Kabel und Leitungen

Lehrgang Elektrotechnik 1 (Kabel und Leitungen)

Belegthemen :

1. Skizzieren Sie das Strahlen-, Ring- und vermaschte Netz, nennen Sie Vorbzw. Nachteile.
2. Erläutern Sie den Unterschied in der Bezeichnung von Kabel und Leitung sowie Harmonisierte und Nichtharmonisierte Bezeichnungen.
3. Erläutern sie den Unterschied zwischen Neozed- Schmelzsicherungen und LS - Schaltern gehen Sie dabei auf die Auslösecharateristik ein.

1. Netzarten

Leitungssysteme zur Versorgung von Abnehmern mit elektrischer Energie können in drei Grundformen eingeteilt werden: - Strahlennetz

- Ringnetz
- Maschennetz

Strahlennetz

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Strahlennetze sind dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Leitungsstränge von einem

Einspeisepunkt strahlenförmig ausgehen. An jedem einzelnen Leitungsstück befinden sich der Reihe nach mehrere Abnehmer.

Bei Mittelspannungs- und Niederspannungsnetzen verwendet man diese Netzart, wenn die Abnehmer beispielsweise in einem langgestrecktem Tal zu versorgen sind.

Strahlennetze können kostengünstig errichtet werden. Nachteilig ist hierbei allerdings der relativ hohe Spannungsabfall für die letzten Verbraucher und die geringe Versorgungssicherheit. Außerdem kann es zu größeren Spannungsschwankungen kommen, je nachdem, welche Verbrauchergruppen am Anfang oder in der Mitte der Leitung an- oder abgeschalten werden.

Bei Industriebetrieben können Strahlennetze vorteilhaft sein. Fällt nämlich durch Störung ein Strahl aus, wird nicht der ganze Betrieb in Mitleidenschaft gezogen.

Ringnetz

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Ringnetze sind dadurch gekennzeichnet, daß die Abnehmer im Leitungszug liegen wie Perlen an einer Schnur, das heißt die Leitung wird am Ende wieder an den Einspeisepunkt zurückgeführt.

Diese Netzart bietet sich an, wenn die Verbraucher so in der Landschaft verteilt sind, daß ein Ringschluß möglich ist.

Bei Ringnetzen ist die Stromverteilung vorteilhaft, was zu relativ kleinen Spannungsabfällen auch bei einem ungünstig gelegenen Verbraucher führt.

Ringnetze sind teurer als Strahlennetze, weil der Aufwand für Schaltanlagen am Einspeisepunkt größer ist. Die Versorgungssicherheit ist hoch, weil durch Störungen an einer Netzstelle jeder Verbraucher einseitig am Netz bleibt.

Maschennetz

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Maschennetze liegen vor, wenn die Versorgungsleitungen tatsächlich zu einem Netz zusammengeschalten sind. In vielen Fällen wird dieses Netz durch mehrere Einspeisepunkte beliefert.

Derartige Netzformen finden im Hochspannungs- und Mittelspannungsbereich durchweg Anwendung, aber auch in Niederspannungs- Ortsnetzen bei hoher Versorgungsdichte, zum Beispiel in Städten.

Der Vorteil von Maschennetzen besteht in der guten Spannungshaltung, den geringen Netzverlusten und in der hohen Versorgungssicherheit.

Steigt der Leistungsbedarf eines Gebietes mit einem Maschennetz an, braucht in vielen Fällen nicht der Leitungs- bzw. Kabelquerschnitt erhöht werden. Vielmehr genügt der Anschluß eines weiteren Einspeisepunktes an der entsprechenden Netzstelle.

Allerdings ist wegen der Vermaschung ein hoher Aufwand für Schaltgeräte und Netzschutzeinrichtungen notwendig.

Außerdem kann durch die Vielzahl der Einspeisepunkte die Kurzschlußleistung des Netzes so hoch ansteigen, daß der Aufwand für die Abschaltleistung bei den Schaltern unverhältnismäßig hoch wird.

Sind die Spannungen an den Einspeisepunkten in ein Maschennetz unterschiedlich hoch, kann es vorkommen, daß ein Einspeisepunkt nicht optimal zur Energielieferung beiträgt oder daß ein Energietransport zurück auf die höhere Spannungsebene stattfindet.

2. Kabel und Leitungen

Leitungen und Kabel unterscheiden sich voneinander durch den Aufbau und nach dem Verwendungszweck.

Unter einer elektrischen Leitung versteht man allgemein den Weg für den Transport elektrischer Energie zwischen Erzeuger und Verbraucher. Allerdings bei Kabeln handelt es sich um besonders isolierte und armierte Leitungen. Diese sind widerstandsfähiger gegenüber Witterungen sowie chemischen Einflüssen und mechanischen Beanspruchungen als einfach isolierte Leitungen.

Leitungen dürfen aufgrund geringerer Festigkeitswerte gegenüber Kabel nicht im Erdreich verlegt werden, und Kabel sind entsprechend dem Aufbau für eine Erdverlegung geeignet, es ist also nicht immer erforderlich es in einem Kanal oder Rohr zu verlegen.

Die Installationen elektrischer Anlagen darf nur mit Leitungen und Kabel erfolgen, die den VDE-Bestimmungen entsprechen.

Kabelformen:

Unter harmonisierte Leitungen versteht man solche Leitungen, die aufgrund der Typenverein- heitlichung international anerkannt sind, das heißt sie erhalten in den entsprechenden Ländern die selbe Bezeichnung. Die Prüfbedingungen sind einheitlich und die Prüfungen werden gegenseitig anerkannt.

Die Nennspannung der harmonisierten Leitungen wird durch die Angabe zweier Wechselspannungen U0 / U ausgedrückt. U0 ist der Effektivwert zwischen Außenleiter und Erde. U ist der Effektivwert zwischen zwei Außenleitern mehradriger Leitungen. Die Betriebsspannung darf die Nennspannung um höchstens 10% überschreiten.

Die vom VDE zugelassenen Leitungen und Kabel können mit dem schwarz-roten VDEKennfaden ausgerüstet sein. für harmonisierte Leitungen und Kabel wird der schwarz- rotgelbe Kennfaden verwendet. Kunststoffaderleitungen erhalten einen fortlaufenden VDEZeichenaufdruck, harmonisierte Leitungen die Kennzeichnung HAR.

Bei nichtharmonisierten Leitungen muß der direkte Kontakt mit äußeren Einflüssen vermieden werden (nur im Rohr oder Kanal verlegen). Die Nennspannung beträgt 500 V. Kennzeichnung von harmonisierten Leitungen Leitungen und Kabel werden durch Buchstaben- und Zahlenangaben benannt. Aus den Kurzzeichen sind der Aufbau, der Verwendungszweck und der Querschnitt zu erkennen. Die Kennzeichnung ist der Reihenfolge nach von der Angabe der Normung (N, erster Buchstabe) über die Umhüllung bis zu den Ader- und Querschnittsangaben (letzte Bezeichnung) durchgeführt.

Beispiel: NYRUZY (J) 4 1,5
N - Normleitung
Y - Kunststoffaderisolation R - Rohrdraht
U - Umhüllung Z - Zinkmantel
Y - Kunststoffmantel
(J) - mit Schutzleiter (grün-gelb)
4 - Aderzahl 4
1,5 - Querschnitt 1,5 mm2

Nachstehend sind die verschiedenen gebräuchlichen Kennbuchstaben mit zugehörigen Bedeutungen in alphabetischer Reihenfolge aufgeführt.

Leitungen (nichtharmonisiert)

A Ader, Aluminiumumhüllung, Aluminiumader (Al) B Bleimantelleitung

C konzentrische Leiter (abgeschirmt) D Drillingsleitung

F feindrähtig, Fassungsader, Flachleitung

G Gummihülle, 2-G-Silikonkautschuk (mit erhöhter Wärmebeständigkeit)

H Hülle (Schirmgeflecht für Abschirmungszwecke, verwendbar für Handgeräte, z.B. Bohrmaschinen usw.)

I Imputzverlegung

(J) Zusatz bei Mehraderleitungen mit grün-gelben Schutzleiter K Korrosionsschutz-Erdkabel

L für leichte mechanische Beanspruchung (z.B. Leuchtröhren) M Mantel, mittlere mechanische Beanspruchung N Normleitung

(O) Zusatz bei Mehraderleitungen ohne grün-gelben Schutzleiter

ö ölfest

P Papierumhüllung

R Rohrdraht, gefalzte Rohrumhüllung, gerillte Umhüllung

S Schnur, Segeltuchhülle, für schwere mechanische Beanspruchung T Trosse

U Umhüllung

u unflammbar bzw. flammenwidrig

V Verdrahtungsleitung, verdrehbeanspruchungsfest W wetterfest

Y Kunststoffisolierung ( Thermoplaste wie zum Beispiel PVC usw.) Z Zinkmantel, Zwillingsader, Zugentlastung

Kabel (nichtharmonisiert)

A nach N: Al-Leiter, am Ende: aus Jute B Stahlbandbewehrung

C konzentrische Leiter bzw. Schirm aus Metalldrähten oder -bändern CE Einzeladerschirmung

D Druckbandage aus Metallbändern

E nach N: Einzeladerschirmung, am Ende: Schutzhülle aus Kunststoffband F Flachdrahtbewehrung

fl flammenwidrig

Gb Stahlwandgegenwendel

H Kabel mit metallisierten Einzeladern (Hochstädter Kabel) K Kabel mit Bleimantel

L glatter Aluminiummantel N Kabel nach Norm

O offene Stahldrahtbewehrung Ö Ölkabel

Q Beflechtung aus verzinktem Stahldraht

R Runddrahtbewehrung, Rostschutzanstrich

S Kupferschirm (>6 mm2) zwecks Berührungsschutz o. zur Fortleitung von Fehlströmen SE anstatt H

u unmagnetisierbar

WK Stahlwellenmantel

W Kupferwellenmantel

w wärmebeständig

Y Kunststoffisolierung

2Y Isolierhülle aus vernetztem Polyäthylen YY Kunststoffaußenmantel

Z Bewehrung aus Stahlprofildraht

3. Neozed - Schmelzsicherungen und Leistungsschutzschalter

Schmelzeinsätze sind zylindrische Hohlkörper aus Porzellan, die mit Quarzsand gefüllt sind. Durch den Quarzsand führen ein oder mehrere Schmelzleiter, die am Kopfkontakt und am Fußkontakt des Schmelzeinsatzes befestigt sind. Der Schmelzleiter besteht aus Silber, Kupfer und einer Legierung aus beiden Metallen. Neben dem Leiterdraht (Schmelzleiter) wird vom Fußkontakt aus noch ein Haltedraht, z.B. aus Konstantan, geführt. Am Haltedraht ist über eine kleine Feder der Unterbrechungsmelder befestigt. Beim durchschmelzen des Schmelzleiters wird auch der Haltedraht unterbrochen und der farbig gekennzeichnete Unterbrechungsmelder abgeworfen.

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Schraubsicherungssysteme unterscheidet man in das ältere D-System (Diazed-System) und das neuere, platzsparende DO-System (Neozed-System).

Die Diazed-Sicherungen bestehen aus einem Sicherungssockel, dem Schmelzeinsatz und einer Schraubkappe. Zugelassen sind D-Sicherungen für Nennspannungen für 500 V.

Der Fußkontakt des Sicherungseinsatzes wird in den Paßring des Sicherungssockels eingeführt und mit der Schraubkappe (Gegenkontakt) befestigt.

Damit keine Sicherung mit größerer Nennstromstärke als vorgesehen, eingebaut werden kann, sind die Innendurchmesser der Paßringe und die Außendurchmesser der Fußkontakte der Schmelzeinsätze aufeinander abgestimmt.

An der farblichen Gestaltung der Paßringe und Kennmelder kann man die Nennstromstärke der Sicherung ablesen. Das Ansprechen der Sicherung erkennt man daran, daß der Kennmelder aus seiner Halterung abgefallen ist.

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Bei der Neozed-Sicherung liegt der Unterschied in einer kleineren Bauweise und damit auch in einer geringeren Nennspannung, die bei 400 V liegt.

LS-Schalter (Leistungsschutzschalter) sind Überstrom-Schutzeinrichtungen, die man nach einer Auslösung wieder einschalten kann. Sie besitzen einen thermischen und einen magnetischen Auslöser und schützen Leitungen und Anlagen sowohl gegen Überlastung als auch gegen Kurzschluß. Beide Auslöser liegen in Reihe. Bei Überlastung erwärmt sich das Bimetall und löst den LS-Schalter aus. Bei Kurzschluß entklinkt der elektromagnetische Auslöser das Schaltschloß unverzögert. Der Schlaganker trennt das Schaltstück, ehe der Kurzschlußstrom seinen Höchstwert erreichen kann.

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Auslösecharakteristik: LS-Schaltern mit L-Charakteristik beginnen unverzögert zu unterbrechen etwa in dem Bereich des 3,5- bis 5,25fachen des Nennstrom. Ein LS-Scalter mit L-Charakteristik und z.B. 10A Nennstrom löst ab einem Überstrom zwischen 36 und 52,5 A unverzögert aus.

LS-Schalter Typ B übernehmen den Leitungsschutz und der Überstrom, der zum unverzögertem Auslösen führt, beträgt das 3- bis 5fache des Nennstromes. Die B-Charakteristik ist für die Anwendung in Gebäuden und ähnlichen Installationen gedacht und löst die bisher verwendete L-Charakteristik ab.

LS-Schalter mit C-Charakteristik finden für Anlagen mit Motoren Verwendung z.B. Kleinmotoren, Transformatoren oder Leuchtstofflampengruppen mit eingebauten Kompensationskondensatoren. Der Typ C löst unverzüglich beim 5- bis 10fachen Nennstrom aus.

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Unterschiede zwischen dem LS-Schalter und der Neozed-Schmelzsicherung

Die Neozed-Sicherung unterscheidet sich vom LS-Schalter in der Auslösecharakteristik

(Neozed-Sicherung = thermischer Auslöser, LS-Schalter = thermischer und magnetischer Auslöser) sowie ind der Wiederverwendbarkeit. Der LS-Schalter kann nach dem Ansprechen wieder eingeschaltet werden und ist sofort wieder einsatzbereit. Dagegen muß eine Neozed- Sicherung die durch Überstrom oder Kurzschluß ausgelöst wurde, ausgewechselt werden.