ADSS-Kabelkonstruktion erklärt: IEC 60794-4-20, TEC 85190 und die Fragen, die Ingenieure stellen

ADSS-Kabel (all-dielectric self-supporting – vollständig dielektrische, selbsttragende Kabel) sind Lichtwellenleiterkabel, die direkt an Masten und Gittermasten von Freileitungen aufgehängt werden. Sie enthalten kein Metall, benötigen kein Tragseil und tragen ihr Eigengewicht über jedes Spannfeld. Netzbetreiber und Carrier schätzen sie, weil sie eine bestehende Leitungstrasse nachnutzen, oft an unter Spannung stehenden Leitungen montiert werden können und keine Erdung benötigen.

Für den Kabelhersteller ist ADSS ein Produkt anderer Art. Die meisten LWL-Kabel werden durch ein Rohr, das Erdreich oder ein Tragseil geschützt. Ein ADSS-Kabel ist ein tragendes Bauteil, das über Jahrzehnte Wind, Eis, Hitze und einem elektrischen Feld standhalten muss. Zwei Dokumente prägen den Markt: IEC 60794-4-20, die internationale Familienspezifikation für ADSS-Kabel entlang von Stromleitungen, und TEC 85190:2022 (Release 3), die Anforderungen des indischen Telecommunication Engineering Centre an ADSS-Kabel mit Bündeladern.

Dieser Beitrag beantwortet die Fragen, die Ingenieure bei der Konstruktion und Angebotskalkulation von ADSS-Kabeln stellen.

Was unterscheidet ADSS von anderen Glasfaserkabeln?

Bei einem Röhrchen- oder Kanalkabel bestimmt die Faserzahl weitgehend die Konstruktion. Bei ADSS ist sie fast zweitrangig. Die Konstruktion wird bestimmt durch:

• die Spannfeldlänge und den geforderten Durchhang bzw. Bodenabstand,
• die Witterungslasten – Wind, Eis und den Temperaturbereich,
• das elektrische Feld um das Kabel am Mast,
• die Armaturen, die es halten.

Der allgemeine Rahmen – Eigenschaften werden vom Hersteller deklariert und mit IEC-Prüfverfahren nachgewiesen – ist derselbe wie für den Rest der Normenreihe und wird in unserem Überblick über IEC 60794 beschrieben. Was sich ändert, ist, welche Eigenschaften entscheidend sind.

Erkenntnis 1: Das Zugentlastungselement wird nach dem Spannfeld bemessen, nicht nach der Faserzahl

Bei den meisten ADSS-Konstruktionen nehmen Aramidgarne die Last auf. Die Aramidmenge richtet sich nach der höchsten Zugkraft, die das Kabel bei der ungünstigsten Witterung erfährt, für die die Leitung ausgelegt ist – typischerweise eine Kombination aus maximalem Wind, Eis und tiefer Temperatur – bei vorgegebenem Spannfeld und Durchhang.

Ingenieure sprechen meist von drei Zugkraftniveaus: der Bemessungszugfestigkeit des Kabels, der maximal zulässigen Zugkraft, die es unter Extremlasten erreichen darf, und der Alltagszugkraft, die es den größten Teil seiner Lebensdauer trägt. Der Kunde gibt Spannfeld, Durchhang bzw. Bodenabstand und Witterungsbedingungen vor; der Hersteller leitet daraus die Zugkräfte ab und dimensioniert das Zugentlastungselement.

Das ist ein iteratives Problem. Mehr Aramid macht das Kabel fester, aber auch dicker und schwerer, was die Wind- und Eislast und damit die Zugkraft erhöht. Wegen dieser Rückkopplung werden ADSS-Kabel üblicherweise als Familien nach Spannfeldkategorien angeboten statt als eine Universalkonstruktion – und deshalb lässt sich eine Anfrage „ADSS 48F“ ohne Spannfeld- und Witterungsdaten nicht seriös anbieten.

Erkenntnis 2: Die Fasern müssen dehnungsfrei bleiben, während sich das Kabel dehnt

Unter Last längt sich das gesamte Kabel. Die Fasern in den Bündeladern dürfen dem nicht folgen. Die Faserüberlänge in den Adern definiert ein dehnungsfreies Fenster: Bis zu einer bestimmten Kabeldehnung bewegen sich die Fasern einfach innerhalb der Adern.

Eine gute ADSS-Konstruktion hält die Kabeldehnung bei maximal zulässiger Zugkraft innerhalb dieses Fensters – mit Reserve für das Langzeitkriechen des Aramids und für die Kontraktion bei tiefen Temperaturen. Abnahmekriterien für ADSS-Prüfungen werden daher meist als Dämpfungsänderung formuliert: praktisch keine bei Alltagslast und nur eine begrenzte, reversible Änderung bei Maximallast.

Erkenntnis 3: Der Mantel wird nach dem elektrischen Feld gewählt

Ein ADSS-Kabel hängt im elektrischen Feld der Phasenleiter. Ist seine Oberfläche nass und verschmutzt, fließen kleine Ströme entlang des Mantels. In der Nähe der Aufhängepunkte, wo die Oberfläche ungleichmäßig abtrocknet, können sich diese Ströme in Trockenzonen (Dry Bands) konzentrieren und Lichtbögen verursachen, die Kriechspuren bilden und den Mantel erodieren. Über die Jahre kann dies bis zum Zugentlastungselement durchbrennen.

Der Schutz hat zwei Teile:

• Mantelwerkstoff. Standard-Polyethylenmäntel eignen sich für niedrige Feldstärken. Bei höheren Feldstärken werden kriechstromfeste (Anti-Tracking-)Mäntel eingesetzt. Die Werkstoffwahl wird allgemeiner in unserem Leitfaden zu Isolier- und Mantelwerkstoffen für Kabel behandelt.
• Montageposition. Die Feldstärke am Kabel hängt von der Leitungsspannung, der Phasenanordnung und davon ab, wo am Mast das Kabel hängt. Das Kabel an eine Position mit geringerer Feldstärke zu verlegen, kann günstiger sein als ein teurerer Mantel.

Salz an der Küste und Industrieverschmutzung verschärfen die Lichtbogenbildung in Trockenzonen, sodass dieselbe Leitungsspannung in verschiedenen Regionen unterschiedliche Mäntel erfordern kann.

Erkenntnis 4: Armaturen und Schwingungen gehören zur Konstruktion

ADSS-Kabel werden mit Abspann- und Tragklemmen gehalten, meist mit vorgeformten Spiralstäben. Da das Kabel leicht, hoch vorgespannt und kaum eigengedämpft ist, können äolische Schwingungen auf langen Spannfeldern erheblich sein; daher werden oft Schwingungsdämpfer nahe den Aufhängepunkten montiert.

Ein häufiges Problem in Ausschreibungen: Die Armaturen liefert ein anderer Anbieter, und sie wurden für einen anderen Durchmesser ausgewählt. Kabelaußendurchmesser, Mantelhärte und Armaturen müssen gemeinsam spezifiziert werden.

IEC 60794-4-20 vs. TEC 85190: Wie schneiden sie im Vergleich ab?

Die praktische Erkenntnis: Eine Konstruktion, die das eine Dokument erfüllt, erfüllt nicht automatisch das andere. IEC 60794-4-20 bietet mehr Spielraum für Optimierung, lässt aber mehr mit jedem Kunden abzustimmen. Die TEC-Anforderungen verringern Mehrdeutigkeiten, was Angebote leichter vergleichbar macht – und lassen weniger Raum, sich über die Konstruktion abzuheben.

Was indische Ausschreibungen nach TEC 85190 typischerweise erwarten

Release 3 löst die früheren TEC-Anforderungen an ADSS-Kabel entlang von Stromleitungstrassen ab (Release 2, 2017 unter der GR-Nummerierung herausgegeben). Der Ansatz des TEC besteht darin, Kabelvarianten zu definieren – etwa nach Art der Längswasserdichtung der Seele und nach Umgebungslast – und den Käufer aus festgelegten Bestelloptionen wählen zu lassen, statt alles von Grund auf zu spezifizieren.

Bei der Angebotserstellung sollten Sie damit rechnen, Folgendes zu bestätigen:

• die Variante – Längswasserdichtung der Seele (gelgefüllt oder trocken) und Lastbedingungen;
• Faserzahl und Trommellänge aus den festgelegten Optionen;
• eine lange Mindestlebensdauer, belegt durch eigene Berechnungen des Herstellers;
• Anforderungen an Kennzeichnung, Farbcodierung und Trommeln;
• den Zulassungs- und Zertifizierungsweg, den der Käufer verlangt.

Arbeiten Sie immer mit dem aktuellen Release-Text; Details ändern sich von Release zu Release.

Checkliste für ADSS-Ausschreibungen

1. Spannfeldlängen und geforderter Durchhang bzw. Bodenabstand.
2. Witterungslasten: maximaler Wind, Eis, Temperaturbereich.
3. Leitungsspannung, Mastgeometrie und Montageposition – sie bestimmen den Mantel.
4. Faserzahl, Fasertyp, Aderzahl und Farbcode.
5. Längswasserdichtung der Seele: gelgefüllt oder trocken.
6. Armaturen: Wer liefert sie, und für welchen Durchmesser?
7. Maßgebliches Dokument: IEC 60794-4-20, TEC 85190, IEEE 1222 oder die eigene Spezifikation des Netzbetreibers.
8. Nachweise der Typprüfung – und ob sie die angebotene Spannfeldkategorie abdecken.

ADSS-Konstruktion in CablePLM

Die Bibliothek für LWL-Normen von CablePLM enthält sowohl IEC 60794-4-20 als auch TEC 85190:2022 (Release 3). Jede ist eine versionierte Berechnungsmethode: Der Aufbau von den Fasern und Bündeladern bis zum Zugentlastungselement und Mantel, die Stückliste und das Datenblatt werden aus der Konstruktion erzeugt, wobei jeder Wert als Normwert oder Schätzwert gekennzeichnet ist. Varianten nach Spannfeldkategorie bleiben mit einer Basiskonstruktion verknüpft, sodass eine Materialänderung jede Variante erreicht.

Das Add-on Qualification & Quality verfolgt, welche Spannfeldkategorien Ihre Typprüfungen bereits abdecken, und der AI Tender Agent extrahiert Spannfelder, Witterungsdaten und Mantelanforderungen aus Ausschreibungsunterlagen – jeweils mit der Quelle der Anforderung.

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