Zwei Compounds, zwei Temperaturgrenzen
Die meisten Niederspannungs-Energiekabel auf einer Beschaffungsliste verwenden eines von zwei Isoliercompounds. PVC (Polyvinylchlorid) ist ein Thermoplast: Es erweicht bei Erwärmung und lässt sich wieder aufschmelzen. XLPE (vernetztes Polyethylen) beginnt als Polyethylen, wird aber nach der Extrusion vernetzt, sodass seine Moleküle zu einem Netzwerk verbunden sind, das bei Erwärmung nicht wieder flüssig wird. Dieser chemische Unterschied steht hinter den beiden Zahlen, die Einkäufer auf jedem Datenblatt sehen: eine maximale Dauer-Leitertemperatur von 90 C für XLPE gegenüber 70 C für PVC und eine Kurzschlussgrenze von 250 C für XLPE.
Dies sind Leitertemperaturen, keine Raumtemperaturen. Sie sagen dem Projektplaner, wie heiß Kupfer oder Aluminium im Normalbetrieb werden darf und wie heiß für einige Sekunden bei einem Fehler, bevor die Isolierung zu altern beginnt. Für sich genommen sagen sie niemandem, wie viel Strom ein Kabel führen kann. Das hängt von Verlegeart, Häufung, Umgebungstemperatur und Bodenverhältnissen ab und wird je Verlegeart nach IEC 60364-5-52, BS 7671 oder dem NEC ermittelt, je nach Geltungsbereich, bestätigt durch den Projektplaner.
Nebeneinander
| Eigenschaft | XLPE | PVC |
|---|---|---|
| Werkstofftyp | Duroplast (vernetzt) | Thermoplast |
| Max. Dauer-Leitertemperatur | 90 C | 70 C |
| Kurzschluss-Leitertemperatur | 250 C | Niedriger; laut Norm oder Datenblatt |
| Typischer Einsatz | 0,6/1-kV-Energiekabel nach IEC 60502-1; alle Mittelspannungskabel nach IEC 60502-2 | Installationsleitungen und flexible Leitungen nach IEC 60227; Steuerleitungen; manche 0,6/1-kV-Energiekabel |
| Halogengehalt | Halogenfreies Compound; das Kabel ist nur LSZH, wenn auch der Mantel es ist | Enthält Chlor |
| Übliche chinesische Bezeichnung | YJV (Cu/XLPE/PVC), YJLV (Aluminium) | VV (Cu/PVC/PVC) |
| Referenzbeispiel | 0,6/1 kV 4x25 mm2, XLPE 0,9 mm (Katalog eines Partnerwerks) | 450/750 V 1x2,5 mm2, PVC 0,8 mm (Katalog eines Partnerwerks) |
Die Referenzwerte stammen aus dem Katalog eines Partnerwerks und sind typisch für ihre Kategorie; die Konstruktion für Ihren Auftrag wird im Datenblatt bestätigt. Das vollständige Niederspannungs-Referenzmodell finden Sie auf der Seite zu Niederspannungskabeln, die Compound-Optionen für jede Schicht auf der Seite zu Isolierungen und Mänteln.
Was die höhere Temperatur bringt
Da XLPE einen heißeren Leiter verträgt, kann ein XLPE-Kabel in der Regel mehr Strom führen als ein PVC-Kabel mit demselben Leiter bei gleicher Verlegung. In der Praxis kann das einen um eine Stufe kleineren Leiter für dieselbe Last bedeuten oder mehr Reserve beim gleichen Querschnitt. Der Planer prüft weiterhin Spannungsfall und Kurzschlussfestigkeit, der Gewinn ist also nicht automatisch; auf langen Strecken entscheidet oft der Spannungsfall über den Querschnitt, unabhängig von der Isolierung. Der Beitrag zur Querschnittswahl geht die drei Nachweise durch.
Die Kurzschlussgrenze von 250 C ist bei größeren Zuleitungen wichtig. Bei einem Fehler erwärmt sich der Leiter in Sekundenbruchteilen, und das Kabel muss überstehen, bis die Schutzeinrichtung abschaltet. Eine höhere zulässige Fehlertemperatur hilft dem Kabel, diesen Nachweis bei einem gegebenen Leiterquerschnitt zu bestehen.
XLPE hat außerdem geringere dielektrische Verluste und bessere elektrische Eigenschaften als PVC, weshalb jedes Mittelspannungskabel nach IEC 60502-2 XLPE (oder ein anderes vernetztes Compound) statt PVC verwendet. In der Niederspannung ist der elektrische Unterschied weniger wichtig als der thermische.
Wo PVC weiterhin sinnvoll ist
PVC bleibt die übliche Wahl für Installationsleitungen, flexible Leitungen und Steuerleitungen. Es ist leicht zu verarbeiten, lässt sich gut einfärben, nimmt einen klaren Aufdruck an und ist bei den für kleine Leiter verwendeten Dicken flexibel. Die Familie 60227 IEC 01 (H07V-U, H07V-R, H07V-K) und die Leitung H05VV-F sind PVC-Konstruktionen, ebenso die Steuerleitung vom Typ KVV im Katalog des Partnerwerks. Bei kleinen Endstromkreisen ist die 70-C-Grenze selten die Einschränkung.
Manche Märkte erwarten PVC-Energiekabel auch aus Gewohnheit oder aufgrund örtlicher Normen, etwa Konstruktionen vom Typ NYY in Teilen Südostasiens. In diesen Fällen ist die Entscheidung eher eine Markt- als eine technische Frage; der Beitrag NYY oder CV behandelt diesen Vergleich für thailändische Projekte.
Mantel, Rauch und Halogen: eine eigene Frage
Isolierung und Mantel sind verschiedene Schichten, und Einkäufer nehmen mitunter an, ein XLPE-Kabel sei automatisch raucharm und halogenfrei. Das ist es nicht. Ein YJV-Kabel hat XLPE-Isolierung und einen PVC-Außenmantel, im Brandfall setzt es also weiterhin Chlorwasserstoff aus dem Mantel frei. Ein Kabel ist nur dann LSZH, wenn auch Mantel, Füller und Bänder halogenfrei sind, und das wird durch Prüfberichte nach IEC 61034 und IEC 60754 belegt, nicht durch den Namen der Isolierung. Der Beitrag zu LSZH-Mänteln erklärt diese Prüfungen.
Auch das Flammverhalten ist eine Eigenschaft des gesamten Kabels. Beide Konstruktionen können laut Prüfbericht flammwidrig nach IEC 60332-1-2 ausgeführt werden, und in der EU gilt die in der DoP erklärte CPR-Klasse für das fertige Kabel, nicht für das Isoliercompound.
Alterung, Qualität und Spezifikation
Isoliercompounds versagen, wenn die Rezeptur falsch ist, nicht nur, wenn das Kabel heiß läuft. Ein vielfach berichteter australischer Rückruf 2013-2014 betraf Installationskabel, dessen PVC-Isolierung die Alterungsanforderungen nicht erfüllte: Laut ACCC waren rund 4.000 km Kabel und etwa 40.000 Wohnungen und Betriebe betroffen. Das Problem war das Compound, nicht der Leiterquerschnitt. Deshalb fragt der Desk im Typprüfbericht nach Ergebnissen der Wärmealterung und thermischen Prüfungen, nicht nur nach dem Leiterwiderstand.
Bei XLPE ist die entsprechende Prüfung der Vernetzungsgrad, meist durch eine Wärmedehnungsprüfung (Hot-Set-Test) im Typ- und Auswahlprüfprogramm nachgewiesen. Schlecht vernetztes XLPE verhält sich bei hoher Temperatur eher wie einfaches Polyethylen. Eine Spannungs- oder Funkenprüfung als Stückprüfung deckt keines der beiden Probleme auf, weshalb die Seite zu Prüfung und Inspektion Auswahl- und Typprüfprotokolle neben den Stückprüfungen aufführt.
Eine klare Isolierzeile auf der Bestellung lautet so:
- Compound und Temperatur: XLPE, 90 C Leitertemperatur, oder PVC, 70 C.
- Norm: IEC 60502-1 für 0,6/1-kV-Energiekabel, IEC 60227 für Installations- und flexible Leitungen oder die nationale Entsprechung.
- Dicke: Nenn-Isolierdicke nach Norm, mit am Muster geprüfter Mindestdicke.
- Protokolle: Stückprüfprotokolle je Trommel sowie der Typprüfbericht mit Alterung und bei XLPE Wärmedehnungsprüfung.
Senden Sie die Kabelliste mit diesen vier Zeilen über das Anfrageformular; MOQ je Querschnitt und Trommellänge behandelt die Seite zu MOQ und Lieferzeit.