DE7535613U

DE7535613U - Vorrichtung zur Verhinderung von mechanischen Schwingungen an Hochspannungsfreileitungen

Info

Publication number: DE7535613U
Application number: DE19757535613
Authority: DE
Original assignee: Ceramtec GmbH
Current assignee: Ceramtec GmbH
Priority date: 1975-11-08
Filing date: 1975-11-08
Publication date: 1976-05-06
Also published as: FR2331179B3; IT1058403B; FR2331179A1; JPS5258892A

Description

Vorrichtung zur Verhinderung von mechanischen Schwingungen an Eochspannungsfreileitungen

Die Neuerung betrifft einen Phasenabstandshalter zur Verwendung in Hochspannungsfreileitungen.

Die Leiterseile von Hochspannungsfreileitungen sind an den Tragflächen schwingungsmechanisch gekoppelt. Infolge des Zusammentreffens ungünstiger Wind- und TemperaturverheItnisse oder durch Eis-Ansatz können sie zu Schwingungen angeregt werden. Im Falle des Auftretens der Schwingungen können die Freileitungsseile zusammenschlagen und Leitungskurzschlüsse verursachen, wodurch die Seile wegen der auftretenden Lichtbogen beschädigt werden. Im ungünstigen Fall können die Seile auch bei stehenden Lichbögen abschmelzen und herunterfallen, wodurch ernstliche Betriebsstörungen auftreten. Einen wirksamen Schutz gegen die gefährlichen Schwingungen bieten geeignete Schwingungstilger, sogenannte Phasenabstandshalter. Sie dienen als Dämpfungselement zur Verminderung der Schwingung von Freileitungeseilen.

Die Verwendung von Phasenahs'fandshaltern ist bereits in der DT-PS 1 640 894 beschrieben worden. Diese Kunststoffdistanzhalter sind vorzugsweise x-föraig ausgebildet und aus mechanischen Gründen stehen die vier Beine des X-Distanzhalters angenähert senkrecht auf den Seil leitern. Weiter wird ir. der DT-OS 2 ?23 vorgeschlagen, solche Paaaenabstandahalter aus einem isolierenden, zugfesten und biegeelastischen Stab herzustellen, wie zum Beispiel bei ein·» glasfaserverstärkten GFK-.Stab, an dessen Enden kardanisch

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befestigte Seilklemmen angeordnet Bind· Dabei dient der GFK-Stab, dessen Durchmesser nicht 25 mm übersteigen soll, als Kopplungsglied zwischen zwei schwingungsfähigen Phasenleitern. Durch diese konstruktionemäßigen Merkmale sollen gegenphaeige Schwingungen nicht mehr auftreton.

In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dafi bei großen Pha&euabständen und großen Windgeschwindigkeiten die Steifheit der Phasenabstandshalter aus dünnen GFK-Stäben nicht ausreicht. Wegen des niedrigen Elastizitätsmoduls solcher Stäbe kommt es bei großen Phasenabständen zu Durchhängen und Auelenkungen der Phasenabstandshalter, so daß sich die Freileitungeseile bei großen Windgeschwindigkeiten stark nähern. In solchen Fällen nässen in jedem Spannungsfeld zwischen den Phasen mehrere Fbasenabstandshalter parallel eingesetzt werden, so daß hierdurch das Nähern der Freileitungsseile wirkungsvoll verhindert wird. Die Venrendung von Phasenabstandshaltei mit stärkeren GFK-Stäben als 25 mm Durchmesser, die naturgemäß steifer sind, erhöhen die Kosten stark, da solche Stäbe größeren Durchmessers wesentlich kostspieliger herzustellen sind. Ferner werden die Freileitungsseile gewichtemäßig stärker belastet, was sich wieder auf die konstruktiven Maßnahmen am Hochspannungsmast auswirkt.

Die Aufgabe der vorliegenden Neuerung liegt darin, einen Phasenabs tandshal te r zur Verwendung von Hochepannnngsfreileitungen zu schaffen, dessen Biegesteifigkeit auf kostenspareade Weibe wesentlich verbessert wird, wobei sein Gewicht nur unwesentlich erhöht werden soll.

Die Lösung dieser Aufgabe der erfindungsgeräßen Fhasenabstands— halter besteht darin, daß sie aus zwei einzelnen Kxmststoffisolatoren nach dew Verbundprinzip aufgebaut sind, die beide durch ein

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metallisches Kopplungsstück miteinander verbunden sind als auch daß die Steifigkeit der Kopplungsstücke hoher ist sie die Steifigkeit der einzelnen verwendeten GFK-Stäbe in den Verbundisolatoren.

Nach einem weiteren Gedanken der Neuerung liegt das Verhältnis der Produkte von Kopplungestück und GFK-Stab aus Elastizitätsmodul mal äquatorialem Trägheitsmoment zwischen 1,5 und 20. Die vorteilhafte Ausgestaltung der Heuerung besteht somit auch darin, daß das Verhältnis der Produkte von Kopplungsstück und GFK-Stab aus Elastizitätsmodul mal äquatorialem Trägheitsmoment der Beziehung folgt:

20 ^ ^Ek ' ^Tk Ϊ 1,5
^EGFK * ¹GFK

Bei Hochspannungsfreileitungen ist meistens der Phasenabstand gröfier, als die in der Betriebsspannung zugeordnete Schlagweite es erfordert. Insofern ist es leicht möglich, die dem Phaaenabstandshalter zugehörigen Isolatoren ihrer Länge nach der Betriebsspannung des Freileitungssystems zuzuordnen. Dabei kann zum Beispiel die Hälfte des Phasenabstandes fur die elektrische Isolation ausreichen, so daß die andere Hälfte fur das metallische Kopplungestück zur Verfügung steht.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die Kombination von steifen Hetallstaben mit veniger steifen GFK-Stäben im Gegensatz zur Kombination von steifen Metallstäben mit vielen bekannten Materialien keine Probleme der Festigkeit eines solchen Gebildes mit sieh bringt. Wahrend bei der Kombination von Stäben aus den gleichen oder verschiedenen Materialien ait

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unterschiedlicher Steifigkeit durch Ausknicken bleibende Deformationen bzw. Brüche erfolgen, ist es bei der Kombination von GFK-Stäben mit geringerer Steifigkeit und Metallstäben hoher Steifigkeit möglich, daß keine Leitungsstörungen auftreten. Andererseits kann die Steifigkeit eines Phasenabstandshalters durch Verwendung eines steifen Kopplungsstückes um das Drei- bis Vierfache seiner Steifheit gegenüber der Verwendung eines durchgehenden GFK-Stabes erhöht werden. Dabei wird sein Gewicht bei Verwendung günstiger biegesteifer Profile für die Kopplungsstücke gegenüber einem durchgehenden Isolator nicht oder nur geringfügig erhöht. Mit der erfindungsgemäßen Erneuerung lassen sich die Seilschwingungen auch bei großen Phasenabständen und großen Seildurchhängen auch bei einer geringen Anzahl pro Spannungsfeld wirkungsvoll verhindern.

Die Neuerung wird anhand der Figur 1 näher erläutert, die ein praktisches Ausführungsbeispiel zeigt.

In Fig. 1 ist die Aufsicht des neuerungrgemäßen Phasenabs-bandshalters dargestellt.

Die Neuerung besteht aus zwei Isolatoren Jl_ und j2, die nach dem Verbundprinzip aus Kunststoff hergestellt sind. Derartige Isolatoren haben sich in der Praxis bereits gut bewährt und sind wegen ihres geringen Gewichtes ideal als isolierende Elemente in Phasenabstandshaltern. Diese beiden Isolatoren sind miteinander durch ein Kopplungsstück 2. verbunden, das beispielsweise als Rohr ausgebildet ist, wobei die Wandstarke des Rohres zweckmäßig zwischen 5 und 20 % des Außendurchmessers liegt. Die Verwendung eines Rohres hat neben hochspannungstechnischen Gesichtspunkten auch den Vorteil eines geringen

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Gewichte· bei optimier Steifheit· An den Enden der Isolatoren befinden sieh metallische Aufhängearmaturen 4^ an die die Phaeenleiter £ mit Hilfe von Sehellen £ beispielsweise angeschraubt werden. Andererseits kann die Befestigung des Kopplungsstueke* 3 *» den Enden der beiden Isolatoren 1 und auch durch Sehraub-, Prefl- oder Splint-Verbindungen durchgeführt werden· Ee mufl nur gewährleistet sein, daß die Verbindung biegesteif ist.

In Pig· 1 ist ferner die Gesamtlänge des Phaaenabstandshalters L_ß-_g und die Länge des Kopplungsstttckes mit L_ bezeichnet. Im Diagramm 1 ist die Wirkungsweise des erfindungagemäßen PhasenabstandshaHers graphiech dargestellt.

Nimmt man auf der Ordinate die Knickkraftverbesserung des Phasenabstandshalters an und auf der Abszisse das Verhältnis der Produkte von Elastizitätsmodul mal äquatorialem Trägheitsmoment von Kopplungestück und GFK-Stab, dann ergeben sich die im Diagramm 1 gezeigten Abhängigkeiten der zum Verhältnis gesetzten Längen von Kopplungsstück und Isolatoren. Hierbei wird davon ausgegangen, daß die Isolatoren 1 und 2 aus GFK-Stäben aufgebaut sind, wobei der Koordinatenursprung 1OO£ der Knickkraft eines Phasenabstandshalters ans einem durchgehenden GPK-Stab darstellt, wobei das Verhältnis der Produkte aus E · I = 1 ist. Die Verstärkungswirkuug der Kopplungsstücke auf die Knickkraft dee Phasenabstandehalters ist zunächst eine Funktion der anteilmäßigen Länge des Kopplungsstückes an den Phasenabs tandehalter. Weiter wird die Steifheit des Phasenabstandshalters wesentlich beeinflußt durch die Steifheit des Kopplungsstückes 3» die das Produkt Elastizitätsmodul mal äquatorialem Trägheitsmoment ausdrückt. Bei den durchge-

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führtev. Messungen hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, daß die Zunahme der Versteifung durch das Kopplungsstück 3 bis zu einem Verhältnis E^ · !g/E/jyg * ¹GFK ^{VOn Ca}* ⁸*^ *^ei allen Längenkombinationen streng linear verläuft, über diesen Wert hinaus ist die Zunahme nur mehr unterschiedlich gering. Bei dieser Steifheit des Kopplungsstückes 3 vird bei optimaler Steifheit des Phasenabstandshalters für das Kopplungsstück kein größeres Gewicht benötigt, als das dazwischenliegende Isolatorteil im Falle der Verwendung eines durchgehenden isolierenden Phasenabstandshalters wiegen würde, wenn z. B. Aluminium-Rohre als Kopplungsstücke verwendet werden. Gegenüber den bekannten Phasenabstandshalter ist die Vorrichtung gemäß der Neuerung etwa nur halb so teuer bei gleichzeitiger Verbesserung der Steifheit um das Drei- bis Vierfache.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann als Phasenobstandshalter bei allen Hochspannungsfreileitungen eingesetzt werden, dabei ist man an keinerlei Einbausysteme gebunden.

Schutzansprüche - 7 -

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Claims

1. Phasenabstandshalter zur Vervendung von Hochspannungs-'freileitungen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus zwei einzelnen Kunststoffisolatoren (l und 2) nach dem Verbundprinzip aufgebaut sind, die beide durch ein metallisches Kopplungsstück (3) miteinander verbunden sind, und daß die Steifigkeit des Kopplungsstückes (3) höher ist als die Steifigkeit des einzelnen, verwendeten GFK-Stabes (l und 2) in den Verbundisolatoren.

2. Phasenabatandshalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Produkte von Kopplungsstück (3) und GFK-Stab (l bzw 2) aus Elastizitätsmodul mal äquatorialem Trägheitsmoment zwischen 1,5 und 20 liegt.

3· Phasenabstandshalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kopplubgsstück (3) ein metallisches Rohr verwendet wird, dessen Wandstärke zwischen 5 and 20 % des Rohraußendurchmessers liegt.

4* Phasenabetandshalter nach den Ansprüchen 1 - 3t dadurch gekennzeichnet, daß Verbundisolatoren verwendet werden, die aus einem GFK-Stab mit nachträglich daran angegossenen Schirmen aus Silikonelastomer verwendet werden.

5. Phasenabstandshalter nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennJfiichnet, daß die Länge des Kopplungsstückes 20 - 80 % der Gesamtlänge des Phasenabstandshalters beträgt.

8. NA11976

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