Moderne VPE-Kabel im 110-kV-Verteilnetz – neue Ansätze und innovative Techniken

Abstract:
VPE-isolierte Kabel sind in der 110-kV-Spannungsebene seit mehr als 30 Jahren in Deutschland im Einsatz und haben seitdem die papierisolierten Kabeltechniken (Gasaußendruck- / Gasinnendruckkabel und Ölkabel) weitestgehend verdrängt. Wesentliche Vorteile des VPE-Kabels liegen einerseits im vernachlässigbaren Wartungsaufwand im Vergleich zu papierisolierten Kabeln, da ein „trockenes“ Kabel vorliegt und andererseits in den besseren technischen Eigenschaften mit geringeren Verlusten, höherer Betriebstemperatur und größerer Übertragungsleistung (Tabelle: Vergleich Ölkabel / VPE-Kabel). In den letzten Jahren hält der Trend zu „trockener“ Technik auch bei den Garnituren Einzug, wo sowohl für die Einbauendverschlüsse als auch für die Freiluftendverschlüsse ölfreie Lösungen zur Verfügung stehen, die kein Risiko einer Leckage mehr besitzen. Durch eine optimierte Fertigungstechnologie und verbesserte Materialien konnten die Betriebsfeldstärken in den letzten Jahren weiter erhöht und alle Spannungsebenen bis zur 400-kV- bzw. 500-kV-Spannungsebene mit VPEisolierten Kabeln abgedeckt werden. Von diesen Erfahrungen profitiert nun auch die Dimensionierung der VPEisolierten 110-kV-Kabel, die mit deutlich weniger Isolierwandstärke dimensioniert werden als in der Anfangszeit zu Beginn der 70er Jahre des letzten Jahrhunderts. Für den Einsatz von Kabeln in Stahlrohr (Rohrkabel) werden VPE-Kabelsysteme angeboten, die eine vergleichbare Isolierwandstärke von etwa 10 mm besitzen, wie die papierisolierten Gasdruckkabelsysteme. Vorhandene Kabelsysteme, die am Ende der Lebensdauer angelangt sind können nun mit deutlich reduziertem Tiefbauaufwand in die bereits bestehenden Stahlrohre eingezogen werden. Ein weiterer Trend liegt in der immer größer werdenden Übertragungsleistung pro System. Hier werden auch größere Leiterquerschnitte bis zu 2000 mm² Leiterquerschnitt eingesetzt. Leiter mit einem Querschnitt von 2500 mm² sind aus der Höchstspannungstechnik bekannt und auch für 110 kV einsetzbar (Tabelle: Belastbarkeit 1 System Flachverlegung). Hiermit werden Hochspannungsfreileitungen einfacher durch Kabel ersetzbar (1 Kabelsystem pro Freileitungssystem). Durch effektive Montage und Verlegetechniken (Einpflügen) kann eine Kabellösung im Vergleich zur Freileitung durchaus eine Kostenalternative sein unter Berücksichtigung der geringeren Wartungskosten, der geringeren ohmschen Verluste und des geringeren Platzbedarfs. Zudem besteht in Deutschland und anderen Industrieländern keine Akzeptanz für neue Freileitungsstrecken. Die neuesten Anforderungen werden zur Zeit an den Einsatz für VPE-isolierte Kabel zur Übertragung über große Entfernungen von 100-200 km gestellt, beispielsweise zur Ankopplung großer Windparks. Hier kann die bestehende Drehstromtechnik mit Unterstützung von Kompensationseinrichtungen auch mit VPE-isolierten Kabeln eingesetzt werden. Für größere Übertragungsstrecken können Systeme eingesetzt werden, die auf der Gleichstromtechnik basieren.