Restlebensdauer von Stromkabeln bestimmen

Stefan Link (Netzmanagement bei der Main-Donau Netzgesellschaft), Hagen Ruhland (Leiter Messtechnik bei der N-ERGIE), Prof. Dr.-Ing. habil. Christian Weindl (Fakultät für Elektro- und Informationstechnik an der Hochschule Coburg), Dr. Jacob Hanke (Leiter Forschungstransfercenter an der Hochschule Coburg), Torsten Berth (Technischer Leiter Baur GmbH), v.l. (Foto: © N-ERGIE)
Forschungsprojekt in Kooperation zwischen N-ERGIE und Energie Campus Nürnberg

NÜRNBERG (pm/nf) - Wann hat ein Stromkabel seine maximale Lebensdauer erreicht und muss ausgetauscht werden? Diese Frage ist für Netzbetreiber bedeutsam. Denn idealerweise wird ein Kabel genau dann ausgetauscht, wenn sein Lebensende kurz bevorsteht.


Ein Team unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. habil. Christian Weindl forscht an Methoden, um den Zustand und die Restlebensdauer von Mittelspannungskabeln bestimmen zu können. Zunächst an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg angesiedelt, ging das Forschungsprojekt nach der Annahme eines Rufs und dem Wechsel Weindls an die Hochschule für angewandte Wissenschaft Coburg an die dortige Fakultät für Elektro- und Informationstechnik über.

Das Forschungsteam ist im Auftrag der N-ERGIE Aktiengesellschaft und im Rahmen einer Kooperation zwischen der N-ERGIE und dem Energie Campus Nürnberg tätig. Es untersucht insbesondere sogenannte Papier-Massekabel, also Kabel, die mit öl- bzw. massegetränkten Papierschichten isoliert sind. Diese Kabel werden heute im Netzgebiet der N-ERGIE nicht mehr verlegt. Innerorts bilden sie allerdings nach wie vor die Basis des Mittelspannungssystems. Im Nürnberger Stadtgebiet beträgt ihr Anteil etwa 50 Prozent.

In einem vorgelagerten Langzeitversuch untersuchte das Forschungsteam die Kabelalterung bereits erfolgreich unter Laborbedingungen. Dabei ließ es Mittelspannungskabel in einem beschleunigten Prozess künstlich altern, um Parameter ableiten zu können, die auf das baldige Lebensende eines Kabels hindeuten.

Auf dem Weg zur exakten Diagnose wurde nun ein weiterer bedeutender Schritt genommen: Gemeinsam mit der Firma Baur Prüf- und Messtechnik GmbH entwickelte das Forschungsteam einen Kabelmesswagen, den Mitarbeiter der N-ERGIE derzeit für erste Untersuchungen im Netzgebiet der N-ERGIE nutzen. Bis 2018 werden sie rund 250 Kabelstrecken im Mittel-spannungsnetz analysieren. Besonderes Interesse gilt dabei den zahlreichen Mischkabelstrecken, also Kabelstrecken, die in Teilen aus Papier-Massekabeln sowie in Teilen aus neueren Kabeln mit einer Isolierung aus vernetztem Polyethylen (VPE) bestehen. „Die Feldmessungen laufen sehr gut an. Das hochgenaue Messsystem, das wir entwickelt haben, bewährt sich im praktischen Einsatz. Die Ergebnisse liegen in einem Bereich, der die Erkenntnisse unseres Laborversuchs bestätigt“, sagt Prof. Dr. Weindl.

Der Straßenbelag muss für die Feldmessungen an den Erdkabeln nicht aufgerissen werden. Mit dem Diagnosefahrzeug führen Mitarbeiter der N-ERGIE ihre Untersuchungen direkt an einem Umspannwerk oder an einer Trafostation durch. Das Messsystem im Innenraum eines VW Transporters besteht aus zahlreichen Komponenten, die im Zuge des Forschungsprojekts entwickelt wurden. Bei Frequenzen von 0,1 und 50 Hertz werden damit die Verlustfaktoren ermittelt, die Aufschluss über den Zustand der Kabelstrecken geben. Die Ergebnisse der Messungen ergänzen die bereits bestehende Datenbank, die mit ihrer großen Anzahl an Vergleichswerten den Entscheidungsprozess für einen möglichen Austausch maßgeblich unterstützen wird.

„Die Feldmessungen, die wir derzeit vornehmen, sind ein weiterer Schritt hin zu einem Datenbanksystem, das uns zukünftig die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls besser abschätzen lässt“, sagt Stefan Link, der bei der Main-Donau Netzgesellschaft für das Netzmanagement in der Region Nürnberg zuständig ist. „Unser Ziel ist eine zustandsorientierte Instandhaltungsstrategie, die nicht nur die Wirtschaftlichkeit, sondern auch die Versorgungssicherheit weiter erhöht.“
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