Wo die Grenze verläuft
Nach IEC gelten als Niederspannungs-Energiekabel solche mit 0,6/1 kV nach IEC 60502-1 und als Mittelspannungskabel solche von 3,6/6 kV bis 18/30 kV nach IEC 60502-2. Dazwischen liegt eine Klasse 1,8/3 kV, die manche Projekte verwenden. Unterhalb von 0,6/1 kV liegen die Installationsleitungen nach IEC 60227 und den harmonisierten Codes mit 300/500 V und 450/750 V. Die Trennung ist nicht nur eine Frage der Spannungswerte: Beide Familien werden unterschiedlich gebaut, geprüft und gehandhabt, und nicht jedes Werk, das gutes Niederspannungskabel herstellt, kann auch Mittelspannungskabel fertigen.
Dieser Beitrag vergleicht beide anhand von Referenzmodellen aus dem Katalog eines Partnerwerks: ein Kabel 0,6/1 kV Cu/XLPE/PVC 4x25 mm2 (siehe Niederspannungskabel) und ein Kabel 8,7/15 kV Cu/XLPE/CTS/PVC 3x95 mm2 (siehe Mittelspannungskabel).
Unterschiede im Aufbau
Ein Niederspannungskabel ist ein einfacher Stapel: Leiter, Isolierung, Füller und Haltewendel, Mantel. Die Isolierung muss nur 0,6 kV gegen Erde halten, daher verwendet das Referenzmodell 0,9 mm XLPE. Das elektrische Feld um jede Ader ist schwach, und die Form der Leiteroberfläche spielt kaum eine Rolle.
Ein Mittelspannungskabel muss ein deutlich stärkeres Feld beherrschen. Jede Ader ist als Dreischichtsystem aufgebaut: eine halbleitende innere Leitschicht über dem Leiter, die XLPE-Isolierung und eine halbleitende äußere Leitschicht darüber. Diese werden meist gemeinsam extrudiert, damit sich keine Lufteinschlüsse dazwischen bilden, denn ein kleiner Hohlraum in der Isolierung eines Mittelspannungskabels kann Teilentladungen auslösen, die das XLPE mit der Zeit abtragen. Über der äußeren Leitschicht liegt ein metallischer Schirm, beim Referenzmodell Kupferband, bei anderen Konstruktionen Kupferdrähte, der die Außenfläche auf Erdpotenzial hält und Lade- und Fehlerströme führt. Der Leiter ist oft verdichtet, um unter der Leitschicht eine glatte, runde Oberfläche zu erhalten.
| Merkmal | 0,6/1 kV 4x25 mm2 | 8,7/15 kV 3x95 mm2 |
|---|---|---|
| Norm | IEC 60502-1 | IEC 60502-2 |
| Leiter | Mehrdrähtiges weichgeglühtes Kupfer, max. 0,727 ohm/km | Verdichtetes Kupfer, max. 0,193 ohm/km |
| Halbleitende Schichten | Keine | Innere und äußere Leitschicht |
| XLPE-Isolierung | 0,9 mm | 4,5 mm |
| Metallischer Schirm | Keiner | Kupferband auf jeder Ader |
| Außenmantel | PVC 1,8 mm | PVC 2,8 mm |
| Außendurchmesser | ca. 25 mm | ca. 61 mm |
| Gewicht | ca. 1.292 kg/km | ca. 5.403 kg/km |
Gewicht und Durchmesser erklären einen großen Teil des Kostenunterschieds. Das Mittelspannungskabel hat einen größeren Leiter, trägt aber auch die fünffache Isolierdicke, zwei Leitschichten und Kupferband auf jeder Ader und braucht größere Trommeln.
Der metallische Schirm ist zudem ein eigener Spezifikationspunkt. Art und Querschnitt werden vom Netzplaner passend zum Erdfehlerstrom und zur Abschaltzeit des Schutzes gewählt, daher sollte eine Leistungsverzeichnisposition für Mittelspannungskabel neben dem Leiter auch den Schirm nennen. Zwei Angebote, die beide „8,7/15 kV 3x95 mm2“ lauten, können sich in der Schirmausführung unterscheiden, und das günstigere enthält womöglich einfach weniger Kupfer im Schirm. Dieselbe Vorsicht gilt für einadrige Mittelspannungskabel, bei denen die Schirmerdung auf der Baustelle die Verluste beeinflusst und vom Planer, nicht vom Lieferanten, festgelegt wird. Ist der Schirm nicht angegeben, fragt der Desk den Planer, bevor ein Werk anbietet, und hält die Antwort im Datenblatt fest.
Unterschiede in der Prüfung
Beide Familien werden auf Leiterwiderstand nach IEC 60228, Isolier- und Manteldicke, Außendurchmesser und Kennzeichnung geprüft. Jede Niederspannungstrommel durchläuft außerdem eine Spannungs- oder Funkenprüfung der Isolierung. Das reicht in der Regel aus, um zu zeigen, dass ein Niederspannungskabel wie spezifiziert gebaut ist.
Mittelspannungskabel brauchen mehr. IEC 60502-2 schreibt für jede Trommel Stückprüfungen vor, darunter eine Wechselspannungsprüfung mit 3,5 U0 für 5 Minuten und eine Teilentladungsmessung nach IEC 60885-3, bei der die Entladung bei 1,73 U0 die angegebene Empfindlichkeit von 10 pC oder besser nicht überschreiten darf. Teilentladungsmessungen erfordern einen geschirmten Prüfraum und kalibrierte Ausrüstung, eines der deutlichsten Zeichen dafür, ob ein Werk für Mittelspannung eingerichtet ist. Typprüfungen, einmal je Konstruktion, ergänzen längere Spannungsprüfungen, Biegeprüfungen und Alterung. Unser Beitrag zur Teilentladungsprüfung erklärt, wie man die Protokolle liest.
Werksfähigkeit und Beschaffung
Viele Werke in Chinas Kabelclustern fertigen Niederspannungs-Energiekabel; weniger verfügen über die Extrusionslinien, die saubere Compound-Handhabung und die Prüfräume, die für Mittelspannung nötig sind. Der Katalog des Partnerwerks hinter unseren Referenzen deckt Mittelspannung bis 8,7/15 kV ab. Projekte mit 12/20 oder 18/30 kV werden einem anderen Werk zugeordnet, und der Desk prüft dessen Typprüfberichte und aktuelle Stückprüfprotokolle im Rahmen des Werksaudits, bevor es in die engere Wahl kommt.
Die Lieferzeit folgt demselben Muster. Die Lieferzeit von Energiekabeln hängt von Kupferbuchung, Materialvorbereitung, Produktionsplanung und Stückprüfungen ab, und Mittelspannungskabel durchlaufen mehr Prozessschritte und längere Prüfungen als Niederspannungskabel. Der Desk nennt keine pauschale Anzahl von Tagen; der Zeitplan jedes Auftrags wird schriftlich bestätigt, wie auf der Seite zu MOQ und Lieferzeit beschrieben.
Handling, Garnituren und Dokumente
Mittelspannungskabel verzeihen auf der Baustelle weniger. Sie haben größere Mindestbiegeradien, ihre Enden müssen mit Endkappen verschlossen bleiben, damit kein Wasser in den Schirm eindringt, und sie werden mit Garnituren abgeschlossen und verbunden, die auf Isolierdurchmesser und Schirmart abgestimmt sind. Wer den Lieferanten für Mittelspannungskabel wechselt, sollte das neue Datenblatt an den Lieferanten der Muffen und Endverschlüsse weitergeben, denn ein anderer Isolierdurchmesser kann andere Garnituren bedeuten.
Auch das Dokumentenpaket wächst. Ein Niederspannungsauftrag wird typischerweise mit Datenblatt, Protokollen zu Leiterwiderstand und Spannungsprüfung sowie einer Packliste je Trommel geliefert. Ein Mittelspannungsauftrag ergänzt Teilentladungsprotokolle je Trommel, den Typprüfbericht für die Konstruktion und oft trommelweise Längen, die mit dem Verlegeplan abgestimmt sind. Unser Beitrag zu Stück-, Auswahl- und Typprüfungen erklärt, was jedes Dokument belegt.
Die praktische Regel: Behandeln Sie eine Mittelspannungsposition im Leistungsverzeichnis als eigenen Beschaffungsvorgang mit eigener Werksprüfung, eigenem Prüfplan und eigenem Trommelplan. Wenn Sie das Leistungsverzeichnis vorliegen haben, senden Sie es über das Anfrageformular; der Desk trennt Nieder- und Mittelspannungspositionen, bevor er ein Werk um ein Angebot bittet.