Kabelführung

Aus Planungskompendium Energieverteilung

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Kabelführungssysteme sind in metallener und nichtmetallener Ausführung erhältlich.Einige metallene Werkstoffe bieten einen verbesserten Widerstand gegenüber elektromagnetischer Beeinflussung. Das Kabelführungssystem muss, sofern es leitfähig ist, über seine gesamte Länge eine kontinuierliche, gut leitende Metallkonstruktion bilden, um sicherzustellen, dass es als Parallelerdungsleiter (PEC) wirkt.

Die Auswahl der Materialien und ihrer Form hängt nach EN 50174-2 (VDE 0800-174-2) von folgenden Kriterien ab:

  • Stärke der elektromagnetischen Felder entlang des Kabelweges (Nähe von leitungsführenden und abgestrahlten elektromagnetischen Störquellen),
  • zugelassener Pegel der leitungsgeführten und abgestrahlten Störaussendungen,
  • Art der Leitungsanlage (geschirmt?, verdrillt?, Lichtwellenleiter LWL?),
  • Störfestigkeit der an die informationstechnische Leitungsanlage angeschlossenen Geräte,
  • andere Umweltbeschränkungen (chemische, mechanische, klimatische, feuergefährliche usw.),
  • künftige Erweiterungen der informationstechnischen Leitungsanlage.

Nichtmetallische Kabelführungssysteme sind in den folgenden Fällen geeignet:

  • elektromagnetische Umgebung mit dauerhaft geringen Störpegeln,
  • die Verkabelung hat einen geringen Abstrahlpegel,
  • Situationen, bei denen metallische Kabelführungen vermieden werden sollten (chemische Umgebung),
  • Lichtwellenleiter-Verkabelung.

Bei metallischen Systembestandteilen bestimmt weniger der Querschnitt als vielmehr die Form (eben, U-Profil, Röhre usw.) den Wellenwiderstand des Kabelführungssystems. Geschlossene Formen sind am besten (indem sie die Erdungssymmetrieeinkopplung vermindern). Kabelpritschen verfügen häufig über Schlitze zur einfachen Befestigung der Kabel. Die am wenigsten schädlichen sind Pritschen mit einem kleinen Schlitz parallel zur Pritschenachse. Schlitze senkrecht zur Pritschenachse sollten nicht verwendet werden (siehe Abb. R9).

Abb. R9Elektromagnetische Eigenschaften metallener Pritschen

In bestimmten Fällen kann eine im Hinblick auf elektromagnetische Störungen schlechte Kabelführung geeignet sein, wenn die elektromagnetische Umgebung schwach ist, wenn geschirmte Kabel oder LWL-Kabel verwendet werden oder wenn für die verschiedenen Kabeltypen (Leistung, Datenverarbeitung usw.) separate Kabelführungen verwendet werden.

Es ist empfehlenswert, in der Kabelführung Platz für eine bestimmte Anzahl an zusätzlichen Kabeln vorzusehen. Die Kabel dürfen nicht so hoch sein wie die Seitenwände der Kabelpritschen (siehe unten). Abdeckungen verbessern ebenfalls die elektromagnetische Verträglichkeit von Kabelführungen.

Beim U-Profil nimmt das magnetische Feld in der Nähe der beiden Kanten ab. Aus diesem Grunde werden tiefe Querschnitte bevorzugt (siehe Abb. R10).

Abb. R10Kabelanordnung in einem metallenen Elektroinstallationssystem

Verschiedene Kabeltypen (Leistungs- und Schwachstromanschlüsse) sollten nicht im gleichen Bündel oder in der gleichen Kabelführung installiert werden. Kabelführungen sollten immer nur zur Hälfte belegt werden.

Es wird empfohlen, Gruppen mit Hilfe von Abschirmungen oder durch Installation von Kabeln in verschiedenen Kabelführungen elektromagnetisch voneinander zu trennen. Die Qualität der Abschirmung bestimmt den Abstand zwischen den Gruppen. Ist keine Abschirmung vorhanden, müssen ausreichende Abstände eingehalten werden (siehe Abb. R11).

Abb. R11Empfehlung zur Installation von Kabelgruppen in metallischen Kabelführungen

Metallische Gebäudeteile können für EMV-Zwecke verwendet werden. Stahlträger (L-, H-, U- oder T-förmig) bilden oftmals eine durchgängige geerdete Struktur mit großen Querprofilen und -flächen mit vielen Zwischenerdungsanschlüssen. Kabel sollten, wenn möglich, an derartigen Trägern entlang geführt werden und zwar besser in den Ecken als an den Außenflächen (siehe Abb. R12).

Abb. R12Platzierung von Kabeln in metallenen Konstruktionsteilen

Beide Enden von metallischen Kabelführungen müssen immer an den Potentialausgleich angeschlossen werden. Bei sehr langen Kabelführungen werden zwischen den angeschlossenen Geräten zusätzliche Anschlüsse an das Potentialausgleichssystem empfohlen. Wenn möglich, sollte der Abstand zwischen diesen Potentialanschlüssen unregelmäßig sein (bei symmetrischen Leitungssystemen), um Resonanz bei identischen Frequenzen zu vermeiden. Alle Anschlüsse an die Erdungsanlage sollten kurz sein.

Es gibt metallische und nichtmetallische Kabelführungen. Metallische Lösungen bieten bessere EMV-Eigenschaften. Eine Kabelführung (Kabelwannen, -kanäle, -klammern usw.) muss vom Anfang bis zum Ende eine durchgängige, leitfähige Metallkonstruktion bilden.

Eine Aluminium-Kabelführung hat einen niedrigeren Gleichstromwiderstand als eine Stahl-Kabelführung der gleichen Größe, aber der Kopplungswiderstand (Zt) von Stahl fällt bei einer niedrigeren Frequenz ab, insbesondere wenn der Stahl eine hohe relative Permeabilität µr hat. Bei Verwendung von unterschiedlichen Metallarten ist Sorgfalt geboten, da in bestimmten Fällen ein direkter elektrischer Anschluss nicht zulässig ist, um Korrosion zu vermeiden. Dies könnte in Bezug auf die EMV ein Nachteil sein.

Wenn an das Leitungssystem angeschlossene Geräte, die ungeschirmte Kabel verwenden, nicht von niederfrequenten Störungen betroffen sind, kann die EMV von nichtmetallischen Kabelführungen durch Hinzufügen eines Parallelerdungsleiters (PEC) in der Kabelführung verbessert werden. Beide Enden müssen an die lokale Erdungsanlage angeschlossen werden. Die Anschlüsse sollten an ein Metallteil mit niedriger Impedanz erfolgen (z.B. eine große Metallwand des Gerätegehäuses). Der PEC sollte für hohe Fehler- und Gleichtaktströme ausgelegt sein.

Implementierung

Wird ein Kabelführungssystem aus Metall oder aus einem für EMV-Zwecke ausgelegten Verbundwerkstoff aus mehreren kürzeren Elementen zusammengesetzt, sollte sorgfältig die Durchgängigkeit durch korrekte Verbindung der verschiedenen Teile sichergestellt werden. Vorzugsweise werden die Teile über ihren gesamten Umfang verschweißt. Genietete, verbolzte oder geschraubte Verbindungen sind zulässig, vorausgesetzt, dass die berührenden Oberflächen gut leiten (keine Farbe oder isolierende Anstriche) gegen Korrosion geschützt sind und ein guter elektrischer Kontakt zwischen beiden Teilen sichergestellt ist.

Die Form eines metallenen Abschnitts sollte über seine gesamte Länge beibehalten werden. Alle Verbindungen müssen eine geringe Impedanz aufweisen. Eine einzelne kurze Kabelverbindung zwischen zwei Teilen des Kabelführungssystems führt zu einer hohen örtlichen Impedanz und verschlechtert daher die elektromagnetischen Eigenschaften.

Bei Frequenzen über einigen MHz verschlechtert ein 10 cm langes Geflechtband zwischen zwei Teilen des Kabelführungssystems den Schirmeffekt um mehr als den Faktor zehn (siehe Abb. R13).

Abb. R13Unterbrechungsfreiheit metallener Systembauteile

Wenn Änderungen oder Erweiterungen vorgenommen werden, muss immer sichergestellt werden, dass diese entsprechend den EMV-Vorschriften durchgeführt werden (z.B. darf eine metallische Kabelführung niemals durch eine Kunststoffausführung ersetzt werden!).

Abdeckungen für metallische Kabelführungen müssen dieselben Anforderungen erfüllen wie die Kabelführungen selbst. Eine Abdeckung sollte die gesamte Länge entlang eine große Anzahl an Kontakten haben. Wenn das nicht möglich ist, muss sie mit Hilfe von kurzen Verbindungen (z.B. umflochtene oder vermaschte Verbindungen) mindestens an den beiden Enden an die Kabelführung angeschlossen werden.

Wenn Kabelführungen für Mauerdurchgänge unterbrochen werden müssen (z.B. bei Brandmauern), müssen zwischen den beiden Teilen niederohmige Verbindungen verwendet werden (siehe Abb. R14).

Abb. R14Empfehlung für die Durchführung von metallischen Kabelführungsverbindungen durch eine Mauer