DE3501757C2 - - Google Patents

Description

Das Phänomen "Seiltanzen", im angelsächsischen Sprach­ raum auch "Galloping" genannt, führt seit einigen Jah­ ren, insbesondere bei Mittel- und Hochspannungsfreilei­ tungen mit wichtigen Energieübertragungsaufgaben zu größeren Störungen, bis zur Zerstörung der Freileitungs­ seile infolge meist zweipoliger Kurzschlüsse, dies ist der Fall, wenn die Freileitungsseile zweier Phasen sich nähern oder aneinander schlagen.

Tanzerscheinungen werden und sind im besonderen an Bündelleitern beobachtet worden. Bündelleiter kommen ab Spannungen von 220 kV im allgemeinen zur Anwendung. Die Aufteilung der Freileitungsseile in mehrere Teil­ leiter (2er-, 3er und 4er Bündel), welche durch Ab­ standshalter auf bekannte Weise stabilisiert werden, hat den Vorteil, daß genormte und verhältnismäßig leichte Freileitungsseile verwendet werden können. Bei Spannungen von 380 kV und darüber sind Bündelleiter notwendig, um mit Rücksicht auf die Durchschlagsfestig­ keit und den Hochfrequenzstörpegel der Freileitung die Oberflächenrandfeldstärke von rund 17,5 kV/cm (Ef­ fektivwert bei der maximalen Betriebsspannung) einzu­ halten.

Unter Tanzen werden transversale und torsionale Schwin­ gungen im Bereich niedriger Frequenzen unter 1 Hz ver­ standen, hierbei entspricht die Wellenlänge der doppel­ ten Spannweite. Zweite und dritte Harmonische wurden verschiedentlich beobachtet. Diese niederfrequenten mechanischen Schwingungen treten nur im Bereich der Eigenfrequenzen der Freileitungsseile auf. Trans­ versale und torsionale Schwingungen überlagern sich. Die Amplituden der vertikalen Schwingungen können mehrere Meter betragen, die torsionalen mehrere Grad. Auslöser der Schwingungen - des Tanzens - ist bei Temperaturen um den Nullpunkt, Eisregen, Naßschnee oder Raufrost, die auf den Freileitungsseilen einen mehr oder minder einseitigen Eisansatz bilden, der das Freileitungsseil ganz oder teilweise um­ schließt. Wird dieses nun unsymmetrische Profil durch den Wind angeblasen, entstehen Auftriebs- und Wider­ standskräfte sowie Drehmomente, die mit der Masse und Elastizität bzw. Steifigkeit des Freileitungsseiles zu langwelligen Schwingungen führen.

Tanzen tritt nur auf, wenn bei Temperaturen um den Null­ punkt Eisregen, Naßschnee oder Raufrost einen mehr oder minder einseitigen Eisansatz um das Leiterseil bilden, bei Windgeschwindigkeiten zwischen 5 und 15 m/s. Es bilden sich Auftriebs- und Widerstandskräfte aus, die mit der Masse und der Federkraft des Seiles zu Schwingungen führen. Die Auslösung von Tanzschwingungen hat zuerst Den Hartog 1932 (Transactions A.I.E.E. Vol 52 (1932) S. 1074-1076) beschrieben.

Verschiedene Lösungen zur Verhinderung der Tanzerschei­ nungen sind bereits angegeben. Den derzeitigen Stand der Technik stellt das US-Patent 37 49 813 dar. Hier wird ausgegangen von selbstdämpfenden Leiter­ seilen, die sich durch Reibung, sowohl zwischen den Einzeldrähten, als auch zwischen den Lagen der Teil­ leiter ergibt. Diese Dämpfung wird verstärkt durch ein über den Hauptleiter geschobenes flexibles Rohr, das eine zusätzliche Reibung zwischen Rohr und Seil bringt. Weiterhin wird durch Einbringen von Federn zwischen dem Seil und dem übergeschobenen Rohr ein Masse-Feder-System aufgebaut, das die Schwingung des Gesamtsystems verän­ dert, stört und dämpft.

Das angeführte US-Patent, wie auch alle seine Vorläufer dämpfen bereits eingetretene Tanzschwingungen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Einsatz der Schwingungen, das Ingangsetzen des Schwingungsmechanis­ mus zu verhindern. Die Amplituden (sowohl transversal als auch torsional) sollen schon in ihrer Ausbildung gehindert werden. Feldversuche sowie Messungen an Labor­ modellen (s. F. Theda "Untersuchung langwelliger Schwin­ gungen an einem Labormodell im Windkanal" Elektrizitäts­ wirtschaft, Jg. 84 (1985) H. 21, S. 857-862) haben den großen Einfluß des asymmetrischen Eisansatzes bestätigt, der bei Windgeschwindigkeit zwischen 5 und 25 m/s zum Tanzen führt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß sie sich die Tatsache zu Nutze macht, daß die die Torsion auslö­ senden Kräfte auf frei drehbare gerade zylindrische Hohlkörper in Form von Rohren übertragen werden. Hierdurch wird erreicht, daß auch dicke, d. h. torsions­ steife Freileitungsseile geschützt werden können. Der Erfindungsgedanke geht ferner davon aus, ein auf­ triebsfähiges Profil, das durch Eisansatz entsteht, zu vermeiden, so daß Tanzen bereits im Ansatz verhindert wird und nicht mehr auftreten kann.

Die Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 enthaltenen Merkmale.

Es wird zur näheren Erläuterung auf die Zeichnungen verwiesen. Es zeigt

Bild 1 einen Querschnitt eines Freileitungsseiles (1) mit Eisansatz (2),

Bild 2 eine Ansicht eines Freileitungsseiles (1) zwischen zwei Masten (5) und

Bild 3 eine Teil-Seitenansicht eines Freileitungs­ seiles (1) mit Rohren (4) und Stellringen (3).

Bei Temperaturen um den Nullpunkt bildet sich bei z. B. Eisregen (6) unter Einfluß des Windes (7) ein einsei­ tiger Eisansatz (2). Die Wassertropfen treffen schräg von oben, wie in Bild 1 dargestellt, auf das Freileitungsseil (1). Dieser einseitige Eisansatz (2) wird verhindert durch wasser- und/oder eisabweisende Rohre (4), die über das Freileitungsseil (1) geschoben werden und frei drehbar sind. Die Rohre (4) können jeweils in Längsrichtung hintereinander, wie Bild 2 zeigt, angebracht werden. Die Rohre (4) können sich unter dem einseitigen Gewicht eines eventuellen Eisan­ satzes (2) und durch den Wind (7) bei Anblasung in Richtung der Pfeile durch das einseitige Drehmoment in den Windschatten drehen bzw. die Stellung einnehmen, die geringsten aerodynamischen Einwirkungen entspricht.

Das Freileitungsseil (1) hängt in Form einer Kettenlinie zwischen den Aufhängepunkten am Mast (5). Die Rohre (4) sind so kurz, daß die Kettenlinie nicht behindert wird. Sie werden auf dem Freileitungsseil (1) durch Stellringe (3), siehe Bild 3, fixiert. An Stelle eines Stellringes (3) kann auch ein vorhandener Abstandhalter treten.

Vereisung zwischen Freileitungsseil (1) und Rohr (4) sowie an den Stoßstellen der Rohre (4) und Stellringe (3) miteinander oder an den Stoßstellen Abstandhalter - Rohr (4), werden durch dynamische Kräfte aufgebrochen. Es tritt damit keine Tanzerregung auf.

Das Material der Rohre (4) ist ein wasser- und/oder eis­ abweisender Werkstoff, damit ist der Eisansatz (2) auf ein Mindestmaß reduziert.

Claims (2)

1. Schwingungsdämpfer für Freileitungsseile (1) in Form von frei auf dem Freileitungsseil (1) drehbaren Rohren (4), deren Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Freileitungsseiles (1), wobei die Rohre auch mit Bohrungen versehen sein können, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere gerade Rohre (4), deren Länge so ausgebildet ist, daß die Kettenlinie des Freileitungsseiles (1) nicht gestört wird, und deren Oberfläche wasser- und/oder eisabwei­ send ist, auf dem Freileitungsseil (1) durch Stell­ ringe (3) fixierbar sind, wobei anstelle der Stell­ ringe (3) auch vorhandene Abstandhalter treten können, wobei außerdem die Drehbarkeit der Rohre (4) durch Stellringe (3) bzw. Abstandhalter nicht behinderbar ist.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei gewählter Länge der Rohre (4) der Innendurchmesser so groß ist, daß das Rohr (4) das Freileitungsseil (1) in allen Zuständen frei drehbar umschließt, so daß der Krümmungsradius des Freileitungsseiles (1) sich frei ausbilden kann.