Erwärmung von Kabeln im Erdreich

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 60287 – Electric 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 60853 – Current rating – Cyclic and emergency ratings
  Bezieht sich auf kurzzeitige Überlastungen und wechselnde Lastzyklen.

Deutsche Normen / VDE-Vorschriften

• DIN VDE 0298-4 – Verwendung 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 0276-603 – Kabel mit extrudierter Isolierung und zugehörige Verfahren
  Bezieht sich speziell auf Energiekabel für Erdverlegung.
• DIN VDE 0276-1000 ff. – Für Hochspannungskabel im Erdreich.