Warum es keine einheitliche Bemessungstabelle gibt
Wer nach einer Tabelle für Kabelquerschnitte sucht, findet Tabellen, die einem Querschnitt einen Stromwert zuordnen. Diese Tabellen gelten nur für eine Verlegeart, eine Umgebungstemperatur, einen Isolierungstyp und eine Häufungsanordnung. Ändert sich einer dieser Punkte, ändert sich das Ergebnis. Deshalb veröffentlicht diese Website nie Strombelastbarkeiten in Ampere: Die Belastbarkeit eines Querschnitts hängt davon ab, wie das Kabel verlegt ist, und muss aus IEC 60364-5-52, BS 7671 oder dem NEC stammen, je nach Geltungsbereich, angewandt vom Projektplaner.
Was ein Einkäufer tun kann, ist die Methode zu verstehen. Die Querschnittswahl ergibt sich aus dem größten von drei, manchmal vier Ergebnissen: dem Querschnitt, der den Laststrom ohne Überhitzung führt, dem Querschnitt, der den Spannungsfall innerhalb der Grenze hält, dem Querschnitt, der einen Kurzschluss übersteht, bis die Schutzeinrichtung abschaltet, und nach vielen Errichtungsvorschriften dem Querschnitt, der die Schleifenimpedanz niedrig genug für die automatische Abschaltung hält. Der Nachweis, der den größten Leiter verlangt, bestimmt den Querschnitt.
Nachweis 1: Strombelastbarkeit
Der erste Nachweis fragt, ob der Leiter den Bemessungsstrom dauerhaft führen kann, ohne dass seine Isolierung ihre Höchsttemperatur überschreitet. Diese Grenze hängt von der Isolierung ab: XLPE ist für 90 °C im Dauerbetrieb ausgelegt, PVC für 70 °C, weshalb ein XLPE-Kabel gleichen Querschnitts meist mehr führen kann als ein PVC-Kabel. Der Beitrag XLPE oder PVC behandelt diesen Unterschied.
Die Verlegeart ist ebenso wichtig wie die Isolierung. IEC 60364-5-52 definiert Referenzverlegearten, etwa Kabel im Rohr in einer wärmegedämmten Wand, direkt befestigt, auf gelochter Kabelwanne, frei in Luft oder im Erdreich, und gibt für jede eine andere Belastbarkeit an. Korrekturfaktoren berücksichtigen dann:
- Umgebungstemperatur: Ein heißer Technikraum oder ein Dach in der Sonne verringert die Belastbarkeit.
- Häufung: Mehrere belastete Stromkreise auf derselben Pritsche, im selben Rohr oder Graben erwärmen sich gegenseitig.
- Bodenverhältnisse: Bei erdverlegten Kabeln der spezifische Wärmewiderstand des Bodens und die Verlegetiefe.
- Wärmedämmung: Von Gebäudedämmung umgebene Kabel verlieren einen großen Teil ihrer Belastbarkeit.
- Oberschwingungen: Bei vieradrigen Kabeln können Oberschwingungsströme im Neutralleiter einen größeren Querschnitt erfordern.
Nachweis 2: Spannungsfall
Jeder Leiter hat einen Widerstand, daher verliert der durchfließende Strom unterwegs Spannung. Auf kurzen Strecken ist das gering. Auf langen Strecken, etwa bei Zuleitungen über ein Gelände, Pumpenstromkreisen auf einem Feld oder den DC-Strängen und der AC-Sammelverkabelung eines Solarparks, ist der Spannungsfall oft der Nachweis, der den Querschnitt bestimmt, und der Leiter fällt größer aus, als der Strombelastbarkeitsnachweis allein verlangen würde. Die Grenze stammt aus den Errichtungsvorschriften oder der Projektspezifikation und wird meist als Prozentsatz der Nennspannung für den Stromkreis oder die gesamte Anlage angegeben.
Eingangsgrößen sind die Trassenlänge, der Bemessungsstrom, der Leiterwiderstand aus IEC 60228 oder dem Datenblatt und bei größeren Wechselstromkabeln die Reaktanz. Der Beitrag zum Spannungsfall rechnet die Methode mit Widerstandswerten durch, ohne Strombelastbarkeiten.
Nachweis 3: Kurzschlussfestigkeit
Bei einem Fehler fließt ein sehr hoher Strom, bis die Schutzeinrichtung öffnet. In diesen Millisekunden oder Sekunden erwärmt sich der Leiter rasch und darf die Kurzschlusstemperaturgrenze seiner Isolierung nicht überschreiten: 250 °C bei XLPE. Der Nachweis, oft adiabatischer Nachweis genannt, vergleicht die von der Schutzeinrichtung durchgelassene Energie mit dem, was der Leiter aufnehmen kann, und bei Stromkreisen nahe einem großen Transformator kann er den Querschnitt nach oben treiben, besonders bei Schutz- und Schirmleitern.
Bei Mittelspannungskabeln gilt derselbe Gedanke für den metallischen Schirm, der den Erdfehlerstrom für die festgelegte Dauer führen muss. Deshalb brauchen Mittelspannungsanfragen den Erdfehlerstrom und dessen Dauer, nicht nur den Phasenstrom; die Seite zu Mittelspannungskabeln zeigt den Aufbau mit Kupferbandschirm, den Partnerwerke liefern.
Die Eingangsdaten, die Einkäufer sammeln sollten
Der Desk bemisst keine Kabel und ersetzt nicht den Projektplaner. Eine Anfrage, die die Bemessungsdaten bereits enthält, ermöglicht es Partnerwerken aber, die Konstruktion zu bestätigen, und ein Planer kann die Querschnitte schnell prüfen. Sammeln Sie die Daten aus der folgenden Tabelle.
| Eingangsgröße | Beeinflusst welchen Nachweis | Meist geliefert von |
|---|---|---|
| Bemessungsstrom und Schutzeinrichtung | Strombelastbarkeit, Kurzschluss | Elektroplaner |
| Verlegeart und Trasse | Strombelastbarkeit | Planer oder Errichter |
| Umgebungs- oder Bodentemperatur | Strombelastbarkeit | Standortdaten |
| Anzahl gehäufter Stromkreise | Strombelastbarkeit | Lagepläne |
| Trassenlänge | Spannungsfall, Schleifenimpedanz | Lagepläne |
| Grenze für den Spannungsfall | Spannungsfall | Errichtungsvorschriften oder Projektspezifikation |
| Unbeeinflusster Kurzschlussstrom und Abschaltzeit | Kurzschluss | Netzbetreiber oder Netzstudie |
| Isolierungstyp und Leitermetall | Alle Nachweise | Spezifikation |
Die Methode im Überblick
- Konstruktion wählen: Kupfer oder Aluminium, XLPE oder PVC, Aderzahl, bei Erdverlegung Bewehrung.
- Grundbelastbarkeit ermitteln: aus den maßgebenden Tabellen für die Verlegeart.
- Korrekturfaktoren anwenden: Temperatur, Häufung, Boden und Wärmedämmung, und den kleinsten Querschnitt wählen, dessen korrigierte Belastbarkeit den Bemessungsstrom abdeckt.
- Spannungsfall prüfen: mit Widerstand und Länge; bei Überschreitung der Grenze den Querschnitt erhöhen.
- Kurzschluss und Erdfehler prüfen: bei Bedarf erneut erhöhen.
- Begründung festhalten: den maßgebenden Nachweis je Stromkreis, damit spätere Ersatzlösungen beurteilt werden können.
Drei Fehler wiederholen sich in Leistungsverzeichnissen, die der Desk prüft. Querschnitte aus einer Tabelle für Kabel frei in Luft werden für Kabel im Rohr oder für gehäuft erdverlegte Kabel verwendet. Ein auf Strombelastbarkeit geprüfter Querschnitt wird auf einer langen Strecke nie auf Spannungsfall geprüft. Und eine Kupferplanung wird auf Aluminium oder eine andere Norm umgestellt, ohne einen der Nachweise zu wiederholen. Jeder dieser Fehler erzeugt ein unterdimensioniertes Kabel, das womöglich jede Werksprüfung besteht, denn das Werk prüft den Leiter gegen seinen Nennquerschnitt, nicht gegen den Stromkreis.
Der endgültige Querschnitt wird dann Teil der Typbezeichnung auf der Bestellung und bei der Ankunft durch die Prüfung des Leiterwiderstands verifiziert. Ein Metallwechsel verändert jeden Schritt: Der Beitrag Kupfer oder Aluminium erklärt, warum Aluminium normalerweise größer ausfällt. Für die umfassendere Methode lesen Sie den Leitfaden zur Kabelbemessung, und wenn die Querschnitte bestätigt sind, senden Sie sie mit Ihren Trassenlängen über das Anfrageformular.