Wenn die elektrischen Anforderungen den verfügbaren Platz in der Schaltanlage überschreiten

Moderne MS-Anlagen stehen zunehmend vor Situationen, in denen die elektrischen Anforderungen die physikalischen Grenzen der Kabelanschlussräume von Schaltanlagen überschreiten. Mit steigenden Transformatorleistungen können mehrere parallel geführte Kabel pro Phase erforderlich werden, um die Anforderungen an die Stromtragfähigkeit und Kurzschlussfestigkeit zu erfüllen.

Die Kabelanschlussräume von Schaltanlagen bieten jedoch nicht immer ausreichend Platz für alle erforderlichen Kabelanschlüsse. Begrenzter Bauraum, Anschlussbeschränkungen und Anforderungen an den Kabelbiegeradius können einen direkten Anschluss erschweren.

Die Herausforderung

Ein typisches Beispiel ist der Anschluss großer Leistungstransformatoren an MS-Schaltanlagen. Während die elektrische Auslegung mehrere parallel geführte Kabel pro Phase erfordern kann, bietet das Einspeisefeld der Schaltanlage oft nur begrenzten Platz für Kabelanschlüsse oder erlaubt nicht die ordnungsgemäße Montage mehrerer Kabelschuhe auf derselben Anschlussfläche.

So kann beispielsweise eine Anlage zwei parallel geführte Kabel pro Phase erfordern. Anstelle von jeweils einem Leiter für L1, L2 und L3 müssen dann sechs Kabel innerhalb der Schaltanlage angeschlossen werden. Obwohl die elektrische Auslegung die erforderliche Kapazität bereitstellt, können der verfügbare Platz in der Schaltanlage und die Anforderungen an den Kabelbiegeradius verhindern, dass alle Kabel wie vorgesehen angeschlossen werden.

Wo diese Herausforderung auftritt

Platzmangel in MS-Schaltanlagen kann bei einer Vielzahl von Mittelspannungs-Infrastrukturprojekten auftreten, bei denen steigende Leistungsanforderungen in bestehende Anlagen integriert werden müssen.

Anschluss und Nachrüstung von Batteriespeichersystemen (BESS)

Batteriespeichersysteme werden zunehmend an bestehende Mittelspannungsnetze angeschlossen, um die Netzstabilität zu unterstützen und den Energieausgleich zu verbessern. Sowohl bei neuen BESS-Anschlussprojekten als auch bei Nachrüstungen können höhere Kabelkapazitäten erforderlich sein, während die bestehende Schaltanlage weiterhin in Betrieb bleibt. In solchen Situationen kann der verfügbare Platz für Kabelanschlüsse zum begrenzenden Faktor werden.

Netzausbau und Transformatoraufrüstungen

Netzausbauprojekte und Transformatoraufrüstungen können mehrere parallel geführte Kabel pro Phase erfordern, um den steigenden Leistungsbedarf abzudecken. In diesen Fällen bieten die Kabelanschlussräume der Schaltanlage möglicherweise nicht ausreichend Platz für alle erforderlichen Anschlüsse.

Transformatorstationen für erneuerbare Energien

Große Transformatorstationen für erneuerbare Energien erfordern zunehmend höhere Kabelkapazitäten und komplexere Kabelführungen. Physische Einschränkungen innerhalb der Schaltanlage können daher zu einem wichtigen technischen Aspekt bei der Planung und Umsetzung von Projekten werden.

Konventionelle Lösungsansätze und ihre Grenzen

Wenn die Schaltanlage die erforderliche Anzahl an Kabelanschlüssen nicht aufnehmen kann, kommen verschiedene Lösungsansätze in Betracht.

Austausch der Schaltanlage

Der Austausch der Schaltanlage bietet eine dauerhafte Lösung, kann jedoch mit hohen Kosten, langen Lieferzeiten, zusätzlichem Planungsaufwand und verlängerten Projektlaufzeiten verbunden sein.

Anpassung der Kabelanschlussräume

Bestehende Schaltanlagen können in manchen Fällen angepasst werden, um zusätzlichen Platz zu schaffen. Solche Änderungen erfordern jedoch häufig Genehmigungen, umfangreiche Arbeiten vor Ort und zusätzlichen Engineering-Aufwand.

Betrieb mit weniger parallel geführten Kabeln

Die Reduzierung der Anzahl parallel geführter Kabel kann die Installation vereinfachen, verringert jedoch möglicherweise die Stromtragfähigkeit und kann im Widerspruch zu den ursprünglichen Anforderungen der elektrischen Auslegung stehen.

Ein alternativer Ansatz

Eine Abzweigmuffe kann als Kabelsammelpunkt außerhalb der Schaltanlage eingesetzt werden. Anstatt alle parallel geführten Kabel direkt in den Kabelanschlussraum einzuführen, können zwei parallele Leiter vor dem Eintritt in die Schaltanlage zu einem einzelnen abgehenden Leiter zusammengeführt werden. Dadurch reduziert sich die Anzahl der erforderlichen Anschlüsse, während die vorgesehene Stromtragfähigkeit erhalten bleibt.

Durch die Zusammenführung der Leiter vor dem Eintritt in die Schaltanlage kann die Belegung des Kabelanschlussraums reduziert werden, ohne Änderungen an der bestehenden Schaltanlage vornehmen zu müssen. Gleichzeitig bleiben die Anforderungen an den Kabelbiegeradius erhalten und die ursprüngliche elektrische Auslegung kann unverändert bestehen bleiben.

Wesentliche Vorteile:

  • Erhalt der Stromtragfähigkeit
  • Reduzierung von Platzmangel im Kabelanschlussraum
  • Einhaltung der Anforderungen an den Kabelbiegeradius
  • Vermeidung eines Austauschs der Schaltanlage
  • Keine zusätzliche Schaltanlage erforderlich

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Substation connected to a solar park medium-voltage cable network
Schematic diagram parallel cables in switchgear
Schematic of a branch joint used as a cable consolidation point outside MV switchgear, combining parallel cables into a single outgoing connection to reduce switchgear congestion.
LoviSil KB branch joint medium voltage

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