Niederspannungs-Verteilnetze

In Städten bilden standardisierte NS-Verteilnetzkabel ein Netz mit Kabelverteilerschränken. Jedes (abgesicherte) Verteilnetzkabel, das an eine Umspannstation angeschlossen ist, bildet entweder ein verzweigtes, offenes Strahlennetz oder ein geschlossenes Maschennetz, wie in Abbildung C3 dargestellt.

Abb. C3 – Eine von verschiedenen Arten, wie ein NS-Verteilnetz durch Entfernen von (Phasen-) Verbindungen für die sternförmige Spannungsverteilung mit Verteilnetzkabeln aufgebaut sein kann.

In den europäischen Ländern liegen die Standard-Spannungswerte für eine 3-phasige Vier-Leiter-Verteilung bei 230/400 V.

Viele Länder haben ihre NS-Systeme auf den Nennwert 230/400 V nach IEC 60038 (VDE 0175 -1) CENELEC-Normspannungen umgestellt. Mittlere bis große Städte haben Verteilsysteme mit Erdkabeln.

HS/NS-Umspannstationen in Abständen von etwa 500 bis 600 m sind im Allgemeinen wie folgt bestückt:

• Eine 3- oder 4-feldige-HS-Schaltanlage, die oftmals aus Einspeise- und Abgangs-Lasttrennschaltern besteht, die Teil eines Ringnetzes sind, sowie einem oder zwei HS-Leistungsschaltern oder kombinierten Sicherungs-/Lasttrennschaltern für den Schutz der Transformatorstromkreise.
• Ein oder zwei Verteiltransformatoren mit bis zu 1000 kVA.
• Eine NS-Verteilung mit einer entsprechenden Anzahl an Abgängen, entweder mit 3-poligen NH-Lastschaltleisten oder Leistungsschaltern bestückt.

Der sekundäre Anschluss eines Verteiltransformators ist an das NS-Sammelschienensystem über einen NH-Sicherungslasttrennschalter oder besser über einen NS- Leistungsschalter mit einem integrierten Energierichtungsrelais (z.B. Masterpact MTZ mit Ansi 32P-Leistungsumkehrmodul) angeschlossen.

Um ein Netz aufzubauen mit (im Allgemeinen) einem Kabel pro Gehweg und 4-Wege-Verteilern in Schächten an Straßenecken, an denen sich zwei Kabel kreuzen, wird in Gebieten mit hoher Anschlussdichte ein Verteilnetzkabel mit Standardquerschnitt verlegt.

Der neueste Trend geht in Richtung witterungsbeständige Schränke über der Erde an einer Wand oder, wenn möglich, in die Wand eingebaut.

Anschlüsse werden so eingefügt, dass die Verteilnetzkabel von der Umspannstation ausgehend Strahlennetze mit offenen Abzweigen bilden (siehe Abb. C3). Wenn ein Verteiler ein Verteilnetzkabel von einer Umspannstation mit dem einer benachbarten Umspannstation verbindet, werden Sicherungen eingesetzt. Die Neutralleiterverbindung bleibt erhalten.

Dieser Aufbau bietet ein sehr flexibles System, in der eine vollständige Umspannstation außer Betrieb genommen werden kann, während das normalerweise von dieser Station versorgte Gebiet über Verteiler der umliegenden Umspannstationen versorgt wird.

Desweiteren können kürzere Kabelstrecken im Verteilnetz (zwischen zwei Verteilern) für eine Fehlersuche und -reparatur abgetrennt werden.

In Stadtgebieten mit geringer Anschlussdichte wird normalerweise ein wirtschaftlicheres Netz für die sternförmige Verteilung verwendet, in dem mit zunehmendem Abstand von einer Umspannstation Leiter mit geringerem Querschnitt verwendet werden.

Wenn die Anschlussdichte dies erfordert, stehen die Umspannstationen näher beieinander und manchmal werden Verteiltransformatoren bis 1600 kVA benötigt.

In Gebieten mit geringer Anschlussdichte werden andere Formen städtischer NS-Netze verwendet, die auf freistehenden Kabelverteilern basieren, die an strategischen Punkten im Netz platziert sind. Dieses System nutzt das Prinzip der sternförmigen Verteilung aus, deren Leiterquerschnitt sich verringert, da die Anzahl der abgangsseitigen Verbraucher und der dadurch benötigten Leistung mit zunehmender Entfernung von der Umspannstation abnimmt.

Bei diesem System wird eine Anzahl sternförmig angeordneter und ausreichend dimensionierter Versorgungsleitungen aus der Schaltanlage auf die Sammelschienen einer Versorgungssäule aufgelegt, von der kleinere Verbraucher in der direkten Nähe der Säule versorgt werden.

Die Versorgung von Marktplätzen, Dörfern und ländlichen Gebieten basierte viele Jahre lang im Allgemeinen auf blanken Kupferleitern auf Holz-, Beton- oder Stahlmasten, die über mast- oder bodenmontierte Verteiltransformatoren versorgt wurden.

In den meisten Ländern gibt es jetzt andere Verfahren, bei denen isolierte verdrillte Leiter als Freileitung verwendet werden.

In den letzten Jahren wurden isolierte NS-Leiter entwickelt, die zu selbsttragenden Zwei- oder Vierleiterkabeln zur Verwendung als Freileitungen verdrillt wurden. Diese werden als sicherer und visuell akzeptierbarer betrachtet als blanke Kupferleitungen.

Wo dies von Interesse war, wurden ähnliche Prinzipien bei höheren Spannungen angewendet und nun stehen selbsttragende „gebündelte” isolierte Leiter für HS-Freileitungsanlagen für Spannungen bis 24 kV zur Verfügung.

In Europa sind alle Umspannstationen der Netzbetreiber in der Lage, ein Gebiet von etwa 300 m um die Umspannstation herum mit Niederspannung zu versorgen.

Wenn ein Dorf von mehr als einer Umspannstation versorgt wird, werden an den Masten, an denen sich die NS-Leitungen der verschiedenen Umspannstationen treffen, Vorkehrungen für die Verbindung der entsprechenden Phasen getroffen (siehe Abbildung C4).

Abb. C4 – Weltweit verbreitete Netze