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Praxisfrage

Spannungsfall und Belastung eines Erdkabels

Eine öffentliche Einrichtung hatte 2003 ein Erdkabel NAYY-J 4x35 von einem 20 kV/0,4 kV-Masttransformator im Erdreich zu ihrer 1500 m weit entfernten Umweltmessstation im Thüringer Wald verlegen lassen. Die Anlage wurde 2014 an einen anderen öffentlichen Nutzer übergeben, der demnächst Verbraucher mit 9 kW elektrischer Leistung anschließen möchte. Die Dimensionierung des Kabels ist m. E. nach DIN VDE 0100-520 viel zu klein, um Verbraucher mit mehreren Kilowatt Leistungsbedarf mit elektrischer Energie zu versorgen. Zurzeit ist das Kabel mit 3 x 35 A abgesichert. Für einen Weiterbetrieb des Kabels soll ein vierpoliger, selektiver Fehlerstrom-Schutzschalter (RCCB) 40 A/0,3 A, Typ B+, im Kabelverteilerschrank (KVS) an der Maststation eingebaut werden. Sollte der Einbauplatz nicht ausreichen, so kann noch ein zusätzlicher KVS daneben aufgestellt werden, um den RCCB oder ggf. auch noch einen Transformator (z. B. 400 V / 690 V) zur Spannungsanhebung aufzunehmen. Im KVS an der Messstation soll ein vierpoliger RCCB (40 A/0,03 A, Typ B+) den Verbrauchern vorgeschaltet werden. Da dieser KVS neu aufgestellt wird, könnte auch hier ein Transformator (z. B. 690 V / 400 V) eingebaut werden. Der maximale Spannungsfall soll 5 % nicht übersteigen. Im Anhang G der DIN VDE 0100-520 steht dazu folgender Vermerk: »Wenn die Hauptleitungsanlagen der Anlagen länger als 100 m sind, darf der Spannungsfall des über 100 m hinausgehenden Anteils der Kabel- und Leitungsanlage um 0,005 % pro Meter erhöht werden, sofern er ohne diese Ergänzung größer als 0,5 % ist.« Dann sind für die 1 500 m auch 7,5 % Spannungsfall auch noch akzeptabel. Das trifft jedoch nur für private Energieversorgungsnetze zu und die Bemessung nach Anlagentyp A (Tabelle G 52.1) wird in der DIN empfohlen. Die Messgeräte würden mit der Spannung noch zurechtkommen, wenn die Sekundärspannung am Mast-Transformator vom VNB entsprechend hoch voreingestellt ist. Ein Überlastschutz würde bei Auslösung die Messwertkette der Messstation unterbrechen. Das ist jedoch garantiert vom Nutzer nicht gewünscht. Bei einem Sicherungsnennstrom von 3 x 25 A (Vorsicherung im KVS am Masttransformator) müsste ein Kabelquerschnitt von 70 mm² Cu oder 95 mm² Al im Erdreich verlegt werden, um den maximal zulässigen Spannungsfall von 5 % einzuhalten. Bei der Berechnung bin ich von einem Belastungsgrad von 0,7 sowie einem cos φ von 0,8 ausgegangen. Die Vorsicherungen können nicht kleiner gewählt werden, da die Selektivität zwischen den Leitungsschutzschaltern im KVS an der Umweltmessstation und den Schmelz­sicherungen im KVS am Masttransformator sonst nicht gewährleistet ist. Ein Dreiphasenbetrieb im TT-System soll auch weiterhin die Voraussetzung sein. Um die Umweltmessstation sicher mit elektrischer Energie zu versorgen, müssten also ca. 200 000,- € eingeplant werden für

  • ca. 150 000 ,– € für 1,5 km Kabelgraben.
  • ca. 40 000 ,– € für ein Erdkabel mit Verlegekosten und Kabelgarnituren (Muffen).
  • 10 000,- € für die Elektroinstallation vor Ort, einschließlich KVS, Blitzschutz und Potentialausgleich (der bisher nicht vorhanden ist).
Gibt es evtl. alternative Möglichkeiten, das vorhandene Kabel weiter und sicher zu betreiben? Ein Betrieb mittels Notstromaggregat scheidet hier aus wegen der durchzuführenden Luftqualitätsmessungen der Umweltmessstation. U. D., Niedersachsen

Expertenantwort vom 31.08.2018
hoermann
Werner Hörmann

Gelernter Starkstrommonteur und dann viele Jahre als Projektant für Schaltan­lagen und Steuerungen bei Siemens tätig. Aktive Normung in verschiedenen Komitees und Unterkomitees der DKE. Seine Spezialgebiete sind u. a. die Er­richtungsbestimmungen nach DIN VDE 0100 (VDE 0100) – insbesondere Schutz gegen elektrischen Schlag –, die Niederspannungs-Schaltanlagen nach DIN EN 60439 (VDE 0660-500 bis -514) oder das Ausrüsten von elektrischen Maschinen nach DIN EN 60204-1 (VDE 0113-1). Werner Hörmann ist Verfasser zahlreicher Beiträge in der Fachzeitschrift »de« sowie Autor diverser Fachbücher.

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