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Vorrichtung zum Abspannen von Hoch-
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spannungsfreileitungen Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf
eine Vorrichtung zum Ab spannen von Ho chspannungs fre ii ei tungen an Masten mit
Traversen, - bestehend aus zwei zum Anschluß an eine Masttraverse eingerichteten,
zueinander parallelen Isolatorketten (mit jeweils mindestens einem Isolator),
Abspannjoch,
Verband von Dreieckstreben zwischen dem Abspannjoch und den beiden Isolatorketten,
wobei der Verband von Dreieckstreben im Bereich der Dreieckecken mit Gelenken mittig
an das Abspannjoch und an die beiden Isolatorketten angeschlossen ist und wobei
die Isolatorketten an ihrem dreieckstrebenseitigen Ende mit einer starr angeschlossenen
Schutzarmatur ausgerüstet sind. - Es kann sich im Rahmen der Erfindung um Maste
der verschiedensten Konstruktionen handeln, z. B. um Gittermaste, Einschaftmaste,
Portalmaste, Stahlbetonmaste u. dgl.. Im allgemeinen ist der Abspannpunkt elektrisch
durch den abgespannten Leiterseilen zugeordnete Stromschlaufen überbrückt. Die Vorrichtung
insgesamt dient also zum mechanischen Abspannen der Hochspannungsfreileitungen an
den Masten. Die einzelnen Isiatorketten bestehen regelmäßig aus mehreren Isolatoren,
können aber ausnahmsweise auch nur einen einzigen Isolator aufweisen. Die einzelnen
Isolatoren sind Keramikisolatoren, Kunststoffisolatoren o.
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dgl..
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Bei den bekannten gattungsgemäßen Vorrichtungen (Roth "Hochspannungstechnik,
1959, Wien, Springer-Verlag, S. 586, 587) waren die Schutzarmaturen oder Endarmaturen
ursprUnglich lediglich Einrichtungen zur Verbesserung der spannungsverteilung im
Normalbereich. Sie sind in Form groBer, zur Achse der zugeordneten Isolatorkette
konzentrischer Ringe ausgebildet, welche die Feldverteilung über die Isolatorkette
verbessern und so das Glimmen der Ehdelemente verringern oder
unterdrücken.
Später erhielten solche Schutzarmaturen andere wichtige Aufgaben, nämlich diejenigen,
bei Erd- und Kurzschlossen den Lichtbogen von der gegen hohe Temperaturen empfindlichen
Porzellanoberfläche der Isolatoren fernzuhalten und so deren Zerstörung zu vermeiden.
Dazu wurden Schutzarmaturen häufig auch in Form von Hörnern ausgeführt. Jedenfalls
ist herrschende Baulehre, das Gewicht derartiger Schutzarmaturen möglichst klein
zu halten ("Der Verbinder", Zeitschrift für die Mitarbeiter der Pfisterer-Werke
Untertürkheim 1976, S. 2, mittlere Spalte unten). Tatsächlich haben die Schutzarmaturen
im Rahmen der bekannten Maßnahmen lediglich elektrische Funktionen zu erfüllen.
Sie stellen im Sinne der Elektrodynamik Potentialflächen dar und sind daher zumeist
aus verhältnismäßig dünnem Blech geformt.
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Bei Vorrichtungen der beschriebenen Gattung kann z. B.
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wegen Materialfehlern und/oder wegen unvorhergesehener singulärer
Belastungen eines Isolators in einer Isolatorkette ein Ausfall eines Stranges auftreten.
Die Vorrichtungen insgesamt sind so ausgelegt, daß bei Bruch eines Isolators und
damit Ausfall einer abspannenden Isolatorkette die statischen Abspannkräfte von
der verbleibenden Isolatorkette ohne weiteres aufgenommen werden. Zur Einleitung
dieser Kräfte in die verbleibende Isolatorkette dienen das Abspannjoch, die Dreieckstreben
und ggf. weiteres Abspanngeschirr. Die bei Bruch eines Isolators erforderliche Umlagerung
der Abspannkräfte bewirkt kinematische Verstellungen in der Vorrichtung insgesamt
und unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Vorrichtungenntt den abgespannten
Hochspannungsfreileitungen ein schwingungsfähiges System darstellen, Schwingungserscheinungen,
die
als dynamische Beanspruchungen, sog.
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Schwingungsstöße, auftreten. Es läßt sich ein Stoßfaktor messen, der
angibt, daß bei einem solchen Stoß die auftretenden Kräfte um einen Faktor 5 und
mehr größer sind als bei normaler statischer Belastung. Dabei können, auch über
Reaktionskräfte, in die Isolatoren der verbleibenden Isolatorkette Biegemomente
eingetragen werden, die Isolatorbruch in der verbleibenden Isolatorkette auslösen.
Das gilt es zu vermeiden. - Die beschriebenen Phänomene haben nichts zu tun mit
den demgegenüber vielperiodigen Schwingungen des Hochspannungsfreileitungssystems
insgesamt.
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Bei einer Vorrichtung zum Abspannen von Hochspannungsfreileitungen
mit drei zum Anschluß an eine Masttraverse eingerichteten, zueinander parallelen
Isolatorketten, zwei Abspannjochen, die mit einem zentralen Verbindungsgelenk aneinander
und im Bereich dieses Gelenkes sowie im Bereich ihrer Enden an die drei Isolatorketten
angeschlossen sind, und mittig an die Abspannjoche gelenkig angeschlossenen, andererseits
zusammengeführten Dreieckscheiben, an die mit weiterem Abspanngeschirr die Leiterseile
angeschlossen sind, ist es bekannt (DE-Patentanmeldung P 27 19 103.3-34), besondere
Dämpfungsglieder zur Dämpfung der vorbeschriebenen, bei Bruch eines Isolators in
einer Isolatorkette auftretenden Schwingungsstöße vorzusehen. Und
zwar
arbeitet man mit Dämpfungsgliedern, die als Biegeschienen ausgeführt sind, in Längsrichtung
der Abspannjoche verlaufen und das zentrale Verbindungsgelenk der Abspannjoche überbrücken,
- während die Biegeschiene mit den beiden Abspannjochen biegefest vereinigt ist.
Hier erfolgt die Dämpfung durch Biegearbeit an dieser zusätzlichen Biegeschiene,
was sich bewährt hat. Zur Funktion der vorbeschriebenen Vorrichtung gehören jedoch
die drei zueinander parallelen Isolatorketten und die beiden Abspannjoche, die in
der beschriebenen Weise ausgebildet und angeordnet sind, wenn anders eine Biegeschine,
die durch Biegearbeit dämpfend wirkt, nicht angeordnet werden kann. Folglich lassen
sich die bei solchen Vorrichtungen bekannten Maßnahmen auf eine gattungsgemäße Vorrichtung
mit lediglich zwei zum Anschluß an eine Masttraverse eingerichteten, zueinander
parallelen Isolatorketten nicht übertragen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung
so weiter auszubilden, daß bei Bruch eines Isolators und damit Ausfall einer abgespannten
Isolatorkette gewährleistet ist, daß in der verbleibenden Isolatorkette durch Schwingungsstoß
ein Isolatorbruch nicht mehr auftStt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Schutzarmaturen
zugleich als Trägheitspuffer ausgebildet sind und dazu ein Gewicht aufweisen, welches
zumindest und etwa dem halben Gewicht des zugeordneten Isolators entspricht (vorzugsweise
aber beachtlich größer ist als dem halben Gewicht des Isolators entspricht). -Der
Begriff Trägheitspuffer hat im Rahmen der Erfindung
eine besondere
Bedeutung, die der Erläuterung bedarf: Dazu sei zunächst an das Denkmodell einer
senkrecht aufgehängten, am unteren Ende freien Isolatorkette aus einer Mehrzahl
von Isolatoren angeschlossen. Wird eine solche Isolatorkette pendelnd angestoßen,
so schwingt sie kompliziert und keinesfalls wie ein einfaches mathematisches Punktpendel.
Ihr Schwingungsverhalten ist vielmehr mit dem eines Mehrfachpendels aus einer Vielzahl
von über Abstände gelenkig aneinander angeschlossene Massen vergleichbar, insbesondere
also mit dem Schwingungsverhalten einer aufgehängten, klassischen Kette der Mechanik.
Es entstehen in bezug auf die Kettenachse auch gegenphasige, transversale Auslenkungen.
Das gilt auch für eine montierte Isolatorkette im Gespann von zwei parallelen Isolatorketten,
die die Abspannkräfte der zugeordneten Leitungsseile aufnehmen, wenn von den Isolatoren
einer in einer solchen Isolatorkette bricht und die dadurch bedingte sehr plötzliche
Veränderungen der Abspannverhältnisse die Schwingungen anregt. Die transversalen
Auslenkungen und die entsprechenden Kräfte können einen Bruch von Isolatoren in
der verbleibenden Isolatorkette bewirken. Befestigt man bei dem vorstehend behandelten
Denkmodell am Ende der klassischen mechanischen Kette ein hinreichend großes Gewicht,
so wird aus dem Mehrfachpendel wieder ein einfaches mathematisches Punktpendel,
weil die große Masse das Schwingungsverhalten bestimmt. In diesem Sinne funktionieren
bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Schutzarmaturen, deren Gewicht gegenüber
bekannten Schutzarmaturen in der angegebenen Weise erhöht ist. Dabei geht die Erfindung
von der Erkenntnis aus, daß sich bei Verwlrklichung der Lehre der Erfindung die
Schutzarmatur
ausreichend genau als Pendelmasse eines mathematischen
Punkt pendels so verhält, daß die zugeordnete Isolatorkette nicht mehr bricht, wenn
die andere Isolatorkette des Gespanns Schaden genommen haben sollte. Die Schutzarmatur
wirkt so gleichsam als Puffer und zwar mit ihrer trägen Masse, aus welchem Grunde
sie im Rahmen der Erfindung als Trägheitspuffer bezeichnet wurde. Der Trägheitspuffer
funktioniert offenbar anders als bei der vorstehend beschriebenen Abspannvorrichtung
für drei zum Abschluß an eine Mastraverse eingerichteten, zueinander parallelen
IsoStorkette die Biegeschiene.
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Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten
der weiteren Ausbildung und Gestaltung. So ist eine bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzarmaturen in an sich bekannter Weise
als Ringe ausgeführt sind. Wird mit Schutzarmaturen gearbeitet, bei denen diese
Ringe ihrerseits als Hohlringe oder Halbhohlringe aus Blech geformt sind, so kommt
man auf sehr einfache Weise zu einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, indem man diese
Hohlringe oder Halbhohlringe mit einem Metall mit hohem spezifischen Gewicht, z.
B. Gußeisen Kupferlegierung o. dgl. ausgießt. Die Schutzarmaturen können aber grundsätzlich
auch als Hörner ausgeführt sein oder solche aufweisen. Sind sie als Hörner ausgeführt,
so empfiehlt die Erfindung, die Hörner um die Achse der zugeordneten Isolatorkette
gleichmäßig zu verteilen, so daß nicht durch unsymmetrische Masseanordnungen störende
Schwingungen entstehen.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Aus führungsbe
is piel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer
Darstellung Fig. 1 die Seitenansicht eines Gittermastes mit erfindung gemäßen Vorrichtungen
zum Abspannen von Hochspannungsfreileitungen, Fig. 2 in gegenüber Fig. 1 wesentlich
vergrößertem Maßstab eine Vorrichtung aus dem Gegenstand nach Fig. 1, betrachtet
aus Richtung des Pfeiles A, Fig. 3 in nochmals vergrößertem Maßstab einen Schnitt
in Richtung B-B durch den Gegenstand nach Fig. 2.
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In Fig. 1 ist zunächst eine Hochspannungsfreileitung angedeutet worden,
die mit Gittermasten 1 ausgerüstet ist, wobei Gittermasten 1 gezeichnet sind, die
übereinander zwei Masttraversen 2 aufweisen. Strichpunktiert ist neben der Fig.
1 angedeutet worden, wie die Frontansicht eines Gittermastes 1 im Bereich des Mastkopfes
3 aussieht. - Man erkennt die Vorrichtungen zum Abspannen der Hochspannungsfreileitungen
bei dem Pfeil A. Der grundsätzliche Aufbau dieser Vorrichtungen ergibt sich aus
einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 uns 2. Zunächst gehören zur Vorrichtung
zwei zum Anschluß an eine Masttraverse 2 eingerichtete , zueinander parallele Isolatorketten
4.
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Man erkennt fernerhin ein Abspannjoch 5, das mit einem zentralen Verbindungsgelenk
7 über Dreieckstreben 6 an die zwei Isolatorketten 4 angeschlossen ist.
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Mittig an das Abspannjoch 5 sind die Dreieckstreben 7 gelenkig angeschlossen,
die andererseits zusammengeführt sind und an deren außenseitige Ecken 8 die beiden
Isolatorketten 4 angeschlossen sind.
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An das Abspannjoch 5 sind mit weiterem Abspanngeschirr 9 die Leiterseile
10 angeschlossen. Die Isolatorketten 4 sind an ihrem dreieckstrebenseitigem Ende
mit einer starr angeschlossenen Schutzarmatur 11 ausgerüstet.
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Insbesondere aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig.
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2 und 3 entnimmt man, daß die Schutzarmaturen 11 zugleich als Trägheitspuffer
ausgebildet sind und dazu ein erhöhtes Gewicht aufweisen. Dieses erhöhte Gewicht
ist so eingerichtet, daß es zumindest und etwa dem halben Gewicht des zugeordneten
Isolators entspricht. Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform
der Erfindung sind die Schutzarmaturen 11 in an sich bekannter Weise als Ringe ausgeführt.
Aus der Fig. 3 entnimmt man, daß es sich um Hohlringe handelt, die aus Blech geformt,
aber mit einem Metall 12 mit hohem spezifischem Gewicht ausgefüllt sind. Nicht dargestellt
wurde, daß Schutzarmaturen 11 in Form von Hörnern oder mit zusätzlich angeordneten
Hörnern eine Masseverteilung aufweisen müssen,
die in bezug auf
die Achse der zugeordneten Isolatorkette symmetrisch ist.