Erwärmung von Kabeln im Erdreich

Numerische und experimentelle Bestimmung der Temperaturen belasteter Kabel

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Erwärmung von Kabeln im Erdreich

Erwärmung von Kabeln im Erdreich (IEC 60287, IEC 60853, DIN VDE 0298-4, DIN VDE 0276-603, DIN VDE 0276-1000 ff)

Es wird der Stand der Technik für die thermische Bemessung von erdverlegten Kabelanlagen (Energiekabel) vorgestellt.

In einem ersten Schritt werden die Ergebnisse zu den Messungen der thermischen Eigenschaften des Bettungsmaterials und des umgebenden Erdreiches behandelt. Danach werden die Erkenntnisse auf reale Regelgrabenprofile angewendet. Weiterhin geht es um Lösungen bei tiefliegenden Strom-Kabeln in Querungen.

Zum Thema

Im Elektroenergienetz verursacht der Stromfluss eine Verlustleistung, die zur Erwärmung verwendeter Kabel im Erdreich führt. Gemäß Norm darf diese Leistung nur so groß sein, dass sich das Betriebsmittel im Nennbetrieb zu keinem Zeitpunkt und an keiner Stelle über die zulässige Betriebstemperatur erwärmt. Bei erdverlegten Kabeln (Stromkabel) bildet sich im Bettungsmaterial und Erdboden entlang des Temperaturgradienten ein Wärmestrom zur Erdoberfläche hin aus. Die thermischen Eigenschaften von Bettungsmaterialien sind von vielen Einflussfaktoren abhängig, daher ist es notwendig, die Eigenschaften des Bodens zu kennen und wo unbekannt, im Labor zu messen. Kennt man die genauen thermischen Eigenschaften des Erdreichs und der Bettungsmaterialien, so ist eine gezielte Gestaltung des Trassenaufbaus im Schuss und bei Unterquerungen möglich.

Beim Thema Erwärmung von Energiekabeln im Erdreich spielen vor allem Normen eine Rolle, die den zulässigen Strombelastbarkeiten, die thermischen Eigenschaften des Bodens sowie die Berechnungsmethoden regeln.
Wesentliche Regelwerke sind:

Internationale und europäische Normen

  • IEC 60287Electric cables – Calculation of the current rating
    Diese Normenreihe beschreibt detailliert die Berechnung der Strombelastbarkeit von Kabeln in Abhängigkeit von Umgebung, Verlegeart und thermischen Parametern.
    • IEC 60287-1: Grundformeln
    • IEC 60287-2: Korrekturfaktoren für verschiedene Umgebungen, einschließlich Erdreich
    • IEC 60287-3: Zusätzliche Berechnungen, z. B. für Bündelung und Belüftung
  • IEC 60853Current rating – Cyclic and emergency ratings
    Bezieht sich auf kurzzeitige Überlastungen und wechselnde Lastzyklen.

Deutsche Normen / VDE-Vorschriften

  • DIN VDE 0298-4Verwendung von Kabeln und isolierten Leitungen für Starkstromanlagen – Teil 4: Strombelastbarkeit von Kabeln und Leitungen bei Betriebsströmen
    Enthält Tabellen und Korrekturfaktoren für Kabel im Erdreich, inkl. Bodentemperatur, Wärmeleitfähigkeit, Häufung.
  • DIN VDE 0276-603Kabel mit extrudierter Isolierung und zugehörige Verfahren
    Bezieht sich speziell auf Energiekabel für Erdverlegung.
  • DIN VDE 0276-1000 ff. – Für Hochspannungskabel im Erdreich.

Zielsetzung

Die Teilnehmer können erdverlegte Kabelanlagen bzgl. ihrer Erwärmung dimensionieren und damit beim Planen, Errichten und Betreiben mitarbeiten. Sie kennen die wichtigsten Eigenschaften der Kabel und des Erdbodens.

Teilnehmerkreis

Personen aus Ingenieurwesen und Technik, die sich mit der Planung, Errichtung und dem Betrieb von erdverlegten Kabelanlagen beschäftigen

Programm

Journal

Elektrotechnik
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