Projektbericht · Litauen · Kabelmesswagen & Fehlerortung

Silikon-Hochspannungsprüfkabel für einen Kabelmesswagen — Litauen

Ein Kabelmesswagen benötigte ein Ersatz-Silikon-Hochspannungsprüfkabel: 8.7/15 kV AC dauerhaft, 125 kV DC kurzzeitig, vollständig geschirmt und flexibel genug, um auf einen Trommelkern von 230 mm gewickelt zu werden, der vier- bis sechsmal am Tag herausgezogen, über den Boden geschleift und wieder aufgewickelt wird. TEBAOFLEX lieferte einen kundenspezifischen geschirmten Silikonaufbau mit 22 mm Außendurchmesser, gefertigt auf einen Teilentladungsgrenzwert von 5 pC bei 20 kV AC.

Projektbericht

Was ein Kabelmesswagen tatsächlich von seinem Hochspannungskabel verlangt

Ein Kabelmesswagen ist ein Fehlerortungslabor auf Rädern. Darin stehen ein Stoßwellengenerator, eine Gleichspannungs- oder VLF-Prüfspannungsquelle, ein Impulsreflektometer und eine Messbrücke, und das Ganze wird über eine einzige flexible geschirmte Leitung, die von einer Trommel abgezogen wird, mit einem erdverlegten Kabel verbunden. Die Abläufe der Fehlerortung — TDR für niederohmige Fehler, Lichtbogenreflexions- und Impulsstromverfahren für hochohmige Durchschläge, Decay für Fehler, die nur bei hoher Spannung zünden, und die Einbrennkonditionierung — schicken ihre Energie alle durch dieses eine Kabel.

Gerätehersteller veröffentlichen sehr viel über die Instrumente und fast nichts über dieses Kabel. Wir haben während dieses Projekts gesucht und Broschüren zu Fahrzeugen, Messbrücken, Stoßgeneratoren und Software gefunden — und praktisch keine veröffentlichte Spezifikation für die Leitung, die sie mit der Außenwelt verbindet. Diese Lücke ist der Grund, warum dieser Bericht existiert.

Warum der alte Typencode nicht einfach nachbestellt werden konnte

Die Anfrage kam als alte Pirelli-Typreferenz mit einer Bemessung von 6/6 kV und einem Vermerk von 120 kV DC dazu. Dieser Code verweist auf nichts mehr, was bestellbar ist: Pirelli Cables and Systems wurde Prysmian im Jahr 2005, und geschirmte Gummiprüfkabel jener Zeit sind längst aus den aktuellen Katalogen verschwunden. Einem arbeitenden Messwagen ist es unterdessen gleichgültig, wie das Kabel heißt.

Also haben wir getan, was in dieser Lage getan werden muss: Wir haben den Typencode verworfen und die Spezifikation aus der Beanspruchung neu aufgebaut. Nennspannung, Kurzzeit-Stehspannung, Schirmungsanordnung, Teilentladungsgrenzwert, Außendurchmesser, Biegeradius, Mantelwerkstoff. Jeder davon ist eine Zahl, die der Kunde an seiner Ausrüstung prüfen kann; ein abgekündigter Typencode ist das nicht.

Ist das Kabel teilentladungsfrei?

Das war die erste Frage des Kunden, und die ehrliche Antwort lautet: “teilentladungsfrei” ist kein Zustand, in dem ein Kabel verkauft werden kann — es ist ein angegebener Pegel bei einer angegebenen Spannung. Nach der Praxis der IEC 60270 liegt eine Messung immer über einem gewissen Grundpegel, sodass es auf den Grenzwert der Stückprüfung ankommt. Unserer lautet ≤ 5 pC bei 20 kV AC, gemessen an jeder Trommel.

Fünf Picocoulomb bei 20 kV sind ein strenger Wert für einen flexiblen 22-mm-Aufbau, und erreichbar sind sie nur dank der Schirmung. Die halbleitende Schicht über dem Leiter glättet die Verseilung, sodass die Isolierung die Form der einzelnen Drähte nicht sieht; die halbleitende Schicht über der Isolierung übernimmt dieselbe Aufgabe von außen, unter dem Geflecht. Entfällt eine von beiden, konzentriert sich das Feld an jeder Unregelmäßigkeit — und genau dort setzt die Entladung ein und entsteht in der Folge elektrisches Treeing.

Lässt sich ein Kabel mit 22 mm auf einen Trommelkern von 230 mm aufwickeln?

Kurze Antwort: ja, und zwar an einem Muster nachgewiesen und nicht aus einer Tabelle abgeleitet — weil die beiden Zahlen dicht beieinanderliegen. Der Kern, auf den sich die erste Lage wickelt, misst 230 mm im Durchmesser und hält diese Lage damit auf einem Radius von 115 mm, etwa das 5.2-fache des Außendurchmessers von 22 mm. Der von uns für diesen Aufbau veröffentlichte betriebliche Mindestbiegeradius beträgt 6 × D, also 132 mm. Diese Werte liegen rund 13% auseinander, und kein Datenblatt entscheidet einen Streit über 13%.

Entschieden wird das durch ein Muster. Wir haben eines geschickt; es wurde von Hand gebogen und auf der eigenen Trommel des Kunden aufgewickelt, bevor überhaupt eine Bestellung erteilt wurde — für Kunden, die nicht ins Werk kommen können, halten wir das im Video fest. Silikon hilft hier auf eine Weise, wie es XLPE oder EPR nicht tun: Es ist weich, und durch seine elastische Rückstellung prägt eine enge erste Lage dem Kabel keine dauerhafte Verformung ein.

Aus dieser Tabelle ergeben sich zwei technische Punkte. Erstens steht nur die innerste Lage zur Diskussion — jede weitere Windung wickelt sich auf einem größeren Radius auf, sodass eine volle Trommel das Kabel weniger belastet als eine leere. Zweitens: Wenn ein Projekt wirklich einen strengen Wert von 6 × D auf einem Kern von 230 mm einhalten muss, ist die Abhilfe kein besserer Mantel, sondern ein kleinerer Leiterquerschnitt und damit ein kleineres D. Das sagen wir lieber vorab, als ein Kabel zu liefern, das dauerhaft an seiner Grenze arbeitet.

Silikon, das über den Boden geschleift wird, zweimal vor der Mittagspause

Der Kunde hat die tatsächliche Beanspruchung ungeschönt auf den Tisch gelegt: Das Kabel wird vier- bis sechsmal am Tag an verschiedenen Orten von der Trommel abgezogen, es scheuert über den Boden, es geht wieder auf die Trommel, und morgen dasselbe noch einmal. Diese Frage verdient zuerst die unbequeme Antwort — gewöhnliches Silikon ist ein schlechtes Material gegen Abrieb. Fachliteratur zur Silikonisolierung bewertet deren Abriebfestigkeit als mäßig und empfiehlt sie für feste Installationen. Hätten wir hier eine Standard-Silikonmischung angeboten, wäre der Mantel als Erstes ausgefallen.

Was wir geliefert haben, ist keine Standardmischung. Silikon für Kabelmäntel teilt sich in Allzwecktypen und Spezialtypen auf, die auf Weiterreißfestigkeit, Abrieb und wiederholte Biegung eingestellt sind, und dieser Aufbau verwendet einen maßgeschneiderten Mantel in Spezialqualität — dieselbe Mischungsfamilie, die wir bei Hochtemperatur- und Trommelaufbauten einsetzen, abgestimmt auf diese Aufgabe. Der Kompromiss ist ehrlich: Sie zahlen mehr pro Kilogramm Mischung, und dafür übersteht der Mantel eine Beanspruchung, die gewöhnliches Silikon nicht überstehen würde.

Die letzte Zeile ist diejenige, die Montagetrupps im Feld spüren. Eine Prüfleitung, die sich an die Trommel erinnert, wehrt sich in der Muffengrube; eine Silikonleitung bleibt dort liegen, wo man sie hinlegt. An einem nassen Dienstag ist das mehr wert als jede Zahl auf einem Datenblatt.

Aufbau, Schicht für Schicht

Sieben Schichten, und keine davon ist Zierde. Zwei davon sind nur dafür da, das elektrische Feld glatt zu halten, und eine ist nur dafür da, zu verhindern, dass aus einer Kerbe ein Riss wird.

Wo dieser Aufbau außer bei der Fehlerortung eingesetzt wird

Dasselbe Kabel deckt eine Familie von Aufgaben ab, bei denen eine flexible geschirmte Prüfleitung eine hohe Prüfspannung halten und elektrisch ruhig bleiben muss.

Warum der angebotene Preis überzeugte

Ein geschirmtes Silikon-Prüfkabel aus westeuropäischer Fertigung ist ein teurer Posten, und der Kunde hat das vor uns ausgesprochen. Wir lagen aus vier strukturellen Gründen deutlich unter dem europäischen Angebot, und keiner davon ist ein Rabatt:

Worauf wir keinen Abschlag geben, sind die Prüfungen. Jede Trommel erhält die Stückprüfung mit 35 kV AC und die Teilentladungsmessung, denn eine billige Prüfleitung, die im Feld eine Spannungsprüfung nicht besteht, kostet mehr, als das Kabel je eingespart hat.

Was wir bei einem ähnlichen Kabel für einen Kabelmesswagen prüfen

Die beiden Punkte, die ein Angebot am stärksten verändern, sind der Trommelkerndurchmesser und der Teilentladungsgrenzwert. Für alles andere gibt es meist eine bequeme Antwort.

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Fragen zu dieser Anwendung

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