DE4400618C2

DE4400618C2 - Hochspannungs-Freileitung mit Dämpfungsvorrichtung

Info

Publication number: DE4400618C2
Application number: DE4400618A
Authority: DE
Inventors: Peter Prof Dr Ing Hagedorn
Original assignee: Richard Bergner GmbH and Co
Current assignee: Richard Bergner GmbH and Co
Priority date: 1993-01-13
Filing date: 1994-01-12
Publication date: 1999-06-10
Anticipated expiration: 2014-01-13
Also published as: DE4400618A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochspannungs-Freileitung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.

Eine derartige Freileitung zum Transport von elektrischer Energie enthält meh rere Bündelleiter. Jeder Bündelleiter entspricht einem Phasenleiter, z. B. für ein 3-phasiges System.

Jeder Bündelleiter wiederum besteht aus mehreren Teilleitern des gleichen elektrischen Potentials. Die Leiterseile werden durch Eisansatz, durch Wind oder auch sporadisch u. a. zu langwelligen mechanischen Schwingungen an geregt. Diese sehr niederfrequenten (kleiner als 1 Hz) mechanischen Schwin gungen werden als "Tanzen" oder "Galoppieren" bezeichnet. Es sind dies vor allem Vertikalschwingungen. Die Schwingungsamplituden können dabei so groß werden, daß - neben einer mechanischen Beschädigung einzelner Teilleiter - sich die Teilleiter verschiedener Phasen berühren und dadurch einen Erd- oder Phasenkurzschluß auslösen. Dies führt zu erheblichen Betriebsstörungen der Freileitung und in den Kraftwerken. Die Freileitung kann durch den Kurzschluß derart beschädigt sein, daß eine aufwendige und kost spielige Reparatur erforderlich ist. Dies wiederum führt zu einer unerwünschten Unterbrechung des Energietransports mit erheblichen betriebswirtschaftlichen Folgen.

Um derartige Kurzschlüsse zu vermeiden, könnten die Abstände der einzelnen Phasen der Freileitung vergrößert werden. Dadurch wird jedoch der Aufbau der Leitungsmasten zu aufwendig und zu kostspielig. In EP 0 033 223 A2 sind Dämpfungsvorrichtungen zur Dämpfung von mechanischen Tanzschwingungen eines Bündelleiters offenbart. Die Dämpfungsvorrichtung weist zwei Befestigungsenden auf und ist mit jeweils einem Befestigungsende an einem Teilleiter befestigt. Die Dämpfungsvorrichtung verbindet dadurch zwei mit ge genseitigem vertikalem Abstand zueinander angeordnete Teilleiter eines Bün delleiters miteinander. Die beiden derart gekoppelten Teilleiter bilden ein Teil leiterpaar. Die Befestigungsstellen an den Teilleitern für die Dämp fungsvorrichtung liegen dabei jedoch immer in der gleichen Vertikalebene, wobei die Vertikalebene senkrecht zur Leitungslängsrichtung der Teilleiter an geordnet ist. Eine derartige Anordnung der Dämpfungsvorrichtung ermöglicht jedoch nur eine sehr begrenzte Dämpfungswirkung bei ganz bestimmten Aus lenkungsrichtungen der Teilleiter. Die speziell für die Bedämpfung langweiliger Tanzschwingungen vorgeschlagene Dämpfungsvorrichtung ist nur für ein Teillei terpaar mit horizontalem Abstand und dementsprechend nur für die Bedämp fung von Schwingungen waagerechter Bündelleiter geeignet. Außerdem sind die in EP 0 033 223 A2 vorgeschlagenen Dämpfungsvorrichtungen sehr kompliziert aufgebaut.

Ausgehend von den geschilderten Nachteilen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Dämpfung mechanischer Tanzschwingungen weiter zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspru ches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß sind die Befestigungsstellen an den beiden vertikal beab standeten Teilleitern des Teilleiterpaares in Leitungslängsrichtung versetzt an geordnet. Dadurch lassen sich die gegenphasigen, in den verschiedensten Richtungen auftretenden Relativbewegungen der beiden Teilleiter eines Teil leiterpaares zur Schwingungsdämpfung ausnutzen. So lassen sich z. B. auch die auftretenden gegenseitigen Verschiebungen der Teilleiter in Leitungslängs richtung für die Dämpfung ausnutzen. Eine derartige Kopplung zweier Teilleiter ist unabhängig von einem bestimmten konstruktiven Aufbau der Dämpfungs vorrichtung vor allem für die Dämpfung langwelliger Tanzschwingungen geeignet.

Je nach Zweckmäßigkeit kann der Versatz der Befestigungsstellen an den beiden Teilleitern in Leitungslängsrichtung unterschiedlich groß sein. Wichtig ist lediglich, daß die Dämpfungsvorrichtung zwei mit gegenseitigem Vertikalab stand zueinander angeordnete Teilleiter miteinander mechanisch verbindet.

Durch den Versatz der Befestigungsstellen in Leitungslängsrichtung kann die Dämpfungsvorrichtung eine größere Dämpfungsarbeit verrichten. Dadurch wird der Wirkungsgrad der Dämpfungsvorrichtung verbessert. Außerdem können auch Dämpfungsvorrichtungen eingesetzt werden, die aufgrund ihrer konstruk tiven Abmessungen für die Ausrichtung in Richtung des Vertikalabstandes zweier Teilleiter nicht geeignet sind.

Die in verschiedenen Vertikalebenen einliegenden Befestigungsstellen an den Teilleitern für die Dämpfungsvorrichtung vergrößern die innere Dämpfung des Bündelleiters. Er wird zusätzlich versteift. Die Abweichungen von der ge wünschten Sollage der einzelnen Teilleiter und auch des gesamten Bündellei ters sind dadurch reduziert. Bei der erfindungsmäßigen Anordnung der Befe stigungsstellen für die Dämpfungsvorrichtung werden auch die Querbewegun gen des Bündelleiters gedämpft und verringern dadurch ebenfalls die auftre tenden Schwingungsamplituden der einzelnen Bündelleiter.

Die erfindungsmäßige Anordnung der Befestigungsstellen ist unabhängig von der Ausgestaltung der Dämpfungsvorrichtung. Wichtig ist lediglich eine Vor richtung mit Feder- und Dämpfungswirkung.

Die erfindungsgemäße Anordnung einer Dämpfungsvorrichtung kann auch die Arbeitsweise eines Feldabstandhalters unterstützen bzw. diesen ersetzen.

Anspruch 2 schlägt als Dämpfungsvorrichtung einen herkömmlichen Schwin gungsdämpfer mit zwei Befestigungsenden vor. Der Schwingungsdämpfer er streckt sich dabei üblicherweise entlang der Verbindungslinie der beiden Befe stigungsenden. Schwingungsdämpfer auf dem Gebiet der Hochspannungsfrei leitungen sind in großer Anzahl mit unterschiedlicher konstruktiver Ausgestal tung vorhanden. Es kann deshalb je nach gewünschtem Versatz der Befesti gungsstellen an den beiden Teilleitern des Teilleiterpaares ein entsprechend konstruktiv ausgestalteter Schwingungsdämpfer problemlos ausgewählt wer den. Die Schwingungsdämpfer können hydraulische Dämpfer oder auch me chanische Dämpfer sein. Auch können Schwingungsdämpfer aus gänzlich an deren Anwendungsgebieten, z. B. aus der Automobilindustrie oder von Wasch maschinentrommeln, eingesetzt werden.

Gemäß Anspruch 3 ist eine Relativbeweglichkeit zwischen den Endbereichen des Schwingungsdämpfers und den mit ihm verbundenen Teilleitern gewähr leistet. Auf diese Weise sind eventuelle mechanische Beschädigungen des Teilleiters im Bereich der Befestigungsstelle im Laufe der Betriebszeit reduziert.

Ein elastisches Gelenk gemäß Anspruch 4 kann je nach Werkstoff eine zusätz liche Dämpfungswirkung hervorrufen. Dadurch ist die innere Dämpfung des Bündelleiters weiter verbessert.

Anspruch 5 schlägt als Dämpfungsvorrichtung ein in Leitungslängsrichtung wellenlinienförmig verlaufendes Dämpferseil vor. Im Bereich seiner Wellenam plituden ist das Dämpferseil mittels geeigneter Befestigungsmittel an den Befe stigungsstellen der beiden Leiterseile fixiert, z. B. festgeklemmt.

Es ist auch möglich, daß das Dämpferseil zwischen allen Teilleitern eines Bündelleiters - z. B. zwischen drei Teilleitern - in Leitungslängsrichtung schraubenlinienförmig verläuft und mit geeigneten Befestigungsmitteln an den die Schraubenlinie tangierenden Befestigungsstellen der Leiterseile fixiert ist.

Die miteinander verseilten Einzeldrähte können metallisch sein oder auch aus Kunststoff bestehen. Sie ermöglichen einerseits eine gute mechanische Eigen stabilität des Dämpferseiles und andererseits aufgrund der Reibung der an einanderliegenden Einzeldrähte eine ausreichende Dämpfungswirkung des Dämpferseiles. Die Eigenstabilität des Dämpferseiles unterstützt dessen Dämpfungswirkung über eine lange Betriebsdauer.

Anspruch 6 verbessert die Bündelung der Einzeldrähte des Dämpferseiles. Die einzelnen Teilleiter eines Bündelleiters werden noch zuverlässiger zusam mengehalten und wirken als eine Systemeinheit. Zwischen den Einzeldrähten entstehen größere Reibungskräfte, die die Dämpfungswirkung weiter erhöhen.

Die Ansprüche 7 und 8 schlagen verschiedene Werkstoffe für den Außenmantel des Dämpferseiles vor. Je nach erforderlicher Dämpfungswirkung ist ein ent sprechender Werkstoff auszuwählen. Auch kann durch diese Werkstoffe ein hoher Reibungskoeffizient des Außenmantels berücksichtigt werden. Ein hoher Reibungskoeffizient unterstützt die Bündelungswirkung des Außenmantels und vergrößert die inneren Reibungskräfte des Dämpferseiles.

Anspruch 9 ermöglicht eine Anpassung des Dämpferseiles an unterschiedliche Spannfeldlängen des Bündelleiters. Durch einfaches Abtrennen des Dämpfer seiles auf eine bestimmte Länge oder durch das Aneinanderreihen von mehre ren Dämpferseilen in Leitungslängsrichtung ist die erforderliche Dämpfungs wirkung für die gesamte Spannfeldlänge einfach realisierbar.

Gemäß Anspruch 10 ist an jedem Teilleiterpaar und somit auch an jedem Teil leiter zumindest eine Dämpfungsvorrichtung befestigt. Auch miteinander nicht direkt über eine Dämpfungsvorrichtung verbundene Teilleiter sind dadurch hin sichtlich der Dämpfungswirkung miteinander gekoppelt. Die innere Dämpfung des Bündelleiters ist dadurch weiter verbessert.

Anspruch 11 berücksichtigt große Spannfeldlängen eines Bündelleiters, bei denen eine einzige Dämpfungsvorrichtung für die erforderliche Dämpfungswir kung nicht ausreichend ist. Je nach Zweckmäßigkeit können für die Befestigung der Dämpfungsvorrichtungen unterschiedliche Bereiche des Bündelleiters in Leitungslängsrichtung ausgewählt werden. Außerdem gewährleisten mehrere Dämpfungsvorrichtungen, daß eine Dämpfung der mechanischen Schwingun gen auch bei Defekt oder Ausfall einer Dämpfungsvorrichtung weiterhin erfolgt.

Es können auch Schwingungsdämpfer und Dämpferseile in einem Bündelleiter kombiniert verwendet werden. Weiterhin ist es möglich, diese Dämpfungsvor richtungen zur Überbrückung eines Horizontalabstandes zweier Teilleiter ein zusetzen.

Der Erfindungsgegenstand wird anhand der in den Figuren dargestellten Aus führungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines zwischen zwei Leitungsmasten eingespannten Bündelleiters mit mehreren Schwingungsdämpfern,

Fig. 2a die Darstellung eines 2er-Bündels entsprechend der Pfeilrichtung II-II in Fig. 1,

Fig. 2b die Darstellung eines 3er-Bündels entsprechend der Pfeilrichtung II-II in Fig. 1,

Fig. 2c die Darstellung eines 4er-Bündels entsprechend der Pfeilrichtung II-II in Fig. 1.

Fig. 3 das 4er-Bündel gemäß Fig. 2c mit einer Dämpfungsvorrichtung an jedem Teilleiterpaar,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Bündelleiters mit einem Dämp ferseil,

Fig. 5 der Querschnitt eines Dämpferseiles entsprechend der Pfeilrich tung V-V in Fig. 4.

In Fig. 1 ist ein Bündelleiter 1 zwischen zwei Einspannenden 2 eingespannt. Die beiden Einspannenden 2 sind die schematische Darstellung zweier Lei tungsmasten, deren Abstand der Spannfeldlänge des Bündelleiters 1 ent spricht. Die Spannfeldlänge verläuft in Leitungslängsrichtung 3, also entlang der Längserstreckung des Bündelleiters 1. Der Bündelleiter 1 setzt sich aus meh reren Teilleitern 4 zusammen. Die einzelnen Teilleiter 4 eines Bündelleiters 1 verlaufen parallel zur Leitungslängsrichtung 3. Diese Darstellung der Teilleiter 4 ist schematisch idealisiert. Üblicherweise sind die Teilleiter 4 in einer rechtwinklig zur Leitungslängsichtung 3 angeordneten Vertikalrichtung 5 in Richtung der Erdoberfläche durchgebogen.

Zwischen den beiden in Fig. 1 dargestellten Teilleitern 4 besteht ein in Vertikal richtung 5 verlaufender Vertikalabstand a_v. Der Vertikalabstand a_v ist von ei nem Schwingungsdämpfer 6 überbrückt. Der Schwingungsdämpfer 6 ist mit seinen beiden schematisch dargestellten Befestigungsenden 7 an jeweils ei nem Teilleiter 4 befestigt. Die beiden von den Befestigungsenden 7 besetzten Befestigungsstellen 8 an den beiden Teilleitern 4 sind in Leitungslängsrich tung 3 versetzt angeordnet. Durch die versetzte Anordnung der Befestigungs stellen 8 werden die in Leitungslängsrichtung 3 erfolgenden relativen Längs verschiebungen der beiden über einen Schwingungsdämpfer 6 gekoppelten Teilleiter 4 für die Schwingungsdämpfung ausgenutzt. Auch Relativbewegun gen der beiden Teilleiter 4 in andere Raumrichtungen können durch die erfin dungsmäßige Anordnung der Befestigungsstellen 8 besser ausgenutzt werden. Dadurch ist die innere Dämpfung des Bündelleiters 1 erheblich verbessert.

Beachtet werden muß lediglich, daß die Verbindungslinie der beiden von den Befestigungsenden 7 eines Schwingungsdämpfers 6 besetzten Befesti gungsstellen 8 und die Leitungslängsrichtung 3 zusammen einen Winkel w bilden. Es gilt 0°< w < 90°. Der genaue Betrag des spitzen Winkels w richtet sich nach der erforderlichen Dämpfungswirkung, dem Vertikalabstand a_v oder auch nach den konstruktiven Gegebenheiten des Schwingungsdämpfers 6. Je nach Spannfeldlänge müssen auch mehrere Schwingungsdämpfer 6 vorgese hen sein. In Fig. 1 sind die beiden Teilleiter 4 entlang der Leitungslängsrich tung 3 über insgesamt drei Schwingungsdämpfer 6 gekoppelt. Zwei Schwin gungsdämpfer 6 sind dabei unmittelbar aneinandergereiht. In weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispielen ist eine derartige Aneinanderreihung auch mit einer größeren Anzahl von Schwingungsdämpfern 6 denkbar. Der nächste Schwingungsdämpfer 6 würde dann mit seinem einen Befestigungs ende 7 an der in Fig. 1 nicht besetzten Befestigungsstelle 8 montiert. In Fig. 1 bilden alle drei Schwingungsdämpfer 6 betragsmäßig etwa den gleichen Win kel w mit der Leitungslängsrichtung 3.

Anhand von Fig. 2a bis Fig. 2c ist erkennbar, daß der in Fig. 1 dargestellte Bündelleiter 1 aus zwei, drei oder vier Teilleitern 4 bestehen kann. In Fig. 1 sind aufgrund der deckungsgleichen Anordnung mehrerer Teilleiter 4 immer nur zwei Teilleiter 4 sichtbar. Jeweils zwei mit dem Vertikalabstand a_v zueinander angeordnete Teilleiter 4 bilden ein Teilleiterpaar 10. Grundsätzlich sind auch Bündelleiter 1 mit mehr als vier Teilleitern 4 denkbar.

In Fig. 3 sind alle vier Teilleiterpaare 10 des Bündelleiters 1 gemäß Fig. 2c mit einem Schwingungsdämpfer 6 versehen. In weiteren Ausführungsbeispielen können an jedem Teilleiterpaar 10 entlang der Leitungslängsrichtung 3 weitere Schwingungsdämpfer 6 montiert sein. Auch ist es denkbar, nicht alle Teillei terpaare 10 des Bündelleiters 1 mit Schwingungsdämpfern 6 zu versehen.

In Fig. 4 ist ein in Leitungslängsrichtung 3 wellenlinienförmig verlaufendes Dämpferseil 11 erkennbar. Es überbrückt ebenso wie der Schwingungsdämp fer 6 den Vertikalabstand a_v zweier Teilleiter 4. Das Dämpferseil 11 ist in seinen Wellenamplituden mittels herkömmlicher Klemmittel 12 an den Teilleitern 4 fi xiert. Die Befestigungsstellen 8 der Teilleiter 4 für die Klemmittel 12 sind in Lei tungslängsrichtung 3 wiederum versetzt angeordnet.

Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß das Dämpferseil 11 aus einer Vielzahl miteinander verseilten Einzeldrähten 13 und einem die Einzeldrähte 13 umgebenden Außenmantel 14 besteht. In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungs beispiel weist das Dämpferseil 11 jedoch keinen Außenmantel 14 auf.

Bezugszeichenliste

1

Bündelleiter

2

Einspannende

3

Leitungslängsrichtung

4

Teilleiter

5

Vertikalrichtung

6

Schwingungsdämpfer

7

Befestigungsende

8

Befestigungsstelle

10

Teilleiterpaar

11

Dämpferseil

12

Klemmittel

13

Einzeldraht

14

Außenmantel
a_v

Vertikalabstand
wWinkel

Claims

1. Hochspannungs-Freileitung mit mehreren Bündelleitern (1), wobei

1. die Bündelleiter (1) jeweils aus einzelnen Teilleitern (4) bestehen und
2. ein Abstand zwischen zwei demselben Bündelleiter (1) zugeordneten Teillei tern (4) durch eine mechanische Tanzschwingungen des Bündelleiters (1) dämpfende Dämpfungsvorrichtung überbrückt ist,
dadurch gekennzeichnet,
3. daß die mechanische Tanzschwingungen des Bündelleiters (1) dämpfende Dämpfungsvorrichtung einen vertikalen Abstand (a_v) zweier ein Teilleiterpaar (10) bildenden Teilleiter (4) überbrückt und
4. daß die Befestigungsstellen (8) dieser beiden Teilleiter (4) für die Dämp fungsvorrichtung in Leitungslängsrichtung (3) versetzt angeordnet sind der art, daß die Dämpfungsvorrichtung eine Berührung benachbarter Bündelleiter (1) verhindert.

2. Freileitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

1. daß die Dämpfungsvorrichtung ein Schwingungsdämpfer (6) mit zwei Be festigungsenden (7) ist und
2. daß der Schwingungsdämpfer (6) mit jeweils einem Befestigungsende (7) an einem der beiden Teilleiter (4) befestigt ist.

3. Freileitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsende (7) ein Gelenk ist.

4. Freileitung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein elastisches Gelenk.

5. Freileitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung ein in Leitungslängsrichtung (3) wellenli nienförmig zwischen den Teilleitern (4) verlaufendes, aus mehreren Einzel drähten (13) bestehendes Dämpferseil (11) ist.

6. Freileitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpferseil (11) von einem Außenmantel (14) umgeben ist.

7. Freileitung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (14) aus Kunststoff besteht.

8. Freileitung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (14) aus Gummi besteht.

9. Freileitung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, mit einer durch den Abstand zweier Leitungsmasten zur Befestigung des Bündelleiters (1) definierten Spannfeldlänge, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Dämpferseil (11) in Leitungslängsrichtung (3) zumindest über einen Teilabschnitt der Spannfeldlänge erstreckt.

10. Freileitung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Teilleiterpaar (10) des Bündelleiters (1) eine Dämpfungsvor richtung [Schwingungsdämpfer (6), Dämpferseil (11)] befestigt ist.

11. Freileitung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Teilleiterpaar (10) in Leitungslängsrichtung (3) mehrere Dämpfungsvorrichtungen [Schwingungsdämpfer (6), Dämpferseil (11)] be festigt sind.