Stellen Sie sich einen kritischen Ausfall in einem großen Bergbaubetrieb vor, bei dem die Kernausrüstung plötzlich abschaltet, weil die Kabel den rauen Arbeitsbedingungen nicht standhalten. Um solche Vorfälle zu verhindern und eine stabile Stromübertragung sicherzustellen, ist eine sorgfältige Auswahl der 22-kV-Stromkabel erforderlich. Dieser Artikel untersucht die technischen Parameter, Anwendungen und Auswahlkriterien dieser wesentlichen Komponenten.

22-kV-Stromkabel mit einer typischen Nennspannung von 12,7/22 kV dienen als grundlegende Komponenten in Mittelspannungsverteilungssystemen. Während die Nennspannung 12,7/22 kV häufig mit britischen Standards in Verbindung gebracht wird (z. B. PVC-Kabel BS6622 und LSZH-Kabel BS7835), kommt sie auch in anderen nationalen Standards vor, einschließlich der SANS-Spezifikationen Südafrikas. Vergleichbar mit europäischen 20-kV-Kabeln entsprechen 22-kV-Kabel den internationalen Normen IEC 60502-2. Sowohl 22-kV- als auch 20-kV-Kabel haben eine gemeinsame maximale Systemspannung (Um) von 24 kV.

Herkömmliche 22-kV-Kabel verwenden überwiegend Kupferleiter für eine hervorragende Leitfähigkeit. Aluminiumleiter stellen jedoch eine sinnvolle Alternative dar, wenn es auf Gewichtsreduzierung ankommt, obwohl sie aufgrund der etwas geringeren Leitfähigkeit mehr Bauraum benötigen.

Standardmäßige dreiadrige 22-kV-Kabel verfügen normalerweise über eine Isolierung und Ummantelung aus PVC oder LSZH (Low Smoke Zero Halogen). PVC bietet eine hervorragende elektrische Isolierung und Witterungsbeständigkeit, während LSZH für erhöhte Sicherheit durch reduzierte Rauchentwicklung und eine halogenfreie Zusammensetzung bei der Verbrennung sorgt. Für Anwendungen, die eine höhere mechanische Festigkeit und Umweltbeständigkeit erfordern, ist eine MDPE-Ummantelung (Medium Density Polyethylene) erhältlich.

Kabel nach britischem Standard verfügen häufig über eine Stahldrahtarmierung zum mechanischen Schutz bei direkten Erdverlegungsanwendungen. Allerdings benötigen nicht alle 22-kV-Kabel einen armierten Schutz. Beispielsweise verwenden SANS 622-Kabel, die für schwere mobile Geräte entwickelt wurden, eine Nylongeflechtverstärkung, um die Flexibilität zu erhöhen, was sie ideal für Bergbauanwendungen macht.

Für spezielle Anwendungen können zusätzliche Isolierschichten zwischen Kupferdrahtschirmen und/oder Spannungsausgleichsbändern erforderlich sein, um die Wasserdichtigkeit und den Leiterschutz zu verbessern.

Verschiedene internationale Standards regeln die Produktion von 22-kV-Kabeln, um den Anforderungen regionaler Stromnetze gerecht zu werden:

• BS 6622:Diese britische Norm deckt extrudierte isolierte Stromkabel mit Nennspannungen von 3,8/6,6 kV bis 19/33 kV ab und spezifiziert Konstruktion, Materialien, elektrische Leistung und Prüfmethoden. BS 6622-konforme 22-kV-Kabel verfügen in der Regel über XLPE-Isolierung mit PVC-Außenmantel und Stahldrahtarmierung für feste Installationen.
• BS 7835:Ähnlich wie BS 6622, jedoch unter Verwendung von LSZH-Ummantelungsmaterialien (Low Smoke Zero Halogen) für mehr Sicherheit in besiedelten Gebieten und öffentlichen Verkehrsmitteln.
• IEC 60502-2:Der Standard der International Electrotechnical Commission für extrudierte Isolationsstromkabel mit Nennspannungen von 1 kV (Um = 1,2 kV) bis 30 kV (Um = 36 kV) deckt Design-, Herstellungs-, Test- und Installationsanforderungen für globale Anwendungen ab.
• Ohne 622:Südafrikas Standard für gummiummantelte Bergbaukabel mit Schwerpunkt auf Flexibilität und Abriebfestigkeit für raue Bergbauumgebungen.

Als kritische Komponenten in der Mittelspannungs-Energieübertragung dienen 22-kV-Kabel verschiedenen Sektoren:

• Energiesysteme:Anbindung von Umspannwerken an Verteilungsnetze und Versorgung großer Industriekunden, Bildung des Rückgrats städtischer und ländlicher Stromnetze.
• Industriebetriebe:Antrieb für schwere Maschinen, Produktionslinien und Infrastruktur in Fabriken, Bergwerken und Häfen.
• Infrastrukturprojekte:Bereitstellung zuverlässiger Elektrizität für Flughäfen, Eisenbahnen, Tunnel und andere wichtige Einrichtungen.
• Erneuerbare Energie:Anbindung von Windparks und Solarkraftwerken an das Hauptnetz, um die Verteilung sauberer Energie zu erleichtern.

Die richtige Kabelauswahl erfordert eine umfassende Bewertung mehrerer technischer Faktoren:

• Nennspannung:Passen Sie die Kabelspezifikationen an die 12,7/22-kV-Anforderungen des Systems an, um Sicherheitsrisiken vorzubeugen.
• Leitermaterial:Bringen Sie Leitfähigkeitsanforderungen mit Budgetbeschränkungen in Einklang und berücksichtigen Sie dabei die überlegene Leistung von Kupfer gegenüber den Gewichts- und Kostenvorteilen von Aluminium.
• Isoliermaterial:Wählen Sie geeignete Materialien für Betriebsumgebungen aus – XLPE für hohe elektrische/thermische Leistung, PVC für allgemeine Wetterbeständigkeit oder spezielle Materialien für extreme Bedingungen.
• Ummantelungsmaterial:Wählen Sie zwischen PVC (allgemeine Verwendung), LSZH (Hochsicherheitsbereiche) oder PE (korrosive/Wasserumgebungen).
• Installationsmethode:Wählen Sie Kabelstrukturen aus, die für Erdverlegung (gepanzert), Überkopfanwendungen (verstärkt) oder Kabelkanäle (flexibel) geeignet sind.
• Umweltfaktoren:Berücksichtigen Sie bei der Festlegung der Kabeleigenschaften Temperatur, Luftfeuchtigkeit und chemische Belastung.
• Compliance-Standards:Überprüfen Sie die Einhaltung relevanter nationaler und internationaler Standards wie GB/T 12706 oder IEC 60502.