Mittelspannungs-Übergangsmuffen

Die meisten Mittelspannungsnetze wurden über viele Jahrzehnte hinweg aufgebaut und erweitert. Diese Entwicklung ist bis heute im Erdreich sichtbar: Unterschiedliche Kabelgenerationen, Technologien und Normen existieren innerhalb eines einzigen Verteilnetzes nebeneinander. Für Netzbetreiber gehört dies zum Alltag.

Trotz des flächendeckenden Einsatzes moderner Kabelsysteme ist in Europa weiterhin ein erheblicher Bestand älterer Kabeltypen in Betrieb. Dadurch entstehen Herausforderungen im Zusammenhang mit alternden PILC-Kabeln. In vielen Mittelspannungsnetzen sind papierisolierte bleimantelgeschützte Kabel (PILC) auch nach jahrzehntelangem Einsatz weiterhin in Betrieb. Studien zeigen, dass diese Bestandskabel nach wie vor weit verbreitet in aktiven Verteilnetzen eingesetzt werden und verdeutlichen damit das Ausmaß der alternden Infrastruktur, das Netzbetreiber bewältigen müssen (MDPI-Studie zu PILC-Kabeln).

Werden Netzerneuerungen, Netzverstärkungen oder Netzerweiterungen durchgeführt, müssen neue Kabelabschnitte in bestehende Trassen integriert werden. In der Praxis bedeutet dies häufig, ältere Kabeltypen wie PILC-Kabel oder frühe Polymer-Kabelgenerationen mit modernen VPE-Systemen zu verbinden.

Dadurch enthalten Verteilnetze zunehmend Übergangspunkte zwischen unterschiedlichen Kabeltechnologien. Diese Schnittstellen sind keine Ausnahme, sondern ein fester Bestandteil der heutigen Netzlandschaft. Sie spiegeln sowohl den Bestand historischer Investitionen als auch den fortlaufenden Übergang zu moderneren und leistungsfähigeren Kabelsystemen wider.

Eine Mittelspannungs-Übergangsmuffe ist eine spezielle Kabelmuffe zur Verbindung unterschiedlicher Kabelgenerationen oder Isolationssysteme innerhalb eines Mittelspannungsnetzes. Die häufigste Anwendung ist der Übergang von PILC-Kabeln zu VPE-Kabeln im Rahmen schrittweiser Netzmodernisierungen. Diese Kabelmuffen verbinden Isolationssysteme mit grundlegend unterschiedlichem elektrischem Verhalten und Alterungsverhalten. Werden sie nicht korrekt ausgewählt oder installiert, können Übergangspunkte zu einer wesentlichen Ursache von Ausfällen und ungeplanten Versorgungsunterbrechungen werden.

Übergangsmuffen sind daher keine gewöhnlichen Kabelgarnituren. Sie bilden kritische Schnittstellen in alternden Netzen und sind konzentrierten elektrischen, mechanischen und umgebungsbedingten Belastungen ausgesetzt. Die Erfahrung in Mittelspannungsnetzen zeigt, dass Ausfälle überproportional häufig an diesen Übergangspunkten auftreten. Kommt es zu einem Ausfall, sind die Folgen unmittelbar und kostspielig: ungeplante Versorgungsunterbrechungen, aufwendige Fehlerortung, erneute Tiefbauarbeiten und messbare Auswirkungen auf SAIDI- und SAIFI-Kennzahlen.

Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Verbindungsmuffe muss eine Übergangsmuffe grundlegende Unterschiede zwischen den verbundenen Kabelsystemen berücksichtigen, darunter:

• Unterschiedliche Isolationsmaterialien
• Unterschiedliches dielektrisches Verhalten
• Unterschiedliche Alterungsmechanismen
• Unterschiedliche Empfindlichkeit gegenüber Wassereintritt

Aufgrund dieser Komplexität gehören Übergangsmuffen zu den kritischsten Anwendungen in Mittelspannungsnetzen, die schrittweise modernisiert oder erweitert werden. Für Netzbetreiber stehen diese Kabelmuffen nicht im Zusammenhang mit Neubauprojekten, sondern mit der Aufgabe, sicherzustellen, dass alte und neue Infrastruktur über lange Zeiträume hinweg zuverlässig zusammenarbeiten.

Typische Anwendungen von Übergangsmuffen in Mittelspannungsnetzen

Übergangsmuffen werden häufig in den folgenden Anwendungsfällen eingesetzt. In all diesen Szenarien gilt dieselbe Realität: Wenn eine Übergangsmuffe ausfällt, ist die Reparatur selten unkompliziert. Deshalb ist ein zuverlässigkeitsorientierter Ansatz bei Übergangsmuffen entscheidend für ein effektives Management von Mittelspannungsnetzen.

Die europäischen Stromnetze befinden sich derzeit in einer Übergangsphase. In vielen Ländern bestehen die Verteilnetze aus einer Mischung aus alternden PILC-Kabeln und modernen VPE-Kabelsystemen. Während PILC über Jahrzehnte hinweg der Standard war, hat sich VPE für Neuinstallationen und Netzmodernisierungen als bevorzugte Technologie etabliert.

Gleichzeitig bringt dieser gemischte Anlagenbestand zunehmende Herausforderungen mit sich. Ein großer Teil der installierten Infrastruktur nähert sich dem Ende seiner technischen Lebensdauer oder hat diese bereits erreicht. Insbesondere ältere PILC-Kabel können 40 bis 70 Jahre oder länger in Betrieb bleiben und sind mit zunehmendem Alter verstärkt dem Risiko von Alterung und Ausfällen ausgesetzt (EA Technology – Alterung von Kabeln).

Diese Situation wird durch die Energiewende zusätzlich verschärft. Die zunehmende Elektrifizierung und die Integration erneuerbarer Energien erhöhen die Belastung bestehender Netze. Daher beschleunigen Netzbetreiber ihre Programme zur Erneuerung und Modernisierung der Infrastruktur. In diesem Zusammenhang hat sich VPE zur dominierenden Wahl entwickelt, da diese Technologie gegenüber älteren Systemen eine höhere Leistungsfähigkeit, eine einfachere Installation und eine langfristig hohe Zuverlässigkeit bietet (Crown – Warum Netzbetreiber und Industrie VPE-Kabel gegenüber PILC-Kabeln bevorzugen sollten).

Letztlich führt das Nebeneinander von bestehenden PILC-Systemen und moderner VPE-Infrastruktur zu einem wachsenden Bedarf an zuverlässigen Übergangslösungen. Die Sicherstellung von Versorgungskontinuität, Sicherheit und Leistungsfähigkeit in diesen gemischten Netzen wird für Netzbetreiber in ganz Europa zunehmend zu einer zentralen Aufgabe.

Ausfälle von Übergangsmuffen werden selten durch einen einzelnen Fehler verursacht. Sie entstehen vielmehr durch eine Kette von Mechanismen, die an der Schnittstelle beginnt und sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt.

Schritt 1 – Fehlanpassung an der Schnittstelle

An einem Übergangspunkt treffen unterschiedliche Isolationssysteme innerhalb einer Kabelmuffe aufeinander. Papierisolierte und polymerisolierte Kabel unterscheiden sich hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften, ihres Alterungsverhaltens und ihrer mechanischen Steifigkeit.

Wird diese Schnittstelle nicht optimal kontrolliert, können lokale elektrische Feldüberhöhungen entstehen. Diese Belastungen bleiben zunächst oft stabil, bilden jedoch den Ausgangspunkt für langfristige Degradationsprozesse.

Schritt 2 – Wassereintritt

Kleine Unregelmäßigkeiten an der Schnittstelle können in Kombination mit Umwelteinflüssen im Laufe der Zeit zu Wassereintritt führen.

Feuchtigkeit wandert typischerweise langsam entlang der Materialgrenzen innerhalb der Kabelmuffe. Da dieser Prozess schrittweise und verborgen abläuft, bleibt er bei der Inbetriebnahme und während der frühen Betriebsphase häufig unentdeckt.

Schritt 3 – Teilentladungen und fortschreitende Alterung

Treffen Feuchtigkeit und elektrische Belastung zusammen, können an der Schnittstelle Teilentladungen entstehen. Dies führt zu einer fortschreitenden Alterung der Isolierung und verringert schrittweise die Durchschlagsfestigkeit. Letztlich resultiert dieser Prozess in einem Ausfall, häufig lange nach der ursprünglichen Installation.

Übergangsmuffen vereinen mehrere Risikofaktoren an einem einzigen Punkt im Mittelspannungsnetz. Diese Risiken hängen nicht nur von der Konstruktion der Kabelmuffe ab, sondern werden maßgeblich von der Installationsqualität und den Standortbedingungen beeinflusst. An Übergangspunkten können bereits kleine Abweichungen während der Installation erhebliche Auswirkungen auf die langfristige Zuverlässigkeit haben.

Installationsbedingte Risiken lassen sich in drei Kategorien einteilen:

Zuverlässige Übergangsmuffen müssen mehr leisten als nur eine elektrische Verbindung bei der Inbetriebnahme herzustellen. Sie müssen über lange Zeiträume hinweg stabil bleiben und dabei Kabelsysteme mit unterschiedlichen elektrischen, mechanischen und alterungsbedingten Eigenschaften miteinander verbinden. Für Netzbetreiber hängt die Zuverlässigkeit an Übergangspunkten sowohl von den intrinsischen Eigenschaften der Kabelmuffe als auch von der Auswahl der geeigneten Lösung für den jeweiligen Netzkontext ab.

Wesentliche Anforderungen an die Zuverlässigkeit

Zuverlässige Übergangsmuffen zeichnen sich aus durch:

• Stabiles Isolationsverhalten bei unterschiedlichen Kabeltypen
• Langfristige Beständigkeit gegen Wassereintritt
• Robusten mechanischen Schutz sowie eine durchgängige Schirm- und Erdungsverbindung
• Ein klares und reproduzierbares Muffenmontageverfahren, das Installationsabweichungen minimiert

Diese Anforderungen unterscheiden eine Kabelmuffe, die nur bei der Inbetriebnahme funktioniert, von einer Übergangslösung, die über ihre gesamte Lebensdauer hinweg zuverlässig bleibt.

Auswahl von Übergangsmuffen für Mittelspannungsnetze

Für Kabelmuffen kommen unterschiedliche Technologien zum Einsatz, darunter harzbasierte Lösungen und andere zertifizierte Systeme. Bei Übergangsanwendungen sollte die Auswahl jedoch von der Realität des Netzes und nicht von allgemeinen Produktkategorien bestimmt werden. Unterschiedliche Kabelgenerationen, hohe Anforderungen an die Lebensdauer und eingeschränkte Zugänglichkeit beeinflussen maßgeblich die Eignung einer Übergangslösung.

Ein praktischer Ansatz für die Auswahl lautet:

Für die Realisierung von Übergangsmuffen in Mittelspannungsnetzen kommen unterschiedliche Technologien zum Einsatz. Jede Technologie besitzt spezifische Eigenschaften, die ihre Eignung für die Verbindung von Bestands- und modernen Kabelsystemen beeinflussen. Das Verständnis dieser Unterschiede unterstützt Netzbetreiber bei fundierten Auswahlentscheidungen.

Die LoviSil® Mittelspannungs-Kabelmuffen von Lovink sind als Übergangsmuffen, Verbindungsmuffen und Abzweigmuffen ausgeführt. Die gleiche Technologie kommt auch in weiteren MS-Kabelmuffentypen zum Einsatz.

Bei Übergangsmuffen ist jedoch nicht die Breite des Produktportfolios entscheidend, sondern die Frage, wie die Konstruktion die bekannten Risiken von Übergängen adressiert: Schnittstellenstabilität, Abdichtung, Feuchtigkeitsverhalten und Reproduzierbarkeit der Installation.

Nachfolgend sind die wichtigsten Merkmale aufgeführt, die bei Übergangsanwendungen relevant sind:

Elektrische Isolierung: Flüssigsilikon für ein stabiles Schnittstellenverhalten

Das Hauptdielektrikum befindet sich in einer inneren ABS-Schale und besteht aus einer hochwertigen silikonbasierten Vergussmasse. Diese Masse bleibt flüssig, wodurch das Risiko von Entladungsmechanismen reduziert wird, die mit ausgetrockneter Papierisolierung in Verbindung gebracht werden können.

Ein relevantes Konstruktionsmerkmal für Übergänge ist der vergleichbare εr-Wert: Die Dielektrizitätskonstante des Flüssigsilikons entspricht praktisch der von polymerisolierten Kabeln (VPE/EPR) und bleibt auch nach der Aushärtung erhalten. Dies unterstützt ein gleichmäßig homogenes elektrisches Feld und bietet damit insbesondere an Schnittstellen zwischen unterschiedlichen Materialien einen praktischen Vorteil.

Mechanischer Schutz: Robustes Gehäuse mit langfristiger Feuchtigkeitsbeständigkeit

Der mechanische Schutz wird durch ein widerstandsfähiges äußeres ABS-Gehäuse sichergestellt, das mit einem zweikomponentigen Polyurethanharz gefüllt ist. Dieses Harz bietet eine langfristige Beständigkeit gegen Feuchtigkeit, während ein Kupferdrahtgeflecht als elektrische Schirmung dient.

Erdungs- und Schirmschutz: Verkapselung zur Unterstützung der Korrosionsbeständigkeit

Das Polyurethanharz schützt die wesentlichen Komponenten der Erdungs- und Schirmverbindungen vor Umwelteinflüssen. Aufgrund seiner fließfähigen Eigenschaften umschließt es sämtliche Bauteile vollständig und unterstützt dadurch die Korrosionsbeständigkeit und Langlebigkeit des Verbindungssystems.

Abdichtung: Verbund zwischen Gehäuse und Harz plus zusätzlicher Schutzmechanismus

Die Verbindung zwischen Polyurethanharz und ABS-Gehäuse sorgt für eine zuverlässige Abdichtung des Außengehäuses. Sollte dennoch Feuchtigkeit bis in die innere Kabelmuffe eindringen, bildet sich nach der Aushärtung ein weicher, wasserbeständiger und isolierender Gummi um die Leiteradern. Dadurch entsteht eine zusätzliche Schutzschicht gegen die Auswirkungen von Wassereintritt.

Installation: Intuitiv, kontrolliert und mit klarer Schrittfolge

Die Installation wird als einfach, intuitiv und schnell beschrieben und erfolgt in sieben Schritten – von der Kabelvorbereitung bis zur Befüllung der äußeren Kabelmuffe.

• Für die Installation werden lediglich Standardwerkzeuge benötigt; ein Brenner oder eine offene Wärmequelle sind nicht erforderlich.
• Die Kabelmuffe wird, soweit möglich, mit vormontierten und vorpositionierten Komponenten geliefert.
• Während des Befüllens lassen sich die Füllstände zuverlässig kontrollieren: Sowohl die transparente Innenmuffe als auch die graue Außenmuffe verfügen über Füllstandsanzeigen, und der LoviSil®-Beutel ist mit Griffen und einem Ausguss ausgestattet.

Dies unterstützt eine reproduzierbare Installation und reduziert Abweichungen bei der Montage – ein wichtiger Faktor für die langfristige Leistungsfähigkeit von Kabelmuffen.

Bewährte Technologie und für Erdverlegungsanwendungen relevante Prüfungen

LoviSil® MS-Kabelmuffen verfügen über nahezu 40 Jahre Praxiserfahrung mit einer äußerst geringen Ausfallrate. Sie wurden geprüft nach:

• HD 628 / EN IEC 61442 und HD 629, durchgeführt unter einem Wasserdruck von 2 bar, was insbesondere für Anwendungen in wassergesättigten Böden und bei hohen Grundwasserständen relevant ist.
• IEEE 404

Für viele Netzbetreiber sind Übergangsmuffen keine gelegentlich eingesetzten Komponenten, sondern ein wiederkehrender Bestandteil langfristiger Netzerneuerungsprogramme.

Lovink liefert jährlich Übergangsmuffen an zahlreiche Netzbetreiber in ganz Europa und unterstützt damit die schrittweise Erneuerung und Modernisierung alternder Kabelnetze.

Mehrere dieser Partnerschaften bestehen bereits seit Jahrzehnten. Diese langfristige Zusammenarbeit unterstreicht die Bedeutung von Zuverlässigkeit, Konsistenz und Lebensdauerleistung bei der Verwaltung von Übergangspunkten zwischen Bestands- und modernen Kabelsystemen.

Selbst die fortschrittlichsten Lösungen für Übergangsmuffen sind auf eine korrekte Anwendung angewiesen, um eine langfristig zuverlässige Leistung zu gewährleisten. In Mittelspannungsnetzen mit unterschiedlichen Kabelgenerationen sind die Installationsbedingungen häufig anspruchsvoll und der Zugang nach der Inbetriebnahme begrenzt. Dadurch werden Schulungen und technische Unterstützung zu entscheidenden Erfolgsfaktoren.

Lovink unterstützt Netzbetreiber mit strukturierten Schulungen, klaren Montageanweisungen und praxisnaher Unterstützung vor Ort. Dies trägt dazu bei, Installationsrisiken zu reduzieren und eine konsistente Ausführung über verschiedene Montageteams hinweg sicherzustellen. Die frühzeitige Validierung von Verfahren unter realen Netzbedingungen reduziert zusätzlich das Risiko bei der Inbetriebnahme und unterstützt eine vorhersehbare langfristige Zuverlässigkeit an Übergangspunkten.

Durch die frühzeitige Integration von Schulungen und projektspezifischer Validierung in die Umsetzung können Installationsverfahren unter realen Netzbedingungen überprüft und abgesichert werden.

Übergangsmuffen sind in alternden Mittelspannungsnetzen eine praktische Notwendigkeit. Da bestehende Kabelsysteme schrittweise mit modernen VPE-Kabeln verbunden werden, werden Übergangsstellen zu einem integralen Bestandteil der Netzmodernisierung. An diesen Schnittstellen wird die langfristige Zuverlässigkeit häufig entschieden.

Eine zuverlässige Leistung von Übergangsmuffen erfordert mehr als nur die Auswahl der richtigen Komponenten. Sie hängt von der korrekten Anwendung, validierter Leistung, qualifizierter Installation und praktischer Unterstützung über den gesamten Lebenszyklus der Netzinfrastruktur hinweg ab. Ein strukturierter Ansatz hilft, technische Risiken zu reduzieren, wiederholte Eingriffe zu vermeiden und langfristige Zuverlässigkeitskennzahlen wie SAIDI und SAIFI zu schützen.

Lovink unterstützt DNOs während des gesamten Prozesses – von der frühzeitigen technischen Beratung und Auswahl der geeigneten Lösung bis hin zu Schulungen, Validierungen und praktischer Unterstützung bei der Installation. Nehmen Sie Kontakt mit uns auf, um Ihre Strategie für MS-Übergangsmuffen zu besprechen und Potenziale zur Verbesserung Ihrer Netzzuverlässigkeit zu identifizieren.

Nachfolgend finden Sie Antworten auf häufig gestellte Fragen zu Übergangsmuffen in Mittelspannungsnetzen. Diese Fragen spiegeln typische Anliegen in Bezug auf Zuverlässigkeit, Ausfallmechanismen und die praktische Anwendung in bestehenden Mittelspannungsnetzen wider.

1.Was ist eine PILC-zu-VPE-Übergangsmuffe?

Eine PILC-zu-VPE-Übergangsmuffe ist eine Mittelspannungs-Kabelmuffe zur Verbindung von papierisolierten bleimantelgeschützten Kabeln (PILC) mit modernen VPE-Kabeln innerhalb desselben Netzes. Sie wird typischerweise bei schrittweisen Kabelerneuerungen oder Netzmodernisierungen eingesetzt. Die Kabelmuffe muss Isolationssysteme mit sehr unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften und Alterungsmechanismen verbinden, weshalb die richtige Auswahl und Installation entscheidend sind.

2.Warum fallen Übergangsmuffen aus?

Übergangsmuffen versagen in der Regel aufgrund von schnittstellenbezogenen Problemen und nicht aufgrund von Leiterfehlern. Häufige Ursachen sind Wassereintritt, unzureichende Feldsteuerung und Installationsfehler an der Übergangsstelle zwischen unterschiedlichen Kabeltypen. Diese Effekte entwickeln sich oft schleichend, weshalb Ausfälle auch erst Jahre nach der Installation auftreten können.

3.Wie lange halten Mittelspannungs-Übergangsmuffen?

Die Lebensdauer einer Mittelspannungs-Übergangsmuffe hängt von der Konstruktion der Kabelmuffe, der Installationsqualität und den Umgebungsbedingungen ab. Bei korrekter Auswahl und fachgerechter Installation wird erwartet, dass Übergangsmuffen über mehrere Jahrzehnte hinweg zuverlässig funktionieren und häufig die verbleibende Lebensdauer der angeschlossenen Kabel erreichen. Installationsqualität und langfristige Abdichtung sind dabei entscheidende Faktoren.

4.Was ist der Unterschied zwischen Verbindungsmuffen und Übergangsmuffen?

Eine Verbindungsmuffe verbindet gleichartige Kabeltypen mit demselben Isolationssystem und derselben Konstruktion. Eine Übergangsmuffe verbindet hingegen unterschiedliche Kabelgenerationen oder Isolationssysteme, beispielsweise PILC- und VPE-Kabel. Übergangsmuffen sind komplexer, da sie Unterschiede im elektrischen Verhalten, Alterungsverhalten und in der Feuchtigkeitsempfindlichkeit innerhalb einer einzigen Kabelmuffe ausgleichen müssen.

5.Sind Übergangsmuffen der kritischste Punkt in Mittelspannungsnetzen?

In alternden Mittelspannungsnetzen zählen Übergangsmuffen häufig zu den kritischsten Punkten, da sie unterschiedliche Materialien und Alterungsmechanismen zusammenführen. Während Kabel selbst oft eine lange Lebensdauer erreichen, entstehen Ausfälle überdurchschnittlich häufig an Übergangsschnittstellen. Deshalb stellen Übergangsmuffen einen zentralen Ansatzpunkt zur Verbesserung der langfristigen Netzzuverlässigkeit dar.

Diese FAQ beantworten die häufigsten Fragen zu Übergangsmuffen. Weitere Informationen und technische Hintergründe finden Sie in unserer vollständigen FAQ-Bibliothek.