Auswahlhilfe für 35-kV-Kabel: XLPE-Konstruktion, Strombelastbarkeit und Kauftipps

Die Spezifikation eines 35-kV-Kabels für eine neue Umspannstationszuleitung oder eine industrielle Verteilungsleitung ist eine Entscheidung, die Ingenieure selten zweimal treffen müssen. Das Kabel führt zu Fehlerströmen, nimmt Bodenwärme wahr und bleibt jahrzehntelang in Betrieb. Der richtige Ansatz besteht darin, zunächst drei Dinge zu klären: die Systemspannung, die erforderliche Strombelastbarkeit gemäß der tatsächlichen Installationsmethode und die thermische Kurzschlussleistung. Sobald diese festgelegt sind, erfolgt die Auswahl des Leiters, der Isolierung, der Metallabschirmung und des Außenmantels anhand einer kurzen Liste praktischer Optionen. Für die meisten 35-kV-Projekte ist die wirtschaftliche und sichere Lösung ein XLPE-isoliertes Kabel mit einer metallischen Abschirmschicht und einem robusten Mantel, der an die Boden- oder Korridorbedingungen angepasst ist.

Was „35-kV-Kabel“ in Designbegriffen bedeutet

Auf dem Typenschild wird ein 35-kV-Kabel in der Regel durch seine Nennspannung U0/U beschrieben, nicht allein durch die Nennnetzspannung. In einem 35-kV-Dreiphasensystem sollte die Kabelnennleistung 26/35 kV betragen. Das bedeutet, dass die Nennspannung zwischen Leiter und Erde 26 kV beträgt, während die Nennspannung zwischen den Phasen 35 kV beträgt. Die maximale Betriebsspannung des Geräts für diese Klasse beträgt 40,5 kV, und die Werte für die Isolationsdicke und den elektrischen Abstand in der Norm basieren darauf. Sowohl IEC 60502-2 als auch GB/T 12706.2 folgen der gleichen Logik.

Von außen nach innen besteht ein 35-kV-Kabel aus einem Leiter, einer halbleitenden Leiterabschirmung, einer XLPE-Isolierung, einer halbleitenden Isolierabschirmung, einer Metallabschirmung und einem Außenmantel. VPE-vernetztes Polyethylen ist der Industriestandard, da es höheren Betriebstemperaturen standhält als PVC. Bei Dauerlast sind Leitertemperaturen von 90 °C zulässig, kurzzeitig können Notüberlastungen bis zu 130 °C toleriert werden.

VPE-isoliertes Stromkabel für 3,6/6 kV bis 26/35 kV Dieses Mittel- und Hochspannungskabel verfügt über eine Isolierung aus vernetztem Polyethylen, die einen Betrieb bei 90 °C und eine Kurzschlussfestigkeit bis 250 °C ermöglicht. Es eignet sich für die Erd-, Graben-, Tunnel- oder Überkopfinstallation und gewährleistet eine sichere und zuverlässige Stromübertragung. Produkt anzeigen →

Leiter, Isolierung, Abschirmung und Mantel: Die vier wichtigen Entscheidungen

• Leitermaterial: Wählen Sie Kupfer, wenn der Platz knapp ist, die Kabelstrecke kurz ist oder maximale thermische Effizienz erforderlich ist. Wählen Sie Aluminium bei langen Überkopf- oder Erdstrecken, bei denen Kosten und Gewicht die Hauptfaktoren sind. Beide unterliegen den Anforderungen für Litzenleiter der Klasse 2 gemäß IEC 60228.
• Isoliermasse: XLPE ist der Standard für 26/35 kV. Die typische Nennisolationsdicke für diese Spannungsklasse liegt je nach Standardausführung und Kurzschlussanforderungen bei etwa 10,5 mm.
• Metallischer Schirm: Kupferband oder Kupferdrahtschirm. Der Schirmquerschnitt muss groß genug sein, um dem einzelnen Leiter-Erde-Fehlerstrom für die Schutzausschaltzeit standzuhalten. Kupferbandschirme eignen sich für kleinere Leiter und niedrigere Fehlergrade. Kupferdrahtschirme werden für größere Leiter und höhere Fehlerströme bevorzugt.
• Außenmantel: PVC ist luftstabil, leicht anzuschließen und funktioniert gut in Innenräumen. PE bietet eine bessere Wasserbeständigkeit in nassem Boden. Fügen Sie in Gebieten, in denen Termiten oder Nagertiere vorkommen, eine spezielle Schutzmasse hinzu oder verwenden Sie ein Design mit einer zusätzlichen Schutzschicht.

Behandeln Sie den Bildschirm nicht als optionales Extra. Bei einem 35-kV-Kabel ist die Abschirmung Teil des Sicherheitssystems. Es führt den kapazitiven Ladestrom und im Fehlerfall einen erheblichen Fehlerstrom, der den Schutz anspricht. Eine zu kleine Abschirmung führt dazu, dass die Isolierung durchbrennt und eine zweite Fehlerstelle entsteht.

Strombelastbarkeit unter realen Installationsbedingungen

Der Nennstrom auf dem Typenschild basiert normalerweise auf idealen Bedingungen. Bei realen Projekten herrschen Umgebungstemperaturen über 30 °C, mehrere parallele Kabel, Sonneneinstrahlung oder Böden mit hohem Wärmewiderstand. Der thermische Widerstand des Bodens, ausgedrückt in K·m/W, ist ein entscheidender Wert. Eine trockene, verdichtete Hinterfüllung mit einem Wert um 1,0 km/W ist eine Standardannahme, sandiger oder trockener Boden kann jedoch weitaus höhere Werte erreichen.

Wenn Kabel in Kanälen oder als mehrere parallele Leitungen verlegt werden, sinkt die Strombelastbarkeit weiter. Die Leistungsreduzierung hängt vom Kanalabstand, der Bodenfeuchtigkeit und der Anzahl der belasteten Stromkreise ab. Bei langen Strecken wird der Spannungsabfall zu einem weiteren steuernden Faktor. Ein 26/35-kV-Kabel hat einen spezifischen Widerstand pro Kilometer, daher muss die gewählte Größe sowohl dem Spannungsabfall als auch der thermischen Kurzschlussstabilität gerecht werden, nicht nur dem Dauerstrom.

Typische 35-kV-Kabelanwendungen

• Einspeisungen von Umspannwerken und Eingangsleitungen von Transformatoren in städtischen Verteilungsnetzen.
• Industrieanlagen und Stromverteilung in Bergwerken, wo das 35-kV-Kabel Schaltanlagen mit Verteilungstransformatoren verbindet.
• Kollektorleitungen für erneuerbare Energien in PV- und Windpark-Umspannwerken, bei denen Kabeltrassen vom Wechselrichter oder Transformator zur zentralen Umspannstation verlaufen.
• Luftverteilungsleitungen, bei denen ein isoliertes 35-kV-Luftkabel auf Masten oder Stellen installiert wird, um Abstände zu verringern und die öffentliche Sicherheit zu verbessern.

Bei einem 35-kV-Luftkabel mit einer Nennspannung von 26/35 kV ist die Isolierung für die gleiche Systemspannung ausgelegt wie bei der Erdkabelversion. Die Konstruktion ist für die Überkopfinstallation mit engeren Biegeradien und vereinfachten Anschlüssen optimiert, was sie zu einer praktischen Wahl für überfüllte Versorgungskorridore macht.

Isoliertes Antennenkabel für Freileitungen von 1 kV bis 35 kV Dieses Kabel wurde für die Überkopfverteilung in überfüllten Korridoren entwickelt und bietet enge Biegeradien und vereinfachte Anschlüsse für 26/35-kV-Systeme. Es unterstützt verschiedene Isoliermaterialien und entspricht den GB-Standards. Produkt anzeigen →

Kauf- und Abnahmekriterien zum Schutz Ihres Projekts

Der Kauf von 35-kV-Kabeln ist nicht dasselbe wie der Kauf von Niederspannungskabeln. Der Projektinhaber sollte den Standard, die Isolationsdicke, die Leiterklasse und die Schirmanordnung festlegen. Der Lieferant sollte einen Typprüfbericht, Protokolle über Routineprüfungen und ein Muster des Kabels bereitstellen. Zu den Routineprüfungen sollten Teiletladungsmessungen, Wechselspannungsfestigkeitsprüfungen und Isolationswiderstandsmessungen im Werk gehören. Teilentladungsgrenzwerte für XLPE-Kabel werden in Picocoulomb bei einer bestimmten Prüfspannung ausdrücklich angegeben und die Zahl wird in der Bestellung angegeben.

Überprüfen Sie vor Ort die Trommellänge, die Kabelenddichtung und die Seriennummern. Vergleichen Sie den gemessenen Leiterwiderstand, die Kapazität und die Schirmdicke mit den genehmigten Zeichnungen. Fordern Sie bei großen Projekten vor dem Versand einen Zeugentest durch einen Dritten an.

Eine nützliche praktische Referenz zum Sortieren von Spannungspegeln, Kabeltypen und Anwendungsregeln ist die Website Leitfaden zur Auswahl von Hochspannungskabeln .

Vier häufige 35-kV-Kabelfehler, die Sie vermeiden sollten

1. Kurzschlussfestigkeit des Bildschirms übersehen. Der Schirmstrom während eines einphasigen Fehlers kann erheblich sein. Wenn das Kupferband oder die Drahtabschirmung zu klein ist, brennt die Abschirmung durch, bevor der Schutz den Fehler beseitigt.
2. Verwendung einer Dauerlast-Strombelastbarkeitstabelle aus einer niedrigeren Spannungsklasse für ein 35-kV-Kabel. Die Dicke der Isolierung beeinflusst die Wärmeableitung und damit die Strombelastbarkeit. Verwenden Sie immer die richtige Spannungsklassentabelle und die richtigen Installationsbedingungen.
3. Der Wärmewiderstand des Bodens im Verlegekorridor wird ignoriert. Trockener Sandboden hat einen viel höheren Wärmewiderstand als feuchter Lehmboden, sodass die Leistung eines Kabels in der Luft um 10–20 % sinken kann, wenn es an derselben Stelle vergraben wird.
4. Annahme von Kabeltrommeln, die mit beschädigten Enden geliefert werden, durch die Feuchtigkeit eindringen konnte. Feuchtigkeit verschlechtert die Isolierung und kann zu Teilentladungsproblemen führen, nachdem das Kabel unter Spannung steht.

Nehmen Sie sich die Zeit, die Systemspannung, die minimale Leitergröße basierend auf dem Lastfluss, den an den Kabelklemmen verfügbaren Kurzschlussstrom und den tatsächlichen Verlegeweg aufzuschreiben. Halten Sie diese einseitige technische Grundlage vor dem Lieferanten und dem Projektmanager bereit. Es erspart Ihnen teure Nacharbeiten und ein Kabel, das auf dem Papier gut aussieht, aber beim ersten Fehlerereignis versagt.