DE3814152A1 - Schwingungsdaempfer fuer leiterseile von elektrischen freileitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer für Leiterseile von elektrischen Freileitungen mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Derartige Schwingungsdämpfer - die in der Regel als sogenannte Stockbridge-Dämpfer bezeichnet werden - sind beispielsweise aus US-PS 19 92 538 seit langem bekannt. Sie weisen eine Seilklemme zur Befestigung des Dämpfers am Leiterseil, ein Stahlseil als eigen­ gedämpftes, nach Art einer Blattfeder ausgebildetes, elastisches Federelement sowie zwei jeweils an einem der beiden Freienden des Stahlseiles angeordnete, träge Massenkörper auf. Der Schwingungsdämpfer stellt ein gedämpftes, schwingungsfähiges System dar, das mit dem Leiterseil gekoppelt ist. Wird letzteres beispiels­ weise durch Windangriff zu Schwingungen angeregt, so gerät der Schwingungsdämpfer mit seinem Federelement und den darin aufgehängten Massenkörpern mit in Schwingung und entzieht dem Leiterseil durch die Dämpfungseigenschaften des Federelementes Schwingungs­ energie.

Ein besonderes Problem bei Schwingungsdämpfern für Leiterseile stellt die Vermeidung von sogenannten Teil­ entladungen oder Korona-Erscheinungen dar, die im all­ gemeinen an unter Spannung stehenden Armaturen von elektrischen Freileitungen auftreten können.

Solche Korona-Erscheinungen - die wegen ihrer opti­ schen Erscheinungsform in der Regel als Glimmpunkte, Büschel, Stielbüschel oder Stiele bezeichnet werden - erzeugen Störwirkungen durch die von ihnen ausgehenden elektromagnetischen Wellen, akustische Emissionen und elektrische Verluste. Sie müssen daher möglichst ver­ hindert werden.

Abgesehen vom Absolutwert der elektrischen Spannung, mit der die Freileitung beaufschlagt wird, hängt die Tendenz zur Ausbildung von Korona-Erscheinungen im wesentlichen von den geometrischen Gegebenheiten und der äußeren Form der Schwingungsdämpfer ab, da bei einem geladenen Körper besonders hohe Feldstärken an Partien mit sehr geringen Krümmungsradien - vor allem an Kanten oder Spitzen also - auftreten. Entsprechend sind Schwingungsdämpfer mit Massenkörpern bekannt (US-PS 19 92 538, DE-PS 13 03 538), die eine rohr­ ähnliche bzw. glocken- oder birnenförmige Gestalt auf­ weisen, wobei die Massenkörper jeweils bezüglich einer durch das Stahlseil verlaufenden Vertikal- und Horizontalebene symmetrisch gestaltet sind. Bei den Massenkörpern handelt es sich also im wesentlichen um Rotationskörper, deren Mantelfläche über den gesamten Umfang gleichmäßig gekrümmt ist und demzufolge keine scharfen Kanten oder Spitzen aufweist.

Um die Innenräume derartiger Massenkörper wasser- bzw. eisfrei zu halten, wurde gemäß DE-GM 79 10 641 bereits vorgeschlagen, die Unterseite der Massenkörper offen zu gestalten, so daß Regenwasser mitsamt beliebiger Verunreinigungen abfließen kann.

Es sind weiterhin Schwingungsdämpfer der eingangs genannten Art bekannt, bei denen die Massenkörper gabel- bzw. U-förmig ausgebildet sind, wobei deren Schenkel parallel und in einer Horizontalebene mit dem Stahlseil angeordnet sind. Alle Schenkel dieser U-för­ migen Massenkörper weisen einen abgerundeten Quer­ schnitt auf, wobei zur Herabsetzung der an den beson­ ders stark gekrümmten Partien der Körperoberfläche maximal auftretende Feldstärken die Freienden der Stahlseil-parallelen U-Schenkel kugelartige Verdickun­ gen und die U-Basisschenkel ebenfalls verdickt ausge­ bildet sind. Mit dieser Ausgestaltung läßt sich zwar eine gewisse Verbesserung hinsichtlich der Vermeidung von Korona-Erscheinungen erzielen, jedoch hat die Praxis gezeigt, daß hier nach wie vor Verbesserungen zur weitgehenden Ausschaltung solcher Erscheinungen notwendig sind.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungsdämpfer der eingangs genann­ ten Art so weiterzubilden, daß Korona-Erscheinungen, wie Glimmpunkte, Stiel-, Büschel- oder Stielbüschel- Entladungen nicht oder allenfalls in weit verringertem Maße bzw. erst bei sehr viel höheren Spannungen an der Freileitung auftreten.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 angegeben. Bei der Entwick­ lung des Erfindungsgegenstandes wurde dabei von der Erkenntnis Gebrauch gemacht, daß im Feldbereich zwischen dem Leiterseil und dem Schwingungsdämpfer die an den Oberflächen dieser Bauteile auftretenden, elektrischen Feldstärken verringert sind. Dies ist darauf zurückzuführen, daß sich die auf beiden Bautei­ len befindlichen Ladungsträger gleicher Polarität einander abstoßen und somit im Bereich der einander zugewandten Oberflächen dieser beiden Bauteile sich weniger felderzeugende Ladungsträger befinden, als in den einander abgewandten Bereichen des Massenkörpers bzw. des Leiterseiles. Beispielsweise haben Labor­ versuche, Praxisbeobachtungen und theoretische Berechnungen an den obengenannten Schwingungsdämpfern mit U-förmigen Massenkörpern gezeigt, daß trotz der symmetrischen Ausgestaltung der Massenkörper bezüglich einer durch das Federelement verlaufenden Horizontal­ ebene an den gleich gestalteten Ober- bzw. Unterseiten der Massenkörper voneinander erheblich abweichende Feldstärken auftreten (siehe dazu Fig. 4A). Entsprechend ist es nicht notwendig, die dem Leiter­ seil zugewandten Kantenbereiche und Partien der Massen­ körper mit einem genauso großen Krümmungsradius auszu­ statten, wie die entsprechenden, dem Leiterseil abgewandten Bereiche. Entsprechend sind die Massen­ körper des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers bezüg­ lich einer durch das Federelement verlaufenden Horizon­ talebene im Gegensatz zu den Dämpfern nach dem Stande der Technik asymmetrisch gestaltet, wobei die dem Lei­ terseil zugewandten Kantenbereiche bzw. Partien der Massenkörper kleine Krümmungsradien und deren dem Lei­ terseil abgewandten Kantenbereiche bzw. Partien demgegenüber vielfach größere Krümmungsradien aufwei­ sen. Durch die Felderniedrigung im Raum zwischen dem Massenkörper und dem Leiterseil wird trotz der dort vorhandenen kleinen Krümmungsradien eine niedrige Maxi­ malfeldstärke eingehalten. Durch die demgegenüber viel­ fach größeren Krümmungsradien in den dem Leiterseil abgewandten Bereichen der Massenkörper tritt auch hier eine gegenüber den Massenkörpern nach dem Stande der Technik erheblich reduzierte Maximalfeldstärke auf, wodurch Korona-Erscheinungen weitgehend ausgeschaltet bzw. erst bei erheblich größeren Spannungen auftreten. Eine das im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebene Grundprinzip benutzende, besonders vorteilhafte Ausge­ staltung der Massenkörper ist im Kennzeichen des An­ spruches 2 angegeben. Letztere sind demnach etwa schalenförmig ausgebildet, wobei die Schalenoffenseite mit dem oberen, stark gekrümmten Schalenrand dem Leiterseil zugewandt ist. Die dem freien Raum zugewand­ te Unterseite der Schale besitzt also Rundungen mit großen Radien und damit alle Voraussetzungen für eine hohe Korona-Festigkeit. Außerdem weisen die Massenkör­ per dann eine Form auf, die geschmiedet werden kann, was eine Fertigungsvereinfachung und Qualitätsverbes­ serung mit sich bringt. Ein weiterer Vorteil der Ausge­ staltung nach Anspruch 2 liegt darin, daß Windgeräu­ sche, wie sie bei glocken- oder birnenförmigen, innen hohlen Massenkörpern nach dem Stande der Technik fest­ gestellt wurden, nicht auftreten können.

Eine Optimierung hinsichtlich der Korona-Festigkeit wird durch die im Anspruch 3 angegebene Ausbildung der dem Leiterseil abgewandten Schalenunterseite nach Art eine Ellipsoid-Teilfläche erzielt.

Schwingungsdynamische und damit dämpfungstechnische Vorteile bietet die im Anspruch 4 angegebene Verbin­ dung und Befestigung der schalenförmigen Massenkörper an dem als gedämpftes Federelement wirkenden Stahl­ seil, wie sie an sich bereits von den U-förmigen Massenkörpern her bekannt sind.

Durch die im Anspruch 5 angegebene Anordnung des Stahl­ seiles etwa in der vom Schalenrand aufgespannten Ebene werden verschiedene Vorteile erzielt. Im Gegensatz zu den Schwingungsdämpfern nach dem Stande der Technik stehen damit die Massenkörper nämlich nicht oder nur unwesentlich über das Federelement nach oben in Rich­ tung Leiterseil hinaus. Zwischen dem Leiterseil und den diesem zugewandten Begrenzungsflächen der Massen­ körper muß nun ein bestimmter Mindestabstand vorhanden sein, um ein Anschlagen der Massenkörper infolge deren Schwingens zu verhindern. Da die Körper keinen oder allenfalls einen geringen Überstand nach oben über das Federelement aufweisen, kann letzteres näher am Leiter­ seil angeordnet sein. Dies bedeutet, daß die Seilklem­ me des Erfindungsgegenstandes eine geringere Bauhöhe als bei den Schwingungsdämpfern nach dem Stande der Technik aufweisen kann. Damit wiederum wird die Masse der Seilklemme - die im schwingungsfähigen System ja eine ungefederte Masse darstellt - reduziert. Auch werden die vom Schwingungsdämpfer über seine Seilklem­ me auf das Leiterseil übertragenen Momente durch die geringere Bauhöhe der Seilklemme reduziert. Solche Momente können durch unterschiedliche Massen der Massenkörper erzeugt werden, wie sie aufgrund von Fertigungstoleranzen oder in beabsichtigter Weise zur Anpassung des Schwingungsdämpfers an verschiedene zu bedämpfende Schwingungsfrequenzen des Leiterseiles (siehe DE-PS 13 03 538) auftreten können. Nicht zu­ letzt wird durch die niedrige Seilklemme die Bauhöhe des gesamten Schwingungsdämpfers reduziert, was wiederum durch die Kombination der schalenförmigen Massenkörper mit der niedrigen Seilklemme eine stark verbesserte Korona-Festigkeit mit sich bringt.

Durch die im Anspruch 6 angegebene Ausgestaltung der Schalenböden wird eine Ansammlung von Wasser oder eine Eisbildung in den Massenkörpern vermieden. Durch die beschriebene Durchbrechung wird außerdem ein Anschla­ gen der Massenkörper an das als Federelement wirkende Stahlseil wirkungsvoll vermieden.

Durch die Anordnung der die Durchbrechung seitlich begrenzenden Randkantenbereiche der Durchbrechung gemäß Anspruch 7 bewirken diese stark gekrümmten Par­ tien in den dem Leiterseil abgewandten Bereichen der Massenkörper keinerlei Verschlechterung der Korona­ festigkeit.

Die Erfindung wird in einem Ausführungsbeispiel anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines an einem Leiterseil befestigten Schwingungsdämpfers,

Fig. 2 eine Ansicht eines Massenkörpers aus Pfeilrich­ tung II gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch einen Massenkörper entlang der Geraden III-III gemäß Fig. 2 und

Fig. 4 schematische Seitenansichten von Schwingungs­ dämpfern nach dem Stande der Technik (A) bzw. gemäß der Erfindung (B) mit einer grafischen Darstellung der Feldstärkeverteilung auf der Leiterseil- bzw. Dämpferoberfläche.

Der Schwingungsdämpfer (1) ist mittels der Seilklemme (2) an dem Leiterseil (3) einer elektrischen Freilei­ tung befestigt. Dazu umgreift die Seilklemme (2) in üblicher Weise mit ihrem im Längsschnitt hakenförmigen Ende (4) das Leiterseil (3). Der durch eine Maschinen­ schraube (5) beaufschlagte Klemmkörper (6) fixiert die Seilklemme (2) am Leiterseil (3).

Das untere Ende (7) der Seilklemme (2) ist zylinder­ hülsenartig geformt und bildet damit eine parallel zum Leiterseil (3) verlaufende Öffnung (8), durch die ein Stahlseil (9) als eigengedämpftes, nach Art einer Blattfeder ausgebildetes, elastisches Federelement hindurchgesteckt ist. Durch eine Verpressung am Ende (7) ist das Stahlseil (9) bezogen auf seine Längsaus­ dehnung mittig in der Öffnung (8) fixiert.

An den beiden Freienden (10) des Stahlseils (9) sind die beiden Massenkörper (11, 12) befestigt. Letztere sind bezüglich der durch das Stahlseil (9) verlaufen­ den Vertikalebene (13) symmetrisch und bezüglich der durch das Stahlseil (9) verlaufenden Horizontalebene (14) asymmetrisch gestaltet. Wie aus den Fig. 1-3 deut­ lich wird, sind die Massenkörper (11, 12) jeweils scha­ lenförmig ausgebildet, wobei deren Offenseite (15) mit dem oberen, stark gekrümmten Schalenrand (16) dem Lei­ terseil (3) zugewandt ist. Die letzterem abgewandte Schalenunterseite (17) ist etwa nach Art einer Ellip­ soid-Teilfläche ausgebildet. Beide Massenkörper (11, 12) sind jeweils derart in vertikaler Überdeckung mit den entsprechend darüberliegenden Abschnitten des Stahlseiles (9) angeordnet, daß die mechanische Verbin­ dung zwischen diesen beiden Bauteilen jeweils in den einander abgewandten, außenliegenden Randbereichen (18, 19) der Massenkörper (11, 12) erfolgt. Dazu weisen die Körper (11, 12) jeweils auf der Innenseite (20) dieser Randbereiche (18, 19) einen einstückig angeform­ ten blockartigen Ansatz (21) auf, der in seinem oberen Teil mit einer horizontalen Einstecköffnung (22) für die Freienden (10) des Stahlseiles (9) versehen ist.

Wie insbesondere aus den Fig. 1 und 3 deutlich wird, ist das Stahlseil (9) etwa in der vom Schalenrand (16) aufgespannten Ebene angeordnet, wobei ein geringer, an sich unerheblbicher Überstand (23) des Schalenrandes (16) über das Stahlseil (9) zu verzeichnen ist. Durch diese Ausgestaltung kann bei einem konstruktiv festge­ legten Mindestabstand (24) des Schalenrandes (16) zum Leiterseil (3) die Bauhöhe (25) der Seilklemme (2) reduziert werden.

Die Schalenböden (26) der beiden Massenkörper (11, 12) weisen jeweils im vertikalen Überdeckungsbereich mit dem Stahlseil (9) eine langgestreckte Durchbrechung (27) mit gegenüber dem Durchmesser (28) des Stahlsei­ les etwa dreifacher Breite (29) auf. Die Durchbrechung (27) endet jeweils kurz vor dem Ansatz (21) auf der Innenseite (20). Die beiden etwa parallel zum Stahl­ seil (9) verlaufenden Randkanten (30) der Durchbre­ chung (27) sind einander zugewandt (Fig. 3).

In Fig. 4 ist zur Verdeutlichung der Erfindung der erfindungsgemäße Schwingungsdämpfer (1) einem Schwin­ gungsdämpfer (1′) mit herkömmlichen, U-förmigen Massen­ körpern (11′, 12′) gegenübergestellt. Die an den Ober­ flächen der Leiterseile (3, 3′) und der Massenkörper (11, 12 bzw. 11′, 12′) eingetragenen, kurzen Geraden­ stücke stellen dabei Feldstärkevektoren (31) dar, die mit Hilfe des sogenannten Ersatzladungsverfahrens ana­ lytisch berechnet wurden. Auffällig sind dabei in Fig. 4A die geringeren Feldstärken in den Randkanten­ bereichen und Partien des Schwingungsdämpfers (1′), die dem Leiterseil (3′) zugewandt sind, obwohl die Massenkörper (11′, 12′) bezüglich der durch das Stahl­ seil (9′) verlaufenden Horizontalebene (14′) sym­ metrisch ausgebildet sind. Demgegenüber treten bei den Massenkörpern (11, 12) des Erfindungsgegenstandes (Fig. 4B) in den dem Leiterseil (3) zu- bzw. abgewand­ ten Kantenbereichen und Partien etwa gleich große und gegenüber dem Schwingungsdämpfer (1′) nach dem Stande der Technik erheblich reduzierte Feldstärken auf. Der erfindungsgemäße Schwingungsdämpfer (1) neigt also erheblich weniger zu Korona-Erscheinungen, wie Glimm­ punkten, Stiel-, Büschel- oder Stiel-Büschel-Entladun­ gen. Auch ist aus einem Vergleich der Fig. 4A und B die niedrigere Bauhöhe (25) der Seilklemme (2) des Erfindungsgegenstandes gegenüber der Seilklemme (2′) des Schwingungsdämpfers (1′) nach dem Stande der Technik bei etwa gleichen Mindestabständen (24, 24′) zwischen den Massenkörpern (11, 12 bzw. 11′, 12′) und dem Leiterseil (3 bzw. 3′) erkennbar.

Bezugszeichenliste

1, 1′ Schwingungsdämpfer
2, 2′ Seilklemme
3, 3′ Leiterseile
4 Ende
5 Maschinenschraube
6 Klemmkörper
7 Ende
8 Öffnung
9, 9′ Stahlseil
10 Freiende
11, 11′ Massenkörper
12, 12′ Massenkörper
13 Vertikalebene
14 Horizontalebene
15 Offenseite
16 Schalenrand
17 Schalenunterseite
18, 19 Randbereich
20 Innenseite
21 Ansatz
22 Einstecköffnung
23 Überstand
24, 24′ Mindestabstand
25 Bauhöhe
26 Schalenboden
27 Durchbrechung
28 Durchmesser
29 Breite
30 Randkanten
31 Feldstärkevektor

Claims (7)

1. Schwingungsdämpfer für Leiterseile (3) von elektrischen Freileitungen mit

• - einer Seilklemme (2) zur Befestigung des Dämpfers (1) am Leiterseil (3),
• - einem eigengedämpften nach Art einer Blattfeder ausgebildeten, elastischen Federelement, vorzugs­ weise einem Stahlseil (9), das bezogen auf seine Länge etwa mittig von der Seilklemme (2) gehalten ist und
• - zwei jeweils an einem der beiden Freienden (10) des Federelementes (Stahlseil 9) angeordneten, trägen Massenkörpern (11, 12), die vorzugsweise bezüglich einer durch das Federelement (Stahl­ seil 9) verlaufenden Vertikalebene (13) sym­ metrisch gestaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Massenkörper (11, 12) bezüglich einer durch das Federelement (Stahlseil 9) ver­ laufenden Horizontalebene (14) asymmetrisch gestaltet ist, wobei die dem Leiterseil (3) zuge­ wandten Kantenbereiche bzw. Partien der Massen­ körper (11, 12) kleine Krümmungsradien und deren dem Leiterseil (3) abgewandten Kantenbereiche bzw. Partien demgegenüber vielfach größere Krüm­ mungsradien aufweisen.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Massenkörper (11, 12) jeweils schalenförmig ausgebildet sind, wobei deren Offenseite (15) mit dem oberen, stark gekrümmten Schalenrand (16) dem Leiterseil (3) zugewandt ist.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die etwa nach Art einer Ellipsoid-Teilfläche ausgebildete, schwach gekrümmte Schalenunterseite (17) dem Leiterseil (3) abgewandt ist.

4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schalenförmigen Massenkörper (11, 12) je­ weils derart in verikaler Überdeckung mit den ent­ sprechend darüberliegenden Abschnitten des Feder­ elementes (Stahlseil 9) angeordnet sind, daß die mechanische Verbindung zwischen diesen Bauteilen jeweils in den einander abgewandten, außenliegenden Randbereichen (18, 19) der Massenkörper (11, 12) er­ folgt.

5. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (Stahlseil 9) etwa in der vom Schalenrand (16) aufgespannten Ebene angeordnet ist.

6. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalenböden (26) der beiden Massenkörper (11′ 12) jeweils im Überdeckungsbereich mit dem Federelement (Stahlseil 9) eine langgestreckte Durchbrechung (27) aufweisen.

7. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Durchbrechung (27) seitlich begrenzen­ den, stark gekrümmten Randkanten (30) der Durch­ brechung (27) einander zugewandt sind.