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Leseranfrage
Kabeldimensionierung bei PV-Anlagen

Wie erfolgt die Kabeldimensionierung bei PV-Anlagen? Welche Normen müssen dabei berücksichtigt werden?

PV-Anlage

PV-Anlage (Foto: Martina Lohrbach/stock.adobe.com)

Frage: Als Gutachter einer PV-Freiflächenanlage habe ich eine Frage zur Kabeldimensionierung. Ich gehe davon aus, dass NAYY-Kabel grundsätzlich für die Gleichstromübertragung bis 1000 V geeignet sind. Wie lässt sich aber nun die Strombelastbarkeit speziell bei Verlegung in Erde (D2) berechnen? DIN VDE 0276-603 listet in Tabelle 14 Belastungswerte für Gleichstromsysteme mit dem Hinweis „mit weit entferntem Rückleiter“. Bei PV-Anlagen gibt es aber immer einen eher ganz nahe liegenden Rückleiter und bei Großanlagen verlaufen typischerweise mehrere dieser Kabelpaare parallel in einem Graben. In DIN VDE 0276-1000 finden sich zwar Tabellen für die Reduktionsfaktoren f1 und f2 bei Erdverlegung, aber nur für Drehstromsysteme mit Ein- und Mehrleiterkabeln. Interessanterweise finden sich bei Verlegung in Luft f2-Tabellen für „einadrige Gleichstromkabel und mehradrige Drehstromkabel“.

Gibt es spezielle Normen, die sich mit der Verlegung von Gleichstromkabeln befassen?

Antwort: Die Kabeldimensionierung und -verlegung bei PV-Anlagen führt bei der Begutachtung immer wieder zu langwierigen Diskussionen bis hin zu gerichtlichen Auseinandersetzungen. Wenn, wie in dem vom Anfragenden geschilderten Fall, die DC-Sammelleitungen verlegt werden müssen, sind Elektrofachkräfte häufig überfordert.

Im Folgenden meine Einschätzung zu dem vom Anfragenden geschilderten Fall:

Allgemein. Die DIN VDE 0100-520 (VDE 0100-520) [1] gilt sowohl für AC- als auch DC-Anwendungen.

Im Abschnitt 523 Strombelastbarkeit wird auf die DIN VDE 0298-4 (VDE 0298-4) [2] verwiesen.

Im Anwendungsbereich der DIN VDE 0298-4 (VDE 0298-4) [2] wird der Geltungsbereich bei Erdverlegten Kabeln auf die „Verlegung in und an Gebäuden“ eingeschränkt. Dies ist bei einer Freiflächen-PV-Anlage nicht der Fall.

Im Weiteren ist festgelegt: „Für andere Installationen, wo genauere Angaben zu lastabhängigen Wärmewiderständen des Erdbodens vorliegen, müssen die Strombelastbarkeiten aus DIN VDE 0276-603(VDE 0276-603) oder durch Berechnung nach IEC 60287 abgeleitet werden.“

Somit ist hier die DIN VDE 0276-603 (VDE 0276-603) [3] anzuwenden.

Spannungshöhe. In der DIN VDE 0276-603 (VDE 0276-603) [3] ist im Abschnitt 2.3 folgendes festgelegt:

„Werden die Kabel nach diesem HD in einem Gleichstromsystem verwendet, darf die Spannung gegen Erde 1,8 kV nicht überschreiten.“

Dass sich hieraus ergibt, jedes NAYY-Kabel sei grundsätzlich geeignet, dauerhaft mit dieser Spannung betrieben zu werden, kann vermutet werden. Eine Nachfrage beim Hersteller des verwendeten Kabels ist jedoch zu empfehlen.

Strombelastbarkeit. Die Strombelastbarkeiten werden in der DIN VDE 0276-603 (VDE 0276-603) [3] in Tabelle 14 beschrieben.

Im Abschnitt 5 Strombelastbarkeit findet sich in Zeile 1 unter Anforderungen der Hinweis Allgemeines: „Dieser Abschnitt gilt für die Strombelastbarkeit [...], vorausgesetzt, dass bei Drehstrombetrieb drei Adern belastet sind oder bei Gleichstrombetrieb nur ein einadriges Kabel belastet ist.“

Ich gehe davon aus, dass einadrige Kabel verwendet wurden. Somit können die in Tabelle 14 von DIN VDE 0276-603 (VDE 0276-603) [3] angegebenen Werte als Grundlage zur Dimensionierung herangezogen werden. Es gelten jedoch die Randbedingungen wie z. B. Belastungsgrad = 0,7 (bei Belastung durch eine PV-Anlage sind die Werte auf 1,0 umzurechnen), Erdbodentemperatur oder die Angaben zum Spezifischen Erdbodenwärmewiderstand.

Als Fußnote 1) findet sich in der Tabelle 14 der vom Anfragenden genannte Satz: „Bemessungsstrom in Gleichstromanlagen mit weit entferntem Rückleiter.“

Aus meiner Sicht soll hier die thermische Beeinflussung zwischen Hin- und Rückleiter ausgeschlossen werden.

Reduktionsfaktoren. Da es bei Häufung von Kabeln zu einer gegenseitigen thermischen Beeinflussung kommt, sind in diesem Fall Reduktionsfaktoren anzusetzen.

In der Tabelle 24 von DIN VDE 0298-4 (VDE 0298-4) [2] sind Umrechnungsfaktoren für Häufung von direkt im Erdboden verlegten Kabeln festgelegt. Diese könnten hilfsweise herangezogen werden.

Diese Vorgehensweise wird auch im Anhang C.3.4 Verlegung im Erdboden dieser Norm beschrieben.

Spezielle Normen. Spezielle Normen, die sich mit der Verlegung von Gleichstromkabeln befassen oder speziell für Gleichstromkabel erstellt wurden, sind mir nicht bekannt.

Autor: L. Erbe

Literatur:

[1] DIN VDE 0100-520 (VDE 0100-520):2013-06 Errichten von Niederspannungsanlagen – Teil 5-52: Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel – Kabel- und Leitungsanlagen.

[2] DIN VDE 0298-4 (VDE 0298-4):2013-06 Verwendung von Kabeln und isolierten Leitungen für Starkstromanlagen – Teil 4: Empfohlene Werte für die Strombelastbarkeit von Kabeln und Leitungen für feste Verlegung in und an Gebäuden und von flexiblen Leitungen.

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

[4] DIN VDE 0276-1000 (VDE 0276-1000):1995-06 Starkstromkabel – Teil 1000: Strombelastbarkeit, Allgemeines; Umrechnungsfaktoren.

Dieser Artikel ist in unserem Facharchiv nachzulesen.

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