DE69301963T2

DE69301963T2 - Verfahren zur Herstellung einer Hochspannungsleitung

Info

Publication number: DE69301963T2
Application number: DE69301963T
Authority: DE
Inventors: Bobby Chester Gentry
Original assignee: Southwire Co LLC
Current assignee: Southwire Co LLC
Priority date: 1992-06-25
Filing date: 1993-06-23
Publication date: 1996-09-05
Anticipated expiration: 2013-06-24
Also published as: US5374783A; DE69301963D1; CA2099164A1; EP0576275B1; MX9303832A; JPH0652734A; CA2099164C; EP0576275A1; DE576275T1; US5554826A; US5243137A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Leiters für Freileitungen, beschäftigt sich mit elektrischen Leitern für Freileitungen und insbesondere mit stahlgetragenen Aluminiumleitern oder einem Kabel für Freileitungen. Spezieller (jedoch nicht ausschließlich) richtet sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen eines verbesserten stahlgetragenen Aluminiumleiterkabels für Freileitungen mit unerwartet verbesserter Leitfähigkeit und erhöhter Strombelastbarkeit (Stromtragfähigkeit) und verbesserten Selbstdämpfungseigenschaften sowie auf ein dadurch hergestelltes Aluminium-Freileitungskabel. Sowohl runde als auch trapezförmige Drahtquerschnittsformen sind offenbart. Bessere Korrosionsfestigkeit und Leistungsfähigkeit im Hochtemperaturbetrieb gehen einher mit verbessertem, thermisch bedingtem Durchhang, verringertem Spannungskriechen und verbessertem Ermüdungswiderstand, Eigenschaften, die aus dem offenbarten Hersteilverfahren erwachsen. Bestimmte Eigenschaften des Freileitungsleiters sind begünstigt, wenn die Aluminiumdrahtstränge einen trapezförmigen Querschnitt besitzen.

Hintergrund der Erfindung

Stahlverstärktes Aluminiumkabel (ACSR) zur Verwendung als Freileitungsleiter weist gewöhnlich eine Mehrzahl von Aluminiumdrähten auf, die schraubenförmig um einen Stahlkern herum gewickelt sind, welcher typischerweise ebenfalls aus einer Mehrzahl von gewöhnlich runden Stahldrähten gebildet ist, die verdrallt sind. Oftmals werden mehrere Lagen von Aluminiumsträngen verwendet. Die elektrischen Stränge bestehen aus Aluminium von Elektrogüte ("EC"), einer oder mehreren Aluminiumlegierungen oder einer Kombination hieraus, vergütet, um genügend Zugfestigkeit zur Verfügung zu stellen, um einen Teil der Aufhängelast des Kabels zu tragen.
Unternehmen für Hochspannungsübertragung stehen vor zahlreichen Problemen hinsichtlich Kostenverringerung und Sicherstellung verläßlicher Kraftübertragung an ihre Kunden. Dazu gehören enorme Leistungsverluste aufgrund Verlusten der elektrischen Leitung, äußerst hohe Kosten für Wartung und Auswechslung aufgrund von Drahtbrüchen, die durch Vibrationen und Schwingungen sowie der Möglichkeit zerstört sind, daß die Übertragungskabel erhöhten Belastungen, die über solche, für die das Kabelsystem ausgelegt sein mag, wenn auch nur vorübergehend hinausgehen, ausgesetzt sein können, wie es bei Spitzenlastbedingungen auftritt oder bei einer Benutzung für die Übertragung der Last einer Nebenleitung, die vorübergehend fiir Wartung oder dergleichen außer Betrieb genommen ist. Die bekannten Kabelnormen und -bauweisen stellen einen Kompromiß zwischen vielen konkurrierenden Leistungsanforderungen dar, so daß die Wahl des Kabels ein ingenieurmäßiges Problem darstellt, das sowohl recht schwierig als auch hinsichtlich der Langzeit-Wirtschaftlichkeit bedeutsam ist. Die vorliegende Erfindung verringert die Komplexität des Problems, indem sie einen einzelnen Leiter oder ein Kabel für Freileitungsübertragung mit überlegener Leitfähigkeit, geringeren Leistungsverlusten und größerer Strombelastbarkeit bei einem gegebenen Kabelquerschnitt sowie mit sehr wünschenswerten Betriebseigenschaften zur Verfügung stellt.
Standardisiertes ACSR Leiterkabel für Freileitungsübertragung benutzt runde elektrisch leitende Drahtstänge. Einen Teil der Zugspannung aufgrund des aufgehängten Gewichtes des Kabels wird normalerweise durch die üblichen elektrischen Leiter aus ACSR Aluminium unter Normalbedingungen getragen. Bei hoher Temperatur oder Betriebsbedingungen mit hoher Strombelastung jedoch, wobei Aluminiumdrähte oftmals weich werden, kann der Stahlstrang die gesamte mechanische Spannungsbelastung tragen; das Kabel streckt sich damit und hängt durch. ACSR Kabel ist in der üblichen Konfiguration mit runden Leitersträngen erhältlich, sowie in verringertem Durchmesser, um die Spezifikation "Kompakt" zu erfüllen. "Kompakt ACSR" wird gewöhnlich in einer von zwei Formen angetroffen.
In der einen Form ist zumindest eine Lage des elektrischen Leiters im Anschluß an den Verseilungsvorgang gesenkverdichtet, um die Querschnittsfläche des Kabels zu verringern. Die US-Patentschriften 1 943 087 und 3 760 063 lehren solche Verfahren. Bei einer anderen Form sind die einzelnen Stränge, die für zumindest eine Lage von Aluminiumleitern verwendet werden, zu einem kompakter passenden Querschnitt geformt, und eine Vielzahl von ihnen ist sodann passend zusammengesetzt, um die Leiterlage oder -lagen zu bilden. Die bevorzugte Querschnittsform fiir ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird trapezförmiger Draht genannt. Er wird vor dem zur Bildung des Kabels erfolgenden Versehen geformt. Jede kompakte Kabelkonstruktion stützt sich auf unterschiedliche Herstellungsschritte und führt zu unterschiedlichen Eigenschaften des fertigen Kabels.
Gesenkverdichtetes ACSR wird während des Verdichtungsprozesses Verformungskräften ausgesetzt, die zu scharfen Ecken oder Kanten führen. Diese neigen bei höheren Spannungspegeln zur Lichtbogen- oder Koronabildung und schränken daher die Verwendung der Konfiguration auf niedrigere Spannungspegel ein.
ACSR mit trapezförmigem Draht wird durch "Aufbauen" vorgeformter Leiter gebildet, was zu einer sehr dichten Struktur führt, ohne die mechanische Steifigkeit gesenkverdichteter ACSR. Diese Kabelbauweise kann den Widerstand des Drahtes gegen äolisches Schwingen und gegen Galoppieren verbessern, welche derartige Leiter ausgesetzt sind. Äolisches Schwingen ist eine hochfrequente Vibration mit geringer Amplitude, die normalerweise aufgrund verhältnismäiß niedriger Windgeschwindigkeiten unter 25 Stundenkilometern auftritt. Galoppieren ist dagegen eine Erscheinung niedriger Frequenz und großer Amplitude. Sowohl Galoppieren als auch äolisches Schwingen kann zur Ermüdung und frühzeitigem Versagen der Leiter bei einem üblichen ACSR-Kabel beitragen.
Wie bemerkt, wird bei gewöhnlichem ACSR ein Teil der Zugspannungskraft normalerweise durch den Aluminiumleiter aufgenommen. Jedoch tritt bekanntlich ein Zustand, der als Längung durch "Spannungskriechen" bekannt ist, auf, wobei der Aluminiumleiterteil des Freileitungskabels sich mit der Zeit streckt und ein Ausmaß an Leiterdurchhang ermöglicht, das unerwünscht sein kann. Dies kann die Belastung des Stahlstrangkernes erhöhen, da die durch den Aluminiumleiter übernommene Zugspannungskraft geringer wird, ohne daß eine Verringerung des Gewichtes des Aluminiumleiters eintritt.
Elektrisch leitende Metalle, die für Leiterkabel benutzt werden, werden komplexen mechanischen Behandlungen und Wärmebehandlungen unterworfen, um zu den wünschenswerten mechanischen und elektrischen Eigenschaften zu gelangen. Wie wohlbekannt ist, ist die Wechselwirkung zwischen mechanischen und thermischen Behandlungen und den elektrischen Eigenschaften äußerst komplex; diese Komplexität wird in hohem Maße verstärkt, wenn die Metallstränge den Verfahrensbedingungen ausgesetzt werden, die bei der Herstellung erforderlich sind, um ein fertiges, für die Verwendung eingerichtetes Kabel zu erzeugen. Das Recken, Biegen und Reibungserhitzen des Aluminiumleiterstranges ändern dessen elektrische Leitfähigkeit und Härte, oftmals entgegen dem gewünschten Fertigeffekt.
Die US-Patentschriften 3 813 481 und 3 813 772 ("481" und "772") offenbaren bekannte Freileitungs-Leiterkabelbauweisen, bei denen die Aluminiumdrähte nahezu im Härtezustand extra weich sind und der verseilte Stahlkern im wesentlichen die gesamte Zugspannungsbelastung trägt. Dieses Kabel wird stahlgetragener Aluminiumleiter oder SSAC genannt, in der Technik noch verbreiteter bekannt als Aluminiumleiter, stahlgetragen, oder ACSS. Das "481"- Patent stellt, wie geglaubt wird, die neueren Verbesserungen der Bauweise für Leiterkabel von Freileitungen dar. Bei der in dieser Patentschrift dargestellten Bauweise sind die Leiterdrähte aus Aluminium in den weichen Zustand geglüht, so daß der verseilte Stahlkern die Zugbelastung trägt.
Das Herstellungsverfahren für das in dern "481"-Patent offenbarte ACSS- Erzeugnis 100 ist in Fig. 4 dargestellt. Ein üblicher 61% IACS Aluminiumstab 102 wird in üblicher Weise in einem Ziehschritt 104 zur Drahtform gezogen, sodann wird der gezogene Draht 106 im Schritt 108 voll durchgeglüht. Dieser gezogene, voll durchgeglühte Draht 110 ist weich und kann leicht beschädigt werden und muß sorgfältig gehandhabt werden. Dieses Erfordernis der sorgfältigen Behandlung erstreckt sich auf den speziellen Verseilungsschritt 112, wo die Leiterdrähte 110 rings um den stählernen Strangkern 114 herum aufgelegt werden.
Verformung und Kaltverfestigung wie sie gewöhnlich und eigentümlicherweise beim Verseilungsprozess auftreten, müssen auf ein Mindestmaß gebracht werden, um zu vermeiden, daß die Härte der Drähte unnötigerweise erhöht wird, da bei dem fertigen Freileitungs-Leiterkabel die Drähte so spezifiziert sind, daß sie eine Zugfestigkeit für einprozentige Streckung von weniger als 58,5 Megapascal (MPa) haben und zumindest 61 % IACS Leitfähigkeit im Endprodukt zur Verfügung stellen müssen. Daher stellt der in dem "481-Patent" beschriebene Verseilungsschritt 112 zahlreiche spezielle Anforderungen an die Verfahrensbedingungen, die außergewöhnliche Einstellungen der Verseileinrichtung und merklich geringere Verarbeitungsgeschwindigkeiten erforderlich machen.
Diese spezielle Anforderungen an den Verseuschritt 112 beinhalten, ohne hierauf jedoch beschränkt zu sein:
Aufbringen eines Schmiermittels auf die Oberfläche der voll durchgeglühten Aluminiumdrähte, Verringern der durch die Verseilmaschine auf die Aluminiumdrähte ausgeübten Rück-Spannung, Verringern der Arbeitsgeschwindigkeit der Verseilmaschine, Modifizieren der Drahtführungen um Fressen (das Kratzer verursachen kann) zu minimieren, Vergrößern der Verschlußstücke, die die geglühten, verseilten Drähte gegen den Stahlkern pressen, und Verringern des Drucks der Verschlußstücke. Selbst bei diesen speziellen Vorsorgemaßnahmen beim Verseilen verleiht man den Aluminiumdrähten ein gewisses Maß an Härte, was sorgfältige Beachtung erfordert, da die Obergrenzen für die Zugfestigkeit bei 58,5 MPa vorgeschrieben sind.
Zusätzlich zu diesen unwirtschaftlichen und schwierigen Anforderungen und Einstellungen muß äußerste Sorgfalt aufgewendet werden, um den voll durchgeglühten Draht 106 während des Verseuschrittes 108 zu schützen. Dies bedeutet, daß die Oberfläche, da der Draht extraweich ist, leicht verkratzt oder beschädigt wird; derartige Kratzer sind eine wesentliche Ursache für Bogenbildung und Korona bei dem fertiggestellten Freileitungskabel. Besondere Sorgfalt und Auswahl ist für Freileitungskabel erforderlich, die für Betrieb mit höherer Spannung vorgesehen sind.
Von den Lehren des "481-Patentes" ist von besonderer Interesse, daß das Erzeugnis lediglich einem einzigen Glühschritt über den offenbarten Kabelherstellungsprozess hinweg unterzogen werden muß. Das vollständige Durchglühen muß innerhalb des Zeitrahmens stattfinden, der bei T11 in Fig. 4 dargestellt ist, d.h. nach dern Ziehschritt 104 und bevor das Auflegen 116 des fertiggestellten Erzeugnisses abgeschlossen ist, indem es in normalen Betrieb genommen wird. Aufgrund der schädlichen Auswirkungen der hohen Temperaturen des Glühprozesses auf den Stahlstrang lehrt das "481-Patent", daß der Glühschritt 108 vorzugsweise innerhalb des Zeitrahmens durchgeführt wird, der bei T12 von Fig. 4 dargestellt ist, d.h. nach dern Ziehschritt 104 und vor dem speziellen Verseilungsschritt 112. Für diejenigen, die normale Kenntnisse in der Technik besitzen, ist ersichtlich, daß ein normales Glühen, das nach dem Verseilen stattfindet, die Leistungscharakteristik des Stahlstranges negativ beeinflußt.
Diese speziellen Herstellungserfordern isse tragen zu den Herstellungskosten dieses ACSS Kabels merklich bei. Keine Verbesserungen hinsichtlich der Leitfähigkeit des fertiggestellten Produktes sind offenbart.

Beispiele des Standes der Technik

Zwei Proben von ACSS Kabel, das den Stand der Technik darstellt, wie es durch den Inhaber des "481-Patentes" hergestellt wird, wurden beschafft und der Analyse zugrundegelegt. Eine Probe war ein ACSS von 200 mm² Querschnittsfläche und die andere war ein ACSS von 322 mm² Querschnittsfläche.
Verschiedene wichtige Normeigenschaften der Leiterdrähte jeder Kabelprobe des Standes der Technik wurden entsprechend anerkannter industrieller Übung geprüft, einschließlich Zugfestigkeit, prozentualer Längung und Leitfähigkeit. Mehrere wichtige Eigenschaften des Stahlstrangkernes aus den gleichen ACSS- Proben des Standes der Technik wurden ebenfalls gemäß industrieller Übungen geprüft, einschließlich Zugfestigkeit, Kraft bei 1% Längung und prozentualer Längung.
Die Stahlstränge beider ACSS Kabelproben des Standes der Technik entsprachen ASTM Spec. B 606-79 für Stahlkerndraht hoher Festigkeit. Die 200 m² Probe war aus 6 Stahldrähten, die über einen einzelnen Stahldraht verseilt sind, aus einer ersten inneren Lage aus 8 runden Aluminiumleitern und einer zweiten Lage aus 14 runden Aluminiumleitern zusammengesetzt. Die Eigenschaften der Leiterdrähte des 200 m² ACSS Beispiels gemäß dem Stand der Technik sind in Tabelle 1 angegeben. Durchschnittswerte für die äußere und innere Lage der Leiterdrähte sind zusammen mit einem Durchschnittswert von sämtlichen 22 Leiterdrähten angegeben. Die elektrische Leitfähigkeit jedes Leiterdrahtes wurde gemessen; die Drähte der niedrigsten und höchsten Leitfähigkeit wurden beide in der äußeren Lage gefunden, mit 63,54 % IACS bzw. 63,920% IACS. Somit betrug der Bereich der Abweichung der elektrischen Leitfähigkeit zwischen sämtlichen Leiterdrähten, bei dem 200 m² Freileitungskabel 63,54% IACS bis 63,92% IACS, oder 0,38%.
Die Eigenschaften des Stahlstrangdrahtes der 200 mm² ACSS Probe des Standes der Technik sind in der Tabelle II angegeben; ein Durchschnittswert für die äußeren Lagen des Stahlstranges ist ebenso angegeben wie der Wert des inneren Stranges zusammen mit einem Durchschnittswert aller 7 Stränge im Kern.
Die 322 mm² Probe war aus sechs Stahldrähten, die über einem einzelnen Stahlstrang verseilt sind, einer ersten inneren Lage aus 10 runden Aluminiumleitern und einer zweiten Lage aus 16 runden Aluminiumleitern zusammengesetzt. Die Eigenschaften der Leiter- und Stahlstrangdrähte der 322 mm² ACSS Probe des Standes der Technik sind in Tabellen III bzw. IV angegeben. Durchschnittswerte für die äußeren und inneren Lagen der Leiterdrähte sind zusammen mit einem Durchschnittswert sämtlicher sechs Leiterdrähte angegeben. Die elektrische Leitfähigkeit jedes Leiterdrahtes wurde gemessen; der Draht niedrigster Leitfähigkeit fand sich in der inneren Lage und der Draht niedrigster Leitfähigkeit fand sich in der inneren Lage und der Draht höchster Leitfähigkeit fand sich in der äußeren Lage, mit 63,49% IACS bzw. 63,74% IACS. Somit betrug der Bereich der Änderung der elektrischen Leitfähigkeit zwischen sämtlichen Leiterdrähten in dern 322 mm² Freileitungskabel 63,49% IACS bis 63,74% IACS, oder 0,25%. ACSS 200mm² TABELLE I Lage Strang Durchmesser % Längung (10" Probe) Leitfähigkeit (10" Probe) Äußere (Durchschnitt) Innere (Durchschnitt) Gesamt (Durchschnitt) Kopfnoten: 1. Durchmesser in Millimetern 2. Zugfestigkeit TABELLE II Lage Strang Durchmesser¹ Spannung für 1% Längung (10" Probe) Längung % (10" Probe) Äußere (Durchschnitt) Innere (Durchschnitt) Gesamt (Durchschnitt) Kopfnoten: 1. Durchmesser in Millimetern 2. Zugfestigkeit ACSS 322mm² TABELLE III Lage Strang Durchmesser¹ % Längung (10" Probe) Leitfähigkeit (%IACS) Äußere (Durchschnitt) Innere (Durchschnitt) Gesamt (Durchschnitt) Kopfnoten: 1. Durchmesser in Millimetern 2. Zugfestigkeit TABELLE V Lage Strang Durchmesser¹ Spannung für 1% Längung (10" Probe) Längung % (10"Probe) Äußere (Durchschnitt) Innere (Durchschnitt) Gesamt (Durchschnitt) Kopfnoten: 1. Durchmesser in Millimetern 2. Zugfestigkeit
Das "481 Patent" vermittelt die Erkenntnis, daß es notwendig ist, bei ACSS vollständig durchgeglühte Leiter zu verwenden, um Betrieb bei hohen Temperaturen zu ermöglichen, und erkennt auch, daß ein normales Glühen, das nach dem Verseilungsprozes stattfindet, den Stahlstrangkern hohen Temperaturen aussetzt, die bekanntlich die Betriebseigenschaften des Stahlstrangkernes negativ beeinflussen. Daher lehrt das "481-Patent", daß der Glühschritt vorzugsweise nach dern Ziehen und vor dern Verseilen durchgeführt wird und daß das Verseilen sorgfältig ausgeführt wird, um unerwünschte Kaltverfestigung bei den Leiterdrähten zu vermeiden.

Abriß der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Leiterkabel für Freileitungen hergestellt, indem im wesentlichen übliche Verfahrensschritte angewendet werden, um ein Kabelerzeugnis verbesserter Eigenschaften und speziell mit einem in unerwartetem Maße verbesserten hohen Leitfähigkeitspegel zu erzeugen.
ACSS Leiterkabel des Standes der Technik für Freileitungen haben einen Leitfähigkeitspegel von etwa 63% nach International Annealed Copper Standard (IACS). Leiterkabel für Freileitungen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen eine höhere Leitfähigkeit, allgemein von mehr als 64% IACS. Dieser Leitfähigkeitspegel liegt näher an der theoretischen Leitfähigkeitsgrenze von Aluminium von etwa 65% IACS. Da die Leitfähigkeit so nahe an dern erreichbaren theoretischen Höchstwert liegt, ist die Variation der Leitfähigkeitswerte zwischen einzelnen Drähten verringert, verglichen mit derjenigen von Kabeln niedriger Leitfähigkeit gemäß dern Stand der Technik, so daß eine verbesserte Gleichförmigkeit unter den Leiterdrähten erreicht ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist in einem ersten Aspekt ein Verfahren zum Herstellen eines Leiters für Freileitungen vorgesehen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Verfahren das Vorsehen eines verseilten Stahlkernes; das Glühen eines hochleitfähigen Aluminiumstranges zum voll durchgeglühten Zustand; das Ziehen des voll durchgeglühten Stranges zur Herstellung von Leiterdraht; das Verseilen zumindest einer Lage der genannten Leiterdrähte rings um den verseilten Stahlkern zur Bildung eines Kabels; und zwischen dern Versehen und dern Auflegen das Spannungsfreiglühen der Leiterdrähte durch Wärmebehandlung bei begrenzten Temperaturen umfaßt, bis die Leiterdrähte im wesentlichen extraweich sind, ohne signifikante Verringerung der Geschmeidigkeit des verseilten Stahlkernes.
Vorzugsweise zeigt der Leiter für Freileitungen eine Leitfähigkeit von zumindest 64% IACS.
Vorzugsweise wird der Strang aus hochleitfähigem Metall mit nicht weniger als 99,8 Gew% Aluminium hergestellt.
Vorzugsweise enthält das hoch leitfähige Metall insgesamt nicht mehr als 0,015 Gew% an Mangan, Titan, Vanadium und Chrom.
Das hochleitfähige Metall enthält vorzugsweise nicht mehr als 0,08 Gew% aller Spurenelemente, außer Silizium, Eisen und Nickel.
Vorzugsweise wird der verseilte Stahlkern mit einem Überzug aus Aluminium versehen, und die höchste Spannungsfrei-Glühtemperatur beträgt weniger als etwa 427ºC.
Vorzugsweise wird der verseilte Stahlkern mit einem Überzug aus Zink versehen, und die höchste Spannungsfrei-Glühtemperatur beträgt weniger als etwa 316ºC.
Vorzugsweise beträgt die Dauer des Spannungsfreiglühens etwa 6 Stunden bis etwa 14 Stunden. Noch bevorzugter beträgt die Dauer des Spannungsfreiglühens etwa 6 Stunden bis etwa 10 Stunden.
Vorzugsweise wird das Glühen des hochleitfähigen Aluminiumstranges zum voll durchgeglühten Zustand vor dern Ziehen des Stranges durchgeführt.
Bei einem zweiten Aspekt gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Leiter für Freileitungen zur Verfügung gestellt, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er gemäß dern ersten Aspekt der Erfindung hergestellt ist.
Daher ist ein primärer Vorteil dieser Erfindung, daß ein Leiterkabel für Freileitungen zur Verfügung gestellt wird, das eine verbesserte elektrische Leitfähigkeit zeigt und die Produkteigenschaften für Freileitungskabel erfüllt oder übertrifft, ohne daß die außergewöhnlichen Einstellmaßnahmen der Verseileinrichtungen der zum Stand der Technik gehörenden Herstellverfahren erforderlich wären, wodurch die Herstellungskosten verringert sind.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist das zur Verfügung stellen eines verbesserten Aluminiumleiterkabels für Freileitungen, das eine überraschend verbesserte Leitfähigkeit in Verbindung mit überlegenen Leistungseigenschaften zeigt.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist das zur Verfügung stellen eines Verfahrens zum Herstellen des verbesserten Leiterkabels für Freileitungen, auf welches oben Bezug genommen ist.
Die vorliegende Erfindung stellt auch in vorteilhafter Weise ein Verfahren zum Herstellen des verbesserten Aluminiumleiterkabels für Freileitungen ohne außergewöhnliche, langsame und teuere Verfahrensanforderungen zur Verfügung.
Weitere vorteilhafte Eigenschaften des gemäß dieser Erfindung hergestellten Kabels beinhalten verbesserte Selbstdämpfung, Korrosionsbeständigkeit, verringerte elektrische Verluste und höhere Strombelastbarkeit bei einem gegebenen Kabelquerschnitt, Hochtemperaturbetrieb, verringertes Spannungskriechen und verbesserte Widerstandseigenschaften gegen thermisch bedingten Durchhang. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die beträchtliche Einsparung an Materialkosten bei gleichzeitig hoher Güte des Kabelerzeugnisses.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß das neuartige Leiterkabel für Freileitungen auf einfache Weise auf üblichen Kabelherstellungseinrichtungen hergestellt werden kann, mit normalen Arbeitsgeschwindigkeiten (was Kosten verringert), wobei lediglich die Hinzunahme eines spannungsfrei/Glühschrittes, und der Einrichtung hierfür, nach Abschluß des Verseilvorganges erforderlich ist, welche einfach umgangen werden oder unbenutzt bleiben können, wenn andere Kabelkonfigurationen auf der gleichen Fertigungsstrecke hergestellt werden.
Das Herstellungsverfahren für das verbesserte hochleitfähige Leiterkabel für Freileitungen weist allgemein den vorausgehenden Schritt des zur Verfügung stellens eines verseilten Stahlkernes auf, der anwendbaren Normen genügt. Die Stahlkernstränge können mit einer schützenden Beschichtung versehen werden; etwa mit Aluminium oder Zink, um eine unerwünschte Verschlechterung des Stahlkernes in der Betriebsumgebung zu verhindern. Eine Aluminiumbeschichtung dient bevorzugt zur Verringerung von Hystereseverlusten und der verbesserten Leistungsfähigkeit bei höheren Temperaturen.
Die Herstellung der Aluminiumstränge, die über dern Stahlkern liegen, wird wie folgt bewirkt. Zuerst wird 99,8 % reines Aluminium ausgewählt, um die Leitfähigkeit bei dern Fertigerzeugnis zu maximieren. Rohaluminiummetall dieser Reinheit wählt man normalerweise aus, um Erzeugnisse von elektrischer Leitergüte von beispielsweise lediglich 62% IACS Leitfähigkeit herzustellen; da dieser Werkstoff leicht erhältlich ist, wird er zur Herstellung des Aluminiumstrangerzeugnisses ausgewählt, aus dem die vorliegenden Leiterstränge gefertigt werden sollen. Der Strang wird vorzugsweise stranggegossen und normal gewalzt, um ein gewaiztes Strangerzeugnis zu bilden. Das Aluminiumstrangerzeugnis wird sodann mittels üblicher Verfahren bei einer erhöhten Temperatur über einen ausreichenden Zeitraum hinweg voll durchgeglüht, um die Rekristallisation sicherzustellen, was eine Verringerung der Zugfestigkeit auf etwa 62 MPa zum Ergebnis hat.
Der geglühte Strang wird als nächstes zu der gewünschten Größe geformt. Er kann beispielsweise zur gewünschten Größe gezogen werden, was eine Kaltverfestigung einführt, mit einer Festigkeit in der von 138 MPa Die Freileitung ist aus Drahtlagen gebildet, die entweder einen runden oder anderen Querschnitt besitzen können, einschließlich eines trapezförmigen Querschnitts. Wenn die Leiterdrähte mit trapezförmigem Querschnitt geformt werden, läßt sich der resultierende Kabeldurchrnesser für eine gegebene Stromtragfähigkeit verringern, was die Strombelastbarkeit des Freileitungskabels erhöht. Es wurde auch gefunden, daß Drähte trapezförmigen Querschnitts weitere Betriebseigenschaften des fertiggestellten Kabels verbessern, einschließlich selbstdämpfendem Widerstand gegen äolische Schwingung und Galoppieren sowie Kriechen.
Trapezförmige Drähte können durch Ziehen gebildet werden oder durch Vorformen runden Drahtes oder Stranges mittels Walzen in einem oder mehreren Umformschritten. Dieses Umformen kann zusätzlich zur Querschnittsverringerung durch Ziehen durchgeführt werden. Solche Formgebungsvorgänge finden normalerweise vor dern Verseilungsvorgang statt, können jedoch auch als Schritt in Verbindung mit dern Verseilungsvorgang durchgeführt werden.
Der Verseilvorgang formt die Aluminiurnleiterdrähte in zumindest eine Schicht mit einer spiraligen Drillung, oder in eine Lage, über dern verseilten Stahlkabel, welches den Kern bildet. Eine oder mehrere zusätzliche Lagen können hinzugefügt werden, bis die Kabelkonstruktion vervollständigt ist. Der normale Verseilvorgang fügt ein geringes Ausmaß an Kaltverfestigung hinzu, aufgrund der Spannungen und mechanischen Kräfte, die mit dem Verseilvorgang einhergehen. Das Verseilen wird abgeschlossen, bevor das Erzeugnis der Wärmebehandlung unterzogen wird.
Als Ergebnis der Verfestigung, die vor und während der Zieh- und Verseilvorgänge auftritt, befinden sich die Aluminiumbestandteile des Kabels nach dem Verseilen nicht in dern gewünschten "0" Härtezustand oder dem extraweichen Zustand. Der Freileitungsleiter wird daher einer Wärmebehandlung für Spannungsfreiglühen unterzogen, um einen extraweichen Zustand der Aluminiumbestandteile herzustellen. Dies muß durchgeführt werden, ohne den Stahlstrangkern oder seine Schutzbeschichtung unerwünscht zu beeinträchtigen.
Richtig ausgeführt erzeugen diese Verfahrensschritte ein Aluminiumfreileitungskabel mit einer überraschend hohen Leitfähigkeit von etwa 64% IACS oder höher, verbesserter Selbstdämpfung, besserer Korrosionsbeständigkeit und Leistung bei Hochtemperaturbetrieb, begleitet von verbessertem thermisch bedingtem Durchhang, verringertem Spannungskriechen und erhöhten Widerstandseigenschaften gegen Ermüden. Dementsprechend hergestellte Leiterdrähte zeigen gleichbleibendere Leitfähigkeitspegel mit kleinen Abweichungen zwischen den einzelnen Leiterdrähten.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Merkmale und Vorteile des vorliegenden, verbesserten Leiterkabels für Freileitungen werden klarer aus der folgenden Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfingung ersichtlich, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungsfiguren ausgeführt ist, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente bezeichnen und in denen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Leiterkabels für Freileitungen ist, das runde Drahtstränge aufweist, um eine Kabelbauweise gemäß der Erfindung darzustellen, wobei die äußeren Leiterlagen wahlweise entfernt sind, um den Kabelaufbau zu zeigen;
Fig. 2 ein Querschnitt eines weiteren, ähnlichen Leiterkabels für Freileitungen ist, das trapezförmige Drahtstränge aufweist, zur Erläuterung einer Kabelbauweise gemäß dieser Erfindung;
Fig. 3 ein Schaubild ist, das die Folge der Verfahrensschritte der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 4 ein Diagramm ist, das die Folge der Verfahrensschritte eines Verfahrens des Standes der Technik darstellt;
Fig. 5 ein Diagramm ist, das die Eigenschaften des Leiterdrahtes üir das Kabel nach der vorliegenden Erfindung relativ zur Zeitdauer des Spannungsabbaues zeigt, und
Fig. 6 ein Diagramm ist, das die Eigenschaften des Stahlstrangkernes für das Kabel nach der vorliegenden Erfindung relativ zur Zeitdauer des Spannungsfreiglühens zeigt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Ein Leiterkabel 10 aus rundem Draht für Freileitungen ist in Fig. 1 gezeigt, und ein Leiterkabel 12 aus trapezförmigem Draht für Freileitungen ist in Fig. 2 gezeigt. Abgesehen von den einzelnen Drahtquerschnitten und den Strombelastbarkeitseigenschaften des fertigen Erzeugnisses sind die Verfahrensschritte im wesentlichen identisch. Zur Klarstellung: beide Konfigurationen sind mit runden Drahtsträngen des Stahlkernes gezeigt; jedoch könnten andere Drahtstrangquerschnitte des Stahlkernes ersatzweise nach Wunsch vorgesehen sein.
Ein verseilter Stahlkern 14 ist als Träger für das Leiterkabel 10, 12 für Freileitungen erforderlich. Die einzelnen Stahlkernstränge können mit einer schützenden Beschichtung 16 bedeckt werden, beispielsweise aus Aluminium oder Zink, um eine unerwünschte Beinträchtigung des Stahlkernes 14 in der beabsichtigten Betriebsumgebung zu verhindern. Bei einer üblichen Konfiguration eines Leiters für Freileitungen verwendet man einen zentralen Strang 18 und sechs periphere Stränge (hier als Ganzes als Strang 20 bezeichnet) aus Stahldrahtstrang hoher Zugfestigkeit. Lediglich als Beispiel gedacht, kann man bei der Herstellung eines 403 mm² Leiterkabels für Freileitungen gemäß der vorliegenden Erfindung einen ersten Strang 18 aus mit Aluminium oder Zink beschichtetem Stahldraht mit einem Durchmesser von ungefähr 3,43 mm und einer Zugfestigkeit von zumindest 1550 mPa verwenden, der etwa 1378 MPA bei 1% Längung zeigt und eine etwa 3 bis etwa 5%ige Längung (254 mm Probe). Ähnliche Stahldrähte weisen die übrigen Stränge 20 auf, die mit einer sich über die Länge erstreckenden Verdrallung verseilt sind, wie dies bekannt ist.
Die elektrisch leitenden Aluminiumteile des Freileitungskabels 10, 12 sind aus einem Strang 22 aus Aluminium oder Aluminiumlegierung gebildet. Dieser Strang ist vorzugsweise stranggegossen und in bekannter Weise gewalzt, um einen gewalzten Strang als Halbzeug mit einer Größe im Bereich von etwa 10mm bis etwa 25mm Querschnittsdurchmesser zu erzeugen. Stranggegossener und gewalzter Strang und Herstellverfahren hierfür sind wohlbekannt. Das Rohmaterial aus Aluminiummetall für den gewalzten Strang wird so gewählt, daß ausreichende Leitfähigkeit bei den gemäß dieser Erfindung fertiggestellten Leiterkabelerzeugn issen für Freileitungen sichergestellt ist,und speziell bei Erzeugnissen, die durch eine hohe Leitfähigkeit von 64% (IACS) als Spezifikation der Mindestleitfähigkeit charakterisiert sind.
Dieser Strang 22 kann aus Barren hergestellt werden, die Analysewerte entsprechend Tabelle V aufweisen: TABELLE V ELEMENT GEWICHTS-% (Höchstwert) Eisen Silizium Mangan¹ Titan¹ Vanadium¹ Zink Gallium Kupfer Chrom¹ Nickel Aluminium² 1. Gesamtmenge an Mangan, Titan, Vanadium und Chrom darf 0.015 Gew% nicht übersteigen. Gesamtmenge sämtlicher Spurenelemente, außer Silizium, Eisen und Nickel darf 0.08 Gew% nicht übersteigen. 2. Mindestwert in Gew%.
Abweichungen von den in Tabelle V angegebenen Analysewerten können hingenommen werden und auch einen annehmbaren Leitfähigkeitspegel in dem fertiggestellten Strangerzeugnis hervorrufen; es ist jedoch vorzuziehen, daß die Analysewerte des Barrens auf die obigen Analysewerte eingegrenzt sind.
Das fertiggestellte Strangerzeugnis 22 aus Aluminium wird dann im Schritt 24 durch übliche Verfahren bei erhöhter Temperatur während einer Zeitperiode geglüht, die ausreichend ist, um Rekristallisation sicherzustellen, die zu einer Verringerung der Zugfestigkeit auf ungefähr 62MPa oder weniger bei dem geglühten Strang 26 führt. Der Strang muß voll durchgeglüht oder extraweich sein. Der Glühschritt 24 findet innerhalb des Zeitrahmens statt, der in Fig. 3 mit T1 angegeben ist; d.h., vor dern Ziehen im Schritt 28.
Der geglühte Strang 26 wird als nächstes in einem Ziehprozeßschritt 28 zur gewünschten Größe gezogen, um im Draht eine Kaltverfestigung zu bewirken, was einen Draht 30 mit einer Festigkeit im Bereich von etwa 138 MPa erzeugt. Der bevorzugte Ziehprozeßschritt kann mehrere einzelne Schritte für das Ziehen des Drahtes zur gewünschten Größe beinhalten; diese einzelnen Ziehschritte werden hier kollektiv als "Ziehschritt" 28 bezeichnet. Es können entweder runde Leiterdrähte 32 oder trapezförmige Leiterdrähte 34 benutzt werden, wie es gewünscht wird.
Wenn das Freileitungskabel 12 aus einer oder mehreren Lagen aus Draht mit einem trapezförmigen Querschnitt gebildet wird, wie in Fig. 2 gezeigt, muß zusätzlich zur Querschnittsverringerung mittels des Ziehschrittes 28 eine Formgebung erfolgen. Dieser Formgebungsvorgang findet normalerweise in Verbindung mit dern Ziehschritt 28 vor dem Verseilvorgang statt. Jedoch kann trapezförmiger Draht 24 auch in einem gesonderten Walzschritt (nicht gezeigt) gebildet werden oder als Anfangsschritt 36 des Verseilvorganges mittels Walzen.
Bei dem Verseilvorgang im Schritt 36 werden die Leiterdrähte 30, die entweder die Form runder oder trapezförmiger Leiterdrähte 32 bzw. 34 haben können, zu zumindest einer Schicht oder Lage 38 geformt, die eine spiralige Verdrillung über dem verseilten Stahlkabel 14 hat, das den Kern bildet. Eine oder mehrere zusätzliche Lagen 40 und so fort werden hinzugefügt, bis der Aufbau des vollen Leiterkabels 10, 12 für Freileitungen vervollständigt ist.
Für Personen mit normalem technischem Wissen ist ersichtlich, daß die Querschnittsbreite und das Verhältnis von Seitenlänge zu den Bodenwinkeln der trapezförmigen Drähte 34 in enger Beziehung zu Innen- und Außendurchmesser der Lagen stehen.
Das Unterziehen der Leiterdrähte 32, 34, dem Verseilschritt 36 fügt ein geringes Maß an Kaltverfestigung aufgrund der Spannungen hinzu, die beim normalen Verseilvorgang als diesem innewohnend eingeführt werden und bei dem normalen Verseilvorgang notwendig sind, sowie jedwede hieraus entstehende Kaltverfestigung. Das Verseilen wird abgeschlossen, bevor die Leiter auf ihren endgültigen Härtezustand eingestellt werden.
Aufgrund der Verfestigung, die vor und während dern Verseilschritt 36 eintritt, ist es erforderlich, die Aluminiumbestandteile des Kabels 10, 12 einer spannungsfrei machenden Glüh-Wärmebehandlung (Schritt 42) bei moderaten Temperaturen zu unterwerfen, um in den Aluminiumbestandteilen einen extraweichen Zustand von "0" Härte zu erzeugen. Da die Aluminiumbestandteile den Stahlstrangkern 14 einschließen, muß dieser Schritt bei einer Temperatur durchgeführt werden, die den Stahlstrangkern 14 oder seine Schutzbeschichtung 16 nicht in unerwünschter Weise beeinflußt.
Die Anmelder ziehen vor, daß der Schritt 42 der spannungsfrei/Glühbehandlung bei ungefähr 316ºC für zinkbeschichteten Stahlstrang über einen Zeitraum von ungefähr sechs bis ungefähr 14 Stunden, vorzugsweise von etwa 6 bis etwa 10 Stunden hinweg durchgeführt wird. Die spannungsfrei/Glühbehandlung 42 kann bis zu einer Temperatur von etwa 427ºC hin über die gleichen Zeiträume hinweg für aluminiumbeschichtete Stahlstränge durchgeführt werden. Die Aufwendung nötiger Sorgfalt ist erforderlich, um schädliche Wirkungen dieser hohen Temperaturen auf das Stahlmaterial oder die Stahlbeschichtungen zu vermeiden. Der spannungsfrei/Glühschritt 42 muß innerhalb des Zeitrahmens T2 (Fig. 4) zwischen dern Verseilen 36 und dern Auflegen 44 durchgeführt werden und kann vor einem Aufspulungs- oder Wickelschritt durchgeführt werden, wie er stattfindet, wenn das Erzeugnis für den Versand vorbereitet wird.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet eine auf dieser Stufe stattfindende spannungsfrei/Glühwärmebehandlung niedrigerer Temperatur, anstatt einen vollen Glühschritt höherer Temperatur zu diesem Zeitpunkt durchzuführen, wie es durch den Stand der Technik gelehrt wird.
Nachdem das Leiterkabel 10, 12 für Freileitungsübertragung erfolgreich wärmebehandelt ist, kann es auf Rollen (nicht gezeigt) an das Anwendungsfeld ausgeliefert werden, bereit für den Schritt 44 des Auflegens.
Richtig ausgeführt ergeben diese Verfahrensschritte ein Aluminiumleiterkabel 10, 12 für Freileitungen mit einer überraschend hohen Leitfähigkeit von etwa 64% IACS oder mehr. Weitere Eigenschaften des Kabels 10, 12, das gemäß der offenbarten Erfindung hergestellt ist, bein halten verbesserte Korrosionsbeständigkeit, verringerte elektrische Verluste und größere Strombelastbarkeit bei gegebenem Kabelquerschnitt, Hochtemperaturbetrieb, verringertes Spannungskriechen, verbesserte thermisch bedingte Durchhangeigenschaften, Selbstdämpfung und Widerstandseigenschaften gegen Ermüden.

Prüfproben

Proben eines 403 mm² Freileitungskabel, das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, wurden zur Prüfung vorgesehen. Die Leiterdrähte der betreffenden Kabelproben wurden aus geglühtem Strang gezogen und danach verseilt. Bei der Herstellung wurden runde Leiterdrähte benutzt und unter normalen Umständen verseilt, bevor sie einer spannungsfrei/Glüh-Wärmebehandlung unterzogen wurden. Bei diesem ersten Beispiel wurde das Freileitungskabel einer spannungsfrei/Glüh-Wärmebehandlung unterworfen. Die 403 mm² Proben waren identisch, abgesehen von den Wärmebehandlungsprozessen, denen sie unterzogen wurden. Die Proben waren aus sechs Stahldrähten gebildet, die über einem einzelnen Stahldraht verseilt waren, einer ersten inneren Lage aus 10 runden Aluminiumleitern und einer zweiten Lage aus 16 runden Aluminiumleitern. Die Eigenschaften des Leiterdrahtes der Kabel werden unten besprochen.
Die Eigenschaften des Stahlstrangdrahtes der 403 mm² Frei leitungskabelprobe werden ebenfalls unten angegeben. Ein Durchschnittswert für die äußeren Lagen des Stahlstranges ist ebenso wie der Wert für den inneren Strang angegeben, zusammen mit einem Durchschnitt sämtlicher 7 Stränge in dem Kern.

Beispiel 1

Eine erste Probe eines 403 mm² Kabels, das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt war, wurde für eine Analyse gemäß anerkannter industrieller Praxis vorgesehen. Mehrere wichtige Eigenschaften der Leiterdrähte wurden geprüft, einschließlich Zugfestigkeit, prozentuale Längung und Leitfähigkeit. Wichtige Eigenschaften des Stahlstrangkernes wurden ebenfalls gemäß industrieller Übung geprüft, einschließlich Zugfestigkeit, Spannung bei 1%iger Längung und prozentuale Längung.
Bei diesem ersten Beispiel wurde das Freileitungskabel einer spannungsfrei/Glüh-Wärmebehandlung bei 316ºC für eine Dauer von 6 Stunden unterzogen.
Die Aluminiumleiterstränge des Kabels, wie verseilt, zeigten Eigenschaften in Übereinstimmung mit aus geglühtem Strang gezogenem Draht. Die Leiterdrähte wurden vollständig geglüht. Für jeden der Leiterdrähte wurde die elektrische Leitfähigkeit ermittelt; der Variationsbereich der elektrischen Leitfähigkeit unter sämtlichen Leiterdrähten in der Probe war äußerst klein: von 64,0% IACS bis 64,1% IACS, oder 0,1%. Die Eigenschaften des Leiterdrahtes dieses ersten Beispiels sind in Tabelle VI angegeben. Durchschnittswerte für äußere und innere Lage der Leiterdrähte sind gesondert angegeben, zusammen mit einem Gesamtdurchschnittswert sämtlicher Leiterdrähte. In ähnlicher Weise sind die Eigenschaften des Stahlstranges in Tabelle VII angegeben. TABELLE VI Lage Strang Durchmesser¹ % Längung (10" Probe) Leitfähigkeit (%IACS) Äußere (Durchschnitt) Innere (Durchschnitt) Gesamt (Durchschnitt) Kopfnoten: 1. Durchmesser in Millimetern 2. Zugfestigkeit TABELLE VII Lage Strang Durchmesser¹ Spannung für 1% Längung (10" Probe) % Längung (10" Probe) Äußere (Durchschnitt) Innere (Durchschnitt) Gesamt (Durchschnitt) Kopfnoten: 1. Durchmesser in Millimetern 2. Zugfestigkeit

Beispiel 2

Eine zweite Probe des gleichen 403mm² Kabelmatenals für Freileitungsübertragung, hergestellt gemäß der vorliegenden Erfindung, wurde einer Wärmebehandlung bei 316ºC über einen Zeitraum von 10 Stunden unterzogen und für die Standardanalyse vorgesehen. Die gleichen wichtigen Eigenschaften der Leiterdrähte und des Stahlstrangkernes wurden bei der zweiten Probe ebenfalls geprüft.
Die Aluminiumleiterstränge des Kabels, wie verseilt, zeigten bei der zweiten Probe ebenfalls Eigenschaften in Übereinstimmung mit aus geglühtem Strang gezogenem Draht; die Leiterdrähte waren voll durchgeglüht. Die elektrische Leitfähigkeit wurde wiederum für jeden der Leiterdrähte ermittelt; der Variationsbereich der Leitfähigkeit zwischen sämtlichen Leiterdrähten in der Probe war wiederum äußerst klein: von 64,0% IACS bis 64,1% IACS, oder im Bereich von lediglich 0,1%. Die Eigenschaften des Leiterdrahtes dieses zweiten Beispieles sind in Tabelle VIII angegeben. Durchschnittswerte für äußere und innere Lage der Leiterdrähte sind gesondert angegeben, zusammen mit einem Gesamtdurchschnittswert sämtlicher Leiterdrähte In ähnlicher Weise sind die Eigenschaften des Stahlstrangdrahtes in Tabelle IX angegeben. TABELLE VIII Lage Strang Durchmesser¹ % Längung (10" Probe) Leitfähigkeit (%IACS) Äußere (Durchschnitt) Innere (Durchschnitt) Gesamt (Durchschnitt) Kopfnoten: 1. Durchmesser in Millimetern 2. Zugfestigkeit TABELLE IX Lage Strang Durchmesser¹ Spannung für 1% Längung (10" Probe) % Längung (10" Probe) Äußere (Durchschnitt) Innere (Durchschnitt) Gesamt (Durchschnitt) Kopfnoten: 1. Durchmesser in Millimetern 2. Zugfestigkeit

Beispiel 3

Eine dritte Probe des 403 mm² Kabels für Freileitungsübertragung, hergestellt gemäß der vorliegenden Erfindung, wurde einer Wärmebehandlung bei 316ºC für eine Dauer von 14 Stunden unterzogen und für die Standardanalyse vorgesehen. Die gleichen wichtigen Eigenschaften der Leiterdrähte und des Stahlstrangkernes wurden geprüft.
Die Aluminiumleiterstränge der dritten Probe des Kabels, wie verseilt, zeigten Eigenschaften in Übereinstimmung mit aus geglühtem Strang gezogenem Draht, wie bei den ersten und zweiten Proben; die Leiterdrähte waren voll durchgeglüht. Die elektrische Leitfähigkeit wurde für jeden der Leiterdrähte ermittelt; der Variationsbereich war wiederum äußerst klein; von 64,0% IACS bis 64,1% IACS, oder im Bereich von lediglich 0,1%. Die Eigenschaften des Leiterdrahtes dieser dritten Probe sind in Tabelle X angegeben. Durchschnittswerte für äußere und innere Lage der Leiterdrähte sind gesondert angegeben, zusammen mit einem Gesamtdurchschnittswert sämtlicher Leiterdrähte in ähnlicher Weise sind die Eigenschaften des Stahlstrangdrahtes in Tabelle Xl angegeben. TABELLE X Lage Strang Durchmesser¹ Spannung für 1% Längung (10" Probe) % Längung (10" Probe) Äußere (Durchschnitt) Innere (Durchschnitt) Gesamt (Durchschnitt) Kopfnoten: 1. Durchmesser in Millimetern 2. Zugfestigkeit TABELLE XI Lage Strang Durchmesser Spannung für 1% Längung (10" Probe) % Längung (10" Probe) Äußere (Durchschnitt) Innere (Durchschnitt) Gesamt (Durchschnitt) Kopfnoten: 1. Durchmesser in Millimetern 2. Zugfestigkeit
Figuren 5 und 6 geben die Daten wieder, die beim Prüfen der obigen drei Beispiele gewonnen wurden, und erläutern die Wirkungen der spannungsfrei/Glüh-Wärmebehandlung auf die Leiterdrähte und die Stahlstänge des Kerns. Die KSI Einheiten in Fig. 5 und 6 sind tausend Pound pro Quadratzoll. Diese Einheiten sind ohne weiteres in MPa umsetzbar - ein Pound pro Quadratzoll entspricht 6,89 tausend Pascal.
Figur 5 zeigt, daß die Leiterdrähte sämtlicher drei Proben ihre betreffenden Endwerte am 6 Stunden Punkt gemäß den Beispielen 1 bis 3 im wesentlichen voll erreicht haben, mit geringer oder keiner Veränderung über eine 14-stündige spannungsfrei/Glüh-Wärmebehandlung hinweg. Die Leiterdrähte erreichten den 64,1 % IACS Leitfähigkeitspegel und behielten diesen Pegel nach der vollen vorgeschriebenen spannungsfrei/Glüh-Zeitperiode, d.h., nach 14 Stunden. Fig. 5 zeigt auch auf, daß sämtlichen drei Proben hinsichtlich ihrer Zugfestigkeit im wesentlichen unbeeinträchtigt blieben, wenn sie einer spannungsfreilglüh-Wärmebehandlung von etwa sechs bis etwa 14 Stunden unterzogen wurden.
Fig. 6 zeigt, daß die Stahlstränge in bezug auf Zugfestigkeit und Spannung bei 1%iger Längung unwesentlich variierten, während der Prozentsatz der Längung leicht in Abhängigkeit von der Dauer der Spannungsfreibehandlung anstieg.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Leiters (10, 12) für Freileitungen, welches die Schritte beinhaltet:

Vorsehen eines verseilten Stahlkernes (14);

Ziehen (28) und Glühen (24) eines hochleitfähigen Aluminiumstranges (22) zur Bildung von Leiterdrähten (30); und

Verseilen (36) zumindest einer Lage der genannten Leiterdrähte (30) rings um den verseilten Stahlkern (14) zur Bildung eines Leiterseiles (10, 12);

dadurch gekennzeichnet, daß:

der hochleitfähige Aluminiumstrang (22) zum voll durchgeglühten Zustand (26) geglüht wird (24), bevor der voll durchgeglühte Strang (26) zur Bildung von Leiterdrähten (30) gezogen wird, und

die Leiterdrähte (30) zwischen dem Verseilen (36) und dem Auflegen (44) durch Glühen (42) spannungsfrei gemacht werden, indem eine Wärmebehandlung bei begrenzten Temperaturen erfolgt, bis die Leiterdrähte (30) im wesentlichen extraweich sind, ohne signifikate Verringerung der Geschmeidigkeit des verseilten Stahlkernes (14).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang (22) aus hochleitfähigem Metall mit nicht weniger als 99,8 Gew% Aluminium hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hochleitfähige Metall insgesamt nicht mehr als 0,015 Gew% an Mangan, Titan, Vanadium und Chrom enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das hochleitfähige Metall insgesamt nicht mehr als 0,08 Gew% aller Spurenelemente, außer Silizium, Eisen und Nickel, enthält.

5. Verfahren nach eineni der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der verseilte Stahlkern (14) mit einem Überzug aus Aluminium versehen wird und daß die höchste Glühtemperatur weniger als ungefähr 427ºC beträgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der verseilte Stahlkern (14) mit einem Überzug aus Zink versehen wird, und daß die höchste Glühtemperatur weniger als ungefähr 316ºC beträgt.

7. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des Glühens etwa 6 Stunden bis 14 Stunden beträgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des spannungsfrei Glühens etwa 6 Stunden bis 10 Stunden beträgt.

9. Leiter für Freileitungsübertragung, dadurch gekennzeichnet, daß er gemäß irgendeinem der vorausgehenden Ansprüche hergestellt ist und daß er eine Leitfähigkeit von zumindest 64% nach IACS-Norm aufweist.