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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erhöhen von
Masten, insbesondere im Hochspannungsfreileitungsbau, mit einem
Masterunterteil und einem Mastoberteil.
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Bei
der Auslegung von Hochspannungsfreileitungen wurden bisher nach
VDE 0210 die Mindestabstände
der Leiter zum Boden bzw. zu Objekten bei einer Leiterseiltemperatur
von +40° Celsius
zugrunde gelegt. Neue Erkenntnisse haben gezeigt, dass diese Abstände – besonders
im Sommer bei hohen Außentemperaturen
und hohen Auslastungen der Freileitungen – nicht ausreichend sind. Aus
diesem Grund gehen die Energieversorgungsunternehmen verstärkt dazu über, ihre
Freileitungen für
eine Leiterseiltemperatur von +60° Celsius
bzw. +80° Celsius
auszulegen.
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Ein
zu starkes Durchhängen
der Leitungen zwischen den Masten kann auf verschiedenen Wegen vermieden
werden. Ein Weg ist, die Seilspannung zu erhöhen. Das hat zur Folge, dass
die Masten verstärkt
werden müssen.
Ein anderer Weg ist, die Masten unter Beibehaltung der vorhandenen
Seilspannung zu erhöhen.
Bei einer Masterhöhung
können
entweder Parallelschüsse
eingebaut werden oder die Masten erhalten ein neues Mastunterteil
mit einer geänderten
Breitenzunahme.
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Die
Masterhöhung
erfolgt im Allgemeinen aufgrund von zeitlichen Vorgaben mit einem
Autokran, wobei der Einsatz dieser Fahrzeuge in verschiedenen Fällen problematisch
ist. Eingeschränkte Zufahrtsmöglichkeiten,
Platzprobleme beim Aufstellen des Autokrans oder lange Zufahrten über ausgelegte
Fahrbohlen machen den Einsatz dieser sogenannten Mobilkräne teilweise
unwirtschaftlich oder sogar unmöglich.
Auf unzugänglichem
Gelände
kann die Masterhöhung
mit einem Hubschrauber durchgeführt
werden. Das ist zeitaufwendig und teuer.
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Aus
der
JP 5-214845 A ist
ein Verfahren zur Erhöhung
von Masten bekannt, bei dem die Seilspannung und Neigung von Abspannseilen,
die jeweils von einer Winde zu einem Mastoberteil verlaufen, überwacht
wird. Zur Masterhöhung
wird im Inneren des zu erhöhenden
Mastes eine Montagevorrichtung aufgebaut, unterhalb deren Spitze
das Mastoberteil befestigt, ein Stoß zwischen einem Mastunterteil
und einem Mastoberteil gelöst,
und das Mastoberteil dann angehoben. Anschließend wird ein Zwischenschuss
zwischen dem Mastunterteil und dem Mastoberteil eingefügt und mit
dem Mastunterteil verbunden, das Mastoberteil abgesenkt und mit
dem Zwischenschuss verbunden sowie die Montagevorrichtung entfernt.
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Aus
der
DE 43 01 467 A1 ist
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verlängern eines im Betrieb befindlichen
Freileitungsmastes bekannt, bei dem eine hydraulische Greifzüge aufweisende
Hebevorrichtung an dem zu verlängernden
Freileitungsmast platziert und in wenigstens zwei zueinander im Abstand
befindlichen Ebenen mit dem Mast verbunden wird.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen,
mit dem bzw. der eine Masterhöhung
kostengünstig
durchgeführt werden
kann. Die Masterhöhung
soll – bei
Stabilisierung des anzuhebenden Mastoberteils auf einfache Weise – insbesondere
bei Masten ermöglicht
werden, die in einem schwer zugänglichen
Gelände
stehen und mit einem Autokran nicht erreicht werden können. Die
Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Erhöhen von Masten, insbesondere
im Hochspannungsfreileitungsbau, mit einem Mastunterteil und einem
Mastoberteil durch die folgenden Schritte gelöst:
- a)
Im Inneren des zu erhöhenden
Mastes wird eine Montagevorrichtung mit einem Montagestiel und mindestens
zwei längs
dem Montagestiel verschiebbaren Zentriereinrichtungen aufgebaut,
- b) mehrere Zugseile werden unterhalb der Spitze der Montagevorrichtung
an dem Mastoberteil befestigt und über die Spitze der Montagevorrichtung
zu Greifzügen
geführt,
- c) der Stoß zwischen
dem Mastoberteil und dem Mastunterteil wird gelöst,
- d) das Mastoberteil wird mittels der Zugseile angehoben und
dabei mit den mindestens zwei Zentriereinrichtungen relativ zu der
Montagevorrichtung zentriert,
- e) das Mastunterteil wird entfernt,
- f) es wird ein neues Mastunterteil eingesetzt,
- g) das Mastoberteil wird abgesenkt und mit dem neuen Mastunterteil
verbunden,
- h) die Montagevorrichtung wird entfernt.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
können
Masterhöhungen
an Masten ausgeführt
werden, die in unwegsamem Gelände
stehen. Die Kosten für einen
Hubschraubereinsatz können
eingespart werden. Außerdem
können
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
kürzere
Montagezeiten erreicht werden. Dadurch verkürzen sich die Freischaltzeiten
der Hochspannungsleitungen. Selbstverständlich können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
und der efindungsgemäßen Vorrichtung
auch Masterhöhungen
auf einem normalen Gelände
durchgeführt
werden.
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Alternativ
können
bei dem vorab geschilderten Verfahren nach den Schritten a) bis
d), d. h. nach dem Anheben des Mastoberteils, auch die folgenden Schritte
durchgeführt
werden:
- e) Es wird ein Zwischenschuß eingesetzt
und mit dem Mastunterteil verbunden,
- f) das Mastoberteil wird abgesenkt und mit dem Zwischenschuß verbunden,
- g) die Montagevorrichtung wird entfernt.
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Dieses
Verfahren hat den Vorteil, dass sowohl das Mastoberteil als auch
das Mastunterteil des zu erhöhenden
Mastes weiterverwendet werden können.
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Eine
weitere Lösung
der oben angegebenen Aufgabe sieht die folgenden Schritte vor:
- a) Im Inneren des zu erhöhenden Mastes wird eine Montagevorrichtung
mit einem Montagestiel und mindestens zwei längs dem Montagestiel verschiebbaren
Zentriereinrichtungen aufgebaut,
- b) mehrere Zugseile werden unterhalb der Spitze der Montagevorrichtung
an dem Mastoberteil befestigt und über die Spitze der Montagevorrichtung
zu Greifzügen
geführt,
- c) der Stoß zwischen
dem Mastoberteil und dem Mastunterteil wird gelöst,
- d) das Mastoberteil wird mittels der Zugseile angehoben und
dabei mit den mindestens zwei Zentriereinrichtungen relativ zu der
Montagevorrichtung zentriert,
- e) das Mastunterteil wird bis auf den Maststumpf an der Erdoberkante
entfernt,
- f) es wird ein Zwischenschuss eingesetzt und mit dem Maststumpf
verbunden,
- g) das Mastoberteil wird abgesenkt und mit dem Zwischenschuss
verbunden,
- h) die Montagevorrichtung wird entfernt.
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Diese
Lösung
hat den Vorteil, dass ein Mastunterteil mit einer anderen Breitenzunahme
als das ursprüngliche
Mastunterteil verwendet werden kann.
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Eine
besondere Ausführungsart
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zugseile über Umlenkrollen
geführt werden,
die an dem Mastoberteil befestigt sind. Dadurch wird eine Beschädigung der
Zugseile beim Anheben des Mastoberteils vermieden.
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Eine
weitere besondere Ausführungsart
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Greifzüge in Bodennähe befestigt
werden. Das hat den Vorteil, dass die Greifzüge leicht vom Bedienungspersonal
erreicht werden können.
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Eine
weitere besondere Ausführungsart
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Montagevorrichtung
beim Durchführen
der Masterhöhung durch
Ankerseile abgespannt wird. Dadurch wird ein sicherer Stand der
Montagevorrichtung bei der Durchführung der Masterhöhung gewährleistet.
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Eine
weitere besondere Ausführungsart
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Montagevorrichtung
mittels eines Abspannrahmens an dem Mastunterteil befestigt wird.
Das hat den Vorteil, dass eventuell auf die Anbringung von Ankerseilen verzichtet
werden kann.
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Eine
weitere besondere Ausführungsart
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des zu lösenden Stoßes ein
Rahmen an dem Mastoberteil befestigt wird und, dass die Umlenkrollen
in Höhe
des Rahmens an dem Mastoberteil angebracht werden. Dadurch wird
verhindert, dass sich das Mastoberteil beim Anheben zusammenzieht
und beschädigt
wird.
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Eine
weitere besondere Ausführungsart
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass beim Anheben des
Mastoberteils mehrere Ankerseile unterhalb der untersten Traverse
des Mastoberteils angebracht werden. Dadurch wird eine Stabilisierung des
Mastoberteils beim Anheben erreicht. Die Ankerseile können beim
Anheben des Mastoberteils entweder manuell oder hydraulisch nachgeregelt
werden.
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Eine
weitere besondere Ausführungsart
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Mastoberteil
beim Anheben mit mindestens zwei Zentriereinrichtungen relativ zu
der Montagevorrichtung zentriert wird. Dadurch wird eine erhebliche
Stabilisierung des Mastoberteils beim Anheben erreicht.
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Eine
weitere besondere Ausführungsart
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Tragkreuz, das
zur Befestigung der Greifzüge
dient, in der Mitte des Mastfundaments aufgelegt und mit Keilen arretiert
wird, bevor die Montagevorrichtung aufgebaut wird. Bei Masten mit
aufgeteilter Grundung kann das Tragkreuz auf ausgelegte Fahrbohlen
aufgelegt werden.
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Die
oben angegebene Aufgabe ist bei einer Vorrichtung zum Durchführen des
vorab geschilderten Verfahrens dadurch gelöst, dass die Montagevorrichtung
folgendes umfasst:
- – eine im Inneren des zu erhöhenden Mastes
aufbaubare Montagevorrichtung mit einem Montagestiel und mindestens
zwei längs
dem Montagestiel verschiebbaren Zentriereinrichtungen
- – Greifzüge sowie
Umlenkrollen und mehrere Zugseile, wobei letztere unterhalb der
Spitze der Montagevorrichtung an dem Mastoberteil befestigbar sind
und über
die Spitze der Montagevorrichtung zu den Greifzügen führbar sind, und wobei jeweils
eine Umlenkrolle für
jedes Zugseil an der Spitze des Montagestiels angebracht ist,
mit
der Funktion, dass nach dem Lösen
des Stoßes
zwischen dem Mastoberteil und dem Mastunterteil das Mastoberteil
mittels der Zugseile angehoben und dabei mit den mindestens zwei
Zentriereinrichtungen relativ zu der Montagevorrichtung zentriert
werden kann, das Mastunterteil entfernt, ein neues Mastunterteil
eingesetzt und das Mastoberteil abgesenkt und mit dem neuen Mastunterteil
verbunden werden kann, und sodann die Montagevorrichtung entfernt
werden kann.
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Eine
weitere besondere Ausführungsart
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Montagestiel am oberen Ende eine
Kopfplatte aufweist, auf der ein Haltekreuz mit mehreren Befestigungsmitteln
angebracht ist. Die Befestigungsmittel dienen zum Anbringen der
Umlenkrollen und/oder zum Abankern des Montagestiels.
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Eine
weitere besondere Ausführungsart
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass an den Befestigungsmitteln die
Umlenkrollen montiert sind, über
welche die Zugseile von dem Mastoberteil zu den Greifzügen geführt werden,
die in Bodennähe
angeordnet sind. Die Greifzüge
sind Hebezeuge, die zum Anheben des Mastoberteils dienen. Sie können manuell
oder maschinell angetrieben werden.
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Eine
weitere besondere Ausführungsart
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Montagestiel am unteren Ende
ein Tragkreuz aufweist, an dem Befestigungsmittel für die Greifzüge angebracht
sind. Die Befestigungsmittel können
außerdem
zum Befestigen des Montagestiels am Erdaustritt des Mastes verwendet
werden.
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Eine
weitere besondere Ausführungsart
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriereinrichtungen zwischen dem
Montagestiel und dem Mastoberteil angeordnet sind und jeweils einen
Rahmen umfassen, der innen mit vier Rollen und außen mit
Mitteln zur Befestigung an dem Mastoberteil ausgestattet ist. Die
Zentriereinrichtungen werden auch als Rollenfenster bezeichnet.
Der Rahmen wird so an dem Mastoberteil befestigt, dass die Rollen
beim Anheben des Oberteils des Mastes an dem Montagestiel entlanggleiten.
Zur Stabilisierung des Mastoberteils sind mindestens zwei solche
Rollenfenster erforderlich.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung
beispielhafte Ausführungen
im Einzelnen beschrieben sind.
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1 zeigt
einen Mast, bei dem eine Masterhöhung
durchzuführen
ist;
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2 zeigt
den Mast aus 1 mit eingebauter Montagevorrichtung;
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3 zeigt
den Mast aus 1 mit angehobenem Oberteil;
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4 zeigt
den Mast aus 1 mit angehobenem Oberteil und
ausgebautem Unterteil;
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5 zeigt
den Mast aus 1 mit angehobenem Oberteil und
einem neuen Unterteil; und
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6 zeigt
den Mast aus 1 mit abgesenktem Oberteil und
neuem Unterteil.
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In 1 ist
der Tragmast einer (nicht dargestellten) Hochspannungs-Doppelleitung
gezeigt. Der Mast umfasst ein Mastunterteil 1 und ein Mastoberteil 2.
Das Mastunterteil 1 ist durch ein (nicht dargestelltes)
Fundament im Boden 3 verankert. Eine gestrichelte Linie 4 deutet
einen Stoß an,
der zwischen dem Mastunterteil 1 und dem Mastoberteil 2 ausgebildet
ist. Von dem Mastoberteil 2 gehen zwei Traversen 5 und 6 aus,
an denen Isolatoren 7 angebracht sind. Die Isolatoren stellen
den Abstand zwischen dem Mast und den (nicht dargestellten) Leitungen her.
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In 2 ist
dargestellt, wie eine Montagevorrichtung 10 im Inneren
des Mastes angeordnet ist. Die Montagevorrichtung 10 wird
von einem Montagestiel 11 gebildet, der aus Grundelementen
zusammengesetzt sein kann. Dabei kann es sich um geschweißte, räumliche
Fachwerkträgerelemente
mit einem Querschnitt von 0,50 m × 0,50 m und Längen von
1,00 m bzw. 3,00 m handeln. Die Eckwinkel der Fachwerkelemente sind
in der Stahlgüte
St 52, die Diagonalen in der Stahlgüte St 37 ausgeführt.
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Das
untere Ende des Montagestiels 11 ist mit einem Tragkreuz 12 verschraubt,
das auf dem Fundament des Mastes aufliegt. Das Tragkreuz 12 wird von
zwei Doppel-T-Trägern
gebildet. An die äußeren Enden
der Träger
ist jeweils eine Lasche mit zwei Bohrungen angeschweißt. Eine
der Bohrungen dient jeweils zur horizontalen Abspannung des Montagestiels
am Boden. Die andere Bohrung dient jeweils zur Befestigung von hydraulischen
Greifzügen 13 und 14.
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Oberhalb
des zu lösenden
Stosses 4 ist ein Aussteifungsrahmen 15 an dem
Mastoberteil 2 angebracht. Der Aussteifungsrahmen 15 dient
dazu, ein Zusammenziehen der vier Eckstiele des Mastoberteils 2 beim
Anheben zu verhindern. An jedem Eckstiel ist in Höhe des Aussteifungsrahmens 15 eine Umlenkrolle
angebracht, von denen in der dargestellten Ansicht nur die mit 16 und 17 bezeichneten
Umlenkrollen zu sehen sind.
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Zwei
Zentriervorrichtungen sorgen dafür, dass
das Mastoberteil 2 beim Anheben relativ zu dem Montagestiel 11 zentriert
bleibt. Die Zentriervorrichtungen, die auch als Rollenfenster bezeichnet
werden, werden von Rahmen 35, 36 mit vier innenliegenden
Rollen gebildet. Die Rahmen 35, 36 sind jeweils mit
vier Spannschlössern
und Klemmvorrichtungen an den Eckstielen des anzuhebenden Mastoberteils befestigt.
Die Rollen im Inneren der Rahmen 35, 36 gleiten
beim Anheben des Mastoberteils an dem Montagestiel entlang. Zur
Stabilisierung des Mastoberteils 2 sind mindestens zwei
Rollenfenster erforderlich.
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An
der Spitze des Montagestiels 11 ist ein Haltekreuz 13 befestigt,
das aus zusammengeschweißten
Doppel-T-Profilen gebildet ist. Das Haltekreuz 13 ist auf
einer Kopfplatte des Montagestiels festgeschraubt. An den Enden
des Haltekreuzes 13 ist jeweils eine Lasche angeschweißt, an denen
jeweils eine Umlenkrolle 18, 19 angebracht ist.
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An
dem Haltekreuz 13 sind auch Zugseile 20 und 21 befestigt.
Die Zugseile 20 und 21 verlaufen von dem Haltekreuz 13 zu
den Umlenkrollen 16 und 17 an dem Mastoberteil 2.
Dort werden sie von den Umlenkrollen 16 und 17 umgelenkt
und verlaufen zu den Umlenkrollen 18 und 19, die
an dem Haltekreuz 13 angebracht sind. Dort werden sie umgelenkt
und verlaufen zu den Greifzügen 13 und 14,
durch die sie mit einer Zugkraft beaufschlagt werden können.
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In 3 ist
der Zustand gezeigt, nachdem die Zugseile 20 und 21 durch
die Greifzüge 13 und 14 mit
einer Zugkraft beaufschlagt und verkürzt wurden. Das Mastoberteil 2 ist
gegenüber
seiner ursprünglichen
Lage um die Höhe
H angehoben. Der Montagestiel 11 wird dabei durch Ankerseile 22 und 23 am Umkippen
gehindert. Das Mastoberteil 2 wird durch Ankerseile 24 und 25 in
seiner Lage stabilisiert. An den Ankerseilen 24, 25 und
sind Kunststoffisolatoren 37, 38, 39, 40 angebracht.
Die Kunststoffisolatoren 37–40 verhindern, daß Stromschläge von eventuell herabfallenden strombeaufschlagten
Teilen auf den Mast oder den Boden übergehen. Derartige Kunststoffisolatoren
können
auch an den Ankerseilen 22, 23 vorgesehen sein.
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In 4 wurde
das Mastunterteil 1 des Mastes entfernt. Statt dem Auswechseln
des kompletten Mastunterteils kann auch ein Zwischenschuß zwischen
das Mastunterteil und das Mastoberteil eingesetzt werden.
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In 5 ist
ein neues Mastunterteil 30 unter dem Mastoberteil 2 angeordnet.
Das neue Mastunterteil 30 ist höher als das alte Mastunterteil 2.
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In 6 ist
das Mastoberteil 2 mit dem neuen Mastunterteil 30 verbunden.
Der in 6 dargestellte Mast aus dem Mastoberteil 2 und
dem neuen Mastunterteil 30 ist höher als der in 1 dargestellte
Mast. Die Ankerseile 22 bis 24 und die Montagerichtung 10 können entfernt
werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
funktioniert wie folgt. Im Inneren des zu erhöhenden Mastes wird zunächst der
Montagestiel 11 errichtet. Daraufhin werden an dem Montagestiel 11 an
der Spitze vier Zugseile 20, 21 befestigt. Die
vier Zugseile 20, 21 werden jeweils mittels einer
Umlenkrolle 16, 17 an dem Mastoberteil 2 befestigt und über eine
zweite Umlenkrolle 18, 19 an der Spitze des Montagestiels 11 nach
unten geführt.
Hier laufen sie durch hydraulische Greifzüge 13, 14.
Nach dem Lösen
des Stoßes 4 wird
das Mastoberteil 2 mittels der Greifzüge 13, 14 angehoben.
Anschließend
kann ein Zwischenschuß oder
ein neues Mastunterteil 30 eingebaut und mit dem Mastoberteil 2 verbunden
werden.
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Aus
Gründen
der Übersichtlichkeit
sind in den 2 bis 6 jeweils
nur zwei Zugseile 20 und 21 dargestellt. In Wirklichkeit
sind vier Zugseile paarweise gegenüberliegend über Umlenkrollen an dem Mastoberteil
befestigt.