Mittelspannungskabel in Windparks – Grundlagen, Anforderungen und Praxishinweise

Dieser Ratgeber erklärt verständlich:

• Warum Windparks Mittelspannungskabel benötigen?
• Welche Funktionen die Kabel erfüllen
• Welche Typen und Bauformen üblich sind
• Was Planer und Projektierer beachten müssen
• Welche Anforderungen im Betrieb gelten
• Typische Fehlerquellen und Best Practices

Jede Windenergieanlage erzeugt elektrische Energie auf Generatorlevel (typisch zwischen 400 V und 1.000 V). Diese wird über einen Transformator in der Anlage oder im Turm auf Mittelspannung (üblicherweise 20 kV oder 30 kV, seltener 10 kV oder 33 kV) hochtransformiert.

Der Grund für den Einsatz von Mittelspannung:

• Geringere Übertragungsverluste: Höhere Spannung = geringere Ströme = weniger Wärmeverluste.
• Wirtschaftliche Kabelquerschnitte: Bei Mittelspannung reichen kleinere Leiterquerschnitte aus als bei Niederspannung, was Kosten reduziert.
• Netzkompatibilität: Netzverknüpfungspunkte der Verteilnetzbetreiber arbeiten meist im Mittelspannungsbereich.
• Sichere und robuste Parkstruktur: Mittelspannungskabel sind für die geforderten Übertragungsleistungen ausgelegt und erhöhen die Betriebssicherheit.

Kurz: Ohne Mittelspannungskabel wäre die interne Verkabelung eines Windparks technisch nicht sinnvoll realisierbar.

2.1 Stromübertragung von der WEA zum Parknetz

Sie verbinden:

• WEA → Sammelkabelstrang
• Sammelkabelstränge → Parkzentrale / Übergabestation
• Übergabestation → Umspannwerk / Netzanschluss

2.2 Ring- oder Strangschaltung ermöglichen

Windparks werden in der Regel als:

• Ringsystem (höhere Ausfallsicherheit) oder
• Strangsystem (kostengünstiger)

verkabelt. Mittelspannungskabel müssen dafür geeignete Schalt- und Schutzkonzepte unterstützen.

2.3 Kommunikation und Steuerung

Viele Mittelspannungskabel enthalten integrierte Lichtwellenleiter (LWL) für:

• Anlagenkommunikation
• Netzleitstellenanbindung
• Überwachung, Sicherung und Steuerung

2.4 Erdung und Potentialausgleich

Das Schirmgeflecht der Kabel übernimmt:

• Ableitung von Fehlerströmen
• Potentialsteuerung
• Reduzierung elektromagnetischer Einflüsse

Die gängigsten Mittelspannungskabel im Windpark sind:

3.1 Kabeltypen

• N2XSY / NA2XSY
  Kupfer- bzw. Aluminiumleiter, XLPE-Isolierung, weit verbreitet im Windbereich (10–30 kV).
• N2XSEY / NA2XSEY
  Mit Längs- und Querdichtheit – sinnvoll bei feuchten Böden.
• Kabel mit LWL-Beiläufen
  Kombilösung für Energie + Daten.

3.2 Übliche Spannungsebenen

• 20 kV (Standard in Deutschland)
• 30 kV (wachsende Bedeutung bei großen Parks)
• 33 kV (häufig bei internationalen Projekten)

3.3 Verlegearten

• Direkte Erdverlegung
• Verlegung im Schutzrohr
• Kabeltrassen (selten, meist im Umspannwerkbereich)
• Unterquerungen (Spülbohrverfahren, HDD)

Hier beginnt der entscheidende Teil, denn Fehler in der Kabelplanung zählen zu den kostspieligsten Problemen im Windparkbau.

4.1 Last- und Verlustberechnung

Wesentliche Aspekte:

• Kabelquerschnitt nach Stromtragfähigkeit
• Temperaturabhängige Belastbarkeit
• Häufung und parallel verlegte Stränge
• Spannungshaltung und Spannungsfallrechnung

4.2 Topologieplanung (Ring vs. Strang)

Ringverkabelung:

• Höhere Verfügbarkeit
• Bei Kabelschäden bleibt der Park teils in Betrieb
  – Höherer Aufwand und höhere Kosten

Strangverkabelung:

• Günstiger
  – Kabeldefekt legt ganzen Strang lahm

4.3 Boden- & Geologieanalysen

Der Boden beeinflusst:

• Wärmeableitung
• Verlegetiefe
• Schutzmaßnahmen
• Lebensdauer des Kabels

4.4 Mechanische Beanspruchung

Besonders kritisch:

• Kurvenradien
• Zugkräfte beim Verlegen
• Schutz in Übergangsbereichen (z. B. Turmfuß)

4.5 EMV & Schirmkonzepte

Wichtig für:

• Mess- und Leittechnik
• Minimierung von Störeinflüssen
• Erdungskonzepte im Parknetz

4.6 Genehmigungen und Normen

Planer müssen relevante Normen berücksichtigen, u. a.:

• VDE 0276 (Mittelspannungskabel)
• VDE 0100 / 0101 (Errichtung von Starkstromanlagen)
• Technische Anschlussbedingungen (TAB) des Netzbetreibers
• Baugenehmigungen für Trassen, Wege, Unterquerungen

5.1 Regelmäßige Prüfungen und Messungen

Typische Prüfungen sind:

• Teilentladungsmessungen
• Mantelprüfungen
• Isolationsmessungen
• Thermografische Kontrollen der Muffen und Stationen

5.2 Überwachung kritischer Bereiche

Besondere Gefahrenzonen:

• Muffenstellen
• Übergänge am Turmfuß
• Unterquerungen
• Bereiche mit Bodenbewegungen oder landwirtschaftlicher Nutzung

5.3 Dokumentation & Trassennachverfolgung

Betreiber müssen wissen, wo jedes Kabel liegt. Wichtig für:

• Reparaturen
• Erdarbeiten
• Störungsmanagement

Fehlende Dokumentation gehört zu den häufigsten Betriebsrisiken.

5.4 Typische Fehlerbilder

• Mantelschäden durch Steine oder Zugkräfte
• Muffendefekte (häufigste Ausfallursache)
• Feuchtigkeitseintritt
• Thermische Überlastung

5.5 Reparaturen & Kosten

Reparaturen von Mittelspannungskabeln sind aufwendig:

• Lokalisierung per Fehlerortung
• Freilegen der Trasse
• Muffenmontage unter Spezialbedingungen

Kosten bewegen sich häufig im fünfstelligen Bereich pro Schadensfall.

Planung

• Kabelquerschnitt großzügig auslegen (Reservekapazität).
• Ringverkabelung, wenn hohe Verfügbarkeit entscheidend ist.
• Hochwertige Muffen und geschulte Montagepartner einsetzen.
• LWL immer mitverlegen – Kommunikation ist entscheidend.

Betrieb

• Messungen regelmäßig durchführen.
• Wartungsintervalle dokumentieren und einhalten.
• Kabeltrasse klar markieren und in GIS-Systemen pflegen.
• Besonders exponierte Bereiche verstärkt überwachen.

Mittelspannungskabel sind ein zentrales Element jedes Windparks. Sie sorgen für die sichere, effiziente und zuverlässige Übertragung der erzeugten Energie und beeinflussen sowohl Bau- als auch Betriebskosten maßgeblich. Eine professionelle Planung, hochwertige Installation und sorgfältige Überwachung im Betrieb sind entscheidend für eine hohe Anlagenverfügbarkeit und einen störungsfreien Windparkbetrieb über Jahrzehnte.