DE4344537A1

DE4344537A1 - Hochspannungs-Freileitung mit Dämpfungsvorrichtung

Info

Publication number: DE4344537A1
Application number: DE4344537A
Authority: DE
Inventors: Johannes Dr Schmidt
Original assignee: Richard Bergner GmbH and Co
Current assignee: Richard Bergner GmbH and Co
Priority date: 1993-01-13
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 1994-07-14
Anticipated expiration: 2013-12-25
Also published as: US5801329A; DE4344537C2; CA2113301A1

Description

Die Leiterseile von Hochspannungs-Freileitungen werden vom Wind zu me chanischen Schwingungen angeregt. Diese kurzwelligen Schwingungen mit Frequenzen zwischen 5 Hz und 50 Hz werden auch als Karman-Schwingun gen bezeichnet. Die Schwingungen verursachen im Leiterseil eine dynamische Biegewechselbeanspruchung. An den Leitungsmasten sind Tragklemmen oder Abspannklemmen angeordnet, in denen das Leiterseil befestigt wird. Das Lei terseil verhält sich im Bereich der Tragpunkte wie fest eingespannt. In diesem Bereich ist das Leiterseil von statischen Zug- und Biegespannungen be ansprucht. Die dynamischen und statischen Beanspruchungen können zu Seil schäden bis zur Zerstörung des Leiterseiles führen.

Um das Leiterseil wirksam gegen die Biegewechselbeanspruchung zu schüt zen, werden am Leiterseil Dämpfungsvorrichtungen montiert. Sie werden in der Nähe der Tragklemmen am Leiterseil befestigt, wie dies aus DE-PS 5 65 334 bekannt ist. Die im wesentlichen aus einem einzigen Schwingungsdämpfer be stehende Dämpfungsvorrichtung ist dadurch vom Leitungsmast bzw. von der Masttraverse aus leicht montierbar. Die Tragklemme bzw. die Abspannklemme ist als Schwingungsknoten wirksam und dient bei der Montage der Dämp fungsvorrichtung als Bezugspunkt. Von diesem Bezugspunkt aus läßt sich der Schwingungsdämpfer einfach in einem vorher berechneten Abstand am Lei terseil montieren, so daß er nicht im Schwingungsknoten einer mechanischen Schwingung liegt. Unter Berücksichtigung des Abstandes vom Bezugspunkt ist die Dämpfungswirkung des Schwingungsdämpfers immer gegeben.

Bei einer größeren, durch den Abstand zweier Leitungsmasten definierten Spannfeldlänge des Leiterseiles bewirken jedoch die beiden in den mastnahen Bereichen des Leiterseiles montierten Dämpfungsvorrichtungen keine ausrei chende Dämpfung der mechanischen Schwingungen des gesamten Lei terseiles. Vielmehr bedämpft die Dämpfungsvorrichtung nur die mechanischen Schwingungen eines bestimmten Längenabschnittes des Leiterseiles. Bei größeren Spannfeldlängen muß deshalb in einem mittleren Bereich des Lei terseiles mindestens eine weitere Dämpfungsvorrichtung montiert werden. Dort ist jedoch kein Bezugspunkt vorhanden. Die Gefahr ist deshalb sehr groß, daß der einzige Schwingungsdämpfer der Dämpfungsvorrichtung in einem Schwingungsknoten des Leiterseiles montiert wird. Im Schwingungsknoten ist jedoch die Dämpfungswirkung des Schwingungsdämpfers unwirksam.

Das gleiche Problem besteht bei der Montage der Dämpfungsvorrichtungen von einem Hubschrauber aus. Die Dämpfungsvorrichtung kann nicht in Nähe des Leitungsmastes montiert werden, da dort die Kollisionsgefahr des Hubschrau berrotors mit dem Leitungsmast zu groß ist. Die Dämpfungsvorrichtung wird deshalb in einem vom Leitungsmast entfernteren Bereich per Hubschrauber an dem Leiterseil montiert. Dort ist jedoch, wie bereits erläutert, kein Bezugspunkt für die Montage vorhanden. Der Schwingungsschutz ist deshalb nicht mehr bei allen auftretenden Schwingungsfrequenzen gewährleistet.

Ausgehend von diesen Nachteilen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Dämpfungswirkung der Dämpfungsvorrichtung unabhängig von deren Montagestelle am Leiterseil sicherzustellen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß besteht die Dämpfungsvorrichtung aus mehreren Schwin gungsdämpfern. Zwei unmittelbar benachbarte Schwingungsdämpfer werden in einem Abstand a zueinander am Leiterseil montiert. Dabei ist

Gemäß dieser Formel ist der Abstand a zwischen zwei Schwingungsdämpfern so gewählt, daß auch bei der kleinsten zu erwartenden Wellenlänge λ_min nie sämtliche Schwingungsdämpfer gleichzeitig in einem Schwingungsknoten be festigt sind. Diese Anordnung aus mindestens zwei Schwingungsdämpfern er setzt den herkömmlich an einem bestimmten Punkt des Leiterseiles allein ver wendeten Schwingungsdämpfer und gewährleistet dadurch unabhängig vom Abstand zum Leitungsmast die Dämpfungswirkung der Dämpfungsvorrichtung. Selbst in dem Fall, daß ein Schwingungsdämpfer in einem Schwingungsknoten montiert ist, ist bei der erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung die Dämp fung von mindestens einem weiteren Schwingungsdämpfer wirksam. Die Mehrkosten der zusätzlichen Schwingungsdämpfer einer Dämpfungsvorrich tung sind gegenüber den Reparaturkosten und den möglichen betriebs wirtschaftlichen Folgen des Seilbruches aufgrund einer unwirksamen Dämp fungsvorrichtung verschwindend gering.

Die erfindungsmäßige Dämpfungsvorrichtung ist unabhängig vom konstruktiven Aufbau und von der genauen Funktionsweise der Schwingungsdämpfer.

Die Dämpfungswirkung der Dämpfungsvorrichtung ist bereits mit zwei Schwingungsdämpfern gewährleistet.

Je nach Zweckmäßigkeit können eine einzige oder auch mehrere Dämpfungs vorrichtungen je Leiterseil zwischen zwei Leitungsmasten (Spannweite bzw. Spannfeldlänge) vorgesehen sein.

Nach Anspruch 2 besteht die Dämpfungsvorrichtung aus mindestens drei Schwingungsdämpfern. In diesem Fall kann es ausreichend sein, auch bei großen Spannweiten je Leiterseil eine einzige Dämpfungsvorrichtung zu mon tieren, um eine ausreichende Dämpfung der mechanischen Schwingungen zu erzielen. Da von drei Schwingungsdämpfern wegen des Abstandes a maximal nur ein Schwingungsdämpfer in einem Schwingungsknoten liegen kann, sind mindestens zwei Schwingungsdämpfer gleichzeitig wirksam. Diese Dämpfungsvorrichtung wirkt deshalb wie zwei herkömmliche, an den beiden Endbereichen des Leiterseiles separat montierte Dämpfungsvorrichtungen mit jeweils einem einzigen Schwingungsdämpfer. Dieser Aufbau der Dämpfungsvorrichtung ermöglicht es, daß die Montage nur in einem einzigen Bereich der Spannweite stattfindet. Die zur Dämpfung von Leiterseil schwingungen erforderlichen Schwingungsdämpfer können dann in einfacher Weise am Leiterseil nebeneinander montiert werden. Dadurch wird weitere Montagezeit eingespart.

Eine größere Anzahl von Schwingungsdämpfern verbessert die Dämpfungs wirkung der Dämpfungsvorrichtung entsprechend, weil die zu vernichtende Schwingungsenergie des Leiterseiles auf eine größere Anzahl von Schwin gungsdämpfern verteilt wird. Der Montageaufwand ist dabei nur unwesentlich größer, da sämtliche Schwingungsdämpfer im gleichen Bereich des Leiterseiles montiert werden und zusammen eine einzige Dämpfungsvorrichtung bilden.

Anspruch 3 berücksichtigt eine ausreichende Dämpfung der mechanischen Schwingungen auch bei sehr großen Spannfeldlängen.

Die Anordnung der Dämpfungsvorrichtung gemäß Anspruch 4 ist vor allem für größere Spannfeldlängen geeignet. Vorzugsweise ist in beiden Endbereichen der Spannfeldlänge jeweils eine Dämpfungsvorrichtung montiert, um eine aus reichende Dämpfung der mechanischen Schwingungen zu erreichen. Die Aus wahl der genauen Montagestelle im Endbereich ist jedoch unabhängig vom Abstand zum Leitungsmast.

Gemäß Anspruch 5 ist die Dämpfungsvorrichtung für die Montage per Hub schrauber geeignet. Dies ermöglicht eine bequeme Montage der Dämpfungs vorrichtungen, wenn sich die Freileitung in besonders unzugänglichen Land schaftsgebieten befindet. Aufgrund der von einer bestimmten Montagestelle am Leiterseil unabhängigen Dämpfungswirkung der Dämpfungsvorrichtung kann der Hubschrauber einen leicht erreichbaren Bereich des Leiterseiles zur Mon tage anfliegen. Der Hubschrauber muß keinen vorher berechneten Abstand zum Leitungsmast anfliegen. Es ist lediglich der erforderliche Sicherheitsab stand des Hubschraubers zum Leitungsmast erforderlich. Dadurch ist die Mon tage weiter vereinfacht.

Aufgrund ihrer wirtschaftlichen Bedeutung ist das für die Montage erforderliche Abschalten der Freileitung oftmals unerwünscht bzw. nicht möglich. In diesem Fall, also am spannungsführenden Leiterseil, ist die Montage der Dämp fungsvorrichtung mit Hilfe des Hubschraubers leicht durchführbar.

Der Erfindungsgegenstand wird anhand der in den Figuren dargestellten Aus führungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Spannfeldes mit herkömmlichen Dämpfungsvorrichtungen,

Fig. 2 und Fig. 3 eine Prinzipdarstellung des Leiterseiles mit Schwingungsbäuchen und Schwingungsknoten sowie herkömmlicher Dämpfungsvorrichtung,

Fig. 4 die Darstellung des Leiterseiles gemäß Fig. 2 und Fig. 3, jedoch mit erfindungsmäßiger Dämpfungsvorrichtung,

Fig. 5 die Darstellung des Spannfeldes gemäß Fig. 1, jedoch mit erfin dungsmäßiger Dämpfungsvorrichtung.

In Fig. 1 ist ein zwischen zwei Leitungsmasten 1 eingespanntes Leiterseil 2 erkennbar. Zur Einspannung des Leiterseiles 2 dienen Tragklemmen 3, welche über Isolatoren 4 an den Leitungsmasten 1 befestigt sind. Die Tragklemmen 3 und die Isolatoren 4 sind in Fig. 1 lediglich schematisch dargestellt. Am Leiter seil 2 sind zwei herkömmliche Dämpfungsvorrichtungen 5 montiert. Beide Dämpfungsvorrichtungen 5 bestehen jeweils aus einem einzigen Schwin gungsdämpfer 6. Die Dämpfungsvorrichtungen 5 sind jeweils am mastnahen Bereich des Leiterseiles 2 befestigt, da diese Montage bequem vom Leitungs mast 1 aus bzw. von einer mit dem Leitungsmast 1 verbundenen Traverse 7 aus leicht bewerkstelligt werden kann.

Ist jedoch für die Montage der Dämpfungsvorrichtungen 5 ein Hubschrauber 8 erforderlich, so muß wegen der Kollisionsgefahr des Hubschrauberrotors mit dem Leitungsmast 1 die Montage der Dämpfungsvorrichtung 5 in einem mast ferneren Bereich des Leiterseiles 2 erfolgen.

In Fig. 2 ist die vom Leitungsmast 1 aus erfolgende, richtige Montage der aus einem einzigen Schwingungsdämpfer 6 bestehenden Dämpfungsvorrichtung 5 erkennbar. Die Tragklemme 3 ist schematisch als festes Einspannende 9 dargestellt. Der Schwingungsdämpfer 6 wird einfach in einem Abstand a vom Einspannende 9 am Leiterseil 2 befestigt. Dabei ist der Abstand a kleiner als die Halbwelle der kleinsten zu erwartenden Wellenlänge λ_min. Auf diese Weise wird zuverlässig verhindert, daß die Dämpfungsvorrichtung 5 in einem Schwin gungsknoten befestigt ist.

Bei der hubschrauberunterstützten Montage ist jedoch aufgrund des größeren Abstandes zwischen dem Einspannende 9 und der Befestigungsstelle der Dämpfungsvorrichtung 5 die Wahrscheinlichkeit sehr groß, daß die herkömm liche Dämpfungsvorrichtung 5 in einem Schwingungsknoten einer auftretenden mechanischen Schwingung befestigt (Fig. 3) und dadurch unwirksam ist.

Erfindungsgemäß besteht deshalb die Dämpfungsvorrichtung 5 aus mehreren Schwingungsdämpfern 6. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 4 sind drei Schwin gungsdämpfer 6 vorgesehen. Jeweils zwei benachbarte Schwingungsdämpfer 6 der Dämpfungsvorrichtung 5 sind im bereits erwähnten Abstand a zueinander am Leiterseil 2 befestigt. Der Abstand a verläuft parallel zur Längsachse 10 des nicht ausgelenkten Leiterseiles 2. Liegt nun ein Schwingungsdämpfer 6 in ei nem Schwingungsknoten der mechanischen Schwingung, so ist der jeweils andere Schwingungsdämpfer 6 bzw. sind die jeweils anderen Schwingungs dämpfer 6 der gleichen Dämpfungsvorrichtung 5 zuverlässig außerhalb eines Schwingungsknotens angeordnet. Die Dämpfungswirkung der er findungsmäßigen Dämpfungsvorrichtung 5 ist deshalb unabhängig vom Ab stand zum Einspannende 9 bei allen zu erwartenden Frequenzen der mecha nischen Schwingung des Leiterseiles 2 gewährleistet.

In Fig. 5 ist die vom Hubschrauber 8 aus montierte, aus drei Schwingungs dämpfern 6 bestehende Dämpfungsvorrichtung 5 erkennbar. Würde ein Schwingungsdämpfer 6 in einem Schwingungsknoten liegen, so sind immer noch zwei Schwingungsdämpfer 6 mit einer Dämpfungswirkung vorhanden. Sie haben die gleiche Wirkung wie die beiden herkömmlich an den beiden Endbe reichen des Leiterseiles 2 befestigten Schwingungsdämpfer (Fig. 1). Die erfin dungsmäßige Dämpfungsvorrichtung 5 (Fig. 5) ersetzt deshalb zwei herkömm liche separate Dämpfungsvorrichtungen 5 (Fig. 1) innerhalb bestimmter Gren zen der Spannfeldlänge. Bei Verwendung einer einzigen Dämpfungsvorrichtung 5 mit drei Schwingungsdämpfern 6 muß der Hubschrauber 8 deshalb nur einen einzigen Bereich des Leiterseiles 2 anfliegen und spart dadurch Montagezeit.

Bezugszeichenliste

1 Leitungsmast
2 Leiterseil
3 Tragklemme
4 Isolator
5 Dämpfungsvorrichtung
6 Schwingungsdämpfer
7 Traverse
8 Hubschrauber
9 Einspannende
10 Längsachse
a Abstand
λ_min kleinste zu erwartende Wellenlänge

Claims

1. Hochspannungs-Freileitung mit an ihren Leiterseilen (2) montierbaren Dämpfungsvorrichtungen (5) zur Dämpfung von mechanischen Schwingun gen der Leiterseile (2), dadurch gekennzeichnet,

- daß die Dämpfungsvorrichtung (5) aus mindestens zwei Schwingungsdämpfern (6) besteht und
- daß der Abstand (a) zwischen zwei unmittelbar benachbarten Schwingungsdämpfern (6) im Montagezustand kleiner ist als die Hälfte der kleinsten zu erwartenden Wellenlänge (λ_min) der mechanischen Schwin gung.

2. Freileitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Leiterseil (2) eine Dämpfungsvorrichtung (5) mit mindestens drei Schwingungsdämpfern (6) montiert ist.

3. Freileitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Leiterseil (2) mehrere Dämpfungsvorrichtungen (5) montiert sind.

4. Freileitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung (5) am Endbereich des Leiterseiles (2) mon tiert ist.

5. Freileitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung (5) mit Hilfe eines Hubschraubers (8) am Leiterseil (2) montiert ist.