Straßenbau – Tiefbau

Moderne Kabelschutzrohrsysteme für die Energiewende

Bei der Erdverlegung sind Kabelschutzrohre meist für den Kabeleinbau unerlässlich. Gerade in Städten ist es selten möglich, für die gesamte Kabellänge einen offenen Rohrgraben zu erstellen. Entsprechend werden abschnittsweise Schutzrohre verlegt und im Anschluss die eigentlichen Stromkabel über große Längen eingezogen. Die Schutzrohre werden aus den thermoplastischen Werkstoffen PVC (Polyvinylchlorid), PE (Polyethylen) und PP (Polypropylen) hergestellt. Schöngen verfügt über eine lange Erfahrung bei der Herstellung entsprechender Rohre aus den drei Werkstoffen, ebenso werden von der Klebemuffe bis zu wandintegrierten Schweißverbindungen für jede Baustellenherausforderung Verbindungstypen und ein breites Formteilprogramm angeboten. Auch im Bereich der Erdverkabelung von Hoch- (60 kV – 220 kV) und Höchstspannungskabeln (220 kV – 500 kV) bietet Schöngen Lösungen an.


Kabelschutz­rohrsysteme für Hoch- und ­Höchstspannungskabel

Kabelschutzrohre für Hoch- und Höchstspannungskabel werden oft aus modifizierten thermoplastischen Werkstoffen hergestellt. Beim Betrieb erdverlegter Hoch- und Höchstspannungskabeln kann es mitunter zu relativ hohen Temperaturbelastungen der Kabelschutzrohre kommen. Die Erdkabel an sich sind in der Regel bis zu einer Leitertemperatur von 90°C belastbar. Diese Temperatur wird beim normalen Betrieb der Erdkabel zwar deutlich unterschritten, jedoch können unter Spitzenlast je nach Auslegung der Kabel hohe Temperaturen vorliegen. Aus diesem Grund ist die Verwendung von Kabelschutzrohren mit hoher Temperaturbeständigkeit und von Rohrbettungsmaterialien mit guter Wärmeleitfähigkeit wichtig.

Nach DIN 16 833 werden PE-RT-Werkstoffe in zwei Typen ein­geteilt, der zweite Typ bietet höhere Festigkeiten. Die Dauer­gebrauchstemperaturbeständig-keit beträgt mindestens 70°C/50a. Die maximale konstante Betriebstemperatur von Rohrleitungen aus PP beträgt 90°C.

Schöngen verwendet für sein SHV-Schutzrohrprogramm (Schöngen High Voltage) auch Schutzrohre aus den modifizierten thermoplastischen Werkstoffen PE-RT Typ II und PP-HM. Neben der hohen Temperaturbelastbarkeit verfügen Schöngen-Kabelschutzrohre aus diesen Werkstoffen und hier besonders die PP-HM-Schutzrohre über sehr gute mechanische Eigenschaften. Beispielsweise können bei den PP-HM-Rohren aufgrund des hochmodularen Werkstoffes mit relativ dünnen Wanddicken hohe Ringsteifigkeiten erreicht werden. So ist etwa für ein PP-HM-Rohr mit einem Außendurchmesser von 200 mm für eine Ringsteifigkeit von mindestens 10 kN/m² nur eine Wanddicke von 7,7 mm erforderlich. Ein PE-HD-Rohr mit gleicher Abmessung erreicht im Vergleich nur eine Ringsteifigkeit von 4 kN/m². Beim Kabeleinzug werden Schutzrohre für Hoch- und Höchstspannungskabel wegen des höheren Kabelgewichtes stark mechanisch belastet. Dies trifft besonders auf Richtungsänderungen in der Rohrtrasse zu. Hier kommt es im Bereich der Rohrbögen zu starken, partiellen Abriebbelastungen durch das Zugseil und das eigentliche Erdkabel. Aus diesem Grund sollte bei Schutzrohren für Hoch- und Höchstspannungskabel als Rohrart ein Vollwandrohr mit kompaktem Wandaufbau gewählt werden.

Ebenfalls ist eine für die jeweiligen Einbaubedingungen optimal geeignete Verbindungsvariante zu wählen. So kann neben dem Einsatz von Schutzrohren mit normalen auftragenden Steckmuffen je nach geplanter Anordnung der Schutzrohrtrasse teilweise auch der Einsatz von nur minimal nach außen auftragenden Steckverbindungen wie die Schöngen-Rastersteckmuffe günstiger sein. Bei sehr engen Dükerleitungen kann auch der Einsatz von nicht nach außen auftragenden, in der Rohrwandung integrierten Steckverbindung wie die Schöngen-ZRV-Verbindung geboten sein.

Für Abschnitte, bei denen die Rohre im HDD-Verfahren eingebaut werden, werden meist Rohre mit unbearbeiteten glatten Enden eingesetzt, die auf der Baustelle auf die entsprechende Einbaulänge stumpf verschweißt werden. Bei PE-Rohren mit kleineren Abmessungen bis DA 180 mm ist auch die Lieferung größerer Rohrlängen als Ringbund- oder Trommelware für den Einsatz des HDD-Verfahrens möglich. Hier können die beim Heizwendelstumpfschweißen auftretenden, störenden Innenwülste jedoch nicht oder nur mit sehr großem Aufwand entfernt werden. Bei größeren Projekten ist meist der Einsatz von Schutzrohren mit unterschiedlichen, auf die einzelnen Bausituationen angepassten Verbindungstypen eine Lösung.

Weiterhin sind für die Verlegung von Schutzrohrtrassen für Hoch- und Höchstspannungskabel oft spezielle Formteile und Zubehörprodukte erforderlich. Zur Richtungsänderung in der Rohrtrasse werden vorgefertigte Rohrbogen eingesetzt. Zwar kann bei Kunststoffrohren in begrenztem Maße die Elastizität der Rohrwerkstoffe ausgenutzt und das Rohr vor Ort gebogen werden. Dies ist aber bei der Verlegung mehrerer Rohre als Rohrpaket kaum möglich. Bei Schutzrohren für Hoch- und Höchstspannungskabel sind gezogene Rohrbogen mit einem großen Radius oder Segmentbogen mit geringer Gradzahl der einzelnen Segmente und einem großen resultierenden Radius erforderlich, um die Erdkabel in die vorab verlegten Schutzrohre einziehen zu können. Der optimale Bogenradius liegt in Abhängigkeit vom verwendeten Kabel zwischen 3 m und 5 m.


Baustellenbeispiel in Köln

Zur Anbindung des neuen Gas- und Dampfturbinenkraftwerks in Köln-Niehl wurde auf 8 km eine 380-kV-Höchstspannungs-Erdkabel- und damit eine der längsten 380-kV-Trassen im Land zum Umspannwerk Merkenich verlegt. Teilweise befinden sich innerhalb der Trasse auch eine 110-kV-Hochspannungstrasse sowie Fernwärmeleitungen, die im Bereich der Mühlheimer Brücke zusammen mit einer Gasleitung sowie weiteren Kabelschutzrohren in einem Düker den Rhein unterqueren. Als Kabelschutzrohre für die 380-kV- und 110-kV-Erdkabel wurden Schöngen-Schutzrohre SHV (PP-HM) verbaut. Die Schutzrohre beider Trassen wurden im Dreiecksverbund verlegt (380 kV: mit definiertem Abstand; 110 kV: Rohr an Rohr). Die 380-kV-Schutzrohre wurden in einem speziellen Beton mit hoher Wärmeleitfähigkeit verbaut. Hochwärmeleitfähige Verfüllmaterialien erlauben es, den Abstand der Kabel untereinander und ihre minimale Überdeckungshöhe zu optimieren. Um lange Einzugslängen beim späteren Kabeleinzug zu realisieren, wurden gezogene Rohr­bogen mit 5-m-Radius verwendet (Einzelbogen 15° oder 30°). Für größere Richtungsänderungen von bis zu 90° wurden mehrere Bogen hintereinander verlegt. Für die 380-kV-Kabel waren beim Kabeleinzug Längen bis 1 200 m an einem Stück möglich.

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