Untitled - Nexans

Inhaltsverzeichnis
1 2 3 4 5
Isolationen für Mittelspannungskabel
Metallschirme von Mittelspannungskabel
Diagnose, Monitoring und Lebensdauer
Garniturentechnik
Montageabteilung
1
2
3
4
5
Dr. Francis
Krähenbühl
Claude
Biolley
Dr. Francis
Krähenbühl
Peter
Bracher
Anton
Marro
Charles
Wyler
Werner
Jenni
Hanspeter
Bosshard
Nexans Schweiz AG
2, rue de la Fabrique
CH – 2016 Cortaillod
Tel. 41(0) 32 843 55 55
Fax 41(0) 32 843 54 43
Jean-Paul
Ryser
Service montage
Technique des accessoires
Diagnostic, monitoring et durée de vie
Gaines métalliques des câbles moyenne tension
Les différents types d’isolation
5
4
3
2
1

1
Isolationen für Mittelspannungskabel
Dr. Francis Krähenbühl

Isolationen für
Mittelspannungskabel
Dr. Francis Krähenbühl
3
EINLEITUNG
1
Der vorliegende Artikel behandelt
in erster Linie die Isolationsarten,
welche bei erdverlegten Kabeln in
MS-Netzen zur Anwendung kommen.
Der schrittweise Übergang
vom Papier zu den thermoplastischen
Isolationen und später zu
den vernetzten Polymeren, verlief
bekanntlich nicht überall ganz problemlos.
In welchem Masse Feuchtigkeit,
Teilentladungen, mechanische
Beanspruchung usw., die
Alterung der neuen Werkstoffe
beeinflussen können, war anfänglich
kaum bekannt.
Weiteres Perfektionieren wird auch
in Zukunft noch möglich sein. Verschiedene
Elektrizitätswerke im Inund
Ausland haben bis heute die
imprägnierte Papierisolation der
Kunststofftechnologie vorgezogen.
Nachfolgend wird versucht, die
heute gebräuchlichen Techniken
aufzuzeigen und einen Einblick in
die laufende Entwicklungstätigkeit
zu geben, welche darauf abzielt
die Kabelisolationen weiter zu
optimieren.
Dank grossem Forschungs- und
Entwicklungsaufwand konnten die
Eigenschaften der Kunststoffisolationen
laufend verbessert werden.
FoIsolationsarten und ihre Einsatzgebiete
Es ist zwischen zwei Hauptgruppen
zu unterscheiden : gewickelt
und extrudiert.
gewickelt
Papier
PPLP
Isolation
PVC
Bild 1.
Die gebräuchlichen
Isolationsarten
extrudiert
PE
XLPE
EPR

Isolationen für
Mittelspannungskabel
Dr. Francis Krähenbühl
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1
Die Isolation aus imprägniertem Papier
Für NS-, MS- und HS-Kabel kommt
im allgemeinen normales, auf der
Basis von Zellulosefasern hergestelltes
Papier zum Einsatz. Es werden
Papiere mit einer Stärke zwischen
50 und 200 µm, sowie einer Dichte
zwischen 650 und 1000kg/m 3
verwendet. Da die Dichte der
Fasern selbst in der Grössenordnung
von 1500 kg/m 3 liegt, muss das
erhebliche, zwischen den Fasern
liegende Volumen mit einem Imprägniermittel
ausgefüllt werden. Dazu
bietet sich flüssiges Mineral- oder
Synthetiköl oder Imprägniermasse
(sogenannte Haftmasse) an. Letztere
hat den grossen Vorteil, bei einer
Temperatur von 120 °C flüssig zu
sein und dadurch ausgezeichnete
Imprägniereigenschaften aufzuweisen,
sich aber bis zur maximalen
Betriebstemperatur des Kabels in
eine wachsartige, stark haftende
Masse zu verwandeln. Ihre Zusammensetzung
untersteht einer strengen
Kontrolle zur Erhaltung einer plastischen
Konsistenz, welche dem
Kabel ein gutes Biegeverhalten
verleiht.
Im Höchstspannungsbereich (400kV
und mehr) sind in den letzten Jahren
neuartige Papiere eingesetzt worden.
Es handelt sich dabei um
ein dreilagiges Laminat aus Papier
und Polypropylen, genannt PPLP
(PolyPropylene Laminated Paper).
Dieser Isolationstyp verbindet in
idealer Weise die besonderen
Eigenschaften der traditionellen,
imprägnierten Papierisolation mit
den hervorragenden elektrischen
und dielektrischen Charakteristiken
von Kunststoffisolationen. Eine
derartige Isolation erzeugt geringere
dielektrische Verluste als eine
herkömmliche Papierisolation und
erhöht die Durchschlagsfestigkeit
um 25 bis 30 %. Aus preislichen
Gründen bleibt diese Isolationsart
aber den Höchstspannungskabeln
vorbehalten.
Die extrudierten Isolationen
Die meisten, heute im Gebrauch
stehenden Thermoplaste wurden
in den Dreissigerjahren entwickelt.
Abgesehen von einigen Spezialanwendungen,
begann der Einsatz
von PVC (PolyVinyl Chlorid) und PE
(Polyäthylen) als Isoliermaterial für
elektrische Kabel eigentlich erst in
den Fünfzigerjahren. Man unternahm
Versuche mit PE einer niedrigen
Dichte (LDPE) um 916 - 930 kg/m 3
sowie mit PE hoher Dichte (HDPE)
welche Werte um 945 - 960 kg/m 3
aufwiesen.
Man wurde sich bald bewusst,
dass das Alterungsverhalten der
beiden Materialien unbefriedigend
war und die Schmelztemperatur zu
tief lag, für die Betriebstemperaturen
mit welchen Papierbleikabel normalerweise
gefahren wurden.
Um den genannten Nachteil auszuschalten,
entwickelte man die Vernetzungsverfahren,
welche im nächsten
Kapitel näher beschrieben werden.
Daraus ergaben sich das vernetzte
Polyäthylen (XLPE für CrossLinked
PolyEthylene) und das EPR (Ethylene
Propylene Rubber), welches auch
unter dem Namen Kunstgummi bekannt
ist. Es wird weiter unten auf die
interessanten Eigenschaften der beiden
meistverwendeten Kabelisoliermaterialien
eingegangen.

Isolationen für
Mittelspannungskabel
Dr. Francis Krähenbühl
5
XLPE wird weltweit auf allen Spannungsebenen
bis 400 kV eingesetzt.
EPR ist als Isoliermaterial für
Mittelspannungskabel hauptsächlich
in Italien, England, Spanien,
Nordamerika und der Schweiz
verbreitet, allerdings - aus preislichen
Gründen - mit deutlich
abnehmender Tendenz.
1
Anwendungsbereiche
Untenstehende Bild gibt
einen Überblick über die
Anwendungsgebiete der verschiedenen
Isolationsarten :
760
500
Bild 2.
Spannung [kV]
380
220
150
110
60
30
10
1
Masse Papier PPLP PVC PE XLPE EPR
gewickelte Isolation
extrudierte Isolation
Anwendungsgebiete
der verschiedenen
Isolationsarten
Auf allen Spannungsebenen
ersetzten nach und nach vernetzte
Kunststoffisolationen die Papier-
Isolationen. In Frankreich wurden
in der Vergangenheit Kabel mit
unvernetzter PE-Isolation bis 400
kV installiert. Die Fabrikation dieses
Kabeltypes ist aber 1994
definitiv eingestellt worden.

Isolationen für
Mittelspannungskabel
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1
Die Halbleiter
Die Kabelisolation ist innen und
aussen von einer halbleitenden
Schicht überdeckt, welche die
Homogenisierung des elektrischen
Feldes in der Isolation zur Aufgabe
hat. Die Halbleiterschicht besteht
in der Regel aus Polymeren auf der
Basis von EVA (Ethyl Vinyl Acetat)
oder ähnlichen Werkstoffen, welche
40 % Graphit, Kohle oder
Russ enthalten, die die halbleitenden
Eigenschaften bewirken.
Den halbleitenden Schichten der
Kabel wurde anfänglich zuwenig
Bedeutung beigemessen. Es setzte
sich allerdings rasch die Erkenntnis
durch, dass in den Halbleitern
enthaltene Ionen die Isolation verunreinigen
und zur Bildung von
Wasserbäumchen führen können.
Auf die Graphitschichten, welche
die ersten Kunststoffkabel aufwiesen,
wurde in der Folge rasch
verzichtet.
der Kabelgarnituren darstellt. Die
Länder, welche den leicht entfernbaren
Halbleiter heute noch vorschreiben,
sind Frankreich und die
USA. In den anderen Ländern wird
mehr und mehr auf die leicht entfernbare
Halbleiterschicht verzichtet,
einerseits aus Kostengründen,
andererseits wegen der Verfügbarkeit
von ausgezeichneten Schälgeräten.
Für EPR jedoch bleibt die
leichte Entfernbarkeit des Halbleiters
eine Grundforderung, da
er sich mechanisch nur schwierig
lösen lässt. Es ist zu bemerken,
dass die Herstellung von leicht
schälbaren Halbleiterschichten
hohe Anforderungen an die
Prozesstechnik stellt, da eine zu
geringe Adhäsion des Halbleiters
auf der Isolation die Kabelqualität
beeinträchtigen kann.
Durch geeignete Wahl der chemischen
Zusammensetzung des
Polymeres wird erreicht, dass die
äussere Halbleiterschicht leicht
von der Isolation entfernt werden
kann, was in gewissen Fällen eine
Erleichterung bei der Montage
VERNETZUNGSTECHNIKEN
Mit der Vernetzung werden Querverbindungen
zwischen benachbarten
Polyäthylenketten erreicht
(siehe Bild 3). Sie verbessert die
thermische Stabilität des Werkstoffes
bei Temperaturen, welche
wesentlich höher liegen als
diejenigen für thermoplastische
Materialien. Der Vernetzungsprozess
verteuert die Herstellkosten
nicht unwesentlich, was erklärt
weshalb z.B. für Installationskabel
auf diese Technik meistens verzichtet
wird. Unvernetzte, konventionelle
Werkstoffe wie PE oder PVC,
sowie unvernetzte Materialien mit
besonderen Brandeigenschaften
genügen hier meistens.

Isolationen für
Mittelspannungskabel
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1
Die chemische Peroxydvernetzung
In den allermeisten Fällen erfolgt die
Vernetzung mit Hilfe von Peroxyden,
welche ins Polymer eingebracht werden.
Nach dem Extrusionsvorgang
erfolgt auf einer sogenannten Kettenlinie
die Reaktion mittels Prozesswärme
bei ungefähr 210 °C. Im
Vernetzungsrohr in Form einer Kettenlinie
herrscht ein Druck von 18 - 20
bar wenn es sich beim angewandten
Druckmedium um Wasserdampf
handelt. Beim Einsatz von Stickstoff
beträgt der Druck 5 -10 bar.
Für die Herstellung von HS- und
MS-Kabeln wird die letztgenannte
Methode vorgezogen um den Kontakt
der Isolation mit Feuchtigkeit zu
vermeiden.
werden, solange der Vernetzungsprozess
noch nicht abgeschlossen ist.
Kabel mit bedeutenden Isolationsstärken
oder grossen Querschnitten,
werden eher in einem horizontalen
Rohr (System MDCV) oder
in einem vertikalen Turm vernetzt.
Diese beiden Verfahren garantieren
eine absolut runde Isolation und verhindern
die Tropfenbildung des Polymers.
Solche Anlagen erfordern
hohe Investitionen und gelangen
deshalb ausschliesslich für die Herstellung
von Hoch- und Höchstspannungskabeln
zum Einsatz.
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H H
C C
H H
Peroxyd
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H H
C C
H H
Peroxyd
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
Auf einer Kettenlinien-Anlage wird
während der Herstellung das Kabel
immer in der Rohrmitte geführt. Um
eine Deformation der Isolation zu
vermeiden, muss eine Berührung
des Kabels mit dem Rohr vermieden
Bild 3.
Prinzip der chemischen
Peroxydvernetzung
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
Die chemische Silanvernetzung
Die obenerwähnten Vernetzungsverfahren
verlangen aufwendige und
kostspielige Fabrikationseinrichtungen.
Demgegenüber besteht eine
einfachere Methode, welche mit
einer Einrichtung auskommt, die
einer herkömmlichen Extrusionsanlage
gleicht. Bei diesem Verfahren
ersetzt ein Vernetzungsmittel auf
Silanbasis das Peroxyd. Die
Vernetzung selbst geschieht in einem
geheizten Wasserbad oder in einer
"Sauna" mittels Wasserdampf.
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
Silan
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
Silan
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
Silan
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
Der entscheidende Unterschied zwischen
der chemischen Vernetzung
mittels Peroxyd und derjenigen mittels
Silan, liegt in der unterschied-
Bild 4.
Prinzip der chemischen Silanvernetzung

Isolationen für
Mittelspannungskabel
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lichen Bindung von benachbarten
PE-Molekülketten. Im Falle des Peroxydes
bestehen die Spaltprodukte der
Vernetzung im wesentlichen aus
Methan, Acetophenone und Methylalkohol.
Diese Sekundärprodukte
verflüchtigen sich mit der Zeit bei
Umgebungstemperatur von selbst.
Anders bei der Silanvernetzung, bei
welcher sich das Vernetzungsmittel
im Isoliermaterial festsetzt und eine
Brückenfunktion anlässlich der Querbindung
der PE-Ketten ausübt. Es
handelt sich dabei um einen eigentlichen
Fremdkörper in einem chemischen
Gebilde, welches sonst nur aus
Wasserstoff und Kohlenstoff besteht.
Diese Tatsache ist nicht ohne Einfluss
für die Eigenschaften des fertigen
Kabels, wie noch beschrieben wird.
Aus diesem Grunde wurde dieses
Vernetzungsverfahren, von wenigen
Ausnahmen abgesehen, nur für die
Herstellung von NS-Kabeln angewandt.
Die physikalische Vernetzung
Die chemischen Querverbindungen
können auch mittels eines energiereichen
Elektronenstrahls in einem
Beschleuniger erreicht werden.
Da bei PE die Eindringtiefe sehr
beschränkt ist (ungefähr 2-3 mm),
kann diese Methode nur für NS-
Kabel eingesetzt werden. Hingegen
ist die Eindringtiefe bei EPR grösser,
so dass auch die Herstellung von
MS-Kabeln möglich ist.
Prozess
Umgebung
Anlage
{
Chemisch
Physikalisch
Druck und Peroxyd Silan STP
Dampf Indiff. Gas (N2) Kontakt Wasser N2
Kettenlinie Turm MDCV Extrud. Beschl.
Anwendungsbereiche :
NS (1 kV)
+ +
+
–
–
+ +
+ +
MS (< 30 kV)
+
+ +
+
+
+
+
HS (30 < U < 150 kV)
–
+ +
+ +
+ +
–
–
UHS (U > 150 kV)
–
–
+ +
+ +
–
–
Leiter > 1000 mm 2
–
–
+ +
+ +
–
–
Bild 5.
Zusammenfassung der verschiedenen Vernetzungsverfahren und deren Anwendungsbereiche:
+ + wirtschaftlich und technisch gut geeignet
+ möglich, schwierig, wenig wirtschaftlich, risikobehaftet
– ungeeignete Technik

Isolationen für
Mittelspannungskabel
Dr. Francis Krähenbühl
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Bild 5 fasst die verschiedenen Vernetzungsverfahren
zusammen und
beschreibt die üblichen Anwendungsbereiche.
Es gibt Spezialfälle
bei welchen der einen oder
anderen Methode aus bestimmten
Gründen der Vorzug gegeben
wird. So würde man z.B. für die Herstellung
eines MS-Kabels mit einem
sehr grossen Leiterquerschnitt (z.B.
1000mm 2 ) aus technischen Gründen
die horizontale Vernetzungsanlage
der Kettenlinie vorziehen.
1
DIE ALTERUNG DER ISOLATION
Definition
Die IEC-Empfehlung 505 [0] definiert
die Alterung als " eine irreversible
für die Eignung als Isoliersystem
schädliche Veränderung. Diese
Veränderung ist charakterisiert
durch einen mit der Zeit fortschreitenden
Schwächungsgrad." Trotz
dieser schönen Definition ist das
Phänomen der elektrischen Alterung
eines Dielektrikums bis heute nicht
in allen Einzelheiten geklärt. Die
Alterung wird immer wieder mit
den Phänomenen Durchschlag,
Entladung, Bäumchenbildung,
Schwebeladung, Oxydation usw. in
Verbindung gebracht.
Wasserbäumchen
Obschon heute viel Material zum
Thema der Alterung vorliegt, sucht
man immer noch nach Erklärungen
für einige fundamentale Erscheinungen.
So ist es nicht erstaunlich,
dass die Bestimmung der Restlebensdauer
eines Kabels aufgrund von
beschleunigten Alterungsversuchen
weiterhin schwierig bleibt, weil die
Versuchsbedingungen nie ganz
den tatsächlichen Verhältnissen im
Betrieb entsprechen.
Was Herstellern und Betreibern heute
gut bekannt ist, sind die berühmten
Wasserbäumchen wie in Bild 6
dargestellt. Die Ursachen ihrer Entstehung
hingegen bleiben weiterhin
mit einem Fragezeichen behaftet.
Diese Wasserbäumchen, welche das
Polymer in Form von Mikrokanälen
zersetzen, können mehr oder weniger
rasch zum Durchschlag eines im
Betrieb befindlichen Kabels führen.
Für die Entstehung von Wasserbäumchen
müssen drei Voraussetzungen
gleichzeitig erfüllt sein :
● das Vorhandensein von Wasser
● Unreinheiten oder Einschlüsse im
Isoliermaterial, oder Unregelmässigkeiten
im Bereich der Grenzflächen
Isolation/ Halbleiter
● das Vorhandensein eines elektrischen
Feldes.
Die ersten Generationen von Isolationsmaterialien
waren nicht immer
frei von Verunreinigungen ; die
Aufbereitungstechnik und die elektrischen
Prüfungen waren damals
nicht was sie heute sind. Dank
unermüdlicher Entwicklungsarbeit
und laufenden Verbesserungen,
verfügen wir heute über Kabelisoliermaterialien
welche bekanntlich
einen überragenden Zuverlässigkeitsgrad
aufweisen.
Bild 6.
Beispiel eines Wasserbäumchens
in einem alten Kabel mit thermoplastischer
PE-Isolation

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1
LANGZEITVERSUCHE
Folgende Faktoren sind beim elektrischen
Alterungsversuch eines Kabels in
Betracht zu ziehen [2] : die Prüfdauer,
der Spannungsgradient, die Frequenz,
die Temperatur (konstant oder zyklisch),
die Kabelkonstruktion, das Herstellverfahren,
die Isolationsart, die Morphologie
der Isolation, die Umgebungsbedingungen
(Luft, Wasser).
Der Spannungsgradient an einem
beliebigen Punkt x zwischen den
beiden Halbleitern (Bild 7) ist durch
folgende Beziehung gegeben :
Gradient
am Leiter
r
Bild 7.
Spannungsgradient in
einem Einleiterkabel
Gradient
am Schirm
Ex =
V
x • ln (R/r)
(1)
R
Potentialdifferenz = V
mit ( r ≤ x ≤ R ).
Internationale Normen
Um bei den Langzeitversuchen eine
gewisse Systematik zu schaffen,
wurde verschiedentlich der Versuch
einer Normung unternommen, so beispielsweise
in den USA und später
auch in Deutschland und Italien.
Die gewählten Methoden zielen
darauf ab, in kurzer Zeit, die im
Betrieb auftretenden Bedingungen
möglichst naturgetreu nachzubilden.
Die Erfassung sämtlicher, obenerwähnter
Parameter ist praktisch unmöglich ;
man einigt sich in der Regel auf eine
Prüfspannung zwischen 3 und 4 U o ,
auf eine Temperatur in der Nähe von
50 °C (entspricht in etwa der Betriebstemperatur)
sowie auf den Einbezug
von Wasser im Bereich von Schirm
und/oder Leiter.
Die CENELEC-Norm
Die Verschiedenheit der unabhängig
voneinander in zahlreichen Ländern
entwickelten Prüfungen machte
Vergleiche zwischen Produzenten
und Kabelaufbauten praktisch
unmöglich. Deshalb wurde beschlossen
zu versuchen, diese Prüfungen in
einer einheitlichen Norm zu harmonisieren.
Nach langen Verhandlungen
ist ein Dokument herausgegeben
worden, das eine vereinheit-
lichte Methode zum Bestimmen des
Verhaltens von MS-Kabeln in nasser
Umgebung vorstellt.
Das Prinzip entspricht ungefähr
dem, was in Deutschland aufgrund
einer VDE-Norm gemacht wurde.
Es besteht darin, eine Reihe von 10
m langen Kabelproben in Wasser
mit kontrollierter Zusammensetzung
einzutauchen. Das Wasser muss mit

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11
dem äusseren Halbleiter in Berührung
stehen und auch in den eigentlichen
Leiter eingeführt werden. Die
Temperatur des Ganzen wird auf
50 ± 5 °C gehalten. Nachdem
die mittlere Durchschlagspannung
des Kabels im Neuzustand ermittelt
wurde, werden regelmässig unter
den obigen Bedingungen gealterte
Proben aus dem Wasser genommen,
um deren Durchschlagspannung
zu bestimmen. Die Daten
werden mit Hilfe einer Weibull-
Statistik verarbeitet. Zudem kann die
Länge der bei der Prüfung entstehenden
Teilentladungskanäle gemessen
werden. Die Bedingungen für das
Bestehen der Prüfung werden dem
Land bzw. den Elektrizitätsversorgungsunternehmen
überlassen.
Die nachstehende Tabelle zeigt
eine Zusammenfassung der Bedingungen,
unter denen die Prüfung
durchgeführt wird.
1
Schritt 1
Prüfung
Norm
Bestimmung der Anfangs-Durchschlagsfestigkeit CEI 502, 14.4
• Konditionierung : 7 Tage bei 90 °C am Leiter
• Wechselspannungsprüfung mit stufenweiser
Spannungserhöhung
Anfangswert : 5 U 0 = 60 kV, 5 Minuten
Steigerung in Stufen von U 0 alle 5 Minuten
bis zum Durchschlag (max. 25 U 0 = 300 kV)
• Statistische Auswertung nach Weibull
HD 605 S1/A1 5.4.5b
idem 5.4.5f
Schritt 2
Prüfung
Künstliche Alterung
• Wasser im Leiter und auf der Oberfläche
des äusseren Halbleiters
• Temperatur der Proben : 50 ± 5 °C
• Spannung und Dauer der Prüfung
Norm
idem 5.4.5c
idem 5.4.5d
Im Pflichtenheft
festzulegen
Schritt 3
Prüfung
Norm
Bestimmung der Rest-Durchschlagsfestigkeit der Proben idem 5.4.5e et 14.4,
• Wechselspannungsprüfung mit stufenweiser extraits de CEI 502
Spannungserhöhung
Anfangswert : 5 U 0 = 60 kV, 5 Minuten
Steigerung in Stufen von U 0 alle 5 Minuten
Minuten bis zum Durchschlag
• Statistische Auswertung nach Weibull
idem 5.4.5f

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1
Schritt 1
Prüfung
Norm
Länge der Teilentladungskanäle nach 2 Jahren
idem 5.4.5g
Diese Prüfung kann in regelmässigen
Abständen mit Standard-
Produktionslosen durchgeführt
werden. Kabel, die diese strenge
und kostspielige Prüfung bestehen,
können mit Recht als qualitativ gut
bezeichnet werden. Sie dürften
den normalen Betriebsbedingungen
während mindestens 40 Jahren
standhalten.
FOLGERUNGEN
Die Qualität fast aller der heute
auf dem Markt befindlichen
kunststoffisolierten MS-Kabel darf
als ausgezeichnet bezeichnet
werden. Erhebliche Fortschritte
wurden in den letzten Jahren
sowohl in Bezug auf die Qualität
der Rohstoffe sowie hinsichtlich
der Verfahrenstechnik bei der
Herstellung der Kabel erzielt.
Auch wenn nicht alle Alterungsvorgänge
bis ins letzte Detail geklärt
sind, liefern die in den verschiedenen
Ländern entwickelten, beschleunigten
Alterungsversuche bei wirklichkeitsnahen
Bedingungen wichtige
Erkenntnisse. Trotz einigen Unterschieden
zwischen den verschiedenen
Prüfmethoden, lassen die
Resultate wichtige Aussagen über
die Zuverlässigkeit von verschiedenen
Kabelkons- truktionen zu.
Literaturnachweis
[1] IEC 505, "Guide for the evaluation and identification of
insulation systems of electrical equipment", 1975

2
Metallschirme von Mittelspannungskabel
Claude Biolley
Charles Wyler

Metallschirme von
Mittelspannungskabel
Claude Biolley
Charles Wyler
3
ALLGEMEINES
Das ideale Mittelspannungskabel,
das nichts kostet, das keine Verluste
weder im Leiter noch in der Isolation
noch in der Abschirmung verursacht,
das sich selbst verlegt und
das eine endlose Zuverlässigkeit
aufweist, existiert nicht.
Jede Konstruktion besitzt Vor- und
Nachteile. Wichtig ist vorallem
Kabel hoher Qualität einzusetzen,
die den Vorschriften entsprechen
und eine qualitativ gute Energieübertragung
über eine lange Zeitspanne
gewährleisten.
Die Abmessungen von Leitern und
Isolationen - nicht die Qualität letzterer,
die je nach Hersteller verschieden
ist - geben im allgemeinen
wenig Anlass zu Polemik, da internationale
Normen diese Parameter
relativ präzis definieren.
Nicht so bei der Schirmbemessung,
die auf Erfahrungen basiert und im
starkem Masse von der Netzkonfiguration
abhängt.
Anlässlich der Einführung des
Kunststoffkabels bestand die
Abschirmung aus dünnen, gewikkelten
Kupferbändern und damit
hohem Längswiderstand mit
sehr kleinen Schirmverlusten. Die
schlechten, mit diesem Schirmtyp
gemachten Erfahrungen veranlassten
die Anwender schnell zur
Forderung nach niederohmigern
Abschirmungen, um den in den
Schirmen im Normalbetrieb und
Kurzschlussfall auftretenden Strömen
Rechnung zu tragen.
Die Grösse der Schirmströme hängt
entscheidend von der Art der Sternpunkterdung
des Netzes ab. Dieser
kann isoliert, über eine dem Netz
angepasste Impedanz oder direkt
mit oder ohne Begrenzungswiderstand
geerdet sein.
2
EINLEITUNG
Jeder von einem Wechselstrom
durchflossene Leiter ist von einem
sinusförmigen, elektromagnetischen
Feld umgeben. Befindet sich in
diesem Feld ein offener, metallischer
Kreis, so wird dieser zur
Quelle einer induzierten Spannung,
oder wird von einem Strom
durchflossen, sofern der Kreis
geschlossen ist.
Die Metallmäntel von Einleiterkabeln
gehorchen den eingangs
erwähnten Gesetzen und weisen,
bei offenem Schirmkreis (einseitige
Schirmerdung) eine induzierte
Spannung auf, oder werden bei
geschlossenem Schirmkreis (beidseitige
Schirmerdung) von einem
Strom durchflossen.
Die Intensität des Stromes wird
von den Koeffizienten der Gegeninduktion
der drei Leiter, sowie der
drei Schirme bestimmt, welche
ihrerseits von der Kabelkonstruktion
und der geometrischen Anordnung
abhängen.

Metallschirme von
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2
KABEL MIT EINSEITIGER SCHIRMERDUNG
Für sämtliche Phasen kann von folgendem
elektrischen Ersatzschaltbild
ausgegangen werden :
l
Metallschirm
Leiter
I L
U S
In einem ausgeglichenen Dreiphasensystem
sind die drei Phasenströme
gleich ( I R = I S = I T = I C- ).
Die auf den Schirmen induzierte
Spannung ist proportional zum
Strom I C sowie zur Länge der
Leitung und weist eine Phasenverschiebung
von 90 °C in Bezug
auf den Phasenstrom auf.
→
Ui = j • ϖ • l • I c
• M
M : Koeffizient der Gegeninduktion zwischen
Leiter und Schirm [H/km]
ϖ : 2 • π • ƒ wobei ƒ = Frequenz
l : Leitungslänge [km]
I c : Leiterstrom [A]
Verlegung der Kabel im Dreieck
S : Achsdistanz
d m : mittlerer Durchmesser
des Metallschirmes
S

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Bei dieser Anordnung sind die
Gegeninduktionswerte M sämtlicher
Phasen identisch und die
induzierte Spannung beträgt :
2
→
U i = j • I c
• ϖ • l • 2 • ln 2S • 10 --4 [ V / km ]
d m
Bei einer Frequenz von 50 Hz
sowie einer Länge von 1km :
→
U i = I c
• 4 • π • 50 • ln 2S • 10 --4 [ V / km ]
d m
Verlegung der Kabel in einer Ebene
S
d m
In diesem Fall sind die Gegeninduktivitätswerte
der beiden äusseren
Kabel identisch, weichen
aber vom Wert des mittleren
Kabels ab.
Demzufolge unterscheidet sich
auch die Höhe der induzierten
Spannung der beiden äusseren
Kabel von derjenigen des in der
Mitte liegenden Kabels :
→ 1
U iR = j • I c
• ϖ • l • 2 •
–
S 3 4S
• ln + j • ln • 10 -4
2
2
d m
d m

Metallschirme von
Mittelspannungskabel
Claude Biolley
Charles Wyler
6
2
→
U i = j • I c
• ϖ • l • 2 ln
2S
d m
• 10 -4
→ 1
U iT = j • I c
• ϖ • l • 2 •
–
S 3 4S
• ln – j • ln • 10 -4
2
2
d m
d m
Für l = 1km und ƒ = 50 Hz
→ →
U iR = U iT = 4 • π • 50 • I
3 4S
c
• –
1 S
• ln +
• ln
[V/km]
2
2
d m
2 2
d m
U iS = 4 • π • 50 • I c
• ln 2S
d m
• 10 -4
[V/km]
Kabel mit beidseitiger Schirmerdung
Für diesen Fall bedient man sich
des folgenden Ersatzschaltbildes :
Metallschirm
l
Leiter
I S
I L
Im Kreis Schirm - Erde wird ein
Strom fliessen, welcher von der
berechneten induzierten Spannung
sowie von der Schirmimpedanz
abhängt
I s = U i
Z s

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mit
Z S =
l •
R 2 S + ( ϖL ) 2
2
L entspricht der Selfinduktion des Schirmes.
Der Strom im Schirm beträgt dann:
I S =
2 • π • ƒ • M • 10 -1
R 2 S + ( ϖ L ) 2
R s : Schirmwiderstand bei Betriebstemperatur
L : Selfinduktion des Schirmes
Da der Wert von (ωL) 2 im Verhältnis
zum Wert R S klein ist, kann der
Ausdruck in einer ersten Annäherung
vernachlässigt werden.
Es ist zu bemerken, dass die
Schirmströme unabhängig der
Kabellänge sind.
Berechnung der Schirmverluste
Die Schirmverluste sind gegeben
durch :
P Tot = ( J 2 SR + J 2 SS + J 2 ST ) • R s
MÖGLICHKEITEN ZUR VERMINDERUNG DER SCHIRMVERLUSTE
Es bestehen grundsätzlich zwei
Möglichkeiten zur Reduktion oder
zur Elimination von Schirmströmen :
1. Anhebung der Impedanz des
Kreises Schirm - Erde, indem
der Schirmwiderstand erhöht
oder eine Impedanz in den
Kreis eingebaut wird.
2. Bewerkstellung von speziellen
Schirmverbindungen (Crossbonding-System),
welche
ermöglichen, die induzierten
Spannungen auf der ganzen
Leitungslänge zu eliminieren,
da die Ströme der 3 Phasen
120° phasenverschoben zirkulieren.

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2
Kabelschirm mit erhöhtem widerstand
Eine Anhebung des Schirmwiderstandes
durch Verminderung des
Schirmquerschnittes, beeinflusst die
induzierte Spannung nur geringfügig.
Hingegen steigt dabei die Schirmimpedanz,
was zur Reduktion von
Strom und Verlusten führt :
Für : R S1 > R S2 U S1 = U S2 I S1 < I S2 P 2

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9
Als Zusatzimpedanz bieten sich folgende
zwei Möglichkeiten an :
a. Die eingefügte Impedanz
besteht aus einem
Überspannungsableiter
b. Die eingefügte Impedanz besteht
aus einem hohen Widerstand
a. Der Überspannungsableiter muss
derart dimensioniert sein, dass er
im Kurzschlussfall nicht anspricht.
Die bei diesem Störfall auftretenden
Leistungen würden den
Überspannungsableiter zerstören.
Der Ableiter muss andererseits
die Schirmspannungen auf einen
Wert begrenzen, welcher unterhalb
der Haltespannung von über
dem Schirm liegenden Isolationen,
sowie Endverschlüssen liegt.
b. Mit einem ins System eingefügten
hohen Widerstand
wird im Prinzip derselbe
Effekt erreicht wie mit einem
Überspannungsableiter. Es ist
allerdings zu bemerken, dass
der Ableiter beim Ansprechen
zum Leiter wird, während ein
widerstand unverändert bleibt
und demzfolge die Schirmspannung
nicht begrenzt.
Der Widerstand muss hohen
Längsspannungen gewachsen
sein, welche zum Teil
die dielektrische Festigkeit der
Aussenmäntel übersteigen können.
Diese Lösung entspricht
in etwa der elektrischen
Beanspruchung bei einseitiger
Schirmerdung ohne Einsatz
eines Überspannungsableiter.
2
Installation eines cross-bonding-systems
Diese Methode besteht darin, das
die Leitung in drei gleichlange
Abschnitte unterteilt, mit längsisolierten
Muffen ausgerüstet und
die Kabel an den Muffenstellen
ausgekreuzt werden.
Das entsprechende Schema sieht
wie folgt aus ;
R
S
l/3 l/3 l/3
S
R
T
R
T
T
Z i
S
Bei geometrisch stationären Schirmen
und ausgekreuzten Leitern,
stellen sich auf den 3 Streckenabschnitten
identische und um 120°
Phasenverschobene, induzierte Spannungen
ein. Die Vektorsumme dieser
Spannungen beträgt Null, somit
fliesst kein Strom in den Schirmen.
In kurzschlussfall können auf die
Längsisolationen der Schirme ein
der Muffen höhe Spannungen erstehen.
Die längsisolation muss somit
unbedingt mit Spannungsleiter ausgerüstet
werden.

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2
Eine solche Anordnung bedingt
ein Dritteln der Länge, ist relativ
kompliziert und teuer und wird
normalerweise nur für Spezialfälle
eingesetzt. Diese technisch sehr
interessante Lösung wird somit nicht
bei 20 kV Netzkabeln eingesetzt.
VOR- UND NACHTEILE EINER UNTERDRÜCKUNG DER SCHIRMVERLUSTE
Vorteile
Der einzige Vorteil der Unterdrückung
der Schirmverluste liegt in einer Reduktion
der Übertragungskosten.
Nachteile
Erdungswiderstand des Netzes
Erdungsvorschriften besagen, dass
die Einhaltung der Grenzwerte
der Schrittspannungswerte nach
Anschluss aller Mittel- und Niederspannungskabel
vorzunehmen ist.
Elektrisch gesehen führt dies bei
beidseitiger Mantelerdung dazu,
dass die Erdungen unterschied-
licher Anlagen parallel geschaltet
werden und dadurch tiefe
Erdungswiderstände, ohne hohe
Investitionen erreichbar sind.
In jedem Fall müssen die Schrittund
Berührungsspannungen nach
folgender Tabelle eingehalten
werden :
Berührungs– und Schrittspannungen
1000
800
600
400
200
100
80
60
40
20
unzulässiger Bereich
zulässiger Bereich
0 0,1 0,9 2 3 4 5 (sek.)
Dauer

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11
An jeder Anlage muss der Erdungswiderstand
tief genug sein, um die
Vorschriften einzuhalten.
2
Berechnung der Netzerdungen
Z
ST A S
ST B ST C
Z E
Z TR
Trafo A Trafo B
Beispiel : Z TR : Erdwiderstand der Trafostation - 8 Ω
Z E : Erdwiderstand ~ 20 Ω
Z S : für Länge von 500 m ( 25 mm 2 Schirm ) ~ 0,12 Ω
Erdungswert eines Netzes mit 3 Trafostationen (Flachland)
bei beidseitiger Mantelerdung : Z ET = ~ 3,60 Ω für Trafostation A + C
Z ET = ~ 3,10 Ω für Trafostation B
bei einseitiger Mantelerdung : Z ET = ~ 8 Ω
Erdungswert eines Netzes mit 2 Trafostationen (Bergebiet)
Z S
Z TRA
Z E
Z TRB
Beispiel-: Z TRA : Erdwiderstand Trafo A = 8 Ω
Z TRB : Erdwiderstand Trafo B = 30 Ω
Z E : Erdwiderstand = 20 Ω
Z S : für Länge von 3'000 m = 0,72 Ω

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Erdungswert bei Trafo B
2
bei beidseitiger Mantelerdung : Z ETB = 14,7 Ω
bei eindseitiger Mantelerdung : Z ETB = 30 Ω
Eine beidseitige Mantelerdung mit
kleinem Schirmwiderstand erleichtert
das Einhalten der gestellten
Forderung, im speziellen bei abgelegenen
Trafostationen in Bereichen
mit hohen Bodenwiderständen.
Bei einseitiger Mantelerdung könnten
die Kosten für die Erdungen
wesentlich erhöht werden.
Wenn ein reduzierter Schirmquerschnitt
gewählt wird, werden die
Trafostationenerdungen durch die
Kabelmäntel gekoppelt, jedoch
mit höheren Widerständen ist die
Verbesserung des Netzerdungswiderstandes
geringer.
Zusammenfassend lässt sich somit
aus dem Aspekt der Anlagenerdungen
aussagen, dass generell
eine beidseitige Kabelschirmerdung
anzustreben ist.
Thermischer nötigen Schirmquerschnitt
Die betrieblichen Eigenschaften
des Mittelspannungsnetzes werden
relevant beeinflusst durch die
Art der Sternpunktbehandlung.
In ländlichen Netzen mit hohem
Freileitungsanteil hat sich über Jahre
hinweg der isolierte Sternpunkt
bewährt. Im Erdschlussfall liegen die
Fehlerströme in der Grössenordnung
einiger A bis weniger 10 A.
Mit steigendem Kabelanteil im
Netz nehmen die Fehlerströme
im Erdschlussfall markant zu und
können Grössenordnungen von
mehreren hundert A erreichen.
Ein Uebergang zum induktiv geerdeten
("gelöschten") Sternpunkt
führt dazu, dass im Falle eines
Erdschlusses die Fehlerströme in
der Grössenordnung von 50 A
gehalten werden können.
Sobald ein Netz einen Kabelanteil
von ca. 100 % aufweist, ist aus
betrieblichen Überlegungen heraus
der niederohmig geerdete
Sternpunkt von Vorteil. In dieser
Betriebsart treten Erdschlussströme
in der Grössenordnung weniger
kA auf.
Kabel werden in der Regel unter
der Randbedingung verlegt,
dass sie 30 bis 40 Jahre genutzt
werden können. Die vorangehenden
Schilderungen zeigen,
dass aus betrieblichen
Überlegungen heraus die Art der
Sternpunktbehandlung im Laufe
eines Kabellebens geändert werden
kann. Es ist deshalb bei
einen Kabelprojekt darauf zu achten,
dass man sich eine gewisse
Flexibilität in die Zukunft aufrecht
erhält.

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Wenn langfristig geplant wird,
unter der Annahme, dass in der
Zukunft die Netzbedingungen auf
Grund der Erdung des Nullpunktes
geändert werden können, müssen
die Kabelmäntel alle folgenden
Ströme übernehmen können:
● ca. 50 A während mehreren
Stunden (isolierter Sternpunkt)
● ca. 50 A während mehreren
Stunden (gelöschter Sternpunkt)
● 5 -- 15-kA während max. 1,0
Sek. (geerdeter Sternpunkt,
zweite Abschaltstufe).
Die Belastung der Schirme hängt
selbstverständlich von der Art der
Mantelerdung ab.:
2
Einseitige Mantelerdung
I B + I E
I E
I S
I S = I E
Beidseitige Mantelerdung
I B + I E
I E
I S
I S
I S = I E
Grössenordnung der Ströme im Schirm im Erschlussfall
(Annahme Betriebsstrom 150 A)
Sternpunkt isoliert oder gelöscht
Leiterstrom
I L = 150 + 50
= 200 A
Schirmstrom bei
einseitiger Mantelerdung
I s
= 50 A während Stunden
Schirmstrom bei
beidseitiger Mantelerdung
I s
≅ 25 A während Stunden

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Sternpunkt geerdet
2
Leiterstrom
I L = 5 A
Schirmstrom bei
einseitiger Mantelerdung
I s
= 5 kA während max. 1 Sekunden
Schirmstrom bei
beidseitiger Mantelerdung
I s
≅ 2,5 kA
Die Kabel sollen somit folgende
Ströme ohne Überhitzung aufnehmen
können :
Bei einseitiger Mantelerdung
I s = 50 A I L = 200 A während Stunden
I s = 5 kA I L = 5 kA während 1 Sekunden
Bei beidseitiger Mantelerdung
I s = 25 A I L = 200 A während Stunden
I s = 2,5 kA I L = 5 kA während 1 Sekunden
Es ist selbstverständlich, dass die
auftretenden Mantelströme beim
Einsatz von Kabeln mit grösserem
Mantelquerschnitt einen geringeren
thermischen Einfluss auf die
Kabeltemperatur haben.
Je nach Sternpunkterdung und
Netzgestaltung können Kabel mit
reduziertem Querschnitt, im speziellen
wenn die Mäntel nur einseitig
geerdet werden, zu thermischen
Überlastungen führen.
Zulässige Mantelströme
Die Schirmströme im Dauerbetrieb
(isolierter oder gelöschter Sternpunkt)
verringern die zulässige
Übertragungsleistung von Mittelspannungskabel.
Da letztere,
von Ausnahmefällen abgesehen,
normalerweise in Betrieb nie mit
Vollast betrieben werden, bleibt
die thermische Überlast durch
den Fehlerstrom im allgemeinen
in annehmbaren Grenzen, wenn
die Abschirmung genügend gross
dimensioniert ist.

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15
Nachfolgende Tabelle gibt die
Verminderung der zulässigen
Belastung für eine Verlegung im
Rohr, bezogen auf eine max.
Leitertemperatur von 90°C, in
Funktion des Schirmwiderstandes.
2
60%
100A (Mantelstrom)
Zul. Belastung [% I R ]
70%
80%
90%
75A
50A
I r = 100%
90 0,5
1,0 1,5 2,0
25A
R (Mantelwid)
[Ω/hm]
240 – 300 mm 2 /35 Cu
120 – 150 mm 2 /25 Cu
95 mm 2 /16 Cu
240 mm 2 /27 Al
150 mm 2 /24 Al
95 mm 2 /22 Al
Als Beispiel kann den Kurven entnommen
werden, dass bei isoliertem
oder gelöschtem Sternpunkt
die Reduktion der zulässigen
Belastung, wenn der Erschluss
nicht abgeschaltet wird, folgende
Werte annimmt :
Erdschlussstrom : 50 A
Bei einseitiger Mantelerdung
Kabel 1 x 120 mm 2 /25 Cu : ~ 5 %
1 x 120 mm 2 /23 Al : ~ 15 %
Bei beidseitiger Mantelerdung
Kabel 1 x 120 mm 2 /25-Cu-: ~ 1,5 %
1 x 120 mm 2 /23-Al : ~ 3 %

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2
Nachfolgende Tabelle gibt die
zulässigen Kurzschlusströme im
Mantel an, welche für geerdeten
Sternpunkt gültig sind.
7
6
Ceander-Schirm
Alu-Folie
Pb-Schirm
5
4
3
2
1
0
Strom [kA]
1 x 25mm 2
1 x 300mm 2
1 x 35mm 2
1 x 50mm 2
1 x 70mm 2
1 x 95mm 2
1 x 120mm 2
1 x 150mm 2
1 x 185mm 2
1 x 240mm 2
Querschnitte [mm2]
Bei einem ks-Strom von 4 kA können
Kabel des Typs XKT mit Querschnitten
über 70-mm 2 mit einseitiger
Mantelerdung ohne Gefahr
eingesetzt werden. Bei Verwendung
von Kabeln mit reduzierte
Schirmquerschnitt ist dies unter den
angenommenen Kurzschlussbedingungen
nicht zulässig.
Auf Grund der zulässige Belastung
der Kabel und Schirme im
Fehlerfall, ist eine Lösung mit
beidseitiger Mantelerdung und
kleinem Mantelwiderstand vorzuziehen.
NETZSCHUTZ
In der Regel verwenden Erdschluss-Schutzgeräte
die Nullspannung
und den Nullstrom als
Eingangsgrössen. Die Empflindlichkeit
des Schutzes ist somit
abhängig von der Nullimpedanz
der Leitung.
Der Rückstrom im Fehlerfall, der
massgebend ist für den Schutz,
wird durch den Boden und die
Kabelschirme, insofern diese beidseitig
an Erde liegen, fliessen.
Anlagen im Agglomerationenbereich
im Mittelland, wo die Boden
leitfestigkeit im Rahmen von
100 Ω • m liegt und wo metallische,
im Boden verlegte Leitungen der ohmschen
Anteil der Nullimpedanz reduziert,
werden Nullimpedanzwerte,
je nach Mantelerdung zwischen
0,5 und 2,5 Ω erreicht.
Solche Werte erlauben ein einwandfreies
Funktionieren von konventionnellen
Schutzrelais.

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Kritisch sind Leitungen von grösseren
Längen, die abgelegenen
Stationen in Berggebieten mit
hohem Bodenwiderstand speisen.
In diesem Fall wird der reale Wert
der Nullimpedanz sehr gross,
wenn die Kabelmäntel unterbrochen
oder sehr widerständig sind
und es besteht das Risiko, dass der
Erdschluss nicht anerkannt wird,
da sich auf Grund der erhöhten
Nullimpedanz nur ein minimaler
Fehlerstrom ausbildet.
Um billigere, in jeder Situation einwandfrei
funktionierende Schutzsysteme
benutzen zu können, ist
es von Vorteil, Kabel beidseitig an
Erde zu legen.
2
WIRTSCHAFTLICHER NUTZEN
Bei einigen Netzkonfigurationen ist
eine Senkung der Schirmverluste
durchaus möglich.
Eine einseitige Schirmerdung erlaubt
die vollständige Unterdrückung der
Schirmverluste, was aus Kostensicht
interessanter ist. Es ist allerdings
zu bemerken, dass in diesem Fall
erhebliche Zusatzinvestitionen anfallen
können, um eine befriedigende
Netzerdung zu erreichen.
Wegen ihrer Nachteile wird diese
seit mehr als 20 Jahren bekannte
Methode nur in Spezialfällen angewandt,
hauptsächlich um die Verschleppung
von Überspannungen
(hervorgerufen durch Erdungsvorgänge)
aus Unterstationen mit höheren
Spannungen zu verhindern.
Die durch eine Reduktion des Schirmquerschnittes
zu erzielenden Einsparungen
in Bezug auf die Schirmverluste,
scheinen in absoluten Werten
betrachtet recht bedeutend. In der
Tat betragen die Einsparungen nur
einige wenige Prozente der kapitalisierten
Totalverluste.
Berechnung der Versluten und festlegung Ihrer Kosten
Die Investitions-Jahreskosten werden
mittels folgender Formel berechnet
:
K G = K d
• ( T + T k )
100
mit
K D = Totalinvestitionskosten
T = Tilgungssatz
T k = Unterhaltskosten

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2
Die effektiven Jahreskosten sind
gegeben durch die Summe Investitions
- und Verlustkosten.
Bei der Verlustkostenrechnung sollte
der auf ein Jahr bezogene quadratische
Strommittelwert eingesetzt
werden. Aus Redundanzgründen
sowie allfälliger Spitzenlasten werden
Kabel im Normalbetrieb meistens
nur mit 20 - 50 % ihrer thermischen
Kapazität belastet. Hochlastphasen
im Falle von speziellen
Netzschaltungen sind meist nur von
kurzer Dauer und sollen für die Wirtschaftlichkeitsberechnung
nicht in
Betracht gezogen werden.
Berechnung der Schirmspannung
Beispiel :
R S T
20kV–Kabel , 3 x 1 x 240 mm 2
32,5
Kabeldurchmesser
D = 38,8 mm
Metallschirmdurchmesser d = 32,5 mm
Uebertragbare Leistung 5MVA I = 145 A
Länge der Leitung l = 1000 m
38,8
3 4 •
U iR = U iT = 4 • π • 50 • 145 • ln –
1 38,8
38,8
• ln +
• ln
= 12,3V
2 32,5 2 32,5
2
U iS = 4 • π • 50 • 145 • ln 2 • 38,8
32,5
• 10 -4
= 7,92 V
32,5
38,8
Für l = 1000m
U iRST = 4 • π • 50 • 145 • ln 2 • 38,8
32,5
• 10 -4
= 7,92 V

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R
S
T
2
32,5
38,8
Rohr 120/132
U i Dreieckanordnung < U ieff < U i flache Anordnung
7,9 < U ieff < 12,3
für die Berechnung kann den geometrischen
Mittlewert eingesetzt
werden :
3
U ieff = 7 • 9 • 12,3 2 = 10,6V
Berechnung der Schirmströme
Beispiel :
20kV Dreileiterkabel, 3 x 1 x 240 mm 2
belastet mit 5 MVA
Schirmwiderstand bei
Betreibstemperatur T ≈ 30°C
Kabeltyp XKT oder XKT-YT
32,5
Induzierte Spannung :
U i = 7,9 V
R s30 ° = 0,537 Ω
38,8
I S = U i 7,9
=
R S 0,537
= 14,7 A

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20
2
Kabel mit redurziertem
Schirmquerschnitt
Induzierte Spannung :
~32,5
U i = 7,9 V
R s30 ° = 1,46 Ω
~38,8
I s = U i 7,9
=
R S 1,46
= 7,9 A
Berechnung der Schirmverluste
Kabel 20kV, 1 x 240 mm 2 ,
belastet mit 5 MVA
P = 3 • I 2 • R s
Kabeltyp XKT oder XKT-YT
32,5
38,8
P = 3 • 14,7 2 • 0,537 = 350 W
Kabel mit redurziertem
Schirmquerschnitt
~32,5
~38,8
P = 3 • 5,4 2 • 1,47 = 130 W

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Berechnung der Verluste
Totalkabelverluste
(nach CEI 287)
Bei beidseitiger Mantelerdung
Verlegeart
Schirmquerschnitt
2
Dreieck 35 mm 2 /Cu 5,34 kW
Flach 35 mm 2 /Cu 5,58 kW
Dreileiter 35 mm 2 /Cu 5,37 kW
Dreileiter 27 mm 2 /Al 5,13 kW
Verluste bei einseitiger Mantelerdung
Verlegeart
Schirmquerschnitt
Einfluss auf die Jahreskosten:
Dreieck 35 mm 2 /Cu 5,34 kW – 0,35 = 4,99 kW
Flach 35 mm 2 /Cu 5,58 kW – 0,63 = 4,95 kW
Dreileiter 35 mm 2 /Cu 5,37 kW – 0,35 = 5,02 kW
Dreileiter 27 mm 2 /Al 5,13 kW – 0,13 = 5,00 kW
Die Jahreskosten ergeben sich
durch die Investitionskosten und
die Verlustkosten.
Bei Einsehen heutige gültige für Baufinanziell-
und Energiekosten gibt
eine Rechnung folgene Resultate.
Jahreskosten
Var. Kabeltyp 1. 2. 3.
mit Überspannungsableiter
mit
Widerstand
A 1 x 240/35 Cu gebündelt % 100 98,97 99,03
B 1 x 240/35 Cu flach % 100,82 98,88 98,89
C 3 x 1 x 240/35 Cu % 101,48 100,45 100,51
D 3 x 1 x 240 / 27Al % 100,66 100,38 100,44
L = 1000 m, Kabel 20 kV, 3 x 1 x 240 mm 2 , Belastung : 145 A (5 MVA)

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22
2
SCHLUSSFOLGERUNGEN
1. Eine einseitige Mantelerdung
oder ein reduzierter Mantelquerschnitt
kann nicht beliebig
eingesetzt werden.
2. Bei einer Netzkonfiguration, die
solche Anordnungen erlauben,
ist der wirtschaftliche Gewinn
sehr gering.

3
Diagnose, Monitoring und Lebensdauer
Dr. Francis Krähenbühl

Diagnose, Monitoring
und Lebensdauer
Dr. Francis Krähenbühl
3
Die Stromübertragungs- und -verteilungsnetze
stellen für die Elektrizitätsversorgungsunternehmen
eine
bedeutende Investition dar. Zudem
müssen diese Netze möglichst
zuverlässig sein, um Betriebsverluste
infolge von Systemausfällen zu vermeiden.
Zahlreiche Verbindungen
sind seit 30 Jahren oder mehr in
Betrieb, wobei die Verantwortlichen
manchmal mit der Frage
von Instandhaltung, Reparatur oder
Ersatz bestimmter kritischer Verbindungen
konfrontiert werden.
Deshalb ist es wichtig, den Zustand
der betreffenden Verbindungen,
ihre Betriebsbedingungen und die
Alterungsmechanismen in dieser
oder jener Umgebung zu kennen.
Heute gibt es zahlreiche Verfahren,
mit denen der Alterungsgrad (und
damit die Zuverlässigkeit) bestehender
Systeme diagnostiziert werden
kann. Dieser Artikel zeigt den
Stand der Kenntnisse in Bezug
auf Alterung und Diagnose auf
dem Gebiet der Papier- und Kunststoffkabel
auf.
Schliesslich haben wir auf der
Grundlage der in den letzten Jahren
gemachten Erfahrungen ein einfaches
Modell entwickelt, das die
erwartete Lebensdauer der Kunststoffkabel
in Funktion der Produktionsjahre
zwischen 1970 und
2000 beschreibt.
3
KABEL MIT IMPRÄGNIERTER PAPIERISOLATION
Warum von Kabeln mit imprägnierter
Papierisolation sprechen,
da doch diese unabhängig
davon, ob es sich um
Öl- oder Massekabel handelt,
nur noch einen kleinen Anteil
an den heute verlegten Kabeln
haben ? Es sind diese Kabel,
die gegenwärtig am längsten
in Betrieb sind und für die sich
in erster Linie die Frage nach
Ersatz stellt. Soll man sie vorbeugend
ersetzen oder warten, bis
sie durchschlagen ? Welches
sind die vorherrschenden Gründe
für einen Ersatz ? Betrachten
wir jedoch zuerst die häufigsten
Alterungsmechanismen.
Alterungsmechanismen
Die häufigsten Ursachen für die
Alterung der Kabel findet man im
Papier selbst. Sie sind vor allem
mit der Reduktion des Polymerisationsgrades
des Papiers verbunden.
Dieses Phänomen wird stark
von der Temperatur beeinflusst
und kann zwischen den einzelnen
Stellen des Kabels stark variieren
(zum Beispiel beim Entstehen
überhitzter Stellen). Diese Beschädigung
hat eine Herabsetzung der
Durchschlagsfestigkeit des Papiers
und dann des Kabels sowie eine
Erhöhung der dielektrischen Verluste
zur Folge. Manchmal bewirkt sie
Teilentladungen mit der Entwicklung
von Gasen ( CO, CO 2 , H 2 , CH 4 ,
C 2 H 6 , C 2 H 4 ), die sich in der
Imprägnierflüssigkeit auflösen.
Abbildung 1 zeigt zwei Beispiele
von durch solche irreversible Schäden
angebrannten Papieren.

Diagnose, Monitoring
und Lebensdauer
Dr. Francis Krähenbühl
4
Abbildung 1.
3
Beispiele für Schäden an
Isolierpapieren, die zu
einem Durchschlag des
Kabels führen können.
Oft waren die Papierkabel mit
einem Bleimantel versehen,
um einerseits ihre Dichtheit zu
gewährleisten und andererseits
ihr Austrocknen zu verhindern.
Nun bestanden diese Mäntel bis
gegen 1960 aus reinem Blei,
das die Eigenschaft hat, mit der
Zeit und infolge von Bewegungen
des Kabels (zum Beispiel wegen
Schwingungen oder Lastschwankungen)
zu kristallisieren. Diese
Kristalle können grösser werden
als die Dicke des Mantels. In diesem
Fall treten sehr schnell Risse
auf, wodurch die Dichtheit verloren
geht, Feuchtigkeit eindringen
und/oder Imprägnierflüssigkeit
austreten kann. Diese Phänomene
werden in der nachstehenden
Abbildung 2 gezeigt.
Abbildung 2.
Phänomen der Bleimantelkri
stallisation
Oben links :
Normaler Mantel.
Oben rechts :
Kristallisierter Mantel
(gleiche Vergrösserung).
Links :
Rissbildung als Folge
der Kristallisation des
Bleis.
Dieses Phänomen ist heute dank
der Verwendung von mikrolegiertem
Blei, das nicht mehr kristallisiert,
vollständig unter Kontrolle.

Diagnose, Monitoring
und Lebensdauer
Dr. Francis Krähenbühl
5
Diagnosemethoden für Kabel mit Papierisolation
Die Zeitschrift Electra (eine Publikation
der CIGRE) hat in ihrer
Ausgabe vom Februar 1996 die
Ergebnisse einer Arbeitsgruppe zum
Thema der Diagnosemethoden für
HS-Papierkabel- und -Zubehör veröffentlicht
[ 1 ]. Die dort gemachten
Empfehlungen können wie folgt
zusammengefasst werden :
● Kontrolle des Öldruckes
● Elektrische Prüfung am thermoplastischen
Aussenmantel
• 5 kV DC zwischen dem Metallmantel
und der Erde
• 1 Minute
• 1mal im Jahr
● Analyse der Kristallstruktur des
Bleimantels
• Anwendung einer geeigneten
chemischen Lösung (auf
der Basis von Essigsäure)
• Beobachtung der Grösse der
auf diese Weise festgestellten
Kristalle
● Analyse einer Probe der Imprägnierflüssigkeit
• Tangens δ (weist auf das
Vorhandensein von Wasser
oder anderen polaren Verunreinigungen
hin)
• Spezifischer Gleichstromwiderstand
(proportional zum Oxidierungsgrad)
• Dielektrisches Verhalten unter
Wechselspannung (gestattet
das Feststellen von leitenden
Partikeln)
• Feuchtigkeitsgehalt
• Gesamtazidität (Vorhandensein
von sauren Schmutzstoffen
und Zersetzungsprodukten)
• Partikelgehalt (Zählung in Funktion
der Grösse)
• Analyse der gelösten Gase
(Feststellung von im Entstehen
begriffenen Fehlern und/oder
Teilentladungen).
Wie festzustellen ist, können die meisten
dieser Analysen nur im Labor
nach der Entnahme einer Probe
durchgeführt werden. Dadurch
werden sie genauer, jedoch sehr
viel schwieriger durchzuführen,
und ihre Interpretation wird wegen
der Heterogenität des Milieus
unsicherer. Je nach der Stelle der
Probeentnahme können sich wesentliche
Unterschiede ergeben.
Es gibt wenige andere Verfahren,
die relevante Informationen über
den Zustand einer Kabelverbindung
geben können. In einem Netz mit
11 kV- und 6 kV-Massekabeln wurde
eine Tangens δ Messkampagne
durchgeführt. Insgesamt 128 Verbindungen
wurden gemessen. Der tg
δ und seine Änderung in Funktion
der Spannung liefert zwei Informationen
:
1. Ein Basiswert (bei genügend
niedriger Spannung) weist
auf den aktuellen Zustand der
Isolation hin. Ein hoher Wert
bedeutet eine relativ fortgeschrittene
Verschlechterung.
2. Eine Erhöhung des Wertes mit
der Spannung ist gleichbedeutend
mit Entladungen in der
Isolation. Eine starke Erhöhung
dürfte einer laufenden Verschlechterung
entsprechen, die
kurz- oder mittelfristig zu einem
Schaden führt.
tg δ
bei 1 kV
0 1 4 7
U [kV]
1 Working Group 21.05,
"Diagnostic methods for HV
paper cables and accessories",
Electra 176, (1996).
tg δ
[10 -3 ]
≤ 5
Beurteilung
in Ordnung
5 bis 7 zu diskutieren
> 7 auszuwechseln
zwischen 4 und 7 kV
Δtgδ/ΔU
[10 -3 /kV]
≤ 3
Beurteilung
in Ordnung
3 bis 4.5 zu diskutieren
> 4.5 auszuwechseln
∆tgδ
∆U
3

Diagnose, Monitoring
und Lebensdauer
Dr. Francis Krähenbühl
6
KABEL MIT KUNSTSTOFFISOLATION
3
Die in den 60er Jahren erschienenen
ersten Generationen von
Kabeln mit Kunststoffisolation waren
mit nicht vernetztem Polyethylen isoliert
und als äusserer Halbleiter
mit einer Graphitschicht umgeben
oder mit Bändern umwickelt. Diese
Kabel erwiesen sich ziemlich schnell
wegen zahlreicher Durchschläge
als weniger zuverlässig. In den
darauffolgenden Jahren wurden
praktisch überall auf der Welt
sowohl bei den Rohstofflieferanten
als auch bei den Kabelherstellern
oder in privaten Labors Forschungsarbeiten
unternommen, um die
Ursachen für diese vorzeitigen
Verschlechterungen zu ermitteln.
Alterung der Kabel mit Kunststoffisolation
Die Kabel sind diversen Beanspruchungen
unterworfen, die thermischen,
elektrischen oder mechanischen
Ursprungs sind oder mit ihrer
unmittelbaren Umgebung in Zusammenhang
stehen. Die Tabelle 1 fasst
diese verschiedenen Faktoren, ihre
Auswirkungen und die sich daraus
ergebenden Folgen zusammen.
Tabelle 1.
Die diversen Beanspruchungen,
ihre Auswirkungen und die
sich daraus mehr oder weniger
langfristig für die Verbindung
ergebenden Folgen
Faktoren Auswirkungen Folgen
Thermische Hohe Temperatur • Chemische Reaktion • Erweichung oder Verhärtung
Temperaturzyklen • Unverträglichkeiten unter • Erhöhung des tg δ
Werkstoffen
• Schrumpfung, Verlust der
• Wärmeausdehnung
Haftung, Schichtspaltung
• Diffusion
• Entgasung
• Schmelzen/Fliessen der Isolation • Verformung des Kabels
• Wandern von Bestandteilen
Niedrige Temperatur • Spannungsrissbildung • Auftreten von Rissen
• Thermische Kontraktion
• Schrumpfung, Schichtspaltung
• Bewegungen an den Verbindungsstellen
und Endverschlüssen
Elektrische Wechselspannung, • Teilentladungen • Erosion der Isolation →-Teilentladungskanäle
Gleichspannung, • Teilentladungskanäle und • Erhöhung der dielektrischen Verluste
Spannungsstösse Water Treeing • Beschleunigte Alterung
• Innerer Durchschlag
• Durchschlag
Strom • Überhitzung • Thermische Alterung
Mechanische Dehnung, Biegung, • Materialermüdung • Mechanischer Bruch
Verdrehung, • Spannungsrissbildung • Schrumpfung, Verlust der
Zusammendrückung,
Haftung, Schichtspaltung
Schwingungen
• Eindringen von Verunreinigungen
Umgebung Wasser, Feuchtigkeit, • Dielektrische Verluste • Beschleunigte Alterung
gaz, contaminants • Water Treeing • Erhöhung der Verluste
• Korrosion
• Auftreten von Teilentladungskanälen

Diagnose, Monitoring
und Lebensdauer
Dr. Francis Krähenbühl
7
Die Auswirkungen der verschiedenen
Beanspruchungen sind verschieden
und vielfältig, und ihre Folgen
gehen immer in Richtung einer
Verschlechterung der Eigenschaften,
wenn nicht zum Durchschlag des
Kabels. Es ist jedoch interessant festzustellen,
dass es trotz der Vielfalt
von Auswirkungen nur zwei Arten
von Mechanismen gibt, die zum
Durchschlag führen : die Teilentladungen
und das Water Treeing.
3
Teilentladungen
Dieses Phänomen tritt in der Regel
ziemlich schnell auf. Wenn in der
Isolation Teilentladungen vorhanden
sind, führen sie normalerweise
nach weniger als 5 Jahren zu einem
Durchschlag des Kabels. Sie treten
dort auf, wo in der Isolation Blasen
vorhanden sind oder wo sich der
Halbleiter abgelöst hat usw.
Von dem Moment an, wo dieses
Phänomen nachgewiesen wurde,
sind Massnahmen zur frühzeitigen
Erkennung dieser Fehler ergriffen
worden :
● Entwicklung von geeigneten
Werkstoffen, die untereinander
verträglich sind (Isolierstoffe
und Halbleiter)
● Verbesserung der Kabelherstellungsmethoden
(gleichzeitiges
Extrudieren von drei Schichten)
● Verstärkte Kontrollen im Werk
und nach der Verlegung. Auf
diesem Gebiet sind mit der Entwicklung
von abgeschirmten Räumen
(Faraday-Raüme), in denen
die kleinsten Fehler (in der Grössenordnung
eines pC, das sind
10 –12 Coulomb auf sehr hohen
Spannungen) festgestellt werden
können, zweifellos die grössten
Fortschritte erzielt worden.
Alle diese Massnahmen verhindern
die Inbetriebnahme von defekten
Produkten und damit ihren vorzeitigen
Ersatz bereits nach wenigen
Betriebsjahren.
Water Treeing
Der zweite für die Kabel besonders
schwerwiegende Fehler ist das
sog. Water Treeing. Dabei handelt
sich um eine oxidative Schädigung
des Isoliermaterials unter der kombinierten
Einwirkung von Wasser,
Verunreinigungen und eines elektrischen
Feldes. Die Abbildung 3
zeigt ein solches Phänomen, das
sich in einigen Jahren (typisch 10
bis 20 Jahren) bis zum Durchschlag
des Kabels entwickeln kann.
● Diese Schädigung konnte mit
den folgenden Massnahmen
praktisch unter Kontrolle
gebracht werden :
• Drastische Beschränkung der
Anzahl Verunreinigungen
• Auf der Grundlage von reinstem
Gasruss und Graphit erzeugte
Halbleiter, welche die Diffusion
von geladenen Partikeln in die
Isolation verhindern.
Abbildung 3.
Water Treeing in der Isolation
eines alten 10 kV-Kabels aus nicht
vernetztem PE, das von Graphit als
äusserer Halbleiter umgeben ist.

Diagnose, Monitoring
und Lebensdauer
Dr. Francis Krähenbühl
8
3
● Verbesserung der Herstellungsverfahren,
um jegliche Verschmutzung
mit Fremdkörpern zu
verhindern
• Lagerung der Granulate in
Räumen mit leichtem Überdruck
von gefilterter Luft
• pneumatischer Transport bis
zum Extruder ohne Berührung
der Umgebungsluft
• gleichzeitiges Extrudieren von
3 Schichten.
● Strenge Typprüfungen zum Qualifizieren
der verschiedenen
Bauarten von zum Teil sehr langer
Dauer in feuchter Umgebung
mit Temperaturzyklen.
● Wesentlich strengere Routineprüfungen.
Alle in der Tabelle 1 dargestellten
Alterungsfaktoren und ihre Folgen
bewirken somit entweder Teilentladungen
oder ein Water Treeing.
Bis heute ist kein anderer Schädigungsmodus
für Kunststoffisolationen
bekannt.
Diagnosemethoden für Kabel mit Kunststoffisolation
Zum Diagnostizieren des Zustandes
eines inerten Isoliermaterials
sind verschiedene Verfahren
ausgedacht worden, die in der
Tabelle 2 auf der folgenden Seite
zusammengefasst sind und nachstehend
beschrieben werden.
Restdurchschlagsfestigkeit
Dieses einfache Verfahren, bei dem
man die Restdurchschlagspannung
einer bestimmten Anzahl von
Proben misst, vermittelt einen ausgezeichneten
Hinweis auf den allgemeinen
Zustand einer Kabelleitung.
Leider braucht man dafür zahlreiche
Proben, die im Labor geprüft
werden müssen, was zum Beispiel
nur nach dem Auswechseln eines
Kabelabschnitts möglich ist. Daraus
kann auch auf den Zustand von
Leitungen derselben Generation
geschlossen werden.
AC/DC-Spannungsprüfung
Hier geht es darum, die Verbindung
einer Spannung auszusetzen,
die der 1.5- bis 3fachen
Betriebsspannung entspricht. Wird
diese Spannung während 15
Minuten gehalten ist anzunehmen,
dass sich die Kabelleitung noch
in einem verhältnismässig guten
Zustand befindet. Andernfalls
erfolgt ein Durchschlag, sodass
entweder eine Reparatur oder
ein sofortiges Auswechseln des
Kabelabschnitts erforderlich ist.
Depolarisationsströme
Es handelt sich um eine interessante
Messung, bei der man den
Depolarisationsstrom in Funktion
der Zeit und des Ladestromes
misst. Ist die Abhängigkeit von
der Spannung linear, kann daraus
geschlossen werden, dass sich die
Isolation in gutem Zustand befindet.
Ist dies nicht der Fall, ist die
Isolation teilweise angegriffen. Es
muss darauf hingewiesen werden,
dass man mit dieser Methode
noch zu wenig Erfahrung hat und
dass es viele Messungen braucht,
um daraus brauchbare Schlüsse
ziehen zu können.
Teilentladungen
Dies ist ohne Zweifel das Verfahren,
das die besten Auskünfte liefert,
da direkt die Folgen der Alterung
gemessen werden. Es muss darauf
hingewiesen werden, dass dieses

Diagnose, Monitoring
und Lebensdauer
Dr. Francis Krähenbühl
9
Verfahren nur möglich ist, wenn
bereits beim Bau der Leitung Messungen
durchgeführt wurden. Zudem ist
es äusserst empfindlich gegen zahlreiche
äussere Störungen. In mehreren
Labors laufende Entwicklungen
lassen hoffen, dass es bald möglich
sein wird, dieses Verfahren auf verhältnismässig
zuverlässige Weise
im Feld anzuwenden. Die Arbeiten
zielen im Wesentlichen darauf ab
eine Technik zu entwickeln, um
die Störungen herauszufiltern, damit
nur noch das wirklich vom Kabel
oder Zubehör stammende Signal
zurückbleibt.
Von allen diesen Verfahren ist keines
in der Lage, allein der Zustand
einer Isolation zu bestimmen. Durch
deren Kombination erhält man die
zuverlässigsten und sachdienlichsten
Informationen.
Tabelle 2.
Diagnosetechnik für
Kunststoff-kabel
3
Zerstörende elektrische Prüfungen
Prüfung Kommentar Vor Ort Werte Vorteile Einschränkungen
AC-Durchschlagsfestigkeit Weibull- Nein ≥ 10 kV/mm Einfache Prüfung Zahlreiche Proben
Statistik
Stossspannung Nein Einfache Prüfung Zahlreiche Proben
Zerstörungsfreie elektrische Prüfungen
Prüfung Kommentar Vor Ort Werte Vorteile Einschränkungen
AC/DC-Verhalten 50 Hz-oder 0.1Hz Ja 1.5 – 3 U 0 , Einfache Prüfung Gefahr der Zerstörung des
15 min. Kabels und von Schäden
Oszillierende Welle Ja Zu bestimmen Entsprechende Ausrüstung
erforderlich, Schäden möglich
Kapazität, tg δ 50 Hz-oder 0.1Hz Ja Zu bestimmen U < U Betrieb Speisung 50 Hz oder 0.1 Hz
Depolarisationsströme Ja Zu bestimmen U < U Betrieb Mangelnde Erfahrung
Teilentladungen 50 Hz-oder 0.1Hz Ja Zu bestimmen Direkte Verbindung Quelle ohne Teilentladungen
zum Durchschlags- Das Bild verfälschende
mechanismus
äussere Störungen
Nichtelektrische Prüfungen an Materialproben
Prüfung Kommentar Vorteile Einschränkungen
Morphologie Thermoanalyse (DSC), SAXS usw. Thermische Vergangen- Beziehung zur Alterung
heit der Probe
wenig klar
Optische Mikroskopie Länge und Typ der Baumstrukturen Wichtige Information Langwierige
Messungen
Chemische Analyse Infrarot, UV usw. Sehr empfindlich gegen Kostspielige Ausrüstung,
kleine Änderungen schwierige Interpretation
Visuelle Kontrolle Eintauchen einer Kabelprobe Beobachtung des Benötigt eine grosse Probe
in Silikonöl auf 120°C Zustandes des inneren (ca. 1 m), z.B. nach
Halbleiters
einem Durchschlag

Diagnose, Monitoring
und Lebensdauer
Dr. Francis Krähenbühl
10
MONITORING
3
Es wäre interessant, die Entwicklung
des Zustandes einer Verbindung laufend
verfolgen und dadurch den
besten Moment für den Ersatz oder
eine Reparatur an der richtigen Stelle
mehr oder weniger genau planen
zu können. Dazu müssen mehrere
Bedingungen erfüllt sein :
1. Wie bei der Diagnose, die man
in einem bestimmten Moment
durchführt, muss eine elektrische,
physikalische oder chemische
Eigenschaft gefunden werden,
die sich mit dem Zustand der
Verbindung ändert.
2. Dieser Parameter muss einen
sicheren Hinweis auf den
Zustand des Systems liefern.
3. Der Schwellenwert muss bekannt
sein, ab welchem diese Eigenschaft
eine wesentliche Verschlechterung
des Systems oder
eine Gefahr für dieses anzeigt.
4. Diese Eigenschaft muss kontinuierlich
messbar sein, und
wenn möglich ohne dass diese
Messung das System beeinflusst.
Für Ölkabel ist es möglich, periodisch
eine Probe der Imprägnierflüssigkeit
zu entnehmen und die im
oberen Abschnitt genannten Eigenschaften
zu messen. Daraus erhält
man eine Information von einem
gewissen Wert, die jedoch nur für
den Ort der Entnahme gilt.
Für Kunststoffkabel ist das Problem
komplexer. Zahlreiche Versuche
wurden durchgeführt, insbesondere
durch die Messung der Temperatur
mithilfe einer Glasfaser. Diese kann
in den Kabelaufbau integriert (z.B.
in die Abschirmung, in den Leiter,
zwischen den Phasen eines dreipoligen
Kabels), parallel zum Kabel
(z.B. im Moment der Verlegung mit
Klebeband an den Aussenmantel
geklebt) oder einfach neben dem
Kabel verlegt werden. Hierauf
kann man die Temperatur über die
gesamte Kabellänge kontinuierlich
messen.
Zieht man die Möglichkeit in Betracht,
in Funktion des Ortes, wo sich die
Glasfaser befindet, rechnerisch auf
die Temperatur des Leiters zu schliessen,
ist es noch nicht möglich, irgendeine
Information über den Zustand
der Isolation zu erhalten. Auf diese
Weise erhält man zwar Angaben
über die Dimensionierung der Leitung
und kann sogar allfällige überhitzte
Stellen feststellen, aber die Beziehung
zwischen der Temperatur und der
Alterung bleibt eine Unbekannte.
In relativ naher Zukunft wird es wahrscheinlich
möglich sein, die Technik
der Messung der Teilentladungen
einzusetzen, um die Entwicklung des
Zustands einer Kabelverbindung laufend
zu verfolgen. Dies ist bereits
heute mit Hilfe einer ziemlich einfachen
Anpassung des Konzepts der
Verbindungsstellen und der Messung
der lokalen Teilentladungen an einer
bestimmten Stelle möglich. Gewisse
Elektrizitätsversorgungsunternehmen
verlangen übrigens eine solche
Konstruktion, die ihnen die Durchführung
von periodischen Messungen
gestattet. Was eine kontinuierliche
Messung grosser Längen mit der
Ortung von eventuellen Fehlern
betrifft, haben die laufenden Entwicklungen
bereits die Machbarkeit eines
solchen Systems gezeigt.
Hinsichtlich der anderen in der
Tabelle 2 aufgeführten Parameter ist
zu sagen, dass sie entweder nicht
genügend aussagekräftig sind (tg
d, Widerstand, Kapazität), oder
dass sie einfach vor Ort nicht messbar
sind (Teilentladungskanäle und
Water Treeing). Man muss noch
einige Jahre zuwarten, bevor ein
System bestimmen kann, in welchem
Moment ein Kabel und/oder seine
Zubehöre ersetzt werden müssen.

Diagnose, Monitoring
und Lebensdauer
Dr. Francis Krähenbühl
11
LEBENSDAUER DER KABEL MIT KUNSTSTOFFISOLATION
Die Frage, die jeder Netzbetreiber
beantworten können möchte, lautet:
„Wie gross ist die Restlebensdauer
dieses oder jenes Kabels ?“ Alle
Forschungsarbeiten auf dem Gebiet
der Diagnose oder des Monitoring
gehen in dieser Richtung. Es muss
jedoch gesagt werden, dass
es heute – genau wie für den
Menschen – weder ein Instrument
noch eine Technik gibt, um diese
Frage zu beantworten. Deshalb
müssen wir uns mit Approximationen
begnügen, was wir in diesem
Abschnitt anhand eines vereinfachten
Modells versuchen werden,
welches das Durchschlagsrisiko
in Funktion der Zeit für zwischen
1970 und 2000 hergestellte Kunststoffkabel
beschreibt.
3
Annahmen
1. Die erste Annahme ist, dass die
Lebensdauerkurve der Kabel
derselben Generation eine
Gausssche ist. Da unser Ziel
darin besteht, ein eher globales
Bild der Entwicklung der Dur
chschlagswahrscheinlichkeit in
Funktion der Zeit zu vermitteln,
genügt diese Annäherung.
homogener das Material ist.
Wenn hingegen das Material
sehr heterogen ist, findet eine
starke zeitliche Streuung der
Durchschläge statt, wobei einzelne
Durchschläge bald und
andere erst nach vielen Betriebsjahren
auftreten. Diese beiden
Faktoren sind in der nachstehenden
Abbildung 4 dargestellt.
2. Die mit der Umgebung der
Kabelverbindung verbundenen
Beanspruchungen werden in
diesem Modell nicht berücksichtigt,
was natürlich nicht richtig ist,
jedoch die allgemeinen Schlussfolgerungen
nicht verfälscht.
Abbildung 4.
Einfluss der Eigenschaften und
der Homogenität der Isolation
auf die Durchschlagswahrscheinlichkeit
derselben Generation
in Funktion der Zeit
3. Die Lebensdauer der Kabel derselben
Generation ist im Wesentlichen
das Resultat von zwei
Parametern : den Eigenschaften
des Isoliermaterials und seine
Homogenität. Jeder dieser beiden
Faktoren hat einen anderen
Einfluss auf die Lebensdauer des
Kabels. Einerseits ist die mittlere
Lebensdauer umso höher, je
besser die Eigenschaften der
Isolation sind, und umgekehrt.
Andererseits altern die Kabel
auf ähnliche Weise, wodurch
der Durchschlag innerhalb eines
engeren Zeitraumes eintritt, je
Durchschlagswahrscheinlichtkeit
%
12 2000
10
8
1970
6
1980
4
2
0
0 10 20 30 40 50 60
Zeit [Jahre]

Diagnose, Monitoring
und Lebensdauer
Dr. Francis Krähenbühl
12
3
Man stellt fest, dass bei den 1970
hergestellten Kabeln die mittlere
Lebensdauer verhältnismässig kurz
war, da die Eigenschaften der
verwendeten Materialien ziemlich
gering waren. Man befand sich
noch in den Anfängen der Kunststoffisolation
mit Halbleitern auf der
Basis von Graphit oder Umbändelungen.
Der Mittelwert der
Gaussschen Kurve befindet sich im
Bereich von 15 Jahren. Die Streuung
(die Standardabweichung) ist sehr
klein, da das gesamte Material dieselben
Schwächen aufwies. Es war
in dieser Beziehung somit relativ
homogen, oder sozusagen „überall
gleich schlecht".
1980 wurden merkliche Fortschritte
erzielt, was die mittlere Lebensdauer
wesentlich erhöht hat. Demgegenüber
wurde das Material aufgrund
von Lieferungen und/oder
Lieferanten von variabler Qualität
relativ heterogen mit dem Resultat
einer grösseren Streuung der Durchschlagskurve.
Gewisse Produkte
konnten ausgezeichnet sein, andere
sehr schlecht.
Schliesslich haben heute die
Forschungs- und Entwicklungsbemühungen
zu Produkten mit
ausgezeichneten Eigenschaften
und gleichbleibender Herstellungsqualität
geführt. Dadurch erhöhte
sich die Lebensdauer auf 50 oder
mehr Jahre. Da die Materialien sehr
homogen geworden sind, dürfte
die Alterung für alle Kabel ziemlich
gleich verlaufen, wodurch das Ende
der Lebensdauer innerhalb eines
relativ engen Zeitraumes eintritt.
Lebensdauer der Kabel seit 1970
Diese Annahmen ermöglichen uns
das Erstellen des in Abbildung
5 dargestellten Diagramms der
Änderung der Durchschlagswahrscheinlichkeit
in Funktion der Zeit
und des Herstellungsjahres.
Durchschlagswahrscheinlichkeit
Abbildung 5. 5
%
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Änderung der Durchschlagswahrscheinlichkeit
in Funktion
des Herstellungsjahres der
Kabel und der Betriebsdauer
gemäss dem oberen beschriebenen
Modell.
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
Betriebsdauer [Jahre]
60
2000
1995
1990
1985
1980
1975
1970
Herstellungsjahr

Diagnose, Monitoring
und Lebensdauer
Dr. Francis Krähenbühl
13
Gewiss kann man einwenden,
dieses Modell sei zu stark vereinfacht.
Es hat jedoch vor allem den
Zweck zu zeigen, wie aufgrund
der nach 30 Jahren der Herstellung
und Anwendung von Kunststoffkabeln
erworbenen Kenntnisse und
Erfahrungen die Lebensdauer dieser
Kabel zusammengefasst wie
folgt variieren konnte :
● 70er Jahre :
verhältnismässig kurze
Lebensdauer
● 80er Jahre :
grosse Streuung der
Lebensdauer
● 90er Jahre :
wesentliche Verlängerung der
Lebensdauer ; homogene
Qualität.
Dieser Ansatz und die Verbesserungen,
die er noch erfahren
wird, dürfte es den Elektrizitätsversorgungsunternehmen
ermöglichen,
in Funktion des Beschaffungsjahres
der Kabelverbindungen
den Zeitraum zu ermitteln,
in dem ihr vorbeugender
Ersatz in Betracht gezogen werden
sollte, oder zumindest den
Zeitraum, in dem das Ausfallrisiko
am höchsten ist. Es liegt an
den Betreibern zu entscheiden,
ob dieses Risiko tragbar ist oder
nicht.
3
SCHLUSSWORT
Die Mechanismen, die hinter der
Alterung und Verschlechterung der
Kabelisolationen stehen, sind heute
ziemlich gut bekannt, und ebenso
die Techniken, um ihre Auswirkungen
und Folgen zu reduzieren.
Leider gibt es jedoch noch keine
Methode, mit welcher der Zustand
eines in Betrieb stehenden Kabels
mit genügender Genauigkeit
bestimmt werden kann, ausser man
entnimmt Proben und analysiert sie
auf verschiedene Weise.
Überdies gibt es kein zuverlässiges
Mittel, um die zeitliche Entwicklung
einer Kabelverbindung zu verfolgen.
Das Temperatur-Monitoring ist
äusserst schwierig zu interpretieren
und stösst sehr schnell an seine
Grenzen. Die mehr versprechende
Messung der Teilentladungen über
die gesamte Länge einer Kabelverbindung
befindet sich noch in den
Anfängen. Es müssen noch Fortschritte
gemacht werden, bevor sie
allgemein eingeführt werden kann.
Schliesslich kann man anhand
eines relativ einfachen mathematischen
Modells zeigen, wie die
bei den Isolierstoffen und ihrer Verarbeitung
gemachten Fortschritte
zu einer wesentlichen Verlängerung
der Lebensdauer der Kabel
mit Kunststoffisolation beigetragen
haben.

Garniturentechnik
4
Peter Bracher
Werner Jenni
Jean-Paul Ryser

Garniturentechnik
Peter Bracher
Werner Jenni
Jean-Paul Ryser
3
EINLEITUNG
In den Netzen der Energieversorgungsunternehmen
spielen Kabelanlagen
eine wichtige technische
und wirtschaftliche Rolle bei der
Verteilung elektrischer Energie.
Zu einer Kabelanlage gehören die
Kabel selbst, die Erd-, Oberflächenund
Montagearbeiten sowie die
Garnituren für den Anschluss- und
die Verbindung der Kabel.
Für einen langjährigen, zuverlässigen
Betrieb müssen alle Teile
einer Kabelanlage auf einem vergleichbaren
hohen Qualitätsniveau
liegen. Aus diesem Grunde werden
an die Garnituren hinsichtlich
Betriebssicherheit und Lebensdauer
die gleichen Anforderungen gestellt
wie an die Kabel.
4
LEITERVERBINDUNGEN
Die Leiterverbindungen dienen dem
Verbinden von Kabeladern, dem
Herstellen von Aderabzweigungen
sowie dem Anschluss der Kabeladern
mit weiteren vor- oder nachgeschalte-ten
Apparaten und Bauteilen.
Zusätzlich zum Nennstrom müssen
alle Leiterverbindungen dem
vorgegebenen Kurzschlussstrom
standhalten. Die Bemessung der
Verbindung richtet sich also nach
den thermischen und mechanischen
Belastungen an der Kontaktstelle
unter Berücksichtigung des Nennund
Kurzschlussstromes.
Als allgemeine Forderungen an eine
Leiterverbindung sind zu nennen :
● geringer und konstanter ohmscher
Widerstand, um Spannungsabfall
sowie Erwärmung
so klein als möglich zu halten
● ausreichende mechanische
Festigkeit in Erwartung der auftretenden
Kurzschlusskräfte
● falls erforderlich, gute Korrosionsbeständigkeit
● gute Alterungsbeständigkeit
auch nach Überlastungen und
KurzschIüssen
● einfache und sichere Montage
● Wartungsfreiheit.
Grundsätzlich ist zwischen zwei
Verbindungstechniken zu unterscheiden
: lösbare und nicht lösbare
Verbindungen.
Lösbar
Schraubhülsen
Schraubklemmen
Kompaktklemmen
Steckkontakte
Leiterverbindungen
Thermische
Verbindungsverfahren
Löten
Schweissen TIG / MIG
Alutherm–Verfahren
Nicht Lösbar
Bild 1.
Mechanische
Verbindungsverfahren
Pressen
Verschiedene zur Verfügung
stehende Verbindungsverfahren

Garniturentechnik
Peter Bracher
Werner Jenni
Jean-Paul Ryser
4
Lösbare Verbindungen
4
Als Iösbare Verbindungen werden
im allgemeinen Schraubklemmen
im weitesten Sinne verwendet. Die
Verbindungsqualität wird durch den
elektrischen Widerstand bestimmt,
der sich wie folgt zusammensetzt :
● Kontaktwiderstand
● Umlenkwiderstand (Stromflussverteilung
an der Verbindungsstelle)
● Eigenwiderstand (spez. Widerstand
des Materials).
Je grösser die Kontaktkraft ist, umso
kleiner wird der Kontaktwiderstand
und damit die Verbindung qualitativ
besser.
Bild 2.
Spannungsabfall in
Abhängigkeit von
der Kontaktkraft F
Spannungsabfall ∆U
Gute Klemmverbindung
Schlechte Klemmverbindung
Kontaktkraft F
Die technische Entwicklung im Nieder-
und Mittelspannungszubehör
hat als Neuheit die Steckverbindung
gebracht. Es handelt sich um
eine mit Präzision zu bearbeitende
Verbindung mit Kontaktstift und
Aussenhülse, in welche eine oder
mehrere Aussparungen für Kontaktlamellen
aus Speziallegierungen
eingearbeitet sind.
Um ungewolltes Oeffnen zu vermeiden,
ist eine äussere oder innere
Verriegelung unerlässlich. Diese ist
normalerweise mit einer Spannungskontrollmöglichkeit
verbunden.
Nicht lösbare Verbindungen
Bei nicht Iösbaren Verbindungen wie
Kabelschuhen, KabelhüIsen usw.,
werden zwei grundsätzliche Verbindungsverfahren
unterschieden :
● thermische Verfahren (Löten,
HartIöten, Schweissen)
● mechanische Verfahren (Pressen,
Nutpressen, usw.)

Garniturentechnik
Peter Bracher
Werner Jenni
Jean-Paul Ryser
5
Löten und schweissen mit Zinnlot
Sehr wenig verbreitet ist das Hartlöten
der Kabelverbindungen aus
Gründen der erhöhten Verarbeitungstemperatur.
Das Weichlöten
wird hingegen mit Löthülsen vielfach
auf Kupferleitern angewendet. Der
Verfestigungspunkt bei ca. 180 °C
erlaubt Kurzschlusstemperaturen
bis 160 °C. Sind mechanische
Beanspruchungen zu erwarten,
ist von einer Weichlötverbindung
abzusehen.
Es ist zu beachten, dass bei thermischen
Verbindungen, Verarbeitungsund
Qualitätsprobleme wie :
● Korrosionsmöglichkeit an der
Verbindungsstelle
● zu hohe Wärmezufuhr mit
Beschädigung der Leiterisolation
sowie AusgIühen des Kupferleiters
(Einsatz grosser Hilfsmittel)
● kein universeller Einsatz
● die Sicherheit der Verbindung
hängt von der Geschicklichkeit
des Monteurs ab
● Kontrolle durch Röntgenprüfungen.
dazu führen, dass sich Press- und
Nutpressverfahren immer mehr
gegenüber dem Schweissen und
Löten durchsetzen.
Die Presstechnik
Die Presstechnik kennt verschiedene
Arten der Pressung. Die am weitesten
verbereitete ist sicher die Sechskantpressung.
Dieses Verfahren ist sowohl
bei Aluminium- und Kupferleitern,
sowie für Rund-, Sektor-, massive und
verseilte Leiter anwendbar.
Für Leiterquerschnitte bis 185 mm 2
kann mit der Handpresse gearbeitet
werden, für grössere Querschnitte
ist eine hydraulische Presse
erforderlich.
Die Sechskantpressung gewährleistet
eine symmetrische Uebertragung
der Presskräfte auf den gesamten
Leiter und damit eine vorzügliche
Stromübertragung.
Bild 3.
Anwendung der verschiedenen
Verformungsmöglichkeiten bei
Pressverbindungen
Sechskantpressung zum Verpressen von Cu-Rohrkabelschuhen und
Verbindern "Normalausführung", Rohrkabelschuhen für Schaltgeräteanschlüsse,
Presskabelschuhen und Verbindern DIN 46235 /
DIN 46267, Al-Presskabelschuhen und Verbindern.
Anwendungsbereich : 6 - 1000 mm 2
Dornpressung zum Verpressen von Cu-Rohrkabelschuhen und
Verbindern "Normalausführung", Rohrkabelschuhen für Schaltgeräteanschlüsse,
Quetschkabelschuhen DIN 46234 und Stiftkabel- schuhen
DIN 46230, isolierten Quetschkabelschuhen, Rohrkabeischuhen für
feindrähtige Leiter, Nickel-Rohrkabelschuhen und Verbindern.
Anwendungsbereich : 0,75 - 400 mm 2
Ovalpressung zum Verpressen von Doppelpresskabelschuhen,
C-Klemmen, isolierten Rohrkabelschuhen und Verbindern, isolierten
Stiftkabelschuhen, Pressverbindern DIN 48217, Preßendbunden,
isolierten Kabelverbindungen.
Anwendungsbereich : 0,1 - 185 mm 2
Kerbung zum Kerben von Cu-Rohrkabelschuhen und Verbindern
"Normalausführung", Rohrkabelschuhen für Schaltgeräteanschlüsse,
Rohrkabelschuhen für feindrähtige Leiter.
Anwendungsbereich : 6 - 400 mm 2
Dornpressung zum Verpressen von Cu-Rohrkabelschuhen und
Verbindern "Normalausführung", Rohrkabelschuhen für Schaltgeräteanschlüsse,
Nickel-Rohrkabelschuhen und Verbindern.
Anwendungsbereich: 4 - 95 mm 2
Trapezpressung zum Verpressen von Aderendhülsen und
Zwillingsaderendhülsen.
Anwendungsbereich : 0, 14-185 mm 2
Dornpressung zum Verpressen von Aderendhülsen und
Zwillingsaderendhülsen.
Anwendungsbereich : 0,5 - 35 mm 2
Vierkantpressung zum Verpressen von Aderendhülsen und
Zwillingsaderendhülsen.
Anwendungsbereich : 0,14 - 10 mm 2
Rollpressung (Crimpung) zum Verpressen (Crimpen) von nicht isolierten
Flachsteckverbindungen und Aderendhülsen DIN 46228, Teil 2.
Anwendungsbereich : 0,1 - 6 mm 2
Rundpressung von Sektorleitern 90' und 120'.
Anwendungsbereich : 10 sm - 300 sm, 35 se - 300 se
Vierdornpressung zum Verpressen von Cu-Rohrkabelschuhen und
Verbindern "Normalausführung", Rohrkabelschuhen für Schaltgeräteanschlüsse,
Presskabelschuhen und Verbindern DIN 46235 /
DIN 46267, Rohrkabelschuhen für feindrähtige Leiter, Al-Presskabelschuhen
und Verbindern, Quetschkabelschuhen DIN 46234
und Stiftkabelschuhen.
Anwendungsbereich : 10 - 300 mm 2
Vierpunktpressung zum Verpressen von gedrehten Rundsteckern
und Steckbuchsen.
Anwendungsbereich : 0,1 - 4 mm 2
4

Garniturentechnik
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Werner Jenni
Jean-Paul Ryser
6
4
Wie bei der Schraubverbindung ist
der Kontaktwiderstand das entscheidende
Gütemerkmal einer Pressverbindung.
Das folgende Bild zeigt
den Gesamtwiderstand (Klemmenwider-stand,
in der Literatur auch
Uebergangswiderstand genannt),
sowie die mechanische Haltekraft
in Abhängigkeit der Presstiefe. Für
eine gegebene Presslänge existiert
ein optimales Feld für die Presstiefe,
bei dem ein hinreichend kleiner
Uebergangswiderstand bei unverminderter
mechanischer Haltekraft
gewährleistet ist. So existiert für
jedes Presssystem ein ausgewogenes
Verhältnis zwischen Leiterdurchmesser
und lnnen- sowie
Aussendurchmesser der Presshülse
vor und nach der Pressung. Die
heutigen Presswerkzeuge sind so
konstruiert und ausgelegt, dass
der Verpressungsgrad automatisch
begrenzt ist und vom Montagepersonal
nicht mehr beeinflusst werden
kann. Eine gute und regelmässige
Qualität der Pressverbindung ist
somit garantiert.
Bild 4.
Uebergangswiderstand
und mechanische Haltekraft
einer Sechskantverbindung in
Abhängigkeit der Presstiefe
Übergangswiderstand Rü
Mechanische Haltekraft
Mechanische
Haltekraft
Rü
günstiger
Pressbereich
Kontaktkraft F
Das Schweissverfahren
Das aluminothermische Schweissverfahren
(auch Thermitschweissen
genannt) wird wie das TIG- und
MIG-Schweissen für Spezialfälle
in der Hochspannungstechnik angewendet.
Durch qualifiziertes und gutausgebildetes
Personal sowie dem Kabel
angepassten Kühlsystemen, wird
die Leiterisolation vor Überhitzung
und Alterung geschützt. Als grosser
Vorteil ist die equidiametrale
Leiterverbindung hervorzuheben,
welche die Feldführung bei
Muffen zwischen kunststoffisolierten
Kabeln wesentlich erleichtert.
In Anbetracht des Aufwandes ist
diese Montageart sehr beschränkt.
NEXANS SCHWEIZ hält für ihre
Kunden diverse Anschluss- und Verbindungselemente
wie folgt bereit :
● Schraub- und Presskabelschuhe
● Schraub- und Pressanschluss
● Einfach- und Kompaktschraubklemmen
mit Isolation
● Steckverbinder.

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7
POTENTIALVERHÄLTNISSE UND FELDSTEUERUNGSPRINZIPIEN
Die Führung des elektrischen Feldes
im Kabelzubehör hängt von der Feldführungsart
im zugehörigen Kabel ab.
Alle Niederspannungskabel haben
ein offenes elektrisches Feld,
weIches die Leiterisolation durchdringt.
Daher sind für das Niederspannungszubehör
keine speziellen
Massnahmen zu treffen.
Die Gürtelkabel mit Papierisolation
bis 10 kV haben ein gemeinsames
elektrisches Feld über alle drei
Phasen mit einem gemeinsamen
Bleimantel. Die höhere Spannung
erfordert beim Kabelanschluss grössere
Abstände zwischen den Phasen
und gegen Erde. Das Feld ist
nur indirekt geführt.
Alle weiteren Kabel für Mittelund
Hochspannung (ab 3 kV für
kunststoffisolierte Kabel), sind mit
einem Höchstädterschutz versehen.
Das elektrische Feld ist hier
durch zwei konzentrische Zylinder
aus Halbleitermaterial innerhalb
und ausserhalb der Leiterisolation
gleichmässig geführt.
Der Übergang auf ein offenes Feld
(Freileitung, offene Sammelschiene),
oder auf eine andersartige Feldform,
erfordert dann eine korrekte
Feldführung beim Übergang.
4
Keine elektrische Feldsteuerung
In der Leiterisolation eines Kabels
mit Höchstädterschutz sind die Equipotentiallinien
sehr regelmässig
verteilt. Am Ende des äusseren
Erdschirmes ergibt sich zwangsweise
eine erhöhte Konzentration der
Feldstärke, welche ohne Gegenmassnahmen
zu Teilentladungen
führt. Als Folge wird über kurz oder
lang ein Durchschlag erfolgen.
Isolation ε r ~2,3
80%
90%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
Luft ε r ~1
äussere
Leitschicht
geerdet
Leiterglättschicht
Um diese Teilentladungen und damit
einen Ueber- oder Durchschlag zu
vermeiden, ist eine der folgenden
Massnahmen zu ergreifen :
● Geometrische Feldsteuerung
● Ohmsche (resistive) oder refraktive
Feldsteuerung
● Feldsteuerung mit zinkoxidbelag.
Bild 5.
Feldlinien am Ende der äusseren
Leitschicht ohne Feldsteuerung
Leiter

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8
Geometrisch/kapazitive Feldsteuerung
4
Der äussere Erdschirm wird in
hyperbolischer Form mit progressiver
Oeffnung verlängert. Dieser
Feldsteuertrichter muss der Kabelisolation
angepasst sein und
metallisch oder halbleitend sein.
Als selbstverständlich wird jedoch
angenommen, dass im Inneren
des Feldsteuertrichters eine Vergussmasse
oder ein Material mit ähnlicher
Dielektrizitätskonstante wie die
der Leiterisolation verwendet wird.
Dies verhindert eine Brechung
der Equipotentiallinien beim
Übergang zwischen benachbarten
Materialien.
60%
40%
50% 30%
20%
Bild 6.
Feldlinien am Ende
der äusseren Leitschicht
bei geometrischkapazitiver
Feldsteuerung
Luft ε r ~1
EPDM-Keule ε r ~2,6
70%
80%
10%
Feldsteuerungstrichter
Isolation ε r ~2,3
Leiterglättschicht
90%
äussere Leitschicht
geerdet
Leiter
Ohmsche (resistive) oder refraktive Feldsteuerung
Diese Art der Feldsteuerung wird
in der Mittelspannung für das
Schrumpfzubehör angewendet.
ger als üblich, wobei die Feldlinien
beim MateriaIübergang sehr stark
gebrochen werden.
Bild 7.
Der äussere Erdschirm wird durch
ein hochohmiges (ohmsche Feldverteilung)
oder refrakti-ves (kapazitive
Feldverteilung) Material verlängert.
Das elektrische Feld wird aus Gründen
der hohen Dielektrizitätskonstante
des gewählten Materials (Faktor 10
gegenüber der Leiterisolation) in die
Leiterisolation zurückgedrängt. Die
Endverschlüsse werden dadurch län-
Wegen der höheren Wärmeverluste
(hohe Dielektrizitätskonstante)
ist diese Feldsteuerungsart auf die
Mittelspannung beschränkt.
60%
50%
40%
30%
20%
Feldlinien am Ende
der äusseren Leitschicht
bei ohmscher
(resistiver)
oder refraktiver
Feldsteuerung
Luft ε r ~1
Kreichstromfester
Schlauch
ε r ~2,5
Isolation ε r ~2,3
Innen Leitschicht
70%
80%
90%
10%
Äussere Leitschicht
Geerdet
Leiter

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9
Zinkoxidbelag
Die Zinkoxidfeldsteuerung ermöglicht
die kontinuierliche Fertigung
der Produkte. Im unterschield zur
refraktiven Feldsteuerung wird der
Steuerbelag auf der gesamten Produktlänge
aufgebracht was bei der
Herstellung vorteile bringen kann.
4
AUSFÜHRUNGSFORMEN VON MITTEL- UND NIEDERSPANNUNGS-KABELGARNITUREN
Montagetechniken
Eine vergleichende Übersicht sowie
Vor- und Nachteile von verschiedenen
Montagetechniken zeigt die
nachfolgende Tabelle.
Technik Vorteil Nachteil
Aufschiebtechnik fabrikfertige und geprüfte Garnitur, Ähnliche
sofort einschaltbereit, kurze Montagezeit, Querschnittsbereiche wie
geringes Montagerisiko, z.T. auch Warmschrumpftechnik
universell anwendbar (Feldsteuerkörper)
Warmschrumpftechnik universell anwendbar, sofort Flamme erforderlich
einschaltbereit, kurze Montagezeit, (Warmschrumpftechnik),
geringes Montagerisiko, gleiches Güte der fertigen Garnitur
Bauteil für mehrere Querschnitte
stärker montageabhängig
verwendbar
als bei Aufschiebetechnik
(Warmschrumpfprozess)
Kaltschrumpftechnik universell anwendbar, sofort einschalt- Sortiment noch im Aufbau
bereit, kurze Montagezeit, geringes (grosse Querschnitte)
Montagerisiko, gleiches Bauteil für
viele Querschnitte verwendbar
Wickeltechnik universell anwendbar, sofort geschultes Personal,
einschaltbereit, folgt Wärmedehung relativ lange Montagezeit,
grosse Sorgfalt erforderlich

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10
Stand der Technik von Mittelspannungs-Garnituren
4
Endverschlüsse
Aufbau und Konstruktion der
Endverschlüsse sind abhängig von
der Spannung und der Art der
abzuschliessenden Kabel sowie
vom Einsatzort der Endverschlüsse.
Nach dem Einsatzort unterscheidet
man zwischen Freiluft- und Innenraumendverschlüssen.
Aufgabe eines
Endverschlusses ist der feuchtigkeitsdichte
Abschluss eines Kabels und
dessen elektrisch sicherer Anschluss
an ein Betriebsmittel.
An Freiluft-Endverschlüsse werden
besondere Anforderungen
hinsichtlich der Witterungs- und
Umwelteinflüsse gestellt.
● Aufschiebeendverschlüsse
gerechten ein- und dreiadrigen
Polymer Kabeln für Innenraumund
Freiluftbetrieb möglich. Die
Steuerung der elektrischen Felder
erfolgt mittels integriertem
Deflektor aus leitendem Silikonkautschuk.
Die Feldsteuerung
erfolgt hier nach dem geometrisch-kapazitiven
Prinzip.
Mit Aufschiebeendverschlüssen
liegen schon seit Anfang der
siebziger Jahre gute Erfahrungen
in grossem Umfang vor.
Die Montage dieser fabrikgefertigten
Garnituren aus Silikonkautschuk
ist denkbar einfach.
Aufgrund der hohen Elastizität
ist der Einsatz auf allen norm-
Dank neuen Silikonmischungen
mit grösserer Dehnbarkeit können
heute Aufschiebe-Endverschlüsse
angeboten werden, bei
welchen ein Bauteil einen breiten
Querschnittsbereich abdeckt.
Bild 8.
Aufschiebe-EV Typen AIN
und AFN für Innen- und
Aussenmontage
● Warmschrumpfendverschlüss
Neben der weit verbreiteten
Aufschiebtechnik behaupten
sich seit vielen Jahren auch die
Warmschrumpfendverschlüsse,
bei deren Montage aufgeweitete
Formteile mit einer offenen
Flamme erwärmt und auf das
Kabel aufgeschrumpft werden.
Durch eine Beschichtung der
Innenseiten der Formteile mit
heissschmelzendem Kleber
wird die Grenzschicht zwischen
Kabel und Schrumpfteil
abgedichtet und somit das
Eindringen von Feuchtigkeit
und Fremdstoffen verhindert.
Bild 9.
Warmschrumpf-EV
für Innen- und
Aussenmontage

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● Kaltschrumpfendverschlüss
Kaltschrumpfendverschlüsse
sind in entsprechender Bauform
für kunststoffisolierte Ein- und
Dreileiterkabel unter Innenraumund
Freiluftbedingungen geeignet.
Die Feldsteuerung wird so
gewählt, dass sie im Durchmesser
wenig aufträgt. Statt
der kapazitiven Methode
– Abbau des elektrischen
Feldsteuertrichters – werden
hier Materialien mit speziellen
elektrischen Eigenschaften
eingesetzt. Für die refraktive
bzw. resistive Methode kommen
Elastomere mit sehr hoher
Dielektrizitätskonstante bzw. mit
nichtlinearen Widerstandsketten
zum Einsatz.
Bei der Montage wird der
Endverschluss über das vorbereite
Kabelende geschoben
positioniert und die Stützrohre
herausgezogen. Beim Schrumpfvorgang
wird das vorgedehnte
Material entspannt und
schrumpft mit bleibendem radialem
Anpressdruck auf das
Kabel auf.
Bild 10.
Kaltschrumpf-EV Typen ITK
und FTK für Innen- und
Aussenmontage
4
Steckanschlüsse
● Einleitung
Kabelsteckteile, auch als
Steckendverschlüsse, Kabelstecker
oder früher als
Anschlussstecker bezeichnet,
stellen eine Sonderform des
Endverschlusses in Aufschieboder
Schrumpftechnik, kombiniert
mit einer Steckverbindung
für den Anschluss eines Kabels
an eine Anlage oder ein
Gerät, dar. Aufgrund der starken
Zunahme der Bedeutung
dieser unter Innenraum- und
Freiluftbedingungen einsetzbaren
Kabelsteckteile werden sie
hier gesondert behandelt.
Bei Steckanschlüssen wird
das auf das Kabelende montierte
Kabelsteckteil mit dem
Gegenstück, dem Geräteanschlussteil,
verbunden, wobei
man je nach Herstellung der
Verbindung von steck- oder
schraubbaren Anschlüssen
spricht. Das Steckteil darf nicht
als Schaltelement betrachtet
werden, d.h. Herstellen und
Lösen der Verbindung sind nur
im strom- und spannungslosen
Zustand zulässig.
Unabhängig von den vielfältigen
und weiter unten näher
erläuterten konstruktiven Ausführungen
wurden – je nach
Lage des konusförmigen
Isolierkörpers im Geräteanschlussteil
– grundsätzlich zwei
unterschiedliche Bauformen in
der Norm festgeschrieben.

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12
● Aussen- und Innenkonussystem
Geräteanschlussteil
Steckendverschluss
4
Bild 11.
Schematische
Darstellung von
Aussen- und
Innenkonussystem
AussenKonus-
System
(DIN 47 636)
InnenKonus-
System
(DIN 47 637)
● Einsatz der Steckertechnik
in gekapselten Schaltanlagen
und bei Trafoanschlüssen
Seit Beginn der achtziger Jahre
werden in zunehmendem Mass
metallgekapselte Schaltanlagen
eingesetzt. Speziell das Isoliergas
SF6 ermöglichte den Bau
sehr kompakter Anlagen, was
sich auch auf die Anschlusstechnik
auswirkte und eine
rasche Weiterentwicklung der
Kabelsteckteile auslöste, da der
Einsatz herkömmlicher Endverschlüsse
ohne zusätzliche Kapselung
mit offenem Spannungspotential
an den Kabelschuhen
aufgrund der geringen Polmittenabstände
zu Problemen führte.
Zudem liessen sich so die Vorteile
der gekapselten Anlagentechnik
wie Berührungssicherheit,
Umweltunabhängigkeit und Wartungsfreiheit
nicht ausschöpfen.
Daher wuchs die Bedeutung der
Kabelsteckteile von der ursprünglichen
Anwendung des berührungssichern
Anschlusses von
Transformatoren schnell auf den
heute weit verbreiteten Einsatz in
gekapselten Schaltanlagen an.
Bild 12.
Anschluss von
Mittelspannungskabel
an eine Schaltanlage
mittels Kabelsteckern

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13
● Bauformen von
Steckendverschlüssen
Die Norm sieht folgende
Nennstromklassen und Kontaktsysteme
für das weitverbreitete
Aussenkonussystem vor :
Bezeichnung Nennstrom Nennspannung Kontaktsystem
4
Interface A 250 A 12 – 24 kV Steckkontakt
Interface B 400 A 12 – 36 kV Steckkontakt
Interface C 630 A* 12 – 36 kV Schraubkontakt
Interface D 800 A 12 – 24 kV Schraubkontakt
Interface E 1250 A 12 – 36 kV Schraubkontakt
Ein typischer Steckendverschluss
besteht aus folgenden Komponenten
:
● einteiliger Elastomer-Isolierkörper
mit integrierten Steuerelektroden
und dickwandiger,
leitfähiger Aussenhaut
als Berührungsschutz
● Kabeladapter
● Pressanschlussbolzen
● Schraub- oder Steckkontakt
● Erdungs- und Abdichtmaterial
* Z.T. sind heute Produckte für Neuenstationen bis 1250 A erhältlich
Die Montage erfolgt ähnlich
wie bei einem normalen vorfabrizierten
Aufschiebeendverschluss
und ist einfach und
rasch zu bewerkstelligen.
Die von NEXANS Schweiz
angeboten, berührungsicheren
Steckendverschlüsse ohne metallische
Umhüllung, sowie deren
Einsatzmölichkeiten und Zubehöre
sind aus den nachfolgenden
Tabellen ersichtlich :
Bild 13.
Typischer
berührungsicherer
Steckendverschluss
mit dickwandiger
leitfähiger Aussenhaut
als Berührungschutz

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14
Verbindungsmöglichkeiten Interface A
250 A
4

Garniturentechnik
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Werner Jenni
Jean-Paul Ryser
15
Verbindungsmöglichkeiten Interface B
400 A
4

Garniturentechnik
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Werner Jenni
Jean-Paul Ryser
16
Verbindungsmöglichkeiten Interface C
630 A
4

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17
Für besondere Anwendungen
können Steckendverschlüsse mit
Metallgehäuse zur Anwendung
kommen.
Bild 17.
Steckendverschlüsse
mit Metallgehäuse
4
Bauformen, Nennströme, Kontaktsysteme
sowie verfügbares Zubehör
wie bei den Steckendverschlüssen
ohne Metallgehäuse.
● Ueberspannungsableiter
Wo Anlagen mittels Überspannungsableitern
geschützt werden
sollen, sind Metall-Oxid-
Ableiter in Steckerform wie
unten abgebildet erhältlich.
Bild 18.
Überspannugsableiter
in Steckerform mit dickwandiger,
leitfähiger
Aussenhaut
Muffen
Aufbau und Konstruktion der Muffen
sind abhängig von der Spannung,
der Art der zu verbindenden Kabel
und der zu erwartenden Kurzschlusskräfte.
Sie haben die Aufgabe,
die Kabel elektrisch sicher
miteinander zu verbinden, mechanischen
Schutz zu gewähren und die
Innenbauteile gegen Feuchtigkeitszutritt
und Korrosion zu schützen.
Die Innenbauteile dienen der
Leiterverbindung und der Wiederherstellung
der ursprünglichen
Kabelisolierung. Bei fabrikmässig
vorgefertigten Ausführungen
sind Isolierung, Feldsteuerung
und Schutzhüllen oft zu Funktionseinheiten
zusammengefasst.

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18
● Aufschiebemuffen
4
Wie bei den Aufschiebe-EV liegen
seit den Siebzigerjahren mit
vorgefertigten Aufschiebemuffen
gute Erfahrungen vor, allerdings
wird diese Technik heute zusehends
durch die montagefreudlicheren
kalt Schrumpfprodukte
konkurrenziert. Eine spezielle
Anwendung bietet die aufschiebbare
Abzweigmuffe z.B. anstelle
einer Lasttrennschaltanlage.
Die aus einem elastischen Silikonkörper
mit fest eingegossenen
kapazitiven Feldsteuerelementen
bestehende Abzweigmuffe
wird in den Ausführungen für
10- und 20-kV-Kabel angeboten.
Die Leiterverbindung ist in
Stecktechnik (unlösbarer Lamellenkontakt)
ausgeführt. Nach
dem Aufpressen der Hülsen auf
die vorbereiteten Kabelenden
werden diese in die Steckeraufnahme
eingeführt. Über
dem Muffenkörper werden die
Schirmdrähte mit einem Cu-
Geflechtschlauch verbunden,
und der Korrosionsschutz wird
mit einem Schrumpfschlauch und
einer Abzweigklammer hergestellt.
Die Muffe benötigt keine
Parkposition; eine 3 m lange
Muffengrube ist ausreichend;
die drei Leiter können an einer
Stelle abgezweigt werden.
Bild 19.
Aufschiebe-
Abzweigmuffe
Typ ASAM
Eine Interssante Alternative zur
Aufschiebe-Abzweigmuffe bietet
das modular aufgebaute Steckendverschluss-Sortiment.
Durch Kombination
verschiedener Steckendveeschlüssen
und entsprechendem
Zubehör lassen sich Abzweigmuffen
bauen die gegenüber einer
konventionellen Abzweigmuffe
wesentliche Vorteile aufweisen.
● Einbau direkt im Erdreich, in
einem Muffenschacht oder in
einer Kabine

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19
● Beherschen von Leiterquerschnitten
bis 630 mm 2 , Nennspannungen
bis 36 kV und Nennströmen
bis 1250 A
● Bei einbau in einer Kabine oder
einem begehbaren Schacht sind
einzelne Kabel sehr einfach vom
intakten Netz zu trennen.
4
Bild 20.
Bild 21.
Abzweigmuffe mit
Steck-EV in Niederspannungskabine
eingebaut
● Warmschrumpfmuffen
Wie bei den Endverschlüssen
wird die Warmschrumpftechnik
auch bei den Muffen
mehr und mehr von der montagefreudlicheren
Kaltschrumpftechnik
konkurenziert. Noch
gibt es aber Anwendungsbereiche
bei welchen die
Warmschrumpftechnik nach
wie vor ausgezeichnete
Lösungen bietet (grosse Querschnitte).
Bild 22.
Warmschrumpfmuffe

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20
4
● Kaltschrumpfmuffen
Die Montage der Kaltschrumpfmuffen,
bei denen Isolierkörper
mit integrierter refraktiver Feldsteuerung,
Glättungselektrode
und äussere Abschirmung inkl.
Kupferstrumpf und Aussenmantel
eine Einheit bilden, erfolgt durch
Herausziehende Stützrohre,
wobei sich das vorgedehnte
Material entspannt und mit einem
bleibenden radialen Anpressdruck
auf das Kabel aufschrumpft.
Kaltschrumpfmuffen werden für
die Verbindung kunststoffisolierter
Kabel eingesetz, und auch
als Übergangsmuffen für den
Übergang papierisolierter Kabel
auf Kunststoffkabel.
Bild 23.
Kaltschrumpf-
Verbindungs- und
Übertragungsmuffen
Stand der Technik von Niederspannungs-Garnituren
Endverschlüsse
Für Kunstoffkabel ist in Innenräumen
nicht zwingend ein Endverschluss
erforderlich.
Papierisolierte Kabel verlangen
stets Endverschlüsse, die druckfest
sein müssen, um die ölimprägnierte
Papierisolierung gegen Feuchtigkeit
zu schützen und bei Erwärmung
des Kabels einen Masseaustritt zu
verhindern. Heute sind Innenraumendverschlüsse
im Niederspannungsbereich
von untergeordneter
Bedeutung, da praktisch nur noch
Kunststoffkabel verwendet werden.
Bild 24.
Niederspannungs-
Schrumpfendverschluss
Bei Freiluftbetrieb sind Endverschlüsse
grundsätzlich erforderlich,
um das Eindringen von Feuchtigkeit
zu verhindern.
Bei Niederspannungsendverschlüssen
steht die Schrumpftechnik heute
im Vordergrund.

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21
Muffen
Bild 25.
4
Niederspannungs-
Schrumpfmuffe
Bild 26.
Im Bereich der Niederspannung
werden heute sehr oft Schrumpfmuffen
aber auch Giessharzmuffen
mit Kunstoff- oder Gussgehäuse eingesetzt.
Niederspannungs-
Abzweigmuffe
mit Gussgehäuse
HOCHSPANNUNGS-GARNITUREN
Die umfassende Behandlung des
Gebietes der Hochspannungs-
Garnituren würde den Rahmen des
vorliegenden Aufsatzes sprengen.
NEXANS Schweiz fertigt Hochspannungs-Garnituren
für Polymer
– sowie für Oeldruck-Kabel bis
500 kV.
● Cross-bonding Muffen
● Uebergangsmuffen.
Einen umfassenderen Ueberblick
über die Hochspannungs-Garnituren
vermittelt die Broschüre
"Garnituren für Hochspannungs-
Kunststoffkabel".
Das Sortiment umfasst u.a. folgende
Garnituren :
● Freiluft-Endverschlüsse
● Innenraum-Endverschlüsse
● Transformator-Endverschlüsse
● GIS-Endverschlüsse
● Verbindungsmuffen
● Verbindungsmuffen mit Erdung
Bild 27.
Aussenendverschluss
für 400 kV mit
Kunststoffisolator

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22
DIVERSE GARNITUREN UND DIENSTLEISTUNGEN
Befestigungsmaterial
4
Kabelganituren sind immer zug- und
druckentlastet zu montieren. Es wird
daher empfohlen, 50 – 80 cm von
der Garnitur entfernt in jedem Falle
eine Befestigungsbride anzubringen.
Es stehen für die verschiedenen
Anwendungsfälle Elastomerbriden
und Metallbriden aus Aluminium
mit oder ohne Gummieinlagen zur
Verfügung.
Bild 28.
Befestigunsbride
aus Elastomer
Typ BCT
Für YT-Kabel wurden spezielle Brideneinlagen
entwickelt.
Bild 29.
Befestigungsbride
aus Kunststoll
Typ KOZ
Bild 30.
Brideneinlage Typ BE
für 3-Einleiterkabel
Auf in Rohrblöcken verlegte
Kabel übt der Strassenverkehr
oft Vibrationen aus, welche
zum Kriechen der Kabel führen,
was durch lastabhängige Kabeldehnungen
noch verstärkt werden
kann. Bei derartigen Fällen,
wird der Einsatz von breiteren
Befestigungsbriden oder kurzen
Verankerungsbriden mit oder ohne
Gummieinlage empfohlen .
Bild 31.
Verankerungsbride
Typ BAF

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23
Bei grösserem Gefälle sind Verankerungsbriden
unerlässlich. Die
Haltekraft beträgt 80 – 100 kg
pro 100 mm Bridenlänge.
Bild 32.
4
Verankerungsbride
Typ BA
Spezielle Befestigungsprobleme
lösen NEXANS-Spezialisten gerne
in Zusammenarbeit mit den Kunden.
Das Lieferprogramm von
NEXANS Kabel Schweiz unfasst
ferner sämtliches Erdungsmaterial,
sowie Überspannungsableiter für
den Betrieb von Kabeln mit isolierten
Mantelenden.
Werkzeuge
Eine zuverlässige, rationelle Garniturenmontage
beginnt mit der Wahl
des richtiges Werkzeuges. Alcatel
Kabel Schweiz bietet seinen Kunden
ein europaweit bewährtes
Werkezugsortiment an, welches
von Kabelspezialisten entwickelt
und über Jahre im praktischen
Einsatz zur Reife gebracht wurde.
Es deckt die gesamte Palette der
Energie-, Telecom- und Glasfasertechnik
ab. Als Grundsatz gilt das
Arbeiten ohne Messer. Eine multifunktionale
Abmantelzange erlaubt
die Ausführung des :
● Längsschnittes
● Rundschnittes
● Mantelabziehens.
kombinierte Werkzeugkoffer mit
Abmantelzange, Halbleiterschälgerät,
Abisoliergerät und Konusschneider
angeboten.
Bild 33.
Alroc – werkzeug
Dies gilt für alle Kabel- und Schichtdicken
jeweils mit durchmesserangepassten
Zangen.
Für Mittelspannungskabel werden

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24
Dienstleistungen
Im Zusammenhang mit der Lieferung
von Kabelgarnituren bietet
NEXANS Schweiz folgende Dienstleistung
an :
4
● Beratung des Kunden bei der
Wahl von Kabelgarnituren
● Technische Schulung des Kundenpersonals
anlässlich von
Betriebsleiterkursen, Monteurkursen
etc…
● Kundenschulung vor Ort
● Montage von Kabelgarnituren
durch Spezialisten von
NEXANS Schweiz
● Fehlerlokalisation und Fehlerbehebung
im Störungsfall
● Pikettdienst
hotline 24h/24h
Tel. 032/727.50.20

Montageabteilung
5
Anton Marro
Hanspeter Bosshard

Montageabteilung
Anton Marro
Hanspeter Bosshard
3
DIENSTLEISTUNGEN
Für unsere Kunden sowie unsere internen
Stellen sind wir Ansprechpartner
für die praktische Ausführung der
Montagearbeiten.
Unsere Dienstleistung für Kunden
5
● Technische Auskünfte über Verlegung
und Montage
● Koordination von Montagepersonal,
Maschinen, Kabel auf
Baustelle
● Organisation und Überwachung
von Baustellen
● Unterbreiten von Lösungsvorschlägen
bei schwierigen Kabel-verlege
Projekten
● Abrechnungswesen
● Einsatz bei Störfällen
● Ausbildung und Schulung in unseren
Mittelspannungskursen.
Unsere Dienstleistung für interne Stellen
● Das erstellen von Offerten, für
Kabelverlegung und Montagen
● Die technische Unterstützung für
Ausführungen
● Die Koordination von pünktlichen
Auslieferungen der Kabel und
Zubehören
● Die Organisation von notwendigen
Geräten, Maschinen und
Werkzeugen für Montagepersonal
auf den Baustellen
● Die Einteilung von Montagepersonal
auf Baustellen.
Montagepersonal
Wir betreuen mit unserem Montagepersonal
pro Jahr etwa 300
Baustellen. Durch die heute kurzfristig
terminierten Aufträge und
deren Vielfalt an zu verarbeitenden
Zubehören, sowie dem
Trend, zu immer weniger Personal,
sind unsre Monteure Bivalent ausgebildet.
Unser Montagepersonal verlegt
jeden Kabeltyp
● Vom Lichtwellenleiter – bis hin zum
420 kV Hochspannungskabel im
Unterland sowie Hochgebirge
oder See
● In Auto- und Bahntunnel sowie in
Kabel- Wasserstollen.

Montageabteilung
Anton Marro
Hanspeter Bosshard
4
Unser Montagepersonal montiert
● Muffen- und Endverschlusszubehöre
in der Niederspannungsbis
zur 420 kV Hochspannungsebene.
5
Unser Montagepersonal repariert
und saniert
● Oel-, Gas-, Masse-, Kunstoffkabel-
Anlagen und deren
Zubehöre.
TRANSPORT
Die Kabel und Zubehöre werden
auf dem Land-, Wasser- oder
Luftweg Auf die Baustellen transportiert.
Mit Zug
Mit Lastwagen
Mit Schiff
Mit Helikopter

Montageabteilung
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Hanspeter Bosshard
5
MONTAGEN
Anspruchsvolle Montagen benötigen
gutes Equipment.
Kabelwagen mit einem Fassungsvermögen
der Kabeltrommeln bis zu 3.8 m Durchmesser
Kabelwagen :
5
Typ Rochat,
Fassungsvermögen
Kabeltrommel
max. 3.8 m Durchmesser
Kabelwagen :
Typ Isar,
Fassungsvermögen
Kabeltrommel
max. 3.4 m Durchmesseer
Verlegebock :
Fassungsvermögen von
3 Kabeltrommeln
max. 3.0 m Durchmesser

Montageabteilung
Anton Marro
Hanspeter Bosshard
6
Zugmaschinen mit bis zu einer Zugkraft von 2t - 6 t
Winde 5t :
Zugseillänge individuell einsetzbar
durch wechseln der Seiltrommeln.
5
Winde 4t :
Zugseillänge beschränkt, Seiltrommel
nicht auswechselbar.
KABELVERLEGUNG
Die meist verlegten Kabeltypen
XKDT
XDALUT

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7
XKDT – Y
XKDT – YT
5
XKDT – FT
BERECHNUNG DER AUFTRETENDEN ZUGKRÄFTE
F = G • L • μ
Wobei-:
F : Endzug [ daN ]
G : Kabelgewicht [ kg/m ]
L : Trasselänge [m]
μ : Reibungskoeffizient
Reibungskoeffizient
Einzug µ
auf Verlegerollen 0,15 – 0,30
in Zementrohr 0,25 – 0,40
in Kunststoffrohr
– mit Spezialfett 0,15 – 0,25
– mit Wasser 0,15 – 0,30
– mit Wasser und Spezialfett 0,10 – 0,20

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8
ZULÄSSIGE ZUGKRAFT AM LEITER
Wobei-:
5
F adm : zulässige Zugkraft
[ daN ]
F adm = A • ∂ adm
A :
totaler Querschnitt
der Leiter
[ mm 2 ]
∂ adm : zulässige
Zugbeanspruchung
[ daN / mm 2 ]
Zulässige Zugbeanspruchung
Kabel
∂ adm
Kupferkabel Einleiter 6 kg/mm 2
Kupferkabel Dreileiter 4 kg/mm 2
ZULÄSSIGE ZUGKRAFT AUF EINER ARMIERUNG
Zugschlaufe fest verpresst mit der
Kabelzugarmierung.
wobei :
F adm : zulässige Zugkraft
[ daN ]
D :
Durchmesser über
der Armierung
[ mm ]
F adm = X • D
Faktor X für Armierung
Armierung Durchmesser X
X :
Faktor für Armierung
einfache < 35 mm 20
einfache > 35 mm 30
doppelte FF oder RR 40

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9
MINIMALE KRÜMMUNGSRADIEN VON KABELN
Die in nachstehender Tabelle angegebenen
Koeffizienten sind mit dem
äusseren Kabeldurchmesser zu multiplizieren.
Schwachstrom
Kabeltyp Bei Verlegung Bei Montage
armiert unarmiert armiert unarmiert
5
Paierisolation 15 10 12 7.5
Kunstoffisolation 12 8 10 7.5
Lichtwellenleiter
Erd + Luftkabel 20 20 15 15
Freileitungs – Erdseil 25 25 20 20
Niederspannung
Kabeltyp Bei Verlegung Bei Montage
Einleiter Mehrleiter Einleiter Mehrleiter
Papierisolation 15 12 10 7.5
Kunstoffisolation TT, X 12 10 10 7.5
EPR 10 8 10 7.5
Hochspannung
Papierisolation 20 15 12.5 10
Oel,- Gaskabel 20 20 12.5 10
XLPE
U < 30 kV 15 12 12.5 10
U > 30 kV 20 20 15 10
EPR
U < 30 kV 10 10 10 7.5
U > 30 kV 20 20 15 10
Äusserer Kabeldurchmesser x Koeffizient = Min. Krümmungsradius

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10
ÜBERTRAGUNG DER LEITERZUGKRÄFTE AUF DEN MANTEL
5
Die Zugbeanspruchung auf den
Leiter ist gegeben durch die Summe
der Reibungskräfte der Kabelelemente
gegen das Schutzrohr.
Bei einem grossquerschnittigen
Kabel, z. B. 1 x 400 mm2, 20 kV,
Typ XKDT, mit einem Gewicht von
ca. 5 kg pro Laufmeter, wiegt das
Phasenbündel 15 kg/m.
Während des Einzuges sind zwei
Phasen mit dem Rohr in Kontakt.
Die Erfahrung zeigt, dass der
Reibungskoeffizient µ unter oder
gleich 0,15 liegt.
Die Reibungsbeanspruchungen
erreichen somit pro Meter und
Kabel :
Δ F = P • μ
P = Kabelgewicht pro Längeneinheit (kg/m -1 )
μ = Reibungskoeffizient = 0,15
Δ F = 15- • µ = 2,25 daN/m
L
F
Kabelaussenseite
F 1
Leiter
F 1
= F 2
+ F
PE – Rohr 120
Kabel
Beispiel-
Kabel 1 x 400 mm 2 XKDT
3P
2 cos α
= P1
P = 5,0 kg/m
P 1
α
O/ = ~40 mm
P1 = ~
3 • 5
2 • cos 40°
= 9,74 kg
α ~ = 40°
Δ F = 9,74 • µ = ~ 1,5 daN/m

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11
Bei gebündelten Kabeln in Typ
XKT/GKT-Y oder -YT kann auf kurzen
Strecken nur eine Phase in
Kontakt mit dem Schutzrohr sein,
d. h. dass in diesem Falle die
Reibungskraft einen höheren Wert
erreichen kann.
In beiden Fällen liegen diese Kräfte
weit unter denen einer manuellen
Verlegung.
P
5
ANPRESSKRÄFTE
Die Anpresskraft bei einem geradlinigen
Einzug ist natürlich vernachlässigbar,
weil sie sich nur auf das
Kabelgewicht selbst beschränkt.
Diese Kräfte werden gegeben durch
die Formel :
Bei Kurven unter starkem Zug können
diese Kräfte ansteigen, ohne jedoch
gefährliche Werte zu erreichen, insofern
die Verlegevorschriften eingehalten
werden.
Z 0 =
F • Sin-β
r • π • β
360
Bei Verlegung von Einleiterkabeln
teilt sich die Anpresskraft auf zwei
Phasen auf.
Z 0 : Andruckkraft (daN/m)
Z : Andruckkraft (daN/m)
F : Zugkraft (daN)
r : Biegeradius (m)
β : Kurvenwinkel (°)
Beispiel
20kV 3 x (1 x 240 mm 2 ) : XKDT
Max. zulässige Zugkraft :
3 x 240 x 6 = 4320 daN
Kurvenwinkel : 90°
Radius : 4 m
Z 0 =
4320 • 1 = 1375 daN/m
4 π • 0,25
Z
Z 0
Z 0 2
α
Z
1375
Z =
cos α • 2
= ~ 890 daN/m

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12
Bei Verlegung von verdrillten Kabeln
wird teilweise nur eine Phase in
Kontakt mit dem Rohr sein.
Beispiel-
20kV 3 x (1 x 240 mm 2 ) : XKDT-Y ou YT
Max. zulässige Zugkraft :
2 x 240 x 6 = 2880 daN
Kurvenwinkel : 90°
5
Radius : 4 m
Dieser Wert scheint hoch zu sein,
muss aber relativiert werden: er entspricht
in etwa der Beanspruchung,
wenn eine Person auf ein Kabel tritt,
was natürlich nicht gefährlich ist.
Z = Z 0 = 2880
= 920 daN/m
4 π • 0,25
Z 0
= Z
Alle möglicherweise vorkommenden
Beanspruchungen wurden im Labor
reproduziert, aber mindestens mit
dem Faktor 2 multipliziert. Langzeitversuche
unter Spannung zeigen klar
und deutlich, dass derartige Beanspruchungen
keinerlei Einfluss auf die
Kabellebenserwartung haben.
VERLEGUNG MIT HÖHENUNTERSCHIED
Verlegung immer von oben nach
unten.

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13
VERLEGUNG MIT HINDERNISSEN
Hindernisse am Anfang des
Kabelzuges.
5
UMLENK- UND SCHLAUFSCHÄCHTE
R min.
R min.
R min.
3 x R min.
2 x R min.
R min.
4 x R min.
2 x R min.
R min.
R min.
R min.
R min.
R min.
R min.

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14
MAXIMUM VERLEGELÄNGE AUF GRUND DER ZUGBELASTUNG
Maximum Verlegelänge für Einleiterkabel
5
Zulässige [ mm 2 ] [ mm 2 ] [ mm 2 ] [ mm 2 ]
Längen 95 150 240 300
Gerade Trassen
oder mit ~ 1600 1900 2100 2250 m
Kurven r > 15 m
Trassen mit
1-–-2 90°-Kurven ~ 1300 1500 1700 1850 m
r-=-4-m
Trassen mit
3 - 4 90° Kurven ~ 800 900 950 1100 m
r = 4 m
Maximum Verlegelänge für verseilte Kabel
Zulässige [ mm 2 ] [ mm 2 ] [ mm 2 ]
Längen 95 150 240
Gerade Trassen
oder mit 1000 1150 1250
Kurven r > 15 m
Trassen mit
1– 2 90° Kurven 750 900 1000
r = 4 m
Trassen mit
3 - 4 90° Kurven 500 570 650
r = 4 m

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15
ROHRANLAGEN
Die kleine Bibel der Rohrführung
Folgende Punkte können die Kabelverlegung
vereinfachen-:
● Für Lange und komplizierte
Rohrtrasse, Schlauf- oder Kontrollschächte
vorsehen
● Flexrohre nur in kurzen und einfachen
Rohrtrasse einsetzen,
wo keine grossen Zugkräfte zu
erwarten sind
● Wenn immer möglich Richtungsänderungen
mit Rohr vorsehen
● Vorfabrizierte Bogen mit minimal
Radien von 2 m einsetzen und
diese Einbetonieren
● Keine Absatzkanten vom Übergang
auf kleinere Rohrdimensionen
im Innenlicht
● Beim platzieren von Zug-,
Schlauf- oder Muffenschächten,
Zugänglichkeit von Maschinen
und Material berücksichtigen.
Die Lichte Weite des Rohres wird
vom Kabel bestimmt; sie soll etwa
1,5 bis 2 mal so gross wie der
Kabeldurchmesser sein. Falsch ist es
zu glauben, dass ein überdimensionierter
Rohrdurchmesser vorteilhafter
ist. Dies liegt zum einen darin
begründet, dass die mechanische
Widerstandsfähigkeit mit wachsendem
Durchmesser schnell abnimmt
und zum anderen, dass Kabel in
Kurven in einem Rohr mit kabelnahem
Durchmesser besser gestützt
werden.
5
Rohrdurchmesser
Bei Verlegung von Einleitern oder
von Einleiter gebündelten Kabeln in
einem Rohr werden normalerweise
die Kabel am Ende des Rohrs
angebridet.
Mehrere Versuche mit verschiedenen
Rohrdurchmessern und Kabeltypen
wurden in unserem Werk durchgeführt.
Durch die in Betrieb Temperaturänderungen
hervorgerufenen Verluste,
werden sich die Kabel verlängern.
Das heisst, dass sich die Kabel von
einer geradlinigen Verlegung im kalten
Zustand zu einer wellenförmigen
Anordnung im warmen Zustand
umwandeln werden. Die dadurch
erreichte Kabelzusatzlänge muss der
Verlängerung der Kabel entsprechen.
Die Wellenform ist abhängig von der
Kabelsteiffigkeit, d. h. Von der Kabelkonstruktion.
Die Zusatzlänge hängt
selbstverständlich vom Rohrdurchmesser
ab.
kalter Zustand
warmer Zustand
max. Ausdehnung

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16
Ergebnisse
Erreichter Temperaturanstieg, um
die max. Ausdehnung zu erreichen,
bezogen auf Kabel mit 95 mm 2
Querschnitt.
5
Rohrdurchmesser [ mm ] *
100 123 150
XKDT-T
XKDT
XKDT-YT
3 x 1 x 95 60°C 70°C 80°C
3 x ( 1 x 95 ) 105°C 125°C —
3 x 1 x 95 85°C 105°C 125°C
* = Innenmass
Die max. zulässige Leitertemperatur
wird mit 90 °C eingesetzt, die
entsprechende Temperaturerhöhung
erreicht damit ca. 80 °C.
Die Versuche wurden mit anderen
Querschnitten ergänzt. Die Resultate
ergeben folgenden minimalen
Rohrdurchmesser-:
Kabeltyp Querschnitte [ mm 2 ]
95 150 240
XKDT-T 150 mm 150 mm 200 mm
XKDT 100 mm 100 mm 120 mm
XKDT-YT 100 mm 120 mm 150 mm
Selbstverständlich können kleinere
Rohre verwendet werden, wenn die
Ausdehnungsmöglichkeit ausserhalb
des Rohres gewährleistet ist.

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17
AUSFÜHRUNGEN
BKW FMB Energie AG Spiez
Seeverbindung Beatenbucht -
Leissingen, im Jahre 2000 ausgeführt.
Kabeltyp
3 x 150 mm 2 XCLALALUWT-FFJ 20 kV
Übertragene Leistung
Kabellänge
Kabeldurchmesser
Kabelgewicht
Abmessungen der Bobine-
Gewicht Kabel + Bobine
10 MVA
4860 m
91,5 mm
14,1 kg / m
Ø 3800 mm x 4642 mm
73130 kg
5

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18
Kabelaufbau
● 3 Phasen, XLPE-isoliert, mit CLal
Abschirmung versehen, verseilt
● Nahtlos extrudierter Aluminiummantel
● PE-Zwischenmantel
5
● Doppel-Armierung aus verzinkten
Flachstahldrähten.
Warum NEXANS
● Fabrikation des Kabels in einer
Länge
Realisierung von Seeverbindungen.
● Nahtlos extrudierter Aluminiummantel,
Druckbeständig
● Zahlreiche Referenzen in der
Transport
● Auf der Strasse bis nach Thun
mit begleitetem Sondertransport
● In Thun wurde das Kabel auf
den Seetransport umgespult.
Verlegung
● Das See-Transportmittel
bestand aus zwei gekoppelten
Sandbarken, mittels zwei
Motorbooten gestossen
● Führung auf dem Trassee mittels
GPS
● An jedem Ufer ist das Kabels
auf 150 m mit einem PE-
Rohr geschützt, liegt aber sonst
direkt auf dem Seeboden.

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19
UW Leissigen
TS Beatenbucht
1.1 1.1 1.1
1.3
1.3 1.3
2.1 2.1
FF - Armierung
für das ingetauchte Kabel
0.1
1.2
1.2
0.3
5
Thuner See
Cu-Schirm mit
Al-Mantel und FF-Armierung
verbunden und geerdet
0.2
Cu-Schirm mit
Al-Mantel und FF-Armierung
verbunden und geerdet
Leissigen
100 1000
4500
1 Verankerungsbride
Muffe
Leissigen
2 Verankerungsbride
100 1000
Plan
4500
1 Verankerungsbride
Muffe
2 Verankerungsbride
A
A
Plan
Schnitt A – A
A
1000
A
500
Bis 15m Tiefe
zement Säcke bis
zu 10m Tiefe
Ausgrabung bis
zu 5m Tiefe
1000
HPE 150
Longueur totale = 150 m
1000
500
Schnitt A – A
1000
HPE 150
Longueur totale = 150 m
Bis 15m Tiefe
zement Säcke bis
zu 10m Tiefe
Ausgrabung bis
zu 5m Tiefe

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20
Die Services Industriels de Genève
Installation von 132-kV-
Unterwasserkabeln
Situation
5
Die 130-kV-Leitung Foretaille–Chêne
der Services Industriels de Genève,
Abteilung Elektrizitätsversorgung, ist
Bestandteil einer Hochspannungs-
Versorgungsrings rund um Genf.
Diese Verbindung mit einer Gesamtlänge
von rund 9,5 km besteht über
die gesamte Strecke aus Gasinnendruckkabeln
und umfasst einen etwa
3,2 km langen Abschnitt quer durch
den Genfersee zwischen dem Hafen
von La Belotte und dem Strand von
Le Vengeron. Auf beiden Seiten vom
See befinden sich Muffenschächte
unterhalb des Wasserspiegels, in
der die Verbindungen zwischen den
im Boden verlegten Kabeln und
den Unterwasserkabeln hergestellt
werden.
3150 m
maximaler Seehöhe
Le Vengeron
~40 m
La Belotte
Alte Anlage
Der Unterwasserabschnitt wurde
1971 mit 132-kV-Gaskabeln mit
Kupferleitern von 300 mm 2 , Isolation
aus vorimprägniertem Papier und
Stickstoff unter einem Druck von mindestens
10 bar, Bleimantel, Druckschutzbandage
aus Bronzebändern,
Polyethylen-Schutzhülle und Bewehrung
aus Aluman-Flachdrähten erstellt
(dieser Aufbau erwies sich innerhalb
des bei den Kabelwerken erhältlichen
HS-Kabelsortimentes im damaligen
Produktionsstadium für diese
Spannung als für diese Anlage am
geeignetsten).
Kabeltyp
Aussendurchmesser
Gewicht
Die Verlegung erfolgte durch
Abrollen der Kabel von einer
schwimmenden Plattform aus direkt
auf den Seegrund. Vier Kabel
wurden installiert (drei Phasen und
ein Reservekabel), jedes an einem
Stück 3180 m lang.
1 x 300 mm 2 Curm PIGPBT-FF 132 kV
65 mm
11,2 kg / m

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21
Infolge einer mechanischen Beschädigung
im November 1999 trat an
einer der Phasen des Unterwasserabschnitts
ein grosser Gasverlust auf.
Da eine Unterwasser-Reparatur nicht
möglich war und das Reservekabel
auch beschädigt worden war, musste
eine Erneuerung dieses Abschnitts
projektiert werden.
5
Neue Anlage
Nach einem Vergleich der verschiedenen
in Betracht kommenden
Lösungen (Ersatz der drei Phasen
oder eines einzigen Kabels, eventuelle
Reserve usw.) fiel die Wahl
auf drei neue Unterwasserkabel
mit Kunststoffisolation, die mit Hilfe
von speziell für diese Anlage herzustellenden
Übergangsmuffen
[Kunststoffkabel → Gasdruckkabel]
mit den bestehenden (und dort
bleibenden) Kabeln der Untergrundstrecken
verbunden wurden. Diese
Verbindungen wurden am gleichen
Ort wie die alten Verbindungen in
den bestehenden Muffenschächten
hergestellt.
Das Verlegen der Kabel erfolgte
durch Einziehen in einen vorher auf
den Seegrund abgesenkten Unterwasser-Rohrleitungsstrang
(Rohre
aus HDPE).
Das Trassee der neuen Kabel entsprach
praktisch demjenigen der
alten Kabel, jedoch mit einem wesentlich
kleineren seitlichen Abstand, da
die Verlegung in Rohren eine bedeutende
Reduktion des Achsabstandes
der Kabel gestattet (27 cm anstelle
der durch die Verlegung der früheren
Kabel direkt auf dem Seegrund
geforderten 12 bis 15 m).
Unterwasser-Trassee entlang installiert,
wovon drei für die neuen
132-kV-Kabel (ein Kabel pro Rohr),
ein Rohr zum Einziehen von drei
einpoligen 20-kV-Kabeln und einem
Rohr zum späteren Einziehen von
Lichtleiterkabeln.
Die neuen 132-kV-Kabel weisen eine
Isolation aus vernetztem Polyethylen
und einen glatten extrudierten Aluminiummantel
auf und sind mit einer
Längsabdichtung gegen die Wasserausbreitung
(Leiter und Abschirmung)
und einem Polyethylen-Aussenmantel
versehen. Die Kupferleiter haben
einen Querschnitt von 300 mm 2 .
Kabeltyp
Aussendurchmesser
Gewicht
132 kV 18 kV
F.O.
1, 2, 3 R S T RST
27cm
1 x 300 mm 2 Curm XDAluT 132 kV
74 mm
27cm
7,3 kg / m
27cm
27cm
Insgesamt fünf Rohre vom Ø 140
mm wurden dem 3200 m langen

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22
Kabeltyp : XDAluT 1 x 300 mm 2 Dicke Durchmesser
1
2
[ mm ] [ mm ]
3
1
Leiter 0.0 20.90
4
5
2
3
Innerer Halbleiter 1.20 23.30
Isolation 15.10 54.20
5
4
5
Äusserer Halbleiter 1.00 56.20
Quellband 1.40 59.00
6
6
Glatter Aluminiummantel 3.20 65.40
7
7
Korrosionsschutz 0.10 65.60
8 Aussenmantel 4.00 73.60
8
Gewicht : ~12.33 kg/m
Arbeiten
Die fünf Rohre wurden zu einer
horizontalen Lage zusammengesetzt
und stumpfgeschweisst, und alle 6
m wurde ein Ballast aus Stahlguss
(Gewicht je 70 kg) mit Briden aus
nichtrostendem Stahl befestigt. Dann
wurden die Rohre mit Wasser gefüllt
und auf den Seegrund versenkt.
Zwischenbauplatz: Aus Termin- und
Platzgründen wurden die Schweissarbeiten
an den (in Längen von
25 m gelieferten) Rohren sowie
die Befestigung des Ballasts in der
Gegend von Le Bouveret ausgeführt,
einem Ort, der relativ weit
vom Verlegungsort entfernt ist. Man
brauchte einen Platz auf festem
Grund, wo die Rohre zu grossen
Längen zusammengesetzt und dann
auf dem Wasser schwimmend
gelagert werden konnten. Der Rohrleitungsstrang
mit einer Länge von
3200 m wurde so in 8 Teilstücken
von je 400 m vormontiert.
Anschliessend wurden die 8 Teilstücke
zusammen als 400 m langes
und 12 m breites "Floss" (Gesamtgewicht
etwa 95 t) mit Kähnen von
Le Bouveret nach Genf geschleppt
und am Ufer entlang dem Quai von
Cologny zwischengelagert.
Dort begannen dann die Arbeiten
für die Verlegung der Rohre an
ihrem definitiven Standort. Die 8
Teilstücke von 400 m wurden einzeln
über den See in Richtung
Le Vengeron gezogen und miteinander
verbunden, mit Wasser
gefüllt (Flanschverbindunge) auf
den Seegrund versenkt, um schliesslich
die Verbindungskammern an
beiden Ufern an einem Stück miteinander
zu verbinden.
In der Zwischenzeit erfolgte im
Werk die Herstellung der drei
Längen von je 3200 m des 132-kV-
Kabels, sowie die Vorbereitung der

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Hanspeter Bosshard
23
Teile für die 6 Spezialverbindungen.
Das Einziehen der Kabel in die Rohre
erfolgte problemlos mit einer maximalen
Zugkraft von 1800 daN.
Hierauf konnten die Montagearbeiten
für die sechs Übergangsmuffen
beginnen, die genau wie die vorhergehenden
Arbeiten innert kürzester
Zeit durchgeführt werden mussten,
wobei nur noch drei Wochen bis
zum verlangten Endtermin für die
Wiederinbetriebnahme der gesamten
Verbindung zur Verfügung standen.
Drei Mittelspannungskabel von
ähnlicher Bauart (Typ XDAluT,
1 x 150-mm 2 , 20 kV) wurden auf
dem gleichen Trassee durch gleichzeitiges
Einziehen der drei Kabel in
das vierte Rohr installiert.
5
Zeitlicher Ablauf
Da es sich um eine für die Stadt
Genf lebenswichtige Verbindung
handelte, musste sie in kürzester
Frist wiederhergestellt werden.
Den Auftrag für die vollständige
Unterwasserkabelanlage (Rohre und
Kabel) erhielt unser Unternehmen im
März 2000.
Wichtigste Etappen
Der unbedingt einzuhaltende Termin
für die Inbetriebnahme der Leitung
war der 9. Juni 2000, (dieses
Datum entsprach der durch den Bau
der Halle 6 der Palexpo erforderlichen
vorübergehenden Abschaltung
einer 220-kV-Freileitung der EOS).
27. März Zusammensetzung von 5 Rohren zu einer horizontale
bis 20. April Lage mit einer Länge von 400 m, Verschweissung,
2000 Montage und Befestigung des Ballastes
(Bauplatz Le Bouveret)
3. Mai Transport der Rohre von Le Bouveret nach Genf,
schwimmend auf dem See (Dauer etwa 11 h)
Fabrikation der drei Längen von 3200 m
des 132-kV-Kabels
2. und 3. Mai Werksprüfungen
Vorbereitung der sechs Übergangsmuffen
9. bis 12. Mai Verlegung der Rohre im See (mit einer Unterbrechung
von zwei Tagen wegen schlechten Wetters)
18. bis 23. Mai Transport der Kabel zum Verlegungsort
(Trommel - Ø 4.2 m, Trommelgewicht 27 t)
18. bis 23. Mai Einziehen der Kabel in die Rohre
22. Mai Montage der Verbindungsmuffen
bis 9. Juni
9. Juni 2000! Unterspannungsetzung der Leitung
(um 16.14 Uhr)

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24
SCHLUSSWORT
Der Schlüssel zur Erfolgreichen
Verlegung, selbst bei schwierigen
Verhältnisssen, ist eine optimale
Vorbereitung.
5
Das Ziel besteht darin, dass das
Kabel mit der kleinstmöglichen
Zugkraft eingezogen wird.