Kreuzverbindung

Querverbindung ist ein Verfahren bei Hochspannungskabelanlagen, bei dem der Rückleiter (üblicherweise die Kabelarmierung oder der Kabelmantel) absichtlich in regelmäßigen Abständen entlang der Kabeltrasse verbunden und getrennt wird, wobei die Verbindungspunkte zwischen verschiedenen Phasen wechseln. Bei einem dreiphasigen Kabelsystem bedeutet dies, dass der Mantel an einer Stelle mit Phase A verbunden sein kann, an der nächsten mit Phase B und an der dritten mit Phase C, dann wiederholt sich der Zyklus. Der Zweck besteht darin, induzierte Ströme gleichmäßiger über das Kabel und seine Umgebung zu verteilen, anstatt sie in einem einzigen Rückleiter zu konzentrieren.

Der elektrische Vorteil ist zweifach. Erstens reduziert die Querverbindung die Spannungsgradienten, die sich um das Kabel entwickeln, und senkt damit die dielektrische Belastung der Isolierung. Zweitens sieht durch die Umlagerung des Rückstroms auf die drei Phasen kein einzelner Mantel oder keine Armierung die volle unausgeglichene Stromlast, die sonst erhebliche Verluste und Erwärmung erzeugen würde. Dies ermöglicht es dem Kabel, mehr Strom zu transportieren, bevor seine thermische Grenze erreicht wird, und erhöht die Stromtragfähigkeit der Anlage um 5 bis 15 Prozent, je nach Bodenbedingungen und Verlegetiefe.

Die praktische Umsetzung erfordert eine sorgfältige Planung in der Entwurfsphase. Die Kabeltrasse muss in drei oder mehr gleichmäßige Abschnitte unterteilt werden, wobei die Verbindungspunkte so beabstandet sind, dass die elektrischen Eigenschaften stabil bleiben. An jedem Verbindungspunkt wird der Mantel durch eine Verbindungsbox oder Querverbindungskammer mit dem Phasenleiter verbunden; an Zwischenpunkten wird der Mantel isoliert gelassen (schwebend). Falscher Abstand oder fehlende Verbindungspunkte können Wirbelströme im Mantel erzeugen und die Verluste tatsächlich verschlimmern. Dies ist daher keine nachträgliche Feldanpassung, sondern eine geplante dauerhafte Einrichtung.

Querverbindung ist am häufigsten bei unterirdischen Hochspannungs- (EHV) und Höchstspannungs- (UHV) Übertragungskabeln anzutreffen, wo die Kabellänge erheblich ist und die Mantelverluste wirtschaftlich bedeutsam werden. Sie wird selten bei kürzeren Verteilungskabeltrassen oder bei Kabeln in Kanälen verwendet, wo andere Kühlmethoden zur Verfügung stehen. Das Verfahren wird unpraktisch, wenn die Kabeltrasse kürzer als etwa 300 bis 400 Meter ist oder wenn die drei Abschnitte nicht annähernd gleich lang sein können.

Das Hauptrisiko ist eine fehlerhafte Inbetriebnahme oder Wartung. Wenn ein Verbindungspunkt keinen ordnungsgemäßen elektrischen Kontakt herstellt, wird der Strom gezwungen, einen alternativen Weg zu finden, oft durch die Kabelarmierung oder externe Metallkonstruktionen auf ungeplante Weise. Thermografie und Mantelspannungsprüfung während der Inbetriebnahme sind wesentlich, um zu überprüfen, dass das Querverbindungsverfahren wie geplant funktioniert.