MV-Kabel: Die Fakten

Wussten Sie, dass es in der Welt der Kabel mehrere Definitionen für Mittelspannung gibt? Die wohl gängigste Definition findet sich in der Norm IEC 60038 zu Normspannungen der Internationalen Elektrotechnischen Kommission, laut der Mittelspannung (MV) eine Nennspannung zwischen 1 kV und 35 kV ist. Innerhalb dieses Bereichs gibt es jedoch eine breite Palette von Kabeltypen, Anwendungen, Materialien und Eigenschaften. Diese verschiedenen Aspekte zu verstehen, ist wichtig, um ermitteln zu können, welches MV-Kabel sich am besten für eine bestimmte Verlegung eignet.

Was sind Mittelspannungskabel?

Der Aufbau eines MV-Kabels richtet sich stark nach seiner Installationsumgebung sowie seiner vorgesehenen Funktion. Es kann sechs (von denen drei in einem simultanen Extrusionsverfahren aufgebracht werden) bis hin zu zehn Schichten umfassen.

1. Leiter: Durch ihn fließt der elektrische Strom. In der Regel besteht er aus Kupfer oder Aluminium.
2. Wasserblockierung für Leiter (optional): Quellfähige Pulver oder Garne schützen vor dem Eindringen von Wasser.
3. Leiterabschirmung: Eine halbleitende Schicht, die ein einheitliches elektrisches Feld an der Schnittstelle zwischen der Isolierung und dem Leiter garantiert und Konzentrationen bzw. Spitzen im elektrischen Feld verhindert.
4. Isolierung: Diese ist kritisch für MV-Kabel. Sie besteht aus XLPE (vernetztes Polyethylen), HEPR (Hart-Ethylen-Propylen-Kautschuk) oder EPR (Ethylen-Propylen-Kautschuk), um hohen elektrischen Feldern standhalten zu können. Ihre Dicke nimmt mit der Spannung zu.
5. Isolierungs-Abschirmung: Eine zweite halbleitende Schicht, die eine ähnliche Funktion hat wie die Leiterabschirmung. Sie wird zusammen mit der Leiterabschirmung und den Isoliermaterialien selbst in einer Dreifach-Extrusion aufgebracht.
6. Wasserblockierung in Längsrichtung (optional): Dies ist eine Schutzmaßnahme gegen das Eindringen von Wasser. Halbleitende Bänder oder quellfähige Pulver unter- und oberhalb der metallischen Aderabschirmung verhindern die Ausbreitung von Wasser über die Länge des Kabels.
7. Metallische Aderabschirmung: Sie deckt die Isolierung ab. In der Regel besteht sie aus einer konzentrischen Schicht spiralförmig umgelegter Kupferdrähte und/oder Kupferband für elektromagnetische Kompatibilität.
8. Innere Ummantelung(optional): Diese wird verwendet, wenn für zusätzlichen Schutz eine Armierung benötigt wird, und verhindert, dass die Schichten unter der Armierung von der Armierung selbst beschädigt werden.
9. Armierung(optional): Diese dient als mechanischer Schutz. Sie besteht aus Aluminiumdrähten für einadrige Kabel und Stahldrähten für mehradrige Kabel, kann aber auch in Form von Bändern ausgeführt sein (flach, doppelschichtig oder geriffelt). Geflochtene Abschirmungen können verwendet werden, wenn ein flexiblerer mechanischer Schutz benötigt wird, oder um der Torsionsbeanspruchung im Zusammenhang mit dynamischen Maschinenanschlüssen entgegenzuwirken.
10. Daten- oder Prüfadern (optional): Diese kommen hauptsächlich in Kabeln für die Schwerindustrie zum Einsatz wie im Bergbau. Das Hinzufügen von Daten- bzw. Glasfaseradern ermöglicht die Überwachung, während Prüfadern der Überwachung der Durchgängigkeit der Erdung dienen.
11. Wasserblockierung in Radialrichtung(optional): Diese bietet zusätzlichen Schutz gegen das Eindringen von Wasser, sollte es zu einer Beschädigung der Ummantelung kommen. Sie besteht aus einem Band aus Aluminium und PET (Polyester), wobei die Aluminiumseite fest mit der äußeren Ummantelung verbunden ist.
12. Äußere Ummantelung: Sie stellt eine Barriere gegen Umwelteinflüsse dar. In der Regel besteht sie aus PVC, MDPE, Gummi oder LSZH-Materialien. Je nach Material kann sie Flammhemmung, UV-Beständigkeit sowie Beständigkeit gegen Öle, Fette, Wasser, Chemikalien und Abrieb bieten.

Welche MV-Kabeltypen gibt es? Wie wähle ich den richtigen Typ für mein Projekt?

Das am besten geeignete Kabel wird den Leistungsanforderungen und der Art der Verlegung gerecht und hält den Umgebungseinflüssen stand, denen es über seiner Lebensdauer ausgesetzt ist.

MV-Kabel werden im Wesentlichen in zwei Kategorien unterteilt: Sie werden entweder für die Energieverteilung in Stromnetzen oder zur Energieversorgung von schweren Maschinen genutzt. Als Stromverteilungskabel werden MV-Kabel in der Regel dazu verwendet, elektrische Verluste zu minimieren, wenn Strom über eine feste Distanz transportiert wird. Je weiter die Distanz, desto höher muss die Spannung sein. Dies gilt unabhängig davon, ob es sich um ein öffentliches Stromnetz oder um eine spezifische Anwendung wie ein Bahnstromnetz handelt.

Für statische und dynamische Maschinen, wie sie im Bergbau, in Häfen und Steinbrüchen eingesetzt werden, kann ebenfalls ein MV-Anschluss notwendig sein, statt die Versorgung auf Niederspannung herunterzutransformieren. Kabel für dynamische Anwendungen können darüber hinaus zusätzliche Eigenschaften wie größere Flexibilität oder Beständigkeit gegenüber Ölen und Chemikalien benötigen und müssen gegen Torsionsbelastungen geschützt sein, wenn sie häufig ab- und aufgewickelt werden.

Nachfolgend werden einige der gebräuchlichsten Kabel für unterschiedliche Nennspannungen aufgeführt, zusammen mit den Eigenschaften, die sie für verschiedene Arten von Projekten geeignet machen.

Energieverteilung in Stromnetzen

Mittelspannungskabel von 10 kV und 11 kV kommen in Stromverteilungsnetzen zum Einsatz, die kürzere Distanzen zwischen Umspannwerken und lokalen Transformatorstationen überbrücken. Zudem werden sie für die Energieverteilung in Industriekomplexen, Produktionsanlagen und großen Gewerbebauten verwendet. Die gängige Verteilungsspannung im europäischen Verbundnetz beträgt 10 kV. Über dieses Netz werden mehr als 400 Mio. Kunden in 24 Ländern versorgt, was es zum größten MV-Netz seiner Art in der Welt macht.

Beispielkabel: N2XS(FL)2Y 6/10 kV – Abrieb- und reißfeste MDPE-Ummantelung. Wasserblockierende Schichten verhindern das Eindringen von Wasser, besonders in nassen Kabelkanälen. Kupferleiter minimieren den benötigten Platz.

Im Vereinigten Königreich wird für kürzere Distanzen innerhalb der Energieverteilungsnetze, die Strom zum letzten Abspanntransformator transportieren, eine Spannung von 11 kV verwendet. Die Verteilernetzbetreiber nutzen ihre eigene Spezifikationsvariante gemäß BS 7870-4.10. Das armierte BS6622 PVC sowie das BS7835 LSZH werden ebenfalls gelegentlich für die direkte Erdverlegung spezifiziert.

Beispielkabel: BS7870-4.10 triplex 6,35/11 kV – Kupfer- oder Aluminium je nach Standortparametern – Aluminium triplex ist leichter und daher einfacher einzuziehen, aber es erfordert einen größeren Querschnitt, um die erforderliche Strombelastbarkeit bereitzustellen.

10-kV- und 11-kV-Kabel werden zunehmend direkt in Hochhäusern verlegt, um Spannungsabfall-Probleme zu vermeiden. Niederspannungskabel würden mehrere große Leiter erforderlich machen, um diese Schwierigkeiten zu umgehen. Stattdessen werden MV-Kabel im Gebäude hoch zu den einzelnen Stockwerken verlegt, wo Transformatoren die Spannung auf die für die Stockwerk-Verteilung erforderliche Netzspannung heruntertransformieren. Diese Kabel sind raucharm und halogenfrei, da sie Teil einer festen Verlegung innerhalb eines Bauwerks sind, und müssen daher der Bauprodukteverordnung (CPR) entsprechen.

Beispielkabel: BS7835 6,35/11 kV – Eine raucharme und halogenfreie Ummantelung bietet Schutz im Brandfall und unterstützt die Evakuierung und Brandbekämpfung. Wegen des begrenzten Platzangebots werden in der Regel Leiter aus Kupfer verwendet.

20 kV-, 30 kV- (Europa) und 33 kV-Kabel (Vereinigtes Königreich) finden sich am oberen Ende des Mittelspannungsbereichs, der für die Stromverteilung verwendet wird. Diese Kabel werden meist für längere Distanzen genutzt, werden aber noch häufig in Kabelkanälen oder direkt im Erdreich verlegt (statt als Freileitung an Strommasten, was eher bei Hochspannungsleitungen der Fall ist). Sie werden als Verbindung zwischen Umspannwerken und Unterstationen genutzt, wo es von Vorteil ist, ohmsche Verluste zu minimieren, sowie als direkte Verbindung zu energieintensiven Verbrauchern wie großen Fabriken und Minen.

Beispielkabel: NA2XS(FL)2Y 18/30 kV – Aluminiumleiter, da hinsichtlich Platz keine Beschränkungen bestehen.

Strom für die Industrie

Wie bereits erläutert, kommen in europäischen Verlegungen und Netzen üblicherweise Stromverteilungskabel mit einer Nennspannung von 20 kV zum Einsatz. Im Industriebereich werden sie zudem zum Anschließen von Anwendungen wie Generatoren sowie für die Stromversorgung von schweren Maschinen genutzt.

Beispielkabel N2XSH HD620: Mit seiner raucharmen und halogenfreien Ummantelung ist es für Anwendungen sowohl im Innen- als auch Außenbereich geeignet. HD620 (Unterabschnitte je nach geografischem Standort) legt unterschiedliche Anforderungen an den Kabelaufbau fest.

In der Schwerindustrie werden Mittelspannungskabel für die direkte Energieübertragung bei höheren Spannungen innerhalb des Bergbaubetriebs genutzt. Diese Kabel haben typischerweise eine Nennspannung von 5 kV bis 35 kV und kommen in Anwendungen wie der Stromversorgung von Motoren, Pumpen und anderen schweren Maschinen zum Einsatz. Auf ähnliche Weise werden diese Kabeltypen auch für große Materialhandhabungsanwendungen wie Containerbrücken und Schiffskräne eingesetzt.

Beispielkabel (N)TSCGEWÖU: Der flexible, mehrdrahtige verzinnte Leiter der Klasse 5 und die robusten, aber flexiblen Isolierungs- und Mantelschichten aus Gummi werden mit einem Anti-Torsionsgeflecht kombiniert, um Schlepp- und Materialhandhabungsanwendungen zu unterstützen.

Strom für Transportnetze

In den Bahnstromnetzen in Europa werden unterschiedliche Nennmittelspannungen genutzt, um die Stromversorgung über Speiseleitungen und Oberleitungen zu gewährleisten. Im Vereinigten Königreich beträgt die Spannung des Drehstroms zu den Bahnunterwerken an den elektrifizierten Strecken 19/33 kV und 25/44 kV, während in Frankreich eine Kombination aus 1,5 kV (Niederspannung) und 25/44 kV verwendet wird. In Portugal und in den meisten Bahnnetzen in Osteuropa beträgt die Spannung ebenfalls 25/44 kV. In Deutschland, in der Schweiz sowie in Österreich wird das Bahnnetz dagegen mit 8,7/15 kV betrieben.

Beispielkabel NR/PS/ELP/00008 25/44kV: Die Graphitbeschichtung fungiert als halbleitende Schicht und ermöglicht nach der Verlegung die Mantelprüfung, um zu bestätigen, dass das Kabel beim Reinziehen nicht beschädigt wurde.

 

Eland Cables: Ihr Partner für Mittelspannungskabel

Wir verstehen, wie wichtig es ist, ein Mittelspannungskabel zu wählen, das am besten für Ihr Projekt geeignet ist, und einen Lieferanten zur Seite zu haben, dem Sie vertrauen können. Unsere Fachleute und Branchenexperten stehen zur Verfügung, um Ihr Projekt von der Spezifikation bis hin zur Lieferung zu unterstützen. Wir haben eine umfassende Auswahl an Kabeln auf Lager und bieten eine der kürzesten Fertigungszeiten der Branche.

All unsere Mittelspannungskabel werden auf ihre Qualität und Konformität hin geprüft, indem sie in unserem branchenführenden Cable Lab nach dem BSI-Kitemark zur Verifizierung von Kabelprüfungen weiteren strengen Tests unterzogen werden. Dies bietet zusätzliche Sicherheit, dass Ihre Kabel die an sie gestellten Anforderungen über ihre Lebensdauer hinweg erfüllen.

Sie arbeiten an einem MV-Projekt? Sprechen Sie noch heute mit unserem Team, um mehr darüber zu erfahren, wie wir Ihnen helfen können – von Nachhaltigkeitsmaßnahmen bis hin zur Unterstützung beim Projektmanagement.

Eland Cables: Der Kabellieferant, dem die Industrie vertraut