Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
PDF download
Aluminiumkabel, Verarbeitung und Anschlusstechnik für zahlreiche Branchen : Ausgabe 04/2016, 03.03.2016

Eine clevere Alternative

Wurden Aluminiumkabel lange Zeit vor allem für die Erdverlegung im Nieder- und Mittelspannungsbereich eingesetzt, halten sie zunehmend Einzug in industriellen Branchen wie der Automobil- oder Windindustrie.Heute gibt es ein grosses Portfolio dieser Leichtbaukabel, inklusive Technik für die Verarbeitung.

Bilder: zVg

Was haben ein Kupferkabel und ein Aluminiumkabel gemeinsam? Nicht viel, ausser dass beide Energie übertragen. Ansonsten sind sie so unterschiedlich wie es Schwer- und Leichtmetall nur sein können. Also stellen sich viele Ingenieure in den unterschiedlichsten Branchen heute die Frage: Kupfer oder Aluminium? Die hervorragende Leitfähigkeit und Verformbarkeit machen Kupfer zwar zum Standardmaterial für Kabel und Leitungen, doch ist es im Vergleich zu Aluminium vor allem schwer und teuer. Ein Wechsel auf Aluminium ist oft eine interessante Option. Kupfer ist derzeit mehr als doppelt so teuer wie Aluminium. In den Jahren 2010 bis 2014 bewegten sich die Kupferpreise zwischen 4700 bis 7650 Euro pro Tonne. Eine solche Schwankungsbreite gibt es bei Aluminium nicht, wodurch auch eine höhere Planungssicherheit gegeben ist.

Flexibilität ist gefragt

Helukabel beschäftigt sich schon lange mit dem Werkstoff Aluminium. Das Unternehmen bietet schon seit Jahren eine hochflexible Leitung für die Windindustrie an. Früher gab es noch keine Fertigungsmöglichkeiten für eine feindrahtige Litze und so sahen die Anwender auch keine Möglichkeit, Aluminium als Leitermaterial für flexible Anwendungen einzusetzen. Heute gibt es aber neben der Windindustrie Anwendungen in der Bahntechnik, Medientechnik, Solartechnik, im Anlagenbau oder bei Energieversorgung und -speicherung.

Für jede Anwendung das richtige Kabel

Die grosse Vielfalt des Alu-Portfolios von Helukabel ist für einen Spannungsbereich von 1 bis 35 kV ausgelegt. Während sich mehrdrahtige Leitungen in der Regel für nicht flexible Anwendungen eignen, wie sie bei Erdverlegung oder fester Installation ohne nennenswerte Biegeradien benötigt werden, ist die feindrahtige Powerline-Serie für Anwendungen prädestiniert, in denen Flexibilität gefordert ist. Neben der sonst am Markt angebotenen klassischen Einzelader mit zwei Isolationen runden die einfach isolierten Einzeladern mit einer Aderisolation und die mehradrigen Leitungen das Programm ab. Damit haben Anwender eine gute Alternative zu vorher eingesetzten Kupferleitungen, die sie beispielsweise in allen Bereichen der Energieerzeugung, in Trafostationen oder bei ortsveränderlichen Energieerzeugern wie in Stromaggregaten für die Stromversorgung sowie Veranstaltungstechnik einsetzen können.

Andere Querschnitte als bei Kupfer

Beim Einsatz von Aluminium als Kabelmaterial gilt es allerdings ein paar Besonderheiten zu beachten: Aufgrund der geringeren Leitfähigkeit von Aluminium können rund ein Drittel grössere Leiterquerschnitte als bei einer Kupferleitung notwendig werden. Letztlich kommt hier dem Isolierwerkstoff eine entscheidende Bedeutung zu, so dass eine Alu-Leitung die gleiche Stromtragfähigkeit besitzen kann wie eine H07RNF-Kupferleitung. Grössere Querschnitte sind dann ungünstig, wenn die Aluminiumleitungen auf enge Kabelführungen treffen und beispielsweise in dicht bestückten Schaltschränken verbaut werden sollen.

Für den Leichtbau geeignet

In Sachen Gewicht ist das um rund 70 % leichtere Aluminium gegenüber Kupfer unschlagbar. Das kommt dem in zahlreichen Anwendungen angestrebten Leichtbaugedanken entgegen, der oft darauf fokussiert ist, das Eigengewicht aller Komponenten zu reduzieren. Bei Kabeln erleichtert ein niedriges Gewicht auch das Verlegen. Ein weiterer nicht zu unterschätzender Vorteil ist die Auslegung der Kabeltragesysteme, welche entsprechend leichter und dadurch günstiger sind. Hochspannungsleitungen werden schon seit Langem bevorzugt aus Aluminium gefertigt. Dadurch lassen sich die auf Leitung und Masten einwirkenden Zugkräfte deutlich verringern. Auch in Branchen wie dem Automobilbau oder der Luftfahrtindustrie findet eine Umstellung auf Aluminium statt. So sind im Airbus 380 bereits heute ganze Kabelstränge aus Aluminium verbaut. Diese können bis zu 60 % leichter sein als hinsichtlich der Stromtragfähigkeit vergleichbare Kupferleitungen.

Materialeigenschaften erfordern eine spezielle Anschlusstechnik

Selbst bei Anwendungen, die eine flexible Kabelanbindung erfordern, muss Kupfer nicht mehr die erste Wahl sein. Weil zu einer Alu-Leitung auch die passende Technik für Verarbeitung und Kontaktierung gehört, bietet Helukabel auch die komplette Anschlusstechnik. Die grundlegend anderen Materialeigenschaften von Aluminium müssen bei der Verarbeitung der Kabel und bei der Auswahl der Anschlusskomponenten berücksichtigt werden. So reagiert Aluminium an der Oberfläche sehr leicht mit Sauerstoff – es bildet sich eine harte, widerstandsfähige Oxidschicht, die das darunterliegende Material schützt und eine weitere Korrosion verhindert. Dadurch wird Aluminium zwar sehr haltbar, aber diese Oxidschicht ist in der Elektrotechnik unerwünscht.

Vorbehandlung für sicheren Kontakt

Wird der oxidierte Leiter ohne weitere Vorbehandlung angeschlossen, erhöht die Oxidschicht den Übergangswiderstand zwischen Aluminiumleiter und Anschlusskomponente, was gefährliche Temperaturerhöhungen zur Folge hat. Deshalb werden Aluminiumkabel vor der Kontaktierung an den blanken Leiter-enden gebürstet und so die Oxidschicht entfernt. Bei der Entwicklung neuer Kabelgenerationen achtet Helukabel auf die Kompatibilität der Anschlusstechnik. Somit harmonieren mehr- und feindrahtige Aluleiter mit Standardkomponenten. Für die Schraubtechnik wurden spezielle Produkte entwickelt.

Eigens entwickelte Crimptechnik

Mit der C8-Crimpung für seine feindrahtige Aluminiumserie hat der Spezialist ein Verfahren entwickelt, mit dem sich beste elektrische Werte realisieren lassen. Zudem erfüllt es die für Hochstromverbinder hohen Anforderungen der IEC-Norm 61238-1 Kl. A. Die Kontur der C8-Crimpung dringt sehr tief in das Litzenbündel ein, reisst die Oberfläche der einzelnen Litzen gleichmässig auf und erlaubt damit die optimale Kontaktierung aller Litzen auch im Bündelkern. Für den Crimpvorgang sind die Anschlusskomponenten für Aluminiumleiter mit einem speziellen Kontaktfett ausgestattet.

Verträglichkeit mit edleren Metallen

Das Korrosionsverhalten von Aluminium bei Anwesenheit von anderen Metallen wie Kupfer, ist auch zu berücksichtigen. Aber auch bei der Kontaktierung mit Eisen oder Messing ist eine elektrochemische Reaktion durch Kontaktelementbildung möglich. Da der dabei entstehende Zersetzungsprozess die elektrische Leitfähigkeit der Verbindung durch höhere Übergangswiderstände langfristig negativ beeinträchtigt, ist mit massiven Temperaturerhöhungen und sogar Bränden zu rechnen. Für die Kontaktierung von Aluminium auf Kupferperipherie empfiehlt Helukabel einen Al/Cu-Kabelschuh. Das verhindert das Eindringen von Flüssigkeiten und die damit einhergehenden Kriechstrecken. 

Infoservice

Helukabel GmbH
Dieselstrasse 8–12, DE-71282 Hemmingen
Tel. 0049 7150 9209 339, Fax 0049 7150 9209 5339
marketing@helukabel.dewww.helukabel.de



Aluminiumkabel sind bis zu 60 % leichter als vergleichbare Kupferleitungen


Aluminiumleiter sind hauptsächlich wegen der Gewichts­reduktion und der geringeren Kosten interessant


Weil die Rohstoffpreise nicht so stark schwanken, bietet Aluminium eine höhere Planungssicherheit