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Fachbegriffe aus der Elektrotechnik erklärt
Was versteht man unter dem Leistungsfaktor? Was ist ein Kabelgraben?

Die Definition von elektrischen Größen ist notwendig, um exakte Berechnungen durchführen und z. B. das Verhältnis zwischen Wirk- und Scheinleistung bestimmen zu können.

Ungeschützte Kabel auf der Baustelle (Foto: fefufoto/stock.adobe.com)

Leistungsfaktor

Kosinus des Winkels φ (griech. Phi) zwischen der Wirkleistung P und der Scheinleistung S, s. Bild 1.

Allgemeines

Der Leistungsfaktor (engl. power factor)

cos φ = P/S

wird mitunter auch Wirkfaktor genannt. Der sin φ = Blindleistung Q/Scheinleistung S bzw. der Kosinus des Komplementwinkels δ (griech. Delta) bezeichnet den sogenannten Blindfaktor.

Der Leistungsfaktor ist keine Kenngröße beispielsweise zur Bewertung der Wirtschaftlichkeit des Leistungsumsatzes in einem elektrischen System. Ebenso wenig besteht ein physikalischer Zusammenhang zwischen diesem Faktor und etwa dem Wirkungsgrad zur Beurteilung des technisch-ökonomischen Nutzeffekts eines elektrischen Verbrauchsmittels.

Der Leistungsfaktor cos φ quantifiziert vielmehr auf der dezimalisierten Zahlenskala 0 ... 1 das trigonometrische Verhältnis zwischen der Wirkleistung und der Scheinleistung unter der Voraussetzung, dass Strom und Spannung praktisch sinusförmig sind.

Grenzwerte

In Stromkreisen mit rein ohmscher Last (P=S), z.B. bei ausschließlicher Verwendung von Wärmegeräten oder Glühlampen, ist der Leistungsfaktor cos φ = 1. In diesem Fall hat der Wechselstrom (Wirkstrom) den gleichen zeitlichen Verlauf wie die angelegte Wechselspannung, d. h. die 50-Hz-Grundschwingungen von Strom und Spannung sind phasenkonform. Der Stromkreis überträgt nur Wirkleistung.

Bei einem Leistungsfaktor cos φ = 0 sind Strom und Spannung um 90° phasenverschoben. Der Stromkreis wird in diesem Fall ausschließlich mit Blindleistung belastet.

Kabelgraben

Im Erdreich ausgehobener Graben zur Aufnahme von Kabeln. Die Kabeltrasse ist im Kabellageplan maßhaltig festgelegt, ebenso die Verlegetiefe der Kabel und die genaue Lage der Kabelmuffen.

Kabelverlegung

Kabel sind nach DIN VDE 0100-520 [1] so auszuwählen, dass während der Errichtung (Verlegung) und Nutzung eine Schädigung des Mantels und der Isolierung vermieden wird. Das gilt auch und gerade für Kabel, die unmittelbar in Erde (Kabelgräben) verlegt werden. Diese Kabel sind deshalb – außer bei deren Einpflügen – auf fester, glatter und steinfreier Oberfläche der Grabensohle zu betten. Die erforderliche Bettungsschicht aus steinfreiem, verdichtbarem Erdaushub oder feinkörnigem Sand beträgt etwa 10 cm.

In Erde sollen Kabel mindestens 0,6 m, unter Fahrwegen und Straßen jedoch mindestens 0,8 m unter der Erdoberfläche verlegt werden. In dieser Tiefe sind Erdkabel hinlänglich gegen mechanische Beschädigungen geschützt [2]. Außerdem sinkt in den kalten Wintermonaten die Bodentemperatur in dieser Tiefe i. Allg. nicht unter +5 °C.

Schutzvorkehrungen

Bei späteren Erdarbeiten im Bereich der Kabeltrasse, z. B. bei Aufgrabungen, besteht eine erhöhte elektrische Gefährdung. Deshalb empfiehlt es sich, zum Schutz gegen elektrischen Schlag oder Lichtbogen etwa 150 mm über dem Kabel oder Kabelbündel ein Warnband aus Kunststoff mit dauerhafter Signalfarbe, z. B. Gelb, zu verlegen. Mitunter werden Erdkabel auch durch Platten oder Hauben (Halbschalen) aus widerstandsfähigem Kunststoff, z. B. Hart-PVC, oder aus einem anderen festen Werkstoff mechanisch geschützt, s. Bild 2. Derartige Abdeckungen schützen Kabel beim Verfüllen und Verdichten des Kabelgrabens; sie haben außerdem beim späteren Freilegen der Kabel eine wichtige Signalwirkung. Abdecksteine (Beton-Formsteine) werden heute kaum noch verwendet. Sie sind aber in großer Zahl in bestehenden Kabelanlagen noch vorhanden, s. Bild 3.

Autor: R. Müller

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

Dieser Beitrag ist in unserem Facharchiv nachzulesen.

Bild oben rechts: Zeigerdarstellung von Wirk-, Blind- und Scheinleistung (Foto: EP/R. Müller)

Bild Mitte Kabelgraben 1 Kabeldeckplatte; 2 Kabeldeckhaube, 3 Warnband; 4 Bettungsschicht (Foto: EP/R. Müller)
Bild unten links: Kabelabdeckung mit Formsteinen (Foto: EP/R.Müller)

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