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Aufbau einer Kabelanlage

Freileitungen sind in der Landschaft oft weithin sichtbar. In dieser Hinsicht können Erdkabel Vorteile bieten. Vollkommen „unsichtbar" ist diese Übertragungstechnologie allerdings auch nicht: Oberhalb der Kabelanlage muss ein Schutzstreifen von tiefwurzelnden Bäumen und Gebäuden freigehalten werden. Darüber hinaus besteht eine Erdkabelstrecke aus vielen Komponenten – den Erdkabeln selbst sowie Muffen, Kabelübergabestationen und bei Wechselspannung Kompensationsanlagen. Deren Hauptbestandteil sind Drosselspulen, die schon jetzt in einigen Amprion-Umspannanlagen installiert sind. Drosselspulen ähneln großen Transformatoren.

Wir schalten sie immer dann ins Netz, wenn die Spannung auf einer Leitung zu hoch ist. Die Drosselspulen kompensieren Blindleistung und senken damit die Spannung auf der Leitung wieder ab. Im gegenteiligen Fall, also bei zu niedriger Spannung auf einer Leitung, kommen Kompensationsanlagen wie zum Beispiel Kondensatorbänke zum Einsatz.

1. Kabelmantel - Schützt das Kabel, insbesondere vor Feuchtigkeit
2. Drahtschirm - Steuert das elektrische Feld und leitet Fehlerströme ab
3. Isolierschicht - Isoliert den spannungsführenden elektrischen Leiter
4. Elektrischer Leiter - Leitet den Strom

Erdkabel als Übertragungsmedium

Erdkabel bestehen im Wesentlichen aus einem elektrischen Leiter, einem Isoliersystem, einem Drahtschirm und einem Kabelmantel. Im Inneren liegt der spannungsführende elektrische Leiter – bei Höchstspannung besteht dieser meist aus Kupfer. Ihn umgibt ein Isoliersystem, dessen Hauptkomponente beispielsweise aus Kunststoff besteht. Ein äußerer Drahtschirm aus Kupfer leitet Fehlerströme ab und hält das elektrische Feld im Kabel. Der äußere Kabelmantel schützt das Kabel vor Feuchtigkeit.

Muffen als Verbindungsstücke

Höchstspannungskabel können – bedingt durch die Transportlogistik – an Land nur in Teilstücken von derzeit etwa 1.000 bis 1.300 Metern Länge zur Baustelle geliefert werden. Brücken und andere Bauwerke setzen dem Transport der schweren Kabeltrommeln Grenzen. Die Kabelstücke müssen wir deshalb beim Verlegen über Muffen verbinden. Um bei Bedarf Messungen durchführen zu können, sind bei manchen Muffen die Anschlüsse von außen erreichbar.

Kabelübergabestation zur Netzanbindung

Dort, wo die Kabel in die Erde hinein- oder wieder herausgeführt werden, bauen wir Kabelübergabestationen.

Sie sind jeweils notwendig, um Freileitungen und Erdkabel zu verbinden. Eine solche Station ähnelt einer kleinen Umspannanlage. Im Wechselspannungsnetz sind bei längeren Kabelabschnitten darüber hinaus Drosselspulen erforderlich, um die Blindleistung zu kompensieren. Sie benötigen zusätzliche Schaltvorrichtungen und erhöhen damit den Platzbedarf der gesamten Kabelübergabestation.

Isoliermedien von Erdkabeln

In der Wechselspannungstechnik werden heutzutage fast ausschließlich Kabel mit Kunststoffisolierung verwendet. Sie haben sich aufgrund der vorfertigbaren Muffentechnik, die vor Ort schneller zu montieren ist, und besseren Betriebseigenschaften gegenüber allen anderen Isoliertypen durchgesetzt. Die Isolierung selbst besteht in der Regel aus Polyethylen (PE), das in einem thermisch-chemischen Prozess zum sogenannten VPE vernetzt wird. Dadurch kann das Kabelsystem bei höheren Temperaturen betrieben werden. Es handelt sich hierbei jedoch um eine Einschichtisolierung, die in jedem Fehlerfall der Isolierung aufwendig repariert werden muss (Reparaturmuffen). Kunststoffisolierte Kabelsysteme sind von der Mittelspannung bis hin zur 500-kV-Spannungsebene am Markt verfügbar.

Kabelsysteme für Gleichspannung sind ähnlich aufgebaut wie für Wechselspannung, haben aber deutlich höhere Anforderungen an das Isolierungsmaterial und an die Muffentechnik. In der Gleichspannungstechnik verfügen viele Kabelsysteme über eine Papier-Masseimprägnierung als Isolierung (MI). Dabei werden Papiere in vielen Lagen um den Kupferleiter gewickelt und anschließend mit einer Tränkmasse imprägniert. Diese Technologie ist erprobt und bietet zudem einen Vorteil: Die Isoliermasse kann kleine Fehler in der Isolierung in gewissen Grenzen „selbstheilend" beseitigen. Großer Nachteil dieser Technologie ist die äußerst aufwendige Montage der Muffen, die vor Ort gewickelt werden müssen. In jüngerer Zeit kommen auch Kabel mit Kunststoffisolierung zum Einsatz. Erste Erfahrungen werden derzeit in der Spannungsebene bis zu 320 Kilovolt gewonnen.