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Erdkabel

Erdkabel werden vor allem zur Stromübertragung in Niederspannungs- und Mittelspannungsnetzen angewendet. Im Höchstspannungsbereich liegen in Deutschland praktisch kaum Erfahrungen mit Erdkabeln vor. Erdkabel besitzen eine isolierende Umhüllung, die vor mechanischen und chemischen Schäden in der Erde schützen soll. Erdkabel bis zu 110 kV werden in kompakten Dreierbündeln in etwa 1 m Tiefe verlegt. Bei Erdkabeln mit Spannungen über 110 kV ist aus Gründen der Wärmeabfuhr ein größerer Abstand der Leiter zueinander erforderlich. Deshalb werden diese Erdkabel in einer Tiefe von 2 bis 3 m verlegt. Die Trassenbreite beträgt bei Erdkabeln für 380 kV ähnlich wie bei Hochspannungsfreileitungen 50 - 70 m.
Verlegung von 110-kV-Erdkabeln zwischen Zimmern und Rottweil
Foto: Nico Pudimat, Lizenz: gemeinfrei, via Wikimedia Commons
Wie bei Hochspannungsfreileitungen treten bei Erdkabeln elektrische und magnetische Felder auf. In Erdkabeln wird das elektrische Feld durch eine geerdete metallische Kabelumhüllung und das leitende Erdreich fast völlig abgeschirmt. Das magnetische Feld lässt sich dagegen kaum abschirmen und nimmt nur mit dem Abstand ab.

In der folgenden Abbildung werden zum Vergleich die magnetischen Flussdichten von Hochspannungsfreileitungen und Erdkabeln gezeigt. Dabei ist ersichtlich, dass direkt oberhalb der Erdkabel die magnetische Feldstärke stärker als bei einer Freileitung ist, sie jedoch schneller zur Seite hin abnimmt.
Magnetische Flussdichten in 1 m Höhe über dem Erdboden an 380/220 kV Freileitungen und Erdkabeltrassen in Abhängigkeit vom Abstand von der Trassenmitte
Abbildung mit freundlicher Genehmigung vom Bundesamt für Strahlenschutz
Gezeigt ist der Wertebereich, in dem unter maximalen Betriebsbedingungen die maximal zu erwartende magnetische Flussdichte variiert. Die Darstellung basiert auf Daten des ECOLOG Instituts, das in einem vom BfS geförderten Forschungsvorhaben an unterschiedlichen Freileitungs- und Erdkabeltrassen gemessen hat und die Messdaten mittels Simulationsrechnungen auf maximale Betriebsbedingung (maximaler Strom) extrapoliert hat. Nähere Informationen im Abschlussbericht.

Typische Messwerte finden sich in der Feldquellen-Datenbank.

Im Hochspannungsbereich werden auch gasisolierte Übertragungsleitungen (GIL) verwendet. Sie bestehen aus einem Aluminiumleiter, der in einem Aluminiumrohr geführt wird (siehe Abbildung). Zur Isolierung wird das Rohr mit einem unentzündlichen Gas befüllt. Gasisolierte Leitungen sind vor allem bei begrenzten Platzverhältnissen wie z.B. im Tunnel oder bei sensiblen Umgebungsbedingungen (zum Beispiel Feuerschutzanforderungen) geeignet. Mehrere GIL-Rohre können wegen der geringeren gegenseitigen Beeinflussung und der geringeren Erwärmung enger als Erdkabel verlegt werden. Im Vergleich zu Freileitungen und Erdkabeln erzeugen sie nur sehr geringe Magnetfelder und keine elektrischen Felder in ihrer Umgebung.
Durchschnitt durch eine gasisolierte Übertragungsleitung
Abbildung mit freundlicher Genehmigung von Siemens