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Elektrotechnik | Installationstechnik | Kabel und Leitungen

Kabeleinführungen und Kabelbefestigungen

ep7/2010, 2 Seiten

Beim Austausch der Hauptverteilung (Standschrank) in einem Industriebetrieb wurde die Einspeisung von unten in die Verteilung durch einen Fußbodenkanal mit Einaderkabeln (Einspeisung vom Trafo) eingeführt. Die Abgänge zu Unterverteilungen und größeren Verbrauchern wurden durch Kabelverschraubungen mit integrierter Zugentlastung befestigt. 1. Müssen Kabel-/Leitungseinführungen in Verteilungen generell mit Bügelschellen oberhalb und/oder in der Verteilung abgefangen werden, obwohl die Einführungen in die Verteilung als Einzeleinführungen mit Kabelverschraubungen ausgeführt wurden, die eine Zugentlastung enthalten? Für die Befestigung der verwendeten Einaderkabeln kommen Bügelschellen zum Einsatz (Stahlblech verzinkt, Druck- und Gegenwanne aus Polypropylen), die sich auf einer gemeinsamen Profilschiene (L1, L2, L3, PEN) befinden. Die Profilschiene ist wiederum auf einer Steinwand montiert (Verbindung Trafo 630 kVA zur Hauptverteilung). Die momentan verwendeten Bügelschellen wurden von einem Sachverständigen beanstandet. 2. Müssen Bügelschellen für die Befestigung von Einaderkabeln generell aus Aluminium sein und wie ist die Sachlage, wenn sich nicht alle Bügelschellen auf einer Profilschiene befinden?


Allgemeines: Festlegungen zur Zugentlastung von Kabel/Leitungen gab es im Abschnitt 4.3.1 der nicht mehr gültigen Norm DIN VDE 0100-729 (VDE 0100-729):1986- 11, die wie folgt lauteten: „Von außen eingeführte Kabel und Leitungen sind vor ihren Anschlussstellen so zu befestigen, dass die Anschlussstellen zug- und druckentlastet sind.“
Diese Norm ist durch DIN VDE 0100-729 (VDE 0100-729):2010-02 [1] (mit Übergangsfrist bis zum 01.05.2012) ersetzt worden. Des Weiteren sind Festlegungen im Abschnitt 526.5.7 von DIN VDE 0100-520 (VDE 0100-520) [2] enthalten, die in etwa lauten:
„Die Anschluss- und Verbindungsstellen von Kabeln/Leitungen sind von mechanischer Beanspruchung zu entlasten, sofern mit mechanischen Beanspruchungen (z. B. Zug oder Druck) zu rechnen ist. Kabelverschraubungen und Leitungseinführungen dürfen als Mittel zur Zugentlastung nur verwendet werden, wenn sie dafür geeignet sind.“
Festlegungen zu Bügelschellen/Schellen zur Befestigung von Einleiterkabeln/-leitungen sind in nur in den relevanten Normen für Kabel/Leitungen enthalten. Für NYY-Einleiterkabel gibt es z. B. Festlegungen in DIN VDE 0276-603 (VDE 0276-603) [3], die auch für andere Einleiterkabel/-leitungen angewendet werden können.
Im Teil 5G, Abschnitt IV, „Leitfaden für die Verwendung“ ist in etwa Folgendes festgelegt:
Einadrige Kabel dürfen einzeln oder systemweise (L1 bis L3 und PEN in einem Bündel) gebündelt (3er/4er-Bündel) verlegt werden. Systemweise gebündelte Einleiterkabel/-leitungen dürfen wie mehradrige Kabel/Leitungen behandelt (auch ohne „Verdrillen“) werden, d. h. auch mit Schellen aus magnetischem Material befestigt werden.
Bei Einzelbefestigung von einadrigen Kabeln/ Leitungen müssen jedoch Kunststoffschellen oder Schellen aus nichtmagnetischem Metall verwendet werden. Schellen aus Stahl dürfen nur dann verwendet werden, wenn sich ein geschlossener Eisenkreis nicht ergibt.
Analoge Hinweise hierzu lassen sich auch aus Abschnitt 521.5 von [2] ableiten, weil es dort einen Hinweis zur Verlegung von Einzeladern in Metallrohren gibt – eine analoge Thematik. Durch Induktion kommt es zu einer (vom Strom im Kupferleiter) abhängigen Erwärmung des geschlossenen „Metallringes“.
Zu 1: Wie aus den bereits zuvor angeführten, normativen Festlegungen hervorgeht, ist eine Zug/Druckentlastung bei Kabel/Leitungen nur dann gefordert, wenn eine mechanische Beanspruchung (Zug- oder Druckbeanspruchung, besonders durch das Eigengewicht der Kabel/Leitungen aber auch bei Kurzschlüssen) auf die Anschlussstellen auftreten kann.
Wenn die Kabel (gilt nur bedingt für Einleiterkabel/-leitungen) aber, wie üblich, bei senkrechter Verlegung (von oben kommend) an der Wand oder auf Kabelpritschen/-Wannen (Abstand der Befestigungspunkte nach Abschnitt 521.7.1 und 521.7.2 von [2] beachten) befestigt sind, ist eine zusätzliche Zugentlastung normalerweise nicht notwendig. Dies gilt ebenso für Verteiler. Aber auch bei größeren Befestigungsabständen, als normativ zugelassen wären (zur Einführungsstelle in die Verteiler), kann durch Kabelverschraubungen mit integrierter/kombinierter Zugentlastung eine ausreichende Zugentlastung erreicht werden, sofern der Hersteller ihre Eignung be stätigt (z. B. in seinen Katalogen). Damit sind die möglichen Zugbeanspruchungen abzudecken. Es bleibt noch ein gewisses Risiko aufgrund der Kräfte auf die Leiter, die bei einem Kurzschluss auftreten können, was aber erst bei sehr großen Kurzschlussströmen zutreffen wird.
Außerdem sollte ebenfalls beachtet werden, dass sich durch eine mögliche Bewegung der Kabel/Leitungen außerhalb des Verteilers (was besonders bei der Zuführung des neuen Verteilers von unten durch den Kabelkanal der Fall sein kann) trotz der Zugentlastung durch die Verschraubung eine Beanspruchung auf die Anschlussstellen möglich sein kann (muss aber nicht gegeben sein). Dies wäre z. B. der Fall, wenn die Kabel/Leitungen im Fußbodenkanal bewegt (verschoben) werden. Solche Bewegungen können bei Wartungs arbeiten (z. B. Reinigung des Fußboden kanals) nicht ausgeschlossen werden, wenn der Fußbodenkanal wesentlich größer ist als die Kabel-/Leitungsansammlung.
Fazit zu 1. Für nach oben abgehende Kabel/ Leitungen gilt, dass die Verschraubungen mit Zugentlastung oder ein geeigneter Abstand der Befestigungsschellen ausreichend sein können, wenn im Anschlussbereich der Leiter genügend Abstand zueinander ist, sodass eine Kurzschlussbeanspruchung sich nicht negativ auswirkt. Bügelschellen sind eine Möglichkeit, aber keine zwingende Forderung. Für nach unten abgehende Kabel/Leitungen kann ein zusätzliches Kabeltrageisen (wird von den renomierten Verteilerherstellern im Verteiler fast immer vorgesehen) notwendig sein. Dies kann nur anhand der Kenntnis der örtlichen Gegebenheiten geklärt werden.
Zu 2: Die Probleme bei einer Verwendung von magnetischen Schellen, die einen „geschlossenen“ Ring bilden (was auch durch „Halbschellen“ sowie Metallschrauben und Metall-Profilschienen gegeben sein wird) bei Einleitekabeln/-leitungen ist aus meiner Sicht aber erst bei größeren Nennströmen in den Einzelleitern gegeben. Allerdings gibt es diesbezüglich keine Grenzwerte, wie auch aus den Festlegungen aus [3] zu ersehen ist, weil es dort keinerlei Hinweise auf den Strom bzw. Querschnitt gibt. Aus meiner Erfahrung möchte ich behaupten, dass üblicherweise bei weniger als 400 A bis 500 A Erwärmungsprobleme an den Metall-Schellen nicht auftreten werden. Eventuell könnte durch eine Temperaturmessung festgestellt werden, ob Maßnahmen notwendig sind.
Rein formal verstößt also die vorgesehene Befestigungsart gegen die normativen Vorgaben. Allerdings sind die Normen sicher nicht anwenderfreundlich, wenn derartige Hinweise nicht in den Errichtungsnormen enthalten sind, sondern lediglich in den Betriebsmittelnormen, die dem Errichter üblicherweise nicht zur Verfügung stehen.
Ob Schellen aus Aluminium oder Edelstahl zur Anwendung kommen, muss der Anfragende selbst entscheiden. Allenfalls bezüglich der mechanischen Festigkeit bei Kurzschlussströmen könnten sich bei Alu-Schellen Probleme ergeben. Bei den „relativ kleinen“ Kurzschlussströmen (bezogen auf den in der Frage erwähnten Trafo mit 630 kVA) dürften aus meiner Sicht keine Probleme auftreten. Genaues kann jedoch nur bei Kenntnis der elektrischen Anlage festgelegt werden, weil z. B. auch die Leitungsimpedanzen den Kurzschlussstrom und somit die möglichen mechanischen Beanspruchungen, begrenzen. Wichtig ist, dass sich durch die Schellen eine Beschädigung an den Kabel/Leitungen an der Befestigungsstelle nicht ergeben darf.
Hinweis: Auch wenn Metall-Halbschellen mit Gegenwannen aus Kunststoff verwendet werden, kann sich über die Metallschrauben und die Profilschienen ein Ring bilden, sodass es zu einer Erwärmung der Befestigungsstelle kommen kann. Es spielt dabei keine Rolle, ob alle Einleiterkabel/-leitungen eines System nur auf einer gemeinsamen Profilschiene befestigt sind oder auf mehreren Profilschienen verteilt befestigt sind. Abhilfe kann nur durch entsprechende Schellen oder eine systemweise Bündelung erreicht werden. Außerdem sollte noch beachtet werden, dass sich bei größeren Strömen auch Probleme ergeben können, wenn die Einleiterkabel/-leitungen einzeln durch ein Bodenblech aus Eisen geführt werden. Hierbei handelt es sich um die gleichen Probleme wie bei den Eisenschellen.

Quellen

DIN VDE 0100-729 (VDE 0100-729):2010-02 Errichten von Niederspannungsanlagen – Teil 7- 729: Anforderungen für Betriebsstätten, Räume und Anlagen besonderer Art – Bedienungsgänge und Wartungsgänge.

DIN VDE 0100-520 (VDE 0100-520):2003-06 Errichten von Niederspannungsanlagen – Teil 5: Auswahl und Errichtung von elektrischen Betriebsmitteln – Kapitel 52: Kabel- und Leitungsanlagen.

DIN VDE 0276-603 (VDE 0276-603):2010-03 Starkstromkabel – Teil 603: Energieverteilungskabel mit Nennspannung 0,6/1 kV.


Autor
  • W. Hörmann
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