DE19830054A1 - Stromversorgungsvorrichtung an einer Hochspannungsfreileitungseinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Hochspannungsfreileitungseinrichtung weist Freileitungsmasten und zwischen den Freileitungsmasten aufgespannte Leiterseile sowie zumindest ein zwischen den Freileitungsmasten aufgespanntes Erdseil auf. An dem Erdseil ist ein Transformator mit der Maßgabe angeordnet, daß ein aufgrund der die Leiterseile umgebenden elektromagnetischen Felder in dem Erdseil eingekoppelter elektrischer Strom mit dem Transformator auskoppelbar ist. An den Transformator ist zumindest ein im Bereich der Hochspannungsfreileitungseinrichtung angeordneter Stromverbraucher angeschlossen. Der mit dem Transformator ausgekoppelte Strom ist dem Stromverbraucher zuführbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungsvorrichtung an einer Hochspannungsfreileitungseinrichtung, wobei die Hochspannungsfreileitungseinrichtung Freileitungsmasten und zwischen den Freileitungsmasten aufgespannte Leiterseile sowie zumindest ein zwischen den Freileitungsmasten aufgespanntes Erdseil aufweist.

An Hochspannungsfreileitungseinrichtungen und insbesondere an den Freileitungsmasten werden häufig Stromverbraucher, das heißt stromverbrauchende Vorrichtungen, angeordnet. Hierbei handelt es sich insbesondere um Meßeinrichtungen, mit denen vorzugsweise die Betriebskenndaten und/oder die Umgebungsbedingungen der Freileitungen gemessen werden können. Fernerhin eignen sich insbesondere die Freileitungsmasten zur Montage von Sendeeinrichtungen, beispielsweise für den Mobilfunk. Es versteht sich, daß die genannten Einrichtungen mit Strom versorgt werden müssen. Bei diesen Einrichtungen handelt es sich um sogenannte "Kleinverbraucher", die einen relativ geringen Stromverbrauch haben. Mit anderen Worten ist lediglich eine Stromversorgung erforderlich, die für dauerhaft hohe Leistungen nicht ausgelegt sein muß. Im Dauerbetrieb der Einrichtungen reichen in der Regel wenige hundert Watt aus.

• - Aus der Praxis ist es bekannt, zur Stromversorgung der genannten Einrichtungen Stromgeneratoren an den Hochspannungsfreileitungseinrichtungen vorzusehen. Für diese Stromgeneratoren ist jedoch eine nachteilhafte personalaufwendige Wartung erforderlich und insbesondere müssen in bestimmten Zeitabständen entsprechende Betriebsstoffe nachgefüllt werden. Wenn die oben genannten Meßeinrichtungen als transportable Meßgeräte ausgeführt sind, sind derartige Stromgeneratoren auf Grund ihres Gewichtes und ihres Volumens zur Stromversorgung wenig geeignet. Diese transportablen Meßgeräte werden in der Regel nur für jeweils einen begrenzten Zeitraum an einem Freileitungsmast montiert. Insoweit ist es bekannt, diese Meßgeräte über Akkumulatoren oder Batterien mit Strom zu versorgen. Die Akkumulatoren bzw. Batterien müssen jedoch ebenfalls in aufwendiger Weise in bestimmten Zeitabständen nachgeladen werden bzw. ausgewechselt werden. - Weiterhin wurde vorgeschlagen, die Stromverbraucher an Hochspannungs­ freileitungseinrichtungen über Solaranlagen mit Strom zu versorgen. Diese Solaranlagen benötigen jedoch Solarzellen, die nur sehr aufwendig an Freileitungsmasten montiert werden können. Außerdem bieten die an Freileitungsmasten montierten Solarzellen einen Windwiderstand, der die auf die Freileitungsmasten einwirkende Windlast unzulässig erhöhen könnte. Von daher sind Solaranlagen zur Stromversorgung von Stromverbrauchern an Hochspannungs­ freileitungseinrichtungen wenig geeignet.

Demgegenüber liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, eine Stromversorgungsvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der auf einfache und wenig aufwendige Weise eine ausreichende und langfristig zulässige Stromversorgung von Stromverbrauchern im Bereich der Hochspannungsfreileitungseinrichtung sichergestellt werden kann.

Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung eine Stromversorgungsvorrichtung an einer Hochspannungs­ freileitungseinrichtung, wobei die Hochspannungsfrei­ leitungseinrichtung Freileitungsmasten und zwischen den Freileitungsmasten aufgespannte Leiterseile sowie zumindest ein zwischen den Freileitungsmasten aufgespanntes Erdseil aufweist,
wobei an dem Erdseil ein Transformator mit der Maßgabe angeordnet ist, daß ein auf Grund der die Leiterseile umgebenden elektromagnetischen Felder in dem Erdseil eingekoppelter elektrischer Strom mit dem Transformator auskoppelbar ist
und wobei an den Transformator zumindest ein im Bereich der Hochspannungsfreileitungseinrichtung angeordnet er Stromver­ braucher angeschlossen ist und der mit dem Transformator ausgekoppelte Strom dem Stromverbraucher zuführbar ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Transformator ist also Strom bzw. elektrische Energie bzw. elektrische Leistung aus dem Erdseil auskoppelbar und dem Stromverbraucher zuführbar.

• - Die Erdseil der Freileitungen verlaufen in der Regel parallel zu den stromführenden Leiterseilen. Der an dem Erdseil angeordnete Transformator kann an einen Freileitungsmast angeschlossen sein. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, daß der Transformator unmittelbar an der Freileitung montiert ist. Somit ist eine direkte mechanische Verbindung zum Freileitungsmast nicht zwingend erforderlich. Es versteht sich, daß der Transformator unmittelbar am Erdseil bzw. mit geringem Abstand zum Erdseil vorgesehen werden muß, damit der elektrische Strom mit dem Transformator auskoppelbar ist.

Nach bevorzugter Ausführungsform, der im Rahmen der Erfindung besondere Bedeutung zukommt, ist der Transformator als Ringkerntransformator ausgebildet, an dessen Ringkern zumindest eine Transformatorwicklung vorgesehen ist. Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß der Ringkern einem ringförmigen Magnetkern entspricht. Der Ringkern besteht vorzugsweise aus magnetischen Ferriten. Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß das Material und die geometrische Ausgestaltung des Ringkerntransformators so gewählt werden, daß der Transformator bei zu hohen Strömen im Erdseil, die beispielsweise durch eine Blitzeinwirkung zustande kommen, in einen Sättigungszustand überführt wird und auf diese Weise der nachgeschaltete Stromverbraucher vor einer Überlastung geschützt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Ringkerntransformator bildet das Erdseil gleichsam die "erste Transformatorwicklung", während die Transformatorwicklung am Ringkern die zweite Transformatorwicklung bildet. Die beiden "Wicklungen" bilden somit die Primärseite und Sekundärseite des Transformators bzw. die Primärwicklung und Sekundärwicklung des Transformators. Die Anzahl der Windungen der am Ringkern vorgesehenen Transformatorwicklung wird in Abhängigkeit von der aus dem Erdseil auszukoppelnden Spannung bzw. der resultierenden Stromstärke gewählt.

Nach bevorzugter Ausführungsform, der im Rahmen der Erfindung ebenfalls wesentliche Bedeutung zukommt, ist zur Montage des Ringkerntransformators an dem Erdseil zumindest ein in Längsrichtung des Ringkernes verlaufender Montagespalt ausbildbar. Mit anderen Worten wird zum Anbringen des Ringkerntransformators an dem Erdseil vorübergehend zumindest ein in Längsrichtung des Ringkernes verlaufender Montagespalt erzeugt. Bei der Montage wird der Ringkern auf das Erdseil geschoben, wobei das Erdseil den Montagespalt durchfaßt. Mach dem Schließen des Montagespaltes umgibt der Ringkern das Erdseil konzentrisch oder im wesentlich konzentrisch. Zur Ausbildung des Montagespaltes kann der Ringkern des Ringkerntransformators aufklappbar ausgebildet sein, so daß sich beim Aufklappen zweier Längshälften des Ringkerntransformators der Montagespalt ergibt. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, daß der Ringkerntransformator aus zwei Ringkern- Längshälften besteht, die beim Montieren an dem Erdseil, das Erdseil umgebend, zusammenfügbar sind. Fernerhin liegt es auch im Rahmen der Erfindung, daß ein Ringkern- Längsabschnitt aus einer Ringkern-Längsnut zur Ausbildung des Montagespaltes aus dem Ringkern herausnehmbar ist. Nach Montage des Ringkerntransformators an dem Erdseil ist der Ringkern-Längsabschnitt wieder in die Ringkern-Längsnut einfügbar. Die erfindungsgemäße Ausbildung eines Montagespaltes in dem Ringkerntransformator ermöglicht eine einfache und wenig aufwendige Montage des Transformators, ohne daß das Erdseil aufgetrennt werden muß.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß an den Leiterseilen von Hochspannungsfreileitungen elektro­ magnetische Felder bzw. elektromagnetische Wechselfelder entstehen und daß als Folge von induktiven und/oder kapazitiven Wechselwirkungen in ein Erdseil elektrische Ströme bzw. Spannungen eingekoppelt werden. Der Erfindung liegt fernerhin die Erkenntnis zugrunde, daß diese in die Erdseile eingekoppelten elektrischen Ströme bzw. Spannungen zur Stromversorgung von im Bereich der Hochspannungs­ freileitungseinrichtungen angeordneten Stromverbrauchern genutzt werden können. Die in die Erdseile eingekoppelten elektrischen Ströme weisen in der Regel Stromstärken von einigen 10 Ampere bis zu 150 Ampere auf. In der Regel sind einige hundert Watt elektrische Leistung im Erdseil eingekoppelt. Durch die erfindungsgemäße Auskopplung des elektrischen Stromes bzw. elektrischen Leistung aus dem Erdseil mit Hilfe des Transformators kann überraschenderweise eine funktionssichere und langfristig zuverlässige Stromversorgung der genannten Stromverbraucher sichergestellt werden. Bei diesen Stromverbrauchern handelt es sich um sogenannte "Kleinverbraucher", die lediglich eine Stromversorgung benötigen, für die dauerhaft hohe Leistungen nicht erforderlich sind. Wie oben bereits dargelegt, sind im Dauerbetrieb der Stromverbraucher bereits wenige hundert Watt elektrische Leistung ausreichend. Diese Leistung kann durch die erfindungsgemäße Auskopplung aus dem Erdseil ohne weiteres zur Verfügung gestellt werden. Im Ergebnis kann eine vom Niederspannungsnetz unabhängige Stromversorgung der Stromverbraucher bzw. "Kleinverbraucher" auf einfache und wenig aufwendige Weise und vor allem langfristig sichergestellt werden. Die erfindungsgemäße Stromversorgungsvorrichtung kommt in vorteilhafter Weise ohne aufwendige bzw. personalaufwendige Wartungsarbeiten aus. - Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, daß die Stromverbraucher einen Energiespeicher, beispielsweise eine Batterie, aufweisen, so daß gleichsam durch Pufferung auch Zeiten überbrückt werden können, zu denen die gesamte Freileitung stromlos bzw. abgeschaltet ist.

Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist der Stromverbraucher an einem Freileitungsmast angeordnet bzw. an einem Freileitungsmast befestigt. Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist der Stromverbraucher eine Meßeinrichtung, mit welcher Meßeinrichtung Betriebskenndaten und/oder Umgebungsbedingungen der Hoch­ spannungsfreileitungseinrichtung, insbesondere der Leiterseile und der Erdseile, ermittelbar sind. Mit der Meßeinrichtung können beispielsweise Umgebungsdaten, wie Lufttemperatur, Windgeschwindigkeit, Windrichtungen und dergleichen ermittelt werden. Fernerhin können mit einer solchen Meßeinrichtung auch Betriebskenndaten der Leiterseile, wie beispielsweise Zugkraft, Temperatur, Stromstärke sowie Leiterseilschwingungen erfaßt werden.

Weiterhin liegt es im Rahmen der Erfindung, daß mit den Meßeinrichtungen Eigenschaften der Freileitungsmasten bzw. des Mastgestänges ermittelt werden können. - Bei solchen Meßeinrichtungen handelt es sich um "Kleinverbraucher", für deren Stromversorgung nur verhältnismäßig geringe elektrische Leistungen erforderlich sind. Die mit der Meßeinrichtung gemessenen Meßdaten dienen dazu, eine möglichst optimale Auslastung der Hochspannungs­ freileitungen zu ermitteln. Im übrigen können mit Hilfe der Meßdaten Störungen in der Hochspannungs­ freileitungseinrichtung frühzeitig erkannt werden. Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Stromverbraucher eine Sendeeinrichtung. Bei der Sendeeinrichtung kann es sich um eine Daten­ übertragungseinrichtung für die mit einer Meßeinrichtung gemessenen Meßdaten handeln. Bei der Sendeeinrichtung kann es sich fernerhin auch um eine Sendeanlage für den Mobilfunk handeln, welche Sendeanlage vorzugsweise in ausreichender Höhe an einem Freileitungsmast befestigt ist.

Wie oben bereits dargelegt, können in einem Erdseil Ströme bis zu 100 Ampere und ggf. bis zu 150 Ampere je Kiloampere Phasenstrom fließen. Bei Verlegearbeiten von Leiterseilen bzw. Erdseilen müssen diese genannten Ströme auch über das Windenseil bzw. über Wirbel und Ziehstrümpfe fließen. Die Wirbel und Ziehstrümpfe sind für die hohen Ströme nicht immer ausreichend dimensioniert. Mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Transformators kann der fließende Strom auf vorteilhafte Weise reduziert werden. Bei optimaler Anpassung kann mit Hilfe des Transformators die genannte Stromstärke in vorteilhafter Weise beispielsweise halbiert werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Stromversorgungsvorrichtung an einer Hochspannungsfreileitungseinrichtung,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt A aus Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine Stromversorgungsvorrichtung an einer Hochspannungsfreileitungseinrichtung. Die Hochspannungs­ freileitungseinrichtung weist Freileitungsmasten 1 und zwischen den Freileitungsmasten 1 aufgespannte Leiterseile 2 sowie ein zwischen den Freileitungsmasten 1 aufgespanntes Erdseil 3 auf. An dem Erdseil 3 ist ein Transformator 4 mit der Maßgabe angeordnet, daß ein aufgrund der die Leiterseile 2 umgebenden elektromagnetischen Felder in dem Erdseil 3 eingekoppelter elektrischer Strom bzw. eine eingekoppelte elektrische Leistung mit dem Transformator 4 auskoppelbar ist.

Nach bevorzugter Ausführungsform und im Ausführungsbeispiel ist der Transformator 4 als Ringkerntransformator ausgebildet, an dessen Ringkern 6 eine Transformator­ wicklung 7 vorgesehen ist. Insoweit wird insbesondere auf Fig. 2 verwiesen. Zur Montage des Ringkerntransformators an dem Erdseil 3 ist vorzugsweise zumindest ein in Längsrichtung des Ringkernes 6 verlaufender Montagespalt 8 ausbildbar. Nach bevorzugter Ausführungsform und im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 besteht der Ringkern 6 zur Ausbildung des Montagespaltes 8 aus zwei aufklappbaren Ringkern-Längshälften 9, 10. Die beiden Ringkern- Längshälften 9, 10 sind dabei vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel im wesentlichen gleich ausgebildet und weisen zweckmäßigerweise die gleiche Größe auf. Im aufgeklappten Zustand wird der Ringkern 6 auf das Erdseil 3 geschoben, wobei das Erdseil 3 den Montagespalt 8 durchfaßt. Anschließend werden die beiden Ringkern- Längshälften 9, 10 zusammengeklappt, so daß der Ringkern 6 vorzugsweise das Erdseil 3 konzentrisch umgibt.

An den Transformator 4 ist im Ausführungsbeispiel ein im Bereich der Hochspannungsfreileitungseinrichtung ange­ ordneter Stromverbraucher 5 angeschlossen und der mit dem Transformator 4 aus dem Erdseil 3 ausgekoppelte Strom ist dem Stromverbraucher 5 zuführbar. Im Ausführungsbeispiel ist der Stromverbraucher 5 als Meßeinrichtung ausgeführt, mit welcher Meßeinrichtung Betriebskenndaten und/oder Umgebungsbedingungen der Hochspannungsfreileitungs­ einrichtung ermittelbar sind. Der Stromverbraucher 5 kann auch einen in den Figuren nicht dargestellten Energiespeicher, beispielsweise eine Batterie, aufweisen, damit der Stromverbraucher 5 auch dann mit Strom versorgt werden kann, wenn die gesamte Freileitung zeitweise stromlos bzw. abgeschaltet ist. Nach bevorzugter Ausführungsform und im Ausführungsbeispiel ist der Stromverbraucher 5 an einem Freileitungsmast 1 befestigt. Vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel ist auch der Transformator 4 mit einem Freileitungsmast 1 verbunden bzw. an einen Freileitungsmast 1 angeschlossen.

Claims (6)

1. Stromversorgungsvorrichtung an einer Hochspannungsfrei­ leitungseinrichtung,
wobei die Hochspannungsfreileitungseinrichtung Freilei­ tungsmasten (1) und zwischen den Freileitungsmasten (1) aufgespannte Leiterseile (2) sowie zumindest ein zwischen den Freileitungsmasten (1) aufgespanntes Erdseil (3) aufweist,
wobei an dem Erdseil (3) ein Transformator (4) mit der Maßgabe angeordnet ist, daß ein aufgrund der die Leiterseile (2) umgebenden elektromagnetischen Felder in dem Erdseil (3) eingekoppelter elektrischer Strom mit dem Transformator (4) auskoppelbar ist
und wobei an den Transformator (4) zumindest ein im Bereich der Hochspannungsfreileitungseinrichtung angeordnet er Stromverbraucher (5) angeschlossen ist und der mit dem Transformator (4) ausgekoppelte Strom dem Stromverbraucher (5) zuführbar ist.

2. Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Transformator (4) als Ringkerntransformator ausgebildet ist, an dessen Ringkern (6) zumindest eine Transformatorwicklung (7) vorgesehen ist.

3. Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei zur Montage des Ringkerntransformators an dem Erdseil (3) zumindest ein in Längsrichtung des Ringkernes (6) verlaufender Montagespalt (8) ausbildbar ist.

4. Stromversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Stromverbraucher (5) an einen Freileitungsmast (1) angeordnet ist.

5. Stromversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Stromverbraucher (5) eine Meßeinrichtung ist, mit welcher Meßeinrichtung Betriebskenndaten und/oder Umgebungsbedingungen der Hochspannungsfreileitungs­ einrichtung, insbesondere der Leiterseile (2) und des Erdseiles (3), ermittelbar sind.

6. Stromversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Stromverbraucher (5) eine Sendeeinrichtung ist.