Zwei Aufgaben, ein Wort
Ein Kabelschirm (im US-Sprachgebrauch oft „shield“) ist eine leitfähige Schicht, die eine oder mehrere isolierte Adern umgibt. Wozu er dient, hängt vom Kabel ab:
- Energieschirme in Mittelspannungskabeln halten die Außenseite der Isolierung auf Erdpotenzial, sodass das elektrische Feld in der Isolierung bleibt und gleichmäßig verteilt ist. Der metallische Schirm führt außerdem den Ladestrom und bei einem Erdfehler den Fehlerstrom zur Quelle zurück. Er ist eine Sicherheits- und Leistungsschicht, die der Planer bemisst.
- EMV-Schirme in Mess-, Steuer-, Daten- und Koaxialkabeln verringern elektrische Störungen. Sie halten äußere Störsignale von schwachen Nutzsignalen fern und verhindern, dass die eigenen Signale des Kabels abstrahlen. Hier sind Bedeckung und Kopplungswiderstand das Maß, nicht der Fehlerstrom.
Beide verwenden Kupfer oder Aluminium, beide werden geerdet, und beide erscheinen im Datenblatt als „Schirm“. Ein für ein Mittelspannungskabel ausgelegter Kupferbandschirm ist jedoch kein Ersatz für ein Geflecht in einer Messleitung, und umgekehrt gilt dasselbe.
Schirmarten nebeneinander
| Schirmart | Typisches Kabel | Hauptzweck | Was zu spezifizieren ist |
|---|---|---|---|
| Kupferbandschirm (CTS) | Mittelspannungs-Energiekabel nach IEC 60502-2 | Erdpotenzial, Lade- und Fehlerstrom | Banddicke und Überlappung nach Norm; Fehlerstromanforderung vom Planer |
| Kupferdrahtschirm | Mittelspannungs-Energiekabel, oft einadrig | Wie oben, mit höherer Fehlerstromtragfähigkeit bei größeren Querschnitten | Schirmquerschnitt in mm2 gemäß Fehlerberechnung des Planers |
| Kupferdrahtgeflecht | Mess- und Steuerleitungen (Typ KVVP) | Störschutz, flexibel | Geflechtwerkstoff und Bedeckung laut Datenblatt |
| Aluminium- oder Kupferfolie mit Beidraht | Messpaare, geschirmte Datenkabel | Vollständige Bedeckung gegen hochfrequente Störungen | Folienart, Beidrahtquerschnitt, Gesamt- oder Einzelschirm |
| Folie plus Geflecht | Koaxialkabel wie RG6, manche industrielle Datenkabel | Breitbandige Schirmung | Geflechtwerkstoff und Bedeckung laut Datenblatt |
Den Überblick über Schirm- und Bewehrungsschichten finden Sie auf der Seite zu Bewehrung und Schirmen.
Mittelspannung: Kupferband oder Kupferdraht
Die Referenz-Mittelspannungskonstruktion auf unserer Seite zu Mittelspannungskabeln ist ein Kabel 8,7/15 kV Cu/XLPE/CTS/PVC 3x95 mm2 aus dem Katalog eines Partnerwerks: verdichteter Kupferleiter, innere Leitschicht, 4,5 mm XLPE, äußere Leitschicht, dann ein Kupferbandschirm auf jeder Ader, mit Füllern unter einem 2,8 mm PVC-Mantel verseilt, etwa 61 mm Außendurchmesser. Das Kupferband liegt über der halbleitenden äußeren Leitschicht, die im Beitrag zu halbleitenden Schichten erklärt wird.
Kupferband ist kompakt und bei dreiadrigen Kabeln üblich. Ein Kupferdrahtschirm, oft mit einer Gegenwendel, ist bei einadrigen Kabeln üblich und dort, wo der Erdfehlerstrom des Netzes hoch ist, denn der Schirmquerschnitt lässt sich einfach durch zusätzliche Drähte erhöhen. Der erforderliche Schirmquerschnitt ergibt sich aus Erdfehlerstrom und -dauer des Netzes, die nur der Planer oder der Netzbetreiber kennt. Ein Einkäufer sollte den Mittelspannungsschirm nie aus Gewohnheit wählen; die Spezifikation muss ihn nennen, und das Werk muss die Konstruktion im Umfang seiner Typprüfung bestätigen.
Mess- und Steuertechnik: Geflecht und Folie
Messsignale wie 4-20-mA-Schleifen, Thermoelement- und Sensorleitungen arbeiten mit niedrigen Pegeln neben Energiekabeln und Antrieben und brauchen daher Schutz vor Störungen. Die Referenz-Messleitung auf unserer Seite zu Messleitungen ist ein Kabel 450/750 V 4x1,5 mm2 mit Gesamtschirm (Typ KVVP): Kupferleiter, 0,7 mm PVC-Isolierung, Füller, ein Polyesterband, ein Kupferdrahtgeflecht und ein 1,2 mm PVC-Mantel, mit einem Außendurchmesser von höchstens 12,2 mm.
Ein Geflecht ist flexibel und robust und wirkt gut gegen niederfrequente Störungen; seine Wirksamkeit steigt mit der Bedeckung, die im Datenblatt angegeben wird. Folie bietet vollständige Bedeckung und wirkt gut bei höheren Frequenzen, ist aber dünn und wird meist mit einem blanken Beidraht kombiniert, damit sie aufgelegt werden kann. Viele Prozessanlagen spezifizieren einzeln geschirmte Paare plus Gesamtschirm, gebaut nach Normen wie EN 50288-7 oder PAS 5308. Diese Konstruktionen liegen außerhalb des Partnerkatalogs hinter unserer Seite zu Messleitungen und werden spezialisierten Werken zugeordnet.
Wie ein Signalschirm geerdet wird, ist eine Planungsentscheidung. Die einseitige Erdung von Messleitungsschirmen ist gängige Praxis, um Erdschleifen zu vermeiden, die Regel legt aber die Messtechniknorm des Projekts fest.
Daten- und Koaxialkabel
Datenkabel der Kategorien gibt es ungeschirmt (U/UTP, wie die Cat6-Referenz auf unserer Seite zu LAN- und Koaxialkabeln) oder mit Folien- und Geflechtschirmen in verschiedenen Kombinationen, behandelt im Beitrag UTP, FTP oder S/FTP. Koaxialkabel wie RG6 haben immer einen Schirm, denn der Schirm ist der Außenleiter der Übertragungsleitung: Die Referenzkonstruktion RG6 verwendet eine verbundene Aluminiumfolie plus Geflecht, Geflechtwerkstoff und Bedeckung laut Datenblatt. In beiden Familien wirkt ein geschirmtes Kabel nur dann wie vorgesehen, wenn Steckverbinder und Patchfelder den Schirm bis zur Erde fortführen.
Schirme verändern auch das Kabel selbst. Folie und Geflecht erhöhen Durchmesser, Gewicht und Steifigkeit, sodass ein geschirmtes Datenkabel Pritschen und Rohre schneller füllt und einen größeren Biegeradius braucht als sein ungeschirmtes Gegenstück. Der Geflechtwerkstoff ist ein weiterer zu bestätigender Punkt: Manche günstigen Koaxial- und Datenkabel verwenden Aluminium- oder Aluminium-Magnesium-Geflecht, wo ein Einkäufer Kupfer annehmen würde. Keines davon ist für jeden Einsatz falsch, das Datenblatt sollte es aber nennen und das Muster dazu passen. Bei der Vorversandinspektion schneidet der Desk ein kurzes Ende von einer Trommel ab und prüft die Schirmschichten gegen die vereinbarte Konstruktion.
Wie Sie Schirme in einem Auftrag prüfen
- Zweck angeben: Mittelspannungsschirm für Fehlerstrom oder EMV-Schirm für Signale.
- Konstruktion angeben: Kupferband, Kupferdraht, Geflecht, Folie mit Beidraht oder Folie plus Geflecht, und ob der Schirm als Gesamtschirm, als Einzelschirm je Paar oder beides ausgeführt ist.
- Die maßgebenden Zahlen angeben: Schirmquerschnitt bei Mittelspannung; Geflechtbedeckung und Beidrahtquerschnitt bei Messleitungen, laut Datenblatt.
- Protokolle prüfen: bei Mittelspannung Spannungs- und Teilentladungsprüfung als Stückprüfung je Trommel; bei geschirmten Signalkabeln die Schirmdurchgängigkeit bei der Inspektion.
Geschirmte Kabel erfordern einen zusätzlichen Prozessschritt, die Lieferzeit kann daher länger sein als bei einfachen Konstruktionen; sie wird je Auftrag schriftlich bestätigt, mit typischen Bereichen auf der Seite zu MOQ und Lieferzeit. Senden Sie die Kabelliste mit der Schirmanforderung über das Anfrageformular.