-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Seil, insbesondere ein Zugseil
für die
Anbringung von Hochspannungsleitungen an Masten.
-
Es
ist bekannt, Elektrizität
oberland mittels auf Masten aufgehängten Hochspannungsleitungen von
einem Ort zum anderen zu transportieren. Ein Hochspannungsnetz mit
einer Betriebsspannung von 240 000 Volt oder höher besteht aus drei Phasen,
die gegeneinander einen Phasenunterschied von 120° aufweisen.
Es ist üblich
auf den Masten oftmals zwei, drei oder sogar vier parallele Hochspannungsnetze nebeneinander
aufzuhängen,
so daß eine
Vielzahl von voneinander einen Abstand aufweisenden, einzelnen Hochspannungsleitern
von den Masten getragen werden.
-
Die
Reparatur oder Erweiterung der Anlagen, beispielsweise die Erweiterung
der Anzahl der von den Masten abgehängten Hochspannungsleiter, die
häufig
praktiziert wird, gestaltet sich als schwierig. Aufgrund der hohen
Betriebsspannungen können Überschläge leicht
auftreten, die lebensgefährlich werden
können.
Aus diesem Grunde wurde bisher im Falle von solchen Reparaturen
oder Erweiterungen die gesamte Anlage abgeschaltet. Dies bedeutet aber
eine erhebliche Unterbrechung der Stromlieferung und dies führt zu einem
erheblichen wirtschaftlichen Verlust für die Elektrizitätsgesellschaft
bzw. für die
Elektrizitätstransportgesellschaften.
-
Es
besteht somit das Bestreben, die Reparatur oder Erweiterung der
von den Masten abgehängten
Leitungen so durchzuführen,
daß die
Anlagen nicht mehr abgeschaltet werden müssen.
-
Die
einzelnen Leiter weisen eine erhebliche Länge auf, teilweise bis zu 5
km zwischen den Verbindungsstellen. Um einen solchen Leiter aufzuhängen, benötigt man
ein Zugseil von etwa der gleichen Länge und von hoher Festigkeit
bei vorzugsweise geringem Eigengewicht.
-
Die
Anwendung von hochfesten Stahlseilen scheidet aus, weil diese hochgradig
leitend sind und somit eine erhebliche Gefahrenquelle darstellen. Selbst
wenn solche Seile nicht direkt in Berührung mit der elektrischen
Spannung kommen, womit stets gerechnet werden muß, ist aufgrund von Koronarentladungen
oder induzierter Ströme
stets mit Überschlägen zu rechnen.
-
Mit
diesem Hintergrund wurden nichtleitende Zugseile aus Kunststoff
auf ihre Eignung untersucht. Im trockenen, unbeschädigten Zustand
können
solche Zugseile bei 300 kV als nichtleitend betrachtet werden. Wird
jedoch das Zugseil beschädigt
oder dringt Wasser in das Zugseil ein, stellt es sich heraus, daß Strom
durch das Zugseil fließen
kann und daß bereits
bei 50 kV gefährliche
Entladungen entstehen. Bei 150 kV wird das Zugseil vollständig beschädigt und
brennt an mehreren Stellen durch.
-
Bei
der praktischen Anwendung von solchen Zugseilen muß man nicht
nur damit rechnen, daß die Seile
beschädigt
werden und in Berührung
mit Wasser gelangen, sondern daß sie
auch schmutzig werden. Ein Zugseil, das für die oben geschriebenen Zwecke
benutzt werden soll, muß daher
auch im beschädigten
Zustand nach Berührung
mit Wasser und im verschmutzten Zustand imstande sein, in der Nachbarschaft
von Hoch spannungsleitern benutzt zu werden, wobei auch die Berührung mit
hochspannungführenden
Leitungen nicht ausgeschlossen werden kann, ohne daß das Zugseil
eine Gefahrenquelle für
die Betriebspersonen darstellt und ohne daß es im Betrieb versagt und/oder
Schaden anrichtet.
-
Zum
Stand der Technik wird zunächst
auf die
DE3116222 verwiesen,
die sich auf die Verwendung von Seilen aus Synthesefasern als Abspannmittel
für aufragende
Metallkonstruktionen wie z.B. Maste oder Antennen bezieht. Die dortige
Beschreibung befasst sich in erster Linie mit der Ausbildung von
Anschlussmitteln, die an einem Ende des Seils angebracht sind, um
dieses mit der aufragenden Konstruktion zu verbinden, und es werden
nur wenige Angaben zu der Ausbildung der verwendeten Seile gemacht.
Es wird lediglich ausgeführt,
dass das von der dortigen Anmelderin hergestellte Seil aus Synthesefasern
aus einer Aramidfaser gefertigt ist und dass diese Seile aus Synthesefasern
entweder zu einem vollen oder zu einem hohlen Geflecht geflochten
oder geklöppelt werden
bzw. dass sie auch aus parallelen Litzen bestehen können, die
mit Stoff oder gegenläufig
gewebtem Garn umwickelt sind. Ferner wird angegeben, dass die Seile
normalerweise auch mit einer Schutzummantelung hergestellt worden
sind, insbesondere einer netzartigen perforierten Polyester-Ummantelung
oder einer Ummantelung aus extrudiertem Copolymer.
-
Die
DE-OS 19648257 beschreibt ein Windenseil, das aus voll dielektrischen
Materialien besteht. Hierzu werden zwei Lagen aus zugfesten Garnen
aus Aramid verwendet, die von einem abriebfesten Kunststoffmantel,
vorzugsweise aus Polyamid, umgeben werden. Die innere Lage der zugfesten Garne
wird gegebenenfalls in Bitumen getränkt. Außerdem können Quellgarne eingebracht
werden, die Wassereintritt verhindern. Diese erst nach veröffentlichte
Schrift
DE 19648257
A1 gibt allerdings nicht an, dass das Windenseil geflochten
sein soll, so dass die für
den Anmeldungsgegenstand zu fordernde Neuheit gegenüber dieser
Schrift gegeben ist.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Seil zu schaffen, daß bei hoher
Festigkeit und geringem Eigengewicht auch nach Berührung mit
Wasser und im beschädigten
oder verschmutzten Zustand imstande ist, in der Nachbarschaft von
hohen Spannungen benutzt zu werden, ohne eine wesentliche Gefahrenquelle
für Personen
darzustellen, und zwar selbst dann nicht, wenn eine Berührung mit
einem Phasenleiter entsteht, der mit 231 kV oder weniger, vorzugsweise
bei noch höheren
Spannungen betrieben wird.
-
Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Zugseil gemäß Anspruch
1 vorgesehen.
-
Mit
dieser Konstruktion gelingt es überraschenderweise
Zugseile zu schaffen, die auch im beschädigten und/oder verschmutzten
Zustand und nach Berührung
mit Wasser, auch bei Berührung
mit Spannungen von 230 kV, als nichtleitend bezeichnet werden können, und
zwar selbst dann, wenn die Spannung an einer Stelle, lediglich 3
m von der Meßstelle
entfernt, am Zugseil angebracht wird. Selbst bei 250 kV konnte bei
dieser Entfernung kein Strom im Milliampere-Bereich gemessen werden.
Bei Spannungen über
250 kV wurden zwar Ströme
im Milliampere-Bereich gemessen, diese entstehen jedoch durch Koronarentladungen.
-
Dieses
Verhalten ist einerseits auf die wasserblockierenden Eigenschaften
der wasserabsorbierenden Mittel zurückzuführen, die bei der Aufnahme von
Wasser sich ausdehnen und die Kapillarspalten im Seil so ausfüllen, daß ein weiterer
Transport von Wasser unterbunden wird.
-
Durch
das Geflecht wird die Außenfläche des Kerns,
der nicht glatt ist geglättet,
so daß bei
der Anbringung der Ummantelung aus dem wasserdichten, nichtleitenden,
thermoplastischen Kunststoff durch Extrusion eine gleichmäßige Dicke
der Ummantelung und eine glatte Oberfläche entsteht, die nicht dazu neigt,
leicht zu verschmutzen oder an dünnen
Stellen zu reißen,
da eben dünne
Stellen durch das Geflecht weitestgehend vermieden werden.
-
Vorzugsweise
bestehen die Kabel des Kerns des erfindungsgemäßen Seils aus Kabeln mit einer ersten
Drehrichtung, einer S-Drehung, und Kabel mit einer entgegengesetzten
Drehung, einer Z-Drehung, wobei die Kabel in einer symmetrisch aufgebauten, dicht
beieinanderliegenden Anordnung angeordnet sind. Durch diese besondere
Anordnung wird ein Seil erreicht, das leicht handzuhaben ist und
nicht dazu neigt, sich in die eine oder andere Richtung zu werfen,
so daß unerwünschte Berührungen
mit Hochspannungsleitungen aufgrund des Verhaltens des Seils nicht
entstehen können.
-
Besonders
günstig
ist es, wenn die Kabel des Kerns parallel zueinander ohne Drehung
verlaufen, da das Seil dann weniger steif und leichter handzuhaben
ist. Im Übrigen
ist bei dieser Anordnung eine geringere Dehnung des Seils unter
Belastung festzustellen, was aufgrund der erheblichen Längen von solchen
Seilen wünschenswert
ist und die Handhabung erleichtert. Wenn der Kern so gebaut ist,
d.h. mit parallel zueinander verlaufenden Kabeln ohne Drehung, dient
das Geflecht außerdem
dazu, die Kabel des Kerns zusammenzuhalten.
-
Die
Kabel des Kerns können
aber auch miteinander verdreht werden, d.h. ein großes Kabel
bilden, das den Kern darstellt. Besonders bevorzugte Ausführungsformen
des Kerns des erfindungsgemäßen Seils
gehen aus den Ansprüchen
5 und 6 hervor, es soll jedoch betont werden, daß die Angaben in diesen Ansprüchen zwar
für ein
erprobtes und für
gut befundenes Seil gelten, daß aber
die Erfindung grundsätzlich
für Seile
der verschiedensten Abmessungen verwendet werden kann, d.h. u.a.
daß der Aufbau
und die Größe der Kabel
des Kerns innerhalb von weiten Grenzen gewählt werden können, wobei weder
die Anzahl der Filamente der einzelnen Kabel noch die bevorzugten
Filamentgrößen, noch
die angegebenen Drehungen als beschränkend anzusehen sind.
-
Das
Geflecht bzw. dessen Fäden
(Zwirne oder Seile) besteht bzw. bestehen vorzugsweise ebenfalls
aus hochfesten, nichtleitenden, endlosen Kunststoffilamenten wie
beispielsweise Aramid.
-
Einerseits
führt dies
dazu, daß das
Seil im Prinzip aus einem einheitlichen Material besteht mit einheitlichen
Eigenschaften und auch dazu, daß die Entsorgung
von verbrauchten, nicht mehr verwendbaren Seilen erleichtert wird.
-
Das
Geflecht besteht vorzugsweise aus einer Anzahl von Kunststofffäden mit
Z-Drehung. Insbesondere wurde ein Geflecht nach den Ansprüchen 9 oder
10 für
günstig
befunden, vor allem im Zusammenhang mit einem Seil nach Anspruch
6.
-
Die
Ummantelung des mit dem Geflecht umgebenen Kerns besteht vorzugsweise
aus einem thermoplastischen Polyurethan.
-
Eine
solche Ummantelung kann mit einem sogenannten "Kreuzkopfextruder" bei relativ hohen Produktionsgeschwindigkeiten
um den fertiggestellten Kern mit Geflecht extrudiert werden und
stellt auch die notwendigen elektrischen Eigenschaften sicher. Eine
solche Ummantelung ist insge samt wesentlich vorteilhafter als eine
Ummantelung aus einem duroplastischem Kunststoff.
-
Eine
besonders günstige
Seilkonstruktion ergibt sich aus Anspruch 12, wobei ein Seil mit
dem wasserblockierenden Mittel nach Anspruch 13 oder Anspruch 14
besonders günstige
technische Eigenschaften aufweist.
-
Ein
Seil der oben beschriebenen Art läßt sich besonders günstig für die Reparatur,
Errichtung oder Erweiterung einer Hochspannungsanlage gemäß Anspruch
18 verwenden.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend näher
erläutert
anhand eines Ausführungsbeispiels
mit Bezug auf die Zeichnungen, die zeigen:
-
1 einen
Längsschnitt
durch ein erfindungsgemäßes Seil,
-
2 einen
Querschnitt durch das Seil der 1 entsprechend
der Schnittebene II-II in einem vergrößerten Maßstab,
-
3 eine
schematische Darstellung einer etwas abgewandelten Ausbildung des
Kerns des erfindungsgemäßen Seils
bei gleichzeitiger Darstellung der Anbringung eines Geflechts, und
-
4 eine
weitere Zeichnung zur Erläuterung
des Prinzips der Anbringung des Geflechts.
-
Wie
aus den 1 und 2 ersichtlich
ist, weist das erfindungsgemäße Seil 10 einen
Kern 12 auf, der aus 19 einzelnen Kabeln 14 besteht.
Es handelt sich um zehn Kabel 14, die zusätzlich mit
der Zahl I identifiziert sind und eine S-Drehung aufweisen, und
neun Kabel 14, die mit der Zahl II ge kennzeichnet sind
und eine Z-Drehung aufweisen. Die symmetrische Anordnung der 19
Kabel 14 ergibt sich ohne weiteres aus der 2.
Jedes Kabel 14 besteht in diesem Beispiel aus sechs endlosen
Filamenten aus Aramid, wobei jedes Filament 1610 Dtex aufweist.
Die sechs Filamente jedes Kabels weisen 34 Drehungen pro Meter auf,
um die einzelnen Kabel zu bilden, unabhängig davon, ob die Kabel eine
S- oder eine Z-Drehung aufweisen.
-
In
der Anordnung gemäß den 1 und 2 verlaufen
die einzelnen Kabel parallel zueinander. 3 zeigt
jedoch, daß sie
auch miteinander verdreht werden können, um ein großes Kabel
zu bilden, das hier den Kern 12 darstellt.
-
Der
Kern 12 ist umgeben von einem Geflecht 16, das
bei der Ausführungsform
gemäß 1 und 2 und
auch bei der Ausführungsform
gemäß 3 und 4 aus
32 einzelnen Kunststofffäden 18 besteht.
Jeder Kunststofffaden 18 besteht wiederum aus zwei endlosen
Filamenten Aramid mit jeweils 1610 Dtex. Von diesen 32 Fäden sind
16 in S-Richtung gedreht mit 58 Drehungen pro Meter, und die verbleibenden
16 sind in Z-Richtung gedreht mit ebenfalls 58 Drehungen pro Meter.
-
Sie
werden zunächst
um jeweilige Klöppelspulen
gewickelt, die schematisch in 4 mit 20 gekennzeichnet
sind, wobei um die Darstellung klarzustellen, nicht alle 32 Klöppelspulen
in 4 gezeigt sind. Die zwei wellenförmig verlaufenden
Linien 22 und 24 zeigen, daß die Hälfte der Klöppelspulen entlang der Bahn 22 (ausgezogene
Linie) in Pfeilrichtung 26 laufen, während sich die andere Hälfte der Klöppelspulen
entsprechend der gestrichelten Bahn 24 in Pfeilrichtung 28 bewegt.
Vorzugsweise bewegen sich alle Klöppelspulen mit Kunststofffäden mit Z-Drehung
in der einen Richtung, beispielsweise 26, während die
anderen Klöppelspulen
mit Kunststofffäden
mit S-Drehung sich in die andere Richtung, beispielswei se 28,
bewegen. Dies ist jedoch nicht zwangsläufig der Fall. Auch andere
Anordnungen können
getroffen werden, beispielsweise, daß die Klöppelspulen abwechselnd Kunststofffäden mit
S- oder Z-Drehung aufweisen.
-
Aufgrund
der sich wiederholenden Überkreuzung
der Spulen bei der Bewegung entlang der zwei Bahnen 22 und 24 kreuzen
sich die einzelnen Kunststofffäden 18 des
Geflechts regelmäßig. Dies
in Kombination mit der stetigen axialen Bewegung des Kerns entsprechend
dem Pfeil 30 führt
zur Ausbildung der typischen Geflechtstruktur 16 gemäß 3.
Es soll kurz darauf hingewiesen werden, daß bei diesen Beispielen die
Ausführung
des Geflechts die gleiche ist, unabhängig davon, ob der Kern 12 eine
parallele Anordnung gemäß 1 und 2 oder
die verdrehte Anordnung gemäß den 3 und 4 aufweist.
-
Die
Pfeile mit der Bezeichnung T in 3 zeigen,
daß die
Kunststofffäden 18 des
Geflechts mit einer gewissen Spannung um den Kern herum gewunden
werden können.
-
Schließlich wird
in einem Kreuzkopfextruder eine Ummantelung 32 um das Geflecht
herum extrudiert. Diese Ummantelung 32 ist für das Seil
gemäß den 1 und 2 mit
parallel zueinander verlaufenden Kabeln im Kern gezeigt, wird aber
auch bei der verdrehten Anordnung des Kerns gemäß 3 angewendet.
-
Für die konkrete
Konstruktion, die im Zusammenhang mit 1 und 2 erläutert wurde,
weist der Kern mit dem Geflecht einen Außendurchmesser von 6,8 mm und
die Ummantelung einen Außendurchmesser
von 9 mm auf. Das heißt,
die Ummantelung aus Polyurethan hat eine radiale Dicke von 1,1 mm.
Das Zugseil weist dann eine Zugfestigkeit von 4000 kP auf.
-
Das
wasserblockierende Mittel, mit dem der Kern und das Geflecht versehen
sind, ist in diesen Beispielen ein Polygalactomannan in Form von
Guar-Mehl. Eine mögliche
Alternative hierzu wäre,
ein superabsorbierendes Mittel in Form eines Polyacrylats nach der
europäischen
Anmeldung 95 101 647.6
EP
06 66 243 A1 auf die Filamente bzw. auf den Kern bzw. auf
das Geflecht aufzubringen.
-
Für die Ummantelung
hat sich ein thermoplastisches Polyurethan als günstig erwiesen. Die Ummantelung
gemäß 2 besteht
aus Estane® 58887.
-
Wie
oben angedeutet, wurden Testmessungen mit dem Kabel mit der Ausbildung
gemäß den 1 und 2 durchgeführt. Bei
repräsentativen Testbedingungen
konnte bis 250 kV und bei einer Länge von 3 m des Seils in trockenem,
sauberem und unbeschädigtem
Zustand kein Stromfluß im
Seil gemessen werden. Bei Erhöhung
der Spannung von 250 bis 300 kV konnte ein Strom bis zu 1,91 mA
gemessen werden aufgrund von Koronaentladungen.
-
Es
wurde dann eine Länge
von 3,2 m Seil genommen. Die Enden wurden mit Isolierband abgedeckt.
Diese Länge
wurde 200 m durch Schnee, Kies und Salz gezogen, wurde hierdurch
schmutzig und feucht, und die Ummantelung wies auch kleine Salzkörner auf.
Diese Leitung wurde dann bei 180 kV geprüft: es floß kein Strom. Auch Langzeittests
haben ergeben, daß das
erfindungsgemäße Seil
auf jeden Fall bis 250 kV auch im beschädigten Zustand spannungsfest
ist. Koronaentladungen in der Nähe
des Seils könnten
eventuell langfristig zu Schäden
führen,
die die Ersetzung des Seils erforderlich machen. Es ist jedoch davon
auszugehen, daß bei
mäßiger Beschädigung des
Seils dieses noch lange gebraucht werden kann.