Der Grundaufbau eines Stromkabels besteht aus mehreren Schichten, wobei jede Schicht spezifische Funktionen erfüllt, um eine sichere, effiziente und zuverlässige Übertragung elektrischer Energie von der Stromerzeugungsquelle zum Endverbraucher zu gewährleisten. Dank dieses modularen Aufbaus lassen sich die Kabel an verschiedene Anforderungen anpassen – von der Niederspannungsverteilung bis zur Höchstspannungsübertragung – und widerstehen mechanischen, chemischen und umweltbedingten Belastungen während der Installation und des Langzeitbetriebs.
Die detaillierte Struktur und die Funktionen sind wie folgt:
1. Leiter (Leitender Kern)
Funktion: Dient als zentraler Kanal für die Übertragung elektrischer Energie, den Stromtransport und die Bestimmung der Stromtragfähigkeit und Leitfähigkeit des Kabels.
Materialien und Verfahren: Typischerweise bestehen die Leiter aus hochleitfähigem, geglühtem Kupfer (niedriger spezifischer Widerstand, gute Flexibilität) oder hartgezogenen Aluminiumleitern. Um Flexibilität und Festigkeit optimal auszubalancieren, werden die Leiter oft durch regelmäßiges Verseilen mehrerer feiner Drähte geformt. Ihre Querschnittsformen sind so optimiert, dass sie den Isolationsraum dicht ausfüllen und die Wärmeableitung verbessern.
2. Abschirmschichten
Funktion: Dieses Paar halbleitender Schichten bildet ein „Ausgleichssystem“, das für die Gewährleistung einer gleichmäßigen elektrischen Feldverteilung in Mittel- und Hochspannungskabeln von entscheidender Bedeutung ist.
Leiterschirm: Er wird eng auf die Leiteroberfläche extrudiert und füllt mikroskopische Unebenheiten und Zwischenräume im Litzenleiter aus, wodurch Koronaentladungen und lokale elektrische Baumbildung verhindert werden.
Isolationsschirm: Er liegt eng an der Außenfläche der Isolierschicht an, gleicht das elektrische Feld aus und sorgt für einen sanften Übergang zur äußeren metallischen Abschirmschicht.
Material: Beide sind vernetzbare Halbleitermaterialien, deren spezifischer Volumenwiderstand typischerweise im Bereich von 10² bis 10⁵ Ω·cm liegt.
3. Isolierschicht
Funktion: Bietet elektrische Isolation, hält Betriebsspannungen und Überspannungen stand, um Durchschläge oder Leckagen zu verhindern.
Materialien: Hauptmaterial istVernetztes Polyethylen (XLPE)Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPR) wird für Mittelspannungsanwendungen und Anwendungen mit hoher Flexibilität eingesetzt. Polyvinylchlorid (PVC) findet vorwiegend Verwendung in Niederspannungsverteilungsnetzen.
4. Metallische Schutzschicht
Funktion: Bietet einen Pfad für Fehlerströme, elektromagnetische Abschirmung und Erdungsschutz.
Formulare:KupferbandAbschirmung, Kupferdrahtgeflechtabschirmung oder gewellte Metallhüllen (die auch eine radiale Wasserbarrierefunktion bieten).
5. Füllschicht
Funktion: Füllt Hohlräume in mehradrigen Kabeln, um die strukturelle Stabilität zu erhalten, und bietet zusätzliche Dämpfung und Feuchtigkeitsschutz.
Material: Nicht hygroskopische Materialien wie z. B. Polypropylen (PP)-Reißleine oder wasserabweisende Seile.
6. Innere Hülle
Funktion: Schützt die metallische Schutzschicht vor Korrosion und bildet eine erste radiale Wasser- und Feuchtigkeitsbarriere.
Materialien: Extrudierte Polyethylen- (PE) oder Polyvinylchlorid- (PVC) Ummantelungen. Für Anwendungen, die eine gute Wasserdichtigkeit erfordern, werden häufig Aluminium-Polyethylen-Laminatummantelungen verwendet.
7. Panzerungsschicht
Funktion: Bietet mechanischen Schutz vor Quetschungen beim direkten Vergraben, Zugkräften beim Einbau und Zugkräften beim Verlegen unter Wasser.
Typen: Stahlbandpanzerung (hauptsächlich für Druckfestigkeit) oder Stahldrahtpanzerung (für Zugfestigkeit).
8. Äußere Hülle
Funktion: Äußerste Schutzschicht, beständig gegen Korrosion durch Umwelteinflüsse.
Material: PVC- oder PE-Mantelmaterial, wobei die Möglichkeit besteht, flammhemmende, halogenfreie und raucharme Spezialmantelmaterialien zu entwickeln.
9. Sonderkonstruktionen
Wasserdichtungskonstruktion: Wellblech-Metallummantelungen oder wasserabweisende Pulver/Bänder/Gele.
Brandschutzstruktur: Ceramisierbarer Silikonkautschuk, Glimmerbänder oder raucharme, halogenfreie (LSZH) Materialien.
Intelligente Integration: Einige Kabel integrieren optische Faserbauteile zur Temperaturmessung oder Kommunikation.
10. Strukturbeispiel (Hochspannungs-Einleiterkabel)
Kupferleiter → Leiterschirm → XLPE-Isolierung → Isolationsschirm → Wellmetallschirm → PE-Innenmantel → Stahldrahtarmierung → Außenmantel.
11. Zusammenfassung
Ein Stromkabel ist ein präzise konstruiertes Systemprodukt. Die Materialauswahl und die Verarbeitungsprozesse jeder einzelnen Schicht beeinflussen maßgeblich die Übertragungseffizienz, die Lebensdauer und die Sicherheit des Kabels. Moderne Kabeltechnologien entwickeln sich hin zu höheren Spannungen, größerer Kapazität, höherer Zuverlässigkeit, intelligenteren Funktionen und verbesserter Umweltverträglichkeit.
Veröffentlichungsdatum: 18. Dezember 2025