondern be-
|
||
reits auch eine Unterbrechungsstatistik entwickelt [9.2]. In den 1930er
|
||
Jahren hat dann die VDEW (Vereinigung der Elektrizitätswerke, später:
|
||
Verband der Elektrizitätswirtschaft) mit einer Hochspannungskabelsta-
|
||
tistik begonnen. Nach dem zweiten Weltkrieg wurde eine Störungs- und
|
||
Schadensstatistik etabliert. Ergebnisse wurden erstmals 1951 veröffent-
|
||
licht. Mehrfach wurde diese Störungs- und Schadensstatistik den Erfor-
|
||
dernissen angepasst. Nach der Liberalisierung des Energiemarktes und
|
||
der damit verbundenen Entflechtung der Energieversorgungsunterneh-
|
||
333
|
||
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|
||
|
||
men und Gründung des VDN (Verband der Netzbetreiber – VDN – e.V.
|
||
beim VDEW) ging die Zuständigkeit für diese Statistik auf den VDN und
|
||
im Jahr 2008 auf das FNN (Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE)
|
||
über. Das Erfassungsschema wurde 2004 den aktuellen Bedürfnissen
|
||
angepasst und 2006 im Zusammenhang mit den Meldepflichten der
|
||
Netzbetreiber gegenüber der Bundesnetzagentur nach § 52 EnWG
|
||
nochmals überarbeitet. Die Statistik wird als FNN-Störungs- und Ver-
|
||
fügbarkeitsstatistik geführt. Aus dieser Statistik lassen sich die von der
|
||
Bundesnetzagentur abgefragten Werte für die Versorgungszuverlässig-
|
||
keit ermitteln und Zuverlässigkeitskennwerte für Netzbetriebsmittel ab-
|
||
leiten. Nicht erfasst und ausgewertet werden Daten wie Hersteller, Typ
|
||
und Baujahr einzelner schadhafter Betriebsmittel.
|
||
9.1 FNN-Störungs- und Verfügbarkeitsstatistik
|
||
Das Erfassungsschema der FNN-Störungs- und Verfügbarkeitsstatistik
|
||
ist in [9.3] beschrieben. Auswertungen liegen mittlerweile bis zum
|
||
Berichtsjahr 2015 vor [9.4]. Danach lag die mittlere Nichtverfügbarkeit
|
||
für einen Letztverbraucher in der Niederspannung durch störungs -
|
||
bedingte Versorgungsunterbrechungen in Deutschland im Jahr 2014 bei
|
||
13,1 min/a auf einem Spitzenplatz in Europa, wie aus den Daten, die im
|
||
“6th CEER benchmarking report on the quality of electricity and gas sup-
|
||
ply” vom August 2016 [9.5] veröffentlicht wurden, hervorgeht (Bild 9.1).
|
||
Im Jahr 2015 betrug dieser Wert 15,3 min/a.
|
||
334
|
||
Tabelle 9.1 Beitrag der einzelnen Netzebenen zur Versorgungs -
|
||
zuverlässigkeit beim Kunden in Deutschland
|
||
(nur stochastische Versorgungsunterbrechungen), 2015
|
||
Netzebene
|
||
Unterbrechungs-
|
||
häufigkeit
|
||
Hu [1/a]
|
||
Unterbrechungs-
|
||
dauer
|
||
Tu [min]
|
||
Nichtverfüg-
|
||
barkeit
|
||
Qu [min/a]
|
||
Aus
|
||
Niederspannung
|
||
0,018
|
||
140,9
|
||
2,5
|
||
Aus
|
||
Mittelspannung
|
||
0,248
|
||
50,0
|
||
12,4
|
||
Aus
|
||
Hochspannung
|
||
0,026
|
||
11,5
|
||
0,3
|
||
Aus
|
||
Höchstspannung
|
||
0,000
|
||
4,0
|
||
0,0
|
||
Gesamt
|
||
0,293
|
||
52,2
|
||
15,3
|
||
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|
||
|
||
Zu beachten ist, dass die vom Kunden wahrgenommene Nichtverfüg-
|
||
barkeit ganz wesentlich durch die Nichtverfügbarkeit des Mittelspan-
|
||
nungsnetzes bestimmt wird (Tabelle 9.1). Damit wird deutlich, welch
|
||
hohe Bedeutung dem Mittelspannungsnetz und damit allen in diesem
|
||
Netz eingebauten Betriebsmitteln hinsichtlich der Versorgungszuverläs-
|
||
sigkeit insgesamt zukommt.
|
||
Die Zahl der Störungen mit Unterbrechung der Versorgung beträgt bei
|
||
Mittelspannungskabeln mit 1,2 Störungen pro 100 km pro Jahr etwa ein
|
||
Drittel der bei Freileitungen. Dies darf aber nicht darüber hinwegtäu-
|
||
schen, dass der Anlass „kein erkennbarer Anlass“ mit knapp 1 Störung
|
||
pro 100 km pro Jahr etwa doppelt so hoch ist wie bei der Freileitung. In
|
||
dieser Kategorie „kein erkennbarer Anlass“ sind unter anderem auch
|
||
die inneren Kabelfehler enthalten. Mit 0,3 Störungen pro 100 km pro
|
||
Jahr ist der Anlass „Fremde Einwirkung“ die zweite bestimmende Größe
|
||
für das Störungsgeschehen im Kabelnetz.
|
||
9.2 VDEW-Umfrage zu Schäden an VPE-isolierten
|
||
Mittelspannungskabeln
|
||
Seit den 1970er Jahren werden in Deutschland kunststoffisolierte Mit-
|
||
telspannungskabel eingesetzt. Zunächst aus den USA, dann aber auch
|
||
aus Deutschland kamen Anfang der 1970er Jahre Meldungen über hohe
|
||
335
|
||
Bild 9.1 Mittlere Nichtverfügbarkeit durch störungsbedingte Versor-
|
||
gungsunterbrechungen in Europa
|
||
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|
||
|
||
Schadenshäufigkeiten an diesen Kabeln. Zur Beurteilung des tatsäch-
|
||
lichen Schadensgeschehens wurde deshalb ab 1980 über mehr als 10
|
||
Jahre vom Arbeitsausschuss „Kabel“ des VDEW für VPE-isolierte
|
||
Mittelspannungskabel die Statistik „VDEW-Umfrage zu Schäden an
|
||
kunststoffisolierten Mittelspannungskabeln“ durchgeführt, mit der das
|
||
Schadensgeschehen an diesen Kabeln statistisch erfasst und ausge-
|
||
wertet wurde.
|
||
Von jedem teilnehmenden Netzbetreiber wurden für jedes Einbaujahr
|
||
die Stromkreislängen der einzelnen Kabeltypen und Hersteller erfasst.
|
||
Für jedes Berichtsjahr wurden alle Schäden, die nicht auf äußere Be-
|
||
schädigungen zurückzuführen waren, und alle Auswechselungen ge-
|
||
meldet. Zu den einzelnen Schäden wurden die wesentlichen Kabeldaten
|
||
(z. B. Baujahr, Hersteller, Typ, Spannungsebene) und die Schadensur-
|
||
sache erhoben. Dabei wurde auch festgehalten, ob es sich um den ers-
|
||
ten Fehler auf der Strecke handelte oder ob bereits früher Fehler
|
||
aufgetreten waren.
|
||
In den jährlichen Standardauswertungen wurden die Zahl der Schäden
|
||
und die Austauschlängen insbesondere nach Einbaujahr und Hersteller
|
||
ausgewertet [9.6]. So konnten den Herstellern und den Anwendern wich-
|
||
tige Hinweise auf besonders störanfällige Kabel gegeben werden.
|
||
336
|
||
Bild 9.2 Anzahl der Schäden an VPE-isolierten Mittelspannungskabeln
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
Über 95 % aller Schäden betrafen Kabel mit grafitierter äußerer Leit-
|
||
schicht. Bis 1990 war die Zahl der Schäden auf über 550 pro Jahr an-
|
||
gestiegen, danach aber wieder auf unter 400 im Jahr 1995 gefallen
|
||
(Bild 9.2). Dieser Rückgang war hauptsächlich auf den Austausch von
|
||
schadhaften Kabeln zurückzuführen. Er war aber auch ein Beweis dafür,
|
||
dass das Schadensgeschehen auf ganz bestimmte Chargen beschränkt
|
||
war und dass es sich nicht um ein generelles Alterungsproblem der
|
||
VPE-isolierten Mittelspannungskabel handelte.
|
||
Die Schadenshäufigkeit war abhängig vom Einbaujahr und vom Hersteller.
|
||
Bild 9.3 zeigt die Zahl der Schäden in Abhängigkeit vom Einbaujahr (Mit-
|
||
telwerte aus den Berichtsjahren 1986 bis 1995). Über 70 % aller Schäden
|
||
traten an Kabeln der Einbaujahre 1974 bis 1978 auf, Kabel der Einbau-
|
||
jahre nach 1980 waren nur vereinzelt und VPE-isolierte Mittelspannungs-
|
||
kabel heutiger Bauart nach DIN VDE 0276 überhaupt nicht betroffen.
|
||
Die Netzbetreiber konnten mit diesen Ergebnissen und dem Schadens-
|
||
geschehen im eigenen Netz Strategien entwickeln, wie mit den beson-
|
||
ders gefährdeten Kabeln verfahren wird. Oft wurden diese Kabel nach
|
||
dem ersten oder zweiten Fehler auf einer Strecke ausgetauscht. Im Jahr
|
||
1990 wurden insgesamt über 100 km Kabel ausgetauscht. Dieser Wert
|
||
ist Mitte der 1990er Jahre auf etwa 80 km zurückgegangen (Bild 9.4).
|
||
337
|
||
Bild 9.3 Anzahl der Schäden an VPE-isolierten Mittelspannungs -
|
||
kabeln (Mittelwerte aus den Berichtsjahren 1986 bis 1995)
|
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www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
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||
Vom Austausch waren insbesondere Kabel der Einbaujahre 1974 bis
|
||
1978 betroffen (Bild 9.5).
|
||
Bild 9.5 Austauschlängen von VPE-isolierten Mittelspannungskabeln
|
||
(Mittelwerte aus den Berichtsjahren 1986 bis 1995)
|
||
Bild 9.4 Austauschlängen von VPE-isolierten Mittelspannungskabeln
|
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338
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www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
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339
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||
Ein genereller Austausch der besonders betroffenen Kabel war nicht er-
|
||
forderlich und wirtschaftlich nicht vertretbar. Es gab keine gesicherten
|
||
Hinweise, dass es an allen Kabeln der besonders störanfälligen Kabel
|
||
(Hersteller und Herstellungsjahr) innerhalb einer bestimmten Zeit zu
|
||
Schäden kommen würde. Wichtig war jedoch, dass bei den Netzbetrei-
|
||
bern Konzepte vorlagen, nach denen beim Auftreten von Schäden ver-
|
||
fahren werden konnte.
|
||
Die Statistik „VDEW-Umfrage zu Schäden an VPE-isolierten Mittelspan-
|
||
nungskabeln“ zeigt, wie mit einer unternehmensübergreifenden Statistik
|
||
wichtige Erkenntnisse über das Schadensgeschehen gewonnen werden
|
||
können. Mithilfe dieser Statistik wurden ein Gesamtüberblick über das
|
||
Schadensgeschehen in Deutschland und ein Vergleich mit anderen Län-
|
||
dern geschaffen. Sie gab dem einzelnen teilnehmenden Netzbetreiber
|
||
die Möglichkeit, sich in das Gesamtgeschehen einzuordnen, eventuelle
|
||
Schwachpunkte zu erkennen und Abhilfemaßnahmen zu ergreifen. Ins-
|
||
gesamt konnten so Schlussfolgerungen für Netzplanung, Beschaffung
|
||
und Betrieb gezogen werden. Die Hersteller konnten gezielte Verbes-
|
||
serungen vornehmen. Hersteller und Anwender konnten gemeinsam
|
||
Prüfverfahren entwickeln, um in der fertigungsbegleitenden Prüfung und
|
||
der Langzeitprüfung die Qualität der gefertigten Kabel noch besser be-
|
||
obachten und beurteilen zu können.
|
||
Seit Auflösung des Arbeitsausschusses „Kabel“ des VDEW wird diese
|
||
Umfrage nicht mehr weitergeführt.
|
||
9.3 FNN-Erfassungsschema C (Schäden)
|
||
Mit dem im Jahr 2015 veröffentlichten Erfassungsschema C [9.7] hat
|
||
das Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) einen Vorschlag für
|
||
eine strukturierte Erfassung von Daten zu Schäden an Mittelspannungs-
|
||
Betriebsmitteln vorgelegt.
|
||
Für Mittelspannungs-Kabelanlagen wird eine Differenzierung nach den
|
||
Komponenten Kabel (unterschieden nach Kabeltypen, z. B. PE-Kabel),
|
||
Endverschluss und Muffe vorgeschlagen. Endverschlüsse werden nach
|
||
Konstruktionstyp unterschieden (z. B. Kunststoff- Kaltschrumpftechnik).
|
||
Bei der Komponente Muffe erfolgt die Unterscheidung nach Konstrukti-
|
||
onstyp (z. B. Kunststoff- Gießharztechnik) sowie Funktionstyp (z. B. Ver-
|
||
bindungsmuffe). Darüber hinaus sieht die Systematik unter anderem die
|
||
Erfassung der Art der Schadensfeststellung, der Schadensursache und
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
des Baujahrs des beschädigten Betriebsmittels vor. Zudem definiert das
|
||
Erfassungsschema Mengengerüste für die Berechnung spezifischer
|
||
Kenngrößen.
|
||
Auf Basis dieser Daten können typspezifische Alterungsmodelle unter
|
||
Berücksichtigung von Funktion und Technologie entwickelt werden, die
|
||
eine wichtige Grundlage für Prognosen über die Zuverlässigkeit von Be-
|
||
triebsmitteln darstellen.
|
||
Der Verband erhebt diese Daten jedoch nicht. Die Auswertung erfolgt
|
||
individuell durch den jeweiligen Netzbetreiber.
|
||
9.4 Betriebsmittelstatistik
|
||
Der Vergleich der absoluten Störungszahlen verschiedener Zeitspannen
|
||
oder unterschiedlicher Unternehmen ist nicht sinnvoll. Hierzu müssen
|
||
bezogene Werte berechnet werden; in der Regel Werte, die auf 100 km
|
||
Netzlänge bezogen sind. Die dazu benötigten Bezugsdaten können nur
|
||
einer unternehmensintern geführten Statistik (Betriebsmittelstatistik) ent-
|
||
nommen werden. Diese muss sehr sorgfältig und ausführlich geführt
|
||
werden, da sonst keine effektive Auswertung einer Schadensstatistik
|
||
möglich ist.
|
||
Die für die Betriebsmittelstatistik benötigten Informationen erhält man
|
||
z. B. aus den Abnahmeprotokollen oder den Planunterlagen. Sind sol-
|
||
che Angaben in früheren Jahren nicht genau festgehalten worden, so
|
||
wird dringend empfohlen, diese Betriebsmittelstatistik noch nachträglich
|
||
anzulegen und derzeit nicht beschaffbare Daten vorerst durch Annah-
|
||
men zu ersetzen, die durch Befragung der Mitarbeiter gewonnen wer-
|
||
den. Vielfach lassen sich solche vorläufigen Annahmen im Laufe der
|
||
Zeit aus dem Betriebsgeschehen rekonstruieren.
|
||
Die Erstellung einer detaillierten Betriebsmittelstatistik erfordert unter-
|
||
nehmensintern eindeutige Vorgaben zur Berichterstattung.
|
||
Die Betriebsmittelstatistik muss auch Angaben enthalten, die wichtig für
|
||
die Beurteilung des Betriebsmittels sind, aber nicht aus den übrigen
|
||
Daten hervorgehen (z. B. Angaben über die Zeitpunkte Übergang von
|
||
grafitierter Leitschicht zu fest verschweißter Leitschicht bei Kunststoff-
|
||
kabeln, Einführung neuer Muffenarten, Klemmen oder Vergussmassen).
|
||
Werden zwei oder mehr verschiedene Ausführungen gleichzeitig ver-
|
||
wendet, so wäre gegebenenfalls eine örtliche Abgrenzung festzuhalten.
|
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Sicherheit für Ihr Geschäft
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||
|
||
10 Instandhaltung der Kabelanlage
|
||
10.1 Hintergrund
|
||
Bereits vor Jahrzehnten wurde auf die zunehmende Bedeutung der In-
|
||
standhaltung in der Anlagentechnik des Verteilungsnetzes [10.1] hinge-
|
||
wiesen. Trotz der Liberalisierung des Energiemarktes und die damit
|
||
verbundenen gewaltigen Änderungen des Umfeldes der Energieversor-
|
||
gungsunternehmen hat sich an der Notwendigkeit für eine optimale In-
|
||
standhaltungsstrategie des einzelnen Unternehmens nichts Grund-
|
||
le gendes geändert. Nach wie vor können als Ziele für eine optimale In-
|
||
standhaltung
|
||
– mehr Verfügbarkeit
|
||
– weniger Umweltbelastung
|
||
– mehr Sicherheit
|
||
– weniger Gesamtkosten
|
||
– weniger Ausfälle
|
||
– längere Lebensdauer
|
||
für die Anlagen und Betriebsmittel des elektrischen Verteilungsnetzes,
|
||
hier insbesondere der Kabelanlage genannt werden. Aber es ist weiter
|
||
Druck auf die Optimierung der Instandhaltung und damit auf die Kosten
|
||
entstanden, denn das Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) verlangt elek-
|
||
trische Verteilungsnetze, die sichere, preisgünstige, verbraucherfreund-
|
||
liche, effiziente und umweltverträgliche Elektrizitätsversorgung für die
|
||
Kunden ermöglichen soll.
|
||
So werden im § 49 des EnWG folgende Anforderungen an Energiean-
|
||
lagen gestellt:
|
||
(1) Energieanlagen sind so zu errichten, dass die technische Sicherheit
|
||
gewährleistet ist. Dabei sind vorbehaltlich sonstiger Rechtsvorschrif-
|
||
ten die allgemein anerkannten Regeln der Technik zu beachten,
|
||
(2) Die Einhaltung der allgemein anerkannten Regeln der Technik wird
|
||
vermutet, wenn bei Anlagen der Erzeugung, Fortleitung und Abgabe
|
||
– von Elektrizität: die technischen Regeln des VDE
|
||
– von Gas: die technischen Regeln der DVGW eingehalten worden
|
||
sind.
|
||
10.2. Norm für die Instandhaltung
|
||
Das Komitee K 227 der Deutschen Elektrotechnischen Kommission
|
||
(DKE) hatte in den vergangenen Jahren eine Vornorm erarbeit, die seit
|
||
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|
||
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|
||
|
||
344
|
||
2008 / 2010 gültig ist. Diese Norm wurde überarbeitet und liegt nun in
|
||
aktueller Form aus dem Jahr 2014 vor.
|
||
Diese Vornorm „Instandhaltung von Anlagen und Betriebsmitteln in elek-
|
||
trischen Versorgungsnetzen“ gliedert sich in zwei Teile:
|
||
– Systemaspekte und Verfahren;
|
||
DIN VDE V 0109-1 VDE V 0109-1:2014-09
|
||
– Zustandsfeststellungen von Betriebsmitteln/Anlagen;
|
||
DIN VDE V 0109-2 VDE V 0109-2:2014-09
|
||
Als Grundlage für die Erarbeitung des Teils 1 dieser Vornorm dienten dem
|
||
Komitee die Technische Richtlinie für die Instandhaltung von Betriebsmit-
|
||
teln und Anlagen in Elektrizitätsversorgungsnetzen des VDN [10.2] und
|
||
die DIN EN 60300-3-14: Zuverlässigkeitsmanagement – Anwendungs-
|
||
leitfaden – Instandhaltung und Instandhaltungsunterstützung [10.3].
|
||
Der Anwendungsbereich dieser Vornorm: für Betreiber von Elektrizi-
|
||
tätsversorgungsnetze, insbesondere der öffentlichen Versorgung, aus-
|
||
genommen waren in den Ausgaben 2008/2010:
|
||
– Hochspannungs-Gleichstromübertragung ( HGÜ)
|
||
– Bahnnetze
|
||
– Einrichtungen in Letztverbraucheranlagen *
|
||
– Anlagen zur Einspeisung von elektrischer Energie
|
||
In den Teilen der jetzt gültigen Norm DIN VDE V 0109 aus dem Jahr
|
||
2014 ist der Anwendungsbereich geändert und die HGÜ aufgenommen
|
||
und Erzeugungsanlagen detailliert worden. Außerdem sind Ersatzstrom-
|
||
versorgungsanlagen eingeführt.
|
||
Die Inhalte: mit Blick auf die Verkehrssicherheit werden folgende Inhalte
|
||
beschrieben:
|
||
– Instandhaltungsstrategien, Prozessabläufe und Dokumentation
|
||
– Möglichkeiten der Zustandserfassung von Betriebsmitteln und Anlagen
|
||
– Hinweise für eine Personengefährdung
|
||
– Auswahlkatalog für Maßnahmen zur Feststellung des Ist-Zustandes
|
||
von Betriebsmitteln/Anlagen der Elektrizitätsversorgungsnetze, wobei
|
||
für Kabelanlagen, Starkstromkabel und isolierte Starkstromleitungen
|
||
* Letztverbraucheranlagen sind Anlagen, die nicht der Elektrizitätsver-
|
||
teilung an weitere Kunden dienen
|
||
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|
||
|
||
nur einige wenige Aussagen zu Trassen und Kabelverteilerschränken
|
||
getroffen worden sind.
|
||
Mit diesem Teil 1 wird ein System von Anforderungen an die Organisa-
|
||
tion und die Dokumentation von Instandhaltung in der leitungsgebun-
|
||
denen, öffentlichen Elektrizitätsversorgung beschrieben. Wichtig war es
|
||
dem Komitee dabei auf entsprechende Nebenbedingungen hinzuwei-
|
||
sen, die in der Vornorm enthalten sind:
|
||
– Vorgaben an die Organisation des NB müssen freizügig bleiben
|
||
– Forderungen der Norm müssen einfach ausführbar sein
|
||
– Die grundsätzlichen Verantwortlichkeiten des NB dürfen nicht ange-
|
||
tastet werden
|
||
– Die Norm enthält Empfehlungen ohne in die Entscheidungskompetenz
|
||
der NB einzugreifen
|
||
– Die Norm muss für große und kleine NB gleichermaßen umsetzbar
|
||
sein
|
||
– Die Zuweisung der Aufgaben und die Eigenleistungstiefe bleiben dem
|
||
NB überlassen
|
||
– Die Dokumentationsanforderungen beschränken sich auf das zwin-
|
||
gend Notwendige
|
||
Der Weg über die Vornorm ist deshalb beschritten worden, weil da-
|
||
durch die langwierigen Arbeiten auf europäischer Ebene zu umgehen
|
||
waren. Auch bei den zurzeit gültigen Ausgaben aus dem Jahr 2014
|
||
handelt es sich um Vornormen. Es sei aber ausdrücklich darauf hin-
|
||
gewiesen, dass die Vornorm den gleichen Status wie eine Norm hat,
|
||
d. h. sie hat rechtlichen Charakter. Nach § 49 EnWG sind Energiean-
|
||
lagen so zu errichten und zu betreiben, dass die technische Sicherheit
|
||
gewährleistet ist. Dabei sind Rechtsvorschriften und die allgemein an-
|
||
erkannten Regeln der Technik (VDE-Normen) zu beachten. Die Ein-
|
||
haltung der allgemein anerkannten Regeln der Technik wird im
|
||
Fehlerfall/Störungsfall vermutet, wenn die Anforderungen der VDE-
|
||
Normen seitens der Betreiber eingehalten sind. Damit sieht sich der
|
||
Anwender der DIN V VDE V 0109 auf der sicheren Seite. Sollten Schä-
|
||
den entstehen und der Anwender hat das Instandhaltungskonzept
|
||
nach der Norm DIN V VDE V 0109 angewandt, muss die Gegenseite
|
||
nachweisen, dass das Konzept nicht den Anforderungen des EnWG
|
||
genügt.
|
||
Im zweiten Teil der DIN V VDE V 0109 wird beispielhaft beschrieben,
|
||
welche Maßnahmen zur Feststellung des Ist-Zustandes von Betriebs-
|
||
345
|
||
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|
||
|
||
mitteln/Anlagen und mit welchem Ziel Instandhaltungen an den ver-
|
||
schiedenen Betriebsmitteln durchgeführt werden können. Dabei werden
|
||
einzelne Komponenten, Geräte, Betriebsmittel, gesamte Anlagenteile
|
||
bzw. gesamte Technikbereiche betrachtet. Wichtig gilt es zu erwähnen,
|
||
dass sich aus den vorgegebenen Instandhaltungsmaßnahmen ergebe-
|
||
nen Konsequenzen, wie Reparatur, Ersatz, Instandsetzung usw. voll-
|
||
ständig im Verantwortungsbereich des jeweiligen Anwenders bzw.
|
||
Betreibers bleiben.
|
||
Nach der Vornorm [10.4] werden Maßnahmen zur Zustandsfeststellung
|
||
an Kabelanlagen in Tabellenform aufgeführt. Darin bedeuten:
|
||
– Komponente: Teil eines Betriebsmittels bzw. einer Funktionsgruppe,
|
||
für die eine Zustandsfeststellung erfolgt
|
||
– Kriterium: Aussage darüber welche Eigenschaft an der Komponente
|
||
untersucht wird
|
||
– Maßnahme: Beschreibung der Vorgehensweise bei der Zustandsfest-
|
||
stellung, z. B. Sichtkontrolle, Messung
|
||
Konkrete Aussagen zu den Komponenten/Kriterien/Maßnahmen kön-
|
||
nen dem Teil 2 unter Abschnitt 5 „Auswahlkatalog für Maßnahmen zur
|
||
Feststellung des Ist-Zustandes von Betriebsmitteln/Anlagen der Elek-
|
||
trizitätsversorgungsnetze“ entnommen werden.
|
||
Über Kabelanlagen sind Aussagen in den folgenden Abschnitten zu fin-
|
||
den:
|
||
(Anmerkung: an diesen Festlegungen hat neben dem K 227 ebenfalls
|
||
für die Kabelanlagen das Komitee K 411 mitgewirkt)
|
||
5.2.2. Hausanschlusskasten
|
||
5.2.3. Kabelverteilerschränke
|
||
5.7. Kabelanlagen, Starkstromkabel und isolierte Starkstromleitungen
|
||
5.7.1. Trasse
|
||
5.7.2. Stromkreise
|
||
5.7.3. Garnitur.
|
||
Abschließend sei nochmals darauf hingewiesen, dass die Art der Maß-
|
||
nahmen zur Zustandsfeststellung bei den unterschiedlichen Betriebs-
|
||
mitteln/Anlagen in welcher Terminierung angewendet werden, vom
|
||
Netzbetreiber verantwortlich festzulegen und zu dokumentieren ist
|
||
[10.5].
|
||
346
|
||
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|
||
|
||
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|
||
11 Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen – Investitionsrechnung
|
||
Die überwiegende Anzahl der Investitionen eines Netzbetreibers sind un-
|
||
umgängliche Investitionen zur Sicherstellung der elektrischen Energiever-
|
||
sorgung. Diese werden kontinuierlich durch Untersuchungen der aktuellen
|
||
sowie der zukünftig zu erwartenden Netzentwicklung abgesichert, in die
|
||
auch eventuelle Überlastungen vorhandener Betriebsmittel mit daraus ge-
|
||
gebenenfalls resultierenden beschleunigten Alterungs vorgängen, z. B. von
|
||
Transformatoren oder von anderen Betriebsmitteln, einfließen. Für eine
|
||
Netzinvestition gibt es häufig verschiedene Ausführungsmöglichkeiten und
|
||
auch Realisierungszeitpunkte. Bei der Auswahl einer Investition ist u. a.
|
||
ein Kostenvergleich der einzelnen Varianten von großer Bedeutung. Hier-
|
||
bei kommt die Investitionsrechnung zum Tragen. Neben einem reinen Ver-
|
||
gleich der Kosten sind aber auch noch andere Aspekte bei der Auswahl
|
||
einer bestimmten Variante von großer Bedeutung, z. B.
|
||
– Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Betriebsmittel
|
||
– Genehmigungsfähigkeit der Anlagen einschließlich der Akzeptanz in
|
||
Politik und bei der Bevölkerung, z. B. bei der Frage der Sichtbarkeit
|
||
von Anlagen.
|
||
Die Investitionsberechnung ist projektbezogen und zukunftsorientiert;
|
||
sie arbeitet in erster Linie mit zu erwartenden Ausgaben und Einnahmen
|
||
[11.1]. Dabei spielen die zu erwartenden Einnahmen bei den nachfol-
|
||
genden vergleichenden Investitionsberechnungen keine Rolle. Aufgabe
|
||
der Investitionsrechnung ist es, eine rechnerische Auskunft über die vo-
|
||
raussichtliche Wirtschaftlichkeit, d. h. über die finanzielle Vorteilhaftigkeit,
|
||
von Investitionen zu geben [11.1].
|
||
11.1 Berechnungsmethoden
|
||
Für den hier zu betrachtenden Investitionsbereich kommen entspre-
|
||
chend [11.2] finanztechnische dynamische Verfahren zum Tragen. Diese
|
||
vor etwa siebzig Jahren entwickelten „klassischen Verfahren“ der Inves-
|
||
titionsrechnung legen die Einzahlungen (Kosten) und die Auszahlungen
|
||
(Erträge) bis zum Ende der wirtschaftlichen Nutzungsdauer oder bis zu
|
||
einem bestimmten Planungshorizont zu Grunde. Im Einzelnen werden
|
||
im Hinblick auf die zeitliche Situation einer Investition in der Regel die
|
||
folgenden Berechnungsmethoden angewandt, nämlich die Jahreskos-
|
||
tenmethode (Annuitätenmethode) und die Kapitalwertmethode (Barwert-
|
||
methode).
|
||
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|
||
|
||
348
|
||
11.1.1 Jahreskostenmethode (Annuitätenmethode)
|
||
Dieses Verfahren ist für zeitgleiche Investitionen mit unterschiedlichen
|
||
Erlössituationen oder zeitlich begrenzten Nutzungsdauern geeignet. Die
|
||
Jahreskosten einer Investition sind während der Lebensdauer der An-
|
||
lage konstant. Die jährlichen Betriebskosten (Verlustkosten, Instandhal-
|
||
tung) werden einzeln ermittelt und den jährlichen Kosten der Investition
|
||
zugerechnet.
|
||
Man vergleicht bei dieser Methode die durchschnittlichen Auszahlungen
|
||
einer Investition mit den durchschnittlichen jährlichen Einzahlungen.
|
||
Sind diese jährlichen Zahlungen unterschiedlich, werden die Beträge
|
||
abgezinst, man errechnet die Barwerte. Der Bezugszeitpunkt liegt dabei
|
||
am Anfang der Investition. Die errechneten Barwerte werden (vorzei-
|
||
chengerecht) summiert und ergeben den Kapitalwert.
|
||
Durch Multiplikation des Kapitalwertes K (Einmalbetrag, z. B. Investiti-
|
||
onskosten in €) mit dem Kapitalwiedergewinnungsfaktor a (Annuitäten-
|
||
faktor) wird der Kapitalwert einer Investition auf die Nutzungsdauer
|
||
verteilt in gleich hohe jährliche Raten (Annuitäten), den Jahreskosten k,
|
||
umgerechnet:
|
||
k = K · a (11.1)
|
||
k Jahreskosten (€/a)
|
||
K Einmalbetrag, z. B. Investitionskosten in €
|
||
a Annuitätenfaktor (Kapitalwiedergewinnungsfaktor)
|
||
Der Annuitätenfaktor a gibt an, wie ein Einmalbetrag K bei einem Zins-
|
||
faktor q über einen Zeitraum von n Jahren in jährlich gleichbleibende
|
||
Raten k umgerechnet werden kann.
|
||
Der Annuitätenfaktor a wird wie folgt bestimmt:
|
||
|
||
(11.2)
|
||
n Betrachtungszeitraum in Jahren, Nutzungsdauer
|
||
p Kalkulationszinsfuß
|
||
q Zinsfaktor (q = 1 + p)
|
||
Die Annuitätenfaktoren können auch Tabellen (siehe Abschnitt 15.3)
|
||
entnommen werden.
|
||
qn (q – 1)
|
||
qn – 1
|
||
a =
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
Die aus den Einmalbeträgen errechneten, jährlich gleichbleibenden
|
||
Raten werden zu den jährlich gleichbleibenden Betriebskosten addiert.
|
||
Die Gesamtkosten bzw. die jährlichen Kosten für unterschiedliche Pla-
|
||
nungsvarianten können verglichen werden. In Abschnitt 11.3.1 ist ein
|
||
Anwendungsbeispiel angegeben. Die Jahreskostenmethode ist nur auf
|
||
Anlagen anzuwenden, die eine definierte Lebensdauer haben (gleiche
|
||
Lebensdauer für alle Elemente).
|
||
11.1.2 Kapitalwertmethode (Barwertmethode)
|
||
Dieses Verfahren ist geeignet für Investitionen mit unterschiedlichem
|
||
Einsatzzeitpunkt, wobei die Nutzungsdauer der Lebensdauer entspricht
|
||
oder anderweitig begrenzt ist. Zukünftige Ein- und Auszahlungen wer-
|
||
den durch Abzinsung auf den Zeitpunkt der Investitionsentscheidung
|
||
(Stichtag) vergleichbar gemacht. Die auf den Stichtag abgezinsten In-
|
||
vestitionskosten sowie Übertragungsverluste, Betriebskosten und Rest-
|
||
werte werden als Barwerte bezeichnet. Der Kapitalwert einer Investition
|
||
ergibt sich als Differenz zwischen der Summe der Barwerte aller Ein-
|
||
zahlungen und der Summe der Barwerte aller Auszahlungen, die mit
|
||
dieser Investition zusammenhängen [11.2].
|
||
Die Barwerte verschiedener Varianten sind direkt vergleichbar, die Va-
|
||
riante mit dem kleinsten Barwert ist die wirtschaftlichste.
|
||
Bei einmaliger Investition I0 zum Zeitpunkt 0 (Stichtag) und konstanten
|
||
Kosten Ki während der betrachteten Zeiträume und nachschüssiger Ver-
|
||
zinsung ergibt sich der Barwert der Ausgaben zum Stichtag entspre-
|
||
chend folgender Formel:
|
||
|
||
(11.3)
|
||
K0 Barwert (Kapitalwert) bezogen auf das Jahr 0 (Stichtag),
|
||
Ausgangsjahr
|
||
I0 einmalige Investition zum Zeitpunkt 0 in €
|
||
(Kosten im Ausgangsjahr)
|
||
Ki Kosten im Jahr i in € (Kapitalwert des Jahres i)
|
||
|
||
Abzinsfaktor
|
||
p Kalkulationszinsfuß
|
||
n Nutzungsdauer
|
||
1
|
||
qi
|
||
K0 = I0 + ∑ KI
|
||
349
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
Bei jährlich gleichbleibenden Kosten kp während aller Perioden lassen
|
||
sich diese mit Hilfe des Rentenbarwertfaktors r auf den Barwert K0 be-
|
||
zogen auf den Beginn des Betrachtungszeitraumes (Jahr 0) umrechnen:
|
||
K0 = I0 + Kp · r
|
||
(11.4)
|
||
mit
|
||
|
||
(11.5)
|
||
Die Rentenbarwertfaktoren können auch aus Tabellen (siehe Abschnitt
|
||
14.3) entnommen werden.
|
||
Ist zu einem späteren Zeitpunkt (nach x Perioden) eine weitere Investi-
|
||
tion mit den Investionskosten Ix erforderlich, ergibt sich bei konstanten
|
||
Kosten Kp1 während der x Perioden und konstanten Kosten kp2 bis zum
|
||
Ende des Betrachtungszeitraumes für den Barwert der Ausgaben zum
|
||
Zeitpunkt 0 [11.3] die Gleichung (11.6):
|
||
|
||
(11.6)
|
||
11.1.3 Bewertung der Jahreskosten- und der Barwertmethode
|
||
Die beiden vorgestellten finanztechnischen Methoden sind grundsätzlich
|
||
für vergleichende Investitionsrechnungen anwendbar. Es darf jedoch
|
||
nicht übersehen werden, dass die beschriebenen Methoden nicht zuletzt
|
||
auch wegen ihres Alters einige Schwachpunkte aufweisen [11.2]. Diese
|
||
sind in nachfolgenden Punkten zu sehen.
|
||
Es wird unterstellt, dass für eine bestimmte Anzahl von Perioden bzw.
|
||
bis zum Ende des Betrachtungszeitraumes oder der Nutzungsdauer
|
||
einer Investition die wesentlichen Faktoren der Investitionsrechnung wie
|
||
z. B. der Kalkulationszinsfuß und damit auch die Annuitäten sowie die
|
||
Kapital- und Barwerte in der Regel konstant sind. Änderungen können
|
||
allerdings mit modernen Berechnungsmethoden berücksichtigt werden.
|
||
Auch die Energiekosten sind langfristig nicht absehbar. Die Gründe hier-
|
||
für sind vielfältig und haben ihren Ursprung in dem für einen längeren
|
||
Zeitraum nicht vorhersehbaren Einsatz der Art der Primärenergiestoffe
|
||
sowie in technologischen, gesellschaftlichen und politischen Einfluss-
|
||
qn – 1)
|
||
qn (q – 1)
|
||
r =
|
||
1
|
||
qx
|
||
rn-x
|
||
qx
|
||
K0 = I0 + Ix
|
||
+ Kp1 · rx + kp2
|
||
350
|
||
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|
||
|
||
351
|
||
faktoren auf die Energieversorgung, aber auch dieser Umstand kann
|
||
ebenfalls mit modernen Berechnungsmethoden berücksichtigt werden.
|
||
Für eine möglichst eng am Kapitalmarkt orientierte Investitionsberech-
|
||
nung insbesondere mit Bezug auf die jährliche Zinssituation empfiehlt sich
|
||
das im Folgenden als Kumulationsmethode bezeichnete Verfahren. Hier-
|
||
bei werden die jährlichen Kapitalzinsen unter Berücksichtigung der Til-
|
||
gungen vom jeweils verbleibenden Restbetrag des Kapitals exakt erfasst.
|
||
Bei der Berechnung der Kapitalzinsen mit der Annuitätenmethode nach
|
||
Gleichung (11.2) nehmen ab einer gewissen Höhe des Kalkulationszins-
|
||
fußes diese Zinsen gegenüber den mit der Kumulationsmethode be-
|
||
rechneten Zinsen stetig zu; d. h. am Ende eines Betrachtungszeitraumes
|
||
fallen bei der Kumulationsmethode gegenüber der Annuitätenmethode
|
||
geringere Zinsen an. Sinngemäß trifft dies auch auf Berechnungen mit
|
||
dem Rentenbarwertfaktor, dem Kehrwert des Annuitätenfaktors, zu.
|
||
Hierdurch kann die Bewertung von Investitionen verzerrt werden.
|
||
11.1.4 Kumulationsmethode
|
||
Die Kumulationsmethode [11.4] ist ein Berechnungsverfahren zur Be-
|
||
stimmung möglichst genauer Investitionskosten, das sich wegen seiner
|
||
Variabilität in Bezug auf die Anpassung der unterschiedlichen Kosten-
|
||
faktoren über die gesamte Nutzungs- bzw. Lebensdauer einer Investi-
|
||
tion hinweg sowie besonders wegen der genauen Ermittlung der
|
||
jährlichen Zinsen für Projekte mit sehr hohen Investitionskosten eignet.
|
||
Bei dieser Methode werden über die gesamte Nutzungs- bzw. Lebens-
|
||
dauer einer Investition die veränderlich jährlich anfallenden Kosten er-
|
||
mittelt und zu den angefallenen Kosten des Vorjahres addiert. Aufgrund
|
||
der damit gegebenen jährlichen Ansammlung und Anhäufung der Kos-
|
||
ten wird dieses Verfahren hier als Kumulationsmethode bezeichnet.
|
||
Auch hierbei brauchen keine Erträge berücksichtigt werden, da es sich
|
||
in der Regel um Vergleichsberechnungen für unterschiedliche Investiti-
|
||
onsvarianten handelt.
|
||
Die Kumulationsberechnung setzt sich additiv aus z. B. folgenden Ter-
|
||
men zusammen, die jährlich unter Berücksichtigung der Vorjahressitua-
|
||
tion neu berechnet und aufaddiert (kumuliert) werden, bis das Ende der
|
||
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|
||
|
||
Nutzungsdauer bzw. das Ende der Lebensdauer erreicht ist. Außer den
|
||
im nachstehenden beispielhaft genannten Termen können je nach In-
|
||
vestitions- und Finanzierungssituation weitere Terme, z. B. Steuern, Kos-
|
||
ten für Verluste von Kabelkompensationsspulen, Kosten für das
|
||
Genehmigungsverfahren, Kosten für Ausgleichs- und Ersatzmaßnah-
|
||
men für den Eingriff in Natur und Landschaft, Entschädigungskosten für
|
||
die Inanspruchnahme von Grundstücken etc., in die Berechnung auf-
|
||
genommen werden.
|
||
Im Folgenden werden die wesentlichen Terme beschrieben. Im Einzel-
|
||
nen sind dies:
|
||
I0 einmalige Investition zum Zeitpunkt 0 in € (Kosten im Ausgangs-
|
||
jahr)
|
||
KZins,n = I0 Rest,n · pn
|
||
Zinsen im Jahr n vom jährlichen Restbetrag I0 Rest,n im Jahr n
|
||
(variabler Betrag) unter Berücksichtigung des Abzuges der Tilgung
|
||
KTilgung in dem betreffenden Jahr n (I0 Rest,n = I0 Rest,n-1 − KTilgung,n)
|
||
KTilgung
|
||
konstanter Tilgungsbetrag bis zum Ende des Betrachtungszeitrau-
|
||
mes
|
||
|
||
KL,A = · P´v max. a · l · (KZ + KA · · 8.760 h/a) (11.7)
|
||
KL,A Kosten der Leistungs- und Arbeitsverluste
|
||
P´v max. a
|
||
Verlustleistung bei Jahreshöchstlast (kW/km)
|
||
(P´v max. a = R′ · S2a max/U2n)
|
||
R′ Wechselstromwiderstandsbelag des Leiters (Ω/km) bei Höchstlast
|
||
Sa max
|
||
Jahreshöchstlast
|
||
Un Nennspannung des Netzes
|
||
Lastangriffsfaktor; = 1 bei Belastung am Ende der Leitung und
|
||
= 0,333 bei gleichmäßiger Belastung
|
||
Kz anzusetzender Leistungspreis für die Berechnung der Verlustkos-
|
||
ten (€/[kW · a])
|
||
Ka anzusetzender Arbeitspreis für die Berechnung der Verlustkosten
|
||
(€/kWh)
|
||
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|
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|
||
|
||
|
||
Jahres-Arbeitsverlustfaktor; Näherungsformel für den Arbeits-
|
||
verlustfakor ( = 0,17 · ma + 0,83 · ma
|
||
2)
|
||
mit ma =
|
||
; Tm ist die Benutzungsdauer der Jahreshöchstlast
|
||
ma
|
||
Jahresbelastungsgrad (nicht zu verwechseln mit dem Belas-
|
||
tungsgrad der Tagesbelastungskurve m)
|
||
Tm
|
||
Jahresarbeit/Jahreshöchstlast (kWh/kW ); TB ist die Betriebs-
|
||
dauer (maximal 8.760 Stunden pro Jahr)
|
||
l
|
||
Leitungslänge (km)
|
||
KInst = I0 · 0,005
|
||
|
||
Instandhaltungskosten (z. B. 0,5 % der Anfangsinvestition I0)
|
||
KInfl,n = KInfl,n-1 · 0,02
|
||
|
||
Inflationszuschlag im Jahr n in Höhe von z. B. 2 % der Instand-
|
||
haltungskosten im Jahr n-1
|
||
Ku
|
||
Unterhaltungskosten (€/[km · a]), diese können als konstant an-
|
||
genommen werden oder aber auch mit einem Inflationsfaktor
|
||
belegt werden
|
||
Mit den vorgenannten Einzelpositionen ergibt für das erste Jahr der In-
|
||
vestition folgender Kostenblock:
|
||
|
||
k1 = Kzins,1 + KL,A + KInst + KInfl,1 + Ku
|
||
(11.8)
|
||
Für die folgenden Jahre n, ab dem Jahr n = 2, ergibt sich jeweils jährlich
|
||
bis zum Ende des Betrachtungszeitraumes der um die jährliche Til-
|
||
gungsrate erweiterte Kostenblock entsprechend Gleichung (11.9):
|
||
kn = Kzins,n + KL,A + KInst + KInfl,n + Ku + KTilgung (11.9)
|
||
Die Gesamtkosten kges der Investition am Ende des Betrachtungszeit-
|
||
raumes ergeben sich unter Berücksichtigung der Kosten im Ausgangs-
|
||
jahr und der Kosten in den nachfolgenden Jahren – Gleichungen (11.7)
|
||
bis (11.9) – entsprechend Gleichung (11.10):
|
||
|
||
(11.10)
|
||
Die angegebenen Gleichungen lassen sich relativ einfach programmie-
|
||
ren; man erhält für die jährlichen Kostenentwicklungen tabellarische und
|
||
auch grafische Übersichten.
|
||
Tm
|
||
TB
|
||
n = 40
|
||
n = 2
|
||
Kges = I0 + k1 + ∑kn
|
||
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|
||
|
||
11.2 Anwendungsfälle
|
||
Wenn die Randbedingungen von den zu betrachtenden Varianten bekannt
|
||
sind, können konkrete Wirtschaftlichkeitsberechnungen durchgeführt wer-
|
||
den. Typische Anwendungsfälle sind der Vergleich von zwei unterschied-
|
||
lichen technischen Realisierungsmöglichkeiten oder die Beurteilung von
|
||
unterschiedlichen Investitionen zu unterschiedlichen Zeitpunkten.
|
||
11.2.1 Freileitung oder Kabel
|
||
In städtischen Bereichen werden in der Nieder- und Mittelspannungs-
|
||
ebene sowie der Hoch- und Höchstspannungsebene Kabel eingesetzt.
|
||
Auch in ländlichen Bereichen werden in der Nieder- und Mittelspan-
|
||
nungsebene vorwiegend Kabel eingesetzt. Für das Höchstspannungs-
|
||
netz sind in ländlichen Bereichen entsprechend dem Energie-
|
||
leitungsausbaugesetz (EnLAG) für einige Teilstrecken in der Nähe von
|
||
Wohngebieten Teilverkabelungen als Pilotstrecken vorgesehen. Dies
|
||
trägt dem Umstand Rechnung, dass 380-kV-Kabelstrecken technisch-
|
||
physikalisch und auch wirtschaftlich erheblich aufwändiger sind als 380-
|
||
kV-Freileitungen.
|
||
Erschwerend kommen bei Höchstspannungskabeln Aspekte der Ver-
|
||
sorgungszuverlässigkeit aufgrund der langen Reparaturdauern im Scha-
|
||
densfall hinzu. Auch die Auswirkungen auf Natur, Umwelt ebenso wie
|
||
auf die Landwirtschaft bedingt durch die breiten Kabeltrassen und deren
|
||
Einschränkungen in Bezug auf Anpflanzungen und Bebauung dürfen
|
||
nicht außer Acht gelassen werden.
|
||
Beim Wirtschaftlichkeitsvergleich der beiden Varianten „Freileitung“ oder
|
||
„Kabel“ kann man im Allgemeinen davon ausgehen, dass jede der Va-
|
||
rianten zum gleichen Zeitpunkt realisiert würde. Damit treten alle Kosten,
|
||
die Investitionskosten und die laufenden Kosten, zu jeweils gleichen
|
||
Zeitpunkten auf. Damit kann ein Wirtschaftlichkeitsvergleich sowohl mit
|
||
Hilfe der Jahreskosten-, der Kapitalwert- oder der Kumulationsmethode
|
||
durchgeführt werden.
|
||
11.2.2 Vorinvestitionen
|
||
Bei Tiefbauarbeiten in einem Bereich, in dem in einigen Jahren der Be-
|
||
darf an zusätzlichen Starkstromkabeln zu erwarten ist, wird üblicher-
|
||
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|
||
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|
||
|
||
weise geprüft, ob die zusätzlichen Kabel sofort mitgelegt werden, ob
|
||
Leerrohre gelegt werden oder ob auf vorgezogene Investitionen verzich-
|
||
tet wird. Ausgelöst werden solche Überlegungen auch durch Forderun-
|
||
gen von seiten der Straßenbauträger und der Kommunen, wonach
|
||
Oberflächen innerhalb einer bestimmten Zeit nicht erneut aufgegraben
|
||
werden sollen. Allgemein gesagt lohnt sich eine vorgezogene Mitlegung
|
||
um so eher, je höher der Tiefbauanteil an den Gesamtaufwendungen
|
||
für die Anlage ist und je früher das Kabel benötigt wird.
|
||
Mitlegung von erst später benötigten Kabeln
|
||
Voraussetzung für eine vorzeitige Mitlegung eines erst später benötigten
|
||
Kabels ist, dass dieses Kabel in absehbarer Zeit mit großer Wahrschein-
|
||
lichkeit benötigt wird. Die wirtschaftliche Beurteilung erfolgt mit Hilfe der
|
||
Barwertmethode, da die Kosten zu unterschiedlichen Zeitpunkten auf-
|
||
treten. Die Wirtschaftlichkeit der Mitlegung von Kabeln ist dann gege-
|
||
ben, wenn die Gesamtaufwendungen im Legejahr kleiner sind als der
|
||
Barwert der Aufwendungen bei der späteren Legung.
|
||
Mitlegung von Kunststoffrohren für spätere Nachlegung von Kabeln
|
||
Wenn die Bauarbeiten nur Teilabschnitte einer späteren Kabelverbin-
|
||
dung betreffen, oder noch keine endgültige Sicherheit darüber besteht,
|
||
ob und wann die zusätzliche Kabelverbindung benötigt wird, kann es
|
||
sinnvoll sein, noch nicht das Kabel, sondern Rohre zum späteren Ein-
|
||
ziehen der Kabel mitzulegen. Sollten sich die Planungen ändern, so
|
||
wäre der verlorene Aufwand (Kunststoffrohr) relativ gering. Oft bestünde
|
||
dann immer noch die Möglichkeit, das eingelegte Kunststoffrohr für an-
|
||
dere Zwecke zu nutzen oder es zu verkaufen.
|
||
Auch hier bietet sich für den Wirtschaftlichkeitsvergleich die Barwertme-
|
||
thode (Abschnitt 11.1.2) an. Die einzelnen Kostenanteile in den einzel-
|
||
nen Jahren werden ermittelt und auf den Beginn des Betrachtungs-
|
||
zeitraumes bezogen (gebarwertet). So können die drei Varianten „so-
|
||
fortige Mitlegung des Kabels“, „sofortige Mitlegung der Rohre und spä-
|
||
teres Einziehen der Kabel“ sowie „Kabellegung erst zum Bedarfs-
|
||
zeitpunkt“ miteinander verglichen werden.
|
||
11.2.3 Wirtschaftlicher Kabelquerschnitt
|
||
Sowohl die Errichtungskosten als auch die laufenden Kosten einer Lei-
|
||
tungsanlage sind abhängig vom Leiterquerschnitt. Bei bekannten Rand-
|
||
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|
||
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|
||
|
||
356
|
||
bedingungen, wie z. B. zeitliche Entwicklung der Belastung und der
|
||
Energiekosten über die gesamte Lebensdauer einer Leitungsanlage,
|
||
kann der wirtschaftlich optimale Leiterquerschnitt bestimmt werden,
|
||
indem die querschnittsunabhängigen und die querschnittsabhängigen
|
||
Kostenbestandteile ermittelt werden. Die Durchführung solcher Rech-
|
||
nungen zeigt, dass für übliche Anwendungsfälle im Netzbereich die Kos-
|
||
tenkurven in Abhängigkeit vom Leiterquerschnitt im Bereich der Optima
|
||
sehr flach verlaufen (Bild 11.1). Abweichungen vom optimalen Leiter-
|
||
querschnitt bedeuten deshalb nur geringe Verschlechterungen der Wirt-
|
||
schaftlichkeit.
|
||
In der Stromversorgung haben sich deshalb insbesondere im Bereich
|
||
der Mittel- und Niederspannung seit vielen Jahren einige Standardquer-
|
||
schnitte durchgesetzt. Durch diese Standardisierung ergibt sich eine er-
|
||
hebliche Vereinfachung in der Materialwirtschaft, insbesondere auch im
|
||
Garniturenbereich.
|
||
Bild 11.1 Jahreskosten von Kabeln
|
||
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|
||
|
||
11.3 Berechnungsbeispiele
|
||
Anhand von zwei Beispielen wird die Anwendung der Berechnungsver-
|
||
fahren erläutert.
|
||
11.3.1 Kabel oder Freileitung im Mittelspannungsnetz
|
||
Eine klassische Frage im Netzbereich ist, ob für eine vorgesehene Ver-
|
||
bindung ein Kabel gelegt oder eine Freileitung gebaut werden soll. Die
|
||
Wirtschaftlichkeitsrechnung für diese Fragestellung wird üblicherweise
|
||
mit Hilfe der Jahreskostenrechnung durchgeführt.
|
||
Die Jahreskosten bei jährlich gleichbleibenden Betriebskosten errech-
|
||
nen sich nach der Formel
|
||
k = K · a + KU · l + Pv · l (KZ + Ka · · 8.760 h/a) (11.11)
|
||
Formelzeichen siehe Abschnitt 11.1.4
|
||
Eine Wirtschaftlichkeitsberechnung als Grundlage für die Entscheidung
|
||
Freileitung oder Kabel im Mittelspannungsnetz zeigt Tabelle 11.1 bei-
|
||
spielhaft für zwei Belastungsfälle. Hier werden für Kabel und Freileitung
|
||
die gleichen Längen angenommen, sodass die Leitungslänge den Ver-
|
||
gleich nicht beeinflusst und die Kosten auf einen Kilometer bezogen an-
|
||
gegeben sind.
|
||
Fall 1: Übertragungsleistung 1 MVA
|
||
Jahreskosten Freileitung:
|
||
kIF = 4.114 €/(km · a) 4.100 €/(km · a)
|
||
Jahreskosten Kabel:
|
||
kIK = 4.675 €/(km · a) 4.700 €/(km · a)
|
||
€
|
||
km
|
||
1
|
||
a
|
||
kW
|
||
km
|
||
kIF = 42.000 · 0,0772 + 600 + 0,8 (120 + 0,1 · 0,25 · 8.760 )
|
||
€
|
||
km · a
|
||
€
|
||
kW · a
|
||
€
|
||
kWh
|
||
h
|
||
a
|
||
€
|
||
km
|
||
1
|
||
a
|
||
kW
|
||
km
|
||
kIK = 55.000 · 0,0750 + 380 + 0,6 (120 + 0,1 · 0,25 · 8.760 )
|
||
€
|
||
km · a
|
||
€
|
||
kW · a
|
||
€
|
||
kWh
|
||
h
|
||
a
|
||
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|
||
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|
||
|
||
358
|
||
Tabelle 11.1 Beispiel für die Wirtschaftlichkeitsberechnung Freileitung
|
||
oder Kabel im 20-kV-Netz
|
||
Freileitung
|
||
Kabel
|
||
Nennspannung
|
||
kv
|
||
20
|
||
20
|
||
Leitermaterial
|
||
Al
|
||
Al
|
||
Leiterquerschnitt
|
||
mm2
|
||
95
|
||
150
|
||
Investitionskosten K
|
||
€/km
|
||
42.000
|
||
55.000
|
||
Betrachtungszeitraum
|
||
Jahre
|
||
35
|
||
40
|
||
Kalkulationszinsfuß
|
||
%
|
||
7
|
||
7
|
||
Laufende Betriebskosten
|
||
€/km/a
|
||
600
|
||
380
|
||
Leistungspreis Verlustleistung
|
||
€/kW/Jahr
|
||
120
|
||
120
|
||
Arbeitspreis Verlustleistung
|
||
Ct/kWh
|
||
10
|
||
10
|
||
Arbeitsverlustfaktor
|
||
0,25
|
||
0,25
|
||
Spez. Leiterwiderstand
|
||
Ohm/km
|
||
0,306
|
||
0,211
|
||
Annuitätenfaktor
|
||
0,0772
|
||
0,075
|
||
Verlustleistung bei
|
||
Übertragungsleistung 1 MVA
|
||
kW/km
|
||
0,8
|
||
0,6
|
||
Verlustleistung bei
|
||
Übertragungsleistung 4 MVA
|
||
kW/km
|
||
12,8
|
||
8,8
|
||
Fall 2: Übertragungsleistung 4 MVA
|
||
Jahreskosten Freileitung:
|
||
k2F = 8.182 €/(km · a) 8.200 €/(km · a)
|
||
Jahreskosten Kabel:
|
||
k2K = 7.488 €/(km · a) 7.500 €/(km · a)
|
||
Die Ergebnisse zeigen, dass unter diesen Randbedingungen bei einer
|
||
zu übertragenden Leistung von 1 MVA die Freileitung die wirtschaftli-
|
||
chere Lösung ist, während bei einer Leistung von 4 MVA das Kabel wirt-
|
||
schaftlich vorteilhafter ist.
|
||
€
|
||
km
|
||
1
|
||
a
|
||
kW
|
||
km
|
||
k2F = 42.000 · 0,0772 + 600 + 12,8 (120 + 0,1 · 0,25 · 8.760 )
|
||
€
|
||
km · a
|
||
€
|
||
kW · a
|
||
€
|
||
kWh
|
||
h
|
||
a
|
||
€
|
||
km
|
||
1
|
||
a
|
||
kW
|
||
km
|
||
k2K = 55.000 · 0,0750 + 380 + 8,8 (120 + 0,1 · 0,25 · 8.760 )
|
||
€
|
||
km · a
|
||
€
|
||
kW · a
|
||
€
|
||
kWh
|
||
h
|
||
a
|
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|
||
|
||
11.3.2 Mitlegung eines Niederspannungskabels, Verrohrung
|
||
und nachträgliches Einziehen oder spätere getrennte
|
||
Legung
|
||
In diesem Fall werden Aufwendungen in verschiedenen Jahren mitei-
|
||
nander verglichen, deshalb wird die Barwertmethode angewendet.
|
||
Dabei werden alle Kosten auf den Zeitpunkt der ersten Baumaßnahme
|
||
bezogen.
|
||
Fall 1: Sofortige Mitlegung des Kabels
|
||
Die Kosten für das Mitlegen eines Niederspannungskabels im Gehweg
|
||
in einen vorhandenen Graben liegen bei ca. 65.000 €/km. Damit ergibt
|
||
sich bei sofortiger Mitlegung in den vorhandenen Graben der Barwert
|
||
K01:
|
||
K01 = 65.000 €/km
|
||
Fall 2: Zunächst Mitlegung von Leerrohren, späteres Einziehen des
|
||
Kabels
|
||
Wird zunächst nur ein Leerrohr in den vorhandenen Graben eingelegt,
|
||
so sind die anfänglichen Investitionskosten geringer. Im Vergleich zum
|
||
Fall 1 entfallen die Kosten für das Kabel selbst sowie für die Garnituren
|
||
und die Montage.
|
||
K021 = 55.000 €/km
|
||
Für das nachträgliche Einziehen des Kabels einschließlich Material und
|
||
Montage werden 11.000 €/km angesetzt. Wird das Kabel erst 5 Jahre
|
||
später benötigt und ein Zinssatz von 7 % angesetzt, ergibt sich für den
|
||
Barwert K022 nach Formel 11.3:
|
||
K022 = 1/1,075 · 12.000 €/km = 8.556 €/km
|
||
Der Gesamtbarwert für sofortige Leerrohrlegung in den vorhandenen
|
||
Graben und nachträgliches Einziehen des Kabels ist somit:
|
||
K02 = K021 + K022 = 63.556 €/km
|
||
359
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||
|
||
Fall 3: Kabel später getrennt legen
|
||
Für die getrennte Legung des Kabels werden 110.000 €/km angesetzt.
|
||
Wird das Kabel erst bei Bedarf, hier nach 5 Jahren, gelegt, so ergibt
|
||
sich bei einem Zinssatz von 7 % der Barwert K03:
|
||
K03 = 1/1,075 · 110.000 €/km = 78.428 €/km
|
||
Ergebnis
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Im Fall 2 ergibt sich mit 63.556 €/km der kleinste Barwert. Damit ist es
|
||
am wirtschaftlichsten, zunächst nur das Leerrohr in den vorhandenen
|
||
Graben zu legen und das Kabel dann 5 Jahre später einzuziehen.
|
||
Diese Rechnungen sind stark abhängig von den angesetzten Werten
|
||
für den Zinssatz und die Vorinvestitionsdauer. Bei solchen Wirtschaft-
|
||
lichkeitsrechnungen empfiehlt es sich deshalb, mehrere Varianten zu
|
||
rechnen.
|
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12 Neue Kabeltechnologien
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12.1 Gasisolierte Leitungen (GIL)
|
||
Gasisolierte Leitungen (GIL) können als koaxiale Aluminiumrohrleiter
|
||
beschrieben werden und bestehen aus einem inneren Leiterrohr und
|
||
einem äußeren Mantelrohr (Bild 12.1).
|
||
Der Innenleiter führt Höchstspannungspotenzial und ist gegen den ge-
|
||
erdeten Mantel mit Gießharzstützern abgestützt. Als Isoliermedium wird
|
||
– ähnlich wie in gasisolierten Schaltgeräten – ein unter Druck stehendes
|
||
Gasgemisch eingesetzt, das aus Schwefelhexaflourid (SF6) und Stick-
|
||
stoff (N2) besteht. Auf Grund der sehr guten dielektrischen Eigenschaf-
|
||
ten ist ein relativ geringer Isolationsabstand ausreichend, sodass der
|
||
Außendurchmesser einer 380-kV-GIL rund 500 mm beträgt.
|
||
361
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Bild 12.1 Gasisolierter Rohrleiter für Höchstspannung
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Bild 12.2 Praktische Ausführung einer gasisolierten Leitung [12.1]
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Es gibt verschiedene Verfahren, die Rohrleitung für GIL herzustellen. Die
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||
Gebräuchlichste ist die modular aufgebaute Leitung, die vor Ort mittels
|
||
eines automatisierten Prozesses orbital verschweißt wird. Zudem können
|
||
gerade Rohrsegmente in Verbindung mit Bogensegmenten verwendet wer-
|
||
den. Die Legung erfolgt entweder in Schächten oder Tunneln (Bild 12.2)
|
||
oder direkt im Erdboden (Bilder 12.3 und 12.4). Dabei ist bei der modular
|
||
aufgebauten Leitung eine elastische Biegung der Rohre möglich [12.2].
|
||
Praktisch eine Kombination von Freileitungen und Kabeln stellen die Ei-
|
||
genschaften von GIL dar. Die elektrischen Verluste entsprechen etwa
|
||
denen eines Kabels und betragen somit nur rund ein Drittel der Verluste
|
||
einer Freileitung. Die thermische Grenzleistung beträgt, je nach Art der
|
||
Legung, zwischen 1.800 und 2.600 MVA [12.3] und liegt damit deutlich
|
||
über derjenigen eines VPE-isolierten Kabels und im gleichen Bereich
|
||
wie bei einer Freileitung. Wegen der deutlich geringeren Betriebskapa-
|
||
zität der GIL im Vergleich zu feststoffisolierten Kabeln aufgrund der klei-
|
||
neren Dielektrizitätszahl der Gasisolierung und der Geometrie der
|
||
Leiteranordnung fließt auch ein wesentlich kleinerer Ladestrom, so dass
|
||
bei langen Übertragungsstrecken die Abstände zwischen zwei Kompen-
|
||
sationseinrichtungen etwa drei bis viermal so lang sein können wie bei
|
||
einer „klassischen“ Höchstspannungskabelstrecke.
|
||
In der Nähe des Frankfurter Flughafens errichtete der Übertragungs-
|
||
netzbetreiber Amprion eine GIL-Pilotinstallation, in deren Rahmen zwei
|
||
Stromkreise mit einer Leistung von jeweils 1.800 MVA betrieben werden
|
||
[12.4]. Dabei wurden die Rohre bei einer Tiefe von 3 m direkt ins Erd-
|
||
reich gelegt (Bilder 12.3 und 12.4).
|
||
362
|
||
Bild 12.3 Parallele Legung von zwei GIL-Stromkreisen in einem
|
||
gemeinsamen Graben (Quelle: Amprion)
|
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||
|
||
363
|
||
12.2 Anwendung von Hochtemperatur-Supraleitern in
|
||
Stromnetzen
|
||
12.2.1 Allgemeines
|
||
Zum Transport und zur Verteilung elektrischer Energie werden überwie-
|
||
gend Kabel mit Leitern aus Kupfer oder Aluminium eingesetzt. Der Wi-
|
||
derstand dieser Metalle ist jedoch nicht zu vernachlässigen, und die
|
||
Verlustleistung steigt zwangsläufig mit dem Quadrat des Stromes an.
|
||
Der Transport größerer elektrischer Leistungen erfordert aber – wenn
|
||
nicht in eine höhere Spannungsebene gewechselt werden soll – eine
|
||
Erhöhung des Stroms und ist demnach also nur in begrenztem Umfang
|
||
möglich, ansonsten müssten Energiekabel mit äußerst großen Leiter-
|
||
querschnitten eingesetzt werden. Die Erhöhung der Spannung ist aber
|
||
für die Übertragung größerer elektrischer Leistungen unvermeidbar, um
|
||
den Einsatz handhabbarer Leiterquerschnitte zu ermöglichen. Daher
|
||
wird immer ein Optimum aus beherrschbarer Spannungshöhe und wirt-
|
||
schaftlichen Leiterquerschnitten gesucht.
|
||
Trotz dieses Optimums sind bei einigen der heute verwendeten Ener-
|
||
gieverteilungskabeln in Ballungszentren die durch den Leiterwiderstand
|
||
verursachten Verluste beachtlich. So gehen beispielsweise allein bei der
|
||
Stromverteilung in Berlin jährlich fast 400 Mio. kWh (Quelle: www.Vat-
|
||
Bild 12.4 GIL-Strecke während der Bauphase [12.1]
|
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||
|
||
tenfall.de) verloren (das ist etwa die Menge Strom, die 100.000 deutsche
|
||
Privathaushalte verbrauchen). Derartige Verluste und der damit verbun-
|
||
dene CO2-Ausstoß lassen sich minimieren: Supraleitende Betriebsmittel
|
||
wie Hochenergiekabel für die Mittel- aber auch Hochspannungsebene
|
||
könnten die Verluste in städtischen Verteilungsnetzen zum Beispiel um
|
||
bis zu 66 % reduzieren und somit einen echten Beitrag zur nachhaltigen
|
||
Optimierung leisten [12.5].
|
||
12.2.2 Eigenschaften der Supraleiter
|
||
Die seit einigen Jahren als Bandleiter verfügbaren Hochtemperatur-Su-
|
||
praleiter (HTS) der ersten und zweiten Generation (1G und 2G) bieten
|
||
gute Voraussetzungen für den Energietransport der Zukunft (siehe Ab-
|
||
schnitt 2.7.7.4) [12.6]. Die Rohstoffe sind quasi unbegrenzt vorhanden
|
||
und vergleichsweise günstig, und die Leistungsfähigkeit (Stromtragfä-
|
||
higkeit) der HTS ist bereits heute etwa hundertmal größer als bei Kupfer
|
||
und kann noch deutlich gesteigert werden (siehe Bild 12.5).
|
||
Durch den sehr geringen Widerstand supraleitender Kabel können hohe
|
||
elektrische Leistungen bei vergleichsweise niedriger Spannung verteilt
|
||
werden. Dies ermöglicht den Transport größerer Energiemengen bereits
|
||
auf einem niedrigeren Spannungsniveau (z. B. 10 kV anstelle von 110
|
||
kV) und die Vermeidung von Kosten für höhere Spannungsebenen. Wei-
|
||
tere Vorteile der HTS-Kabel sind
|
||
– der geringe Platzbedarf,
|
||
– das niedrige Gewicht,
|
||
364
|
||
Bild 12.5 HTS-Roebel-Kabel (vorn) mit 2.600 A Stromtragfähigkeit
|
||
im Vergleich zu zwölf konventionellen Kabeln mit Kupfer -
|
||
leiter mit insgesamt derselben Transportkapazität
|
||
(Quelle: Forschungszentrum Karlsruhe)
|
||
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|
||
|
||
– die Vermeidung elektrischer und magnetischer Felder
|
||
– sowie das absolut neutrale thermische Verhalten nach außen.
|
||
Diese Eigenschaften prädestinieren die HTS-Technologie heute schon
|
||
als (teilweise einzige) Lösungsmöglichkeit für spezielle Verteilungspro-
|
||
bleme [12.5].
|
||
12.2.3 Anwendungsmöglichkeiten der Supraleiter
|
||
Neben der Wirtschaftlichkeit sprechen weitere, nicht unmittelbar mone-
|
||
tär bewertbare Vorteile für den Einsatz von HTS. So ist das lineare Über-
|
||
tragungsverhalten bis zum Grenzstrom (konstanter minimaler
|
||
Widerstand) von Vorteil, da es neue Netzkonzeptionen erlaubt.
|
||
Ein sehr interessanter Anwendungsfall für supraleitende Kabel ist die
|
||
Energieversorgung in Ballungsgebieten [12.7]. Bild 12.6 zeigt schema-
|
||
tisch, wie bei der konventionellen Lösung die Energie über Umspann-
|
||
anlagen (UA) HS/MS (110 kV auf 10 bzw. 20 kV) in das städtische Netz
|
||
eingespeist und in der Mittel- und Niederspannungsebene weiter verteilt
|
||
wird [12.8, 12.9]. In den Zentren großer Städte sind zahlreiche UA vor-
|
||
handen, die in aller Regel nicht sichtbar sind, da es sich um Innenraum-
|
||
anlagen mit Kabeleinspeisungen handelt. Nichtsdestotrotz sind diese
|
||
Anlagen aufwändig und beanspruchen sehr viel Raum; bei größeren
|
||
Wartungs- oder Instandhaltungsarbeiten ist eine äußerst sorgfältige lo-
|
||
gistische Vorbereitung erforderlich.
|
||
Bild 12.6 Innenstadtversorgung konventionell [12.8, 12.9]
|
||
365
|
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|
||
|
||
Zur Erzielung „schlankerer“ Netzstrukturen wäre es daher wünschens-
|
||
wert, die Hochspannungstechnik aus dem direkten Innenstadtbereich
|
||
in Randbereiche zu verlagern und über einige 110-kV-Einspeisungen
|
||
an der Peripherie die Energieverteilung im Zentrum über ein Mittelspan-
|
||
nungsnetz zu realisieren. Wegen der auf Grund sehr hoher Lastdichten
|
||
erforderlichen großen Anzahl paralleler Kabelsysteme und der ohnehin
|
||
sehr vollen Leitungstrassen im städtischen Bereich kommen daher kon-
|
||
ventionelle Kabel nicht in Frage. Eine Lösung könnte jedoch in der Ver-
|
||
wendung supraleitender Mittelspannungskabel bestehen (Bild 12.7).
|
||
Zudem kann die Versorgungssituation in Ballungszentren die Verbindung
|
||
von Last- bzw. Einspeiseschwerpunkten im Bereich mehrerer 100 MVA er-
|
||
forderlich machen, die bisher nur mittels 400-kV-Anbindung realisierbar war.
|
||
Auch hier kann die Supraleitung auf der 110-kV-Ebene eine einem 400-kV-
|
||
System gleichkommende Leistung übertragen (z. B. 700 MVA). Zusammen
|
||
mit der Einsparung von 400/110-kV-Umspannanlagen im Stadtbereich kön-
|
||
nen solche Konzepte zukünftig völlig neue Lösungsansätze für die stabile
|
||
und zukunftsfähige Versorgung von Ballungszentren liefern.
|
||
Vom „supraleitenden Innenstadtnetz“ werden eine Reihe von Vorteilen
|
||
erwartet, wie beispielsweise
|
||
– Geringere Trassenbreite
|
||
– Geringerer Anlagenbaugröße
|
||
366
|
||
Bild 12.7 Innenstadtversorgung mit supraleitenden Mittelspannungs-
|
||
kabeln [12.8, 12.9]
|
||
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|
||
|
||
367
|
||
– Keine elektromagnetische Beeinflussung
|
||
– Entfall von HS/MS-Umspannanlagen in der Innenstadt
|
||
– Geringere Verluste (Kabel, Transformatoren)
|
||
Auch im Hinblick auf zukünftige Ladeinfrastrukturen für Elektrofahrzeuge
|
||
können supraleitende Energiekabelnetze größere Bedeutung gewinnen.
|
||
Vor allem, wenn sogenannte Hochleistungs-Schnellladestationen in grö-
|
||
ßerer Stückzahl im Stadtbereich installiert werden sollen, könnte die Su-
|
||
praleitung zu einem wichtigen Bestandteil des Versorgungskonzeptes
|
||
werden.
|
||
Bei Vorhandensein eines Mittelspannungsnetzes mit HTS-Kabeln kön-
|
||
nen auf der nachgelagerten Niederspannungsseite größere Netzschlei-
|
||
fen realisiert und somit Ortsnetzstationen eingespart werden, denn für
|
||
den zulässigen Spannungsfall zwischen Hochspannungsabgang und
|
||
Niederspannungshausanschluss kann in diesem Fall fast ausschließlich
|
||
das Niederspannungsnetz genutzt werden.
|
||
Ein weiterer Anwendungsfall der Supraleiter ist die Kurzschlussstrombe-
|
||
grenzung: Übersteigt im Kurzschlussfall der Strom einen bestimmten Wert
|
||
und kommt es in Folge davon zur Überschreitung der Sprungtemperatur
|
||
(siehe Abschnitt 2.7.7.4), so verliert das Material in Sekundenbruchteilen
|
||
seine supraleitende Eigenschaft und begrenzt den Strom durch einen
|
||
hohen Widerstand (Bild 12.8). Eine Ausnutzung dieses physikalischen Ef-
|
||
Bild 12.8 Elektrischer Wider-
|
||
stand von Supraleitern und
|
||
Normalleitern (schematische
|
||
Darstellung)
|
||
Bild 12.9 Supraleitender drei-
|
||
phasiger Kurzschlussstrom -
|
||
begrenzer
|
||
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||
|
||
fekts bietet den Vorteil, dass Netzbereiche einfacher gekoppelt und
|
||
Schaltanlagen in laststarken Gebieten nicht mehr für die sehr hohen Kurz-
|
||
schlussströme dimensioniert werden müssten, was erhebliche konstruk-
|
||
tive Vereinfachungen und damit Einsparungen ermöglichen würde.
|
||
Solche supraleitenden Kurzschlussstrombegrenzer sind mittlerweile für
|
||
Spannungen bis 132 kV im Einsatz.
|
||
Weitere Einsatzgebiete in der Energietechnik
|
||
In Bereichen, wo Platz, Gewicht oder die angesprochenen Emissionen
|
||
(elektrisch, magnetisch oder thermisch) eine Rolle spielen, stellen HTS-
|
||
Verbindungen oft die beste Option dar. Kompaktheit und geringes Ge-
|
||
wicht sind beispielsweise auch im Bahn- oder Schiffsbereich
|
||
entscheidend. HTS-Generatoren (oder -Motoren) bieten aktuell Ge-
|
||
wichtsersparnisse von bis zu 50 % (in der Leistungsklasse von mehre-
|
||
ren Megawatt). Sie gestatten aufgrund der kleineren Baugröße
|
||
außerdem neue Konzepte im Bereich der Windenergieanlagen. In dem
|
||
EU-geförderten-Projekt „EcoSwing“ soll die Eignung der Technologie für
|
||
Großanlagen bestätigt werden. [12.10]
|
||
12.2.4 Wirtschaftlichkeit der Supraleiter
|
||
Der Vielzahl an Vorteilen supraleitender Kabel stehen heute noch ver-
|
||
gleichsweise hohe Herstellungskosten gegenüber. Die Rohmaterialien
|
||
sind zwar kostengünstig, aber der heutige Preis eines HTS-Bandleiters
|
||
der 2. Generation (sehr dünne Keramikschicht auf Stahlband) wird derzeit
|
||
im Wesentlichen durch die hohen Prozesskosten determiniert. Mit zuneh-
|
||
mendem Volumen hergestellter HTS-Bänder werden diese Kosten stark
|
||
fallen und es ist absehbar, dass sogar die auf den Stromtransport bezo-
|
||
genen heutigen Leiterkosten von Kupfer (€/kA·m) unterschritten werden.
|
||
Zudem ist die derzeitige Fertigungskapazität von HTS-Leitern begrenzt.
|
||
Ein Ziel bei der Weiterentwicklung der HTS-Leiter ist das Minimieren der
|
||
Wechselstromverluste; auch wenn sie bereits Größenordnungen unter
|
||
denen von Kupfer liegen, sind sie noch ein begrenzender Faktor bei län-
|
||
geren HTS-Kabelstrecken, da auch kleinste Verluste einen Wärmeein-
|
||
trag bewirken, der durch die Kühlung ausgeglichen werden muss.
|
||
Für viele potenzielle HTS-Anwendungen stellen die Investitionskosten
|
||
eine Hürde dar. Die Bedeutung dieser Barriere nimmt mit fallenden Her-
|
||
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|
||
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|
||
|
||
stellungskosten für HTS-Materialien ab. Weiterhin beeinflussen die Kos-
|
||
ten für Verlustenergie sowie die Kosten der durch die Verluste verur-
|
||
sachten CO2-Emissionen den Break-even beim Einsatz der
|
||
HTS-Technologie. Diese kann daher schon bald eine wirtschaftliche Al-
|
||
ternative sein. Die Autoren von [12.5] haben ermittelt, unter welchen
|
||
Umständen der Einsatz von HTS-Betriebsmitteln zu vergleichbaren oder
|
||
sogar geringeren annuitätischen Kosten (Investitionen und Betriebskos-
|
||
ten) möglich wäre (siehe Bild 12.10) und dazu drei Varianten betrach-
|
||
tet.
|
||
369
|
||
Bild 12.10 Vergleich der annuitätischen Kosten zwischen einem
|
||
konventionellen städtischen 110-kV-Verteilungsnetz
|
||
(100 km2, 30 MW/km2) und demselben Netz mit HTS-
|
||
Mittelspannungsverbindungen; Varianten 1 bis 3 [12.5]
|
||
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|
||
|
||
Basisvariante: traditionelles Netz (Vergleichsgrundlage für Varianten 1
|
||
bis 3) – das traditionelle Netz entspricht der in Deutschland und vielen
|
||
anderen europäischen Ländern üblichen Struktur eines Verteilungsnet-
|
||
zes in Ballungszentren mit vier Netzebenen und konventionellen Be-
|
||
triebsmitteln.
|
||
– Variante 1: traditionelles HS-Netz ersetzt durch HTS-Netz
|
||
Das traditionelle Hochspannungsnetz (110-kV-Ebene) wird durch ein
|
||
HTS-Netz ersetzt. Die Nennspannung des HTS-Netzes entspricht der
|
||
Spannung des nachgelagerten konventionellen Mittelspannungsnet-
|
||
zes.
|
||
– Variante 2: traditionelles HS- und MS-Netz ersetzt durch HTS-Netz
|
||
Sowohl das traditionelle Hoch- als auch das Mittelspannungsnetz
|
||
werden durch ein HTS-Netz ersetzt.
|
||
– Variante 3: ausgedehnte NS-Netze als Ergänzung zu Variante 2
|
||
Diese Variante unterscheidet sich von Variante 2 durch weiter aus-
|
||
gedehnte Niederspannungsnetze und damit größere, dafür aber deut-
|
||
lich weniger Umspannstationen zwischen Mittel- und Niederspan-
|
||
nungsebene.
|
||
Die Voraussetzungen für wettbewerbsfähige annuitätische Kosten von
|
||
HTS-Kabelsystemen auf der Grundlage der betrachteten Varianten sind
|
||
[12.5]:
|
||
– Der HTS-Einsatz erfolgt in hochbelasteten Netzbereichen als Teilsys-
|
||
tem (Hochleistungs-Mittelspannungsnetz als systemischer Ansatz).
|
||
– Durch den effizienten Stromtransport auf Mittelspannungsebene wird
|
||
in Ballungsgebieten die Hochspannungsverteilungsnetzebene teil-
|
||
weise überflüssig und damit auch Umspannstationen, etc.
|
||
– Die Preise für HTS-Drähte und für die Kühltechnologie sinken.
|
||
Aufgrund zunehmender Nachfrage und optimierter Fertigungsmethoden
|
||
ist der Preis für HTS-Leiter in den letzten Jahren bereits deutlich gesun-
|
||
ken, und somit die letzte Forderung erfüllt. Voraussetzung ist weiterhin,
|
||
dass hinreichende Produktionskapazitäten aufgebaut werden und mit
|
||
dem Produktionsvolumen durch Lernkurveneffekte die Leistungsfähig-
|
||
keit gesteigert und Produktionskosten gesenkt werden können. Dafür
|
||
muss ein entsprechender Bedarf an HTS-Betriebsmitteln herrschen. Um
|
||
diesen Bedarf zu schaffen und dem Markt zu Wachstum zu verhelfen,
|
||
ist zur Initialzündung die öffentliche Förderung von Pilotprojekten sinn-
|
||
voll. Ein prominentes Beispiel hierfür ist das Projekt AmpaCity, das im
|
||
nächsten Abschnitt näher beschrieben wird.
|
||
370
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|
||
|
||
12.2.5 Pilotprojekt „AmpaCity“ in Essen
|
||
In einer detaillierten internen Studie hat die RWE Deutschland AG
|
||
(heute: innogy SE) mit Herstellern und Hochschulen untersucht, ob und
|
||
in welchem Umfang HTS-Kabel für einen aus technischer und wirt-
|
||
schaftlicher Sicht sinnvollen Einsatz in Stadtnetzen geeignet sind und
|
||
inwieweit sie eine Alternative zu „klassischen“ Lösungen darstellen.
|
||
Dabei wurde konkret das Hochspannungsnetz der Stadt Essen betrach-
|
||
tet, insbesondere um zu klären, ob im Innenstadtbereich eine Substitu-
|
||
tion von 110-kV-Anlagen durch supraleitende Kabelverbindungen auf
|
||
der Mittelspannungsebene möglich ist. Von besonderer Bedeutung war
|
||
dabei die Integration der innovativen Betriebsmittel in das vorhandene
|
||
Verteilungsnetz, sowohl hinsichtlich der Schnittstellen mit den 110-kV-
|
||
Einspeisungen als auch bezüglich des Schutzkonzepts [12.7].
|
||
Wie die Studie zeigt, können durch den Einsatz von supraleitenden 10-
|
||
kV-Kabeln im Innenstadtbereich von Essen vier von zehn Umspannan-
|
||
lagen 110/10 kV entfallen. Ein Ausbau mit konventionellen 10-kV-Kabeln
|
||
stellt wegen des hohen Trassen- und Raumbedarfs keine sinnvolle Al-
|
||
ternative dar, was sicherlich auch für andere großstädtische Netze in
|
||
Anbetracht der Platzverhältnisse im Untergrund Gültigkeit hat. Dahin-
|
||
gegen würde der Netzausbau mit HTS-Kabeln deutliche Vorteile gegen-
|
||
über einem reinen 110-kV-Netz bieten, einerseits wegen der einfacheren
|
||
Netzstruktur und der räumlichen Vorteile der „schlankeren“ 10-kV-Kom-
|
||
ponenten, aber andererseits auch bei einem Vergleich der in Wirtschaft-
|
||
lichkeitsrechnungen ermittelten Gesamtkosten (Barwertbetrachtung) der
|
||
Varianten. Weiterhin lassen die Ergebnisse der Studie erwarten, dass
|
||
zusätzlich zu den bereits weiter oben angesprochenen Effekten für die
|
||
Kostendegression durch
|
||
– Automatisierung und Optimierung der Kabelfertigung
|
||
– deutliche Reduzierung des Entwicklungsaufwands bei Serienferti-
|
||
gung sowie
|
||
– fallweisen Einzug in vorhandene Rohre außer Betrieb zu nehmender
|
||
Hochspannungskabel
|
||
künftig supraleitende Mittelspannungskabelanlagen wirtschaftlich bes-
|
||
ser oder zumindest gleich in Relation zur heutigen Technik sein werden.
|
||
Auf der Grundlage der positiven Ergebnisse der Studie wurde in der In-
|
||
nenstadt von Essen eine von dem Hersteller Nexans gefertigte Pilot-
|
||
strecke (Bild 12.11) mit einem supraleitenden System (10-kV-Kabel und
|
||
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|
||
|
||
Strombegrenzer) von einem Kilometer Länge errichtet und damit die
|
||
Umspannanlagen „Herkules“ und „Dellbrügge“ verbunden [12.11].
|
||
Das Pilotprojekt „AmpaCity“ zeigt in der Praxis, dass – beginnend bei
|
||
Auslegung und Design über die Legung im innenstädtischen Bereich
|
||
bis zur Erprobung im realen Netzbetrieb unter hohen Anforderungen an
|
||
die Verfügbarkeit (Versorgung eines nennenswerten Bereichs der In-
|
||
nenstadt) – HTS-Kabelanlagen auch für einen Einsatz in großem Maß-
|
||
stab geeignet sind.
|
||
Das für einen Dauerstrom von 2.310 A bei 10 kV ausgelegte Kabel ist
|
||
einen Kilometer lang; damit wird in Essen weltweit erstmals ein HTS-
|
||
Mittelspannungskabel mit kompaktem konzentrischen Design zur Ver-
|
||
bindung von zwei Umspannanlagen eingesetzt.
|
||
Bild 12.12 zeigt ein Stück des 10-kV-Kabels mit konzentrischem Aufbau
|
||
der Leiter, bei dem auf ein inneres Wellrohr die Aufbauelemente Leiter
|
||
1, Isolierung, Leiter 2, Isolierung, Leiter 3, Isolierung und Kupferschirm
|
||
aufgebracht werden; das Ganze wird dann von einem doppelwandigen
|
||
Kryostaten umschlossen, auf den im letzten Fertigungsschritt ein PE-
|
||
Bild 12.11 Trasse des 10-kV-HTS-Kabels in der Innenstadt von Essen
|
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|
||
Mantel extrudiert wird. Auf Grund der konzentrischen Anordnung der
|
||
drei Leiter wird eine sehr kompakte Bauform mit entsprechenden Vor-
|
||
teilen bei der Handhabung und hinsichtlich der erforderlichen Kühlung
|
||
erreicht.
|
||
An den Enden wird das Kabel jeweils mit einem speziellen Endver-
|
||
schluss (Bild 12.13) an die Schaltanlagen angeschlossen; zwischen den
|
||
beiden UA ist eine Verbindungsmuffe installiert.
|
||
Nach der Fertigung des Kabelsystems und dessen Installation im
|
||
Herbst/Winter 2013 erfolgte im Frühjahr 2014 die Inbetriebnahme
|
||
[12.12, 12.13].
|
||
Eine wesentliche Komponente bei der Umsetzung des Projekts – glei-
|
||
chermaßen unter zeitlichen sowie wirtschaftlichen Aspekten – ist der
|
||
Tiefbau. Um die Tiefbauarbeiten mit möglichst geringem Aufwand zügig
|
||
durchführen zu können und die damit verbundenen Verkehrsstörungen
|
||
auf ein Minimum zu beschränken, wurde die projektierte Kabeltrasse
|
||
zwischen den beiden Umspannanlagen in insgesamt 18 Bauabschnitte
|
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aufgeteilt.
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Bild 12.12 Supraleitendes 10-kV-Kabel mit koaxialem Aufbau
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Für den späteren Einzug des HTS-Kabels wurden zunächst Leerrohre
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in den Boden eingebracht. Zwischen den beiden Endpunkten wurde
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eine Grube für die Montage der Verbindungsmuffe und als Start- bzw.
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||
Zielpunkt für den Einzug der beiden Teillängen des Kabelsystems in den
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Trassenverlauf integriert. Der Kabeleinzug erfolgte ähnlich wie bei kon-
|
||
ventionellen Hochspannungskabeln.
|
||
Anschließend wurden die Komponenten des HTS-Systems in den bei-
|
||
den Umspannanlagen und die Verbindungsmuffe montiert. Der supra-
|
||
leitende Strombegrenzer und die Kühlanlage sowie ein so genannten
|
||
U-Bogen zur Aufnahme der Längenänderungen des Kabels sind in einer
|
||
vorhandenen, leerstehenden Trafozelle in der Umspannstation Herkules
|
||
installiert (Bild 12.14).
|
||
Der Vorratstank für den flüssigen Stickstoff wurde im Freiluftbereich der
|
||
Umspannstation „Herkules“ aufgestellt.
|
||
Zur Vorbereitung der Inbetriebnahme mussten alle Kontrollsysteme für
|
||
die Steuerung, Überwachung und Fernüberwachung sowie deren kor-
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374
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Bild 12.13 Endverschluss zum Abschluss des supraleitenden 10-kV-
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Kabels
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375
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rektes Zusammenspiel validiert werden, um insbesondere den kälte-
|
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und sicherheitstechnischen Betrieb des Systems sicher zu stellen.
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||
Nach der Abnahme des Kühlsystems durch den Technischen Überwa-
|
||
chungsverein wurden Kabelsystem und Strombegrenzer „kaltgefahren“,
|
||
d. h. mit einer definierten Abkühlgeschwindigkeit und einem festgelegten
|
||
Procedere auf Betriebstemperatur gebracht.
|
||
Nach Erreichen eines eingeschwungenen thermischen Zustands er-
|
||
folgte im nächsten Projektschritt die Überprüfung der Einschaltbereit-
|
||
schaft. Für diese Inbetriebnahmeprüfung wurde ein Kabelmesswagen
|
||
eingesetzt und das auch für konventionelle Kabel übliche Prüfverfahren
|
||
– VLF-Spannungsprüfung mit 0,1-Hertz-Prüfspannung (30 kV), Verlust-
|
||
faktormessung (bei 10 kV, 15 kV und 20 kV) und Teilentladungsprüfung
|
||
Bild 12.14 Komponenten des HTS-Systems in der Umspannanlage
|
||
„Herkules“
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1 Kabel
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4 Kurzschlussstrombegrenzer
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2 U-Bogen
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5 Kühlanlage
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3 Endverschluss
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6 Stickstofftank
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(20 kV) – herangezogen. Nach dem Bestehen dieser Inbetriebnahme-
|
||
prüfung wurde das System formal in den Netzbestand aufgenommen.
|
||
Im Rahmen mehrerer Kurz- und Erdschlussversuche wurde erfolgreich
|
||
nachgewiesen, dass das System nicht nur für den ungestörten Betrieb
|
||
geeignet ist, sondern dass es auch zuverlässig relevante Betriebssitua-
|
||
tionen im gestörten Betrieb beherrscht.
|
||
Das HTS-System zeichnet sich durch große Zuverlässigkeit im Dauer-
|
||
betrieb ohne nennenswerte Probleme aus; lediglich einige kleinere Nach-
|
||
besserungen an der Kühlanlage, sowie Justierungen der Schutztechnik
|
||
wurden – meist während des laufenden Betriebs – vorgenommen.
|
||
Der Innovationscharakter des Pilotprojekts ist ausschlaggebend für die
|
||
Förderung durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, da
|
||
es potenziell eine Initialzündung für den Aufbau weiterer Produktionska-
|
||
pazitäten im Bereich der HTS-Materialien, Kühlanlagen und HTS-Kabel-
|
||
technik darstellt. Mit Erreichen der gesteckten Innovationsziele kann
|
||
mittel- bis langfristig die Stromversorgung in Ballungsräumen mit hohen
|
||
Energiedichten durch die teilweise Substitution von 110/10-kV-Umspann-
|
||
anlagen vereinfacht werden, und nicht zuletzt wird hiermit ein Beitrag zur
|
||
Sicherung der Technologieführerschaft des Standorts Deutschland auf
|
||
dem Sektor der supraleitenden Betriebsmittel geleistet.
|
||
Fazit
|
||
Mit HTS steht eine Technologie bereit, die Klimaschutz und wirtschaftli-
|
||
chen Nutzen vereinen und herkömmliche Betriebsmittel in Sachen Effi-
|
||
zienz um ein Mehrfaches übertreffen kann. Ein großer Vorteil ist, dass
|
||
HTS in der gesamten Kette der Elektrizitätswirtschaft – von der Strom-
|
||
erzeugung über Transport und Verteilung bis hin zum Verbraucher
|
||
(Beispiel Motor) – einsetzbar sind, somit unabhängig von den Primär-
|
||
energieträgern Nutzen bieten. Dass HTS zudem neue Netzstrukturen
|
||
erlauben oder die konstruktiven Möglichkeiten im Maschinenbau erwei-
|
||
tern, ist ein zusätzliches Plus. Ein Engagement von Politik und Wirt-
|
||
schaft zugunsten der HTS würde also technische Innovation
|
||
beschleunigen, auf breiter Front den Klimaschutz fördern und mittel- bis
|
||
langfristig Kostensenkungspotenziale eröffnen.
|
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13 Vorschriften und Normung
|
||
Die Normung bildet die Basis für die technische und wirtschaftliche Zu-
|
||
sammenarbeit und ist Voraussetzung für den freien Warenaustausch.
|
||
Die Norm beschreibt Funktion und Eigenschaften dergestalt, dass das
|
||
Zusammenwirken unterschiedlicher Betriebsmittel gewährleistet ist und
|
||
dass die Betriebsmittel herstellerunabhängig austauschbar sind und da-
|
||
durch anwendungsspezifische Sonderforderungen minimiert werden.
|
||
Für die Einhaltung dieser Anforderungen existieren entsprechende Prüf-
|
||
normen. Ein weiterer wichtiger Aspekt der Normung ist die Festlegung
|
||
der sicherheitsrelevanten Merkmale für Hersteller, Anwender und unbe-
|
||
teiligte Dritte. Die Normen beschreiben im Bereich der Starkstromkabel
|
||
den am Markt üblichen Stand der Technik und definieren die Regel der
|
||
Technik.
|
||
Die elektrotechnische Normungsarbeit hat sich wie folgt entwickelt:
|
||
1895 Der VDE (Verband Deutscher Elektrotechniker e.V.) erstellt die
|
||
erste deutsche Sicherheitsvorschrift für elektrische Starkstrom-
|
||
anlagen (entsprechend DIN VDE 0100).
|
||
1906 Die IEC (International Electrotechnical Commission), die für die
|
||
Erarbeitung von internationalen elektrotechnischen Normen zu-
|
||
ständig ist, wird gegründet.
|
||
1937 Die zweite Durchführungsverordnung zum Energiewirtschaftsge-
|
||
setz tritt in Kraft; die VDE-Normen gelten als anerkannte Regeln
|
||
der Technik.
|
||
1970 Mit dem Vertrag zwischen DNA (Deutscher Normenausschuss
|
||
e.V.) und VDE wird die Deutsche Elektrotechnische Kommission
|
||
(DKE) gegründet; die DKE übernimmt fortan die Normungs- und
|
||
Vorschriftenarbeit.
|
||
1973 Die CENELEC (Comité Européen de Normalisation Electrotech-
|
||
nique) für die Normung auf europäischer Ebene (Harmonisierung
|
||
der nationalen Normen) wird gegründet.
|
||
Ursprünglich wurde in Deutschland die elektrotechnische Normung vom
|
||
Verband Deutscher Elektrotechniker (VDE) e.V. – heute VDE Verband
|
||
der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. – durchgeführt. Mit
|
||
dem Vertrag zwischen dem Deutschen Normenausschuss e.V. (DNA) –
|
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||
|
||
heute Deutsches Institut für Normung (DIN) – und dem VDE vom 13. Ok-
|
||
tober 1970 wurde als gemeinsames Organ die Deutsche Elektrotechni-
|
||
sche Kommission (DKE) – heute Deutsche Kommission Elektrotechnik
|
||
Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE – gebildet. Die dafür gül-
|
||
tige DIN VDE 0022 regelt in einer aktualisierten Satzung die Zusammen-
|
||
arbeit [13.1]. Die DKE übernimmt die Normungs- und Vorschriftenarbeit.
|
||
In diesem Gremium wird die Normung gemeinsam von kompetenten
|
||
Fachleuten aus den so genannten „interessierten Kreisen“ aus Wissen-
|
||
schaft, Elektroindustrie, Elektrizitätswirtschaft, Elektrohandel, Elektro-
|
||
handwerk, Verbraucherschaft, Behörden, Berufs genossenschaften,
|
||
Technische Überwachungsorganisationen, Versicherern sowie Prüf- und
|
||
Forschungsinstituten erarbeitet. Durch das öffentliche Einspruchsverfah-
|
||
ren können alle Interessen berücksichtigt werden. Wichtig dabei ist, dass
|
||
die Normen nach dem Konsensprinzip erarbeitet werden und damit die
|
||
Voraussetzung für die Akzeptanz der Normen als anerkannte Regel der
|
||
Technik gegeben ist. Die Normen werden gleichzeitig als VDE-Bestim-
|
||
mungen in das VDE-Vorschriftenwerk aufgenommen. Damit wird ihre Be-
|
||
deutung für sicherheitstechnische Festlegungen unterstrichen, sie gelten
|
||
somit als sicherheitstechnische Normen.
|
||
Die Regeln für den Aufbau und die zu erfüllenden Anforderungen sowie
|
||
Empfehlungen für die Verwendung sind für Starkstromkabel und -leitun-
|
||
gen weitgehend in nationalen, europäischen und zunehmend in inter-
|
||
nationalen Normen festgelegt. Im Zuge der Harmonisierung des
|
||
europäischen Marktes hat die europaweite Normung, insbesondere im
|
||
Hinblick auf den Abbau von Handelshemmnissen, absolute Priorität
|
||
[13.2]. Dadurch haben sich grundlegende Änderungen sowohl in der
|
||
Bearbeitung als auch in der Darstellung der Normen ergeben.
|
||
Kabel für Verteilungsnetze sind im Vergleich zu anderen elektrotechni-
|
||
schen Produkten stärker durch Normen beschrieben, da sie wesentliche
|
||
Unterschiede zu Produkten wie z. B. Transformatoren oder Schaltern
|
||
aufweisen. In ihrer Rolle als Verbindungselement über lange Distanzen
|
||
sind sie unterschiedlichsten Betriebsbedingungen sowohl über die Ver-
|
||
bindungslänge als auch über die gesamte Lebensdauer ausgesetzt. Sie
|
||
sind zudem, bedingt durch ihren Aufbau und die Legung in Erde, einer
|
||
regelmäßigen Wartung nicht zugänglich, und ein Austausch ist wegen
|
||
der hohen Kosten für die Erdarbeiten extrem aufwändig. Um den hohen
|
||
Ansprüchen an die Lebenserwartung und die Zuverlässigkeit zu genü-
|
||
gen und ein einwandfreies Zusammenspiel von Kabeln und Garnituren
|
||
zu gewährleisten, ist es erforderlich, bei der Normung einen angemes-
|
||
sen hohen Aufwand zu treiben.
|
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|
||
|
||
13.1 Nationale Normung
|
||
Die Normungsarbeit in der DKE ist in verschiedene Bereiche und dort
|
||
wieder in mehrere Fachbereiche aufgeteilt (Bild 13.1). Die Normung für
|
||
Starkstromkabel, -leitungen und Garnituren erfolgt im Fachbereich 4,
|
||
sie ist dem Komitee K 411 (Starkstromkabel und isolierte Starkstromlei-
|
||
tungen) und zugehörigen Unterkomitees (UK) zugeordnet:
|
||
– UK 411.1: Starkstromkabel
|
||
– UK 411.2: Isolierte Starkstromleitungen
|
||
– UK 411.3: Starkstromkabelgarnituren
|
||
Bild 13.1 Struktur der Normungsarbeit bei DKE
|
||
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||
|
||
13.1.1 DKE K411
|
||
Das Komitee K 411 ist für die Normenpolitik und die Koordinierung der
|
||
einzelnen Unterkomitees und der übergreifenden Arbeitskreise (Strom-
|
||
belastbarkeit und Verwendung von Kabeln und Leitungen, Werkstoffe,
|
||
Prüfverfahren und Brandverhalten) verantwortlich. Bei der Festlegung
|
||
der Normenpolitik und dem damit verbundenen Aufwand sind sowohl
|
||
die Marktrelevanz als auch die zur Verfügung stehenden Ressourcen
|
||
zu berücksichtigen. Folgende Faktoren sind zudem für eine effektive
|
||
und erfolgreiche Normung von entscheidender Bedeutung:
|
||
– Die Normung sollte weiterhin vorzugsweise „freiwillig“ durch die unmit-
|
||
telbar beteiligten Partner erfolgen und möglichst nicht ausschließlich
|
||
„Dritten“ z. B. dem Gesetzgeber überlassen werden. Nur so kann die
|
||
Marktrelevanz und der Bezug zur Verwendung sichergestellt werden.
|
||
– Eine frühzeitige und aktive Beteiligung kompetenter Experten insbe-
|
||
sondere bei den IEC- und CENELEC-Aktivitäten verhindert, dass Nor-
|
||
mungsergebnisse übernommen werden müssen, die nicht dem
|
||
angestrebten Ziel entsprechen.
|
||
Die Unterkomitees bearbeiten die Normentexte sowohl fachlich als auch
|
||
redaktionell. Sie veröffentlichen die Entwürfe der Normen, bearbeiten
|
||
die eingehenden Einsprüche, erstellen und veröffentlichen in Abstim-
|
||
mung mit dem zuständigen Komitee die endgültigen Normentexte.
|
||
13.1.2 DKE UK411.1 Starkstromkabel
|
||
Die relevanten Aufbaunormen für Starkstromkabel und -leitungen sind in
|
||
der Gruppe 2 „Energieleiter“ (d. h. alle VDE-Bestimmungen, die mit den
|
||
Ziffern 02 beginnen, z. B. 0276) des VDE-Vorschriftenwerkes, die zuge-
|
||
hörigen Prüfnormen in Gruppe 4 „Messen, Steuern, Prüfen“ zu finden.
|
||
Ziel ist es, durch Festlegung des Aufbaus, der Materialien und der Prüf-
|
||
kriterien sicherzustellen, dass das Kabel die sicherheitstechnischen
|
||
Mindestanforderungen erfüllt, der Vielfalt der auftretenden Betriebs-
|
||
bedingungen während der geplanten Lebensdauer gewachsen ist, funk-
|
||
tionstüchtig bleibt und dass eine definierte Basis für die Garniturenzuord-
|
||
nung vorhanden ist. Dabei sind folgende Kriterien zu berücksichtigen:
|
||
– Kabelaufbau
|
||
– Abmessungen
|
||
– elektrische Eigenschaften
|
||
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|
||
|
||
– mechanische Eigenschaften
|
||
– thermische Eigenschaften
|
||
– Verhalten gegenüber äußeren Einflüssen
|
||
Die Arbeit an den wichtigsten DIN-VDE-Bestimmungen für kunststoff-
|
||
isolierte Starkstromkabel in der Mittel- und Hochspannung folgt einem
|
||
international festgelegtem Zeitplan zur Überarbeitung mit den nötigen
|
||
Anpassungen an die aktuellen Erkenntnissen bei der Herstellung und
|
||
Anwendererfahrung. Bei den Mittelspannungskabeln konnten durch
|
||
diese Kontinuität einige Produktmerkmale angepasst und bei Inbetrieb-
|
||
nahmeprüfung neue Prüfverfahren eingearbeitet und zusätzlich Hin-
|
||
weise für den Anwender zur Qualitätsausrichtung empfohlen werden,
|
||
siehe auch Abschnitt 5. In der Hochspannung konnte eine weitere An-
|
||
gleichung der Prüfsystematik an die internationale Normung bei IEC und
|
||
den deutschen Anwendererfahrungen umgesetzt werden.
|
||
Es ist immer zu beachten, dass eine Norm die möglichen aktuellen Anfor-
|
||
derungen nicht zeitnah zur Projektaufgabe, insbesondere die Erfordernisse
|
||
durch Energiewende vollständig abdecken kann. Die nach einer Norm ge-
|
||
fertigten Produkte schließen in der Regel zusätzliche Leistungsmerkmale
|
||
ein, die insbesondere die Erfahrungen bei Legung, Montage und Betrieb
|
||
berücksichtigen. Jede einzelne Eigenschaft zu normen würde bedeuten,
|
||
dass Produktanpassungen ausschließlich über den zeitintensiven Nor-
|
||
mungsprozess und die mehrjährigen Überarbeitungsintervalle (Mainten-
|
||
ance Cycle) erfolgen müssten. Während die Einhaltung der Norm eine
|
||
unverzichtbare Basis für die Lieferung ist, spielt das Vertrauensverhältnis
|
||
zwischen Anwender und Lieferant auf der Basis der Betriebserfahrungen
|
||
und bei der Präqualifikation der Lieferanten eine wesentliche Rolle.
|
||
Es wurde auch für die Starkstromkabel in der Spannungsebene > 110
|
||
kV für die Transportnetzebene eine IEC-Norm (IEC 62067) in das na-
|
||
tionale Regelwerk in DIN VDE 0276-2067 überführt.
|
||
Darüber hinaus werden auf der Basis von CIGRE-Arbeitsgruppen mit
|
||
Anwendererfahrungen Normen für Seekabel und Supraleiterkabel ent-
|
||
wickelt.
|
||
13.1.3 DKE UK411.3 Starkstromkabelgarnituren
|
||
Die relevanten Aufbaunormen für Starkstromkabelgarnituren werden,
|
||
wie für Kabel in Abschnitt 13.1.1 beschrieben, in der zugehörigen DKE-
|
||
Struktur bearbeitet.
|
||
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|
||
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|
||
|
||
Ziel ist es, für die verschiedenen Garniturentechnologien die geeigneten
|
||
Prüfkriterien festzulegen, um zu gewährleisten, dass die Kabelgarnitu-
|
||
ren die sicherheitstechnischen Mindestanforderungen erfüllen.
|
||
Kabel müssen während der geplanten Lebensdauer funktionstüchtig
|
||
bleiben, d. h. der Vielfalt der auftretenden Betriebsbedingungen gewach-
|
||
sen sein.
|
||
Dabei gelten folgende Anforderungen:
|
||
– Kabelaufbau muss bekannt sein
|
||
– Abmessungen müssen zu den Kabelabmessungen passen
|
||
– Elektrische, mechanische und thermische Eigenschaften müssen
|
||
denen der Kabel entsprechen
|
||
– Verhalten muss gegenüber äußeren Einflüssen resistent sein
|
||
Zu den Garnituren gehört auch die Abschluss- und Verbindungstechnik.
|
||
Somit werden die zugehörigen Kontaktsysteme ebenfalls im UK411.3
|
||
bearbeitet.
|
||
13.2
|
||
Zusammenhang zwischen nationaler, europäischer und
|
||
internationaler Normung
|
||
Die nationale Normung wird durch die europäische Normung bestimmt,
|
||
die sich wiederum auf die internationale Normung abstützt (Tabelle 13.1).
|
||
Die internationale Normung erfolgt bei ISO (International Organization
|
||
for Standardization), die europäische bei CEN (Comité Européen de
|
||
Normalisation). Die entsprechenden Organisationen für die elektrotech-
|
||
nische Normung sind IEC (International Electrotechnical Commission)
|
||
und CENELEC (Comité Européen de Normalisation Electrotechnique).
|
||
Die erarbeiteten Normen sind lEC-Normen (Tabelle 13.2), EN (Europäi-
|
||
sche Normen) und HD (Harmonisierungsdokumente).
|
||
Während die EN unverändert, d. h. im Wortlaut, in nationale Normen
|
||
zu übersetzen sind, müssen aus den HD nur die relevanten Teile inhalt-
|
||
lich in die nationalen Normen übernommen werden, entgegenstehende
|
||
nationale Normen zurückgezogen werden.
|
||
In Bild 13.2 sind beispielhaft Deckblätter von DIN-VDE-Bestimmungen
|
||
gezeigt. Daraus wird die Verknüpfung der nationalen mit den europäi-
|
||
schen und internationalen Normen deutlich.
|
||
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||
|
||
385
|
||
Tabelle 13.2 IEC-Normen für Starkstromkabel
|
||
Tabelle 13.1 Normung auf nationaler, europäischer und internationa-
|
||
ler Ebene
|
||
nationale
|
||
Normung
|
||
europäische
|
||
Normung
|
||
internationale
|
||
Normung
|
||
allgemeine
|
||
Normungsorganisation
|
||
DIN
|
||
CEN
|
||
ISO
|
||
elektrotechnische
|
||
Normungsorganisation
|
||
DKE
|
||
CENELEC
|
||
IEC
|
||
entsprechende Normen der
|
||
Elektrotechnik
|
||
DIN VDE, DIN
|
||
EN, HD
|
||
IEC
|
||
IEC -
|
||
Nummer
|
||
Thema1)
|
||
Bauarten und
|
||
Garnituren
|
||
kunst-
|
||
stoff-
|
||
isoliert
|
||
60502
|
||
Nieder-, Mittelspannung
|
||
60840
|
||
Hochspannung ≤ 150 kV
|
||
62067
|
||
Hochspannung > 150 kV
|
||
papier-
|
||
isoliert
|
||
60141
|
||
Hochspannung
|
||
60055
|
||
Nieder-, Mittelspannung
|
||
Übergeordnete
|
||
Bestimmungen
|
||
60050-461
|
||
Begriffe
|
||
60364
|
||
Errichtung
|
||
60183
|
||
Verwendung
|
||
60228
|
||
Leiter
|
||
Belastbarkeit
|
||
60287
|
||
Belastbarkeit, ungestörter Betrieb
|
||
60724
|
||
zul. Kurzschlusstemperaturen (1 bis 3 kV)
|
||
60986
|
||
zul. Kurzschlusstemperaturen (6 bis 30 kV)
|
||
61443
|
||
zul. Kurzschlusstemperaturen (> 30 kV)
|
||
60949
|
||
Berechnung der Kurzschlussströme
|
||
60853
|
||
Zyklischer Betrieb
|
||
Prüfmethoden
|
||
60229
|
||
Kabelmäntel
|
||
60230
|
||
Stoßspannung
|
||
60331
|
||
Isolationserhalt
|
||
60332
|
||
Brandverhalten
|
||
60754
|
||
Halogenfreiheit
|
||
61034
|
||
Rauchdichte
|
||
60811
|
||
Werkstoffprüfung
|
||
61238
|
||
Leiterverbinder
|
||
61442
|
||
Garnituren
|
||
60885
|
||
Teilentladung
|
||
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|
||
|
||
386
|
||
Bild 13.2 Beispiele für die Bezeichnung von Normen
|
||
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|
||
|
||
Die IEC ist bestrebt, eine Koordinierung der elektrotechnischen Normen
|
||
weltweit voran zu bringen. Die von der IEC herausgegebenen Doku-
|
||
mente sind Normen, Technische Berichte, Technische Spezifikationen
|
||
und Empfehlungen. Eine gesetzliche Regelung, die eine Übernahme
|
||
der lEC-Normen erzwingen könnte, gibt es nicht.
|
||
Dennoch ist eine Reihe der mitarbeitenden Länder in den letzten Jahren
|
||
stark zunehmend übereingekommen, lEC-Normen, denen sie zuge-
|
||
stimmt haben, auch sachlich in die nationalen Normen mit zu überneh-
|
||
men. Das gilt im Wesentlichen auch für die DIN-VDE-Bestimmungen,
|
||
die als Basis die lEC-Anforderungen berücksichtigen. Berücksichtigt
|
||
werden in den DIN-VDE-Bestimmungen aber zusätzlich alle nationalen
|
||
Besonderheiten z. B. aufgrund der geltenden Gesetze, der Qualitäts-
|
||
anforderungen und des Netzbetriebs.
|
||
13.3 Harmonisierung der Normung in Europa
|
||
Bereits 1957 wurde im EG-Vertrag („Römische Verträgen“) in einem Ar-
|
||
tikel (heute aktuell Nr. 114) festgelegt, durch Richtlinien diejenigen
|
||
Rechts- und Verwaltungsvorschriften der Mitgliedsstaaten einander an-
|
||
zugleichen, die sich unmittelbar auf die Errichtung oder das Funktionie-
|
||
ren des gemeinsamen Marktes auswirken [13.3]. Auf dem Gebiet der
|
||
Technischen Regelwerke nimmt die CENELEC die Aufgabe wahr, die
|
||
in Europa geltenden Normen zu harmonisieren.
|
||
Mit Öffnung des europäischen Marktes in den 1990er Jahren ist die Be-
|
||
deutung der europäischen Normen gegenüber den nationalen Normen
|
||
stark gestiegen. Aufgabe ist es, die national vorhandenen Normen in
|
||
europäische Normen zu überführen und andererseits europäische Richt-
|
||
linien in nationales Recht umzusetzen. Der Schwerpunkt der deutschen
|
||
Normungsaktivitäten hat sich seit dieser Zeit auf die Harmonisierung der
|
||
europäischen elektrotechnischen Normungsorganisation CENELEC
|
||
konzentriert, (siehe auch Abschnitt 13.2) mit steigender Tendenz zu
|
||
IEC-Normen. Wichtig für den Anwender ist dabei, dass die in den DIN-
|
||
VDE-Bestimmungen festgelegten anerkannten Regeln der Technik bei-
|
||
behalten und nicht auf ein niedrigeres Niveau herabgesetzt werden.
|
||
An der Erarbeitung der Harmonisierungsdokumente (HD) und der Eu-
|
||
ropäischen Normen (EN) sind nicht nur die Länder der Europäischen
|
||
Union, sondern auch die dem europäischen Wirtschaftsraum (EWR) bei-
|
||
getretenen Länder beteiligt.
|
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|
||
|
||
Dabei sind folgende Grundsätze von Bedeutung:
|
||
– Die nationalen Aktivitäten werden soweit wie möglich zugunsten der
|
||
europäischen Normung reduziert und neue Normen möglichst nur
|
||
noch als EN erarbeitet. Das so genannte Vilamoura-Verfahren schreibt
|
||
vor, dass jedes nationale Normungsvorhaben gemeldet werden muss.
|
||
Die einzelnen Mitgliedsländer können dann entscheiden, ob sie sich
|
||
an dieser Normung im Rahmen der CENELEC beteiligen. Ein natio-
|
||
nales Normungsvorhaben kann nur dann durchgeführt werden, wenn
|
||
vier andere CENELEC-Mitglieder auf einer europäischen Normung
|
||
bestehen.
|
||
– Die Ergebnisse der internationalen Normungsarbeit in IEC fließen, so-
|
||
weit irgend möglich, ohne weitere Verzögerung in die CENELEC-Nor-
|
||
mungsarbeit ein. Im Zuge des so genannten „Parallel Voting
|
||
IEC/CENELEC“ werden von IEC erarbeitete Entwürfe, bezeichnet als
|
||
DIS (Draft International Standard), entsprechend der Vorgabe des
|
||
betroffenen Technischen Komitees, gleichzeitig in CENELEC abge-
|
||
stimmt und bei Annahme in eine Europäische Norm (EN) umgewan-
|
||
delt. Im so genannten „Dresden Agreement“ von 1996 wird die
|
||
Möglichkeit eröffnet, Normenvorhaben aus dem CENELEC-Bereich in
|
||
die IEC-Arbeit einzubringen.
|
||
Die schnelle und sachlich kompetente Beurteilung aller internationa-
|
||
len (IEC) und europäischen (CENELEC) Normenvorschläge mög-
|
||
lichst durch kompetente und aktive Mitarbeit durch die verantwortli-
|
||
chen nationalen Normengremien ist eine wesentliche Voraussetzung,
|
||
den gewünschten Stand der Technik zu erhalten und weiter zu entwi-
|
||
ckeln.
|
||
Unmittelbarer Anlass für die seit Anfang der 1990er Jahre laufenden Ak-
|
||
tivitäten auf dem Gebiet der Starkstromkabel in CENELEC war die Um-
|
||
setzung der öffentlichen Beschaffungsrichtlinie (Sektorenrichtlinie)
|
||
[13.4]. Danach ist ab bestimmten Wertgrenzen des angefragten Volu-
|
||
mens jeder europäische Netzbetreiber gehalten, europaweit auszu-
|
||
schreiben. Die Richtlinie setzt „transparente, verfügbare“ Normen
|
||
(Beseitigung der Handelshemmnisse) voraus.
|
||
Da es in den einzelnen europäischen Ländern unterschiedliche gesetz-
|
||
liche Vorschriften und in den Verteilungsnetzen unterschiedliche Netz-
|
||
bedingungen gibt, ist eine Vereinheitlichung der Verteilungskabel nur
|
||
bedingt möglich. Daher hat man sich entschlossen, zunächst die derzeit
|
||
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|
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|
||
|
||
bestehenden nationalen Normen für Starkstromkabel in öffentlichen Ver-
|
||
teilungsnetzen in so genannten „Kompendien“ zusammenzustellen, sie
|
||
in eine einheitliche Form zu bringen und als HD zu veröffentlichen. Die-
|
||
ses Verfahren ist im Moment der einzige Weg, den in den einzelnen
|
||
Ländern bestehenden Stand der Technik unter Berücksichtigung der na-
|
||
tionalen Vorschriften zu sichern. Die relevanten DIN-VDE-Bestimmun-
|
||
gen und damit der in Deutschland erreichte Stand der Technik sind in
|
||
die entsprechenden HD eingebracht worden.
|
||
Die HD sind in mehrere Teile gegliedert. Dabei enthält der Teil 1 allge-
|
||
meine Anforderungen (Anforderungen, die für alle Kabel gelten, wie
|
||
z. B. Festlegung der Isolierwanddicken) und der Teil 2, soweit vorhan-
|
||
den, Hinweise auf Prüfverfahren. Die folgenden Teile enthalten im We-
|
||
sentlichen – nach Bauarten, z. B. den Werkstoffen der Isolierung bzw.
|
||
den metallenen Hüllen, sortiert – die einzelnen Hauptabschnitte mit den
|
||
Bauarten der Mitgliedsländer.
|
||
Die für Deutschland relevanten HD für Kabel werden in der DIN-VDE-
|
||
Bestimmung der Normreihe 0276 zusammengefasst. Die jeweilige
|
||
Nummer des HD (z. B. HD 603) gibt den betreffenden Teil der entspre-
|
||
chenden DIN-VDE-Bestimmung (z. B. DIN VDE 0276-603) an. In den
|
||
DIN-VDE-Bestimmungen sind nur diejenigen Teile und Hauptabschnitte
|
||
des jeweiligen HD aufgenommen, die national angewendet werden
|
||
(z. B. DIN VDE 0276-603.5G für unbewehrte VPE-isolierte Nieder -
|
||
spannungskabel). In den Tabellen 13.3 und 13.4 ist dargestellt, welche
|
||
„alten“ DIN-VDE-Bestimmungen in die HD eingeflossen sind und
|
||
welche „neuen“ DIN-VDE-Bestimmungen daraus entstanden sind.
|
||
Dabei ist zu beachten, dass die HD für Garnituren und Hochspan-
|
||
nungskabel keine Aufbauanforderungen, sondern nur Prüfanforderun-
|
||
gen beinhalten.
|
||
Die Kennzeichnung auf dem Kabelmantel mit dem eingetragenen Zei-
|
||
chen und Angabe der Norm (z. B. < VDE > 0276) lässt keine Unter-
|
||
scheidung der einzelnen Bauarten mehr zu. Deshalb wird die
|
||
Kennzeichnung um die Bauartkurzzeichen und die Spannung (z. B.
|
||
NAYY 1 kV) erweitert.
|
||
Nationale Normen werden dann zurückgezogen, wenn ihr Inhalt in einer
|
||
harmonisierten europäischen Norm festgelegt ist. So wurden viele DIN
|
||
VDE Normen seit vielen Jahren in der Normreihe DIN VDE 0276 über-
|
||
führt und folgen den international gültigen Regularien.
|
||
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||
|
||
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|
||
Die Bauarten, die nicht in die HD aufgenommen wurden, verbleiben als
|
||
„nationale Restbestände“ in den bekannten Normen, z. B.
|
||
– DIN VDE 0271 (z. B. bewehrte Kabel)
|
||
– DIN VDE 0266 (ehemalige Teile 3 und 4)
|
||
Tabelle 13.3 Harmonisierungsdokumente (HD), Europäische Normen
|
||
(EN) und DIN-VDE-Bestimmungen für
|
||
Niederspannungs kabel und -garnituren
|
||
1) zusätzliche Prüfmethoden
|
||
Produkt
|
||
Inhalt der Be -
|
||
stimmungen
|
||
Anwendungsbereich
|
||
HD
|
||
DIN VDE
|
||
Kabel
|
||
Prüfmethoden
|
||
alle Kunststoffkabel
|
||
605
|
||
0276-605
|
||
Aufbau und
|
||
Prüfanforde-
|
||
rungen
|
||
Kunststoffkabel für Vertei-
|
||
lungsnetze
|
||
603
|
||
0276-603 Teile
|
||
1, 3G
|
||
0276-603 Teile
|
||
1, 5G
|
||
Kabel mit verbessertem Ver-
|
||
halten im Brandfall für Kraft-
|
||
werke
|
||
604
|
||
0276-604 Teile
|
||
1, 5G
|
||
isolierte Freileitungen
|
||
626
|
||
0276-626 Teile
|
||
1, 21) 4F und
|
||
9F
|
||
Steuerkabel
|
||
627
|
||
0276-627 Teile
|
||
1, 21) 7H
|
||
0276-627 Teile
|
||
1, 21) 4H
|
||
Produkt
|
||
Inhalt der Be-
|
||
stimmungen
|
||
Anwendungsbereich
|
||
EN
|
||
DIN VDE
|
||
Garnituren
|
||
Prüfanforde-
|
||
rungen
|
||
Kunststoffkabel
|
||
50393
|
||
0278-393
|
||
Kunststoffkabelgarnituren
|
||
50655
|
||
0278-655
|
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|
||
|
||
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|
||
Hochspannungskabel werden in weit geringerem Umfang als Nieder-
|
||
und Mittelspannungskabel eingesetzt. Sie werden viel stärker auf den
|
||
vorliegenden Einzelfall ausgelegt und optimiert. Deshalb sind nicht alle
|
||
Parameter der Hochspannungskabel in der Normung festgelegt. Daher
|
||
ist es umso wichtiger, für Hochspannungskabel und -garnituren die we-
|
||
sentlichen Prüfanforderungen festzulegen, die ein einwandfreies Be-
|
||
triebsverhalten erwarten lassen.
|
||
Für Hochspannungskabel wurde folgende Struktur – ähnlich den HD für
|
||
Nieder- und Mittelspannungskabel – beschlossen:
|
||
– Teil 1: IEC 60141 (für papierisolierte Kabel), IEC 60840 (für kunst-
|
||
stoffisolierte Kabel)
|
||
Tabelle 13.4 Harmonisierungsdokumente (HD), Europäische Normen
|
||
(EN) und DIN-VDE-Bestimmungen für
|
||
Mittelspannungskabel und -garnituren
|
||
1) zusätzliche Prüfmethoden
|
||
Produkt
|
||
Inhalt der Be -
|
||
stimmungen
|
||
Anwendungsbereich
|
||
HD
|
||
DIN VDE
|
||
Kabel
|
||
Prüfmethoden
|
||
alle Kunststoffkabel
|
||
605 A1
|
||
0276-605 A1
|
||
Aufbau und
|
||
Prüfanforde-
|
||
rungen
|
||
Kunststoffkabel für Vertei-
|
||
lungsnetze
|
||
620
|
||
0276-620 Teile
|
||
1, 3C, 4C
|
||
0276-620 Teile
|
||
1, 10-C
|
||
Massekabel für Verteilungs-
|
||
netze
|
||
621
|
||
0276-621 Teile
|
||
1, 21) 3C, 4C
|
||
Kabel mit verbessertem Ver-
|
||
halten im Brandfall für Kraft-
|
||
werke
|
||
622
|
||
0276-622 Teile
|
||
1, 4D
|
||
Produkt
|
||
Inhalt der Be-
|
||
stimmungen
|
||
Anwendungsbereich
|
||
EN
|
||
DIN VDE
|
||
Garnituren
|
||
Prüfmethoden
|
||
Kunststoff- und Massekabel
|
||
61442
|
||
0278-442
|
||
Prüfanforde-
|
||
rungen
|
||
Kunststoff- und Massekabel
|
||
HD
|
||
629-1
|
||
HD
|
||
629-2
|
||
0278-629 Teil 1
|
||
0278-629 Teil 2
|
||
Kunststoffkabelgarnituren
|
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50655
|
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0278-655
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|
||
|
||
392
|
||
– Teil 2: zusätzliche Prüfmethoden, die in Europa zur Anwendung kom-
|
||
men
|
||
– Teil 3 ff: Prüflisten mit einer Zusammenfassung der für die jeweilige
|
||
Bauart der einzelnen europäischen Länder relevanten Prüf -
|
||
anforderungen und -methoden
|
||
Die Normung eines europäischen Standardkabels für den Bereich der
|
||
elektrischen Energieversorgung ist im Hinblick auf die in den einzelnen
|
||
Ländern bestehenden unterschiedlichen gesetzlichen und technischen
|
||
Rahmenbedingungen nicht möglich, aber auch nicht erforderlich. Aller-
|
||
dings werden mit Sicherheit von der Vergleichbarkeit und Transparenz
|
||
der neuen HD deutliche Impulse auf die weitere Entwicklung der Pro-
|
||
dukte ausgehen. Eine Konzentration auf weniger Bauarten muss län-
|
||
gerfristig in die Überlegungen einbezogen werden. Sinnvoll ist hier ein
|
||
abgestimmtes schrittweises Vorgehen.
|
||
13.4 Normenkonformität
|
||
In einem von Handelshemmnissen – soweit sie durch Normen begrün-
|
||
det waren – weitgehend befreiten europäischen Markt kommt dem
|
||
Nachweis der Normenkonformität eine entscheidende Bedeutung zu.
|
||
Die grundsätzliche Vorgehensweise beim Nachweis der Normenkonfor-
|
||
mität ist in Bild 13.3 aufgezeigt [13.5].
|
||
Bei so genannten zeichenfähigen Produkten erteilt das Prüf- und Zerti-
|
||
fizierungsinstitut des VDE die Genehmigung zum Führen des VDE-Zei-
|
||
chens. Bei Starkstromkabeln für Verteilungsnetze nach den Normen DIN
|
||
VDE 0276-620 und -603 wurde Anfang der 1990er Jahre ein Prüfver-
|
||
Tabelle 13.5 Harmonisierungsdokumente und DIN-VDE-Bestimmun-
|
||
gen für Hochspannungskabel und -garnituren
|
||
Produkt
|
||
Inhalt der Be-
|
||
stimmungen
|
||
Anwendungsbereich
|
||
EN
|
||
DIN VDE
|
||
Kabel und
|
||
Garnituren
|
||
Prüfanforde-
|
||
rungen
|
||
Kunststoffkabel
|
||
632
|
||
0276-632 Teile 0, 1,
|
||
3-D, 4-D, 5-D
|
||
Niederdruck-Ölkabel
|
||
633
|
||
0276-633 Teile 1, 3D
|
||
Gasinnendruckkabel
|
||
634
|
||
0276-634 Teile 1, 3C
|
||
Gasaußendruckkabel
|
||
635
|
||
0276-635 Teile 1, 3C
|
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||
|
||
fahren festgelegt, mit dem im Rahmen einer Langzeitprüfung die Qua-
|
||
lität und Lebensdauer zuverlässig überprüft werden kann [13.6, 13.7].
|
||
Das bedeutet im Einzelnen:
|
||
– Überprüfung der Existenz eines zertifizierten QM-Systems nach DIN
|
||
EN ISO 9000
|
||
– Typprüfung bei neuen Produkten
|
||
– erneute Typprüfung nach dem so genannten „lEC-Modus“, wenn Än-
|
||
derungen der Werkstoffe, des Aufbaus oder des Fertigungsprozesses
|
||
erfolgen, die eine Änderung der Betriebseigenschaften bewirken könn-
|
||
ten
|
||
– regelmäßige Wiederholungen der Typprüfung nach ca. 5 Jahren in
|
||
einem akkreditierten Prüflabor oder unter dessen Begleitung zur Er-
|
||
fassung der Auswirkung von Teilschritten der Produktmodifikationen
|
||
Die Erstprüfung im Rahmen einer Zeichengenehmigung erfolgt durch
|
||
das Prüf- und Zertifizierungsinstitut selber. Bei Einhaltung aller Prüfan-
|
||
forderungen wird von dem akkreditierten Prüflabor das Prüfdokument
|
||
erstellt. Liegt für den jeweiligen Hersteller ein QM-Zertifikat nach DIN
|
||
EN ISO 9000 vor, kann durch das Prüf- und Zertifizierungsinstitut des
|
||
VDE die Zeichengenehmigung erteilt werden. Zur Aufrechterhaltung der
|
||
Zeichengenehmigung müssen die oben aufgeführten Wiederholungs-
|
||
oder erneuten Typprüfungen, bei kunststoffisolierten Mittelspannungs-
|
||
kabeln zusätzlich die fertigungsbegleitenden Prüfungen durchgeführt
|
||
werden.
|
||
Bei nicht zeichenfähigen Produkten, z. B. bei Garnituren oder Hoch-
|
||
spannungskabeln, bescheinigt der Hersteller selbst das Bestehen der
|
||
erforderlichen Prüfungen in Form eines Prüfdokuments (Konformitäts-
|
||
erklärung des Herstellers), sofern nicht der Auftraggeber Prüfdokumente
|
||
eines akkreditierten Prüflaboratoriums oder ein Produktzertifikat einer
|
||
Zertifizierungsstelle verlangt.
|
||
Das VDE-Zeichen oder das Produktzertifikat sagt also aus, dass das
|
||
gekennzeichnete Produkt die Norm erfüllt, der Hersteller über ein QM-
|
||
System verfügt und Typprüfungen regelmäßig wiederholt werden. Die
|
||
erteilte Zeichengenehmigung und damit das VDE-Zeichen ist somit, was
|
||
die durchzuführenden Prüfungen anbelangt, gleichwertig zu dem Pro-
|
||
duktzertifikat. Im Rahmen der Zeichengenehmigung erfolgt jedoch
|
||
neben der Überwachung der Fabrikation auch die Überwachung des
|
||
Marktes. In diesem Punkt unterscheiden sich VDE-Zeichen und Pro-
|
||
duktzertifikat.
|
||
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|
||
|
||
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|
||
Im Falle der anderen DIN-VDE-Normen für Starkstromkabel (z. B.
|
||
DIN VDE 0276-604 und -622: Kabel mit verbessertem Verhalten im
|
||
Brandfall für Kraftwerke) gilt das o. g. Verfahren sinngemäß.
|
||
Eine völlig andere Bedeutung hat das CE-Kennzeichen. Das CE-Kenn-
|
||
zeichen ist eine Erklärung des Herstellers, dass ein bestimmtes Produkt
|
||
den relevanten Richtlinien der Europäischen Union, z. B. der Niederspan-
|
||
nungsrichtlinie, entspricht und in allen Ländern der Europäischen Union
|
||
in den Handel gebracht werden darf. Diese Richtlinien enthalten im We-
|
||
sentlichen grundlegende Sicherheitsanforderungen, jedoch keine Anfor-
|
||
derungen an die Qualität. Die Konformität für Produkte, die unter die
|
||
Niederspannungsrichtlinie fallen, wird nicht durch eine unabhängige In-
|
||
stitution überwacht. Jeder Hersteller, dessen Produkt die Niederspan-
|
||
nungsrichtlinie einhält, kann dieses in eigener Verantwortung mit dem
|
||
CE-Kennzeichen versehen (Herstellererklärung). Damit hat das CE-
|
||
Bild 13.3 Nachweis der Normenkonformität
|
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|
||
|
||
Kennzeichen eine völlig andere Bedeutung und ist mit dem VDE-Zeichen
|
||
bzw. dem Produktzertifikat nicht vergleichbar. Das CE-Zeichen ist ein rei-
|
||
nes Handelszeichen und sagt nichts über die Qualität des Produktes aus.
|
||
Alle Niederspannungskabel fallen unter die Niederspannungsrichtlinie.
|
||
Sie sind seit dem 01. Januar 1997 mit dem CE-Kennzeichen zwingend
|
||
zu kennzeichnen, wenn sie im europäischen Markt in den Handel ge-
|
||
bracht werden. Es wurde vereinbart, dass die CE-Kennzeichnung nur
|
||
auf der Verpackung (z. B. Spulenetikett) und nicht auf dem Produkt
|
||
selbst erscheint, um die unterschiedlichen Bedeutungen des CE-Kenn-
|
||
zeichens und des VDE-Zeichens herauszustellen.
|
||
Seit dem 01. Juli 2013 gilt die Bauproduktenverordnung verbindlich für
|
||
alle Mitgliedsstaaten der EU. Für Kabel und Leitungen erfolgt die Zu-
|
||
lassung nach der harmonisierten Norm hEN50575: 2014 und gilt ab dem
|
||
01. Juli 2017 auch für die gefertigten Kabel und Leitungen. So soll si-
|
||
chergestellt werden, dass die Brandschutzklassen je nach Einsatzfall
|
||
mit verschiedenem Prüfumfang und -schärfe für den Anwender nach-
|
||
vollziehbar und die Einhaltung der anspruchsvollen Brandschutzkriterien
|
||
nachgewiesen dokumentiert wird.
|
||
13.5 Materialcharakteristik der Isolierwerkstoffe
|
||
Materialcharakteristiken für die Komponenten der Garnituren, siehe auch
|
||
Abschnitt 5.1.2, dienen der eindeutigen Beschreibung und Zuordnung der
|
||
in der Typprüfung eingesetzten Werkstoffe. Seit 2014 wurde die bisherige
|
||
Normenreihe HD 631 abgelöst und in die Normreihe EN 50655 überführt.
|
||
Letztere entspricht der VDE-Klassifikation als Normenreihe DIN-VDE-
|
||
0278-655 und enthält anzuwendende Prüfverfahren und Prüfreihen.
|
||
Die DIN VDE 0278-655 ist aktuell in 3 Standardmaterialkomponenten
|
||
untergliedert:
|
||
Teil 1: Gießharze
|
||
Teil 2: Warmschrumpfschläuche für die Niederspannung und Mittel -
|
||
spannung
|
||
Teil 3: Kaltschrumpfschläuche für die Niederspannung und Mittelspannung
|
||
Hinweis: Ein möglicher Teil 4 für die Aufschiebtechnik ist noch nicht in
|
||
Planung, würde diese Normreihe mit den derzeitigen Technologien ver-
|
||
vollständigen.
|
||
395
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
Die o. g. Normenreihe DIN VDE 0278-655 enthält Angaben zur so ge-
|
||
nannten Fingerprintprüfung zur Materialcharakterisierung. Die Typprü-
|
||
fungen für die Komponenten der Garnituren werden international in der
|
||
Normenreihe IEC 60455 erarbeitet. Der Systematik folgend werden in
|
||
Teilen die Technologien und Prüfungen aufgegliedert. Im DKE-Regel-
|
||
werk werden diese in der Normenreihe DIN-VDE-0355 gespiegelt. Ein
|
||
Beispiel für die fachlich hervorragend ausgeprägte internationale Zu-
|
||
sammenarbeit stellt die als so genannte „Materialblatt“ geführte DIN
|
||
VDE 0355-3-8 für Typprüfungen an Reaktionsharzmassen dar.
|
||
13.6 Verbindertechnologien in Garnituren
|
||
Die anzuwendenden Prüfverfahren sind im Wesentlichen in folgenden
|
||
Fachgrundnormen enthalten:
|
||
– IEC 61238-1-1: Niederspannungsverbinder
|
||
– IEC 61238-1-2: Isolationsdurchschneidende Verbinder
|
||
(engl. Abkürzung: IPC)
|
||
– IEC 61238-1-3: Mittelspannungsverbinder
|
||
– IEC 61238-1-4: Hochspannungsverbinder*
|
||
In diesen vier Teilen werden Vorgaben zur Prüfung der Betriebseigen-
|
||
schaften je nach Anwendungsbereich gemacht. Aus dem bisherigen
|
||
nicht mehr zeitgemäßen Gesamtwerk IEC 61238-1 wurde durch die
|
||
Strukturierung und Aktualisierung die Übersichtlichkeit und Handhab-
|
||
barkeit wesentlich verbessert und der in der jüngeren Vergangenheit
|
||
erreichte Stand der Technik eingearbeitet.
|
||
Hinweis: Teil 4 ist vorgesehen und befindet sich zum Zeitpunkt der Über-
|
||
arbeitung dieses Kabelhandbuches in Erstellung. Mit Fertigstellung einer
|
||
extra eingerichteten Arbeitsgruppe zur Erstellung eines CIGRE-Berich-
|
||
tes mit Empfehlungen wird/kann sich in einer ersten Ausgabe (Edition)
|
||
dieser Teil 4 an die Erfahrungen aus dem Betrieb mit den elektrischen
|
||
und mechanischen Beanspruchungen des Teil 3 (MS-Kabel) orientieren.
|
||
Die Herausforderung besteht hier die Beanspruchungen netzspezifisch
|
||
in den Prüfungen abzubilden, um die Prüfungen nicht in einen Bereich
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zu treiben, wo die technisch-wirtschaftliche Notwendigkeit überschritten
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werden könnte.
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13.7
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Meilensteine in der Kabelnormung
|
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Nachfolgend werden einige Meilensteine der Normungsgeschichte auf-
|
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gelistet und deren Hintergrund und Bedeutung erläutert. Diese Liste
|
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kann natürlich nicht vollständig sein, sondern soll nur an einzelnen Bei-
|
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spielen die Bedeutung einzelner Normenschritte demonstrieren. Dabei
|
||
ist zu beachten, dass viele Technologieschritte bereits entwickelt und
|
||
am Markt erprobt wurden, bevor eine endgültige Übernahme in die Nor-
|
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mung erfolgte. Die untenstehenden Jahreszahlen geben das Erschei-
|
||
nungsdatum der Norm an, in der die Festlegung (z. B. Prüfung,
|
||
Anforderungswert, Aufbauelement oder Rechenverfahren) erstmalig er-
|
||
folgt ist, unabhängig davon, ob die Bewertung im Sinne eines Meilen-
|
||
steines erst in einer der folgenden Ausgaben der Norm erreicht wurde
|
||
(z. B. durch Verschärfung der Prüfparameter oder ausschließliche Zu-
|
||
lassung eines Aufbauelementes). Durch die Normung erhielt dieser
|
||
Schritt aber den Status „Regel der Technik“ und damit die generelle
|
||
Marktakzeptanz, eine Voraussetzung für eine breitere Anwendung in
|
||
den Verteilungsnetzen. Einige wichtige Schritte wurden erst in die na-
|
||
tionalen Normen übernommen, nachdem sie als internationale Normen
|
||
verabschiedet werden konnten.
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||
Etwa 1937 Messung des tan (DIN VDE 0255)
|
||
In den Anfängen der Starkstromkabeltechnik wurde der Isolationswider-
|
||
stand als die bestimmende Größe für die elektrische Festigkeit der Iso-
|
||
lierung von papierisolierten Massekabeln angesehen. Dieser konnte
|
||
zwar durch einen höheren Harzanteil der Masse erreicht werden, damit
|
||
verschlechterten sich aber die dielektrischen Eigenschaften. Durch die
|
||
Einführung der Schering-Messbrücke zur rationellen und sicheren Be-
|
||
stimmung des dielektrischen Verlustfaktors tan und der Festlegung
|
||
eines Anforderungswertes in Abhängigkeit von der Temperatur und der
|
||
Spannung konnte der so genannte „lonisationsknick“ (Beginn des Ein-
|
||
satzes von Teilentladungen in Abhängigkeit von der Spannung) deutlich
|
||
außerhalb der normalen Betriebsbeanspruchungen gelegt werden.
|
||
Nachdem 1937 bereits ein Anforderungswert festgelegt wurde, erfolgte
|
||
1943 zusätzlich die Vorgabe des zulässigen Anstiegs des tan in Ab-
|
||
hängigkeit von der Spannung [13.8 Abschnitt 3.6].
|
||
1951 Einführung der Höchstädterfolie (DIN VDE 0255/..51)
|
||
An den Flächen der Isolierung beim Übergang auf die Zwickelräume
|
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entstehen zwangsläufig hohe Feldstärken, die sehr große Isolierwand-
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dicken, insbesondere bei höheren Spannungen erfordern. Durch die
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Einführung einer Lage eines metallisierten Papierbandes (aufge-
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dampfte Metallschicht, perforiert zwecks Durchlass der Masse) auf der
|
||
Isolierung wird ein radialer Feldverlauf erzwungen (Radialfeldkabel).
|
||
Das führte bei höheren Spannungen zur Entwicklung so genannter H-
|
||
Kabel (benannt nach dem Entwickler Höchstädter). Bei diesen dreiad-
|
||
rigen Kabeln mit nur einem Metallmantel wird das Feld vergleichmäßigt
|
||
und damit die Beanspruchung deutlich reduziert. Diese Bauart hat sich
|
||
in Deutschland aber nicht durchgesetzt. Vielmehr wurden für Spannun-
|
||
gen größer 10 kV einadrige Kabel und Dreimantelkabel entwickelt, die
|
||
jedoch wegen der nach Belastungszyklen entstehenden Hohlräume
|
||
zwischen Isolierung und Metallmantel nur eine begrenzte Lebensdauer
|
||
aufwiesen. Durch Aufbringen der Höchstädterfolie (alternativ Karbon-
|
||
papier) auf der Isolierung bleiben Hohlräume zwischen Isolierung und
|
||
Mantel feldfrei. So wurde die wirtschaftliche Herstellung von Kabeln für
|
||
höhere Spannungen ermöglicht (erstmalig vorgeschrieben in DIN VDE
|
||
0255).
|
||
1951 Prüfung der Spannungsbeständigkeit
|
||
unter Feuchtigkeitseinwirkung bei Kabeln mit
|
||
PVC-lsolierung für 1 kV (DIN VDE 0271/01.55)
|
||
Die ersten VDE-Bestimmungen für PVC-isolierte Kabel sahen mit Rück-
|
||
sicht auf eindringende Feuchtigkeit einen Bleimantel vor. Mit der Ent-
|
||
wicklung
|
||
der
|
||
Prüfung
|
||
der
|
||
Gleichspannungsbeständigkeit
|
||
bei
|
||
Wasserlagerung (ursprünglich zum Ausschluss emulgatorhaltiger PVC-
|
||
Arten gedacht) wurde nach Verschärfung der Prüfbedingungen (03.69)
|
||
gewährleistet, dass die Isolierung auch unter Feuchtigkeit ihre elektri-
|
||
sche Festigkeit erhält. Damit wurde die Akzeptanz für die Verlegung in
|
||
Verteilungsnetzen gefördert [13.8 Abschnitt 6].
|
||
1955 Diffusionsvorgänge in kunststoffisolierten Kabeln
|
||
(DIN VDE 0271/01.55)
|
||
In Kabeln mit Aufbauelementen aus verschiedenen Kunststoffen, ins-
|
||
besondere bei Mischungen, entstehen bei erhöhten Betriebstempera-
|
||
turen Ausgleichvorgänge, es treten Diffusionsvorgänge von einzelnen
|
||
Bestandteilen der Mischung in andere Aufbauelemente auf (z. B. Weich-
|
||
macherwanderung). Dadurch können Eigenschaften, z. B. die mecha-
|
||
nischen, so verändert werden, dass das Kabel insgesamt vorzeitig altert
|
||
und ausfällt. Die Einführung einer Ganzkabelalterung (Prüfung eines
|
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Kabelstückes im Wärmeschrank über 7 Tage bei einer um 10 K erhöhten
|
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Betriebstemperatur) ermöglichte die Beurteilung der mechanischen Ei-
|
||
genschaften der Aufbauelemente nach dieser simulierten Betriebsbe-
|
||
anspruchung und damit die Entwicklung geeigneter Compounds und
|
||
Werkstoffe, die ein ausreichendes Langzeitverhalten aufwiesen. Diese
|
||
Prüfung – zuerst bei Leitungen angewendet – wurde aufgrund der po-
|
||
sitiven Erfahrungen auch in die internationale Normung übernommen
|
||
[13.9 Abschnitt 7.1.5].
|
||
1958 Anwendung ungeschirmter PVC-Kabel für Erdverlegung
|
||
(DIN VDE 0271/05.58)
|
||
Aufgrund der Erfahrungen mit den papierisolierten Kabeln, deren Blei-
|
||
mantel durch eine Bewehrung geschützt war, ging man davon aus, dass
|
||
auch bei Kabeln mit einem Feststoffdielektrikum ein metallener Schutz
|
||
zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit und als Berührungsschutz
|
||
erforderlich war. In DIN VDE 0271 wurde der seinerzeit vieldiskutierte
|
||
§ 4c) eingeführt, der bei Erdverlegung einen konzentrischen Leiter oder
|
||
eine Bewehrung erforderte. Dieser Paragraf wurde 1958 so modifiziert,
|
||
dass eine metallene Umhüllung oder Bewehrung nicht erforderlich ist,
|
||
wenn nach der Verlegung nicht mit mechanischen Beschädigungen zu
|
||
rechnen ist. Aufgrund der bis dahin gemachten Erfahrungen wurde die-
|
||
ser Paragraf 1969 ganz gestrichen. Nach DIN VDE 0100/12.65 galt ein
|
||
hinreichender mechanischer Schutz als gegeben, wenn eine ausrei-
|
||
chende Überdeckung mit Erdreich vorhanden war.
|
||
1964 Isolierender Korrosionsschutz für papierisolierte Kabel
|
||
(DIN VDE 0255/06.64)
|
||
Da die üblichen papierisolierten Kabel mit Bleimantel keine isolierende
|
||
Schutzhülle besaßen, wurde die sich daraus ergebende „Erdfühligkeit“
|
||
ebenso wie bei metallenen Wasserleitungen seinerzeit bei der Bemes-
|
||
sung der Erdung der Anlagen berücksichtigt. Korrosionsprobleme bei
|
||
Dreibleimantel-Kabeln NAEKEBA und die Verwendung von Kabeln mit
|
||
Aluminiummantel NAKLEY führten zur Einführung von isolierendem Kor-
|
||
rosionsschutz (bei NAEKEBA ab 1964 alternativ, ab 11.72 ausschließ-
|
||
lich). Da insbesondere diese genannten Bauarten nicht mehr zum
|
||
Erdungsverhalten beitrugen, mussten die Erdungsmaßnahmen in den
|
||
Stationen und Neubauten von Wohnhäusern und Industrieanlagen ver-
|
||
bessert werden (z. B. Fundamenterdung). Diese Maßnahmen erleich-
|
||
terten auch die Einführung von Kunststoffkabeln als Verteilungskabel,
|
||
da hier von vornherein durch die extrudierten äußeren Schutzmäntel
|
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eine „Erdfühligkeit“ nicht gegeben war.
|
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|
||
1966
|
||
Leiterwiderstand (IEC 60228 Ed.1 1966)
|
||
Die bisherige Überprüfung des Leiterwiderstandes auf der Basis des
|
||
„elektrisch wirksamen Querschnitts“ wurde mit der Übernahme von
|
||
IEC 60228 durch die Festlegung eines Grenzwertes für den Gleich-
|
||
stromwiderstand des Leiters ersetzt. 1978 wurden in einer weiteren Aus-
|
||
gabe von IEC 60228 die Widerstände für ein- oder mehrdrähtige Leiter
|
||
bzw. für ein- oder mehradrige Kabel vereinheitlicht. Damit wurde – un-
|
||
abhängig von der jeweiligen Konstruktion – für den Betrieb der Kabel
|
||
eine eindeutige Vorgabe festgelegt.
|
||
1969
|
||
Verwendung massiver Aluminium-Leiter
|
||
(DIN VDE 0271/03.69)
|
||
Wegen der möglichen Unterbrechung des Schutzleiters durch Korrosion
|
||
wurde der Einsatz von vieradrigen Kabeln mit Aluminiumleitern in Net-
|
||
zen mit der Schutzmaßnahme Nullung nicht als sicher erachtet. Mit der
|
||
Einführung des eindrähtigen AI-Leiters in Verbindung mit einem mög-
|
||
lichst hohlraumfreien Kabelaufbau (extrudierter Gummiinnenmantel) und
|
||
nichthygroskopischer Aufbauelemente wurde das Risiko einer Leiterun-
|
||
terbrechung durch Korrosion als nicht mehr kritisch eingeschätzt. Un-
|
||
terstützt wurde die Verwendung von vieradrigen Kabeln mit AI-Leiter
|
||
zusätzlich durch den Wegfall der klassischen Nullung sowie die Einfüh-
|
||
rung des Fl-Schutzes.
|
||
1969 Zersetzung der PVC-lsolierung durch Chlorabspaltung
|
||
(DIN VDE 0271/03.69)
|
||
Unter dauerndem Temperatureinfluss findet im PVC-Compound eine
|
||
Abspaltung von Chloratomen statt. Diese wiederum beschleunigen die-
|
||
sen Prozess und initiieren somit eine vorzeitige Alterung. Die Prüfung
|
||
auf thermische Stabilität sichert den für die geforderte Lebensdauer der
|
||
PVC-lsolier- und Mantelmischungen ausreichenden Gehalt an Stabili-
|
||
satoren und damit die gewünschte Wärmestabilität [13.8 Abschnitt 7].
|
||
1975
|
||
Isolierwanddicken für Kunststoffkabel
|
||
(IEC 60502 Ed. 1/1975)
|
||
Für Kunststoffkabel lagen im Gegensatz zu den papierisolierten Kabeln
|
||
keine Langzeiterfahrungen vor. Die Isolierwanddicken waren allenfalls
|
||
in den einzelnen Ländern vereinheitlicht, die Kabel waren weder tech-
|
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nisch noch wirtschaftlich vergleichbar. Durch die Einführung von inter-
|
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||
national vereinbarten Wanddicken (auf der Basis der Erfahrungen mit
|
||
papierisolierten Kabeln) wurden die Voraussetzungen für die Weiterent-
|
||
wicklung und Marktakzeptanz der Kunststoffkabel, insbesondere im Mit-
|
||
telspannungsbereich, geschaffen.
|
||
1976
|
||
Schirmquerschnitte für kunststoffisolierte Kabel
|
||
(DIN VDE 0276/02.76)
|
||
Für Schirme von PVC-isolierten Mittelspannungskabeln war bislang ein
|
||
elektrischer Querschnitt von 6 mm2 festgelegt. Dieser ergibt aber keine
|
||
klare Aussage über die zulässige Kurzschlussbelastbarkeit der Schirme.
|
||
Zudem waren diese Schirme nicht für die maximal auftretende Kurz-
|
||
schlussbelastung der Netze bemessen. Die Schirmquerschnitte wurden
|
||
daher 1976 als geometrische Querschnitte definiert und erlaubten damit
|
||
eine eindeutige Angabe der Kurzschlussbelastbarkeit. Die Höhe der
|
||
Nennquerschnitte (angelehnt an die genormte Reihe der Leiternenn-
|
||
querschnitte mit 10, 16, 25, 35 mm2) wurde so festgelegt, dass sie min-
|
||
destens der Belastbarkeit der Bleimäntel der Dreibleimantelkabel
|
||
entsprachen, da es bei diesen Kabeln bei den kritischen Doppelerd-
|
||
schlüssen in den gelöschten Netzen zu keinen nennenswerten Schäden
|
||
gekommen war. Damit konnte eine technisch und wirtschaftlich opti-
|
||
mierte Lösung dieser Frage gefunden werden. Die Zuordnung der
|
||
Nennquerschnitte wurde auch für PE- und VPE-isolierte Mittelspan-
|
||
nungskabel übernommen [13.9 Abschnitt 19.3].
|
||
1978 Teilentladungs-Empfindlichkeit von PE- und VPE-Isolierun-
|
||
gen (DIN VDE 0273/08.78)
|
||
Polyethylen ist extrem empfindlich gegenüber Teilentladungen (TE). Das
|
||
setzt den Einsatz von Leitschichten voraus, die unter allen Betriebsbe-
|
||
dingungen (Spannungen, thermische Zyklen, mechanische Beanspru-
|
||
chungen) das Auftreten von TE absolut ausschließen. Im Rahmen der
|
||
Typprüfung wird daher die Teilentladung sowohl nach thermischer (Wär-
|
||
mezyklen) als auch nach mechanischer Beanspruchung (Biegeprüfung)
|
||
gemessen. Die Einführung der TE-Prüfung an langen Längen als Stück-
|
||
prüfung war Voraussetzung für die Auslieferung TE-freier Produkte. Der
|
||
Wettbewerb zwischen grafitierter und extrudierter (festverbundener)
|
||
Leitschicht führte frühzeitig zu einer im Vergleich zu internationalen Fest-
|
||
legungen scharfen Anforderung von 5 pC (heute 2 pC). Heute sind na-
|
||
tional wie international nur noch festverbundene Leitschichten zulässig
|
||
[13.8 Abschnitt 5].
|
||
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||
|
||
1978
|
||
Bestimmung der Wanddicken der Schutzhüllen und Mäntel
|
||
von kunststoffisolierten Kabeln (IEC 60502 Ed. 2 1978)
|
||
Nur die Leiterabmessungen und die Isolierwanddicken waren einheitlich
|
||
festgelegt. Die Wanddicken der inneren Hüllen und des Außenmantels
|
||
wurden durch die jeweiligen Konstruktionen der einzelnen Hersteller in
|
||
Abhängigkeit vom Aufbau und den tatsächlich erreichten Durchmessern
|
||
bestimmt. Dadurch waren in vielen Fällen die Kabel nicht unmittelbar
|
||
vergleichbar. Die Einführung einer fiktiven Berechnung der Wanddicken
|
||
nach IEC 60502 Anhang A – mit vorgegebenen Durchmesserzunahmen
|
||
und einer darauf aufgebauten einheitlichen Berechnung der Wanddi-
|
||
cken für die inneren und äußeren extrudierten Schutzhüllen – stellte si-
|
||
cher, dass weltweit die gleichen Wanddicken unabhängig von der
|
||
jeweiligen Konstruktion erreicht wurden.
|
||
1979
|
||
Strombelastbarkeit in Abhängigkeit vom Belastungsgrad
|
||
und der Bodenaustrocknung (DIN VDE 0298 T2/11.79)
|
||
Die bisherigen Rechenverfahren basierten auf einer Berechnung der
|
||
Belastbarkeit mit kontinuierlicher Dauerlast (Belastungsgrad 1,0;
|
||
spezifischer Erdbodenwärmewiderstand 1,0 K · m/W) und konstantem
|
||
Erdbodenwärmewiderstand. Eine Dauerlast wurde durch den Umrech-
|
||
nungsfaktor von 0,75 (Umrechnungsfaktor für einen durch Bodenaus-
|
||
trocknung erhöhten spezifischen Erdbodenwärmewiderstand von
|
||
2,0 K · m/W) berücksichtigt. Diese Methode war gerechtfertigt, so lange
|
||
die Kabel mit Betriebstemperaturen bis maximal 70 °C betrieben wurden
|
||
und die Betriebsbedingungen (Auslastung, Häufung usw.) relativ günstig
|
||
waren. Mit der Einführung der VPE-isolierten Kabel und dem zuneh-
|
||
menden Lastanstieg wurde diese Methode den Anforderungen an einen
|
||
technisch zuverlässigen und wirtschaftlichen Betrieb nicht mehr gerecht.
|
||
Durch die Entwicklung einer Rechenmethode, mit der man die Boden-
|
||
austrocknung in Abhängigkeit von der Auslastung, der Betriebstempe-
|
||
ratur und Häufung sowie den Belastungsgrad detailliert berücksichtigen
|
||
konnte, wurde eine bessere Nutzung der Übertragungsfähigkeit von
|
||
VPE-isolierten Kabeln ermöglicht. Vorteil dieser Rechenmethode ist ins-
|
||
besondere, dass sich auf ihrer Basis ein System von Umrechnungsfak-
|
||
toren ermitteln ließ, die eine einfache aber trotzdem sichere
|
||
Projektierung von Verteilungskabeln im Nieder- und Mittelspannungs-
|
||
netz auch ohne technische Hilfsmittel ermöglicht [13.9, 13.10].
|
||
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||
|
||
1980
|
||
Garniturenprüfung (DIN VDE 0278/06.80)
|
||
Die Substitution der papierisolierten Kabel erforderte neue Technologien
|
||
für die Garnituren. Im Gegensatz zu den Kabeln war eine Aufbaunorm
|
||
nur begrenzt möglich (z. B. bei Schnittstellen zu den Anlageteilen wie
|
||
Einführungen in Schaltanlagen usw.). Die Beurteilung durch eine Prü-
|
||
fung musste sowohl bewährte als auch neue Technologien und in be-
|
||
sonderem Maße auch den Übergang zwischen den Technologien
|
||
(Übergangsmuffen) erfassen. Das in DIN VDE 0278 ff. definierte Prüf-
|
||
programm an montierten Garnituren schreibt eine eindeutige Reihen-
|
||
folge der Prüfungen vor, um die kritischen Beanspruchungen während
|
||
des Betriebes zu berücksichtigen. Damit bestand unabhängig von der
|
||
eingesetzten Technologie auch für gemischte Netze eine klare Prüfba-
|
||
sis, mit der die Entwicklung geeigneter Garnituren für funktionstüchtige
|
||
und sichere Kabelanlagen möglich war. Diese Systemprüfung wurde
|
||
Vorbild für viele europäische Länder und hat ihren Niederschlag auch
|
||
in der europäischen Harmonisierung gefunden [13.11].
|
||
1983
|
||
Auswahl des Mantelmaterials für VPE-isolierte Kabel
|
||
(DIN VDE 0273/03.83 A1)
|
||
Bei der Einführung der PE- und VPE-Isolierungen wurde auf den be-
|
||
währten und preiswerten PVC-Mantel zurückgegriffen. Der PVC-Mantel
|
||
ließ sich zudem – wie für Mittelspannungskabel vorgeschrieben – leicht
|
||
rot einfärben. Der Einfluss der Feuchtigkeit auf die Alterung durch water-
|
||
treeing sowie Anforderungen an eine höhere mechanische Festigkeit
|
||
für robustere Legemethoden (Pflügen, Verzicht auf ausgewähltes Bet-
|
||
tungsmaterial) brachten PE als Alternative ins Spiel, obwohl – bedingt
|
||
durch die hohe UV-Empfindlichkeit – PE einen Rußanteil zur UV-Stabi-
|
||
lisierung benötigt, der eine Rotfärbung nicht zuließ. Der PE-Mantel er-
|
||
füllte die Anforderungen an eine deutlich geringere Wasserdampf-
|
||
durchlässigkeit sowie an eine wesentlich höhere Widerstandsfähigkeit
|
||
gegenüber mechanischen Beschädigungen und setzte sich für erdver-
|
||
legte Kabel mit VPE-Isolierung als Standard durch. Die im Vergleich zu
|
||
PVC als negativ eingestuften Eigenschaften (Schrumpfung, Spannungs-
|
||
rissbeständigkeit) wurden durch geeignete Prüfverfahren und entspre-
|
||
chende Anforderungswerte abgesichert. Auf eine rote Einfärbung des
|
||
Mantels wurde mit Rücksicht auf die Minderung der mechanischen Ei-
|
||
genschaften solcher PE-Mischungen nach einiger Diskussion verzichtet
|
||
[13.12].
|
||
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||
|
||
1990 Beginn der Harmonisierung der Verteilungskabel in Europa
|
||
In den einzelnen europäischen Ländern existierten – im Wesentlichen
|
||
bedingt durch abweichende Netzbedingungen – deutliche Unterschiede
|
||
sowohl in der Konstruktion der Verteilungskabel als auch in den Prüfan-
|
||
forderungen. Damit war eine Harmonisierung nicht kurzfristig möglich.
|
||
Um den Anforderungen der Beschaffungsrichtlinie nach Transparenz
|
||
und Verfügbarkeit der Normen gerecht zu werden, wurden daher so ge-
|
||
nannte Kompendien erstellt, in der die europäischen Bauarten in ein-
|
||
heitlicher redaktioneller Form erfasst wurden. Mittlerweile hat
|
||
insbesondere auf dem Gebiet der Prüfverfahren ein Harmonisierungs-
|
||
prozess eingesetzt, der die Anzahl der zum Teil sehr unterschiedlichen
|
||
Prüfverfahren für ein und dieselbe Eigenschaft deutlich reduziert hat.
|
||
Damit sind die Voraussetzungen geschaffen, die wesentlichen Aufbau-
|
||
elemente anzugleichen und die Harmonisierung weiter zu intensivieren
|
||
[13.13].
|
||
1991 Alterung von VPE-Kabeln mit Cu-Leiter
|
||
(DIN VDE 0272/1991-01)
|
||
Kupferleiter in direktem Kontakt mit einer Isolierung auf der Basis von
|
||
Polyolefinen (PE, VPE) verursachen bei entsprechender thermischer
|
||
Beanspruchung durch in die Isolierung diffundierende Cu-Ionen eine
|
||
vorzeitige Alterung des Werkstoffes. Bei Kabeln mit einer Leitschicht
|
||
tritt dieser Effekt bedingt durch die „absorbierende“ Wirkung der Leit-
|
||
schicht nicht auf. Spezielle Stabilisatoren oder geeignete Trennschich-
|
||
ten unterbinden diesen Alterungsprozess der Kupfer-Kontaminierung.
|
||
Ein zuerst in IEC 60502 auf deutsche Initiative durchgesetztes Prüfver-
|
||
fahren (Alterung der Isolierung in Gegenwart des Cu-Leiters über län-
|
||
gere Zeit bei hohen Temperaturen) war Voraussetzung für die
|
||
Aufnahme der VPE-isolierten Kabel mit Cu-Leiter für Niederspannung
|
||
in DIN VDE 0272 und die Zulassung dieser Bauart für Erdverlegung
|
||
[13.9 Abschnitt 7.1.5].
|
||
1991
|
||
Alterung durch water-treeing
|
||
(DIN VDE 0273 A1/1991-02 Entwurf)
|
||
Die Alterung durch water-treeing bestimmte über einen langen Zeitraum
|
||
die Frage, ob konstruktive oder werkstofftechnische Maßnahmen gegen
|
||
den Einfluss der Feuchtigkeit die adäquate Lösung seien. Die Anfang
|
||
der 1990er Jahre eingeführte Langzeitprüfung über 2 Jahre bei 4 U0
|
||
unter ständigem Einfluss von Wasser erbrachte den Nachweis, dass
|
||
404
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||
|
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das VPE-Dielektrikum auch ohne Diffusionssperren die erwartete Le-
|
||
bensdauer erreicht. Insbesondere die fertigungsbegleitenden Prüfungen
|
||
ergaben wertvolle Erkenntnisse für Maßnahmen zur Stabilisierung bzw.
|
||
zur weiteren Verbesserung des Qualitätsniveaus. Diese weitreichenden
|
||
Erfahrungen waren eine Voraussetzung für die mittlerweile abgeschlos-
|
||
sene europäische Harmonisierung des Prüfverfahrens [13.14].
|
||
1995
|
||
Anlagenprüfung insbesondere für PE- und VPE-isolierte
|
||
Kabel (DIN VDE 0276-1001/1995-06)
|
||
Für papierisolierte Massekabel war die Gleichspannungsprüfung eine
|
||
einfache und effektive Maßnahme zur Beurteilung, ob während der Ver-
|
||
legung oder des Betriebes eine mechanische Beschädigung und ein
|
||
damit verbundenes Eindringen von Wasser in das Dielektrikum aufge-
|
||
treten waren. Auch bei PVC-isolierten Kabeln wurde diese Prüfung er-
|
||
folgreich angewendet. Aufgrund des hohen Isolationswiderstandes von
|
||
PE- und VPE-Isolierungen brachte die Gleichspannungsprüfung keine
|
||
ausreichende Aussagekraft über eine mögliche Beschädigung. Bei stark
|
||
water-tree gealterten Kabeln wurde zudem durch die im Rahmen der
|
||
Prüfung auftretenden hohen Raumladungen im Dielektrikum Durch-
|
||
schläge im Kabel initiiert, die bei normaler Betriebsspannung nicht er-
|
||
folgt wären. Das heißt, es wurde durch die Prüfung eine zusätzliche
|
||
Schädigung des gealterten Kabels verursacht. Für eine Beurteilung des
|
||
Alterungszustandes war die Prüfung daher völlig ungeeignet. Durch um-
|
||
fangreiche und aufwändige Untersuchungen von Prüfinstituten, Herstel-
|
||
lern und Anwendern konnten Alternativ-Prüfverfahren entwickelt werden
|
||
(VLF-, 50-Hz-Prüfungen), die eine deutlich bessere Beurteilung des Al-
|
||
terungszustandes ermöglichen [13.9, Abschnitt 36].
|
||
1999 Fingerprintprüfung an Werkstoffen für Garnituren
|
||
(HD631/ 12.08)
|
||
Die sogenannte Fingerprintprüfung stellt in einer Normenreihe erforder-
|
||
liche Prüfungen zur Charakterisierung der Werkstoffeigenschaften und
|
||
eingesetzten Materialien zusammen. Die in HD631 festgelegten Prü-
|
||
fungen stellen ein hilfreiches Werkzeug für die Hersteller- und Anwender
|
||
bezogene Qualitätsprüfung dar. Inzwischen wurde bereits die erste Ak-
|
||
tualisierung zur HD631.1 durchgeführt.
|
||
2006
|
||
Garniturenprüfung (EN 50393-DIN VDE 0278-393/11.06)
|
||
Die im Juni 1980 in Kraft getretene Garniturenprüfreihe DIN VDE 0278
|
||
wurde nun in eine Europäische Norm EN 50393 für Niederspannungs-
|
||
405
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
kabelgarnituren überführt. Mit dieser ersten EN für Kabelgarnituren
|
||
wurde ein weiterer Meilenstein in der Umsetzung der Römischen Ver-
|
||
träge zur Harmonisierung der Richtlinien erreicht. Für die MS-Kabelgar-
|
||
nituren bleibt die HD629.1 und HD629.2 in Kraft.
|
||
2006
|
||
Kabelnormreihe DIN VDE 0276 ff. (HD 603, 605 und 620)
|
||
Die 1991 aktualisierten Kabelnormen DIN VDE 0272 und DIN VDE 0273
|
||
wurden im Rahmen der Umsetzung der Römischen Verträge zur Har-
|
||
monisierung der Richtlinien in die Normen der Reihe DIN VDE 0276
|
||
überführt. Mit dieser ersten EN für Kabelgarnituren wurde ein weiterer
|
||
Meilenstein in der der Richtlinien erreicht. Für die MS-Kabelgarnituren
|
||
bleibt die HD629.1 und HD629.2 in Kraft.
|
||
2014
|
||
Materialcharakterisierung DIN VDE 0278-655
|
||
(früher HD631, jetzt in EN 50655)
|
||
Diese Normprüfreihe zur Materialcharakterisierung begann Ende der
|
||
1990er Jahre mit Entwürfen für HD631. Diese Reihe wurde mit Be-
|
||
schlusserarbeitung in CENELEC TC 20 WG11 nun in eine derzeitige
|
||
dreiteilige EN-Normreihe überführt. Es wurde nun eine Aufteilung der
|
||
Fingerprint- und Typprüfung eingeleitet.
|
||
2017
|
||
Verbindernorm DIN VDE 0220-100 bzw. 238-1 bis 3
|
||
(IEC61238-1)
|
||
Diese Normprüfreihe war seit 2005 als Teil 1 der IEC in Kraft, nun drei-
|
||
teilig, mit Option Teil 4.
|
||
2017 Erarbeitung von Normen für Seekabel und Supraleiterkabel
|
||
Auf Grund der Vielzahl der realisierten und geplanten Offshore-Wind-
|
||
anlagen und dem Bedarf an neuen Lösungen für Ballungsgebiete wur-
|
||
den bei IEC Aktivitäten zur Erarbeitung von Normen für Seekabel und
|
||
supraleitende Kabel aufgenommen.
|
||
406
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
407
|
||
14 Anhang
|
||
14.1 Beispiele für Kabeldaten
|
||
In DIN VDE 0276 sind der Aufbau einschließlich der Anforderungen für
|
||
den Leiter, die Nennquerschnitte, die geometrischen Angaben, die An-
|
||
gaben zur Verwendung der Kabel und deren Belastbarkeit zusammen-
|
||
gefasst.
|
||
In den folgenden Tabellen sind für einzelne Querschnitte der heute üb-
|
||
lichen VPE-Kabel, 10 kV bis 30 kV, die wesentlichen technischen Daten
|
||
zusammengestellt. Dabei sind, soweit möglich, Werte aus den DIN-
|
||
VDE-Bestimmungen entnommen. Bei den übrigen Werten handelt es
|
||
sich um Richtwerte, die von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich sein
|
||
können. Aussagen zu den zulässigen Biegeradien und zu den zulässi-
|
||
gen Zugkräften sind in Abschnitt 4.4.1 und 4.4.6 gemacht.
|
||
KabelLAST
|
||
Nein – KabelLAST hat nicht geschlafen. KabelLAST
|
||
hat sich nicht einmal ausgeruht, sondern zum größten
|
||
Sprung in seiner zehnjährigen Geschichte angesetzt.
|
||
Mit Dutzenden neuer Funktionen ist es mehr als
|
||
doppelt so umfangreich geworden, aber keineswegs
|
||
komplizierter, sondern wesentlich einfacher.
|
||
Sie können wie bisher Zahlen eintippen, neuerdings
|
||
aber auch Schieberegler verändern. Die dynamische
|
||
Grenzwertanpassung verhindert unsinnige Eingaben.
|
||
Das neue KabelLAST berücksichtigt nun auch fast
|
||
alle praxisüblichen Legearten (auch in Häufungen und
|
||
Kreuzungen) und deren Auswirkungen auf die Strom-
|
||
belastbarkeit. Das kann nur ein mathematisches Genie
|
||
– oder eben KabelLAST.
|
||
Auch die Berechnung des äußeren Magnetfeldes
|
||
von Kabelsystemen einschließlich Flussdichteangabe
|
||
gemäß 26. BImschV ist auf Knopfdruck abrufbar.
|
||
Temperaturfelder fast beliebiger Kabelanordnungen
|
||
können ebenfalls berechnet und als kolorierte Isother-
|
||
mengrafiken ausgegeben werden.
|
||
Den größten Schritt hat KabelLAST allerdings beim
|
||
Bedienkomfort gemacht.
|
||
Ab jetzt wird das Berechnungsergebnis – nämlich
|
||
die Strombelastbarkeit – von Anfang an während der
|
||
Eingabe der Parameter in Echtzeit aktualisiert ange-
|
||
zeigt. Auch Korrekturen an einzelnen Parametern
|
||
können sofort vergleichend beurteilt werden.
|
||
Sie können gewissermaßen durch Ändern der ge-
|
||
staltbaren Parameter die gewünschte Strombelastbar-
|
||
keit „live ansteuern“ und verfügen mithin über
|
||
zuverlässige, nachweisbare Konstruktionsvorgaben
|
||
für Ihre zukünftigen Kabelprojekte.
|
||
Eine kostenlose Demoversion steht als Download
|
||
zur Verfügung.
|
||
B.U-H Planende Ingenieure GmbH
|
||
Erlenstraße 6, 46519 Alpen
|
||
Tel. 02802-910933, Fax 02802-9109 97
|
||
www.kabellast.com info@kabellast.com
|
||
Neues von KabelLAST
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
408
|
||
Tabelle 14.1 NA2XS2Y 6/10 kV – Elektrische Kennwerte
|
||
(bei Dreiecksanordnung) und Abmessungen
|
||
Angaben entsprechend DIN VDE 0276-620:
|
||
Min.
|
||
Außendurchmesser-Mindestwert
|
||
Max.
|
||
Außendurchmesser-Höchstwert
|
||
R´
|
||
Gleichstromwiderstandsbelag je Leiter bei 20 °C
|
||
Richtwerte entsprechend [14.1]:
|
||
Gewicht
|
||
X´
|
||
Induktiver Widerstandsbelag je Leiter bei 50 Hz
|
||
C´
|
||
Betriebskapazitätsbelag bei 20 °C
|
||
Ladestrom
|
||
1) für erdverlegte Kabel ist Schirmquerschnitt 16 mm2 zulässig
|
||
Aderzahl
|
||
Querschnitt
|
||
Leiterform
|
||
Außendurch -
|
||
messer
|
||
R'
|
||
Gewicht
|
||
X'
|
||
C'
|
||
Lade-
|
||
strom
|
||
Min.
|
||
mm
|
||
Max.
|
||
mm
|
||
Ω/km
|
||
kg/km
|
||
Ω/km
|
||
μF/km
|
||
A/km
|
||
1 × 50 RM/16
|
||
24
|
||
29
|
||
0,641
|
||
680
|
||
0,136
|
||
0,249
|
||
0,45
|
||
1 × 70 RM/16
|
||
26
|
||
31
|
||
0,443
|
||
770
|
||
0,128
|
||
0,283
|
||
0,51
|
||
1 × 95 RM/16
|
||
27
|
||
32
|
||
0,320
|
||
880
|
||
0,123
|
||
0,315
|
||
0,57
|
||
1 × 120 RM/16
|
||
29
|
||
34
|
||
0,253
|
||
980
|
||
0,118
|
||
0,345
|
||
0,63
|
||
1 × 150 RM/251)
|
||
30
|
||
35
|
||
0,206
|
||
1200
|
||
0,114
|
||
0,374
|
||
0,68
|
||
1 × 185 RM/251)
|
||
32
|
||
37
|
||
0,164
|
||
1350
|
||
0,111
|
||
0,406
|
||
0,74
|
||
1 × 240 RM/251)
|
||
34
|
||
39
|
||
0,125
|
||
1550
|
||
0,106
|
||
0,456
|
||
0,83
|
||
1 × 300 RM/251)
|
||
36
|
||
41
|
||
0,100
|
||
1800
|
||
0,103
|
||
0,495
|
||
0,90
|
||
1 × 400 RM/35
|
||
40
|
||
45
|
||
0,0778
|
||
2150
|
||
0,099
|
||
0,558
|
||
1,01
|
||
1 × 500 RM/35
|
||
43
|
||
48
|
||
0,0605
|
||
2550
|
||
0,096
|
||
0,613
|
||
1,11
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
409
|
||
1) für erdverlegte Kabel ist Schirmquerschnitt 16 mm2 zulässig
|
||
Tabelle 14.2 NA2XS2Y 12/20 kV – Elektrische Kennwerte
|
||
(bei Dreiecksanordnung) und Abmessungen
|
||
Angaben entsprechend DIN VDE 0276-620:
|
||
Min.
|
||
Außendurchmesser-Mindestwert
|
||
Max.
|
||
Außendurchmesser-Höchstwert
|
||
R´
|
||
Gleichstromwiderstandsbelag je Leiter bei 20 °C
|
||
Richtwerte entsprechend [14.1]:
|
||
Gewicht
|
||
X´
|
||
Induktiver Widerstandsbelag je Leiter bei 50 Hz
|
||
C´
|
||
Betriebskapazitätsbelag bei 20 °C
|
||
Ladestrom
|
||
Aderzahl
|
||
Querschnitt
|
||
Leiterform
|
||
Außendurch -
|
||
messer
|
||
R'
|
||
Gewicht
|
||
X'
|
||
C'
|
||
Lade-
|
||
strom
|
||
Min.
|
||
mm
|
||
Max.
|
||
mm
|
||
Ω/km
|
||
kg/km
|
||
Ω/km
|
||
μF/km
|
||
A/km
|
||
1 × 50 RM/16
|
||
28
|
||
33
|
||
0,641
|
||
850
|
||
0,146
|
||
0,175
|
||
0,63
|
||
1 × 70 RM/16
|
||
30
|
||
35
|
||
0,443
|
||
950
|
||
0,138
|
||
0,196
|
||
0,71
|
||
1 × 95 RM/16
|
||
31
|
||
36
|
||
0,320
|
||
1100
|
||
0,132
|
||
0,216
|
||
0,78
|
||
1 × 120 RM/16
|
||
33
|
||
38
|
||
0,253
|
||
1200
|
||
0,127
|
||
0,235
|
||
0,85
|
||
1 × 150 RM/251)
|
||
34
|
||
39
|
||
0,206
|
||
1400
|
||
0,122
|
||
0,254
|
||
0,92
|
||
1 × 185 RM/251)
|
||
36
|
||
41
|
||
0,164
|
||
1550
|
||
0,118
|
||
0,273
|
||
0,99
|
||
1 × 240 RM/251)
|
||
39
|
||
44
|
||
0,125
|
||
1750
|
||
0,113
|
||
0,304
|
||
1,10
|
||
1 × 300 RM/251)
|
||
41
|
||
46
|
||
0,100
|
||
2050
|
||
0,110
|
||
0,329
|
||
1,19
|
||
1 × 400 RM/35
|
||
44
|
||
49
|
||
0,0778
|
||
2450
|
||
0,105
|
||
0,368
|
||
1,33
|
||
1 × 500 RM/35
|
||
47
|
||
52
|
||
0,0605
|
||
2850
|
||
0,102
|
||
0,402
|
||
1,46
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
410
|
||
Tabelle 14.3 NA2XS2Y 18/30 kV – Elektrische Kennwerte
|
||
(bei Dreiecksanordnung) und Abmessungen
|
||
Angaben entsprechend DIN VDE 0276-620:
|
||
Min.
|
||
Außendurchmesser-Mindestwert
|
||
Max.
|
||
Außendurchmesser-Höchstwert
|
||
R´
|
||
Gleichstromwiderstandsbelag je Leiter bei 20 °C
|
||
Richtwerte entsprechend [14.1]:
|
||
Gewicht
|
||
X´
|
||
Induktiver Widerstandsbelag je Leiter bei 50 Hz
|
||
C´
|
||
Betriebskapazitätsbelag bei 20 °C
|
||
Ladestrom
|
||
1) für erdverlegte Kabel ist Schirmquerschnitt 16 mm2 zulässig
|
||
Aderzahl
|
||
Querschnitt
|
||
Leiterform
|
||
Außendurch -
|
||
messer
|
||
R'
|
||
Gewicht
|
||
X'
|
||
C'
|
||
Lade-
|
||
strom
|
||
Min.
|
||
mm
|
||
Max.
|
||
mm
|
||
Ω/km
|
||
kg/km
|
||
Ω/km
|
||
μF/km
|
||
A/km
|
||
1 × 50 RM/16
|
||
33
|
||
38
|
||
0,641
|
||
1100
|
||
0,156
|
||
0,136
|
||
0,74
|
||
1 × 70 RM/16
|
||
35
|
||
40
|
||
0,443
|
||
1200
|
||
0,147
|
||
0,151
|
||
0,82
|
||
1 × 95 RM/16
|
||
36
|
||
41
|
||
0,320
|
||
1350
|
||
0,140
|
||
0,165
|
||
0,90
|
||
1 × 120 RM/16
|
||
38
|
||
43
|
||
0,253
|
||
1450
|
||
0,135
|
||
0,178
|
||
0,97
|
||
1 × 150 RM/251)
|
||
39
|
||
44
|
||
0,206
|
||
1650
|
||
0,130
|
||
0,191
|
||
1,04
|
||
1 × 185 RM/251)
|
||
41
|
||
46
|
||
0,164
|
||
1850
|
||
0,126
|
||
0,205
|
||
1,12
|
||
1 × 240 RM/251)
|
||
43
|
||
48
|
||
0,125
|
||
2050
|
||
0,121
|
||
0,227
|
||
1,24
|
||
1 × 300 RM/251)
|
||
46
|
||
51
|
||
0,100
|
||
2350
|
||
0,117
|
||
0,244
|
||
1,33
|
||
1 × 400 RM/35
|
||
49
|
||
54
|
||
0,0778
|
||
2800
|
||
0,112
|
||
0,271
|
||
1,47
|
||
1 × 500 RM/35
|
||
52
|
||
57
|
||
0,0605
|
||
3250
|
||
0,109
|
||
0,295
|
||
1,61
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
411
|
||
Tabelle 14.4 N2XS2Y 12/20 kV – Elektrische Kennwerte
|
||
(bei Dreiecksanordnung) und Abmessungen
|
||
Angaben entsprechend DIN VDE 0276-620:
|
||
Min.
|
||
Außendurchmesser-Mindestwert
|
||
Max.
|
||
Außendurchmesser-Höchstwert
|
||
R´
|
||
Gleichstromwiderstandsbelag je Leiter bei 20 °C
|
||
Richtwerte entsprechend [14.1]:
|
||
Gewicht
|
||
X´
|
||
Induktiver Widerstandsbelag je Leiter bei 50 Hz
|
||
C´
|
||
Betriebskapazitätsbelag bei 20 °C
|
||
Ladestrom
|
||
1) für erdverlegte Kabel ist Schirmquerschnitt 16 mm2 zulässig
|
||
Aderzahl
|
||
Querschnitt
|
||
Leiterform
|
||
Außendurch -
|
||
messer
|
||
R'
|
||
Gewicht
|
||
X'
|
||
C'
|
||
Lade-
|
||
strom
|
||
Min.
|
||
mm
|
||
Max.
|
||
mm
|
||
Ω/km
|
||
kg/km
|
||
Ω/km
|
||
μF/km
|
||
A/km
|
||
1 × 35 RM/16
|
||
27
|
||
32
|
||
0,524
|
||
990
|
||
0,153
|
||
0,159
|
||
0,58
|
||
1 × 50 RM/16
|
||
28
|
||
33
|
||
0,387
|
||
1150
|
||
0,146
|
||
0,175
|
||
0,63
|
||
1 × 70 RM/16
|
||
30
|
||
35
|
||
0,268
|
||
1400
|
||
0,138
|
||
0,196
|
||
0,71
|
||
1 × 95 RM/16
|
||
31
|
||
36
|
||
0,193
|
||
1650
|
||
0,132
|
||
0,216
|
||
0,78
|
||
1 × 120 RM/16
|
||
33
|
||
38
|
||
0,153
|
||
1900
|
||
0,127
|
||
0,235
|
||
0,85
|
||
1 × 150 RM/251)
|
||
34
|
||
39
|
||
0,124
|
||
2300
|
||
0,122
|
||
0,254
|
||
0,92
|
||
1 × 185 RM/251)
|
||
36
|
||
41
|
||
0,0991
|
||
2650
|
||
0,118
|
||
0,273
|
||
0,99
|
||
1 × 240 RM/251)
|
||
39
|
||
44
|
||
0,0754
|
||
3200
|
||
0,113
|
||
0,304
|
||
1,10
|
||
1 × 300 RM/251)
|
||
41
|
||
46
|
||
0,0601
|
||
3850
|
||
0,110
|
||
0,329
|
||
1,19
|
||
1 × 400 RM/35
|
||
44
|
||
49
|
||
0,0470
|
||
4800
|
||
0,105
|
||
0,368
|
||
1,33
|
||
1 × 500 RM/35
|
||
47
|
||
52
|
||
0,0366
|
||
5850
|
||
0,102
|
||
0,402
|
||
1,46
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
412
|
||
Tabelle 14.5 N2XS2Y 18/30 kV – Elektrische Kennwerte
|
||
(bei Dreiecksanordnung) und Abmessungen
|
||
Angaben entsprechend DIN VDE 0276-620:
|
||
Min.
|
||
Außendurchmesser-Mindestwert
|
||
Max.
|
||
Außendurchmesser-Höchstwert
|
||
R´
|
||
Gleichstromwiderstandsbelag je Leiter bei 20 °C
|
||
Richtwerte entsprechend [14.1]:
|
||
Gewicht
|
||
X´
|
||
Induktiver Widerstandsbelag je Leiter bei 50 Hz
|
||
C´
|
||
Betriebskapazitätsbelag bei 20 °C
|
||
Ladestrom
|
||
1) für erdverlegte Kabel ist Schirmquerschnitt 16 mm2 zulässig
|
||
Aderzahl
|
||
Querschnitt
|
||
Leiterform
|
||
Außendurch -
|
||
messer
|
||
R'
|
||
Gewicht
|
||
X'
|
||
C'
|
||
Lade-
|
||
strom
|
||
Min.
|
||
mm
|
||
Max.
|
||
mm
|
||
Ω/km
|
||
kg/km
|
||
Ω/km
|
||
μF/km
|
||
A/km
|
||
1 × 50 RM/16
|
||
33
|
||
38
|
||
0,387
|
||
1400
|
||
0,156
|
||
0,136
|
||
0,74
|
||
1 × 70 RM/16
|
||
35
|
||
40
|
||
0,268
|
||
1600
|
||
0,147
|
||
0,151
|
||
0,82
|
||
1 × 95 RM/16
|
||
36
|
||
41
|
||
0,193
|
||
1900
|
||
0,140
|
||
0,165
|
||
0,90
|
||
1 × 120 RM/16
|
||
38
|
||
43
|
||
0,153
|
||
2200
|
||
0,135
|
||
0,178
|
||
0,97
|
||
1 × 150 RM/251)
|
||
39
|
||
44
|
||
0,124
|
||
2550
|
||
0,130
|
||
0,191
|
||
1,04
|
||
1 × 185 RM/251)
|
||
41
|
||
46
|
||
0,0991
|
||
2950
|
||
0,126
|
||
0,205
|
||
1,12
|
||
1 × 240 RM/251)
|
||
43
|
||
48
|
||
0,0754
|
||
3550
|
||
0,121
|
||
0,227
|
||
1,24
|
||
1 × 300 RM/251)
|
||
46
|
||
51
|
||
0,0601
|
||
4200
|
||
0,117
|
||
0,244
|
||
1,33
|
||
1 × 400 RM/35
|
||
49
|
||
54
|
||
0,0470
|
||
5150
|
||
0,112
|
||
0,271
|
||
1,47
|
||
1 × 500 RM/35
|
||
52
|
||
57
|
||
0,0366
|
||
6250
|
||
0,109
|
||
0,295
|
||
1,61
|
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|
||
|
||
413
|
||
14.2 Beispiele zur Beurteilung der Kurzzeitbelastbarkeit von
|
||
Kabeln
|
||
Die Belastbarkeit von Kabelstrecken wird in der Regel nach den Anga-
|
||
ben in den einzelnen DINVDE-Bestimmungen für die jeweiligen Kabel-
|
||
typen und der DIN VDE 0276-1000 beurteilt. Kabel sind aber ohne
|
||
Einschränkung der Lebensdauer zeitlich begrenzt höher belastbar als
|
||
mit den in den Normen der Reihe DIN VDE 0276 angegebenen Strom-
|
||
werten, da die Lebensdauer allein durch die Kabeltemperatur und nicht
|
||
durch die maximal auftretende Stromstärke bestimmt wird. Dabei ist zu
|
||
beachten, dass an keiner Stelle (z. B. in den Garnituren) zulässige
|
||
Grenztemperaturen überschritten werden. Eine zeitlich begrenzte Be-
|
||
lastung, die über den angegebenen Stromwerten liegt, aber nicht zu
|
||
einer Überschreitung der zulässigen Kabeltemperatur führt, ist daher
|
||
strenggenommen keine Überlastung. Mit Rücksicht auf den allgemeinen
|
||
Sprachgebrauch wird im Folgenden jedoch der Begriff „Überlastbarkeit“
|
||
für den genannten Sachverhalt verwendet.
|
||
Früher fehlten für die Bestimmung der Überlastbarkeit, z. B. bei Netz -
|
||
umschaltungen, praxisbezogene Aussagen. Die in der älteren Literatur
|
||
angegebenen bzw. nach dem CIGRE-Verfahren berechneten Aufheiz-
|
||
kurven erwiesen sich zur Beurteilung der Überlastbarkeit als nicht wirk-
|
||
lichkeitsnah.
|
||
Von einem Kabelhersteller und einem Netzbetreiber wurde ein Berech-
|
||
nungsverfahren erarbeitet, dessen Ergebnisse gut mit gemessenen
|
||
Werten übereinstimmen. Mit Hilfe dieses Verfahrens sind für verschie-
|
||
dene Kabeltypen Kurvenscharen errechnet worden, aus denen Über-
|
||
lastfaktoren als Funktion der Vorlast und der Überlastungsdauer
|
||
entnommen werden können. Da sich erhebliche Überlastfaktoren bzw.
|
||
Überlastbarkeitsdauern ergeben, kann die gezielte Nutzung dieser
|
||
Überlastbarkeit für den Netzbetrieb von großer Bedeutung sein. Zu be-
|
||
merken ist, dass die Werte auf der sicheren Seite liegen und noch nicht
|
||
zur Überschreitung der zulässigen Kabeltemperatur führen. Im Stö-
|
||
rungsfall können die Kabel unter Inkaufnahme eines gewissen Lebens-
|
||
dauerverzehrs noch höher belastet werden als hier dargestellt; dann
|
||
handelt es sich allerdings um eine „echte“ Überlastung.
|
||
Für die beiden Kabeltypen NKBA und NA2XS2Y werden Berechnungs-
|
||
beispiele angegeben.
|
||
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|
||
|
||
414
|
||
14.2.1 Randbedingungen für die Berechnung
|
||
Als Grenztemperaturen für die Überlastbarkeitsrechnungen wurden die
|
||
nach den DIN-VDE-Bestimmungen zulässigen Kabeltemperaturen an-
|
||
gesetzt, d. h. eine thermische Überlastung und damit ein erhöhter Le-
|
||
bensdauerverzehr erfolgen bei Ausschöpfung der hier angegebenen
|
||
Überlastbarkeit nicht. Die Temperatur des ungestörten Erdbodens ist
|
||
gemäß DIN VDE 0276-1000 mit 20 °C angenommen; es wurde dosierte
|
||
Bodenaustrocknung berücksichtigt. Der spezifische Wärmewiderstand
|
||
des völlig ausgetrockneten Erdbodens wurde mit 2,5 K · m/W angesetzt
|
||
und der des feuchten Erdbodens mit 1 K · m/W. Für die Kabel wurde
|
||
beidseitige Erdung des Metallmantels bzw. des Kupferschirms voraus-
|
||
gesetzt. Die Kurven gelten für eine Legetiefe von 70 cm; beim einadrigen
|
||
Kabel für Dreieckslegung (Leiterabstand = Kabeldurchmesser).
|
||
14.2.2 Vorlaststrom und Tageslastspiel
|
||
Ausschlaggebend für eine zulässige Kurzzeitlast ist die Kabeltemperatur
|
||
im Einsetzzeitpunkt. Diese hängt vom Vorlaststrom ab, der durch die
|
||
Tageshöchstlast Iv und das Tageslastspiel beschrieben wird. Der Vor-
|
||
laststrom der mit einer anschließenden Kurzzeitlast zu beaufschlagen-
|
||
den Kabelstrecke wurde nicht als zeitlich konstant angenommen,
|
||
sondern einem Tageslastspiel mit dem Belastungsgrad 0,7 (EVU-Last)
|
||
folgend. Den Beispielen liegt das folgende vereinfachte Modell zu-
|
||
grunde: 10 h mit Iv, 10 h mit 0,6 · Iv und 4 h mit 0,2 · Iv.
|
||
Für die Berechnungen und Diagramme wurden zwei Grenzfälle betrach-
|
||
tet:
|
||
a) Einsetzzeitpunkt 0 h (günstigster Fall)
|
||
In diesem Fall wird angenommen, dass die Kurzzeitlast dann einsetzt,
|
||
wenn das Kabel 4 h lang mit der niedrigsten Stufe des EVU-Lastspiels
|
||
belastet war (Bild 14.1), also 4 h lang den Strom 0,2 · Iv führte.
|
||
b) Einsetzzeitpunkt 10 h (ungünstigster Fall)
|
||
In diesem Fall wird angenommen, dass die Kurzzeitlast dann einsetzt,
|
||
wenn das Kabel 10 h lang mit der höchsten Stufe des EVU-Lastspiels
|
||
belastet war (Bild 14.2), also 10 h lang den Strom Iv führte.
|
||
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|
||
|
||
415
|
||
Bild 14.1 Zulässige Kurzzeitlast, günstigster Einsetzzeitpunkt (0 h)
|
||
Bild 14.2 Zulässige Kurzzeitlast, ungünstigster Einsetzzeitpunkt (10 h)
|
||
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|
||
|
||
14.2.3 Belastbarkeit und Kurzzeitlastfaktoren
|
||
Der Bemessungsstrom Ir stellt bei in Erde gelegten Kabeln den zulässi-
|
||
gen Strom gemäß DIN VDE 0276 bei einem Belastungsgrad von 0,7
|
||
dar. Ein Belastungsgrad von 0,7 kann in EVU-Netzen – auch bei Spei-
|
||
cherheizung – in aller Regel als gegeben vorausgesetzt werden. Die
|
||
Belastbarkeit Iz weicht vom Bemessungsstrom Ir ab, wenn abweichende
|
||
Randbedingungen vorliegen, und berechnet sich nach DIN VDE 0276-
|
||
1000 allgemein mit Iz= fi· Ir, wobei die Faktoren fi von den Randbedin-
|
||
gungen abhängen. Die Kurzzeitbelastbarkeit wird mit Izk bezeichnet, der
|
||
Kurzzeitlastfaktor fizk = Izk/Ir lässt sich aus den Beispieldiagrammen (Bild
|
||
14.3 bis Bild 14.6) ablesen.
|
||
Bei den betrachteten Kabeltypen ist
|
||
Ir = 308 A
|
||
für NKBA
|
||
3 × 120 SM
|
||
6/10 kV
|
||
Ir = 319 A
|
||
für NA2XS2Y
|
||
1 × 150 RM
|
||
12/20 kV
|
||
Die Tageshöchstlast Iv ist ein variabler Parameter und ist in den Beispie-
|
||
len auf den Bemessungsstrom Ir bezogen. Für verschiedene Iv/Ir sind
|
||
Kurvenscharen für die Kurzzeitlastfaktoren angegeben. Um zwei Grenz -
|
||
werte zu berechnen, sind die Kurvenscharen jeweils für den günstigsten
|
||
Einsetzzeitpunkt (0 h) und den ungünstigsten Zeitpunkt (10 h) angege-
|
||
ben. Als Grenztemperaturen wurden nach DIN VDE die zulässigen
|
||
Kabeltemperaturen 65 °C bei NKBA und 90 °C bei NA2XS2Y angesetzt.
|
||
Den Kurven ist zu entnehmen, wie hoch ein Kabel für eine begrenzte
|
||
Zeit tzk mit einer Kurzzeitlast Izk belastet werden darf, wenn es eine be-
|
||
stimmte Vorlast, repräsentiert durch die Tageshöchstlast Iv und den Ein-
|
||
setzzeitpunkt, führte.
|
||
14.2.4 Beispiel für die Anwendung der Diagramme
|
||
Ein Kabel des Typs NA2XS2Y 3 × 1 × 150 RM 12/20 kV führt seit Tagen
|
||
EVU-Last mit einer Tageshöchstlast von Iv= 160 A (thermisch einge-
|
||
schwungener Zustand).
|
||
Mit einem Bemessungsstrom nach DIN VDE von Ir= 319 A ergibt sich
|
||
als Vorlastfaktor:
|
||
Iv/ Ir = 160 A / 319 A = 0,5
|
||
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|
||
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|
||
|
||
Setzt die Kurzzeitlast zu Beginn des Tageslastspiels ein (Einsetzzeit-
|
||
punkt 0 h), so ergibt sich aus Bild 14.5 für eine Beanspruchungsdauer
|
||
von tzk= 1 h ein Kurzzeitlasttfaktor von Izk/Ir= 1,82. Das Kabel ist eine
|
||
Stunde lang mit 1,82 Ir= 581 A belastbar, bevor es seine zulässige Ka-
|
||
beltemperatur erreicht.
|
||
Die Kurzzeitlastfaktoren für beliebige Einsetzzeitpunkte der Kurzzeitlast
|
||
liegen zwischen den beiden Extremwerten, die sich für die Einsetzzeit-
|
||
punkte 0 h und 10 h ergeben. Sie können hinreichend genau durch In-
|
||
terpolation abgeschätzt werden.
|
||
Statt für eine bestimmte Beanspruchungsdauer die zulässige Kurzzeit-
|
||
last Izk zu ermitteln, kann bei gegebener Kurzzeitlast auch die zulässige
|
||
Belastbarkeitszeit tzk mit Hilfe der Diagramme bestimmt werden.
|
||
In Tabelle 14.6 sind die Ergebnisse der Berechnungen für einige Kabel-
|
||
typen und unterschiedliche Tageshöchstlasten, Einsetzzeitpunkte und
|
||
Beanspruchungsdauern zusammengefasst.
|
||
Aus der Tabelle 14.6 lässt sich z. B. ablesen, wie hoch die zulässige
|
||
kurzzeitige Belastung eines 1-kV-Kabels des Typs NAYY 4 × 150 SE sein
|
||
darf. Es wird angenommen, dass das Kabel 10 Stunden nach Beginn
|
||
des EVU-Lastspiels bei einer Vorlast von Iv= 0,4 ·Ir= 110 A im Zuge von
|
||
Umschaltarbeiten eine Stunde lang mit erhöhter Last betrieben werden
|
||
soll. Aus der Tabelle 14.6 wird für den Einsetzzeitpunkt 10 h und eine
|
||
Beanspruchungsdauer tzk= 1 h der Wert Izk/10/1 = 373 A entnommen.
|
||
Dies entspricht 1,36 ·Ir.
|
||
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|
||
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|
||
|
||
418
|
||
Bild 14.3 Kurzzeitlastfaktoren Izk / Ir als Funktion der
|
||
Beanspruchungs dauer tzk mit dem Parameter Iv / Ir
|
||
(NKBA, Einsetzzeitpunkt 0 h)
|
||
Iv Vorlaststrom
|
||
Ir Bemessungsstrom
|
||
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||
|
||
419
|
||
Bild 14.4 Kurzzeitlastfaktoren Izk / Ir als Funktion der
|
||
Beanspruchungsdauer tzk mit dem Parameter Iv / Ir
|
||
(NKBA, Einsetzzeitpunkt 10 h)
|
||
Iv Vorlaststrom
|
||
Ir Bemessungsstrom
|
||
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|
||
|
||
420
|
||
Bild 14.5 Kurzzeitlastfaktoren Izk / Ir als Funktion der
|
||
Beanspruchungs dauer tzk mit dem Parameter Iv / Ir
|
||
(NA2XS2Y, Einsetzzeitpunkt 0 h)
|
||
Iv Vorlaststrom
|
||
Ir Bemessungsstrom
|
||
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||
|
||
421
|
||
Bild 14.6 Kurzzeitlastfaktoren Izk / Ir als Funktion der
|
||
Beanspruchungsdauer tzk mit dem Parameter Iv / Ir
|
||
(NA2XS2Y, Einsetzzeitpunkt 10 h)
|
||
Iv Vorlaststrom
|
||
Ir Bemessungsstrom
|
||
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||
|
||
422
|
||
Tabelle 14.6 Kurzzeitbelastbarkeit ausgewählter Kabeltypen
|
||
abhängig von Vorlast, Beanspruchungsdauer und
|
||
Einsetzzeitpunkt
|
||
U Nennspannung
|
||
Ir Bemessungsstrom entsprechend DIN VDE 0276 (unter
|
||
Berücksichtigung der Bodenaustrocknung)
|
||
Iv Angenommene Tageshöchstlast (Vorlast),
|
||
jeweils Werte mit 0,7 Ir und 0,4 Ir
|
||
1) Einsetzzeitpunkt: Stunden nach Beginn des EVU-Lastspiels
|
||
Zulässige Kurzzeitbelastbarkeit Izk
|
||
bei Einsetzzeitpunkt1)
|
||
0 h
|
||
10 h
|
||
Beanspruchungs-
|
||
dauer
|
||
Beanspruchungs-
|
||
dauer
|
||
1 h
|
||
3 h
|
||
1 h
|
||
3 h
|
||
U
|
||
Kabeltyp
|
||
Querschnitt
|
||
Ir
|
||
Iv
|
||
Izk/0/1
|
||
Izk/0/3
|
||
Izk/10/1
|
||
Izk/10/3
|
||
kV
|
||
A
|
||
A
|
||
A
|
||
A
|
||
A
|
||
A
|
||
1
|
||
NYY
|
||
4 × 95 SM
|
||
280
|
||
196
|
||
112
|
||
362
|
||
374
|
||
320
|
||
331
|
||
336
|
||
369
|
||
310
|
||
327
|
||
NYY
|
||
4 × 120 SM
|
||
318
|
||
223
|
||
127
|
||
424
|
||
445
|
||
392
|
||
388
|
||
390
|
||
433
|
||
359
|
||
380
|
||
NAYY
|
||
4 × 150 SE
|
||
275
|
||
193
|
||
110
|
||
366
|
||
383
|
||
319
|
||
332
|
||
338
|
||
373
|
||
308
|
||
330
|
||
10
|
||
NKBA
|
||
3 × 95 SM
|
||
269
|
||
188
|
||
108
|
||
349
|
||
372
|
||
311
|
||
322
|
||
331
|
||
364
|
||
299
|
||
320
|
||
NKBA
|
||
3 × 120 SM
|
||
308
|
||
216
|
||
123
|
||
414
|
||
434
|
||
360
|
||
374
|
||
383
|
||
426
|
||
348
|
||
371
|
||
20
|
||
NEKEBA
|
||
3 × 95 RM
|
||
276
|
||
193
|
||
110
|
||
350
|
||
363
|
||
310
|
||
320
|
||
325
|
||
353
|
||
301
|
||
317
|
||
NEKEBA
|
||
3 × 120 RM
|
||
314
|
||
220
|
||
126
|
||
440
|
||
465
|
||
375
|
||
395
|
||
405
|
||
451
|
||
362
|
||
390
|
||
NA2XS2Y
|
||
1 × 150 RM
|
||
319
|
||
223
|
||
128
|
||
542
|
||
592
|
||
436
|
||
472
|
||
492
|
||
577
|
||
415
|
||
468
|
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||
|
||
423
|
||
14.3 Faktoren für Wirtschaftlichkeitsberechnungen
|
||
In den folgenden Formeln gilt:
|
||
n Zeitraum (a)
|
||
p Zinssatz (%)
|
||
q Zinsfaktor q = 1 +
|
||
Annuitätenfaktoren
|
||
Der Annuitätenfaktor a wird nach Formel 12.2 ermittelt:
|
||
a =
|
||
Tabelle 14.7 zeigt eine Auswahl von Annuitätenfaktoren.
|
||
Abzinsfaktoren
|
||
Kosten Kn im Jahr n werden mit dem Abzinsfaktor nach Formel 12.3 auf
|
||
den Betrachtungszeitpunkt abgezinst.
|
||
Abzinsfaktor:
|
||
Tabelle 14.8 zeigt eine Auswahl von Abzinsfaktoren.
|
||
Rentenbarwertfaktoren
|
||
Der Rentenbarwertfaktor r wird nach Formel 12.5 ermittelt:
|
||
r =
|
||
Tabelle 14.9 zeigt eine Auswahl von Rentenbarwertfaktoren.
|
||
p
|
||
100
|
||
qn (q – 1)
|
||
qn – 1
|
||
1
|
||
qn
|
||
qn – 1
|
||
qn(q – 1)
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
424
|
||
Tabelle 14.7 Annuitätenfaktoren
|
||
Zinssatz p in %
|
||
n
|
||
3
|
||
4
|
||
5
|
||
6
|
||
7
|
||
8
|
||
9
|
||
10
|
||
1
|
||
1,0300
|
||
1,0400
|
||
1,0500
|
||
1,0600
|
||
1,0700
|
||
1,0800
|
||
1,0900
|
||
1,1000
|
||
2
|
||
0,5226
|
||
0,5302
|
||
0,5378
|
||
0,5454
|
||
0,5531
|
||
0,5608
|
||
0,5685
|
||
0,5762
|
||
3
|
||
0,3535
|
||
0,3603
|
||
0,3672
|
||
0,3741
|
||
0,3811
|
||
0,3880
|
||
0,3951
|
||
0,4021
|
||
4
|
||
0,2690
|
||
0,2755
|
||
0,2820
|
||
0,2886
|
||
0,2952
|
||
0,3019
|
||
0,3087
|
||
0,3155
|
||
5
|
||
0,2184
|
||
0,2246
|
||
0,2310
|
||
0,2374
|
||
0,2439
|
||
0,2505
|
||
0,2571
|
||
0,2638
|
||
6
|
||
0,1846
|
||
0,1908
|
||
0,1970
|
||
0,2034
|
||
0,2098
|
||
0,2163
|
||
0,2229
|
||
0,2296
|
||
7
|
||
0,1605
|
||
0,1666
|
||
0,1728
|
||
0,1791
|
||
0,1856
|
||
0,1921
|
||
0,1987
|
||
0,2054
|
||
8
|
||
0,1425
|
||
0,1485
|
||
0,1547
|
||
0,1610
|
||
0,1675
|
||
0,1740
|
||
0,1807
|
||
0,1874
|
||
9
|
||
0,1284
|
||
0,1345
|
||
0,1407
|
||
0,1470
|
||
0,1535
|
||
0,1601
|
||
0,1668
|
||
0,1736
|
||
10
|
||
0,1172
|
||
0,1233
|
||
0,1295
|
||
0,1359
|
||
0,1424
|
||
0,1490
|
||
0,1558
|
||
0,1627
|
||
11
|
||
0,1081
|
||
0,1141
|
||
0,1204
|
||
0,1268
|
||
0,1334
|
||
0,1401
|
||
0,1469
|
||
0,1540
|
||
12
|
||
0,1005
|
||
0,1066
|
||
0,1128
|
||
0,1193
|
||
0,1259
|
||
0,1327
|
||
0,1397
|
||
0,1468
|
||
13
|
||
0,0940
|
||
0,1001
|
||
0,1065
|
||
0,1130
|
||
0,1197
|
||
0,1265
|
||
0,1336
|
||
0,1408
|
||
14
|
||
0,0885
|
||
0,0947
|
||
0,1010
|
||
0,1076
|
||
0,1143
|
||
0,1213
|
||
0,1284
|
||
0,1357
|
||
15
|
||
0,0838
|
||
0,0899
|
||
0,0963
|
||
0,1030
|
||
0,1098
|
||
0,1168
|
||
0,1241
|
||
0,1315
|
||
16
|
||
0,0796
|
||
0,0858
|
||
0,0923
|
||
0,0990
|
||
0,1059
|
||
0,1130
|
||
0,1203
|
||
0,1278
|
||
17
|
||
0,0760
|
||
0,0822
|
||
0,0887
|
||
0,0954
|
||
0,1024
|
||
0,1096
|
||
0,1170
|
||
0,1247
|
||
18
|
||
0,0727
|
||
0,0790
|
||
0,0855
|
||
0,0924
|
||
0,0994
|
||
0,1067
|
||
0,1142
|
||
0,1219
|
||
19
|
||
0,0698
|
||
0,0761
|
||
0,0827
|
||
0,0896
|
||
0,0968
|
||
0,1041
|
||
0,1117
|
||
0,1195
|
||
20
|
||
0,0672
|
||
0,0736
|
||
0,0802
|
||
0,0872
|
||
0,0944
|
||
0,1019
|
||
0,1095
|
||
0,1175
|
||
25
|
||
0,0574
|
||
0,0640
|
||
0,0710
|
||
0,0782
|
||
0,0858
|
||
0,0937
|
||
0,1018
|
||
0,1102
|
||
30
|
||
0,0510
|
||
0,0578
|
||
0,0651
|
||
0,0726
|
||
0,0806
|
||
0,0888
|
||
0,0973
|
||
0,1061
|
||
35
|
||
0,0465
|
||
0,0536
|
||
0,0611
|
||
0,0690
|
||
0,0772
|
||
0,0858
|
||
0,0946
|
||
0,1037
|
||
40
|
||
0,0433
|
||
0,0505
|
||
0,0583
|
||
0,0665
|
||
0,0750
|
||
0,0839
|
||
0,0930
|
||
0,1023
|
||
45
|
||
0,0408
|
||
0,0483
|
||
0,0563
|
||
0,0647
|
||
0,0735
|
||
0,0826
|
||
0,0919
|
||
0,1014
|
||
50
|
||
0,0389
|
||
0,0466
|
||
0,0548
|
||
0,0634
|
||
0,0725
|
||
0,0817
|
||
0,0912
|
||
0,1009
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
425
|
||
Tabelle 14.8 Abzinsfaktoren
|
||
Zinssatz p in %
|
||
n
|
||
3
|
||
4
|
||
5
|
||
6
|
||
7
|
||
8
|
||
9
|
||
10
|
||
1
|
||
0,9709
|
||
0,9615
|
||
0,9524
|
||
0,9434
|
||
0,9346
|
||
0,9259
|
||
0,9174
|
||
0,9091
|
||
2
|
||
0,9426
|
||
0,9246
|
||
0,9070
|
||
0,8900
|
||
0,8734
|
||
0,8573
|
||
0,8417
|
||
0,8264
|
||
3
|
||
0,9151
|
||
0,8890
|
||
0,8638
|
||
0,8396
|
||
0,8163
|
||
0,7938
|
||
0,7722
|
||
0,7513
|
||
4
|
||
0,8885
|
||
0,8548
|
||
0,8227
|
||
0,7921
|
||
0,7629
|
||
0,7350
|
||
0,7084
|
||
0,6830
|
||
5
|
||
0,8626
|
||
0,8219
|
||
0,7835
|
||
0,7473
|
||
0,7130
|
||
0,6806
|
||
0,6499
|
||
0,6209
|
||
6
|
||
0,8375
|
||
0,7903
|
||
0,7462
|
||
0,7050
|
||
0,6663
|
||
0,6302
|
||
0,5963
|
||
0,5645
|
||
7
|
||
0,8131
|
||
0,7599
|
||
0,7107
|
||
0,6651
|
||
0,6227
|
||
0,5835
|
||
0,5470
|
||
0,5132
|
||
8
|
||
0,7894
|
||
0,7307
|
||
0,6768
|
||
0,6274
|
||
0,5820
|
||
0,5403
|
||
0,5019
|
||
0,4665
|
||
9
|
||
0,7664
|
||
0,7026
|
||
0,6446
|
||
0,5919
|
||
0,5439
|
||
0,5002
|
||
0,4604
|
||
0,4241
|
||
10
|
||
0,7441
|
||
0,6756
|
||
0,6139
|
||
0,5584
|
||
0,5083
|
||
0,4632
|
||
0,4224
|
||
0,3855
|
||
11
|
||
0,7224
|
||
0,6496
|
||
0,5847
|
||
0,5268
|
||
0,4751
|
||
0,4289
|
||
0,3875
|
||
0,3505
|
||
12
|
||
0,7014
|
||
0,6246
|
||
0,5568
|
||
0,4970
|
||
0,4440
|
||
0,3971
|
||
0,3555
|
||
0,3186
|
||
13
|
||
0,6810
|
||
0,6006
|
||
0,5303
|
||
0,4688
|
||
0,4150
|
||
0,3677
|
||
0,3262
|
||
0,2897
|
||
14
|
||
0,6611
|
||
0,5775
|
||
0,5051
|
||
0,4423
|
||
0,3878
|
||
0,3405
|
||
0,2992
|
||
0,2633
|
||
15
|
||
0,6419
|
||
0,5553
|
||
0,4810
|
||
0,4173
|
||
0,3624
|
||
0,3152
|
||
0,2745
|
||
0,2394
|
||
16
|
||
0,6232
|
||
0,5339
|
||
0,4581
|
||
0,3936
|
||
0,3387
|
||
0,2919
|
||
0,2519
|
||
0,2176
|
||
17
|
||
0,6050
|
||
0,5134
|
||
0,4363
|
||
0,3714
|
||
0,3166
|
||
0,2703
|
||
0,2311
|
||
0,1978
|
||
18
|
||
0,5874
|
||
0,4936
|
||
0,4155
|
||
0,3503
|
||
0,2959
|
||
0,2502
|
||
0,2120
|
||
0,1799
|
||
19
|
||
0,5703
|
||
0,4746
|
||
0,3957
|
||
0,3305
|
||
0,2765
|
||
0,2317
|
||
0,1945
|
||
0,1635
|
||
20
|
||
0,5537
|
||
0,4564
|
||
0,3769
|
||
0,3118
|
||
0,2584
|
||
0,2145
|
||
0,1784
|
||
0,1486
|
||
25
|
||
0,4776
|
||
0,3751
|
||
0,2953
|
||
0,2330
|
||
0,1842
|
||
0,1460
|
||
0,1160
|
||
0,0923
|
||
30
|
||
0,4120
|
||
0,3083
|
||
0,2314
|
||
0,1741
|
||
0,1314
|
||
0,0994
|
||
0,0754
|
||
0,0573
|
||
35
|
||
0,3554
|
||
0,2534
|
||
0,1813
|
||
0,1301
|
||
0,0937
|
||
0,0676
|
||
0,0490
|
||
0,0356
|
||
40
|
||
0,3066
|
||
0,2083
|
||
0,1420
|
||
0,0972
|
||
0,0668
|
||
0,0460
|
||
0,0318
|
||
0,0221
|
||
45
|
||
0,2644
|
||
0,1712
|
||
0,1113
|
||
0,0727
|
||
0,0476
|
||
0,0313
|
||
0,0207
|
||
0,0137
|
||
50
|
||
0,2281
|
||
0,1407
|
||
0,0872
|
||
0,0543
|
||
0,0339
|
||
0,0213
|
||
0,0134
|
||
0,0085
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
426
|
||
Tabelle 14.9 Rentenbarwertfaktoren
|
||
Zinssatz p in %
|
||
n
|
||
3
|
||
4
|
||
5
|
||
6
|
||
7
|
||
8
|
||
9
|
||
10
|
||
1
|
||
0,9709
|
||
0,9615
|
||
0,9524
|
||
0,9434
|
||
0,9346
|
||
0,9259
|
||
0,9174
|
||
0,9091
|
||
2
|
||
1,9135
|
||
1,8861
|
||
1,8594
|
||
1,8334
|
||
1,8080
|
||
1,7833
|
||
1,7591
|
||
1,7355
|
||
3
|
||
2,8286
|
||
2,7751
|
||
2,7232
|
||
2,6730
|
||
2,6243
|
||
2,5771
|
||
2,5313
|
||
2,4869
|
||
4
|
||
3,7171
|
||
3,6299
|
||
3,5460
|
||
3,4651
|
||
3,3872
|
||
3,3121
|
||
3,2397
|
||
3,1699
|
||
5
|
||
4,5797
|
||
4,4518
|
||
4,3295
|
||
4,2124
|
||
4,1002
|
||
3,9927
|
||
3,8897
|
||
3,7908
|
||
6
|
||
5,4172
|
||
5,2421
|
||
5,0757
|
||
4,9173
|
||
4,7665
|
||
4,6229
|
||
4,4859
|
||
4,3553
|
||
7
|
||
6,2303
|
||
6,0021
|
||
5,7864
|
||
5,5824
|
||
5,3893
|
||
5,2064
|
||
5,0330
|
||
4,8684
|
||
8
|
||
7,0197
|
||
6,7327
|
||
6,4632
|
||
6,2098
|
||
5,9713
|
||
5,7466
|
||
5,5348
|
||
5,3349
|
||
9
|
||
7,7861
|
||
7,4353
|
||
7,1078
|
||
6,8017
|
||
6,5152
|
||
6,2469
|
||
5,9952
|
||
5,7590
|
||
10
|
||
8,5302
|
||
8,1109
|
||
7,7217
|
||
7,3601
|
||
7,0236
|
||
6,7101
|
||
6,4177
|
||
6,1446
|
||
11
|
||
9,2526
|
||
8,7605
|
||
8,3064
|
||
7,8869
|
||
7,4987
|
||
7,1390
|
||
6,8052
|
||
6,4951
|
||
12
|
||
9,9540
|
||
9,3851
|
||
8,8633
|
||
8,3838
|
||
7,9427
|
||
7,5361
|
||
7,1607
|
||
6,8137
|
||
13
|
||
10,6350
|
||
9,9856
|
||
9,3936
|
||
8,8527
|
||
8,3577
|
||
7,9038
|
||
7,4869
|
||
7,1034
|
||
14
|
||
11,2961
|
||
10,5631
|
||
9,8986
|
||
9,2950
|
||
8,7455
|
||
8,2442
|
||
7,7862
|
||
7,3667
|
||
15
|
||
11,9379
|
||
11,1184
|
||
10,3797
|
||
9,7122
|
||
9,1079
|
||
8,5595
|
||
8,0607
|
||
7,6061
|
||
16
|
||
12,5611
|
||
11,6523
|
||
10,8378
|
||
10,1059
|
||
9,4466
|
||
8,8514
|
||
8,3126
|
||
7,8237
|
||
17
|
||
13,1661
|
||
12,1657
|
||
11,2741
|
||
10,4773
|
||
9,7632
|
||
9,1216
|
||
8,5436
|
||
8,0216
|
||
18
|
||
13,7535
|
||
12,6593
|
||
11,6896
|
||
10,8276
|
||
10,0591
|
||
9,3719
|
||
8,7556
|
||
8,2014
|
||
19
|
||
14,3238
|
||
13,1339
|
||
12,0853
|
||
11,1581
|
||
10,3356
|
||
9,6036
|
||
8,9501
|
||
8,3649
|
||
20
|
||
14,8775
|
||
13,5903
|
||
12,4622
|
||
11,4699
|
||
10,5940
|
||
9,8181
|
||
9,1285
|
||
8,5136
|
||
25
|
||
17,4131
|
||
15,6221
|
||
14,0939
|
||
12,7834
|
||
11,6536
|
||
10,6748
|
||
9,8226
|
||
9,0770
|
||
30
|
||
19,6004
|
||
17,2920
|
||
15,3725
|
||
13,7648
|
||
12,4090
|
||
11,2578
|
||
10,2737
|
||
9,4269
|
||
35
|
||
21,4872
|
||
18,6646
|
||
16,3742
|
||
14,4982
|
||
12,9477
|
||
11,6546
|
||
10,5668
|
||
9,6442
|
||
40
|
||
23,1148
|
||
19,7928
|
||
17,1591
|
||
15,0463
|
||
13,3317
|
||
11,9246
|
||
10,7574
|
||
9,7791
|
||
45
|
||
24,5187
|
||
20,7200
|
||
17,7741
|
||
15,4558
|
||
13,6055
|
||
12,1084
|
||
10,8812
|
||
9,8628
|
||
50
|
||
25,7298
|
||
21,4822
|
||
18,2559
|
||
15,7619
|
||
13,8007
|
||
12,2335
|
||
10,9617
|
||
9,9148
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
427
|
||
14.4 Normen und Richtlinien
|
||
Im Folgenden sind die in dem vorliegenden Kabelhandbuch zitierten
|
||
Normen, Bestimmungen, Richtlinien, Merkblätter usw. zusammenge-
|
||
stellt.
|
||
Es gilt immer der zum Zeitpunkt der Bearbeitung eines Projektes, der
|
||
Planung und Durchführung gültige Stand der Normen, einschließlich Er-
|
||
gänzungen. Hierzu ist es erforderlich sich umfassend im Vorfeld von Ak-
|
||
tivitäten von Arbeiten rund um die Kabelanlage mit den Normen und der
|
||
Rechtslage zu beschäftigen.
|
||
Grundsätzlich sind geltenden Normen, Bestimmungen, Vorschriften, Ver-
|
||
ordnungen und Gesetze einzuhalten, auch wenn diese hier nicht im Ka-
|
||
belhandbuch ausdrücklich genannt werden. Dies ist auf Grund der starken
|
||
und kontinuierlichen Internationalisierung der Normen nicht leistbar.
|
||
In Abschnitt 14.4.1 sind alle Normen und Bestimmungen zusammenge-
|
||
fasst, die als VDE-Bestimmung national veröffentlicht sind. Es sind je-
|
||
weils die Dokumentnummer (Klassifizierung), das Datum (Ausgabe-
|
||
datum mit Jahr und Monat) und der Titel dargestellt. Als Dokumentnum-
|
||
mer ist zuerst die allgemein gültige Normenbezeichnung, also DIN VDE,
|
||
DIN EN oder DIN IEC mit anschließendem Nummernschlüssel, aufge-
|
||
führt. Entwürfe sind durch ein vorangestelltes E gekennzeichnet. Die
|
||
Klassifizierung entsprechend VDE ist in Klammern dahinter gesetzt. Ge-
|
||
gebenenfalls ist nach der VDE-Bezeichnung die Klassifizierung des Do-
|
||
kuments in der DIN-Reihe angegeben. Das jeweilige neueste
|
||
Ausgabedatum der Norm kann über die Internet-Seiten der betreffenden
|
||
Normenorganisationen abgefragt werden:
|
||
www.vde-verlag.de
|
||
www.iec.ch
|
||
www.cenelec.org
|
||
Die Einträge wurden in der Reihenfolge der VDE-Klassifizierung ange-
|
||
ordnet, damit thematisch zusammengehörende Bestimmungen beiei-
|
||
nander stehen.
|
||
In den Abschnitten 14.4.2 bis 14.4.4 sind die DIN-Normen, die interna-
|
||
tionalen elektrotechnischen Normen (IEC-Normen) und die Normen auf-
|
||
geführt, die nicht zu einer der vorgenannten Gruppen gehören (Sonstige
|
||
Normen).
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
Auf eine Auflistung der CENELEC-Normen wurde hier verzichtet, da alle
|
||
relevanten europäischen Normen in das VDE-Vorschriftenwerk über-
|
||
nommen worden sind. Im Abschnitt 14.4.1 wird – falls relevant – der Zu-
|
||
sammenhang zwischen der jeweiligen nationalen Norm und der
|
||
entsprechenden internationalen bzw. europäischen Norm mit angege-
|
||
ben.
|
||
Um die Darstellung der Normen und Bestimmungen etwas übersichtli-
|
||
cher und kompakter zu gestalten, wurde bei Dokumenten mit mehreren
|
||
Teilen und mehreren Untergliederungen, soweit möglich, zunächst der
|
||
Haupttitel dargestellt. Bei bestimmten Normen, z. B. IEC 60811 und IEC
|
||
60287, wurde auf die Angabe der einzelnen Teile verzichtet. Der Titel
|
||
bezieht sich immer auf den fett gedruckten Teil der Dokumentnummer.
|
||
Bei den Teilen oder Unterteilen ist dann der Haupttitel oder Haupttitel
|
||
und Titel des übergeordneten Teils nicht mehr genannt. Die Zuordnung
|
||
ist durch die Einrückung sowie den Fettdruck erkennbar; außerdem
|
||
haben die Dokumenteinträge, die als Zusammenfassung für übergeord-
|
||
nete Titel dienen, kein Ausgabedatum.
|
||
Zu beachten ist, dass die Nummern der Änderungen zu den Harmoni-
|
||
sierungsdokumenten (HD) und der VDE 0276 in der Regel nicht iden-
|
||
tisch sind.
|
||
Es wird darauf hingewiesen, dass bei einigen Entwürfen das Unterko-
|
||
mittee die Ermächtigung ausgesprochen hat, dass das Prüf- und Zerti-
|
||
fizierungsinstitut des VDE die Zeichengenehmigung auf der Basis des
|
||
vorliegenden Entwurfes erteilen kann.
|
||
In Abschnitt 14.4.5 sind die zitierten Richtlinien, Empfehlungen und
|
||
Merkblätter sowie wichtige Unfallverhütungsvorschriften (DGUV-Bestim -
|
||
mungen) ebenfalls ohne Erscheinungsdatum aufgeführt.
|
||
428
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
429
|
||
14.4.1 DIN VDE-, DIN EN-, DIN IEC-Normen (als VDE-Bestim-
|
||
mungen klassifiziert)
|
||
DIN VDE 0100 (VDE 0100)
|
||
Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1.000 V
|
||
DIN VDE 0100 Beiblatt 5 (VDE 0100 Beiblatt 5) 1995-11
|
||
Maximal zulässige Längen von Kabeln und Leitungen unter Berücksichti-
|
||
gung des Schutzes bei indirektem Berühren, des Schutzes bei Kurz-
|
||
schluss und des Spannungsfalls
|
||
DIN VDE 0100-100 (VDE 0100-100) 2009-06
|
||
Teil 1: Allgemeine Grundsätze, Bestimmungen allgemeiner Merkmale, Begriffe
|
||
(IEC 60364-1: 2005, modifiziert); Deutsche Übernahme HD 60364-1: 2008
|
||
DIN VDE 0100-200 (VDE 0100-200) 2006-06
|
||
Teil 200: Begriffe (IEC 60050-826: 2004, modifiziert)
|
||
DIN VDE 0100-410 (VDE 0100-410) 2007-06
|
||
Teil 4-41: Schutzmaßnahmen – Schutz gegen elektrischen Schlag (IEC
|
||
60364-4-41: 2005, modifiziert); Deutsche Übernahme HD 384.4.41 S2: 2007
|
||
DIN VDE 0100-430 (VDE 0100-430) 2010-10
|
||
Teil 4-43:Schutzmaßnahmen; Schutz bei Überstrom (IEC 60364-4-43:
|
||
2008, modifiziert + Corrigendum Okt. 2008); Deutsche Übernahme HD
|
||
60364-4-43: 2010
|
||
DIN VDE 0100-520 (VDE 0100-520) 2003-06
|
||
Teil 5: Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel; Kapitel 52:
|
||
Kabel- und Leitungsanlagen (IEC 60364-5-52: 1993, modifiziert); Deut-
|
||
sche Fassung HD 384.5.52 S1: 1995 + A1: 1998
|
||
DIN VDE 0100-520-Berichtigung 1 2003-08
|
||
Berichtigung 1
|
||
DIN VDE 0100-520 Beiblatt 1 (VDE 0100-520 Beiblatt 1) 2008-10
|
||
Leitfaden für elektrische Anlagen – Auswahl und Errichtung elektrischer
|
||
Betriebsmittel; Kabel- und Leitungsanlagen; Begrenzung des Temperatur-
|
||
anstiegs bei Schnittstellenanschlüssen; Deutsche Fassung CLC/TR
|
||
50479: 2007
|
||
DIN VDE 0100-520 Beiblatt 2 (VDE 0100-520 Beiblatt 2) 2010-10
|
||
Beiblatt 2: Schutz bei Überlast, Auswahl von Überstrom-Schutz einrich -
|
||
tungen, maximal zulässige Kabel- und Leitungslängen zur Einhaltung des
|
||
zulässigen Spannungsfalls und der Abschaltzeiten zum Schutz gegen elek-
|
||
trischen Schlag
|
||
DIN VDE 0100-732 (VDE 0100-732) 1995-07
|
||
Teil 732: Hausanschlüsse in öffentlichen Kabelnetzen
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
430
|
||
DIN VDE 0100-736 (VDE 0100-736) DIN 57100-736 1983-11
|
||
Niederspannungsstromkreise in Hochspannungsschaltfeldern
|
||
DIN VDE 0101 (VDE 0101) 2000-01
|
||
Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen über 1 kV
|
||
DIN EN 60909-0 (VDE 0102) 2002-07
|
||
Kurzschlussströme in Drehstromnetzen – Teil 0: Berechnung der Ströme (IEC
|
||
60909-0:2001); Deutsche Fassung EN 60909-0: 2001
|
||
DIN EN 50191 (VDE 0104) 2001-01
|
||
Errichten und Betreiben elektrischer Prüfanlagen
|
||
DIN EN 50200 (VDE 0482)
|
||
Normreihe für Brandfallprüfungen
|
||
DIN VDE 0105-100 (VDE 0105) 2009-10
|
||
Betrieb von elektrischen Anlagen
|
||
Teil 100 Allgemeine Festlegungen
|
||
DIN VDE 0105-1 (VDE 0105-1) DIN EN 50110-1 2005-06
|
||
Deutsche Fassung EN 50110-1: 2004
|
||
DIN VDE V 0109 (VDE V 0109) 2009-10
|
||
Instandhaltung von Anlagen und Betriebsmitteln
|
||
in elektrischen Versorgungsnetzen
|
||
Teil 1 Systemaspekte und Verfahren 2014-09
|
||
Teil 2 Zustandsfeststellung von Betriebsmitteln/Anlagen 2014-09
|
||
DIN VDE 0115 (VDE 0115)
|
||
Bahnanwendungen
|
||
DIN VDE 0115-1 (VDE 0115-1) 2002-06
|
||
Allgemeine Bau- und Schutzbestimmungen, zusätzliche Anforderungen
|
||
DIN EN 50122-1 (VDE 0115-3) 2011-09
|
||
Ortsfeste Bahnanlagen, Schutzmaßnahmen in Bezug auf elektrische Si-
|
||
cherheit und Erdung
|
||
DIN VDE 0150 (VDE 0150) DIN EN 50162 2005-05
|
||
Schutz gegen Korrosion durch Streuströme aus Gleichstromanlagen; Deut-
|
||
sche Fassung EN 50162: 2004
|
||
DIN VDE 0207 (VDE 0207) DIN EN 57363 2005-02
|
||
Isolier- und Mantelmischungen für Kabel und isolierte Leitungen
|
||
DIN VDE 0211 (VDE 0211 1985-12
|
||
Bau von Starkstrom-Freileitungen mit Nennspannungen bis 1.000 V
|
||
DIN VDE 0220-100 (DIN EN 61238-1) 2004-03
|
||
Pressverbinder und Schraubverbinder für Nennspannungen bis einschließlich
|
||
36 kV (Um = 42 kV) Teil 1 Prüfverfahren und Anforderungen (IEC 61238-1:
|
||
2003); Deutsche Fassung EN 61238-1: 2003
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
431
|
||
DIN VDE 0220-3 (VDE 0220-3) DIN 57220-3 1977-10
|
||
VDE-Bestimmung für Einzel- und Mehrfachkabelklemmen mit Isolierteilen in
|
||
Starkstrom-Kabelanlagen bis 1.000 V
|
||
DIN VDE 0228 (VDE 0228)
|
||
Maßnahmen bei Beeinflussung von Fernmeldeanlagen durch Starkstrom-
|
||
anlagen
|
||
DIN VDE 0228-1 (VDE 0228-1) 1987-12
|
||
Allgemeine Grundlagen
|
||
DIN VDE 0228-2 (VDE 0228-2) 1987-12
|
||
Beeinflussung durch Drehstromanlagen
|
||
DIN VDE 0228-3 (VDE 0228-3) 1988-09
|
||
Beeinflussung durch Wechselstrom-Bahnanlagen
|
||
DIN VDE 0228-4 (VDE 0228-4) 1987-12
|
||
Beeinflussung durch Gleichstrom-Bahnanlagen
|
||
DIN VDE 0228-5 (VDE 0228-5) 1987-12
|
||
Beeinflussung durch Hochspannungsgleichstrom-Übertragungsanlagen
|
||
(HGÜ)
|
||
DIN VDE 0265 (VDE 0265) 1995-12
|
||
Kabel mit Kunststoffisolierung und Bleimantel für Starkstromanlagen
|
||
DIN VDE 0266 (VDE 0266) 2000-03
|
||
Starkstromkabel mit verbessertem Verhalten im Brandfall; Nennspannungen
|
||
U0/U 0,6/1 kV
|
||
DIN VDE 0266 2006-03
|
||
Berichtigungen zu DIN VDE 0266 (VDE 0266)
|
||
DIN VDE 0271 (VDE 0271) 2007-01
|
||
Festlegungen für Starkstromkabel ab 0,6/1 kV für besondere Anwendungen
|
||
DIN VDE 0271 2008-02
|
||
Berichtigungen zu DIN VDE 0271 (VDE 0271)
|
||
DIN VDE 0276 (VDE 0276)
|
||
Starkstromkabel
|
||
DIN VDE 0276-603 (VDE 0276-603) 2010-03
|
||
Teil 603: Energieverteilungskabel mit Nennspannungen U0/U 0,6/1 kV;
|
||
Deutsche Fassung HD 603 S1: 1994/A3: 2007 Teile 1, 3G und 5G
|
||
DIN VDE 0276-604 (VDE 0276-604) 2008-02
|
||
Teil 604: Starkstromkabel mit Nennspannungen U0/U 0,6/1 kV mit verbes-
|
||
sertem Verhalten im Brandfall für Kraftwerke; Deutsche Fassung HD 604
|
||
S1.1994 + A1: 1997 + A3: 2002 Teile 0, 1 und Teil 5G
|
||
DIN VDE 0276-605 (VDE 0276-605) 2009-07
|
||
Teil 605: Ergänzende Prüfverfahren; Deutsche Fassung HD 605 S2: 2008
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
432
|
||
DIN VDE 0276-620 (VDE 0276-620) 2010-11
|
||
Teil 620: Energieverteilungskabel mit extrudierter Isolierung für Nennspan-
|
||
nungen U0/U 3,6/6 kV bis 20,8/36 kV; Deutsche Fassung HD 620 S2: 2010,
|
||
Teile 0, 1 und 10C
|
||
DIN VDE 0276-621 (VDE 0276-621) 1997-05
|
||
Teil 621: Energieverteilungskabel mit getränkter Papierisolierung für Mittel-
|
||
spannung; Deutsche Fassung HD 621 S1: 1996 Teile 1, 2, 3C und 4C
|
||
DIN VDE 0276-622 (VDE 0276-622) 2006-05
|
||
Teil 622: Starkstromkabel mit Nennspannungen von 3,6/6 (7,2) kV bis 20,8/36
|
||
(42) kV mit verbessertem Verhalten im Brandfall für Kraftwerke; Deutsche
|
||
Fassung HD 622 S1 Teil 1 und Teil 4D: 1996, +A1: 2000; +A2: 2005
|
||
DIN VDE 0276-626 (VDE 0276-626) 1997-01
|
||
Teil 626: Isolierte Freileitungsseile für oberirdische Verteilungsnetze mit
|
||
Nennspannung U 0/U (Um) 0,6/1 (1,2) kV; Deutsche Fassung: HD 626 S1 Teile
|
||
1, 2, und 4 F-1: 1996
|
||
DIN VDE 0276-626/A1 (VDE 0276-626/A1) 1998-07
|
||
Änderung 1, Deutsche Fassung HD 626 S1/A1: 1997
|
||
DIN VDE 0276-627 (VDE 0276 Teil 627) 2006-09
|
||
Teil 627: Vieladrige und vielpaarige Kabel für die Verlegung in Luft und Erde;
|
||
Deutsche Fassung HD 627 S1: 1996 Teile 0, 1, 4H und 7H +A1: 2000 +A2:
|
||
2005
|
||
DIN VDE 0276-632 (VDE 0276-632) 1999-05
|
||
Starkstromkabel mit extrudierter Isolierung und ihre Garnituren für Nennspan-
|
||
nungen über 36 kV (Um = 42 kV) bis 150 kV (Um = 170 kV); Deutsche Fas-
|
||
sung HD 632 S1: 1998 Teile 1, 3D, 4D, 5D
|
||
DIN VDE 0276-633 (VDE 0276-633) 1999-05
|
||
Prüfungen an Ölkabeln mit einer Isolierung aus Papier oder polypropylenbe-
|
||
schichtetem Papier und Metallmantel und Garnituren für Wechselspannun-
|
||
gen bis 400 kV (Um = 420 kV); Deutsche Fassung HD 633 S1: 1997 Teile 1,
|
||
3D
|
||
DIN VDE 0276-634 (VDE 0276-634) 1999-05
|
||
Prüfungen an Gasinnendruckkabeln und Garnituren für Wechselspannungen
|
||
bis 275 kV (Um = 300 kV); Deutsche Fassung HD 634 S1: 1997 Teile 1, 3C
|
||
DIN VDE 0276-635 (VDE 0276-635) 1999-05
|
||
Prüfungen an Gasaußendruckkabeln und Garnituren für Wechselspannun-
|
||
gen bis 275 kV (Um = 300 kV); Deutsche Fassung HD 635 S1: 1997 Teile 1,
|
||
3C
|
||
DIN VDE 0276-1000 (VDE 0276-1000) 1995-06
|
||
Teil 1000: Strombelastbarkeit, Allgemeines, Umrechnungsfaktoren
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
433
|
||
DIN VDE 0278 (VDE 0278)
|
||
Starkstromkabel-Garnituren mit Nennspannungen U bis 30 kV (Um bis 36 kV)
|
||
DIN EN 50393 (VDE 0278-393) 2006-11
|
||
Prüfverfahren und Prüfanforderungen für Garnituren von Verteilerkabeln mit
|
||
einer Nennspannung von 0,6/1 kV (1,2 kV); Deutsche Fassung EN 50393:
|
||
2006
|
||
DIN EN 61442 (VDE 0278-442) 2006-01
|
||
Prüfverfahren und Prüfanforderungen für Starkstromgarnituren mit einer
|
||
Nennspannung von 6 kV (Um = 7,2 kV) bis 36 kV (Um = 42 kV); (IEC
|
||
6144: 2005, modifiziert; Deutsche Fassung EN 61442: 2005)
|
||
DIN VDE 0278-629-1 (VDE 0278-629-1) 2009-11
|
||
Teil 629: Prüfanforderungen für Kabelgarnituren für Starkstromkabel mit
|
||
einer Nennspannung von 3,6/6 (7,2) kV bis 20,8/36 (42) kV; Teil 1: Kabel
|
||
mit extrudierter Kunststoffisolierung; Deutsche Fassung HD 629.1 S2: 2006
|
||
DIN VDE 0278-629-2 (VDE 0278-629-2) 2009-07
|
||
Teil 629: Prüfanforderungen für Kabelgarnituren für Starkstromkabel mit einer
|
||
Nennspannung von 3,6/6 (7,2) kV bis 20,8/36 (42) kV; Teil 2: Kabel mit mas-
|
||
segetränkter Papierisolierung; Deutsche Fassung HD 629.2 S2: 2006
|
||
DIN VDE 0278-631 (VDE 0278-631)
|
||
Kabel und isolierte Leitungen – Materialcharakterisierungen
|
||
DIN VDE 0278-631-1 (VDE 0278-631-1) 2008-12
|
||
Teil 1: Fingerprint-und Typprüfungen für Reaktionsharzmassen; Deutsche
|
||
Fassung HD 631.1 S2: 2007
|
||
DIN VDE 0278-631-2 (VDE 0278-631-2) 2008-12
|
||
Teil 2: Fingerprint-und Typprüfungen für wärmeschrumpfende Komponenten
|
||
für Niederspannungsanwendungen; Deutsche Fassung HD 631.2 S1: 2007
|
||
DIN VDE 0278-631-3 (VDE 0278-631-3) 2009-05
|
||
Teil 3: Fingerprintprüfungen für wärmeschrumpfende Komponenten für
|
||
Mittelspannungsanwendungen von 3,6/6 (7,2) kV bis 20,8/36 (42) kV;
|
||
Deutsche Fassung HD 631.3 S1: 2008
|
||
DIN VDE 0278-631-4 (VDE 0278-631-4) 2009-05
|
||
Teil 4: Fingerprintprüfungen für kaltschrumpfende Komponenten für Nie-
|
||
der-und Mittelspannungsanwendungen bis 20,8/36 (42) kV; Deutsche Fas-
|
||
sung HD 631.4 S1: 2008
|
||
DIN VDE 0289 (VDE 0298)
|
||
Begriffe für Starkstromkabel und isolierte Starkstromleitungen
|
||
DIN VDE 0289-1 (VDE 0298-1) 1988-03
|
||
Allgemeine Begriffe
|
||
DIN VDE 0289-2 (VDE 0298-2) 1988-03
|
||
Aufbauelemente
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
434
|
||
DIN VDE 0289-3 (VDE 0298-3 1988-03
|
||
Fertigungsvorgänge
|
||
DIN VDE 0289-4 (VDE 0298-4) 1988-03
|
||
Prüfen und Messen
|
||
DIN VDE 0289-5 (VDE 0298-5) 1988-03
|
||
Längen
|
||
DIN VDE 0289-6 (VDE 0298-6) 1993-03
|
||
Zubehör, Garnituren
|
||
DIN VDE 0289-7 (VDE 0298-7) 1988-03
|
||
Verlegung und Montage
|
||
DIN VDE 0289-8 (VDE 0298-8) 1988-03
|
||
Strombelastbarkeit
|
||
DIN VDE 0291-1 (VDE 0291-1) 1972-02
|
||
Bestimmungen für Füllmassen für Kabelzubehörteile sowie Abbrühmassen;
|
||
Teil 1: Heiß zu vergießende Füllmassen, Kaltpreßmassen, Kaltvergußmassen
|
||
sowie Abbrühmassen
|
||
DIN VDE 0291-1a (VDE 0291-1a) 1973-07
|
||
Bestimmungen für Füllmassen für Kabelzubehörteile sowie Abbrühmas-
|
||
sen; Teil 1: Heiß zu vergießende Füllmassen, Kaltpressmassen, Kaltver-
|
||
gussmassen sowie Abbrühmassen
|
||
DIN VDE 0293-1 (VDE 0293-1) 2006-10
|
||
Kennzeichnung von Adern von Starkstromkabeln und isolierten Stark-
|
||
stromleitungen mit Nennspannungen bis 1.000 V; Teil 1: Ergänzende na-
|
||
tionale Festlegungen
|
||
DIN VDE 0293-308 (VDE 0293-308) 2003-01
|
||
Kennzeichnung von Adern von Kabeln/Leitungen und flexiblen Leitungen
|
||
durch Farben; Deutsche Fassung HD 308 S2: 2001
|
||
DIN VDE 0293-334 (VDE 0293-334) 2001-10
|
||
Kennzeichnung der Adern durch Bedrucken; Deutsche Fassung EN
|
||
50344: 2001
|
||
VDE 0481
|
||
Normreihe für elektrische Prüfverfahren an Starkstromkabel
|
||
DIN EN 60228 (VDE 0295) 2005-09
|
||
Leiter für Kabel und isolierte Leitungen (IEC 60228: 2004); Deutsche Fas-
|
||
sung EN 60228: 2005 + Corrigendum 2005
|
||
DIN VDE 0298 (VDE 0298)
|
||
Verwendung von Kabeln und isolierten Leitungen für Starkstromanlagen
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
435
|
||
DIN VDE 0298-3 2006-06
|
||
Verwendung von Kabeln und isolierten Leitungen für Starkstromanlagen;
|
||
Teil 3: Leitfaden für die Verwendung nicht harmonisierter Starkstromleitungen
|
||
DIN VDE 0298-4 2003-08
|
||
Verwendung von Kabeln und isolierten Leitungen für Starkstromanlagen; Teil
|
||
4: Empfohlene Werte für die Strombelastbarkeit von Kabeln und Leitungen
|
||
für die feste Verlegung in und an Gebäuden und von flexiblen Leitungen
|
||
DIN VDE 0298-300 2009-09
|
||
Leitfaden für die Verwendung harmonisierter Niederspannungsstarkstrom-
|
||
leitungen
|
||
DIN EN 60684 (VDE 0341)
|
||
Normreihe für Isolierschläuche (IEC 60684); Deutsche Fassung EN 60684
|
||
DIN EN 62677 (VDE 0343)
|
||
Wärmeschrumpfende Nieder- und Mittelspannungsformteile (IEC 62677);
|
||
Deutsche Fassung EN 62677
|
||
DIN EN 60455 (VDE 0355)
|
||
Normreihe für Reaktionsharzmassen für die Elektroisolierung (IEC 60455);
|
||
Deutsche Fassung EN 60445
|
||
DIN EN 60529 (VDE 0470-1) 2000-09
|
||
Schutzarten durch Gehäuse (IP-Code) (IEC 60529: 1989 + A1: 1999); Deut-
|
||
sche Fassung EN 60529: 1991 + A1: 2000
|
||
DIN VDE 0472 (VDE 0472)
|
||
Prüfung an Kabeln und isolierten Leitungen
|
||
DIN VDE 0472 Beiblatt 1 (VDE 0472 Beiblatt 1) 2005-02
|
||
Verzeichnis der Normen der Reihe DIN VDE 0472
|
||
DIN EN 60811 (VDE 0473-811)
|
||
Isolier- und Mantelwerkstoffe für Kabel und isolierte Leitungen – Allgemeine
|
||
Prüfverfahren
|
||
DIN VDE 0680 (VDE 0680)
|
||
Körperschutzmittel, Schutzvorrichtungen und Geräte zum Arbeiten an unter
|
||
Spannung stehenden Teilen bis 1.000 V
|
||
DIN VDE 0680-1 (VDE 0680-1) 1990-05 (Entwurf)
|
||
Isolierende persönliche Schutzausrüstungen und isolierende Schutzvor-
|
||
richtungen
|
||
DIN VDE 0680-3 (VDE 0680-3) DIN 57680-3 1977-09
|
||
Betätigungsstangen
|
||
DIN VDE 0680-4 (VDE 0680-4) DIN 57680-4 1980-11
|
||
NH-Sicherungsaufsteckgriffe
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
436
|
||
DIN VDE 0680-6 (VDE 0680-6) DIN 57680-6 1977-04
|
||
Einpolige Spannungsprüfer bis 250 V Wechselspannung
|
||
DIN VDE 0680-7 (VDE 0680-7) DIN 57680-7 1984-02
|
||
Passeinsatzschlüssel
|
||
DIN EN 50575 (VDE 0482-575): 2017-02
|
||
„Starkstromkabel und -leitungen, Steuer- und Kommunikationskabel - Kabel
|
||
und Leitungen für allgemeine Anwendungen in Bauwerken in Bezug auf die
|
||
Anforderungen an das Brandverhalten; Deutsche Fassung EN 50575:2014
|
||
+ A1:2016“
|
||
DIN EN 61243-3 (VDE 0680-401) 2011-02
|
||
Arbeiten unter Spannung – Spannungsprüfer – Teil 3: Zweipoliger Span-
|
||
nungsprüfer für Niederspannungsnetze (IEC 61243-3: 2009); Deutsche Fas-
|
||
sung EN 61243-3: 2010
|
||
DIN VDE 0681 (VDE 0681)
|
||
Geräte zum Betätigen, Prüfen und Abschranken unter Spannung stehender
|
||
Teile mit Nennspannungen über 1 kV
|
||
DIN VDE 0681-1 (VDE 0681-1) 1986-10
|
||
Allgemeine Festlegungen für DIN VDE 0681 Teil 2 bis Teil 4
|
||
DIN VDE 0681-2 (VDE 0681-2) DIN 57681-2 1977-03
|
||
Schaltstangen
|
||
DIN VDE 0681-3 (VDE 0681-3) DIN 57681-3 1977-03
|
||
Sicherungszangen
|
||
DIN VDE 0681-6 (VDE 0681-6) 1985-06
|
||
Spannungsprüfer für Oberleitungsanlagen elektrischer Bahnen 15 kV,
|
||
16 2/3 Hz
|
||
DIN EN 60900 (VDE 0682-201) 2005-01
|
||
Arbeiten unter Spannung, Handwerkzeuge zum Gebrauch bis AC 1.000 V
|
||
und DC 1500 V (IEC 60900: 2004, modifiziert); Deutsche Fassung EN 60900:
|
||
2004
|
||
DIN EN 60832 (VDE 0682-211) 2010-12
|
||
Isolierende Arbeitsstangen und zugehörige Arbeitsköpfe zum Arbeiten unter
|
||
Spannung (IEC 60832: 1988 mod.); Deutsche Fassung EN 60832: 1996
|
||
DIN EN 60903 (VDE 0682-311) 2004-07
|
||
Arbeiten unter Spannung, Handschuhe aus isolierendem Material (IEC
|
||
60903: 2002 und Corrigendum 2003, modifiziert); Deutsche Fassung EN
|
||
60903: 2003
|
||
DIN EN 60903/A11 (VDE 0682-311/A11) 1999-04
|
||
Änderung 11
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
437
|
||
DIN EN 60984 (VDE 0682-312) 1994-10
|
||
Isolierende Ärmel zum Arbeiten unter Spannung (IEC 60984: 1990, modifi-
|
||
ziert); Deutsche Fassung EN 60984: 1992/A11: 1997
|
||
DIN EN 60903/A11 (VDE 0682-311/A11) 1999-04
|
||
Änderung 11
|
||
DIN EN 60984 (VDE 0682-312) 1994-10
|
||
Isolierende Ärmel zum Arbeiten unter Spannung (IEC 60984: 1990, modifi-
|
||
ziert); Deutsche Fassung EN 60984: 1992/A11: 1997
|
||
DIN EN 60984/A11 (VDE 0682-311/A11) 1999-04
|
||
Änderung 2
|
||
DIN EN 61243-1 (VDE 0682-411) 2010-09
|
||
Arbeiten unter Spannung -Spannungsprüfer -Teil 1: Kapazitive Ausführung
|
||
für Wechselspannungen über 1 kV (IEC 61243-1: 2003, modifiziert + Cor-
|
||
rigendum 1: 2005 + A1: 2009); Deutsche Fassung EN 61243-1: 2005 +
|
||
A1: 2010
|
||
DIN EN 61481 (VDE 0682-431) 2002-07
|
||
Arbeiten unter Spannung – Phasenvergleicher für Wechselspannungen
|
||
von 1 kV bis 36 kV (IEC 61481: 2001); Deutsche Fassung EN 61481: 2001
|
||
DIN EN 61229 (VDE 0682-551) 1997-01
|
||
Starre Schutzabdeckungen zum Arbeiten unter Spannung in Wechselspan-
|
||
nungsanlagen (IEC 1229: 1993, modifiziert); Deutsche Fassung EN 61229:
|
||
1995
|
||
DIN EN 61229/A1 (VDE 0682-551/A1) 1999-04
|
||
Änderung 1
|
||
DIN EN 61236 (VDE 0682-651) 1996-11
|
||
Mastsättel, Stangenschellen und Zubehör zum Arbeiten unter Spannung (IEC
|
||
61236: 1993, modifiziert); Deutsche Fassung EN 61236: 1995
|
||
DIN EN 61057 (VDE 0682-741) 1995-08
|
||
Hubarbeitsbühnen mit isolierender Hubeinrichtung zum Arbeiten unter Span-
|
||
nung über AC 1 kV (IEC 1057: 1991, modifiziert); Deutsche Fassung EN
|
||
61057: 1993
|
||
DIN EN 61230 (VDE 0683-100) 2009-07
|
||
Arbeiten unter Spannung; Ortsveränderliche Geräte zum Erden oder Erden
|
||
und Kurzschließen (IEC 61230: 2008); Deutsche Fassung EN 61230: 2008
|
||
DIN EN 61219 (VDE 0683-200) 1995-01
|
||
Arbeiten unter Spannung; Erdungs- oder Erdungs- und Kurzschließvorrich-
|
||
tung mit Stäben als kurzschließendes Gerät – Staberdung (IEC 1219: 1993);
|
||
Deutsche Fassung EN 61219: 1993
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
438
|
||
14.4.2 DIN-Normen
|
||
DIN 1960 2010-08
|
||
VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen – Teil A: Allgemeine
|
||
Bestimmungen für die Vergabe von Bauleistungen
|
||
DIN 1961 2010-08
|
||
VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen – Teil B: Allgemeine
|
||
Vertragsbedingungen für die Ausführung von Bauleistungen
|
||
DIN 1998 1978-05
|
||
Unterbringung von Leitungen und Anlagen in öffentlichen Flächen; Richtlinien
|
||
für die Planung
|
||
DIN 4124 2002-10
|
||
Baugruben und Gräben; Böschungen, Verbau, Arbeitsraumbreiten
|
||
DIN 17640-1 2004-02
|
||
Bleilegierungen für allgemeine Verwendung
|
||
DIN EN 12548 1999-11
|
||
Blei- und Bleilegierungen – Bleilegierungen in Blöcken für Kabelmäntel und
|
||
Muffen; Deutsche Fassung EN 12548: 1999
|
||
DIN 18300 bis DIN 18421
|
||
VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen – Teil C: Allgemeine
|
||
Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV)
|
||
Normen aus diesem Bereich sind nachfolgend nur mit dem Untertitel auf-
|
||
geführt:
|
||
DIN 18300 2010-04
|
||
Erdarbeiten
|
||
DIN 18301 2010-04
|
||
Bohrarbeiten
|
||
DIN 18303 2010-04
|
||
Verbauarbeiten
|
||
DIN 18304 2010-04
|
||
Ramm-, Rüttel- und Pressarbeiten
|
||
DIN 18309 2010-04
|
||
Einpressarbeiten
|
||
DIN 18315 2010-04
|
||
Verkehrswegebauarbeiten; Oberbauschichten ohne Bindemittel
|
||
DIN 18316 2010-04
|
||
Verkehrswegebauarbeiten, Oberbauschichten mit hydraulischen Binde-
|
||
mitteln
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
439
|
||
DIN 18317 2010-0
|
||
Verkehrswegebauarbeiten, Oberbauschichten aus Asphalt
|
||
DIN 18318 2010-0
|
||
Verkehrswegebauarbeiten – Pflasterdecken und Plattenbeläge in unge-
|
||
bundener Ausführung, Einfassungen
|
||
DIN 18319 2010-04
|
||
Rohrvortriebsarbeiten
|
||
DIN 18336 2010-04
|
||
Abdichtungsarbeiten
|
||
DIN 18364 2010-04
|
||
Korrosionsschutzarbeiten an Stahlbauten
|
||
DIN 18382 2010-04
|
||
Nieder- und Mittelspannungsanlagen mit Nennspannungen bis 36 kV
|
||
DIN 18384 2010-04
|
||
Blitzschutzanlagen
|
||
DIN 18920 2002-08
|
||
Vegetationstechnik im Landschaftsbau; Schutz von Bäumen, Pflanzenbe-
|
||
ständen und Vegetationsflächen bei Baumaßnahmen
|
||
DIN 46235 1983-07
|
||
Kabelschuhe für Pressverbindungen; Laschenform für Kupferleiter
|
||
DIN 46267-1 1985-10
|
||
Pressverbinder, nicht zugfest, für Kupferleiter
|
||
DIN 46267-2
|
||
1985-10
|
||
Pressverbinder, nicht zugfest, für Aluminiumleiter
|
||
DIN 46329 1983-07
|
||
Kabelschuhe für Pressverbindungen; Ringform für Aluminiumleiter
|
||
DIN 46391
|
||
Spulen für die Lieferung von Kabeln, Leitungen und Seilen
|
||
DIN 46391-1 2005-04 (Entwurf)
|
||
Spulen mit Flanschdurchmesser bis 2800 mm, Maße
|
||
DIN 46391-2 1981-04
|
||
Technische Lieferbedingungen für Spulen aus Holz
|
||
DIN 46391-3 1984-01
|
||
Spulen mit Flanschdurchmesser über 2800 mm; Maße
|
||
DIN 46391-4 1985-04
|
||
Technische Lieferbedingungen für Spulen aus Stahl
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
440
|
||
DIN 47600
|
||
Verbindungsmuffen aus Metallguss für Starkstromkabel bis 10 kV
|
||
DIN 47600-1 1974-10
|
||
Schutzmuffen
|
||
DIN 47600-2 1974-10
|
||
Innenmuffen
|
||
DIN 47600-3 1974-10
|
||
Zuordnung der Verbindungsmuffen zu den papierisolierten Kabeln, Zuord-
|
||
nung der Kupferverbindungsseile
|
||
DIN 47600-4 1974-10
|
||
Innerer Aufbau für papierisolierte Kabel
|
||
DIN 47600-5 1974-10
|
||
Montageanweisung für papierisolierte Kabel
|
||
DIN 47600-6 1974-10
|
||
Zuordnung der Verbindungsmuffen zu kunststoffisolierten Kabeln 0,6/1 kV
|
||
DIN 47600-7 1974-10
|
||
Innerer Aufbau für kunststoffisolierte Kabel 0,6/1 kV
|
||
DIN 47606 1974-10
|
||
Verbindungsmuffen aus Metallguss für Starkstromkabel mit einzelnen ge-
|
||
schirmten Adern von 10 kV bis 30 kV; Schutzmuffen
|
||
DIN V 47640 2009-10
|
||
Verbindungsmuffen aus wärmeschrumpfendem Kunststoffschlauch für kunst-
|
||
stoffisolierte Starkstromkabel mit Nennspannung 0,6/1 (1,2) kV
|
||
DIN EN 50180 2011-04
|
||
Durchführungen über 1 kV bis 52 kV und von 250 A bis 3,15 kA für flüssig-
|
||
keitsgefüllte Transformatoren; Deutsche Fassung EN 50180: 2010
|
||
DIN EN 50181 2011-04
|
||
Steckbare Durchführungen über 1 kV bis 52 kV und von 250 A bis 2,50 kA
|
||
für Anlagen anders als flüssigkeitsgefüllte Transformatoren; Deutsche Fas-
|
||
sung EN 50181: 2010
|
||
DIN 47658 1975-04
|
||
Kabel-Abzweigklemmen in Hausanschlussmuffen für Kupfer- und Aluminium-
|
||
leiter
|
||
DIN EN 12613 2009-09
|
||
Warneinrichtungen aus Kunststoff mit visuellen Eigenschaften für erdverlegte
|
||
Kabel und Rohrleitungen
|
||
DIN 54841-3 2000-07
|
||
Warneinrichtungen aus Kunststoff für erdverlegte Kabel und Rohrleitungen;
|
||
Teil 3: Detektierbares Trassenband
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
441
|
||
DIN 54841-5 2000-11
|
||
Warneinrichtungen aus Kunststoff für erdverlegte Kabel und Rohrleitungen;
|
||
Teil 5: Kabelabdeckung
|
||
DIN 57220 siehe DIN VDE 0220-3
|
||
14.4.3 IEC-Normen
|
||
IEC 60050-461 2008-06
|
||
International Electrotechnical Vocabulary; Chapter 461: Electric cables
|
||
Internationales Elektrotechnisches Wörterbuch (IEW); Kabel und Leitungen
|
||
IEC 60055 Ed. 5.1
|
||
Paper-insulated metal sheathed cables for rated voltages up to 18/30 kV
|
||
(with copper or aluminium conductors and excluding gas-pressure and oil-
|
||
filled cables)
|
||
Papierisolierte Kabel mit Metallmantel für Nennspannungen bis 18/30 kV
|
||
(mit Kupfer- oder Aluminiumleiter, ausgenommen Gasdruck- und Ölkabel)
|
||
IEC 60055-1 Part 1: Tests on cables and their accessories 2005-05
|
||
Teil 1: Prüfungen an Kabeln und ihren Garnituren
|
||
IEC 60055-1 AMD 1 2005-02
|
||
Amendment No. 1 Änderung 1
|
||
IEC 60055-2 Part 2: General and construction elements 1981-00
|
||
Teil 2: Allgemeines und Forderungen zum Aufbau
|
||
IEC 60055-2 AMD 1 1989-09
|
||
Amendment No. 1 Änderung 1
|
||
IEC 60055-2 AMD 2 2005-02
|
||
Amendment No. 2 Änderung 2
|
||
IEC 60141
|
||
Tests on oil-filled and gas-pressure cables and their accessories
|
||
Prüfungen an Ölkabeln und Gasdruckkabeln und ihren Garnituren
|
||
IEC 60141-1 1993-09
|
||
Part 1: Oil-filled, paper-insulated, metal-sheathed cables and accesso-
|
||
ries for alternating voltages up to and including 400 kV
|
||
Teil 1: Papierisolierte Ölkabel mit Metallmantel und Garnituren für Wech-
|
||
selspannungen bis 400 kV
|
||
IEC 60141-1 AMD 1 1995-02
|
||
Amendment 1 Änderung 1
|
||
IEC 60141-1 AMD 2 1998-08
|
||
Amendment 2 Änderung 2
|
||
IEC 60141-2 1963-01
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
442
|
||
Part 2: Internal gas-pressure cables and accessories for alternating vol-
|
||
tages up to 275 kV
|
||
Teil 2: Gasinnendruckkabel und Garnituren für Wechselspannungen bis
|
||
275 kV
|
||
IEC 60141-2 AMD 1 1967-05
|
||
Amendment 1 Änderung 1
|
||
IEC 60141-3 1963-01
|
||
Part 3: External gas-pressure (gas compression) cables and accesso-
|
||
ries for alternating voltages up to 275 kV
|
||
Teil 3: Gasaußendruckkabel und Garnituren für Wechselspannungen bis
|
||
275 kV
|
||
IEC 60141-3 AMD 1 1967-05
|
||
Amendment 1 Änderung 1
|
||
IEC 60141-4 1980-01
|
||
Part 4: Oil-impregnated paper-insulated high pressure oil-filled pipe-type
|
||
cables and accessories for alternating voltages up to and including 400 kV
|
||
Teil 4: Ölimprägnierte papierisolierte Hochdruck-Öl-Rohrkabel und Garni-
|
||
turen für Wechselspannungen bis einschließlich 400 kV
|
||
IEC 60141-4 AMD 1 1990-10
|
||
Amendment 1 Änderung 1
|
||
IEC 60183 1984-01
|
||
Guide to the selection of high-voltage cables
|
||
Anleitung für die Auswahl von Hochspannungskabeln
|
||
IEC 60183 AMD 1 1990-11
|
||
Amendment 1 Änderung 1
|
||
IEC 60228 2004-11
|
||
Conductors of insulated cables
|
||
Leiter von Kabeln und isolierten Leitungen
|
||
IEC 60229 2007-10
|
||
Tests on extruded oversheaths with a special protective function
|
||
Prüfungen an extrudierten Außenmänteln, die eine besondere Schutzfunk-
|
||
tion haben
|
||
IEC 60230 1966-01
|
||
Impulse tests on cables and their accessories
|
||
Stoßspannungsprüfungen an Kabeln und ihren Garnituren
|
||
IEC 60231 1967-01
|
||
General principles of nuclear reactor instrumentation
|
||
Allgemeine Prinzipien für die Instrumentierung von Kernreaktoren
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
443
|
||
IEC 60287
|
||
Electric cables – Calculation of the current rating
|
||
Normreihe für Kabel – Berechnung der Bemessungsströme
|
||
IEC 60331
|
||
Tests for electric cables under fire conditions – circuit integrity
|
||
Normreihe für Prüfungen an Kabeln und isolierten Leitungen unter Brand-
|
||
bedingungen – Isolationserhalt
|
||
IEC 60332
|
||
Test on electric cables and optical fibres under fire conditions
|
||
Normreihe für Prüfungen an Kabeln, isolierten Leitungen und Glasfaserka-
|
||
beln unter Brandbedingungen
|
||
IEC 60364
|
||
Low-voltage electrical installations/Electrical installations of buildings
|
||
IEC 60364-1 Edition 5.0 2005-11
|
||
Part 1: Fundamental principles, assessment of general characteristics,
|
||
definitions
|
||
IEC 60364-4-41 2005-12
|
||
Part 4-41: Protection for safety – Protection against electric shock
|
||
IEC 60364-4-42 2010-05
|
||
Part 4-42: Protection for safety – Protection against thermal effects
|
||
IEC 60364-4-43 2008-08
|
||
Part 4-43: Protection for safety – Protection against overcurrent
|
||
IEC 60364-5-51 2005-04
|
||
Part 5-51: Selection and erection of electrical equipment; Chapter 51:
|
||
Common rules
|
||
IEC 60502
|
||
Power cables with extruded insulation and their accessories for rated volta-
|
||
ges from 1 kV (Um = 1.2 kV) up to 30 kV (Um = 36 kV)
|
||
Starkstromkabel mit extrudierter Isolierung und deren Garnituren für Nenn-
|
||
spannungen von 1 kV (Um = 1,2 kV) bis 30 kV (Um = 36 kV)
|
||
IEC 60502-1 2004-04
|
||
|
||
Part 1: Cables for rated voltages of 1 kV (Um = 1.2 kV) and 3 kV (Um
|
||
= 3.6 kV)
|
||
Teil 1: Kabel für Nennspannungen von 1 kV (Um= 1,2 kV) und 3 kV
|
||
(Um = 3,6 kV)
|
||
|
||
IEC 60502-1 AMD 1 2009-09
|
||
|
||
Amendment 1 Änderung 1
|
||
IEC 60502-2 2005-03
|
||
|
||
Part 2: Cables for rated voltages from 6 kV (Um= 7.2 kV) up to 30 kV
|
||
(Um = 36 kV)
|
||
Teil 2: Kabel für Nennspannungen von 6 kV (Um= 7,2 kV) bis 30 kV
|
||
(Um = 36 kV)
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
444
|
||
IEC 60502-4 2010-12
|
||
|
||
Part 4: Test requirements on accessories for cables with rated volta-
|
||
ges from 6 kV (Um = 7.2 kV) up to 30 kV (Um = 36 kV)
|
||
Teil 4: Prüfanforderungen für Kabelgarnituren mit Nennspannungen
|
||
von 6 kV (Um = 7,2 kV) bis 30 kV (Um = 36 kV)
|
||
IEC 60724 2000-10
|
||
Short-circuit temperature limits of electric cables with a rated voltage of 1
|
||
kV (Um = 1.2 kV) and 3 kV (Um = 3.6 kV)
|
||
Grenzen der Kurzschlusstemperaturen von Kabeln mit Nennspannungen
|
||
von 1 kV (Um = 1,2 kV) und 3 kV (Um = 3,6 kV)
|
||
IEC 60724-1 AMD 1 2008-09
|
||
Amendment 1 Änderung 1
|
||
IEC 60754
|
||
Test on gases evolved during combustion of materials from cables
|
||
Prüfung der bei der Verbrennung von Kabelwerkstoffen freigesetzten Gase
|
||
IEC 60754-1 1994-01
|
||
Part 1: Determination of the amount of halogen acid gas
|
||
Teil 1: Bestimmung der Menge von Halogenkarbonsäure-Gas
|
||
IEC 60754-2 1991-08
|
||
Part 2: Determination of degree of acidity of gases evolved during the
|
||
combustion of materials taken from electric cables by measuring pH and
|
||
conductivity
|
||
Teil 2: Bestimmung des Grades der Korrosivität von Gasen, die während
|
||
der Verbrennung der Werkstoffe von Kabeln und isolierten Leitungen
|
||
freigesetzt werden, durch Messung des pH-Wertes und der elektrischen
|
||
Leitfähigkeit
|
||
IEC 60754-2 AMD 1 1997-04
|
||
Amendment 1 Änderung 1
|
||
IEC 60811
|
||
Common test methodes for insulating and sheathing materials of electric
|
||
and optical cables
|
||
Normreihe für Prüfverfahren für Isolier- und Mantelwerkstoffe für Kabel und
|
||
isolierte Leitungen
|
||
IEC 60840 2004-04
|
||
Power cables with extruded insulation and their accessories for rated volta-
|
||
ges above 30 kV (Um = 36 kV) up to 150 kV (Um = 170 kV)
|
||
Starkstromkabel mit extrudierter Isolierung und ihre Garnituren für Nenn-
|
||
spannungen über 30 kV (Um = 36 kV) bis 150 kV (Um = 170 kV)
|
||
IEC 60853
|
||
Calculation of the cyclic and emergency current rating of cables
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
445
|
||
Berechnung der Strombelastbarkeit von Kabeln bei zyklischer Last und bei
|
||
Notbetrieb
|
||
IEC 60853-1 1985-01
|
||
Part 1: Cyclic rating factor for cables up to and including 18/30 (36) kV
|
||
Teil 1: Zyklischer Belastbarkeitsfaktor für Kabel bis einschließlich
|
||
18/30 (36) kV
|
||
IEC 60853-1 AMD 1 1994-09
|
||
|
||
Amendment 1 Änderung 1
|
||
IEC 60853-1 AMD 2 2008-10
|
||
|
||
Amendment 2 Änderung 2
|
||
IEC 60853-2 1989-09
|
||
|
||
Part 2: Cyclic rating of cables greater than 18/30 (36) kV and emer-
|
||
gency ratings for cables of all voltages
|
||
Teil 2: Belastbarkeit bei zyklischer Last von Kabeln mit Spannungen
|
||
größer 18/30 (36) kV und bei Notbetrieb von Kabeln aller Spannungen
|
||
IEC 60853-2 AMD 1 2008-10
|
||
Amendment 1 Änderung 1
|
||
IEC 60853-3 2002-02
|
||
Part 3: Cyclic rating factor for cables of all voltages, with partial drying
|
||
out of the soil
|
||
Teil 3: Umrechnungsfaktor für Kabel aller Spannungen bei teilweiser
|
||
Austrocknung des Erdbodens
|
||
IEC 60885
|
||
Electrical test methods for electric cables
|
||
Elektrische Prüfverfahren für elektrische Kabel
|
||
IEC 60885-1 1987-03
|
||
Part 1: Electrical tests for cables, cords and wires for voltages up to and
|
||
including 450/750 V
|
||
Teil 1: Elektrische Prüfverfahren für Kabel, Leitungen und Drähte für
|
||
Spannungen bis einschließlich 450/700 V
|
||
IEC 60885-2 1987-03
|
||
Part 2: Partial discharge tests
|
||
Teil 2: Teilentladungsprüfungen
|
||
IEC 60885-3 1988-07
|
||
Part 3: Test methods for partial discharge measurements on lengths of
|
||
extruded power cables
|
||
Teil 3: Prüfverfahren für Teilentladungsmessungen an langen Stücken
|
||
von extrudierten Starkstromkabeln
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
446
|
||
IEC 60949 1988-11
|
||
Calculation of thermally permissible short-circuit currents, taking into account
|
||
non-adiabatic heating effects
|
||
IEC 60949 AMD 1 2008-09
|
||
Amendment 1 Änderung 1
|
||
IEC 60986 2000-10
|
||
Short circuit temperature limits of electric cables with rated voltages from
|
||
6 kV up to 30 kV
|
||
Grenzen der Kurzschlusstemperatur von Kabeln mit Nennspannungen von
|
||
6 kV bis 30 kV
|
||
IEC 60986 AMD 1 2008-09
|
||
Amendment 1 Änderung 1
|
||
IEC 61034
|
||
Measurement of smoke density of electric cables burning under defined
|
||
conditions
|
||
Rauchdichtemessung an elektrischen Kabeln und Leitungen, die unter defi-
|
||
nierten Bedingungen brennen
|
||
IEC 61034-1 2005-04
|
||
Part 1: Test apparatus
|
||
Teil 1: Prüfeinrichtung
|
||
IEC 61034-2 2005-04
|
||
Part 2: Test procedure and requirements
|
||
Teil 2: Prüfablauf und Anforderungen
|
||
IEC 61034-2 Corr. 1 2006-05
|
||
|
||
Correction 1 Korrektur 1
|
||
IEC 61238-1 2003-05
|
||
Compression and mechanical connectors for power cables for rated volta-
|
||
ges up to 36 kV (Um = 42 kV); Part 1: Test methods and requirements
|
||
Pressverbinder und Schraubverbinder für Starkstromkabel für Nennspan-
|
||
nungen bis einschließlich 36 kV (Um = 42 kV); Teil 1: Prüfverfahren und
|
||
Anforderungen
|
||
IEC 61442 2005-03
|
||
Test methods for accessories for power cables with rated voltages from 6
|
||
kV (Um = 7,2 kV) up to 36 kV (Um = 42 kV)
|
||
Prüfmethoden für Garnituren von Starkstromkabeln für Spannungen von
|
||
6 kV (Um = 7,2 kV) bis 36 kV (Um = 42 kV)
|
||
IEC 61443 1999-07
|
||
Short-circuit temperature limits of electric cables with rated voltages above
|
||
30 kV (Um = 36 kV)
|
||
Grenzen der Kurzschlusstemperatur von Kabeln mit Spannungen über 30
|
||
kV (Um = 36 kV)
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
447
|
||
IEC 62067 Ed. 1.1 2006-03
|
||
Power cables with extruded insulation and their accessories above 150 kV
|
||
(Um = 170 kV) up to 500 kV (Um = 550 kV) – Test methods and requirements
|
||
Starkstromkabel und ihre Garnituren für Nennspannungen über 150 kV (Um=
|
||
170 kV) bis 500 kV (Um = 550 kV) – Prüfmethoden und Anforderungen
|
||
14.4.4 Sonstige Normen
|
||
EN 60529 siehe DIN EN 60529 (VDE 0470-1)
|
||
DIN EN ISO 9000
|
||
Qualitätsmanagementsysteme
|
||
DIN ISO 9000-3
|
||
Leitfaden für die Anwendung
|
||
VDI 2700
|
||
Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen
|
||
14.4.5 Sonstige Richtlinien
|
||
AfK
|
||
Arbeitsgemeinschaft DVGW/VDE für Korrosionsfragen (AfK): Empfehlun-
|
||
gen und Richtlinie
|
||
siehe auch SfB
|
||
AfK-Empfehlung Nr. 8 Kathodischer Korrosionsschutz für Stahlrohre von
|
||
Hochspannungskabeln
|
||
ARegV
|
||
Anreizregulierungsverordnung
|
||
ATB-BeStra
|
||
Allgemeine technische Bestimmungen für die Benutzung von Straßen
|
||
durch Leitungen und Telekommunikationslinien
|
||
BG
|
||
Berufsgenossenschaften, siehe Unfallverhütungsvorschriften (UVV)
|
||
BBodSchV
|
||
Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung
|
||
Bundes-Immissionsschutzgesetz
|
||
Sechsundzwanzigste Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissi-
|
||
onsschutzgesetzes (Verordnung über elektromagnetische Felder – 26.
|
||
BlmSchV)
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
448
|
||
DGUV
|
||
Deutsche gesetzliche Unfallversicherung, Hinweis: ersetzen die BG bzw.
|
||
UVV
|
||
DVGW-Arbeitsblätter
|
||
Arbeitsblätter des DVGW (Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V.)
|
||
EEG
|
||
Erneuerbare Energien Gesetz
|
||
EnWG
|
||
Gesetz über die Elektrizitäts- und Gasversorgung (Energiewirtschafts-
|
||
gesetz EnWG)
|
||
FNN
|
||
Forum Netztechnik/Netzbetrieb erstellt Anwendungsregeln (AR)
|
||
VDE AR N-Forum Netztechnik/Netzbetrieb, Anwendungsregeln
|
||
Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG)
|
||
Gesetz zur Förderung der Kreislaufwirtschaft und Sicherung der umwelt-
|
||
verträglichen Beseitigung von Abfällen
|
||
Merkblatt Baumstandorte
|
||
Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, Arbeitsaus-
|
||
schuss
|
||
Kommunaler Straßenbau: Merkblatt über Baumstandorte und unterirdische
|
||
Ver- und Entsorgungsanlagen
|
||
Kreuzungsrichtlinien:
|
||
Stromkreuzungsrichtlinien
|
||
Richtlinien über Kreuzungen von Starkstromleitungen eines Unterneh-
|
||
mens der öffentlichen Elektrizitätsversorgung (EVU) mit DB-Gelände
|
||
oder DB-Starkstromleitungen
|
||
NE-Stromkreuzungsrichtlinien
|
||
Richtlinien über Kreuzungen von Starkstromleitungen eines Unterneh-
|
||
mens der öffentlichen Elektrizitätsversorgung (EVU) mit Gelände oder
|
||
Starkstromleitungen der Nichtbundeseigenen Eisenbahnen (NE)
|
||
Wasserstraßen-Kreuzungsvorschrift
|
||
Wasserstraßen-Kreuzungsvorschrift für fremde Starkstromanlagen
|
||
(WKV)
|
||
NABEG
|
||
Netzausbaubeschleunigungsgesetz
|
||
NAV
|
||
Niederspannungsanschlussverordnung (Verordnung über Allgemeine
|
||
Bedingungen für den Netzanschluss und dessen Nutzung für die
|
||
Elektrizitätsversorgung in Niederspannung). Verordnung des Bundes-
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
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||
449
|
||
ministers für Wirtschaft und Technologie vom 01. November 2006
|
||
(BGBl. I S. 2477)
|
||
Richtlinien Brandschutz
|
||
Verband der Schadenversicherer e. V. (VdS): Kabel- und Leitungsanlagen,
|
||
Richtlinien zur Schadenverhütung.
|
||
Der VdS firmiert heute unter: VdS Schadenverhütung GmbH
|
||
RI-LEI-BRÜ
|
||
Bundesministerium für Verkehr: Richtlinien für das Verlegen und Anbringen
|
||
von Leitungen an Brücken
|
||
Römische Verträge
|
||
Hierunter versteht man die in Rom am 25.03.1957 unterzeichneten und am
|
||
01.01.1958 in Kraft gesetzten Verträge zur Gründung der Europäischen
|
||
Wirtschaftsgemeinschaft (EWG) und der Europäischen Atomgemeinschaft
|
||
(EAG).
|
||
RSA
|
||
Bundesministerium für Verkehr, Abteilung Straßenbau: Richtlinie für die Si-
|
||
cherung von Arbeitsstellen an Straßen (Fassung vom Februar 1995). Ver-
|
||
kehrsblatt – Dokument Nr. B 5707
|
||
Sektorenrichtlinie
|
||
Richtlinie 2004/17/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom
|
||
31. März 2004 zur Koordinierung der Zuschlagserteilung durch Auftragge-
|
||
ber im Bereich der Wasser-, Energie- und Verkehrsversorgung sowie der
|
||
Postdienste (Amtsblatt der Europäischen Union Nr. L 134/1 vom
|
||
30.04.2004)
|
||
SfB
|
||
Schiedsstelle für Beeinflussungsfragen der Deutschen Bahn AG, der Deut-
|
||
schen Bundespost Telekom und der Vereinigung Deutscher Elektrizitäts-
|
||
werke: Technische Empfehlungen und Richtlinien
|
||
Technische Empfehlung Nr. 3
|
||
Richtlinie für Schutzmaßnahmen an TK-Anlagen gegen Beeinflussung
|
||
durch Netze der elektrischen Energieübertragung, -verteilung sowie Wech-
|
||
selstrombahnen
|
||
Technische Empfehlung Nr. 7
|
||
Maßnahmen beim Bau und Betrieb von Rohrleitungen im Einflussbe-
|
||
reich von Hochspannungs-Drehstromanlagen und Wechselstrom-Bahn-
|
||
anlagen herausgegeben von der SfB und der AfK, textgleich mit der
|
||
AfK-Empfehlung Nr. 3
|
||
StVO
|
||
Straßenverkehrs-Ordnung – StVO
|
||
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|
||
|
||
450
|
||
TGL
|
||
Technische Güte- und Lieferbedingungen waren bis 1989 die Normen der
|
||
DDR und wurden im Zuge der Wiedervereinigung sukzessive zurück gezogen.
|
||
Unfallverhütungsvorschriften der Berufsgenossenschaft der Feinmechanik
|
||
und Elektrotechnik (UVV):
|
||
BGR A3
|
||
Arbeiten unter Spannung an elektrischen Anlagen und Betriebsmitteln
|
||
BGR 500
|
||
Betreiben von Arbeitsmitteln
|
||
BGV A1
|
||
Allgemeine Vorschriften mit Durchführungsanweisungen
|
||
BGV A3 (VBG 4)
|
||
Elektrische Anlagen und Betriebsmittel mit Durchführungsanweisungen
|
||
BGV C22 (VBG 37)
|
||
Bauarbeiten
|
||
BGV D9 (VBG 45)
|
||
Arbeiten mit Schussapparaten
|
||
Weitere, nicht zitierte Unfallverhütungsvorschriften, die bei Bauarbeiten im Zu-
|
||
sammenhang mit Starkstromkabeln von Bedeutung sein können:
|
||
BGV D8 (VBG 8)
|
||
Winden, Hub- und Zuggeräte
|
||
VBG 40
|
||
Bagger, Lader, Planiergeräte, Schürfgeräte und Spezialmaschinen des
|
||
Erdbaues (Erdbaumaschinen) zurückgezogen
|
||
(vom 1. Januar 1976 in der Fassung vom 01. Januar 1997)
|
||
BGV D28 (VBG41)
|
||
Rammen
|
||
BGV D36 (VBG 74)
|
||
Leitern und Tritte
|
||
´ BGV D32 (VBG 89)
|
||
Arbeiten an Masten, Freileitungen und Oberleitungsanlagen
|
||
BGV A5 (VBG 109)
|
||
Erste Hilfe
|
||
VOB siehe DIN 1961
|
||
Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen – Teil B: Allgemeine Ver-
|
||
tragsbedingungen für die Ausführung von Bauleistungen
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
451
|
||
WHG
|
||
Gesetz zur Ordnung des Wasserhaushaltes (Wasserhaushaltsgesetz – WHG)
|
||
in der Fassung der Bekanntmachung vom 19.08.2002 (BGBl. I S. 3245)
|
||
ZTV-SA
|
||
Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Zusätzliche
|
||
Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Sicherungsarbeiten an
|
||
Arbeitsstellen an Straßen
|
||
ZTVA-StB
|
||
Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Zusätzliche
|
||
Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Aufgrabungen in Ver-
|
||
kehrsflächen
|
||
ZTVE-StB
|
||
Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Zusätzliche
|
||
Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Erdarbeiten im
|
||
Straßenbau
|
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452
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|
||
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||
15 Schrifttum
|
||
zu Abschnitt 1: Einleitung
|
||
[1.1] Biewald, H.; Ritter, G.: Ein Rückblick auf die Berliner Kabeltechnik aus
|
||
Sicht der Energieversorgung. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 91 (1992), Heft
|
||
11/12, S. 742-755.
|
||
[1.2] Tellier, R.: Hundert Jahre Energiekabel – Rückschau und Ausblick. Elek-
|
||
trizitätswirtschaft, Jg. 82 (1983), Heft 3, S. 50-56.
|
||
zu Abschnitt 2: Kabel
|
||
[2.1] Dörnemann, C.; Cronau, O. N.: Gesetz zur Beschleunigung des Ausbaus
|
||
der Höchstspannungsnetze (EnLAG). 75. Kabelseminar der Leibniz Uni-
|
||
versität Hannover, 23./24. Februar 2010
|
||
[2.2] Fricke, K.-G.: Freileitungen und Kabel in Mittelspannungs- und Hoch-
|
||
spannungsnetzen der Energieversorgung. 66. Kabelseminar der Leibniz
|
||
Universität Hannover, 18./19. Oktober 2005
|
||
[2.3] Heinhold, L.; Stubbe, R.: Kabel und Leitungen für Starkstrom. Pirelli
|
||
Kabel und Systeme GmbH & Co. KG/Publicis MCD Verlag, Berlin/Erlan-
|
||
gen, 5. Auflage (1999).
|
||
[2.4] Harelik, P; Hornig, N.; Rittinghaus, D.: Temperatur- und Belastungsmes-
|
||
sungen an PVC-Niederspannungskabeln zur Abschätzung der Kabelle-
|
||
bensdauer. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 91 (1992), Heft 7, S. 359-365.
|
||
[2.5] Angenend, M.; Haag, M.; Zinburg, E.: Belastbarkeitsuntersuchungen an
|
||
einer 25-kV-Mittelspannungstrasse. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 91 (1992),
|
||
Heft 26, S. 1696-1702.
|
||
[2.6] Jungnitz, L.: 380-kV-Leitungsvorhaben Wesel-Meppen: Pilotprojekt Zwi-
|
||
schenverkabelung Raesfeld. 87. Kabelseminar der Leibniz Universität
|
||
Hannover, 23./24. Februar 2016
|
||
[2.7] Brakelmann, H.: Kabelbelastbarkeit bei Berücksichtigung von Tages- und
|
||
Wochenlastzyklen. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 94 (1995), Heft 7, S. 368-
|
||
372.
|
||
[2.8] Weissmüller, G.; Worch, M.: Wirtschaftlichkeitsverbesserung in Elektri-
|
||
zitätsverteilungsnetzen durch Auslastungsmonitor für Energiekabelsys-
|
||
teme. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 95 (1996), Heft 9, S. 588-593.
|
||
[2.9] van Hove, C; Klockhaus, H.; Kosmann, F.-J.; Schuppe, W.-D.: Zur Überlast-
|
||
barkeit von Kabelsystemen. AEG Kabel, Technische Mitteilungen Heft 3/83.
|
||
[2.10] Lieber, P.: Ein einfaches thermisches Modell für den zeitlichen Verlauf
|
||
der Kabelerwärmung. EVU-Betriebspraxis (1996), Heft 4, S. 130-132.
|
||
[2.11] Lücking, H. W.: Energiekabeltechnik. Vieweg, Braunschweig – Wiesba-
|
||
den, (1981).
|
||
[2.12] Kiwit, W.; Wanser, G.; Laarmann, H.: Hochspannungs- und Hochleis-
|
||
tungskabel. VWEW-Verlag, Frankfurt am Main, (1985).
|
||
[2.13] Kliesch, M.; Merschel, F.: Starkstromkabelanlagen, Buchreihe Anlagen-
|
||
technik für elektrische Verteilungsnetze. VDE-Verlag GmbH, Berlin, 2.
|
||
Auflage 2010
|
||
453
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
[2.14] Strahringer, W.: Zauberwelt der Normzahlen. VWEW-Verlag, Frankfurt
|
||
am Main.
|
||
[2.15] Stolle, D.: Eigenschaften und Herstellung von Polyethylen-Kabeln. 89.
|
||
Kabelseminar der Leibniz Universität Hannover, 21./22. Februar 2017
|
||
[2.16] Kuhnert, E..; Wiznerowicz, F.: Eigenschaften von Energiekabeln und
|
||
deren Messung. EW Medien und Kongresse, Frankfurt am Main und Ber-
|
||
lin, 3. Auflage 2012.
|
||
[2.17] Ashcraft, A. C.; Eichhorn, R. M.; Shaw, R. G.: Laboratory Studies of Tre-
|
||
eing in Solid Sielectrics and Voltage Stabilization of Polyethylene. Conf.
|
||
Tecord IEEE Trans. El. 1976, S. 213 – 218
|
||
[2.18] Olshausen, R. v.: Water Treeing: Mechanismen, Auswirkungen und Re-
|
||
tardierungsmöglichkeiten. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 84 (1985), Heft 26,
|
||
S. 1098 – 1102
|
||
[2.19] Beyer, M.; Boeck, W.; Möller, K.; Zaengl, W.: Hochspannungstechnik.
|
||
Springer-Verlag (1986).
|
||
[2.20] Pöhler, S.; Schipper, E.: Teilentladungsmessungen an VPE-Hochspan-
|
||
nungskabeln und Garnituren, etz, Bd. 113 (1992), Heft 16, S. 1006-1012.
|
||
[2.21] Klockhaus, H.; Merschel, F.: Langzeitprüfungen an VPE-isolierten MS-
|
||
Kabeln – Typprüfung und fertigungsbegleitende Prüfung. Elektrizitäts-
|
||
wirtschaft, Jg. 94 (1995), Heft 26, S. 1808-1816.
|
||
[2.22] Banowski, D.; Merschel, F. u. a.: Einführung des harmonisierten Verfah-
|
||
rens für die Langzeitprüfung an VPE-isolierten Mittelspannungskabeln.
|
||
Elektrizitätswirtschaft, Jg. 99 (2000), Heft 20, S. 52-53.
|
||
[2.23] Weck, K.-H.: Stufentest zur Ermittlung des Isolationszustands betrieblich
|
||
vorbeanspruchter PE- und VPE-Mittelspannungskabel. Elektrizitätswirt-
|
||
schaft 88 (1989), H 8, S. 470-473
|
||
[2.24] Ritter, G.: Hochspannungskabel 110 kV. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 85
|
||
(1986), Heft 18, S. 644-654.
|
||
[2.25] Jahnke, B.; Hansen, S.: Energieübertragung in Ballungsräumen mit VPE-
|
||
Höchstspannungskabeln bis 400 kV. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 91 (1992),
|
||
Heft 26, S. 1705-1714.
|
||
[2.26] Hahne, G.; Waschk, V.: 110-kV-Stadtkabel zum Retrofitting von Rohrka-
|
||
beln. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 95 (1996), Heft 26, S. 1770-1774.
|
||
[2.27] Brakelmann, H.; Kirchner, M.; Rasquin, W.; Waschk, V.: Retrofitting von
|
||
110-kV-Druckkabelanlagen mit 110-kV-VPE-Kabeln. Elektrizitätswirt-
|
||
schaft, Jg. 96 (1997), Heft 4, S. 116-119.
|
||
[2.28] Jahnke, B.; Speck, D.; Weck, K.-H.: 380-kV-VPE-Kabelanlage für einen
|
||
Kraftwerksanschluß. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 95 (1996), Heft 26, S.
|
||
1736-1743.
|
||
[2.29] Bewag-Langzeitversuch an 380-kV-Kunststoffkabeln bei Cesi. Elektrizi-
|
||
tätswirtschaft, Jg. 96 (1997), Heft 9, S. 436-439.
|
||
[2.30] Henningsen, C.-G.; Wohlers, M.: Innovative und wirtschaftliche Einbindung
|
||
Berlins ins europäische Verbundnetz. ew, Jg. 100 (2001), Heft 26, S. 26-27.
|
||
[2.31] Grube, S.; Polster, K.; Müller, K.-B.; Schroth, R.; Steinbrink, D.; Plath,
|
||
R.: Erfahrungen mit der neuen Übertragungstechnik 380-kV-VPE-Kabel.
|
||
ew, Jg. 100 (2001), Heft 26, S. 34-37.
|
||
454
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
[2.32] Polster, K.; Heppner, E.; Henkel, W.: Tunnelbauverfahren für die 380-kV-
|
||
Diagonalverbindung in Berlin. ew, Jg. 100 (2001), Heft 26, S. 30-32.
|
||
[2.33] Glaese, U.; Goehlich, L: Überwachung von Hochspannungskabelanla-
|
||
gen – Methoden und Kundennutzen. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 94
|
||
(1995), Heft 16, S. 992-1000.
|
||
[2.34] Oswald, B. R.; Gockenbach, E.: Gleichstrom-Seekabel. 77. Kabelsemi-
|
||
nar der Leibniz Universität Hannover, 22./23. Februar 2011.
|
||
[2.35] Krontiris, A.: Anlagen der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung. Se-
|
||
minar Hoch- und Mittelspannungsschaltgeräte und -anlagen, RWTH, In-
|
||
stitut für Hochspannungstechnik, Aachen, 19./20. Juni 2017.
|
||
[2.36] Fromm, U.: Opimized conductors for XLPE cables with a large cross-
|
||
section, European Transactions of Electrical Power 2005; 15; S. 109-121.
|
||
[2.37] CIGRE WG B1.03: Large cross-sections and composite screen design.
|
||
Electra 33, No: 220-June 2005.
|
||
[2.38] Biewald, H.; Hänisch, L.; Honarmand, H.; Hopp, A.: Untersuchungen
|
||
über thermisch stabilisierte Kabelbettungsmaterialien. Elektrizitätswirt-
|
||
schaft Jg. 94 (1995), Heft 12, S. 699- 704
|
||
[2.39] Blasius, P; Craatz, P; Harjes, B.; Henschel, M.; Krieger, W.: Thermisches
|
||
und mechanisches Verhalten leitergekühlter Hochleistungskabel am Bei-
|
||
spiel der Versuchsanlage Berlin. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 82 (1983),
|
||
Heft 3, S. 43-50.
|
||
[2.40] Cousin, V; Dürschner, R.; Koch, H.: Pipeline für den Strom. Siemens EV-
|
||
Report 3/95.
|
||
[2.41] Blaum, H.; Kirchesch, P; Kox, A.; Osterholt, A.: Zuverlässigkeit von 400-
|
||
kV-gasisolierten Leitungen, etz, Bd. 117 (1996), Heft 13-14, S. 30-34.
|
||
[2.42] Bogner, G.; Neumüller, H.-W.: Hochtemperatur-Supraleiter für die Ener-
|
||
gietechnik. Siemens-Zeitschrift Special – FuE, Herbst 1995, S. 32-35.
|
||
[2.43] Matheus, C.: Technische und wirtschaftliche Einsatzmöglichkeiten su-
|
||
praleitender Energiekabel. Dissertation, RWTH Aachen. Aachener Bei-
|
||
träge zur Energieversorgung, Band 105, Klinkenberg Verlag, Aachen,
|
||
2005.
|
||
[2.44] Merschel, F.: AmpaCity – Netzintegration eines supraleitenden 10-kV-
|
||
Kabelsystems in der Innenstadt von Essen. Fachtagung Energie, Werk-
|
||
statt Kabel. 12./13. November 2014, Dresden. EW Medien und
|
||
Kongresse
|
||
zu Abschnitt 3: Kabelgarnituren
|
||
[3.1] Klockhaus, H.; Merschel, F.; Wanser, G.: Abschluß- und Verbindungs-
|
||
technik bei Starkstromkabeln. VWEW-Verlag, Frankfurt am Main, 2. Auf-
|
||
lage (1995).
|
||
[3.2] Holm, R.: Electric Contacts Handbook – elektrische Kontakte. Springer
|
||
Verlag, Berlin/Göttingen/Heidelberg (1968).
|
||
[3.3] Piepho, M.: Sicherheitsaspekte zur Gießharzverarbeitung in Kabelgar-
|
||
nituren. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 91 (1992), Heft 26, S. 1760-1761.
|
||
[3.4] Böhm, U.; Brackeniers, C; Cheene-Astorino, A.: Kaltschrumpfende Ka-
|
||
belgarnituren für Mittelspannungskabel, etz, Bd. (1995), Heft 8, S. 18-25.
|
||
455
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
[3.5] Merks, J.: Abschluß- und Verbindungstechnik kunststoffisolierter Mittel-
|
||
spannungskabel, Teil 4: Verbindungs- und Übergangsmuffen. EVU-Be-
|
||
triebspraxis (1994), Heft 1-2, S. 39-42.
|
||
[3.6] Merks, J.: Abschluß- und Verbindungstechnik kunststoffisolierter Mittel-
|
||
spannungskabel, Teil 3: Endverschlüsse, Kabelsteckteile und Kabel-
|
||
steckadapter. EVU-Betriebspraxis (1993), Heft 12, S. 357-362.
|
||
[3.7] Janßen, R.: Niederspannungsnetze. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 92 (1993),
|
||
Heft 21, S. 1283-1289.
|
||
zu Abschnitt 4: Errichten der Kabelanlage
|
||
[4.1] Arbeitsgemeinschaft Fernwärme e. V. (AGFW): Bau von Fernwärmenet-
|
||
zen. VWEW-Verlag, Frankfurt am Main, 5. Auflage (1993). Noch gültig
|
||
und aktuell? ToDo Kliesch mit Gersum
|
||
[4.2] Link zu Homepage des Umweltbundesamtes
|
||
http://www.umweltbundesamt.de/themen/nachhaltigkeit-strategien-int-
|
||
ernationales/planungsinstrumente/planungsebenen-planungsraeume-
|
||
stufen-der#textpart-1
|
||
[4.3] Bundesgesetzblatt Jg. 2006 Teil I Nr. 46, S. 2334-2335.
|
||
[4.4] Kleiser, K.; Bayer, H.-J.: Der grabenlose Leitungsbau. Vulkan-Verlag,
|
||
Essen (1996).
|
||
[4.5] Bayer, H.-J.: Grabenloser Kabelaustausch durch Überbohren. ew,
|
||
Jg. 105 (2006) Heft 4 S. 44-47.
|
||
[4.6] Zentralverband der Elektroindustrie (ZVEI), Fachverband Kabel (Hrsg.):
|
||
Brandschutzkabel erhöhen die Sicherheit, 4. Auflage, Oktober 2016
|
||
[4.7] Niemeyer, P., Grohs, A..: Anlagentechnik für elektrische Verteilungsnetze,
|
||
Band 3, Freileitung, 2. Auflage. Hrsg.: Cichowski, R. R., VWEW-Verlag,
|
||
Frankfurt am Main (2008).
|
||
zu Abschnitt 5: Qualitätssicherung
|
||
[5.1] Blechschmidt, H. H.; Litters, L.; Klockhaus, H.; Reus, H. D.: Schadens-
|
||
entwicklung an PE-/VPE-isolierten Mittelspannungskabeln – Ergebnisse
|
||
der Umfragen des VDEW-Arbeitsausschusses „Kabel“ aus den Jahren
|
||
1986 bis 1988. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 88 (1989), Heft 26, S. 1831-
|
||
1845.
|
||
[5.2] Klockhaus, H.; Merschel, F.: Langzeitprüfungen an VPE-isolierten Mit-
|
||
telspannungskabeln – Typprüfung und fertigungsbegleitende Prüfung.
|
||
Elektrizitätswirtschaft, Jg. 94 (1995), Heft 26, S. 1808-1816.
|
||
[5.3] Lindemann, H.; Schreiber, K.; Blasius, P.; Weck, K.-H.: Alterung von 20-
|
||
kV-VPE-Kabeln der HEAG im Netzbetrieb. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 94
|
||
(1995), Heft 26, S. 1831-1839.
|
||
[5.4] Fischer, M.; Merschel, F; Winkler, U.; Blasius, P.; Weck, K.-H.: Alterung
|
||
von 20-kV-VPE-Kabeln in den Netzen der EVS und der RWE Energie.
|
||
Elektrizitätswirtschaft, Jg. 95 (1996), Heft 26, S. 1765-1769.
|
||
[5.5] Banowski, D.; Blechschmidt, H.; Kirchner, M.: Erfahrungen bei der Um-
|
||
setzung der Langzeitprüfung an VPE-isolierten MS-Kabeln nach DIN VDE
|
||
456
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
0276-620. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 96 (1997), Heft 14, S. 726-731.
|
||
[5.6] Merschel, F.: Auswahl VPE-isolierter Mittelspannungskabel auf der
|
||
Grundlage der Entscheidungskriterien der Langzeitprüfungen nach DIN
|
||
VDE 0276-620. Potsdamer Kabeltage Oktober 2004 – Instandhaltungs-
|
||
strategie von Kabelanlagen in Nieder- und Mittelspannungsnetzen. Pirelli
|
||
Kabel und Systeme GmbH, Februar 2005.
|
||
[5.7] Merschel, F.: Langzeitprüfungen an VPE-isolierten Mittelspannungska-
|
||
beln nach DIN VDE 0276-620. 68. Kabelseminar der Leibniz Universität
|
||
Hannover (2006).
|
||
[5.8] Banowski, D.; Klockhaus, H.; Rittinghaus, D.: Neues VDE-Prüfverfahren
|
||
für Energieverteilungskabel in der Reihe DIN VDE 0276. Elektrizitätswirt-
|
||
schaft, Jg. 95 (1996), Heft 26, S. 1754-1756.
|
||
[5.9] Banowski, D.; Merschel, F.; Kirchner, M.; Rittinghaus, D.: Einführung des
|
||
harmonisierten Verfahrens für die Langzeitprüfung an VPE-isolierten Mit-
|
||
telspannungskabeln. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 99 (2000), Heft 20, S. 52-
|
||
53.
|
||
[5.10] Kuhnert, E..; Wiznerowicz, F.: Eigenschaften von Energiekabeln und
|
||
deren Messung. EW Medien und Kongresse, Frankfurt am Main und Ber-
|
||
lin, 3. Auflage 2012.
|
||
[5.11] Krefter, K.-H.: Erfahrungen mit Prüfverfahren für Kunststoffkabel in Mit-
|
||
telspannungsnetzen. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 92 (1993), Heft 21, S.
|
||
1248-1255.
|
||
[5.12] VDEW, DGQ: Qualitätsmanagementsysteme im Kabel-/Leitungstiefbau.
|
||
Ein Leitfaden. VWEW-Verlag, Frankfurt am Main (1995).
|
||
[5.13] RAL Deutsches Institut für Gütesicherung und Kennzeichnung e.V.
|
||
(Hrsg.): Kabelleitungstiefbau, Gütesicherung RAL-GZ 962. Beuth-Verlag,
|
||
Berlin, Ausgabe Januar 2000.
|
||
[5.14] Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen e.V.: Allge-
|
||
meine Technische Bestimmungen für die Benutzung von Straßen durch
|
||
Leitungen und Telekommunikationslinien (ATB-BeStra). FGSV Verlag;
|
||
Köln, Ausgabe November 2006.
|
||
[5.15] VDE-AR-N 4220: Bauunternehmen im Leitungstiefbau – Mindestanfor-
|
||
derungen
|
||
[5.16] VDE-AR-N 4221: Mindestanforderungen an ausführende Unternehmen
|
||
in der Kabellegung
|
||
[5.17] Rittinghaus, D.: VDN-Fachkongress Netztechnik 2005 – Expertenforum
|
||
5. ew, Jg. 105 (2006), Heft 4, S. 28-29.
|
||
[5.18] FNN-Hinweis „Inbetriebnahmeprüfung MS-Kabelanlagen“, Juni 2017
|
||
[5.19] Borneburg, D.; Diefenbach, I.; Merschel, F.; Kliesch, M.; Keller, M.; Rit-
|
||
tinghaus, D.: Vergleich verfügbarer Messverfahren zur Überprüfung der
|
||
Einschaltbereitschaft von VPE-MS-Kabeln. ew, Jg. 106 (2007), Heft 4,
|
||
S. 20-26.
|
||
[5.20] Bach, R.; Sulk, S.; Walter, C.: Untersuchungen zum TE-Einsatz und –
|
||
Wachstum in VPE-Mittel- und Hochspannungs-Kabeln bei Beanspru-
|
||
chung mit DAC- und 50-Hz-Prüfspannung; VDE Hochspannungs-
|
||
technik 2016, Berlin
|
||
457
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
458
|
||
[5.21] Gockenbach, E.: Diagnoseverfahren für Energiekabel. 90. Kabelseminar
|
||
der Leibniz Universität Hannover (2017).
|
||
[5.22] Mithöfer, D.; Kaminsky, T.: CableCure-Sanierung „water-tree“-geschä-
|
||
digter Mittelspannungskabel – Erfahrungsbericht Deutschland. Elektrizi-
|
||
tätswirtschaft, Jg. 95 (1996), Heft 26, S. 1785-1788.
|
||
[5.23] MVV kuriert die roten Kabel – Amerikanische Technik gegen Wasser-
|
||
bäumchen im Kunststoff. ZfK vom 04.08. 2001, S. 15.
|
||
zu Abschnitt 6: Arbeitssicherheit und Umweltschutz
|
||
[6.1] Förster, K.; Michalek, R: Umweltschutz beim Kabelnetzbau. Elektrizitäts-
|
||
wirtschaft, Jg. 92 (1993), Heft 21, S. 1256-1265.
|
||
[6.2] Wannow, K.: Baumstandorte über oder in der Nähe von unterirdischen
|
||
Ver- und Entsorgungsanlagen. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 88 (1989), Heft
|
||
11, S. 663.
|
||
[6.3] Hechenberger, V; Schnell, M.: Bergen und Recyclen von Kabelanlagen,
|
||
etz, Bd. 115 (1994), Heft 10, S. 570-572.
|
||
[6.4] Dekowski, F.-O.: Stand und zukünftige Aussichten beim Recycling von
|
||
Kabelschrotten. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 91 (1992), Heft 24, S.1594-
|
||
1597.
|
||
zu Abschnitt 7: Ortung von Kabeln und Fehlerstellen
|
||
[7.1] Lexikon der EVU Betriebspraxis: Ortung und Auslese von Kabeln. EVU-
|
||
Betriebspraxis (1993), Heft 12, S. 363-364.
|
||
[7.2] Inspektions- und Ortungssysteme für Hausanschlüsse. EVU-Betrieb-
|
||
spraxis 11/2001 Seite 20.
|
||
[7.3] Postler, D.: Das neue Leitungs- und Fehlerortungssystem FM 9800. „Vor
|
||
den Toren unserer Stadt“, seba dynatronic (1994), S. 14-15.
|
||
[7.4] Kabelauslese auch in schwierigstem Umfeld. EVU-Betriebspraxis (1996),
|
||
Heft 6, S. 241.
|
||
[7.5] Kabelauslesesystem KSG 80 von besonderem Interesse. EVU-Betrieb-
|
||
spraxis (1996), Heft 6, S. 238.
|
||
[7.6] BG Feinmechanik und Elektrotechnik: Sonderprobleme bei der Anwen-
|
||
dung der 5 Sicherheitsregeln. Die Brücke (1987), Heft 1, S. 11, 12, 21, 22.
|
||
[7.7] Heimans, F; Heisler, H.: Phasenbestimmung an Mittelspannungskabeln
|
||
nach der neuen DIN VDE 0105 Teil 100. EVU-Betriebspraxis (1998), Heft
|
||
9, S. 19-22.
|
||
[7.8] Pfaff, H.; Schlufter, B.: Schnelle und sichere Phasenbestimmung bei der
|
||
Montage von Mittelspannungskabeln. EVU-Betriebspraxis (1999), Heft
|
||
12, S. 22-24.
|
||
[7.9] Frank Arnold/Peter Herpertz: Fehlerortung an Energiekabeln; Rolf R. Ci-
|
||
chowski (Hrsg.) Anlagentechnik für elektrische Verteilungsnetze, ew Me-
|
||
dien und Kongresse
|
||
[7.10] Rühl, B.: Kabelfehlerortung an Energiekabeln, EVU-Betriebspraxis
|
||
(1993), Heft 10, S. 280-282.
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
459
|
||
[7.11] Klimpke, K.; Güttier, H.: Anlagentechnik für elektrische Verteilungsnetze,
|
||
Band 7 Fehlerortung. Hrsg.: Cichowski, R. R., VWEW-Verlag, Frankfurt
|
||
am Main (1996).
|
||
[7.12] Ketterer, H.: Fünf Jahrzehnte Baur Prüf- und Meßtechnik. EVU-Betrieb-
|
||
spraxis (1996), Heft 11, S. 390-394.
|
||
[7.13] Gustke, U., Stein, G., Fritsche, H.-D., Herpertz, P.: Methoden der klassi-
|
||
schen Hochspannungskabelfehlerortung in Verbindung mit modernen
|
||
Reflexionsmessverfahren – und Softwarealgorithmen. ETG-Tagung,
|
||
Kassel, 2006.
|
||
[7.14] Rietz, W.: Das Lichtbogen-Stoßverfahren und seine Bedeutung für die
|
||
moderne Kabelfehlerortung. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 84 (1985),
|
||
Heft 26, S. 1103-1107.
|
||
[7.15] Rietz, W.: Fehlerortung bei Energiekabeln mit der Lichtbogen-Stoßme-
|
||
thode, etz, Bd. 103 (1982), Heft 4, S. 177-180.
|
||
[7.16] Jäckle, E.: Fehlerortsbestimmung an Kabeln durch Auswertung transien-
|
||
ter Vorgänge, etz, Bd. 103 (1982), Heft 4, S. 181-184.
|
||
[7.17] Sutter, H.: Punktgenaue Kabelfehlerortung, etz, Bd. 106 (1985), Heft 12,
|
||
S. 622-626.
|
||
[7.18] Rietz, W.: Die Schall-Laufzeitmessung, eine neue Methode zur punktge-
|
||
nauen Kabelfehler-Ortung. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 82 (1983), Heft 23,
|
||
S. 862-865.
|
||
[7.19] Sutter, H.: Prüfung von kunststoffummantelten Mittelspannungskabeln
|
||
und Ortung von Mantelfehlern. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 81 (1982), Heft
|
||
1/2, S. 18-21.
|
||
[7.20] Krüger, M.: Vorortung von Kabelmantelfehlern. Bulletin ASE/UCS 76
|
||
(1985), Heft 19, S. 1166-1168.
|
||
[7.21] Schlapp, H., Petzold, F.: Fehlerortungssystem für Niederspannungsnetze
|
||
mit dem ICEPlus-Vorortungsverfahren. Netzpraxis Jg. 42 (2003), Heft
|
||
11, Seite 28-31.
|
||
[7.22] Katrein, W., Kehne, H.: Errichten und Betreiben elektrischer Prüfanlagen.
|
||
EVU-Betriebspraxis 5/2001, Seite 16-24.
|
||
zu Abschnitt 8: Diagnoseverfahren zur Zustandsbeurteilung von
|
||
Mittelspannungskabeln
|
||
[8.1] Heinhold, L.; Stubbe, R.: Kabel und Leitungen für Starkstrom. Pirelli
|
||
Kabel und Systeme GmbH & Co. KG/Publicis MCD Verlag, Berlin/Erlan-
|
||
gen, 5. Auflage (1999).
|
||
[8.2] Bach, R.; Kalkner, W.; Oldehoff, H.: Spannungsprüfungen zur Beurteilung
|
||
von Mittelspannungskabelanlagen. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 92 (1993),
|
||
Heft 17/18, S. 1068-1074.
|
||
[8.3] Hvidsten, S; Benjaminsen, H. T.: Sintef Energy Research TR A5180,
|
||
Condition assessment of watertree aged XLPE cables, comparison of
|
||
four commercial methods. Trondheim, Norway 2000.
|
||
[8.4] Patsch, R.; Kouzmine, O.: Analyse und Auswahl von Mess- und Diagnose-
|
||
parametern bei Rückkehrspannungsmessungen an Mittelspannungskabeln
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
460
|
||
mit unterschiedlichen Isolierungen. ETG Fachtagung Köln, Germany, 2004.
|
||
[8.5] Hoff, G.: Optimierung und Grenzen der technischen Diagnostik am Bei-
|
||
spiel der Alterungsbestimmung polymerisolierter Mittelspannungskabel.
|
||
Dissertation BUGH Wuppertal, Germany 2003.
|
||
[8.6] Hoff, G.; Kranz, H. G.; Beigert, M.; Petzold, F.; Kneissl, C. H.: Zustands-
|
||
orientierte Instandhaltung eines polymerisolierten 20-kV-Kabelnetzes mit
|
||
der IRC-Analyse. ew, Jg. 100 (2001), Heft 22 S. 62-67.
|
||
[8.7] Plath, R.; Kalkner, W.; Krage, I.; Vergleich von Diagnosesystemen zur
|
||
Beurteilung des Alterungszustandes PE/VPE-isolierter Mittelspannungs-
|
||
kabel. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 96 (1997), S. 1130-1140.
|
||
[8.8] Wester, F. J.; Gulski, E.; Smit, J. J.; Seitz, P. N.: Experiences from on-
|
||
site PD measurements using oscillating wave test system. ISH 99 Lon-
|
||
don August 1999.
|
||
[8.9] Petzold, F.; Beigert, M.; Bövingloh, A.: On site PD-diagnosis on power
|
||
cables using oscillating voltages. Cigre Paris 2006.
|
||
[8.10] Colloca, V.; Fara, A.; Nigris, M. D.; Rizzi, G.: Comparison among different
|
||
diagnostic sytems for medium voltage cable lines. Paper CIRED 2001
|
||
Paris.
|
||
[8.11] Gulski, E.; Smit, J. J.; Seitz P. N.: PD measurements on-site using oscil-
|
||
lating wave test system. IEEE International Symposium on EI, Washing-
|
||
ton DC, USA June 1998.
|
||
zu Abschnitt 9: Statistische Auswertung des Störungs- und
|
||
Schadensgeschehens
|
||
[9.1] §§ 19 und 20 der Verordnung über die Anreizregulierung der Energie-
|
||
versorgungsnetze
|
||
(Anreizregulierungsverordnung
|
||
–
|
||
ARegV),
|
||
29.10.2007, zuletzt geändert am 14.09.2016.
|
||
[9.2] Motl, G.; Traeder, G.: Die VDEW-Störungsstatistik der neunziger Jahre.
|
||
Elektrizitätswirtschaft, Jg. 93 (1994), Heft 6, S. 239-242.
|
||
[9.3] FNN: Störungs- und Verfügbarkeitsstatistik – Anleitung, 7. Ausgabe.
|
||
Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN), Berlin, Dezember 2016.
|
||
(veröffentlicht unter https://www.vde.com/de/fnn/themen/versorgungs-
|
||
qualitaet/versorgungszuverlaessigkeit/datenerfassung)
|
||
[9.4] FNN-Hinweis – Störungs- und Verfügbarkeitsstatistik, Berichtsjahr 2015.
|
||
Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN), Berlin, Juli 2016.
|
||
[9.5] 6th CEER benchmarking report on the quality of electricity and gas sup-
|
||
ply. Council of European Energy Regulators (CEER), Brüssel, August
|
||
2016.
|
||
[9.6] Fischer, M.: VDEW-Fehlerstatistik für VPE-Mittelspannungskabel. Elek-
|
||
trizitätswirtschaft, Jg. 92 (1993), Heft 21, S. 1310-1315.
|
||
[9.7] FNN-Erfassungsschema C – Schäden. Forum Netztechnik/Netzbetrieb
|
||
im VDE (FNN), Berlin, Dezember 2015. (veröffentlicht unter
|
||
https://www.vde.com/de/fnn/themen/versorgungsqualitaet/versorgungs-
|
||
zuverlaessigkeit/datenerfassung)
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
461
|
||
zu Abschnitt 10: Instandhaltung der Kabelanlage
|
||
[10.1] Cichowski, R. R.: Zunehmende Bedeutung der Instandhaltung in der An-
|
||
lagentechnik des Verteilungsnetzes Teil 1 und 2; Zeitschrift „Der Elektri-
|
||
ker/Der Energieelektroniker“ H. 11/1988 und 2/1989.
|
||
[10.2] Technische Richtlinie für die Instandhaltung von Betriebsmitteln und An-
|
||
lagen in Elektrizitätsversorgungsnetzen vom VDN aus 11/2006.
|
||
[10.3] DIN EN 603000-3-14: Zuverlässigkeitsmanagement – Anwendungsleit-
|
||
faden – Instandhaltung und Instandhaltungsunterstützung aus 12/2004.
|
||
[10.4] DIN V VDE V 0109-1 und DIN V VDE V 0109-2.
|
||
[10.5] Balzer, G.; Tenberge, W.: Instandhaltung elektrischer Betriebsmittel der
|
||
Energieversorgungsnetze. etz H. 8/2007.
|
||
zu Abschnitt 11: Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen – Investitions -
|
||
rechnungen
|
||
[11.1] VDEW: Investitionsrechnung in der Elektrizitätsversorgung. VWEW-Ver-
|
||
lag, Frankfurt am Main, 3. Auflage (1993).
|
||
[11.2] Wöhe, Günter; Einführung in die Allgemeine Betriebswirtschaftslehre.
|
||
21. Auflage, Verlag Vahlen.
|
||
[11.3] Oswald, Bernd R.; et al.; Vergleichende Studie zu Stromübertragungs-
|
||
techniken im Höchstspannungsnetz. ForWind, Zentrum für Windenergie-
|
||
forschung der Universitäten Oldenburg und Hannover, Hannover & Ol-
|
||
denburg, 20. September 2005.
|
||
[11.4] Paul, Hans-Ulrich; Freileitung und Kabel in der Energieversorgung. 71.
|
||
Kabelseminar der Leibniz Universität Hannover (Februar 2008).
|
||
zu Abschnitt 12: Neue Kabeltechnologien
|
||
[12.1] Polster, K.: Hoch- und Höchstspannungskabel für die Großstadtversor-
|
||
gung. 77. Kabelseminar der Leibniz Universität Hannover, 22./23. Feb-
|
||
ruar 2011.
|
||
[12.2] Pöhler, S.: Gasisolierte Übertragungsleitungen (GIL) für unterirdischen
|
||
Energietransport. ZVEI 2002, „Life needs Power“, Hannover, 18.04.2002.
|
||
[12.3] Kindersberger, J.: Gasisolierter Rohrleiter (GIL) für Hochspannungsüber-
|
||
tragungen. IEEE Joint IAS/PELS/IES and PES German Chapter Meeting
|
||
Goldisthal, 14.10.2005.
|
||
[12.4] Neumann, C.: Gasisolierte Leitungen (GIL) als Alternative zu Kabelan-
|
||
lagen; Forum 6, Leistungsstarke Übertragungsmedien auf der Höchst-
|
||
spannungsebene. 16. Fachkongress Netztechnik – Kabeltagung; Erfurt,
|
||
30. November/01. Dezember 2009.
|
||
[12.5] Bach, R.; Goldacker, W.; Noe, M.; Poelchau, J.; Prusseit, W.; Willén, D.:
|
||
Konzept für eine effiziente Energieversorgung von Ballungsräumen.
|
||
VWEW Energieverlag, Frankfurt a. M. 2009.
|
||
[12.6] Bach, R.; Goldacker, W.; Noe, M.; Poelchau, J.; Prusseit, W.; Willén, D.:
|
||
Supraleitung in EVU-Netzen. EW Medien und Kongresse GmbH, Frank-
|
||
furt/Main, Berlin
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
462
|
||
[12.7] Noe, M.; Merschel, F.; Hofmann, L.; Stemmle, M.; Bock, J.: Neue Mit-
|
||
tel- statt konventioneller Hochspannungskabel durch Hochtemperatur-
|
||
Supraleitung. Internationaler ETG-Kongress 2011, 8. – 9. November
|
||
2011, Würzburg, Fachtagung 1.
|
||
[12.8] Noe, M.: Neue Konzepte für eine effiziente Energieversorgung. Fachta-
|
||
gung ZIEHL II – Hochtemperatur-Supraleitung für die Energietechnik;
|
||
Materialien und Anwendungen, Bonn, 16./17. März 2010
|
||
[12.9] Marzahn, E.; Noe, M.: Hochtemperatur-Supraleiter – Kabel und Strom-
|
||
begrenzer. 89. Kabelseminar der Leibniz Universität Hannover, 21./22.
|
||
Februar 2017
|
||
[12.10] https://ecoswing.eu/project]
|
||
[12.11] Merschel, F.: Die Integration von AmpaCity ins Netz und erste Betriebs-
|
||
erfahrungen. Fachtagung ZIEHL IV, Bonn, 11./12. März 2014
|
||
[12.12] Merschel, F.; Noe, M.; Stemmle, M.; Hobl, A.; Sauerbach, O.: AmpaCity
|
||
supraleitende Kabel und Strombegrenzer für die Energieverteilung in
|
||
Ballungsgebieten. ETG-Kongress 2013, Berlin, 05./06. November 2013
|
||
[12.13] Merschel, F.; Noe, M.; Stemmle, M.; Hobl, A.; Sauerbach, O.: AmpaCity
|
||
– Installation und Inbetriebnahme des supraleitenden 10-kV-Systems in
|
||
der Innenstadt von Essen. VDE-Kongress 2014, Frankfurt/Main, 20./21.
|
||
Oktober 2014
|
||
zu Abschnitt 13: Vorschriften und Normung
|
||
[13.1] Grundlagen für die Normungsarbeit der DKE (Sammlung DKE-GN)
|
||
Übersicht der gültigen Dokumente (Stand: Dezember 2014)
|
||
[13.2] Krefter, K.-H. (Hrsg.): Europäisches Konzept für das Prüf- und Zertifizie-
|
||
rungswesen – Nachweis der Sicherheit, Normenkonformität und Ge-
|
||
brauchstauglichkeit elektrotechnischer Produkte. Schneider, K.-H.:
|
||
Sicherheit und Gebrauchstauglichkeit durch Europäische Normen und
|
||
Normenkonformität. VWEW-Verlag, Frankfurt am Main (1994), S. 79-99.
|
||
[13.3] Graser, C: Die Bedeutung der europäischen Normung für die deutsche
|
||
Elektrizitätswirtschaft. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 90 (1991), Heft 20,
|
||
S. 1083-1087.
|
||
[13.4] VDEW-Arbeitsausschuß „Kabel“: Empfehlungen und Hinweise zur EG-
|
||
Sektorenrichtlinie für die Beschaffung VPE-isolierter Mittelspannungs-
|
||
kabel. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 91 (1992), Heft 3, S. 85-90.
|
||
[13.5] Krefter, K.-H. (Hrsg.): Europäisches Konzept für das Prüf- und Zertifi-
|
||
zierungswesen – Nachweis der Sicherheit, Normenkonformität und Ge-
|
||
brauchstauglichkeit elektrotechnischer Produkte. Krefter, K.-H.: Prüfen
|
||
und Zertifizieren als Nachweis der Sicherheit, Normenkonformität und
|
||
Gebrauchstauglichkeit elektrotechnischer Produkte. VWEW-Verlag,
|
||
Frankfurt am Main (1994), S. 238-246.
|
||
[13.6] Banowski, D.; Klockhaus, H.; Rittinghaus, D.: Neues VDE-Prüfverfahren
|
||
für Energieverteilungskabel in der Reihe DIN VDE 0276. Elektrizitäts-
|
||
wirtschaft, Jg. 95 (1996), Heft 26, S. 1754-1756.
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
463
|
||
[13.7] Merschel, F.: Langzeitprüfungen an VPE-isolierten Mittelspannungska-
|
||
beln nach DIN VDE 0276-620. 76. Kabelseminar der Leibniz Universität
|
||
Hannover (2010).
|
||
[13.8] Kuhnert, E.; Wanser, G.; Wiznerowicz, F.: Eigenschaften von Energie-
|
||
kabeln und deren Messung. VWEW-Verlag, Frankfurt am Main, 2. Auf-
|
||
lage (1997).
|
||
[13.9] Heinhold, L; Stubbe, R.: Kabel und Leitungen für Starkstrom. Pirelli
|
||
Kabel und Systeme GmbH & Co. KG/Publicis MCD Verlag, Berlin/Er-
|
||
langen, 5. Auflage (1999).
|
||
[13.10] Stubbe, R.: Strombelastbarkeit in Erde – ein neues Rechenprinzip in
|
||
VDE 0298 Teil 21...77 1. Entwurf. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 77 (1978)
|
||
Heft 8, S. 265 bis 374.
|
||
[13.11] Waligora, H.-J.: Prüfbestimmungen für Starkstrom-Kabelgarnituren bis
|
||
30 kV. Elektrodienst 22 (1980) Heft 7, S. 8 bis 9.
|
||
[13.12] Stöger, H; Stubbe, R.; Ulrich, M: Beanspruchungen und Verhalten von
|
||
Poyethylenmänteln. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 84 (1985), Heft 20, S. 792
|
||
bis 798.
|
||
[13.13] Steckel, R.-D.; Stubbe, R.: Perspektiven für eine künftige Normung von
|
||
Verteilungskabeln. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 96 (1997) Heft 20, S. 1105
|
||
bis 1112.
|
||
[13.14] Klockhaus, H.; Merschel, F.: Langzeitprüfungen an VPE-isolierten Mit-
|
||
telspannungskabeln – Typprüfung und fertigungsbegleitende Prüfung.
|
||
Elektrizitätswirtschaft, Jg. 94 (1995), Heft 26, S.1808-1816.
|
||
zu Abschnitt 14: Anhang
|
||
[14.1] Heinhold, L; Stubbe, R.: Kabel und Leitungen für Starkstrom; Teil 2 –
|
||
Tabellen mit Projektierungsdaten für Kabel, Leitungen und Garnituren,
|
||
Angaben zur Querschnittsbemessung. Siemens AG, Berlin – München,
|
||
4. Auflage (1989).
|
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www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
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||
464
|
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www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
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||
|
||
465
|
||
16 Bilder- und Tabellenverzeichnis
|
||
16.1 Bilder
|
||
zu Abschnitt 1: Einleitung
|
||
Bild 1.1 Kabellegung um 1930
|
||
zu Abschnitt 2: Kabel
|
||
Bild 2.1 Netzstruktur und Spannungsebenen
|
||
Bild 2.2 Geplante Teilverkabelungsabschnitte nach EnLAG für die Leitung
|
||
Wesel-Meppen
|
||
Bild 2.3 Grundsätzlicher Aufbau und Isolationsabstände von Freileitung
|
||
und Kabel
|
||
Bild 2.4 Ersatzschaltbild für ein Leitungselement zur Ermittlung der
|
||
elektrischen Kennwerte
|
||
Bild 2.5 Anhaltswerte für den Ableitwiderstandsbelag 1/G´ von Kabeln
|
||
und Freileitungen
|
||
Bild 2.6 Elektrisches Feld im Zylinderkondensator
|
||
Bild 2.7 Ersatzschaltbild eines Kabeldielektrikums mit Zeigerdiagramm
|
||
Bild 2.8 Typisches Tageslastspiel im EVU-Netz mit einem Belastungsgrad
|
||
von 0,73
|
||
Bild 2.9 Bemessungs-Kurzzeit-Stromdichte nach DIN VDE 0103 (Beispiel:
|
||
Kabel mit PVC-Isolierung und Cu-Leiter)
|
||
Bild 2.10 Verlauf der unbeeinflussten Erdbodentemperatur in einer Tiefe
|
||
von 1,1 m
|
||
Bild 2.11 Aufbereitungsanlage zur Herstellung von thermisch stabilisiertem
|
||
Bettungsmaterial für eine 380-kV-Kabeltrasse
|
||
Bild 2.12 Einbau des thermisch stabilisierten Bettungsmaterials in die
|
||
380-kV-Kabeltrasse
|
||
Bild 2.13 Aufbau der Starkstromkabel
|
||
Bild 2.14 Leiterformen
|
||
Bild 2.15 Fertigung Papierkabel
|
||
Bild 2.16 VPE-Kabel: Prinzip der Extrusion, Vernetzung, Kühlung
|
||
Bild 2.17 Einteilung der Polymerwerkstoffe und Beispiele
|
||
Bild 2.18 Struktur und Eigenschaften von Polyethylen unvernetzt (PE)
|
||
und vernetzt (VPE)
|
||
Bild 2.19 Auswirkung der inneren Leitschicht auf den Feldlinienverlauf
|
||
Bild 2.20 Vergleich der Feldverteilung bei dreiadrigen papierisolierten
|
||
Mittelspannungskabeln
|
||
Bild 2.21 Electrical tree
|
||
Bild 2.22 Vented tree
|
||
Bild 2.23 Bow-tie tree
|
||
Bild 2.24 Electrical tree an einem water tree in der VPE-Isolierung
|
||
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||
|
||
466
|
||
Bild 2.25 Ergebnisse der fertigungsbegleitenden Langzeitprüfungen an
|
||
VPE-isolierten Mittelspannungskabeln nach DIN VDE 0276-620
|
||
Bild 2.26 Ersatzschaltbild für einen Hohlraum in der Isolierung
|
||
Bild 2.27 Bauarten der Niederspannungskabel
|
||
Bild 2.28 1-kV-Kunststoffkabel NAYY-J, vieradriges Kabel nach
|
||
DIN VDE 0276-603
|
||
Bild 2.29 1-kV-Kunststoffkabel NYCWY, dreiadriges Kabel mit
|
||
konzentrischem Leiter (Ceanderkabel) nach DIN VDE 0276-603
|
||
Bild 2.30 Bauarten der Mittelspannungskabel
|
||
Bild 2.31 Gürtelkabel NAKBA, dreiadriges papierisoliertes Kabel für 10 kV
|
||
nach DIN VDE 0276-621
|
||
Bild 2.32 Dreibleimantelkabel NAEKEBA, dreiadriges Mittelspannungskabel
|
||
nach DIN VDE 0276-621
|
||
Bild 2.33 Standardkabelkonstruktion NA2XS2Y für Mittelspannung nach
|
||
DIN VDE 0276-620
|
||
Bild 2.34 Bauarten der Hochspannungskabel
|
||
Bild 2.35 Einadriges Niederdruck-Ölkabel NÖKUDEY für 110 kV nach
|
||
DIN VDE 0276-633
|
||
Bild 2.36 Dreiadriges Gasinnendruckkabel NIVFSt2Y für 110 kV nach
|
||
DIN VDE 0276-634
|
||
Bild 2.37 Dreiadriges Gasaußendruckkabel NPKDVFSt2Y für 110 kV
|
||
nach DIN VDE 0276-635
|
||
Bild 2.38 Einadriges VPE-Kabel für 110 kV, N2XS(FL)2Y, 1 × 630 RM/35
|
||
nach DIN VDE 0276-632
|
||
Bild 2.39 Eingesetzte 380-kV-VPE-Kabel
|
||
Bild 2.40 Einadriges VPE-Kabel für 500 kV, 2XKLDE2Y, 1 × 1600 RM/V
|
||
Bild 2.41 Trassenführung einer innerstädtischen 400-kV-Verbundleitung
|
||
(Berlin)
|
||
Bild 2.42 Schema der direkten Mantelkühlung
|
||
Bild 2.43 Schnittbild eines Muffenbauwerkes
|
||
Bild 2.44 Übersichtsplan 380-kV-Diagonale durch Berlin
|
||
Bild 2.45 Eingesetzte 380-kV-Muffe
|
||
Bild 2.46 450-kV-Seekabel für Gleichstromübertragung
|
||
Bild 2.47 HGÜ-Seekabel
|
||
Bild 2.48 Möglichkeiten zur Erhöhung der Strombelastbarkeit von Kabeln
|
||
Bild 2.49 Aufbereitung von Bodenaushub und Einbringen in die Trasse
|
||
im Zuge der 380-kV-Zwischenverkabelung bei Raesfeld
|
||
Bild 2.50 Einadriges Ölkabel für 400 kV in einem HDPE-Rohr für direkte
|
||
Wasserkühlung der Kabeloberfläche
|
||
Bild 2.51 Einadriges Hochleistungskabel für 110 kV mit direkter
|
||
Zwangskühlung des Leiters (AÖKLDEY)
|
||
Bild 2.52 SF6-isoliertes Rohrleiterdoppelsystem
|
||
Bild 2.53 Entwicklung der supraleitenden Materialien
|
||
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|
||
|
||
467
|
||
zu Abschnitt 3: Kabelgarnituren
|
||
Bild 3.1 Einzelklemme
|
||
Bild 3.2 Mehrfachklemme mit Frässchraube
|
||
Bild 3.3 Mehrfachkabelklemmen
|
||
Bild 3.4 V-Direktanschlussklemme mit flacher Anschlussfahne
|
||
Bild 3.5 Aus Einzelverbindern zusammengesetzter Mehrfachverbinder
|
||
Bild 3.6 Schraubverbinder mit versetzter Anordnung und in Linie
|
||
angeordneter Schrauben
|
||
Bild 3.7 Herstellen einer Sechskant-Pressverbindung
|
||
Bild 3.8 Rollfeder über Schirm
|
||
Bild 3.9 Elektrisches Feld an der Absetzstelle
|
||
Bild 3.10 Montage einer Verbindungsmuffe in Kaltvergusstechnik
|
||
Bild 3.11 Schematische Darstellung einer Gießharz-Hausanschlussmuffe
|
||
mit Parallelabzweig
|
||
Bild 3.12 Warmschrumpf-Endverschluss in Freiluftausführung für
|
||
VPE-isolierte 20-kV-Kabel
|
||
Bild 3.13 Kaltschrumpftechnik
|
||
Bild 3.14 Aufschiebendverschluss
|
||
Bild 3.15 Verbindungsmuffe mit Massereservoir in Warmschrumpftechnik für
|
||
10-kV-Gürtelkabel
|
||
Bild 3.16 Aufschiebbare Verbindungsmuffe mit integrierten Feldsteuerele-
|
||
menten für VPE-isolierte Mittelspannungskabel
|
||
Bild 3.17 Übergangsmuffe für die Verbindung von Dreibleimantelkabel mit
|
||
kunststoffisoliertem Kabel
|
||
Bild 3.18 1-kV-Abzweigmuffe für PUR-Gießharz geeignetes Gehäuse an
|
||
Kunststoffkabel
|
||
Bild 3.19 Abzweigmuffe für kunststoffisolierte 1-kV-Kabel in
|
||
Warmschrumpftechnik
|
||
Bild 3.20 Druckfester Kleinendverschluss für papierisolierte Mittelspannungs-
|
||
kabel
|
||
Bild 3.21 Innenraum-Endverschluss mit Klarsichtisolator (Kunststoff) für
|
||
papierisolierte einadrige Kabel oder Dreibleimantelkabel bis 30 kV
|
||
Bild 3.22 Freiluft-Endverschluss für Gürtelkabel oder Höchstädterkabel bis
|
||
36 kV
|
||
Bild 3.23 Endverschluss für kunststoffisolierte 1-kV-Kabel
|
||
Bild 3.24 Aufschieb-Innenraum-Endverschluss für VPE-isolierte 20-kV-Kabel
|
||
Bild 3.25 Freiluft-Schrumpfendverschluss für einadrige 20-kV-Kabel
|
||
Bild 3.26 Niederspannungs-Stecksystem in einem Kabelverteilerschrank
|
||
Bild 3.27 Schematische Darstellung gekapselter steckbarer Kabelanschlüsse
|
||
in Außen- und Innenkonustechnik
|
||
Bild 3.28 Kabelsteckteil in Außenkonustechnik, MS
|
||
Bild 3.29 Kabelsteckteil in Innenkonustechnik, MS
|
||
Bild 3.30 Kabelsteckteil in Innenkonustechnik, HS
|
||
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|
||
|
||
468
|
||
zu Abschnitt 4: Errichten der Kabelanlage
|
||
Bild 4.1 schematische Darstellung für Trassenbelegung im öffentlichen
|
||
Verkehrsraum
|
||
Bild 4.2 Anordnung von einadrigen Kabeln
|
||
Bild 4.3 Beispiel für eine mögliche Trassenbelegung eines städtischen
|
||
Netzbetreibers
|
||
Bild 4.4 Beispiel eines Auskreuzschemas (cross bonding)
|
||
Bild 4.5 Ausschnitt aus einem digitalen Projektplan
|
||
Bild 4.6 Begriffsdefinitionen aus ATB-BeStra
|
||
Bild 4.7 Standard-Grabenprofil 30 cm × 60 cm für die Belegung
|
||
mit zwei Niederspannungskabeln NAYY-J 4x150 und einem
|
||
Straßenbeleuchtungskabel NYY 5x10
|
||
Bild 4.8 Montagegrube, schematische Darstellung
|
||
Bild 4.9 Grabenprofil mit Abstandsangabe für Aushubmaterial
|
||
Bild 4.10 Grabenprofil mit Verbauspindeln
|
||
Bild 4.11 fachgerechte Befestigung der Kabel mit Gurten
|
||
Bild 4.12 Beispiel für eine innerstädtische Baustellensicherung
|
||
Bild 4.13 Rohrlegung mit Abstandhalter
|
||
Bild 4.14 Kabelbestand im entwickelten Wurzelbereich
|
||
Bild 4.15 Lastplattendruckversuch
|
||
Bild 4.16 Kabeltransportwagen
|
||
Bild 4.17 Abziehen des Kabels von der aufgebockten Spule
|
||
Bild 4.18 Mit Kabelrollen und Kabelschubgerät ausgebaute Strecke
|
||
Bild 4.19 Mit Kabelrollen (Führungs- und Eckrolle) ausgebaute Strecke
|
||
Bild 4.20 Eckrolle und Einführung in Schutzrohr mit Einführungsrolle
|
||
Bild 4.21 Vertiefung im Kabelgraben und Einführungstrichter vor dem Rohr
|
||
Bild 4.22 Ziehwinde
|
||
Bild 4.23 Schema einer Kabellegung mit Motorrollen und Ziehwinde
|
||
Bild 4.24 Kabelschubgerät
|
||
Bild 4.25 Kabelziehstrumpf mit Drallfänger beim Abziehen der Kabel
|
||
Bild 4.26 Eingebaute Mehrsparteneinführung für senkrechte Kellerwände
|
||
Bild 4.27 Mehrsparten-Einführungsbauteil zum Einbau in Bodenplatten
|
||
Bild 4.28 Abdichtung von Mittel- und Niederspannungskabeln
|
||
mit Roxtec-Rahmen
|
||
Bild 4.29 Mobilfräse mit Allradantrieb
|
||
Bild 4.30 Selbstfahrender Vibrations-Kabelpflug
|
||
Bild 4.31 Kabelpflug ohne eigenen Antrieb
|
||
Bild 4.32 Saugbagger
|
||
Bild 4.33 Prinzip des Spülbohrverfahrens am Beispiel einer Gewässer -
|
||
unterquerung
|
||
Bild 4.34 Spülbohrverfahren im Einsatz
|
||
Bild 4.35 Bohrkopf und Aufweitung
|
||
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|
||
|
||
469
|
||
Bild 4.36 Verfahrensablauf Überbohrtechnik – Schemadarstellung
|
||
Bild 4.37 Starteinsatz des patentierten Überbohrkopfes
|
||
Bild 4.38 Kabelführung in Rohren an Brücken
|
||
Bild 4.39a Kabel vertikale Befestigung in Umspannanlage Kabelkeller
|
||
Bild 4.39b Kabel im Doppelboden in Umspannanlage
|
||
Bild 4.39c Kabelanschluss in einem Hausanschlusskasten für Wohngebäude
|
||
Bild 4.39d Kabelanschluss in einem Kabelverteilerschrank im Ortsnetz
|
||
Bild 4.40a Beschichtung der Kabelmäntel mit brandhemmenden
|
||
Schutzanstrich
|
||
Bild 4.40b Lichtbogenschutz zwischen Kabelpritschen
|
||
Bild 4.41 Dachständer mit isolierten Freileitungen
|
||
Bild 4.42 Abspannung am Tragseil mit Abspannklemme
|
||
Bild 4.43 Abspannung an der Bewehrung mit Abspannspirale
|
||
Bild 4.44 Isolierte Freileitung A2XS2YT für 20 kV
|
||
Bild 4.45 Aufhängung der isolierten Freileitung A2XS2YT mit Ausklink-
|
||
mechanismus
|
||
Bild 4.46 110-kV-Sperrmuffe für einadriges Niederdruck-Ölkabel
|
||
Bild 4.47 Planauszug eines großstädtischen Verteilnetzes
|
||
zu Abschnitt 5: Qualitätssicherung
|
||
Bild 5.1 Ergebnisse der in Steptests nach einem Jahr und nach zwei Jahren
|
||
Alterung gemäß DIN VDE 0276-620 an VPE-isolierten
|
||
Mittelspannungskabeln gemessenen Durchschlagsfeldstärken
|
||
Bild 5.2 Messplatz zur Aufbauprüfung von Kabeln in einem Prüflabor
|
||
zu Abschnitt 6: Arbeitssicherheit und Umweltschutz
|
||
Bild 6.1 Isoliertes Locheisen und zweipoliger Spannungsprüfer zur Prüfung
|
||
auf Spannungsfreiheit bei Niederspannungskabeln
|
||
Bild 6.2 Prüfung der Lichtbogen-Schutzklasse APC 1 von Schutzkleidung
|
||
im standardisierten Boxverfahren
|
||
Bild 6.3 Standortisolation, isolierender Schutzhandschuh und Elektriker-
|
||
Gesichtsschutz für Arbeiten unter Spannung
|
||
Bild 6.4 Werkzeuge für Arbeiten unter Spannung
|
||
Bild 6.5 Arbeitsschutzsicherung
|
||
zu Abschnitt 7: Ortung von Kabeln und Fehlerstellen
|
||
Bild 7.1 Kabeltrassensuche mittels Smartphone und App
|
||
Bild 7.2 Kabeltrassensuche mit der Minimum-Methode
|
||
Bild 7.3 Kabeltrassensuche mit der Maximum-Methode
|
||
Bild 7.4 Bestimmung der Tiefenlage eines Kabels
|
||
Bild 7.5 Kabelauslese mit Tonfrequenz
|
||
Bild 7.6 Wirkungsweise der Kabelauslese mit Gleichstromimpulsen
|
||
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|
||
|
||
470
|
||
Bild 7.7 Schematische Darstellung der Fehlerarten
|
||
Bild 7.8 Schematische Darstellung der Impulse des Reflexionsverfahrens
|
||
Bild 7.9a Schematisches Messbild eines fehlerbehafteten Kabels
|
||
Bild 7.9b mit aktuellem Verfahren ermitteltes Messbild
|
||
Bild 7.10 Lichtbogen-Stoßverfahren
|
||
Bild 7.11 Stromimpuls-Verfahren
|
||
Bild 7.12 Spannungsgekoppeltes Ausschwingverfahren
|
||
Bild 7.13 Schematische Darstellung eines Messverfahrens mit automatischer
|
||
Wiederzuschaltung
|
||
Bild 7.14 Prinzipdarstellungen des Minimumtrübungs-Verfahrens
|
||
Bild 7.15 Drallfeld-Methode
|
||
Bild 7.16 Stoßspannungsverfahren
|
||
Bild 7.17 Prinzipielle Darstellung der Mantelfehler-Vorortung
|
||
Bild 7.18 Mantelfehler-Nachortung
|
||
Bild 7.19a Kabelmesswagen, Anschlussraum
|
||
Bild 7.19b Kabelmesswagen, Messgeräteraum
|
||
zu Abschnitt 8: Diagnoseverfahren
|
||
Bild 8.1 Ersatzschaltbild zur Charakterisierung von Isolierungen
|
||
Bild 8.2 tan in Abhängigkeit von der Temperatur
|
||
Bild 8.3 tan--Verlauf in Abhängigkeit der Spannung und des
|
||
Feuchtezustandes einer VPE-Isolierung
|
||
Bild 8.4 Formierung, Entladung und Relaxationstrom- bzw.
|
||
Wiederkehrspannungsverlauf
|
||
Bild 8.5 Typische Wiederkehrspannungsverläufe für Papierisolierungen
|
||
Bild 8.6 RVM Feldmessung; Kurvenparameter und Ergebnisse der Q- und
|
||
p-Faktoren
|
||
Bild 8.7 Haftstellen und Entladezeitkonstanten von polymerisolierten Kabeln
|
||
Bild 8.8 IRC-Kurven von VPE-isolierten Kabeln mit verschiedenen
|
||
Alterungszuständen
|
||
Bild 8.9 Ergebnis einer IRC-Analyse an VPE-isolierten Kabeln mit
|
||
Alterungsklassifizierung und Restfestigkeitsprognose
|
||
Bild 8.10 TE-Kriechspuren an unsachgemäß geschälter Aderoberfläche
|
||
eines VPE-Kabels
|
||
Bild 8.11 Electrical tree initiiert durch water tree
|
||
Bild 8.12 Prinzipschaltbild zur Erzeugung einer schwach gedämpften
|
||
oszillierenden Wechselspannung (DAC)
|
||
Bild 8.13 Gedämpfte oszillierende Wechselspannung DAC
|
||
Bild 8.14 TE-Signale mit automatisierter Fehlstellenortung
|
||
Bild 8.15 TE-Fehlstellenlokationen und TE-Pegel über der Kabellänge
|
||
Bild 8.16 Einsetzspannungen (PDIV) und Fehlstellen (PD-Lokalisierungen) in
|
||
Papier-Masse-Kabeln
|
||
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|
||
|
||
471
|
||
zu Abschnitt 9: Statistische Auswertung des Störungs- und Schadens -
|
||
geschehens
|
||
Bild 9.1 Mittlere Nichtverfügbarkeit durch störungsbedingte Versorgungsun-
|
||
terbrechungen in Europa
|
||
Bild 9.2 Anzahl der Schäden an VPE-isolierten Mittelspannungskabeln
|
||
Bild 9.3 Anzahl der Schäden an VPE-isolierten Mittelspannungskabeln
|
||
Bild 9.4 Austauschlängen von VPE-isolierten Mittelspannungskabeln
|
||
Bild 9.5 Austauschlängen von VPE-isolierten Mittelspannungskabeln
|
||
zu Abschnitt 10: Instandhaltung
|
||
Keine Bilder
|
||
zu Abschnitt 11: Wirtschaftlichkeitsbetrachungen
|
||
Bild 11.1 Jahreskosten von Kabeln
|
||
zu Abschnitt 12: Neue Kabeltechnologien
|
||
Bild 12.1 Gasisolierter Rohrleiter für Höchstspannung
|
||
Bild 12.2 Praktische Ausführung einer gasisolierten Leitung
|
||
Bild 12.3 Parallele Legung von zwei GIL-Stromkreisen in einem
|
||
gemeinsamen Graben (Quelle: Amprion)
|
||
Bild 12.4 GIL-Strecke während der Bauphase
|
||
Bild 12.5 HTS-Roebel-Kabel (vorn) mit 2.600 A Stromtragfähigkeit im Ver-
|
||
gleich zu zwölf konventionellen Kabeln mit Kupferleiter mit insge-
|
||
samt derselben Transportkapazität (Quelle: Forschungszentrum
|
||
Karlsruhe)
|
||
Bild 12.6 Innenstadtversorgung konventionell
|
||
Bild 12.7 Innenstadtversorgung mit supraleitenden Mittelspannungskabeln
|
||
Bild 12.8 Elektrischer Widerstand von Supraleitern und Normalleitern
|
||
Bild 12.9 Supraleitender dreiphasiger Kurzschlussstrombegrenzer
|
||
Bild 12.10 Vergleich der annuitätischen Kosten zwischen einem konventionel-
|
||
len städtischen Verteilungsnetz (100 km2, 30 MW/km2) und demsel-
|
||
ben Netz, wobei die 110-kV-Verteilungsnetzebene durch ein
|
||
HTS-Mittelspannungsnetz ersetzt wurde; Varianten 1 bis 3
|
||
Bild 12.11 Trasse des 10-kV-HATS-Kabels in der Innenstadt von Essen
|
||
Bild 12.12 Supraleitendes 10-kV-Kabel mit koaxialem Aufbau
|
||
Bild 12.13 Endverschluss zum Abschluss des supraleitenden 10-kV-Kabels
|
||
Bild 12.14 Komponenten des HTS-Systems in der Umspannanlage Herkules
|
||
zu Abschnitt 13: Vorschriften und Normung
|
||
Bild 13.1 Struktur der Normungsarbeit bei DKE
|
||
Bild 13.2 Beispiele für die Bezeichnung von Normen
|
||
Bild 13.3 Nachweis der Normenkonformität
|
||
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|
||
|
||
472
|
||
zu Abschnitt 14: Anhang
|
||
Bild 14.1 Zulässige Kurzzeitlast, günstigster Einsetzzeitpunkt (0 h)
|
||
Bild 14.2 Zulässige Kurzzeitlast, ungünstigster Einsetzzeitpunkt (10 h)
|
||
Bild 14.3 Kurzzeitlastfaktoren Izk / Ir als Funktion der Beanspruchungsdauer
|
||
tzk mit dem Parameter Iv / Ir (NKBA, Einsetzzeitpunkt 0 h)
|
||
Bild 14.4 Kurzzeitlastfaktoren Izk / Ir als Funktion der Beanspruchungsdauer
|
||
tzk mit dem Parameter Iv/ Ir (NKBA, Einsetzzeitpunkt 10 h)
|
||
Bild 14.5 Kurzzeitlastfaktoren Izk/ Ir als Funktion der Beanspruchungsdauer
|
||
tzk mit dem Parameter Iv/ Ir (NA2XS2Y, Einsetzzeitpunkt 0 h)
|
||
Bild 14.6 Kurzzeitlastfaktoren Izk / Ir als Funktion der Beanspruchungsdauer
|
||
tzk mit dem Parameter Iv/ Ir (NA2XS2Y, Einsetzzeitpunkt 10 h)
|
||
16.2 Tabellen
|
||
zu Abschnitt 2: Kabel
|
||
Tabelle 2.1 Stromkreislängen 2014 in Deutschland
|
||
Tabelle 2.2 Typische elektrische Kennwerte von Freileitungen und Kabeln
|
||
Tabelle 2.3 Zulässige Spannungen für Starkstromkabel
|
||
Tabelle 2.4 Randbedingungen für Bemessungswerte der Strombelast-
|
||
barkeit
|
||
Tabelle 2.5 Grenztemperaturen von Energiekabeln (Zulässige Werte im
|
||
Kurzschlussfall für den Isolierstoff nach DIN VDE 0276)
|
||
Tabelle 2.6 Aufbauelemente der Kabel
|
||
Tabelle 2.7 Eigenschaften der Leiterwerkstoffe Kupfer und Aluminium
|
||
Tabelle 2.8 Permittivitätszahlen, Verlustfaktor und Verlustzahl für
|
||
Isolierungen von Hoch- und Mittelspannungskabeln
|
||
Tabelle 2.9 Elektrische und thermische Eigenschaften verschiedener
|
||
Isolierstoffe
|
||
Tabelle 2.10 Vor- und Nachteile verschiedener Isolierstoffe
|
||
Tabelle 2.11 Einsatz von HTSL-Kabeln
|
||
Tabelle 2.12 Die wichtigsten Kurzzeichen für Kabel
|
||
zu Abschnitt 3: Kabelgarnituren
|
||
keine Tabellen
|
||
zu Abschnitt 4: Errichten der Kabelanlage
|
||
Tabelle 4.1 Lichte Mindestbreite für Gräben ohne begehbaren Arbeitsraum
|
||
nach DIN 4124
|
||
Tabelle 4.2 Platzbedarf von Kabeln und Rohren im Graben
|
||
Tabelle 4.3 Mindestüberdeckungen nach ATB-BeStra
|
||
Tabelle 4.4 Empfohlene Muffengrubengrößen
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
473
|
||
Tabelle 4.5 Mindest-Spulenkern-Durchmesser und Kabelbiegeradien
|
||
Tabelle 4.6 Anhaltswerte für Biegeradien von Hoch- und Höchstspannungs-
|
||
kabeln
|
||
Tabelle 4.7 Spulengröße nach KTG
|
||
Tabelle 4.8 Zulässige Zugkräfte und Zugspannungen
|
||
Tabelle 4.9 Maximal zulässige Höhenunterschiede für Massekabel bei
|
||
senkrechter Anordnung
|
||
Tabelle 4.10 Einzuhaltende Mindestabstände anderer Versorgungsleitungen
|
||
zu Kabel ≥ 110 kV
|
||
zu Abschnitt 5: Qualitätssicherung
|
||
Tabelle 5.1 Mögliche Stufen der Inbetriebnahmeprüfung
|
||
Tabelle 5.2 Spannungsprüfungen an Mittelspannungskabeln; Vorzugswerte
|
||
für Prüfpegel und -zeiten
|
||
zu Abschnitt 6: Arbeitssicherheit und Umweltschutz
|
||
Keine Tabellen
|
||
zu Abschnitt 7: Ortung von Kabeln und Fehlerstellen
|
||
Tabelle 7.1 Ausbreitungsgeschwindigkeit v von Impulsen bei verschiedenen
|
||
Isolierstoffen
|
||
Tabelle 7.2 Übersicht und Zuordnung der Ortungsverfahren
|
||
zu Abschnitt 8: Diagnoseverfahren
|
||
Keine Tabellen
|
||
zu Abschnitt 9: Statistische Auswertung des Störungs- und
|
||
Schadensgeschens
|
||
Tabelle 9.1 Beitrag der einzelnen Netzebenen zur Versorgungszuverlässig-
|
||
keit beim Kunden in Deutschland
|
||
zu Abschnitt 10: Instandhaltung
|
||
Keine Tabellen
|
||
zu Abschnitt 11: Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen
|
||
Tabelle 11.1 Beispiel für die Wirtschaftlichkeitsberechnung Freileitung oder
|
||
Kabel im 20-kV-Netz
|
||
zu Abschnitt 12: Neue Technologien
|
||
Keine Tabellen
|
||
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|
||
|
||
zu Abschnitt 13: Vorschriften und Normung
|
||
Tabelle 13.1 Normung auf nationaler, europäischer und internationaler Ebene
|
||
Tabelle 13.2 IEC-Normen für Starkstromkabel
|
||
Tabelle 13.3 Harmonisierungsdokumente und DIN-VDE-Bestimmungen für
|
||
Niederspannungskabel und -garnituren
|
||
Tabelle 13.4 Harmonisierungsdokumente und DIN-VDE-Bestimmungen für
|
||
Mittelspannungskabel und -garnituren
|
||
Tabelle 13.5 Harmonisierungsdokumente und DIN-VDE-Bestimmungen für
|
||
Hochspannungskabel und -garnituren
|
||
zu Abschnitt 14: Anhang
|
||
Tabelle 14.1 NA2XS2Y 6/10 kV – Elektrische Kennwerte
|
||
(bei Dreiecksanordnung) und Abmessungen
|
||
Tabelle 14.2 NA2XS2Y 12/20 kV – Elektrische Kennwerte
|
||
(bei Dreiecksanordnung) und Abmessungen
|
||
Tabelle 14.3 NA2XS2Y 18/30 kV – Elektrische Kennwerte
|
||
(bei Dreiecksanordnung) und Abmessungen
|
||
Tabelle 14.4 N2XS2Y 12/20 kV – Elektrische Kennwerte
|
||
(bei Dreiecksanordnung) und Abmessungen
|
||
Tabelle 14.5 N2XS2Y 18/30 kV – Elektrische Kennwerte
|
||
(bei Dreiecksanordnung) und Abmessungen
|
||
Tabelle 14.6 Kurzzeitbelastbarkeit ausgewählter Kabeltypen abhängig von
|
||
Vorlast, Beanspruchungsdauer und Einsetzzeitpunkt
|
||
Tabelle 14.7 Annuitätenfaktoren
|
||
Tabelle 14.8 Abzinsfaktoren
|
||
Tabelle 14.9 Rentenbarwertfaktoren
|
||
474
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
475
|
||
17 Abkürzungsverzeichnis
|
||
AC Wechselstrom, alternating current
|
||
AfK Arbeitsgemeinschaft für Korrosionsfragen
|
||
Al Aluminium
|
||
ALK Automatisierte Liegenschaftskarte
|
||
BauVPO Bauproduktenverordnung
|
||
BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V.
|
||
BG Berufsgenossenschaft
|
||
BGV Berufsgenossenschaftliche Vorschrift für Sicherheit und Gesund-
|
||
heit bei der Arbeit (Unfallverhütungsvorschrift)
|
||
BImSchV Bundesimmissionsschutzverordnung
|
||
BMWi Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
|
||
BNetzA Bundesnetzagentur
|
||
CD Cold Dielectric
|
||
CEN Comité Européen de Normalisation Europäisches Komitee für
|
||
Normung
|
||
CENELEC Comité Européen de Normalisation Electrotechnique
|
||
Europäisches Komitee für Normung der Elektrotechnik
|
||
CESI Centro Elettrotecnico Sperimentale Italiano
|
||
CIGRÉ Conseil International des Grands Réseaux Électriques
|
||
Cu Kupfer
|
||
DAC Gedämpfte Wechselspannung (Damped AC)
|
||
DAkkS Deutsche Akkreditierungsstelle GmbH
|
||
DB Deutsche Bahn AG
|
||
DC Gleichstrom, direct current
|
||
Dena Deutsche Energieagentur
|
||
DGUV Deutsche gesetzliche Unfallversicherung
|
||
DIN Deutsches Institut für Normung e.V.
|
||
DIS Draft International Standard
|
||
DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informations-
|
||
technik im DIN und VDE
|
||
DNA Deutscher Normenausschuss e.V.
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
476
|
||
DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V.
|
||
DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall
|
||
e.V.
|
||
EG Europäische Gemeinschaft
|
||
EltBauVO Verordnung über den Bau von Betriebsräumen für elektrische
|
||
Anlagen
|
||
ELV Kleinspannung, Extra Low Voltage
|
||
EMV Elektromagnetische Verträglichkeit
|
||
EN Europäische Norm(en)
|
||
EnWG Energiewirtschaftsgesetz
|
||
EPDM Ethylen-Propylen-Dien-modifiziert
|
||
EPR Ethylene Propylene Rubber
|
||
Ethylen-Propylen-Gummi
|
||
EVU Elektrizitätsversorgungsunternehmen,
|
||
Energieversorgungsunternehmen
|
||
EWG Europäische Wirtschaftsgemeinschaft
|
||
EWR Europäischer Wirtschaftsraum
|
||
FGH Forschungsgemeinschaft für Elektrische Anlagen und
|
||
Stromwirtschaft e.V.
|
||
FNN Forum Netze Netztechnik
|
||
FU Fehlerspannung
|
||
GSG Gerätesicherheitsgesetz
|
||
GIL Gasisolierte Leitung
|
||
GIS Gasisolierte Schaltanlage
|
||
HD Harmonisierungsdokument
|
||
HDPE High Density Polyethylene
|
||
Hochverdichtetes Polyethylen
|
||
HGÜ Hochspannunsgleichstromübertragung
|
||
HTS Hochtemperatur-Supraleitung
|
||
HTSL Hochtemperatur-Supraleiter
|
||
IEC International Electrotechnical Commission
|
||
Internationale Elektrotechnische Kommission
|
||
IRC Isothermal Relaxation Current
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
477
|
||
ISO International Organization for Standardization
|
||
Internationale Normungsorganisation
|
||
K Komitee
|
||
KTG Kabeltrommelgesellschaft
|
||
L Außenleiter
|
||
LEP Landesentwicklungsprogramm
|
||
LWL Lichtwellenleiter
|
||
M Mittelleiter
|
||
N Neutralleiter
|
||
NLaG Energieleitungsausbaugesetz
|
||
Pb Blei
|
||
PC Personal Computer
|
||
PCB Polychloriertes Biphenyl
|
||
PDIV TE-Einsetzspannung (Partial Discarge Inception Voltage)
|
||
PE Polyethylen
|
||
PP Polypropylen
|
||
PU Polyurethan
|
||
PVC Polyvinylchlorid
|
||
ROV Raumordnungsverfahren
|
||
RTD Room Temperature Dielectric
|
||
RVM Recovery Voltage Measurement
|
||
QM Qualitätsmanagement
|
||
SFH Studiengesellschaft für Höchstspannungsanlagen
|
||
SF6 Schwefelhexafluorid
|
||
SfB Schiedsstelle für Beeinflussungsfragen
|
||
StVO Straßenverkehrsordnung
|
||
TAB Technische Anschlussbedingungen für den Anschluss an das
|
||
Niederspannungsnetz
|
||
TBINK Technischer Beirat Internationale und Nationale Koordinierung
|
||
TE Teilentladung
|
||
TGL Technische Güte- und Lieferbedingungen (der ehemaligen DDR)
|
||
UK Unterkomitee
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
UVV
|
||
Unfallverhütungsvorschrift
|
||
V
|
||
Vornorm
|
||
VDE
|
||
Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V.
|
||
VDEW
|
||
Verband der Elektrizitätswirtschaft – VDEW – e.V.
|
||
(ehem., jetzt BDEW)
|
||
VDI
|
||
Verein Deutscher Ingenieure
|
||
VDN
|
||
Verband der Netzbetreiber – VDN – e.V. beim VDEW
|
||
(ehem., jetzt FNN)
|
||
VLF
|
||
Very Low FrequencySehr niedrige Frequenz
|
||
VOB
|
||
Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen
|
||
VPE
|
||
Vernetztes Polyethylen
|
||
WHG
|
||
Wasserhaushaltsgesetz
|
||
ZTVA
|
||
Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen Aufgrabungen
|
||
ZTVE
|
||
Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen Erdarbeiten
|
||
ZVEH
|
||
Zentralverband der Deutschen Elektro- und Informations-
|
||
technischen Handwerke
|
||
ZVEI
|
||
Zentralverband der Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V.
|
||
478
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
479
|
||
A
|
||
Abdichtung gegen Gase 198
|
||
Abfälle 162, 165, 273 f, 448
|
||
Abnahmeprotokoll 340
|
||
Abriebfestigkeit 67
|
||
Absetzstelle 126 f
|
||
Abspanngarnitur 222
|
||
Abspannklemme 223
|
||
Abspannspirale 223
|
||
Absperrung 168, 264, 269
|
||
Abstand zu anderen Wärmequellen 42
|
||
Abzinsfaktor 349, 423, 425
|
||
Abzinsung 349
|
||
Abzweigklemmen 121, 137
|
||
Aderisolierung 19, 47, 228
|
||
Adhäsionsvermögen 125, 127
|
||
Allgemeine technische Bestimmungen
|
||
für die Benutzung von Straßen
|
||
durch Leitungen und Telekommu-
|
||
nikationslinien siehe ATB-BeStra
|
||
Alterungsbeständigkeit 55, 61, 63, 70
|
||
Alterungsklasse 323
|
||
Alterungsschutzmittel 56
|
||
Aluminiumfolie 93, 95
|
||
Aluminiumleiter 50 ff
|
||
Aluminiummantel 68, 90, 95
|
||
Aluminiumschichtenmantel 86
|
||
Anlagenprüfung 405
|
||
Annuitätenfaktor 348, 351, 358, 423 f
|
||
Anpressdruck 125
|
||
Anreizregulierung 160, 333
|
||
Arbeiten unter Spannung 250, 267 ff
|
||
– Arbeitsanweisungen 264, 267
|
||
– Betriebsanweisungen 267, 276, 311
|
||
Arbeitssicherheit 261 ff
|
||
ATB-BeStra (Allgemeine technische
|
||
Bestimmungen für die Benutzung
|
||
von Straßen durch Leitungen und
|
||
Telekommunikationslinien) 152,
|
||
170, 172, 251
|
||
Aufheizkurven 413
|
||
Aufschiebtechnik siehe Endver-
|
||
schluss, Garnituren, Muffe
|
||
Auftragsvergabe 244 ff
|
||
Aufweitkopf 211
|
||
Ausbreitungsgeschwindigkeit 288 f,
|
||
291
|
||
Ausgleichsgefäß 89, 99, 227
|
||
Aushub 108, 162 ff
|
||
Ausklinkmechanismus 223 f
|
||
Auskreuzung 156
|
||
Auskunftspflicht 230
|
||
Ausschreibung 161, 165, 167, 236,
|
||
243 f
|
||
Außenkonus 144 f
|
||
Außenleiterauslese 284
|
||
Außenlufttemperatur 43
|
||
Aussetzspannung siehe TE-Diag-
|
||
nose, TE-Messung
|
||
Austrocknung siehe Bodenaustrock-
|
||
nung
|
||
Auswahlprüfung 240
|
||
B
|
||
Barwertmethode 347 f
|
||
Bauartkurzzeichen 113, 389
|
||
Bäumchen siehe Wasserbäumchen
|
||
Baumstandorte 181
|
||
Baustelleneinrichtung 165, 167, 169
|
||
Baustellenprotokoll 188
|
||
Baustellensicherung 150, 177
|
||
Bautagebuch 168 f, 196
|
||
Bauzeitenplan 164
|
||
Beanspruchungsdauer 417 ff
|
||
Beeinflussung 157 f, 281, 308
|
||
Belastbarkeit siehe Strombelast-
|
||
barkeit
|
||
Belastungsgrad 37 ff, 44, 353, 402,
|
||
414, 416
|
||
Bemessungsspannung 31
|
||
Bemessungsstrom 36, 45, 416 ff
|
||
Bentonit 209, 214 f
|
||
18 Stichwortverzeichnis
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
480
|
||
Berührungsschutz 47 f, 66, 119, 127,
|
||
311, 399
|
||
Beschaffung, Beschaffungsrichtlinie
|
||
21, 202, 243 ff, 339, 388, 404
|
||
Besorgnisgrundsatz 271
|
||
Bestandsplan 150, 230, 232 ff
|
||
Betriebskapazität 31, 35, 111, 362,
|
||
408 ff
|
||
Betriebsmittelstatistik 340
|
||
Betriebstemperatur 42, 57 ff, 92, 375,
|
||
398, 402
|
||
Bewehrung 33, 48, 66, 68 ff, 114,
|
||
195, 222, 399
|
||
Biegeradius 184
|
||
BImSchV 275
|
||
Bitumen 69, 134
|
||
Blattschnittbegrenzung 233
|
||
Bleikappe 184
|
||
Bleilegierungen 47
|
||
Bleimantel siehe Dreibleimantelkabel
|
||
und Gürtelkabel
|
||
Blitzeinschlagsgefahr 182
|
||
Bodenaustausch 162
|
||
Bodenaustrocknung 182, 402, 414,
|
||
422
|
||
Bodenbeschaffenheit 163, 249
|
||
Boden-Durchschlag-Rakete 208
|
||
Bodenfeuchte 42
|
||
Bodenschutz 162 f, 271
|
||
Bodenuntersuchung 162, 178
|
||
Bodenverdrängungshammer 208
|
||
Bohrkopf 209, 211 ff, 278, 280
|
||
bow-tie tree 74, 76
|
||
Brandfall 61, 104, 220, 273, 390 ff
|
||
Brandfortleitung 104
|
||
brandhemmend 61, 220
|
||
Brandschutz 104, 198, 220 f, 395
|
||
Brenngerät 291, 310
|
||
Brennen hochohmiger Fehler 305
|
||
Bundes-Immissionsgesetz siehe
|
||
BlmSchV
|
||
Bundesnetzagentur, BNetzA 333 f
|
||
C
|
||
Cadweld-Schweißen 121
|
||
Ceanderkabel 84, 197
|
||
CE-Kennzeichen 394 f
|
||
CEN (Comité Européen de Normalisa-
|
||
tion) 384
|
||
CENELEC (Comité Européen de Nor-
|
||
malisation Electrotechnique) 77,
|
||
379 ff
|
||
Chlorwasserstoff 61, 273
|
||
Comité Européen de Normalisation
|
||
siehe CEN
|
||
Comité Européen de Normalisation
|
||
Electrotechnique siehe CENELEC
|
||
Contaminants 73
|
||
Copolymer 317
|
||
cross bonding 99, 156
|
||
D
|
||
DAC (gedämpfte Wechselspannung)
|
||
328
|
||
Datenübertragung mit LWL 103
|
||
Degradationsprozess 324
|
||
Depolarisation 269
|
||
Deutsche Kommission Elektrotechnik
|
||
Elektronik Informationstechnik im
|
||
DIN und VDE siehe DKE
|
||
Deutscher Normenausschuss e.V.
|
||
siehe DNA
|
||
Deutsches Institut für Normung siehe
|
||
DIN
|
||
Diagnoseverfahren 22 ,256, 317 ff
|
||
Dichte 50, 60
|
||
Dichtungskappe 481
|
||
Dielektrikum 33
|
||
Dielektrizitätszahl 56, 71, 362
|
||
Dienstbarkeit 152, 161
|
||
Diffusionssperre 48, 68, 70, 405
|
||
Diffusionsvorgänge 398
|
||
DIN (Deutsches Institut für Normung)
|
||
380
|
||
DIN-Normen siehe Normen und Nor-
|
||
mung
|
||
Dioxin 273
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
481
|
||
Direktanschlussklemme 123
|
||
DKE (Deutsche Kommission Elek-
|
||
trotechnik Elektronik Information-
|
||
stechnik im DIN und VDE) 380
|
||
DNA (Deutscher Normenausschuss
|
||
e.V.) 379
|
||
Dokumentation
|
||
Doppelerdschluss 48, 285, 401
|
||
Doppelkammer-Mischbeutel 129
|
||
Draft International Standard (DIS)
|
||
388
|
||
Drallfänger 195
|
||
Drallfeld-Methode 300
|
||
Dreibleimantelkabel 82, 86, 135, 138,
|
||
196, 225, 401
|
||
Dreiecksanordnung siehe Kabel -
|
||
anordnung
|
||
Dreifachspritzkopf 58
|
||
Druckschutzbandage 48, 90, 92, 103,
|
||
114
|
||
Durchschlagfestigkeit 62, 238
|
||
Durchzüge 179 ff
|
||
Duroplaste 60
|
||
E
|
||
Eckrolle 189 f
|
||
EG-Sektorenrichtlinie 243
|
||
Einebenenanordnung siehe Kabel -
|
||
anordnung
|
||
Einführungsrolle 190 f
|
||
Einführungstrichter 191
|
||
Eingangskontrolle 246
|
||
Eingangsprüfung 246
|
||
Einlaufschnecke 248
|
||
Einmessung 230 ff, 277 f
|
||
Einpflügen siehe Pflügen
|
||
Einsanden 197
|
||
Einsetzspannung siehe TE-Diagnose,
|
||
TE-Messung
|
||
Einsetzzeitpunkt siehe TE-Diagnose,
|
||
TE-Messung
|
||
Einspruchsverfahren 380
|
||
Einspülverfahren siehe
|
||
Gewässerkreuzung
|
||
Einzelklemme 121
|
||
Einzelverbinder 123
|
||
Elastomere 60
|
||
electrical tree 72 ff
|
||
electrochemical tree 72, 76
|
||
Elektrofachkraft 264, 269
|
||
elektrotechnisch unterwiesene Person
|
||
(EuP) 264
|
||
Endkappe 118, 184, 249
|
||
Endverschluss 118, 131, 135, 137 ff
|
||
Energiebilanz 273 f
|
||
Energiekabel 23, 29
|
||
EN (europäische Norm) siehe Nor-
|
||
men und Normung
|
||
EN-Normen siehe Normen und Nor-
|
||
mung
|
||
Entladungskanal 34, 72 f
|
||
Entladestrom 323
|
||
Entsorgung 163 f, 178 ff
|
||
Erdbodentemperatur 37, 43
|
||
Erdbodenwärmewiderstand 37, 43,
|
||
402
|
||
Erdbohrgerät 181
|
||
Erder 53, 133
|
||
Erdfühligkeit 399
|
||
Erdkurzschluss 285
|
||
Erdschluss 31, 47, 54, 251, 285, 298,
|
||
306, 327, 401
|
||
Erdschlusswischer 331
|
||
Erdung 156, 261, 284, 311, 399, 414
|
||
Erdverdrängungshammer 208
|
||
Erkundigungspflicht 168
|
||
Erschütterungsunempfindlichkeit 67
|
||
Errichten der Kabelanlage 151 ff
|
||
Ethylen-Propylen-Dien-modifiziert
|
||
(EPDM) 54, 132, 141, 143
|
||
Ethylen-Propylen-Gummi (EPR) 54
|
||
Ethylen-Propylen-Kautschuk 54
|
||
EVU-Last 37 ff, 414 ff
|
||
europäischer Wirtschaftsraum
|
||
(EWR) 387
|
||
Extrusion 58 ff
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
482
|
||
F
|
||
Farbpigment 61
|
||
Fehlerart 285 ff
|
||
Fehlerortung 277 ff
|
||
Fehlerstrom 50, 66, 157
|
||
Fehlerwandlungsgerät 291
|
||
Feldsteuerelement 125 ff
|
||
Feldsteuerung 52, 65, 119, 126 ff,
|
||
314, 331
|
||
fertigungsbegleitende Prüfungen 237,
|
||
241, 339, 393, 405
|
||
Fertigungsqualität 240
|
||
Feuchtigkeitsgehalt 56, 229, 398
|
||
Feuchtigkeitsschutz 19, 47, 128 f,
|
||
407
|
||
Fingerprintprüfung 238, 396, 405
|
||
Flammwidrigkeit 67
|
||
Flanschinnenseite 248
|
||
Flüssigboden 108, 178 ff
|
||
Formierung 317
|
||
Fräsen 202 f
|
||
Frässchraube 121
|
||
Freileitung 26 ff, 80, 118, 251, 267,
|
||
335, 354 ff, 390
|
||
Freileitung, isoliert 221 ff
|
||
Freischalten Kabel 260 f
|
||
Frostschutzschicht 170
|
||
Füllmasse 133, 137
|
||
Füllstoffe 61 ff, 104
|
||
Fußarmatur 139
|
||
G
|
||
Ganzkabelalterung 398
|
||
Garnituren 20, 32, 70, 81, 100, 117ff,
|
||
235 ff, 281, 314, 323 ff, 359, 380 ff,
|
||
403 ff, 417
|
||
Gasaußendruckkabel 82, 91 ff, 114,
|
||
185, 227 f, 392
|
||
Gasinnendruckkabel 82, 90 f, 118,
|
||
392
|
||
Gasisolierte Leitung (GIL) 361
|
||
Genehmigungsverfahren 150 ff
|
||
Geräteanschlussteil
|
||
Gewährleistung 166, 173
|
||
Gewässerkreuzung 215 f
|
||
Gewässerschutz 271
|
||
Gewitterüberspannung 251
|
||
Gießform 127 ff
|
||
Gießharzkörper 129, 146
|
||
Gießharztechnik 128 ff
|
||
Gleichspannungsprüfung 254, 405
|
||
Gleichzeitigkeit 42
|
||
Gleitmittel 61, 194
|
||
Graben 100, 152 ff, 169 ff
|
||
graphische Datenverarbeitung 150,
|
||
162
|
||
Grenzfläche 19, 47, 73, 321, 328 ff
|
||
Grenzschicht 55, 64, 73, 75, 125, 131
|
||
Größtlast 37 f
|
||
Grundkarte, digital 150, 162, 232 ff
|
||
Gürtelisolierung 47, 85
|
||
Gürtelkabel 31, 82, 85, 133, 138 f,
|
||
185, 225
|
||
Guttapercha 19 f
|
||
H
|
||
Haftmassekabel 57, 224
|
||
Haftung 166
|
||
halogenfrei 104, 385
|
||
Hanf 19
|
||
Harmonisierungsdokument (HD) 384 ff
|
||
Härter 129
|
||
Harz 129
|
||
Hausanschluss 152, 164, 199, 208,
|
||
305, 367
|
||
HDPE (High-Density Polyethylene)
|
||
25, 110
|
||
HDPE-Rohr 99, 109
|
||
Heißvergusstechnik 128, 136
|
||
Helium 112
|
||
Herstellererklärung 394
|
||
HGÜ (Hochspannungs-Gleichstrom-
|
||
Übertragung) 23, 27, 94, 102,
|
||
104 f, 344
|
||
High-Density Polyethylene siehe
|
||
HDPE
|
||
Hochdruck-Ölkabel 83, 94
|
||
hochohmiger Fehler siehe Fehlerart
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
483
|
||
Hochspannungs-Gleichstrom-Übertra-
|
||
gung siehe HGÜ
|
||
Hochspannungskabel 33, 43, 54, 64,
|
||
67, 72, 81 ff, 88 ff, 147, 156, 201,
|
||
225 ff, 245, 255, 333, 371, 374,
|
||
389, 391, 393
|
||
Höchstädter-Folie siehe Höch-
|
||
städterkabel
|
||
Höchstädterkabel 82, 114, 138 ff, 225
|
||
Höchstlast 37, 45, 352
|
||
Höchstspannungskabel 20, 27, 33,
|
||
58, 83, 94 ff, 108, 184 f, 201, 225,
|
||
255, 354, 362
|
||
Höchstspannungskabelanlage 96,
|
||
100, 225
|
||
Hochtemperatur-Supraleiter (HTS)
|
||
113, 364 f, 367 ff
|
||
Höhenprofil 161
|
||
Höhenunterschied 57, 63, 89, 224 f
|
||
Hohlleiter 52, 89 f, 110
|
||
Hohlräume 19, 55 ff, 71 ff, 92, 125,
|
||
177, 258, 324, 398
|
||
Homopolymer 315
|
||
Horizontal-Pressanlage 209
|
||
Horizontal-Pressbohrgerät 209
|
||
Horizontalramme 208
|
||
HTS (Hochtemperatur-Supraleiter)
|
||
113, 364 f, 367 ff
|
||
I
|
||
Imprägniermittel 56 ff
|
||
Impuls-Echo-Verfahren 287
|
||
Information Dritter 163
|
||
Innenkonus 118, 144 ff
|
||
Innenmuffe 133 f
|
||
Innenraumklima 137
|
||
intermittierender Fehler siehe Fehler-
|
||
art
|
||
International Electrotechnical Com-
|
||
mission (IEC) 379 ff
|
||
International Organization for Stan-
|
||
dardization (ISO) 384
|
||
lonisationsknick 397
|
||
Ionisationsverluste 81
|
||
IRC-Analyse siehe Relaxation-
|
||
sstrommessung
|
||
Isolationserhalt im Brandfall 104, 385
|
||
Isolationsfehler 256
|
||
Isolationsmessgerät 307
|
||
Isolatorschirm 141 f
|
||
Isolieröl 90 f, 110, 229, 325
|
||
Isolierschlauch 141
|
||
Isolierstoff 29, 39 f, 47, 55 ff, 254,
|
||
288 f, 291, 320
|
||
Isolierwanddicke 62, 93, 115, 389,
|
||
400 f
|
||
Isothermal Relaxation Current (IRC)
|
||
siehe Relaxationsstrommessung
|
||
J
|
||
Jahreskosten 347 ff
|
||
Jute 19, 48, 69
|
||
K
|
||
Kabelaufbau 69, 121, 125, 184, 237,
|
||
275, 382, 384, 400
|
||
Kabelanordnung 55, 153
|
||
Kabelanschluss (steckbar) siehe
|
||
Stecktechnik
|
||
Kabelauslese 261, 277 ff
|
||
Kabelauslesegerät 261
|
||
Kabelbauart 84 ff
|
||
Kabelbettungsmaterial 43
|
||
Kabelblei 67
|
||
Kabeldaten 115, 188, 366, 407 ff
|
||
Kabeldiagnosegerät 310
|
||
Kabelende 132, 141, 184, 188, 196,
|
||
229, 240, 248, 283 ff
|
||
Kabelfehler siehe Fehlerart
|
||
Kabelformsteine 178 f
|
||
Kabelgarnituren siehe Garnituren
|
||
Kabelgraben 166 ff, 249, 251, 259
|
||
Kabelhäufung 41, 104, 108, 281
|
||
Kabelimprägniermasse 134
|
||
Kabelkanal 100, 170, 217
|
||
Kabelklemme 121 ff
|
||
Kabellegung 20 ff, 42, 117 f, 150 f,
|
||
165 ff, 179 ff, 285, 355
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
484
|
||
Kabelleitungstiefbau 150, 166 f, 251,
|
||
259
|
||
Kabelmantel siehe Mantel
|
||
Kabelmantel-Messgerät siehe Man-
|
||
telmessgerät
|
||
Kabelmerkstein 232
|
||
Kabelmesswagen 269, 278, 306 ff,
|
||
375
|
||
Kabelortung 277, 305
|
||
Kabelpflug siehe Pflügen
|
||
Kabelplan 261
|
||
Kabelpritsche 218, 220, 250
|
||
Kabelquerschnitt 273, 355
|
||
Kabelring 187
|
||
Kabelrolle 189, 192 ff
|
||
Kabelschießgerät 262
|
||
Kabelschnellverleger 218
|
||
Kabelschnittstelle 183
|
||
Kabelschubgerät 189, 192, 194
|
||
Kabelschuh 123, 125, 196
|
||
Kabelschutzrohr 178, 181
|
||
Kabelspule siehe Spule
|
||
Kabelsteckadapter siehe Stecktech-
|
||
nik
|
||
Kabelstecker siehe Stecktechnik
|
||
Kabelsteckteil siehe Stecktechnik
|
||
Kabelsuchgerät 261
|
||
Kabeltemperatur 184, 413 ff
|
||
Kabeltränkmasse 57, 272
|
||
Kabeltransport 166, 187 f
|
||
Kabeltransportwagen siehe Kabel-
|
||
transport
|
||
Kabeltrasse 27, 31, 44, 89, 151, 153,
|
||
167, 178, 197, 221, 232, 249, 251,
|
||
270, 277 ff, 354, 373
|
||
Kabeltrassensuche 277, 278 ff
|
||
Kabeltrommelgesellschaft siehe KTG
|
||
Kabelwanne 217
|
||
Kabelzug siehe Kabellegung
|
||
Kalibriergerät 191
|
||
Kaltfließen 120
|
||
Kaltschrumpftechnik 131 ff, 339
|
||
Kaltvergusstechnik 128
|
||
Kaolin 61
|
||
Karbonisierung 325
|
||
Kartengrundlage 232
|
||
Katasterdaten 232
|
||
Kennzeichnung der Baustelle siehe
|
||
Baustellensicherung
|
||
Kernbohrung 198
|
||
Kerndurchmesser siehe Spule
|
||
Kettenlinie 59
|
||
Klarsichtisolator 138
|
||
Klemmring 121, 136 f
|
||
Kohlenwasserstoff 61
|
||
Komitee siehe DKE
|
||
Kompendien siehe Normen und Nor-
|
||
mung
|
||
Kompensationsspulen 31, 352
|
||
Konformitätserklärung 393
|
||
Kontaktdruck 120 f
|
||
Kontaktzähne 121
|
||
Konzentrischer Leiter siehe Leiter
|
||
Konzessionsvertrag 151, 160, 217
|
||
Kopfarmatur 139
|
||
Körperdurchströmung 264 f
|
||
Körperschutzmittel 264
|
||
Korrosion 315, 399 f
|
||
Kreide 48, 61, 69
|
||
Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG)
|
||
163, 273
|
||
Kreuzungen siehe Näherungen und
|
||
Kreuzungen
|
||
Kriechstrom 314
|
||
Kriechweg 142
|
||
KTG (Kabeltrommelgesellschaft) 186 f
|
||
Kühlrohr 109 f
|
||
Kunststoffbänder 69, 127
|
||
Kunststoffgehäuse 127
|
||
Kunststoffisolierung 55, 58 ff, 71 ff
|
||
Kunststoffrohr 179 f, 217, 228, 355
|
||
Kupferleiter 80, 98, 103, 120 f, 197,
|
||
364 , 404
|
||
Kupferschirm siehe auch Schirm 70,
|
||
372, 414
|
||
Kurzschluss 34 ff, 60, 64, 89, 251,
|
||
267 f, 285 f, 306, 367
|
||
Kurzschlusstemperatur 41, 120, 385
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
485
|
||
Kurzzeichen 82, 113 ff, 248, 389
|
||
Kurzzeitbelastung 45
|
||
Kurzzeitlastfaktor 416 ff
|
||
L
|
||
Ladeleistung 92
|
||
Ladestrom 30 f, 111, 362, 408 ff
|
||
Lagerung 77, 174, 186, 235, 248 f,
|
||
285, 398
|
||
längswasserdicht 48, 86, 93, 114
|
||
Langzeitprüfung 21, 77 ff, 94, 100,
|
||
234, 237 ff, 339, 393, 404
|
||
Langzeitverhalten 241, 245, 399
|
||
Lastgang 42
|
||
Lastschalteigenschaften 143
|
||
Lebensdauer 21, 36, 41 ff, 54 ff, 77,
|
||
80, 117, 236 ff, 273, 313, 343, 347
|
||
ff, 380 ff, 393, 398 ff
|
||
Legebedingungen 37
|
||
Legetiefe 37, 170 f, 197, 212, 228,
|
||
230, 276 f, 300
|
||
Legeverfahren 150, 189, 203, 249
|
||
Leiter 50 ff
|
||
Leitertemperatur 37, 41, 56, 60, 63
|
||
Leiterunterbrechung 288, 302
|
||
Leiterverbindung 119 ff, 137, 144 f,
|
||
324
|
||
Leiterwiderstand 358, 363, 400
|
||
Leitschicht 19, 47, 55, 58 f, 64 ff,
|
||
72 ff, 118, 127, 134 ff, 317, 321,
|
||
324, 336, 340, 401, 404
|
||
Leitungsbau siehe Kabellegung
|
||
Leitungszone 170, 178
|
||
Lichtbogenschutz 198, 220 f
|
||
Lichtbogen-Stoßverfahren 291 f, 306
|
||
Lichtwellenleiter (LWL) 103
|
||
Liegenschaftskarte 232
|
||
Löschkammer 143
|
||
Luftkabel 221
|
||
M
|
||
Mantel 66 ff
|
||
Mantelfehler 252, 302 ff
|
||
Mantelfehlerortung 302, 306
|
||
Mantelmessgerät 302
|
||
Mantelprüfung 250 ff
|
||
Mantelrohr 361
|
||
Massekabel 54 ff, 89, 102, 138, 177,
|
||
224, 228 f, 272, 302, 310, 314,
|
||
391, 397, 405
|
||
Massereservoir 133 f
|
||
Massestand 140
|
||
Mehrfachklemme 121 f, 137
|
||
Mehrfachverbinder 123
|
||
Mehrmantelkabel 69, 114
|
||
Mehrspartentechnik 153
|
||
Membran 82, 91 f
|
||
Messung Wiederkehrspannung siehe
|
||
RVM
|
||
Metallgehäuse 127, 133
|
||
Mikrobenfestigkeit 67
|
||
Millikenleiter siehe Leiter
|
||
Mindestabstand 158, 198, 225 f
|
||
Mindestüberdeckung 170 ff, 208 f,
|
||
225
|
||
Minimumtrübungs-Verfahren 299
|
||
Molch 279 f
|
||
Monitoring 44 f, 103
|
||
Montagefehler 252, 285
|
||
Montagegrube 117, 173, 177
|
||
Motorrolle siehe Kabelrolle
|
||
Muffe siehe Garnituren
|
||
Muffenbauwerk 225 ff
|
||
Muffengehäuse 133
|
||
Muffengrube 173, 207, 229
|
||
Multifläche 152
|
||
N
|
||
Nachortung siehe Ortung
|
||
Nachtränkung 134
|
||
Näherungen und Kreuzungen 157
|
||
Naturschutzgesetz 160
|
||
NAV (Niederspannungsan-
|
||
schlussverordnung) 152, 160
|
||
Netzdokumentation 232 ff
|
||
Netzinformationssystem 232 f
|
||
Netzschutz 45, 255, 261, 263
|
||
Neutralleiter 47 f, 52 f, 66, 133
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
486
|
||
nichtstationäre Prüfanlage 269, 311
|
||
Nichtverfügbarkeit 333 ff
|
||
Niederdruck-Ölkabel 48, 82, 89, 92 ff,
|
||
100, 227 f, 272, 392
|
||
Niederspannungsanschlussverord-
|
||
nung siehe NAV
|
||
Niederspannungsrichtlinie 394 f
|
||
Normen und Normung 379 ff
|
||
– Dresden Agreement 388
|
||
– Vilamoura-Verfahren 388
|
||
Normenkonformität 392 ff
|
||
Normkabel 114
|
||
O
|
||
Oberbau 165, 170, 174, 179, 203,
|
||
208
|
||
Öl siehe Isolieröl
|
||
Öldruckkabel 102
|
||
Ölspeiseabschnitt 89
|
||
Ortung siehe Fehlerortung
|
||
Oxydschicht 120
|
||
Ozon 117
|
||
P
|
||
Papierisolierung 19, 55 ff, 71, 82 ff,
|
||
201, 227 ff,272, 314 ff
|
||
Passlängen 225
|
||
PE-Mantel 67 ff, 84, 91 ff, 184, 227,
|
||
249, 253, 403
|
||
Permittivitätszahl 35, 54 ff,
|
||
Personensicherheit 222
|
||
persönliche Schutzausrüstung (PSA)
|
||
265, 307
|
||
Pflügen 153, 203 ff, 403
|
||
Phasenbestimmung 284
|
||
Phenole 56
|
||
Planausgabe 234
|
||
Planum 170, 172, 188
|
||
Planunterlagen 277 f, 287, 340
|
||
Polarisationsprozess 318
|
||
Polyethylen (PE) 47 f, 55, 59 ff, 72,
|
||
110, 401
|
||
Polymerisate 60
|
||
Polymerwerkstoffe 59
|
||
Polyolefine 404
|
||
Polyurethan siehe PU
|
||
Polyvinylchlorid siehe PVC
|
||
Präqualifikation (PQ) 93, 150, 167,
|
||
243 f, 383
|
||
Pressgerät 181
|
||
Presshülse 124
|
||
Presssitz 132
|
||
Pressverbinder 124
|
||
Probelieferung 244
|
||
Produktzertifikat 393 ff
|
||
Projektplan 161 ff
|
||
Proximityeffekt 107
|
||
Prüfanforderungen 21, 93, 120, 125,
|
||
133, 137, 242, 389 ff, 404
|
||
Prüfbestimmungen 119, 167, 238 ff
|
||
Prüfdokument 393
|
||
Prüflabor 120, 238, 247, 393
|
||
Prüfnormen siehe Normen und Nor-
|
||
mung
|
||
Prüfpegel 254 ff
|
||
Prüf- und Zertifizierungsinstitut 241,
|
||
392 f, 428
|
||
Prüfzeit 253 f
|
||
PU (Polyurethan) 129
|
||
PVC (Polyvinylchlorid) 19, 25, 40 f,
|
||
47 f, 54 f, 60 ff, 83 ff, 115, , 184,
|
||
236, 253 f, 273, 291, 398 ff
|
||
PVC-Mantel 67, 184, 253, 403
|
||
Q
|
||
Qualitätsanforderung 229, 242 ff, 387
|
||
Qualitätskontrolle 21, 246 f
|
||
Qualitätsmanagement (QM) 243 ff
|
||
Qualitätsprüfung 246 f, 405
|
||
Qualitätssicherung 21, 100, 163, 235 ff
|
||
Qualitätsstandard 21, 245
|
||
Querleitwendel 66, 84, 88 ff
|
||
Querverbund 153
|
||
querwasserdicht 68, 70, 86, 93, 95,
|
||
102, 114
|
||
R
|
||
Radialfeldkabel 398
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
487
|
||
Rahmenvertrag siehe Genehmi-
|
||
gungsverfahren
|
||
RAL-Gütezeichen 167, 251
|
||
Raten 21, 146, 348 f
|
||
Rauchentwicklung 104
|
||
Rauchgas 104, 273
|
||
Raumordnungsverfahren siehe
|
||
Genehmigungsverfahren
|
||
Recycling 203, 273 f
|
||
Reduktionsfaktor 41 ff
|
||
Reflektogramm 329
|
||
Reflexionsverfahren 287 ff, 305
|
||
Reiblötung 121
|
||
Relaxationsstrommessung 256, 320 ff
|
||
Rentenbarwertfaktor 350 f, 423 f
|
||
Resonanzprüfanlage 255, 327
|
||
Restfestigkeit 77, 79, 238, 322 f
|
||
Restlebensdauer 332
|
||
Richtlinien für die Sicherung von Ar-
|
||
beitsstellen an Straßen siehe
|
||
RSA
|
||
RI-LEI-BRÜ (Richtlinien für das Ver-
|
||
legen und Anbringen von Leitun-
|
||
gen an Brücken) 216
|
||
Rissbildung 67
|
||
Rohrbürste 191
|
||
Rohre 41 f, 59, 91 ff, 109, 141, 152, 162,
|
||
166, 171 f, 178 ff, 198 ff, 228, 249 f,
|
||
271, 279, 301, 355 ff, 362, 371 ff
|
||
Rohrlegung 171, 180, 359
|
||
Rohrleiter 361
|
||
Rollfeder 125
|
||
Rollrichtung 187, 248
|
||
Römische Verträge 387
|
||
RSA (Richtlinien für die Sicherung von
|
||
Arbeitsstellen an Straßen)
|
||
Rückkehrspannung 269
|
||
Rückstreumessgerät 103
|
||
Rußpapier 86, 90 ff, 103, 110
|
||
RVM (Messung Wiederkehrspannung)
|
||
318 ff
|
||
S
|
||
Saugbagger 182, 207
|
||
Schadensgeschehen 333 ff
|
||
Schelle 218
|
||
Schichtenmantel 48, 68 ff, 93 ff, 114
|
||
Schirm 48, 66, 70, 82 ff, 113 ff, 125,
|
||
133, 156, 241, 275, 283, 299 ff,
|
||
311, 372, 399, 401, 408 ff
|
||
Schirmdrähte 70, 123, 125
|
||
Schirmverbindung 125
|
||
Schlämmkreide 69
|
||
Schraubkabelschuh 123 ff, 196
|
||
Schraubverbinder 123 ff
|
||
Schrittspannung 302 ff
|
||
Schrittspannungsverfahren siehe
|
||
Schrittspannung
|
||
Schrumpfkappe 184
|
||
Schrumpfschlauch 134, 200, 395
|
||
Schrumpftechnik 117, 131 ff, 339
|
||
Schutz vor Körperdurchströmung 265
|
||
Schutzanstrich 220
|
||
Schutzart 143
|
||
Schutzgleitbogen 191
|
||
Schutzhülle 33, 48, 68 ff, 82 ff, 113 ff,
|
||
119, 12 ff, 198, 399, 402
|
||
Schutzleiter 47 f, 53, 66, 114, 400
|
||
Schutzmaßnahmen 53, 157, 166,
|
||
259, 263, 271
|
||
Schutzrohr siehe Kabelschutzrohr
|
||
Schutzvorrichtungen 264 f
|
||
Schweißen 59, 120, 127
|
||
Schwellenwert 167, 243
|
||
Seekabel 54, 68 f, 102 ff, 159, 196,
|
||
215, 383, 406
|
||
Sektorenrichtlinie siehe EG-Sektoren-
|
||
richtlinie
|
||
Selbstheileffekt 58, 63
|
||
Sicherheitsanforderungen 104, 394
|
||
Sicherheitsregeln 136, 260, 285
|
||
sicherheitstechnische Festlegungen
|
||
380
|
||
Sicherheitsvorschriften 229
|
||
Sichern gegen Wiedereinschalten 261
|
||
Sicherungsaufsteckgriff 143
|
||
Signaleinkopplung 157
|
||
Silikonkautschuk 132, 141 ff
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
488
|
||
Skineffekt 107
|
||
Spannungsanhebung 157, 285
|
||
Spannungsfestigkeit 19, 54, 71, 258
|
||
Spannungsfreiheit 201, 260 ff
|
||
spannungsgekoppeltes Aus -
|
||
schwingverfahren 292, 295, 306
|
||
Spannungsprüfer 261 ff
|
||
Spannungsprüfung 253 ff, 327, 375,
|
||
405
|
||
Sperrmuffe 89, 99, 224 ff, 271
|
||
Spratzprobe 229
|
||
Sprungtemperatur 111 f, 367
|
||
Spülbohrverfahren siehe steuerbares
|
||
Horizontal-Spülbohrverfahren
|
||
Spule 58 f, 69, 88, 185 ff, 205, 226,
|
||
246 ff, 310, 394
|
||
– Außendurchmesser
|
||
– Gesamtbreite
|
||
– Kern
|
||
– Kerndurchmesser
|
||
– Spulenbremse
|
||
– Spulengröße
|
||
– Spulenschild, -etikett
|
||
– Ziehrichtung
|
||
Spüllanze 209
|
||
Stabilisator 61 ff. 400. 404
|
||
Stahldrahtbewehrung siehe Beweh -
|
||
rung
|
||
Stahlrohr 82 f, 90 ff, 110, 115, 179,
|
||
185,198, 201, 208 f, 217, 228
|
||
Stahlseil 222
|
||
Standardquerschnitt 356
|
||
Standardkonstruktion 86
|
||
Startgrube 209, 211, 214
|
||
statische Aufladung 184, 249
|
||
Statistik, Störungs- und Schadens-
|
||
geschehen 22, 233, 238, 252,
|
||
333 ff
|
||
Stecktechnik 117 ff, 142 ff
|
||
– gerade
|
||
– T-Stecker
|
||
– Winkelstecker
|
||
Steckverbindung 121, 125
|
||
Steilstrecke 225
|
||
Steptest 237, 241, 323
|
||
Steuerader 53
|
||
steuerbares Horizontal-Spülbohrver-
|
||
fahren 209
|
||
Stichprobenprüfung 247
|
||
Stickstoff 82, 91, 112, 227, 361, 374 f
|
||
Störstelle 72 ff
|
||
Störungsgeschehen 333 ff
|
||
Störungsursache 252, 333
|
||
Stoßspannungsverfahren 301 ff
|
||
Strombelastbarkeit 36 ff, 84, 106 ff,
|
||
315, 382, 402
|
||
Stromimpuls-Verfahren 292 ff, 306
|
||
Stückprüfung 77, 240, 401
|
||
Stützrohr 131 f, 141
|
||
Stützsteg 121
|
||
Stützwendel 132, 141
|
||
Suchschlitz 201
|
||
Suchspule 280
|
||
Supraleitung 23, 111
|
||
T
|
||
Tageshöchstlast 414 ff
|
||
Tageslastspiel 37 f, 44, 414 f
|
||
tan
|
||
siehe Diagnoseverfahren
|
||
Technische Güte- und Lieferbedingun-
|
||
gen (TGL) siehe Normen und
|
||
Normung
|
||
technische Spezifikation 245 ,387
|
||
Teilentladung (TE) 19, 36, 47, 55,
|
||
64, 72, 77, 79 ff, 125, 141 ,254 ff,
|
||
314 ff, 323 ff, 375, 385, 397, 401
|
||
- TE-Diagnose
|
||
- TE-Messung
|
||
Tellur 48
|
||
Temperaturüberwachung siehe Moni-
|
||
toring
|
||
thermische Stabilität 400
|
||
Thermoelaste 60
|
||
Thermoplaste 60
|
||
Tiefenlage siehe Kabellegung und
|
||
Ortung
|
||
Tonfrequenzgenerator 282, 299 f,
|
||
310
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
489
|
||
Tonfrequenzverfahren 298, 301
|
||
Topfzeit 129
|
||
Tragorgan 222
|
||
Tragseil 223
|
||
Transport siehe Kabeltransport
|
||
Trasse siehe Kabeltrasse
|
||
Trassenwarnband 178, 197 f, 204
|
||
Trassierung 215, 249, 270
|
||
treeing 73, 255, 321, 324, 403 f
|
||
Trommel siehe Spule
|
||
Typprüfung siehe auch Prüfung
|
||
U
|
||
Überbeanspruchung (thermisch,
|
||
mechanisch) 229, 285
|
||
Überbohrkopf 214
|
||
Überbohrverfahren 214 f
|
||
Überdeckung 170 ff, 208 f, 225, 230,
|
||
399
|
||
Übergangsmuffe 118, 132 ff ,173,
|
||
403
|
||
Überlast 39 ff, 104, 147, 251, 313,
|
||
347, 413 ff
|
||
Überlastbarkeit siehe Überlast
|
||
Überlastbetrieb siehe Überlast
|
||
Überlastfaktoren siehe Überlast
|
||
Überlastung siehe Überlast
|
||
Überlastungsdauer siehe Überlast
|
||
Übersichtsplan 100, 230, 233 f
|
||
Überspannung 29, 54 ,71
|
||
Überspannungsableiter 147, 251,
|
||
285, 313
|
||
Übertragungseigenschaft 156
|
||
Übertragungsfähigkeit siehe
|
||
Strombelastbarkeit
|
||
Umgebungsbedingungen 36 ff, 249
|
||
Umgebungstemperatur 37 ff, 218
|
||
Umrechnungsfaktoren siehe
|
||
Strombelastbarkeit
|
||
Umwelteinfluss 117, 137, 285
|
||
Umweltschutz 23, 117, 128, 140, 182,
|
||
203, 207, 243 ff, 259, 270 ff
|
||
Umweltverträglichkeit 206, 270
|
||
Umweltverträglichkeitsprüfung siehe
|
||
Umweltschutz
|
||
Underground Residential Distribution
|
||
Cable siehe URD-Mittelspan-
|
||
nungskabel
|
||
Unfallverhütung 170, 260, 264, 428
|
||
Unfallverhütungsvorschriften (UVV)
|
||
siehe Unfallverhütung
|
||
unmagnetisch 48, 68, 90, 92, 114 f
|
||
Unterbrechungsdauer 333 f
|
||
Unterbrechungshäufigkeit 333 f
|
||
unverseilt siehe Verseilung
|
||
URD-Mittelspannungskabel (under-
|
||
ground residential distribution
|
||
cable) 256
|
||
UV-Strahlung 117, 140
|
||
V
|
||
VDE-Bestimmungen siehe Normen
|
||
und Normung
|
||
VDEW-Umfrage zu Schäden an VPE-
|
||
isolierten Mittelspannungskabeln
|
||
siehe Schadensstatistik
|
||
VDE-Zeichen 241, 392 ff
|
||
VDE-Zeichengenehmigung siehe
|
||
VDE-Zeichen
|
||
VDN-Störungs- und Verfügbarkeits -
|
||
statistik siehe Schadensstatistik
|
||
vented tree 74 ff
|
||
Verbindungsmuffe 99, 118, 128, 131,
|
||
133 ff, 173, 184, 339, 373 f
|
||
Verdichtung 52, 178 ff
|
||
Verdichtungsgrad siehe Verdichtung
|
||
Verfüllen (siehe auch Kabelgraben)
|
||
171, 178, 252
|
||
Verfüllzone 170
|
||
Vergabe- und Vertragsordnung für
|
||
Bauleistungen siehe VOB
|
||
Vergusstechnik (siehe auch Garni-
|
||
turen) 117, 128 ff
|
||
Verkappung 188
|
||
Verkehrsgrund 151, 160
|
||
Verkehrsraum 151, 164 f, 219, 251
|
||
Verkehrssicherung 164, 168 f
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
490
|
||
Verkehrszeichenplan 165
|
||
Verluste 34 f, 54 ff, 81, 105, 112, 154,
|
||
179, 226, 273, 315, 352, 362 ff,
|
||
– dielektrisch 81, 92, 111
|
||
– frequenzabhängig 105, 333
|
||
– Stromwärmeverluste 71
|
||
– Mantel 226
|
||
– Wechselstrom(zusatz)verluste 154,
|
||
368
|
||
Verlustfaktor 19, 35, 54 f, 60, 71, 256,
|
||
314, 375, 397
|
||
Verlustfaktormessung 0,1 Hz siehe
|
||
Diagnoseverfahren
|
||
Verlustwärme 105, 110
|
||
Verlustwinkel 35, 314
|
||
Vermessungspunkt 176, 230
|
||
vernetztes Polyethylen siehe VPE
|
||
47, 60, 62
|
||
Vernetzung 58 ff
|
||
Verschlusskappe 184
|
||
Verseilung, verseilt, unverseilt 47, 51 f,
|
||
66, 82, 88, 90, 115, 154, 222 f
|
||
vertikale Anordnung siehe Kabel -
|
||
anordnung
|
||
very low frequency siehe Wech-
|
||
selspannung, VLF
|
||
Vibrationspflug 203, 205
|
||
Viskosität 57, 71, 272
|
||
VLF (very low frequency) siehe
|
||
Wechselspannung
|
||
Vlies 48, 70, 86, 93, 96
|
||
VOB (Vergabe- und Vertragsordnung
|
||
für Bauleistungen) 166, 169
|
||
void 73
|
||
Vorinvestition 354 ff
|
||
Vorlast 413 ff
|
||
Vorlastfaktor siehe Vorlast
|
||
Vorlaststrom siehe Vorlast
|
||
Vorschriften 157, 163 ff, 215, 226 ff,
|
||
236, 248, 259 ff, 311, 343 ff, 379 ff,
|
||
427 ff
|
||
VPE (vernetztes Polyethylen) siehe
|
||
vernetztes Polyethylen
|
||
Vulkanisationsmittel 63
|
||
W
|
||
Wanddicke 33, 54, 206, 227 f, 240,
|
||
247, 401 f
|
||
Wanddurchführung 198
|
||
Wanderwelle 255, 292
|
||
Wareneingangskontrolle 246 f
|
||
Wärmeabfuhr 42, 109, 158, 182, 218,
|
||
228
|
||
Wärmeausdehnungskoeffizient 120
|
||
Wärmedurchschlag 315
|
||
Wärmeleitfähigkeit 37, 107
|
||
Wärmewiderstand 37, 43, 108, 402
|
||
Warmschrumpftechnik 117, 131 ff
|
||
Warneinrichtung 198
|
||
Wasserbäumchen 21, 73
|
||
Wasserdampf-Diffusionskonstante 67
|
||
Wasserdampfdurchlässigkeit 403
|
||
Wasserhaushaltsgesetz (WHG) 163,
|
||
271
|
||
Wasserlagerung 398
|
||
Wasserrecht 160, 271
|
||
water tree 21, 72 ff, 255 ff, 314 ff,
|
||
404 f
|
||
Wechselstromwiderstand, Wechsel-
|
||
stromwiderstandsbelag 52, 352
|
||
Wegenutzung 159
|
||
Weichlöten 120
|
||
Weichmacher 61, 63, 72, 398
|
||
Wickeltechnik 127, 250
|
||
Widerkehrspannung siehe RVM
|
||
Wiederkehrspannungsmessung siehe
|
||
RVM
|
||
Wiederholungsprüfung 241 ,262
|
||
Winde siehe Ziehwinde
|
||
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung 347
|
||
Wirtschaftlichkeitsrechnung 23, 273,
|
||
357 ff, 371
|
||
Witterungseinflüsse 141
|
||
Z
|
||
Zeichengenehmigung 77, 291, 393,
|
||
428
|
||
Zeichenprüfung 241
|
||
Zertifizierungsstelle 393
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
491
|
||
Ziehen der Kabel siehe Kabelzug
|
||
Ziehgeschwindigkeit 193
|
||
Ziehkopf 195 ff ,209
|
||
Ziehstrumpf 195 ff
|
||
Ziehwinde 192 f
|
||
Zielgrube 209 ff
|
||
Zinsfaktor 348 f, 423 ff
|
||
Zinssatz 359 f, 423 ff
|
||
Zugfestigkeit 48 ff, 55, 64, 72
|
||
Zugkraft 193 ff, 250, 407
|
||
Zugöse 195 f
|
||
Zugprotokolle 196
|
||
Zugseil 194 ff
|
||
Zugspannung 196 f
|
||
Zustandsbeurteilung 325
|
||
Zuverlässigkeitsberechnung 333
|
||
Zuverlässigkeitskennwerte 333 f
|
||
Zwangskühlung 109 f
|
||
Zweikomponentensystem 128
|
||
Zweimetall-Verbindung 120
|
||
Zwei-Schichten-Modell 37
|
||
Zwickel 53, 66, 69 f, 89, 92, 113, 140,
|
||
397
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
492
|
||
www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
|
||
|
||
19 Autorenverzeichnis
|
||
Bach, Robert
|
||
Prof. Dr.-Ing. promovierte im Bereich Energiekabeltechnik, war anschließend
|
||
in verschiedenen Leitungsfunktionen in Energieversorgungsunternehmen
|
||
und auch als Vorstand bei verschiedenen Kabelherstellern tätig, bevor er an
|
||
die Fachhochschule Südwestfalen Fachgebiet Elektrotechnik und Hoch-
|
||
spannungstechnik wechselte.
|
||
E-Mail: robert.bach@me.com
|
||
Borsi, Hossein
|
||
Prof., Dr.-Ing. habil. Hossein Borsi - Institut für Elektrische Energiesysteme
|
||
- Fachgebiet Hochspannungstechnik und Asset Management; Leibniz Uni-
|
||
versität Hannover
|
||
E-Mail: borsi@ifsi.uni-hannover.de
|
||
Cichowski, Rolf Rüdiger
|
||
Dipl. – Ing. Dipl. – Wirtsch. – Ing. MBA
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Autor / Herausgeber
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Vier Jahrzehnte tätig in verschiedenen Funktionen (etwa 20 Jahre Ge-
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schäftsführungen) in Energieversorgungsunternehmen und Telekommuni-
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kationsunternehmen in West- und Ostdeutschland und Geschäftsführer
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eines Dienstleisters für Strom, Daten, Gas und Wasser mit Sitz in Essen.
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Mitglied mehrerer DKE – Komitees. Referent in Seminaren und Kongressen.
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VDE. Autor und Herausgeber seit mehr als dreißig Jahren.
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E-Mail: rolf@cichowski.de
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Gockenbach, Ernst
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Prof. Dr.-Ing.; Institut für Elektrische Energiesysteme - Fachgebiet Hoch-
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spannungstechnik und Asset Management; Leibniz Universität Hannover
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E-Mail: ernst.gockenbach@ifes.uni-hannover.de
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Haimerl, Karl-Heinz
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Dipl.-Ing.; Leiter Prozesse, Leistungsverzeichnisse im Geschäftsbereich
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Netzdienste der Bayernwerk AG;
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Mehrjährige Tätigkeit in den Bereichen Technische Richtlinien, Partner -
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firmenmanagement und Qualitätssicherung; Leiter verschiedener techni-
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scher Arbeitsgruppen bei E.ON SE;
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Mitglied im VOB-Arbeitsausschuss ATV DIN 18322 Kabelleitungstiefbau -
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arbeiten
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Email: karlheinz.haimerl@bayernwerk.de
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www.vde-verlag.de - KLZ Vertriebs GmbH ID - 240223213850ae358
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Hecht, Ingo
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Techniker im Trassenmanagement der Stromnetz Hamburg GmbH, Schwer-
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punkt Trassenplanung;
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vorab langjährige Tätigkeit als Projektleiter für Kabelleitungstiefbauprojekte
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in Hamburg
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E- Mail: ingo.hecht@stromnetz-hamburg.de
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Kliesch, Mario
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Referent für Standardisierung (Technical Service) Qualität und Regelsetzung
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der Sparte Strom, Westnetz GmbH, Dortmund, Führen von Expertennetz-
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werken der innogy SE in der Spart Grid & Infrastructure, mehrjährige Tätig-
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keit im Material- und Hochstromprüffeld der RWE Eurotest GmbH und als
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technischer Produktmanager für Kabel und Garnituren bei RWE, heute Mit-
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arbeiter der Westnetz GmbH, (Part of innogy) im o. g. Bereich; mehrjähriges
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Mitglied in DKE VDE - Gremien, K 201, UK 411.1 und UK411.3, Leiter
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AK411.3.4 und der europäischen Spiegelgremien für Kabel und Kabelgarni-
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turen CENELEC TC 20 WG 9 und WG11, u. a. Referent beim Kabelseminar,
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Leibniz Universität Hannover, EW Medien und Kongresse, sowie Fachbuch-
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autor der Buchreihe Anlagentechnik für elektrische Verteilungsnetze, Stark-
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stromkabelanlagen, 2. Auflage, langjähriges VDE-Mitglied
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E-Mail: mario.kliesch@westnetz.de
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Merschel, Frank
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Dr.-Ing., innogy SE, Essen, Neue Technologien
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Dr.-Ing. Frank Merschel, VDE, war nach Studium der Energietechnik und
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Promotion an der Universität Hannover in verschiedenen Aufgabenberei-
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chen und Standorten der RWE tätig und koordiniert heute bei der innogy
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F&E-Projekte im Bereich der Verteilnetze. Daneben bearbeitet er auf Grund
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seiner in früheren Tätigkeiten gesammelten Erfahrungen Grundsatzfragen
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im Zusammenhang mit Starkstromkabeln und ist stellvertretender Obmann
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des DKE-Komitees K 411. Weiterhin ist er Lehrbeauftragter der Leibniz
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Universität Hannover und Leiter des dortigen Kabelseminars.
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E-Mail: frank.merschel@innogy.com
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Myland, Helmut
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Geschäftsführung
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ZVEI-Zentralverband Elektrotechnik und Elektronikindustrie e.V., Fachver-
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band Kabel und isolierte Drähte; davor 15 Jahre tätig in einem Kabelwerk
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und mehr als 20 Jahre Referent im Fachverband Kabel und isolierte Drähte
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zuständig für den Bereich Starkstromkabel; seit 2009 als Sekretär für die
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Starkstromkabelkomitees TC 20 bei CENELEC und IEC Betreuung der
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Normungsvorgänge im internationalen Bereich.
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E-Mail: myland@zvei.org
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Platz, Erik
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BEng (Maschinenbau mit Mechatronik), Industriemeister (FR Energietechnik
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und FR Mess-, Steuer- und Regelungstechnik), Energie-Auditor (BAFA),
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ausgebildeter Auditor (ISO 14001 und 27001);
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viele Jahre bei der Bewag in der Instandhaltung von Fernmelde-, Mittel- &
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Nieder-, Hoch- und Höchst-spannungskabelanlagen und Freileitungen tätig,
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heute Managementsystembeauftragter für Umwelt-, Energie- und Informa-
|
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tionssicherheit sowie Abfall- und Gewässerschutzbeauftragter bei der Strom-
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netz Berlin GmbH
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E-Mail: erik.platz@stromnetz-berlin.de
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Schubert, Stephan
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Mitteldeutsche Netzgesellschaft Strom mbH, Bereich Prozessführung, Ab-
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teilung Netzautomatisierung
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E-Mail: stephan.schubert@mitnetz-strom.de
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Stengl, Werner
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Dipl.-Ing. FH, Sicherheitsingenieur, Leiter Technische Dienstleistungen der
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Bayernwerk Netz GmbH, mehrjähriges Mitglied des DKE–Komitees K 411,
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Mitglied im Deutschen Komitee CIRED, Referent beim Kabelseminar, Uni
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||
Hannover
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E-Mail: werner.stengl@bayernwerk.de
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Strasse, Ulrich
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Dip. Ing. Ök. ; Leiter Region Mitte des Nieder- und Mittelspannungsnetzes
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der Stromnetz Berlin GmbH, seit 40 Jahren tätig im praktischen Betrieb von
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elektrischen Anlagen, von der Niederspannung bis zur Höchstspannung; seit
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2001 Mitwirkung im DKE, konkret K224 und UK 214.3 und seit über 20 Jah-
|
||
ren Referent zu Themen des Betriebes von elektrischen Anlagen, u.a.
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BDEW Akademie, BG ETEM, GridLab GmbH
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E-Mail: ulrich.strasse@stromnetz-berlin.de
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Wissen ist unsere Energie.
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Blindleistungskompensation und
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Energieversorgungsqualität
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EW Medien und Kongresse GmbH
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||
Buchverlag I Fachinformationen
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||
Montebruchstraße 20 I 45219 Essen
|
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Telefon: 0 20 54.9 24-123 I Fax: 0 20 54.9 24-139
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vertrieb@ew-online.de I www.ew-online.de
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11,3 x 16,8 cm, 240 Seiten, vierfarbig,
|
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kartoniert, 36,30 €
|
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ISBN 978-3-8022-1156-0
|
||
Bestell-Nr. 310051
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Auch als E-Book erhältlich!
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Rolf Rüdiger Cichowski (Hrsg.)
|
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Christian Dresel,
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||
Martin Große-Gehling,
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||
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3. Aufl age 2017
|
||
Die dritte Aufl age Blindleistungskompensation
|
||
und Energieversorgungsqualität wurde vollständig
|
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überarbeitet, erweitert und auf den neuesten Stand
|
||
gebracht. Das Buch behandelt neben
|
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den Grundlagen der Blindleistungs-
|
||
kompensation in NS- und MS-Netzen
|
||
auch folgende Fragestellungen:
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B Aufbau, Auslegung und Betrieb von Konden-
|
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satoren und Kompensationsanlagen
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||
B Anlagentechnik
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B Langzeitstabilität und Alterung von
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||
Konden satoranlagen
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||
B Bewertung der Versorgungsqualität nach DIN EN
|
||
50160 u.a. Normen, Kosten und wirtschaft liche
|
||
Aspekte von Kompensationsanlagen
|
||
B Verbesserung der Spannungsqualität durch Filter
|
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und Kompensationsanlagen
|
||
B Einsatz passiver und aktiver Filter
|
||
B Grundlegendes zum Einsatz von FACTS
|
||
(Flexible AC Transmission Systems)
|
||
Im Buch werden zahlreiche Anwendungs- und Be-
|
||
rechnungsbeispiele besprochen. Weitere Titel aus der
|
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Reihe fi nden Sie unter www.energie-fachmedien.de
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3. Aufl age 2017
|
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2018
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2018
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Titel ähnlich
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Winter 2018
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Stromnetz-Effizienz,
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Zuverlässigkeit
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Stromversorgung und Umweltverantwortung. Unsere innovativen
|
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Lösungen und Dienstleistungen unterstützen Ihre Entwicklung:
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von modernen Kabeln und intelligenten Garnituren bis hin zur
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Ihrer herkömmlichen Netze und hilft Ihnen dabei, ein intelligen-
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teres, interaktives und integriertes Stromnetz aufzubauen.
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Das Kabelhandbuch ist seit Jahrzehnten in der Bran-
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che der elektrischen Energieversorger als Standardwerk
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bekannt. Es hat sich bewährt und wird von den Lesern
|
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regelmäßig als Nachschlagewerk genutzt. Daher wurde
|
||
auch bei der vorliegenden Neuauflage die inhaltliche
|
||
Konzeption beibehalten, aber alle Kapitel sind überar -
|
||
beitet und auf den derzeitigen Stand der Technik, der
|
||
Gesetze und Normung gebracht worden.
|
||
Die Bauarten der Kabel und Garnituren einschließlich
|
||
der neuen Entwicklungen in der Hochtemperatur-Supra-
|
||
leiter-Technik werden vorgestellt. Weiter werden die
|
||
wesentlichen Gesichtspunkt bei der Projektierung und
|
||
Bauabwicklung von Kabelanlagen – in herkömlicher als
|
||
auch in grabenloser Bauweise – beschrieben. Dabei
|
||
wurde das Thema Kabellegung in Kooperation mit der
|
||
Gütegemeinschaft Leitungstiefbau den gegenwärtigen
|
||
Gegebenheiten angepasst. Detailliert behandelt
|
||
werden die im laufenden Betrieb erforderlichen Mess -
|
||
verfahren zur Kabeltrassensuche zur Kabelauslese
|
||
und zur Kabelfehlerortung sowie der heutige Stand der
|
||
Kabeldiagnose. Die Ausführungen zur Qualitätssiche-
|
||
rung, zur Arbeitssicherheit und dem Umweltschutz,
|
||
zur Wirtschaftlichkeitsberechnung, zur Störungs- und
|
||
Schadensstatistik, zur Instandhaltung und zur Normung
|
||
runden das Werk ab.
|
||
Mit der 9. Auflage des Kabelhandbuches liegt ein
|
||
aktuelles Fachbuch vor, das als Nachschlagewerk, als
|
||
Planungshilfe und zur Aus- und Weiterbildung gleicher-
|
||
maßen Netzbetreibern, Tiefbauern, Montageunterneh-
|
||
men und Herstellern sowie Studierenden ein wichtiges
|
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Hilfmittel sein wird.
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