Was Teilentladung ist
In einem Mittelspannungskabel liegt die XLPE-Isolierung zwischen zwei halbleitenden Schirmen: dem Leiterschirm innen und dem Isolierschirm außen, darüber ein Kupferband- oder Kupferdrahtschirm. Dazwischen ist das elektrische Feld hoch und bei einem guten Kabel gleichmäßig. Ein Hohlraum in der Isolierung, ein Fremdpartikel oder eine Spitze am Übergang zwischen Schirm und XLPE konzentriert dieses Feld. Ist es stark genug, entstehen kleine elektrische Entladungen über den Fehler hinweg, ohne die gesamte Isolierung zu überbrücken. Das ist Teilentladung (TE).
TE führt nicht sofort zum Ausfall – genau deshalb ist sie so wichtig. Jede Entladung erodiert die Isolierung um den Fehler, und mit der Zeit kann der Schaden wachsen, bis das Kabel im Betrieb durchschlägt. Eine Spannungsprüfung kann ein Kabel mit einem kleinen Fehler bestehen lassen; eine TE-Prüfung ist darauf ausgelegt, ihn zu finden. Aus diesem Grund ist die TE-Messung bei geschirmten MS-Kabeln eine Stückprüfung an jeder gefertigten Länge. Niederspannungskabel nach IEC 60502-1 unterliegen dieser Anforderung nicht, da sie kein geschirmtes Feld zu beherrschen haben.
Die Stückprüfung nach IEC 60502-2
IEC 60502-2 gilt für Energiekabel mit extrudierter Isolierung in den Spannungsklassen 3,6/6 kV bis 18/30 kV. Ihre TE-Stückprüfung wird nach dem Verfahren der IEC 60885-3 gemessen. Die Prüfspannung wird auf 2 U0 angehoben und kurz gehalten, dann auf 1,73 U0 abgesenkt; dort darf das Kabel keine Entladung oberhalb der angegebenen Empfindlichkeit zeigen. Für die Stückprüfung beträgt diese Empfindlichkeit 10 pC oder besser. U0 ist die Bemessungsspannung zwischen Leiter und Schirm: 8,7 kV bei einem 8,7/15-kV-Kabel.
Neben der TE-Prüfung wird bei der Stückspannungsprüfung 3,5 U0 für 5 Minuten ohne Durchschlag angelegt. Die Tabelle zeigt diese Vielfachen für jede Klasse gerundet, nur zur Orientierung; der Prüfplan übernimmt seine Werte stets aus der Norm und dem Auftrag.
| Spannungsklasse | U0 | TE-Messung bei 1,73 U0 | Spannungsprüfung bei 3,5 U0, 5 min |
|---|---|---|---|
| 3,6/6 kV | 3,6 kV | etwa 6,2 kV | etwa 12,6 kV |
| 6/10 kV | 6 kV | etwa 10,4 kV | 21 kV |
| 8,7/15 kV | 8,7 kV | etwa 15,1 kV | etwa 30,5 kV |
| 12/20 kV | 12 kV | etwa 20,8 kV | 42 kV |
| 18/30 kV | 18 kV | etwa 31,1 kV | 63 kV |
Der Partnerkatalog hinter unserer Seite zu MS-Energiekabeln deckt Klassen bis 8,7/15 kV ab, mit einer Referenzkonstruktion 8,7/15 kV Cu/XLPE/CTS/PVC 3x95 mm2; höhere Klassen werden einem anderen Werk mit passender Prüfkapazität zugeordnet.
Warum die Empfindlichkeit die entscheidende Zahl ist
Ein TE-Ergebnis „keine Entladung festgestellt“ bedeutet für sich genommen nichts. Es bedeutet nur, dass keine Entladung oberhalb dessen auftrat, was das System in diesem Moment erkennen konnte. Ist der Prüfraum elektrisch gestört oder das System schlecht kalibriert, kann die Nachweisschwelle weit über 10 pC liegen, und echte Fehler bleiben unentdeckt. Deshalb knüpft die Norm die Anforderung an eine angegebene Empfindlichkeit, und deshalb nennt ein guter Bericht diese.
Ein brauchbares TE-Protokoll je Trommel zeigt:
- Trommelnummer, Kabeltypbezeichnung und geprüfte Länge.
- Kalibrierung mit einer bekannten Ladung vor der Prüfung und die daraus resultierende Empfindlichkeit in pC.
- Grundstörpegel während der Prüfung.
- Spannungsverlauf: die Stufe mit 2 U0 und die Messung bei 1,73 U0.
- Den gemessenen TE-Pegel und die Aussage bestanden oder nicht bestanden gegenüber der angegebenen Empfindlichkeit.
- Prüfdatum, Gerätekennung und Unterschrift der verantwortlichen Person.
Auch ein nicht bestandenes TE-Ergebnis verdient ein klares Verfahren. Ein Werk darf nach Reinigung oder Neuherstellung der für die Prüfung verwendeten Endverschlüsse erneut prüfen, denn Entladungen an einem schlecht vorbereiteten Prüfendverschluss können wie Entladungen im Kabel aussehen. Das ist legitim, aber das Protokoll sollte beide Ergebnisse und den Grund der Wiederholung zeigen. Bleibt die Entladung bestehen, sollte die Länge abgelehnt oder der fehlerhafte Abschnitt geortet und herausgeschnitten werden; die verbleibenden Längen werden dann erneut geprüft und unter neuen Trommelnummern erfasst. Fragen Sie das Werk, wie oft Längen die TE-Prüfung nicht bestehen und wie damit umgegangen wird; eine glaubwürdige Antwort mit Protokollen sagt mehr über die Isolierlinie als jede Broschüre.
Woher TE-Fehler kommen
Die meisten TE-Quellen entstehen in der Fertigung, weshalb das Audit eines MS-Werks die Isolierlinie genau betrachtet. Verunreinigungen im XLPE-Compound, unsachgemäße Compoundhandhabung in einem offenen Bereich, eine unregelmäßige Grenzfläche zwischen Schirmen und Isolierung sowie Feuchtigkeit oder Hohlräume durch unvollständige Verarbeitung sind typische Ursachen. Auch Schäden nach der Fertigung zählen: Ein Kabel, das unter seinem Mindestbiegeradius gebogen, auf einer schlecht gelagerten Trommel gequetscht oder mit unversiegelten Enden gelassen wurde, sodass Feuchtigkeit in den Schirm eindringt, kann später Entladungen entwickeln, obwohl es die Werksprüfung bestanden hat. Die Checkliste zum Werksaudit nennt, worauf vor Ort zu achten ist, und Vermeidung von Trommelschäden behandelt die Lagerseite.
Bezeugung und Prüfungen vor Ort
Bei Versorger- und Ingenieurprojekten ist es üblich, TE- und Spannungsprüfungen an ausgewählten Trommeln vor dem Versand zu bezeugen. Die Bezeugung funktioniert am besten, wenn der Käufer die Trommeln am Prüftag selbst auswählt, den Kalibrierschritt beobachtet und der Inspektor eine Kopie der Rohergebnisse mitnimmt. Planen Sie einen Prüftag ein; wie lange eine TE-Prüfung dauert, hängt von der Zahl der Trommeln und vom Prüfraum ab und wird mit dem Werk abgestimmt.
Nach der Installation kann das Projekt eigene Inbetriebnahmeprüfungen mit eingebauten Muffen und Endverschlüssen durchführen. Diese sind von der werkseitigen Stückprüfung getrennt und werden vom Projektingenieur und vom Netzbetreiber festgelegt. Ein einwandfreies werkseitiges TE-Protokoll liefert eine Ausgangsbasis: Zeigen spätere Vor-Ort-Prüfungen Entladungen, liegt das Problem eher in einer Garnitur oder in der Montage als im Kabel selbst. Unsere Seite zu Versorgung und Netz erläutert, wie MS-Kabel in ein Verteilnetzprojekt passen.
TE in den Auftrag aufnehmen
Schreiben Sie die TE-Anforderung ausdrücklich ins Spezifikationsblatt: TE-Stückprüfung an jeder Trommel nach IEC 60502-2, gemessen nach IEC 60885-3, mit angegebener Empfindlichkeit und vollständigen Protokollen zusammen mit den Versanddokumenten. Ergänzen Sie die Bezeugung, wenn das Projekt sie verlangt. Die Lieferzeit für MS-Kabel hängt von der Kupfereindeckung, dem Belegungsplan der Isolierlinie und den Stückprüfungen ab und wird je Auftrag schriftlich bestätigt; siehe MOQ und Lieferzeit. Um einen Mittelspannungsauftrag einzugrenzen, senden Sie das Leistungsverzeichnis über das Anfrageformular.