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Aufhängevorrichtung für Hochspannungs-
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Bündelleiter mit in Seilrichtung angeordneten Zweifach-Isolatorenketten
Die Erfindung betrifft eine Aufhängevorrichtung für Hochspannungs-Bündelleiter mit
in Seilrichtung angeordneten Zweifach-Isolatorenketten entsprechend dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
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Eine Aufhängevorrichtung der gattungsbildenden Art ist r aus der DE
29 35 818 Al bekannt, bei der indessen offensichtlich nur die beiden unteren parallelen
Teilketten einer Y-Isolatorkette in Seilrichtung liegen.
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Der V-Teil dieser Aufhängung liegt nämlich in der Ebene einer Masttraverse
und somit quer zur Seilrichtung. Zwischen den V-Schenkeln der Y-Kette und der Zweifach-Isolatorkette
ist ein Abstandhalter angeordnet, dessen Schwenkbewegung in Leitungsrichtung durch
eine Sperrvorrichtung verhindert ist. Da hierdurch eine statisch bestimmte Aufhängung
der Seillast verhindert ist, umfaßt nach einer Ausgestaltung ein Gabelschlitz der
Sperrvorrichtung mit einem gewissen Spiel den Abstandhalter. Durch die bekannte
Sperrvorrichtung soll verhindert werden, daß im Falle eines Isolatorbruches bei
den unteren Isolatorketten der Abstandhalter um seinen Gelenkbolzen schwenkt und
der an ihm verblie-
bene abgebrochene Teil der Isolatorkette an
die nicht gebrochene Isolatorkette herangeführt wird. Es soll also ein hammerschlagartiges
Aufschlagen eines gebrochenen Isolators auf einen intakten Isolator verhindert werden;
die bekannte Vorrichtung bedient sich hierzu eines Anschlages.
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Aus der AT-PS 186 701 ist ferner ein vornehmlich für Freileitungen
im Gebirge gedachtes Gehänge für Bündelleiter bekannt, wobei Teile der einzelnen
Seilklemmen mit schwingfähigen Seilmulden an einem der gemeinsamen Aufhängung der
diversen Seile dienenden Rahmen befestigt sind. Dieser Rahmen hat im Querschnitt
Doppel-T-Form, hat aber in erster Linie die Funktion einer Montageerleichterung
beim Umlegen der einzelnen Seile aus den Auszugrollen in die Hängeklemmen. Insbesondere
dient dieser Rahmen aber bei im Gebirge vorkommenden "Hochzug", was bei in Tälern
gelegenen Masten vorkommt, zum Anbringen zusätzlicher Gewichte. Er ist also nicht
wesentlicher Bestandteil der eine Vielgelenkkette bildenden eigentlichen Aufhängung
solcher Seilbündel und vermag - bestimmungsgemäß - nicht die Folgen eines Isolatorbruches
zu mindern.
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Schließlich ist aus der DE 29 16 108 C2 ein wegen seiner Baulänge
lediglich für Abspannketten geeigneter dreieckförmiger Abstandhalter für Zweifach-Isolatorenketten
bekannt, wobei mit dessen Basisseite die Isolatorenketten verbunden sind und an
dessen Scheitel ein bei Reißen einer Isolatorkette infolge der Abfallbewegung sich
bleibend verformbarer Bremsteil angeschlossen ist, an dem wiederum eine Leiterabspannung
hängt.
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Dieser Abstandhalter besitzt zwei symmetrisch geformte, zusammen eine
Y-Form bildende Laschen, die an ihren einen Enden über eine Stange fest miteinander
verbunden sind, auf der distanziert voneinander drehbare
Anschlußösen
für die Isolatorenketten sitzen. Die Laschen verlaufen von den distanzierten Enden
ab zunächst aufeinander zu und ab einem Scheitel, um das eigentliche verformbare
Bremsteil zu bilden, parallel zueinander. Bei Einsatz des bekannten Abstandhalters
in Hängeketten würde die für das.Bremsteil erforderliche Bauhöhe in kostenträchtiger
Weise sich auf die Länge der Tragmasten auswirken. Die Schadensminderung im Falle
eines Isolatorenbruches beruht auf bleibender Verformung des Abstandhalters, der
deshalb im Schadensfalle ersetzt werden muß.
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Aufgabe der im Patentanspruch 1 definierten Erfindung ist es, eine
Aufhängevorrichtung der gattungsbildenden Art so weiterzubilden, daß die unmittelbar
nach einem Isolatorbruch in Erscheinung tretenden dynamischen Kräfte zu erheblicher
Minderung der für die verbliebenen Isolatoren besonders schädlichen Biegebeanspruchung
beitragen.
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Die im Hauptanspruch definierte grundsätzliche Lösung der Aufgabe
erbringt zunächst eine Verkürzung der Bauhöhe durch Fortfall der bislang notwendigen
Lasche bzw. Doppelöse zwischen Dreigelenkslasche und Bündelaufhängung. Der Fortfall
dieser Lasche samt der zugehörigen Gelenkbolzen trägt auch zur Verbilligung der
Baukosten bei. Die Bündelaufhängung selbst kann als Zweier-, Dreier-, Vierer- bzw.
Vielfachaufhängung ausgebildet sein.
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Darüber hinaus werden nach den Ansprüchen 2-7 folgende zusätzliche
Vorteile erzielt: Der Kettenabstandhalter ist gleichzeitig Bündelaufhängung. Dadurch
entfallen gegenüber der bisher üblichen Ausführung zwei Gelenke. Der Drehpunkt für
den Lastum-
lagerungsfall wird in das Gelenk an der intakten Isolator-Teilkette
gelegt. Oberes und unteres Phasenseil vermindern durch ihr dynamisches Zusammenwirken
infolge ihrer Massen und Seilzuglast die Biegemomentbeanspruchung der gesunden Isolatoren,
da deren Momentan-Kräfte dämpfend auf die Bewegungen der Teile der Aufhängung unmittelbar
nach einem Isolatorbruch wirken.
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Infolgedessen verläuft der Lastumlagerungsvorgang ruhiger und unter
Vermeidung von Spannungsspitzen.
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Gemäß Anspruch 3 bilden Bündelaufhängung und Kettenabstandhalter eine
Baueinheit, welche Gelenke sowohl mit den Isolator-Teilketten als auch mit den Phasenseil-Tragvorrichtungen
hat.
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Nach den Ansprüchen 4 und 5 ist die neue Baueinheit dank ihrer Dreieckform
in fabrikatorisch einfacher Weise aus einer oder auch zwei Blechtafeln geschnitten.
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Diese Lösung bietet sich besonders an, wenn zur Erhöhung der dynamischen
Dämpfung in an sich bekannter Weise eine besonders große Masse dieses Bauteiles
erwünscht ist.
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Sofern es jedoch auf die Größe der Masse dieser Baueinheit weniger
ankommt, bieten sich auch die Lösungen gemäß den Ansprüchen 6 und 7 an.
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Bei der Lösung gemäß Anspruch 8 tritt zwar keine Minderung der Anzahl
der Gelenke des Vielgelenkgetriebes ein, aber es wird der zusätzliche Vorteil erhalten,
daß die Baueinheit aus Kettenabstandhalter und Bündelaufhängung, die über ein Drehgelenk
sowie einen Scherbolzen oder einen ziemlich steifen Federstab miteinander gekoppelt
sind, im Falle eines Isolatorbruches zunächst wie die Baueinheit gemäß den Ansprüchen
2-7 wirken, daß aber beim Übersteigen einer vorgegebenen
Spannung
eine zusätzliche Dämpfwirkung durch die Scher- bzw. Biegekräfte erzielt ist.
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Anspruch 9 beinhaltet die Weiterbildung der neuartigen Aufhängevorrichtung
durch an sich bekanntes Anbringen von Zusatzmassen.
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Allen Lösungsarten ist der Vorteil gemeinsam, daß sie sich sowohl
bei Neubau von Hochspannungs-Freileitungen als auch bei der Ertüchtigung bestehender
Ketten anwenden lassen.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen
Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen: Fig. 1 die Ausführung der Vielgelenkkette
bekannter Aufhängevorrichtungen mit Benummerung der einzelnen Gelenke; Fig. 2 die
Baueinheit aus Kettenabstandhalter und Bündelaufhängung mit in Seitenansicht dreieckiger
Formgestaltung; Fig. 3 die Baueinheit gemäß Fig. 2, jedoch in aufgelöster Bauweise;
Fig. 4 die T-förmige Formgestaltung der Baueinheit, im übrigen analog Fig. 2; Fig.
5 die Aufhängevorrichtung mit einer über ein Drehgelenk sowie ein Sperrteil mit
einem Kettenabstandhalter gekoppelte Bündelaufhängung; Fig. 6 und 7 die Bewegungsvorgänge
während der Lastumlagerung nach Bruch eines Isolators gemäß herkömmlicher Bauweise;
Fig. 8 und 9 die Bewegungsvorgänge analog Fig. 6 und 7, jedoch bei einer erfindungsgemäßen
Aufhängevorrichtung und Fig. 10 den Verlauf der Dehnung im Isolator über der Zeit.
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Fig. 1 zeigt die Anordnung von Dreh-Gelenken 1-10 bei einer üblichen,
als Vielgelenkkette aufgebauten Aufhängevorrichtung 20. Hierbei sind zwischen Gelenke
2 bzw. 9 aufweisenden Isolatoren-Teilketten 21 bzw. 22 mastseitig Gelenke 1 bzw.
10 sowie zu einer Dreigelenklasche bzw. einem Kettenabstandhalter 23 hin Gelenke
3 bzw. 8 angeordnet. Zu Bündelleitern, die über eine Lasche bzw. Doppelöse 24 sowie
Bündelaufhängung 25 aufgehängt sind, folgen die Gelenke 4 bzw. 5. Bei dem Seilbündel
kann es sich um ein Zweier-, Dreier-, Vierer- oder Vielfachbündel handeln; die Formgestalt
der Bündelaufhängung 25 richtet sich nach der Anzahl der Phasenseile des Bündels.
In vorliegendem Falle sind durchwegs zwei Phasenseile 26,27 dargestellt, die von
Hängeklemmen 28,29 getragen werden. Für die Aufhängung kommen Muldenhängeklemmen,
Leitertragspiralen, Hängeklemmen mit Spiralverstärkung u.dgl. in Betracht. Unabhängig
von der Form des jeweiligen Hängemittels ist dieses über Drehgelenke 6,7 in der
Bündelaufhängung 25 gelagert. In der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
werden sowohl für die Dreh-Gelenke als auch für die diversen Koppelteile, soweit
einander entsprechend, die genannten Bezugszeichen verwendet.
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Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel, bei dem der Kettenabstandhalter
mit der Bündelaufhängung zu einem Binder bzw. Bündelträger 30 zusammengefaßt ist,
der zu den Teilketten 21,22 die Gelenke 3 und 8 aufweist. Außerdem sind in der lotrechten
Quermittelebene des Bündelträgers 30 die Gelenke 6 und 7 zu den Hängeklemmen 28,29
angeordnet. Es ist offensichtlich, daß im Vergleich zu herkömmlichen Aufhängevorrichtungen
zwei Gelenke entfallen sind. Außerdem ist die hier sonst übliche Doppelöse entfallen.
Die Wirkungsweise dieser neuen Anordnung wird später noch erläutert wer-
den.
Der Bündelträger 30 hat hier in Seitenansicht die Form eines Dreiecks, dessen Basis
nach oben und dessen Spitze nach unten weist. Normalerweise werden die Wangen 31
aus zwei Platinen bzw. Blechen gebildet sein; für bestimmte Seilbündel-Ausführungen
kann jedoch auch die einwangige Ausführung in Betracht kommen. Ferner ist zu ersehen,
daß sämtliche gelenkig gelagerten Seile des betreffenden Seilbündels über den als
Binder wirkenden Bündelträger 30 gekoppelt sind.
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Ein vom Grundprinzip her gleiches Beispiel ist in Fig. 3 dargestellt.
Das in Seitenansicht gleichfalls dreieckförmige Tragteil, Bündelträger 30, ist jedoch
hier in aufgelöster Bauweise aus Flachstahl-Schenkeln 32,33 samt fest verbundenen
Querlaschen 34,35 aufgebaut. Die Gelenke 3,6,7 und 8 sind wie beim Beispiel gemäß
Fig. 2 angeordnet. Auch hier kann der Bündelträger 30 aus einer oder zwei dreieckförmigen
Wangen 36 bestehen.
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Das Beispiel gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von den vorstehend beschriebenen
nur durch die Formgestalt des Bündelträgers 30, dessen T-förmige Wangen 37 mit Flansch
38 und Steg 39 ein- oder zweistückig sein können.
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Das in Fig. 5 dargestellte Beispiel weist einen im Normalfalle, d.h.
bis zu einer nur im Falle eines Isolator-Bruches in Extremfällen auftretenden Spitzenbelastung,
starren Bündelträger 40 auf. Dieser besteht zwar aus einem Kettenabstandhalter 23',
mit dem eine Bündelaufhängung 25' über ein Dreh-Gelenk 4 verbunden ist. Doch sind
hier der Kettenabstandhalter 23' mit der Bündelaufhängung 25' über ein Gesperre
41 für die Dauer normaler Beanspruchung starr gekoppelt. Das Gesperre 41 kann als
wesentliches Bauelement wahlweise
eine Stabfeder oder einen Scherbolzen
42 aufweisen.
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Der Scherbolzen besteht zweckmäßigerweise aus einem Leichtmetall,
z.B. Aluminium. Bis zum Ansprechen des Gesperres 41 verhält sich dieser Bündelträger
40 wie die zuvor beschriebenen Bündelträger 30. Die besondere Wirkungsweise dieses
Ausführungsbeispieles wird nachfolgend noch erläutert werden.
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Anschließend wird die Wirkungsweise der Aufhängevorrichtung im Falle
eines Isolatorbruches, in diesem Falle in der Teilkette 21 bei einer Bruchstelle
47, kurz erläutert. Da Masse samt Seilzug um ein Vielfdches stärker wirken als das
Verharrungsvermögen der Masse der verbliebenen Aufhängeteile, fallen die Seile,
die nach wie vor durch ihre Bündelaufhängung gelenkig gekoppelt sind, nahezu senkrecht
nach unten und "nehmen" dabei über die Gelenke 4 und 5 die Lasche 24 und insbesondere
die Dreigelenklasche 23 mit, die ja noch über das Gelenk 8 mit der Teilkette 22
verbunden ist. Hierdurch werden in extrem kurzer Zeit die Isolatoren der Teilkette
22 nach rechts "herübergeholt", so daß gemäß einem Beispiel aus der Praxis nach
240 Millisekunden die in Fig. 6 strichpunktiert eingezeichnete Lage entstanden ist.
Fig. 7 veranschaulicht, ebenfalls strichpunktiert dargestellt, die dabei auftretenden
Schwenkbewegungen von Dreigelenklasche 23 und Lasche 24. Hierbei erfahren die Isolatoren
der Teilkette 22 Beanspruchungen, die weit über den zulässigen Werten liegen. Der
zeitliche Verlauf ist in Fig. 10 dargestellt. Die voll ausgezogene Linie zeigt den
Verlauf der Dehnung bei einer Aufhängung nach dem Stand der Technik.
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Hier setzt nun die Erfindung ein, die sich der vorerwähnten Tendenz
des möglichst senkrechten Absinkens der Gelenke 6 und 7 bedient.
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Wie in der obigen Beschreibung bereits erwähnt und auch aus Fig. 8
und 9 ersichtlich, sind die Gelenke 6 und 7 über einen Binder, den Bündelträger
30,40 direkt mit dem Gelenk 8 gekoppelt. Durch diese Maßnahme wird die Schwenkbewegung
des Bündelträgers 30,40 insbesondere in der Anfangsphase erheblich verzögert. Aus
dem oben geschilderten Massen- und Seilzug-Moment wirkt dem rechtsdrehenden, durch
Pfeil 50 symbolisierten, Drehmoment ein linksdrehend wirkendes Kräftepaar 48,49
entgegen. Nach 240 Millisekunden haben die Isolatoren der verbliebenen Teilkette
22 die aus Fig. 8 und der Bündelträger 30 die aus Fig. 9 ersichtliche Lage eingenommen.
Hierbei wurden die Isolatoren erheblich geringeren Beanspruchungen ausgesetzt. Fig.
4'3 zeigt den zeitlichen Verlauf der Dehnung an den Isolatoren als strichpunktierte
Linie. Die Dehnungswerte betragen nach der erfindungsemäßen Bündelaufhängung etwa
20 % der Werte einer Aufhängung nach dem Stand der Technik.
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Die in Fig. 5 dargestellte Aufhängevorrichtung wirkt zunächst wie
vorstehend beschrieben. Sollte jedoch ein vorgegebener Maximalwert überschritten
werden, dann löst das Gesperre 41 aus, was zusätzlich verzögernd wirkt.
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Bezugszeichenliste 1 Drehgelenk 2 3 " 4 4' " 5 6 7 8 9 10 20 Aufhängevorrichtung
21 Isolatoren-Teilkette 22 Isolatoren-Teilkette 23 Kettenabstandhalter / Dreigelenklasche
23' 24 Doppelöse = Lasche 25 Bündelaufhängung 25' 26 Phasenseil 27 Phasenseil 28
Hängeklemme 29 Hängeklemme 30 Bündelträger / Binder 31 Wange 32 Schenkel 33 Schenkel
34 Querlasche 35 Querlasche 36 Wange 37 Wange 38 Flansch 39 Steg 40 Bündelträger
41 Gesperre 42 Scherbolzen 43 Schwerpunkt 47 Bruchstelle 48 Pfeil 49 50