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Isolator-Traverse zur Halterung von Leiterseilen an Hochspannungsmasten
und in Freiluftschaltanlagen Bisher werden die Hochspannungsmaste von Freileitungen
aus Metall, beispielsweise aus Stahl oder Aluminium, hergestellt, und an den Mast
sind mit Hilfe von Traversen oder Auslegern die Seile der Freileitungen unter Verwendung
von Hängeisolatoren befestigt. Zur Erzielung einer Isolierung zwischen den unter
Spannung stehenden Freileitungsseilen -und Erde bzw. dem geerdeten Metallmast werden
meist Hängeisolatorketten oder Langstabisolatoren verwendet. Das eine Ende dieser
Isolatoren ist an der geerdeten Traverse befestigt. An dem anderen Ende ist das
auf Spannungspotential befindliche Leiterseil angebracht. Da die Traverse geerdet
ist, muß der Isolator eine der Höhe der Spannung entsprechende Länge aufweisen.
Außerdem muß der Durchhang der Seile berücksichtigt werden, und auch die tiefste
Stelle des durchhängenden Seiles muß einen ausreichend großen Abstand von der Erdoberfläche
haben. Daraus ergibt sich, daß ein Mast dieser Bauform eine beträchtliche Höhe aufweist.
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Auch ist es bekannt, bei metallischen Traversen, die starr am Leitungsmast
befestigt sind und an deren Ende ein die Leitung tragender Isolator angebracht ist,
durch nachträgliches Anbringen von Kunststoffüberzügen, die die ganze Traverse oder
aber nur Teilstücke bedecken, die Kriechstromfestigkeit zum geerdeten Mast hin zu
erhöhen.
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Weiterhin ist auch eine Traverse für Frei- oder Fahrleitungen bekannt,
die aus einem armierten, insbesondere glasfaserverstärktem Kunststoffprofilstab
besteht, an welchem die Leiterseile unmittelbar befestigt sind. Diese Isolator-Traverse
wird starr an dem Mast befestigt mittels Klemmelementen, wobei zur Abstützung der
Traverse ein als isolierendes Zugglied aufgebautes Zugteil verwendet wird.
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Die Erfindung betrifft eine Isolator-Traverse zur Halterung von Leiterseilen
an Hochspannungsmasten und in Freiluftschaltanlagen, wobei die Leiterseile unmittelbar
ohne Zwischenschaltung von Abspann-oder Hängeisolatoren an der Isolator-Traverse
befestigt sind.
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Erfindungsgemäß ist die Isolator-Traverse zwischen den Aufhängestellen
zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit in bekannter Weise durch Isolierschirme aus
Kunststoff in einen oder mehrere Isolierabschnitte verschiedenen Spannungspotentials
aufgeteilt und durch ein metallisches Tragseil in horizontaler Lage schwenkbar gehalten
und das Tragseil bei mehreren auf der Isolator-Traverse unmittelbar aufgehängten
Leiterseilen zwischen den Isolierabschnitten der Leiterseile verschiedener Phase
befestigt.
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Diese neue Isolator-Traverse ist im Gegensatz zu den bereits bekannten
Isolator-Traversen für hohe und höchste mechanische Beanspruchungen im Hochspannungs-Freileitungsbau
geeignet. Sie bringt einerseits den wesentlichen Vorteil der Verringerung der Masthöhe
durch den Fortfall von isolierenden Abspann- bzw. Hängegliedern, andererseits gestattet
sie durch die schwenkbare Ausbildung der Kunststofftraverse die Aufnahme aller auftretenden
Zugbeanspruchungen und einen gewissen Ausgleich der Kräfte. Nicht zuletzt ermöglicht
sie gleichzeitig in einfacher Weise die Erhöhung der überschlagsfestigkeit und -die
Ableitung von Spannungsüberschlägen zwischen Leitern verschiedenen Potentials in
einen Erdschluß.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt, und zwar zeigt zum Vergleich F i g. 1 einen Mast mit Traversen nach
der Erfindung mit blanken Leiterseilen, F i g. 2 einen Mast mit Traversen nach der
Erfindung mit teilisolierten Leiterseilen; F i g. 3 zeigt Einzelheiten der Traversen
eines Mastes mit blanken Leiterseilen, F i g. 4 Einzelheiten der Traversen eines
Mastes mit teilisolierten Leiterseilen; F i g. 5 schließlich stellt einen Querschnitt
durch eine Traverse der F i g. 3 an der Stelle A -B dar.
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Die F i g. 1 zeigt schematisch einen Mast nach der Erfindung, bei
dem die Traversen entweder ganz aus Isoliermaterial bestehen oder bei denen das
Metall der Traversen mit Isolierstoff umhüllt ist. Die blanken Leiterseile liegen
unmittelbar auf den Traversen auf und sind daran in geeigneter, später noch erläuterter
Weise befestigt. Die Linie x-x zeigt die tiefste Stelle des Durchhangs der Leiterseile
an. Ein Mast in dieser Bauform ist zwar niedriger als ein ähnlicher Mast, bei dem
Hängeisolatoren für die Befestigung der Leiterseile verwendet werden, jedoch läßt
sich noch eine weitere Verringerung der Höhe erreichen.
Ein Beispiel
hierfür zeigt die F i g. 2. Hier handelt es sich um einen Mast, bei dem unter der
Voraussetzung gleicher Spannung Leiterseile verwendet werden, die teilisoliert sind.
Diese teilisolierten Leiterseile liegen wiederum auf den isolierten Traversen auf.
Wegen der Verwendung der Teilisolation können die übereinander angeordneten Traversen
näher zusammengerückt werden. Im übrigen bezeichnet die Linie x-x wiederum den tiefsten
Punkt des Durchhangs der Leiterseile im freien Spannfeld: Bei der Anordnung nach
F i g. 2, d. h. bei der Verwendung von teilisolierten Leiterseilen ist eine Verringerung
der Höhenabmessungen im Vergleich mit F i g. 1 deshalb möglich, weil der Höhenabstand
zwischen übereinander angeordneten teilisolierten Leiterseilen erheblich verringert
werden -kann. Dies hängt damit zusammen, daß bei Verwendung blanker Seile auf die
Gefahr des Zusammenschlagens zweier lotrecht oder annähernd lotrecht übereinanderliegender
Seile geachtet werden muß: Wenn sich an den Leiterseilen ein Eisbehang bildet und
gelegentlich bei einem der Seile .das Eis abfällt, kommt es .vor, daß das Seil springt,
d. h. in die Höhe schnellt. Im. Zusammenhang mit dieser erheblichen Formänderung
-nähert sich das untenliegende Seil dem darüber angeordneten Seil. Sind die Seile
blank, so muß auch trotz .des Springens, d. h. bei der ungünstigsten Annäherung
der beiden Seile, noch ein Sicherheitsabstand vorhanden sein, der beispielsweise
bei einer 100-kV-Leitung 1,2 m beträgt.
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Es ist ein Vorteil der teilisolierten Leitung, daß sich solche Leitungen
kurzzeitig bis zur Berührung nähern können, ohne daß betriebliche Schwierigkeiten
entstehen. Diese vorteilhafte Eigenschaft der teilisolierten Leitung ist der Grund
dafür, daß beim gleichen Erdabstand (Linie x-x) der durchhängenden Leitungsseile
in F i g. 1 und 2 der Leitungsabstand zwischen den .unteren Leitungen und den darüber
angeordneten Leitungen bedeutend geringer bemessen werden kann.
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Eine Eigenart der neuen Ausführungsform besteht . darin, daß: die
Aufhängestelle der Leitungsseile an der Traverse isoliert ausgebildet ist und daß
die Außenwände zwischen dieser Befestigungsstelle und der geerdeten- Stelle der
Traverse zwecks Erhöhung des Kriechweges eine der Höhe der Spannung angepaßte Zahl
von Isolierschirmen aufweisen.
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Ein Ausführungsbeispiel für einen Mast dieser Art zeigt die F i g.
3. Der Maststiel 1 besteht beispielsweise aus armiertem Beton, ist daher korrosionsfrei
und wetterfest. Der schwerwiegendste Nachteil der sonst üblichen Eisenkonstruktion
ist dadurch vermieden. Bei Eisenmasten müssen nämlich zwecks Ausbesserung von Korrosionsschäden
die Leitungen für eine mehr oder minder lange Zeit spannungslos gemacht werden.
An dem Mast sind Scharniere 2 befestigt, gegebenenfalls mit eingegossen. Sie dienen
dazu, die Traverse mit dem Mast zu verbinden, und zwar so, daß eine Schwenkung der
Traverse möglich ist. An den Stellen 3 sind Scheiben aus extrem hartem Kunststoff
eingefügt, die im Bedarfsfall unzulässige Reibungskräfte verhindern und ein Schmiermittel
im Scharnier zur Vermeidung der Reibungskräfte erübrigen.
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An den Scharnieren sind die Traversen, und zwar die obere Traverse
4 und die untere Traverse 5, befestigt. Die Traversen 4, 5 bestehen aus einem duroplastischen
Kunststoff, beispielsweise Gießharz, in das Befestigungselemente 6, _7, 8 aus Stahl
eingebettet sind. Die Abstände zwischen den spannungsführenden Teilen und den auf
Erdpotential befindlichen eingebetteten Stahleinlagen sind so bemessen, daß ein
frühzeitiger Koronaeinsatz nicht zu befürchten ist. Die Stahleinlagen .werden vor
dem Umhüllen mit Kunststoff mittels eines Sandstrahlgebläses aufgerauht, so daß
der Kunststoff mit der Stahloberfläche eine innige Verbindung eingeht und eine einwandfreie
Übertragung der verschieden auftretenden Kräfte an der Traverse gewährleistet. Die
Kunststoffumhüllung der Traversen ist in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise
mit Isolierschirmen versehen.
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Die Leiterseile 9 sind bei diesem Ausführungsbeispiel blank und liegen
in einer Hohlkehle der Kunststofftraverse. Die Hohlkehle ist durch einen Deckel
10 verschlossen, und zwar ist der Deckel so geformt, daß .er das Leiterseil in die
Hohlkehle hineinpreßt. Der Deckel wird mit Schrauben an die Einpreßmuttern angeschraubt.
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Im Fall eines Leiterbruches oder beim Auftreten von ungleichmäßigen
Zusatzlasten auf die Leiter an zwei aufeinanderfolgenden Spannfeldern würden sich
etwa vorhandene Hängeisolatoren dem erhöhten Seilzug entsprechend schräg .einstellen.
Die- durch die et höhten Belastungen auf den Mast wirkenden Torsionskräfte
werden durch das Ausschwenken der Hängeisolatoren gemildert.
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Eine weitere bekannte Art der Aufhebung der Torsionskräfte auf einen
Mast infolge Leiterbruch ist die Verwendung von ausschwenkbaren Traversen. Mit Rücksicht
auf das Fehlen von Hängeisolatoren ist inä vorliegenden Fall die Anwendung der Schwenktraversen
besonders wichtig.
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Nach dem Vorschlag der Erfindung ist die schwenkbare Traverse einmal
an dem Scharnier 2 am Mast, zum anderen durch ein Tragseil 11 am Mast befestigt,
wie die F i g. 3 zeigt. Das Tragseil 11 dient nicht nur als tragendes Element zwischen
der Traverse und dem Mast, sondern schränkt gleichzeitig auch die Bewegung der Traverse
beim Ausschwenken infolge eines Leiterbruches ein. Die Traverse beschreibt beim
Ausschwenken einen Kreisbogen, dessen Länge von dem Gleichgewicht der wirksamen
Kräfte abhängig ist. Das Tragseil 11 ist an der im Kunststoff der Traverse
eingebetteten Stahleinlage G bzw. 8 befestigt. Zur Verhinderung von Kurzschlüssen
zwischen zwei spannungsführenden Leitern 9 an der unteren Traverse 5 wird das Erdpotential
des Tragseiles 11 durch einen Metallring 12 auf einen kleinen Teil der Oberfläche
der isolierten Traverse übertragen, so daß es bei Ausbildung von Kriechströmen infolge
von Witterungseinflüssen nur zu einem Überschlag vom Leiter zur Erde kommen kann
nicht aber von Leiter zu Leiter.
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Zur Verfestigung der Oberfläche der Traverse gegen Kriechströme, die
im Fall einer Verschmutzung auf dem Isoliermaterial entstehen können, kann nach
Fertigstellung der Traverse eine dünne Schicht eines die Oberfläche des Kunststoffs
veredelnden thermoplastischen Kunststoffs, z. B. Polytetrafluöräthylen; aufgedampft
werden.
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Im Fall der Verwendung von teilisolierten, beispielsweise mit Polyvinylchlorid
im Extruderverfahren umhüllten Leitern wird das Problem der Beherrschung der Kriechströme
zu einem Problem zweiter Ordnung. Es können sich, da keine blanken, spannungsführenden
Teile mehr vorhanden sind, keine direkten Kriechströme von Potential zu Potential
ausbilden;
vielmehr kann es hierbei nur noch zur Ausbildung von
kapazitiven Verschiebungsströmen kommen, deren Größenordnungen weit unter dem Bereich
der normalen Kriechströme liegen. Aus diesem Grund können auch die Kriechwege bei
der Verwendung von isolierten Leitern vermindert werden. Die F i g. 4 zeigt die
Darstellung eines Mastes mit Kunststofftraversen, auf denen teilisolierte Leiter
9 befestigt sind. Die Befestigung der Leiter erfolgt hier durch einen konischen
Kunststoffkeil 13, der in einer schwalbenschwanzartigen Aussparung in der Traverse
befestigt wird. Zur Sicherung gegen Herausrutschen des Keiles wird dieser mit der
Traverse mittels Kunststoffbolzen verstiftet.
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Bei der Verwendung von isolierten Leitern ergibt sich nicht nur eine
Verkleinerung in der Höhe des Mastes. Durch die Verkürzung der Traversen und ihre
Ausschwenkbarkeit bei ungleichmäßigen Lasten der einzelnen Spannfelder werden die
auf dem Mast einwirkenden Kräfte infolge der Verkürzung des Hebelarmes auf ein Minimum
eingeschränkt, so daß bei Stahlmasten ein Teil der Verstrebungen und bei armierten
Betonmasten ein Teil der Stahlarmierungen eingespart werden kann. Transport- und
Montagebedingungen werden vereinfacht, und die Herstellungskosten sowohl für den
Mast als auch für das Fundament werden gesenkt.