DE2241125C3 - Method and device for determining the mechanical tension behavior of an overhead line cable for a high-voltage overhead line - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung des mechanischen Spannungsverhaltens eines Freileitungsseiles für eine Hochspannungsfreileitung.The invention relates to a method and a device for determining the mechanical tension behavior of an overhead line cable for a high-voltage overhead line.

Die Leiterquerschnilte von Freileitungsseilen für Hochspannungsfreileitungen wachsen mit steigenden elektrischen Übertragungsleiiungcn an. Da die Drahtquerschnitte etwa konstant bleiben, erhalten die Freileitungsseile mehrere Drahtlagen. Bei einem gut geschlagenen Frcileitungsseil nimmt jeder Draht bei vorgegebener äußerer Drehung die gleiche Zugspannung auf. Locker geschlagene Seile, die beim Beklopfen leicht »klappern«, neigen beim Verlegen und im verlegten Zustand sowohl kurzfristig, als auch langfristig zu Korbbildung und sehr unterschiedlichem Reckverhalten (Kriechen), und zwar aufgrund einer nichtkonstanten mechanischen Spannungsverteilung. Das beobachtet man insbes. bei Freileitungsseilen aus mehreren Werkstoffen. Entsprechende Verfahren und Vorrichtungen, mit denen man eine Aussage über das mechanische Spannungsverhalten und damit die Brauchbarkeit von FreileiUingsseilen vor deren Verlegen gewinnen kann sind im Stand der Technik nicht bekannt. Bisher ist man auf Beobachtungen der Freileitungsseile beim Verlegen und im verlegten Zustand angewiesen. Geeignete Maßnahmen, welche bereits bei der Herstellung der Seile oder vor deren Verlegung über die mechanische SpannungsverteilungThe conductor cross sections of overhead line ropes for High-voltage overhead lines grow with increasing electrical transmission lines. Since the wire cross-sections remain roughly constant, the Overhead line ropes several layers of wire. With a well-laid French line rope, every wire increases given external rotation on the same tensile stress. Loosely laid ropes, which when knocked easily "rattle", tend to form cages both in the short term and in the long term during laying and in the laid state, and in very different ways Stretching behavior (creep) due to a non-constant mechanical stress distribution. This can be observed especially with overhead line ropes made of several materials. Corresponding procedures and Devices with which one can make a statement about the mechanical stress behavior and thus the The state of the art does not provide for the usefulness of free-hanging ropes before they are laid known. So far one has been on observations of the overhead line cables during laying and laying State instructed. Appropriate measures taken during the manufacture of the ropes or before them Laying via the mechanical stress distribution bei vorgegebener Zugbelastung sowie über die EinNüsse der Draht- und Verseilfaktoren Auskunft geben, würde den Betreibern von Freileitungen, Seilherstellern und Montugefirmen die Beurteilung der Freileitungsseile beachtlich erleichtern und oftmals eine erhebliche Kostenersparnis bringen.with a given tensile load as well as over the nuts the wire and stranding factors would provide information to the operators of overhead lines, rope manufacturers and Installation companies considerably facilitate the assessment of the overhead line ropes and often a considerable amount Bring cost savings.

Die für die Freileitungsseilherstellurig maßgeblichen DIN-Normen 48 200/48 204 schreiben nur die Drahtabmessungen, Materialeigenschaften, GewichtstoleranzenThe decisive for the overhead cable manufacturer DIN standards 48 200/48 204 only write the wire dimensions, material properties, weight tolerances und Schlagweitentoleranzen vor. Die Faktoren bei der Seilherstellung, die die mechanischen Eigenschaften, wie Ε-Modul, mechanische Spannungsverteilung, Kriechverhalten und Dauerfestigkeit, bestimmen und nur zum Teil bekannt sind, werden hierbei meßtechnischand throw width tolerances. The factors in rope manufacture that affect the mechanical properties, such as Ε-module, mechanical stress distribution, creep behavior and fatigue strength, determine and are only partially known, are here metrologically

• 5 nicht erfaßt. Letzteres gilt auch dann, wenn man eine bekannte Vorrichtung (US-PS 22 96 918) einsetzt, bei der ein Freileitungsseilabschnitt zwischen zwei im Abstand voneinander angeordneten, relativ zueinander ortsfesten Einspannvorrichtungen festgesetzt »nd ver• 5 not recorded. The latter also applies if you have one known device (US-PS 22 96 918) uses, in which an overhead cable section between two in the Clamping devices that are arranged at a distance from one another and are fixed relative to one another are fixed mittels einer dazwischen angreifenden Klemmvorrich tung korbartig geöffnet wird, um die einzelnen Lagen optisch begutachten zu können.by means of a clamping device acting in between device is opened like a basket in order to be able to visually inspect the individual layers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, anzugeben, wie man auf einfachste Weise zerstörungsfrei dasThe invention is based on the object of providing the simplest, non-destructive manner mechanische Spannungsverhalten eines Freileitungsseiles für eine Hochspannungsfreileitung ermitteln kann.can determine the mechanical tension behavior of an overhead line cable for a high-voltage overhead line.

Hierzu lehrt die Erfindung in verfahrensmäßiger Hinsicht, daß a) ein Freileitungsseilabschnitt eingespannt einer Zugkraft unterworfen und b) das dabei amTo this end, the invention teaches in terms of the method that a) a stretched overhead cable section is subjected to a tensile force and b) that on the Freileitungsseilabschnitt auftretende Drehmomente in Abhängigkeit von der Zugkraft ermittelt wird.Overhead line cable section occurring torques is determined as a function of the tensile force.

Entsprechend der Drehzahl einer Lage und dem Lagendurchmesser erzeugt bei Spannungsaufnahme jede Lage ein Drehmoment, welches bei richtigerGenerated when voltage is absorbed according to the speed of a layer and the layer diameter every position a torque, which with correct Seilauslegung zu den Außenlagen hin bei wechselndem Vorzeichen im Betrag zunimmt. Mißt man nun bei Zugkraftaufnahme das resultierende Gesamtmoment der Drahtlagen, also am Gesamtverbund, so kann man überraschenderweise, wie die Erfindung erkannt hat,Rope layout towards the outer layers with changing Sign increases in amount. If you measure the resulting total moment while absorbing tensile force of the wire layers, i.e. the overall composite, surprisingly, as the invention has recognized,

⁴<> über den Drehmomentverlauf die Spannungsverteilung im Seil qualitativ ermitteln. Umfangreiche Versuche haben gezeigt, daß damit auch eindeutige Aussagen über das Verlegeverhalten der Freileitungsseile möglich sind. Gut verlegbare Freileitungsseile besitzen ein etwa ⁴ <> Determine the tension distribution in the rope qualitatively via the torque curve. Extensive tests have shown that it is also possible to make clear statements about the laying behavior of the overhead line cables. Overhead line ropes that can be easily laid have an approx der Zugkraft proportionales Drehmomentverhalten, wahrend schlecht verlegbare Freileitungsseile im Anfangsbelastungsbereich sogar negative Drehmomentverläufe aufweisen. Zur Ermittlung des Drehmomentes in Abhängigkeittorque behavior proportional to the tensile force, while overhead line cables that are difficult to lay in Initial load range even show negative torque curves. To determine the torque as a function of von der Zugkraft genügt es in aller Regel zwar, einige diskrete Meßwerte zu erfassen, zu genaueren Aussagen kommt man jedoch mit einer kontinuierlichen Messung. Hierbei ist das Meßergebnis besonders eindrucksvoll, wenn der Differentialquotient des in Abhängigkeit vonAs a rule, a few of the tensile force is sufficient to acquire discrete measured values, but more precise statements can be made with a continuous measurement. The measurement result is particularly impressive when the differential quotient of the is dependent on der Zugkraft aufgenommenen Drehmomentverlaufes ermittelt wird. Besitzt nämlich ein Freiieitungsseil ein etwa der Zugkraft proportionales Drehmomentverhallcn, so ist der Differentialquotient eine Gerade; Abweichungen im Drehmomentverlauf führen daher zuthe tensile force recorded torque curve is determined. Namely, has a free rope If the torque behavior is roughly proportional to the tractive force, the differential quotient is a straight line; Deviations in the torque curve therefore lead to einer mehr oder weniger stark bogenförmigen, zumeist sogar S-förmigen Kurve für den Differentialquotienlen. Jedenfalls ist es für die gewünschte Aussage vollkommen ausreichend, den Drehmomentverlauf in einem Zugkraftbereich zu ermitteln, der im Bereich bis zu 60%one more or less strongly arched, mostly even S-shaped curve for the differential quotient. In any case, it is completely sufficient for the desired statement to have the torque curve in one To determine the tensile force range, which is in the range of up to 60% derjenigen Zugkraft liegt, die das verlegte, ruhend hangende Frcileilungsseil aufzunehmen hat.that tensile force lies, which the laid, dormant has to take up the hanging rope.

In vorrichtungsmäßiger Hinsicht lehrt die Erfindung /ur Lösung der oben angegebenen Aufgabe, und zwarIn terms of devices, the invention teaches / ur solving the above problem, namely

ausgehend von einer Vorrichtung mit /wei im Abstand voneinander ungeordneten Einspannvorrichtungen für den zu untersuchenden Freileitungsseilabschnitt, dali a) den Einspannvorrichtungen eine Einrichtung zur Zugkrafterzeugung zugeordnet ist und b) eine der beiden Einspannvorrichtungen mit einem vorzugsweise elektrischen Meßaufnehmer für Zugkraft und Drehmoment ausgerüstet ist. Eine solche Vorrichtung kann so gestaltet sein, daß die Messung an herausgetrennten Abschnitten oder freien Enden von Freileitung^cJ>eilen durchgeführt werden muß. In dieser Form wird zweckmäßigerweise fabrikmäßig gearbeitet, wo die Vorrichfung stationär installiert werden kann. Ohne weiteres läßt sich jedoch die Anordnung auch so treffen, daß die Messungen an einem gleichsam unendlichen Seil durchgeührt werden können, und zwar sowohl in der Fabrik, als auch auf der Baustelle. Hierzu empfiehlt die Erfindung, daß die Einspannvorrichtungen sowie die Einrichtung zur Zugkrafterzeugung in einem gemeinsamen Haltejoch untergebracht sind und dieses auf ein durchlaufendes Freileitungsseil seitlich aufsetzbar ist.starting from a device with / white unordered clamping devices for the overhead line section to be examined, dali a) the clamping devices are assigned a device for generating tensile force and b) one of the two clamping devices is equipped with a preferably electrical measuring transducer for tensile force and torque. Such a device can be designed such that must be performed to hasten the measurement of the cut-out portions or free ends of transmission line J ^c>. In this form it is expedient to work in a factory where the device can be installed in a stationary manner. Without further ado, however, the arrangement can also be made so that the measurements can be carried out on an almost infinite rope, both in the factory and on the construction site. For this purpose, the invention recommends that the clamping devices and the device for generating tensile force are accommodated in a common holding yoke and that this yoke can be placed laterally on a continuous overhead cable.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß Freileitungsseile für Hochspannr»ngsfreileitungen nunmehr auch bezüglich ihres mechanischen Spannungsverhaltens bzw. Verlegeverhaltens eindeutig geprüft werden können, und zwar auf meßtechnisch sehr einfache Weise.The advantages achieved by the invention are to be seen in the fact that overhead line ropes for high-tension ring overhead lines now also clearly with regard to their mechanical stress behavior or laying behavior can be checked, in a metrologically very simple manner.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer DarstellungThe invention is explained in more detail below with reference to a drawing. It show in schematic depiction

Fig. 1 eine stationäre Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an endlichen Freileitungsseilabschnitten, 1 shows a stationary device for carrying out the method according to the invention on finite overhead cable sections,

Fig.2 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die für die zerstörungsfreie Prüfung an durchlaufenden Freileitungsseilen bestimmt ist,2 shows an apparatus for carrying out the method according to the invention, which is used for the non-destructive Testing on continuous overhead line ropes is intended,

Fig.J einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach F i g. 2 und dieFig.J a section in the direction AA through the object according to F i g. 2 and the

Fig.4, 5 Kurvendarstellungen zu druchgeführten Messungen.Fig. 4, 5 graphs to be carried out Measurements.

Die in den Figuren dargestellten Vorrichtungen bestehen in ihrem grundsätzlichen Aufbau zunächst aus zwei im Abstand voneinander angeordneten, relativ zueinander längsbewegbaren Einspannvorrichtungen I, 2 für den zu untersuchenden Freileitungsseilabschnitt 3 und aus einer Einrichtung 4 zur Zugkrafterzeugung. Eine der Einspannvorrichtungen, im Ausführungsbeispiel 1, ist mit einem MeQaufnehmer 5 für Zugkraft und Drehmoment ausgerüstet. Bei der Ausführungsform nach Fig.! sind die beiden mit Absland voneinander angeordneten Einspannvorrichtungen I, 2 Teil einer stationären Anlage, in die ein vom Freileitungsscil abgetrennter Seilabschnitt 3 eingespannt wird. Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 ist demgegenüber die Anordnung so getroffen, daß die Einspannvorrichtungen 1,2 sowie die Einrichtung zur Zugkrafterzeugung in einem gemeinsamen Haltejoch 6 unterbracht sind und dieses auf ein durchlaufendes Freileitungsseil seitlich aufsetzbar ist. Das erläutert insbes. die F i g. 3.The devices shown in the figures initially consist in their basic structure two clamping devices I, which are arranged at a distance from one another and can be moved longitudinally relative to one another, 2 for the overhead cable section 3 to be examined and from a device 4 for generating tensile force. One of the clamping devices, in the exemplary embodiment 1, is equipped with a MeQ transducer 5 for tensile force and torque. In the embodiment according to Fig.! the two jigs I, 2 arranged with Absland from each other are part of a stationary system in which a cable section 3 separated from the overhead line is clamped. In the Embodiment according to FIG. 2, on the other hand, the arrangement is made so that the clamping devices 1.2 and the device for generating tensile force are accommodated in a common holding yoke 6 and this can be placed laterally on a continuous overhead cable. This explains in particular FIG. 3.

Die Einspannvorrichtungen I, 2 arbeiten mit Kiemnibacken, wie sie an sich zum Stand der Technik gehören und daher hier im einzelnen nicht der Beschreibung bedürfen. Die Erzeugung der Zugkraft geschieht mit hydraulischen Zylinderkolbenanordnungen 4, die über geeignete Ventile 7 plus Steuereinrichtung 8 an eine nicht gezeichnete Pumpe angeschlossen sind. Die MeQaufnehmer erzeugen zweckmäßigerweise elektrische Meßwerte, die unmittelbar i;ber geeignete Schreiber aufgezeichnet werden.The clamping devices I, 2 work with jaws, as they belong to the prior art per se and are therefore not part of the description here in detail need. The generation of the tensile force is done with hydraulic cylinder piston assemblies 4, which over suitable valves 7 plus control device 8 are connected to a pump, not shown. the MeQaufnehmer expediently generate electrical measured values, which directly via suitable Recorder are recorded.

Man entnimmt aus einer vergleichenden Betrachtung der Figuren, daß zur Ermittlung des mechanischen Spannungs- und damit Verlegeverhaltens eines Frcileitungsseiles ein Freileitungsseilabschnitt 9 definierter Länge eingespannt, einer Zugkraft unterworfen und das dabei erzeugte Drehmoment aufgezeichnet wird.From a comparative consideration of the figures, it can be seen that to determine the mechanical Tension and thus laying behavior of a Frileline cable an overhead cable section 9 of defined length clamped, subjected to a tensile force and that generated torque is recorded.

Das Meßergebnis sei dabei anhand der Fig.4 erläutert. Diese zeigt als Ordinate den Drehmomentverlauf über der Zugkraft. Ein gut verlegbares Seil zeigt einen Drehmomentverlauf, der linear von der Zugkraft abhängt (Kurve A). Ein nicht verlegbares Seil weicht im unteren Bereich der messenden Zugkraft von diesem Verhalten beachtlich ab (Kurve SJL Das wird besonders deutlich, wenn als Ordinate der Dil'ferentialquotient aufgezeichnet wird, wie es in F i g. 5 angedeutet worden ist. Der Differentialquotient A'der Kurve A aus der Fig.4 ist eine Gerade, der Differentialquolient ZT der Kurve B verläuft demgegenüber im weiten Bereich S-förmig, wenn er sich auch bei sehr hoher Zugkraft asymptotisch dem Differentialquotienten des verlegbaren Seiles nähert. Das macht deutlich, daß man zu besonders einprägsamen Aussagen kommt, wenn der Drehmomentverlauf in einem Zugkraftbereich ermittelt wird, der im Bereich bei zu 60% derjenigen Zugkraft liegt, die das verlegte, ruhend hängende Freileitungsseil aufzunehmen hat.The measurement result is explained with reference to FIG. This shows as the ordinate the torque curve over the tensile force. A rope that is easy to lay shows a torque curve that is linearly dependent on the tensile force (curve A). A rope that cannot be laid deviates considerably from this behavior in the lower range of the measuring tensile force (curve SJL This becomes particularly clear when the dil'ferential quotient is recorded as the ordinate, as indicated in FIG. 5. The differential quotient A ' the curve a from the 4 is a straight line, the Differentialquolient ZT of the curve B extends contrast, in the wide range S-shaped when also at very high traction asymptotically approaches the differential quotient of the relocatable rope. This shows that to Particularly memorable statements are made when the torque curve is determined in a tensile force range that is in the range of 60% of the tensile force that the laid, stationary overhead cable has to absorb.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Ermittlung des mechanischen Spannungsverhaltens eines Freileitungsseiles für eine Hochspannungsfreileitung, dadurch gekennzeichnet, daß a) ein Freileitungsseilabschnitt eingespannt einer Zugkraft unterworfen und b) das dabei am Freileitungsseilabschnitt auftretende Drehmoment in Abhängigkeit von der Zugkraft ermittelt wird. 1. A method for determining the mechanical tension behavior of an overhead line cable for a high voltage overhead line, characterized in that a) an overhead cable section clamped is subjected to a tensile force and b) the torque occurring on the overhead cable section is determined as a function of the tensile force. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialquotient des in Abhängigkeit von der Zugkraft aufgenommenen Drehmomentverlaufes ermittelt wird.2. The method according to claim I, characterized in that the differential quotient of the in Depending on the tensile force recorded torque curve is determined. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentverlauf in einem Zugkraftbereich ermittelt wird, der im Bereich bis zu 60% derjenigen Zugkraft liegt, die das verlegte, ruhend hängende Freileitungsseil aufzunehmen hat.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the torque curve in a tensile force range is determined that is in the range of up to 60% of the tensile force that the has to take up laid, hanging overhead line cable. 4. Vorrichiung zur Durchführung des Verfahrens nach einem iler Ansprüche 1 bis J, mit zwei im Abstand voneinander angeordneten Einspannvorrichtungen für den zu untersuchenden Freileitungsseilabschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß a) den Einspannvorrichtungen (1,2) eine Einrichtung (4) zur Zugkrafterzeugung zugeordnet ist und b) eine der beiden Einspannvorrichtungen (I) mit einem Meßaufnehmer (5) für Zugkraft und Drehmoment ausgerüstet ist.4. Vorrichiung for performing the method according to any one of claims 1 to J, with two im Clamping devices arranged at a distance from one another for the overhead line cable section to be examined, characterized in that a) the Clamping devices (1,2) is assigned a device (4) for generating tensile force and b) one of the two clamping devices (I) with a measuring transducer (5) for tensile force and torque is equipped. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannvorrichtungen (1,2) sowie die Einrichtung (4) zur Zugkrafterzeugung in einem gemeinsamen Haltejocci (6) ur.ergebracht sind und dieses auf ein durchlaufendes Freileitungsseil seitlich aufsetzbar ist.5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the clamping devices (1,2) and the device (4) for generating tensile force in a common holding jocci (6) are provided and this can be placed laterally on a continuous overhead cable.