EP3437168A1 - Verfahren zur erweiterung der elektrischen übertragungskapazität eines freileitungsmastsystems - Google Patents

Verfahren zur erweiterung der elektrischen übertragungskapazität eines freileitungsmastsystems

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Publication number
EP3437168A1
EP3437168A1 EP17714695.8A EP17714695A EP3437168A1 EP 3437168 A1 EP3437168 A1 EP 3437168A1 EP 17714695 A EP17714695 A EP 17714695A EP 3437168 A1 EP3437168 A1 EP 3437168A1
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EP
European Patent Office
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transmission
mast
line
high voltage
overhead
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17714695.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Bartminn
Friedrich Koch
Jörn Runge
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RWE Renewables Europe and Australia GmbH
Original Assignee
Innogy SE
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Filing date
Publication date
Application filed by Innogy SE filed Critical Innogy SE
Publication of EP3437168A1 publication Critical patent/EP3437168A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02GINSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G1/00Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines
    • H02G1/02Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines for overhead lines or cables
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02GINSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G7/00Overhead installations of electric lines or cables
    • H02G7/20Spatial arrangements or dispositions of lines or cables on poles, posts or towers
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04HBUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H12/00Towers; Masts or poles; Chimney stacks; Water-towers; Methods of erecting such structures
    • E04H12/18Towers; Masts or poles; Chimney stacks; Water-towers; Methods of erecting such structures movable or with movable sections, e.g. rotatable or telescopic
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04HBUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/16Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate against adverse conditions, e.g. extreme climate, pests
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02GINSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G7/00Overhead installations of electric lines or cables

Definitions

  • the invention relates to a method for expanding the electrical transmission capacity of a Questioneitmasmastsys ⁇ tems as part of an electrical high voltage network.
  • the invention relates to a process for the subsequent extension of the electrical transmission capacity of an existing pylon system as part of an electric high-tension ⁇ voltage network in the sense of exercise.
  • Overhead masts are used to transmit electrical energy over long distances.
  • overhead line mast systems are, in particular, high and high voltage mast systems with overhead lines stretched between them, the overhead lines generally comprising a plurality of line cables which are suspended between insulators of the overhead line masts.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method for expanding the electrical transmission capacity of overhead line mast systems, which requires only minimal intervention in existing overhead line mast systems.
  • the invention is further based on the object to provide a ent ⁇ speaking trained overhead line system.
  • a method of minimally invasive transmission network in existing pylon systems is pre schla ⁇ gene with a combination of measures advocatester achieved an increase in the total transmission capacity of the Freilei ⁇ tung mast systems.
  • One aspect of the invention relates to a method for preferably subsequent extension of the electrical transmission capacity of an overhead line system as part of a high-voltage electrical network comprising at least two free ⁇ line poles and several tensioned between these cables ⁇ ropes, wherein the stretched between the transmission towers line cables a total transmission capacity and having a total cable cross-section, the method provides for an increase of the total transmission capacity between the pylons by means of one or more process steps selected from a group comprising the following procedural ⁇ rens Marine: a) clamping at least one additional with respect to the existing conductors insulated conductor cable between pylons , b) clamping at least one additional conductor cable between the transmission towers, that with an existing
  • Conductor cable is in direct electrically conductive contact, c) replacing at least one conductor cable with a first smaller conductor cross-section against a conductor cable with a second larger conductor cross-section or with a higher conductivity, d) replacing at least one conductor cable with Einzellei ⁇ tern, which have a symmetric cross-section, against a conductor cable with single conductors, which have an asymmetrical cross-section, and e) at least partially changing the arrangement, interconnection and isolation of the conductors from extra-high or high-voltage- AC transmission on high voltage or high voltage DC transmission.
  • At least one additional conductor cable preferably a plurality of additional conductors between existing Freilei ⁇ tung masts are clamped.
  • This concept assumes that the transmission towers have additional load reserves to accommodate additional conductors. This results in a higher total line cross section.
  • the load-bearing capacity of the existing transmission towers is insufficient, they can be strengthened accordingly, either by structurally reinforcing the mast structure or reinforcing the foundation.
  • At least one additional conductor cable between the free ⁇ line poles is clamped so that this is in direct electrically conductive contact with an existing conductor cable.
  • the second conductor cable is expediently adapted to transmit the same current phase as that conductor cable, with which this in electrically conductive contact stands.
  • the cross-section and thus the over ⁇ transmission capacity of that conductor cable or Subject Author ⁇ fenden current phase is increased.
  • at least one conductor cable with a first smaller line cross section is exchanged for a conductor line with a second larger line cross section or with a larger conductivity.
  • At least one conductor cable with Einzellei ⁇ tern having a symmetrical cross section be against a conductor cable with single conductors, which have an asymmetrical cross-section, replaced.
  • individual conductors may be stranded with an asymmetrical cross section, for example trapezoidal cross-section to a more dense cross-section, so that the conductor cable in question has a ge ⁇ closed surface and a raised cross-section.
  • the increased cross section results in particular by avoiding wire gaps between the individual conductors.
  • an existing overhead line system designed for high voltage or high voltage AC transmission may be partially umseiled from AC to DC, such that the overhead transmission system is designed as a hybrid system for AC and DC.
  • a former Freilei ⁇ mast mast for 2 x 220 kV AC systems on one side include a DC system with +/- 250 kV.
  • the insulation coordination for the DC system with, where appropriate, medium-voltage return must be carried out anew and thus the insulator length, creepage distance and positions must be verified.
  • a mutual electric and magnetic embedding ⁇ hnelung of the systems can be avoided, for example by using a 50 Hz filter in the DC system.
  • a partial conversion of at least two transmission towers and the tensioned between these cables from high voltage or high voltage AC transmission to high voltage or high voltage AC transmission and high voltage or high voltage DC transmission (hybrid system).
  • Active cooling can be carried out, for example, by means of heat exchangers provided on the conductors ⁇ len, which are flowed through by a heat exchange medium or a heat exchanger fluid.
  • the circulation of the heat exchanger medium can, for example, arranged on the transmission towers Wind power operated or solar power driven aggregates suc ⁇ gene.
  • a structural reinforcement of at least one of the transmission towers to increase their carrying capacity is provided, so that a corresponding Umbeseilung towards a larger overall line cross-section is possible.
  • Structural changes of the pylons can be achieved acting increase in combination with the existing support structure the Intelfä ⁇ ability of transmission towers, both against bending, lateral buckling, axial force and generally increased unbalanced load for example by aerodynamic fairings.
  • it may be provided to provide additional bracing within existing overhead transmission towers, for example in the form of cables that run as far as possible along the existing support structure and absorb tensile forces.
  • a structural reinforcement in the form of a retrofitting the Gitterterrorism Modell of overhead line systems may be provided, such a retrofit method laying at least one hose along a support or a cross member or a diagonal strut of a transmission tower or along at least a partial length of the support or the cross member or the Diago ⁇ nalstrebe may include, wherein the hose is made of a tensile material or has a tensile reinforcement or a tensile element encloses or is connected to a tensile element, wherein the method of attaching the hose and / or the tensile element at a plurality of spaced comprising mutually arranged attachment points of the support or the transverse strut or the diagonal strut and the compression of a curable potting compound in the hose.
  • mast structure or supporting structure of an overhead line mast with a corrosion-inhibiting coating which forms a composite with the supporting structure of the overhead line mast.
  • supporting structures of the overhead line mast can be reinforced with structural membranes made of fiber composite material.
  • the method may further include upgrading existing foundations of the transmission towers.
  • an additional mast can be placed between at least two transmission towers, which supports a part of the weight of the conductor cables against a substrate, wherein the support distance of existing transmission towers is reduced.
  • Foundation reinforcements can be introduced, for example, by enlarging the existing individual foundations, by connecting the individual foundations to strip foundations, by incorporating the individual foundations into a continuous flat foundation, by providing pile foundations which are shaking or hammering, by soil compression or soil compaction, and by combining the aforementioned measures be performed.
  • base reinforcements and reinforcements can be performed, for example by Einzie ⁇ hen additional struts and / or bracing the bottom of the masts.
  • corner handles can be embedded in concrete up to one third of the total height, which increases the free cantilever length and relieves the load on the upper support structure.
  • an overhead line system is furthermore provided, with at least two transmission towers as steel half-timbered structures with profiles which define a supporting structure.
  • insulators being mounted on each of the at least two transmission towers, and conductor cables each suspended from the insulators and tensioned between the at least two transmission towers, with means for reinforcing the overhead transmission towers selected from a group comprising:
  • the aforementioned measures are used to improve the support structure in terms of a greater load and allow a significant increase in the total transmission capacity between the free power pylons in terms of increasing the overall line cross-section.
  • At least one of the transmission towers can be provided with an additional bracing against a foundation, if necessary. Also against an extended foundation.
  • bracing for example steel cables can be provided.
  • an aerodynamic fairing may be provided on at least one profile of the supporting structural ⁇ structure.
  • aerodynamic panels are, for example, Verientspro ⁇ file into consideration, which have an inflow surface and form a Strömungsabschattung a wind exposed edge of the profile.
  • Such cladding profiles may, for example, form a structural composite with the profiles of the support structure, for example, these may be formed as shell-shaped profile segments, which are backfoamed with a thermoplastic.
  • means are provided for increasing the free buckling length of at least one profile in the form of elements which extend parallel to and extend to at least one profile of the support structure and which have tensile or compressive forces.
  • This can be, for example, rods or cables, which are stretched, for example, parallel to profiles of the support structure.
  • hoses or the like pressed with a potting compound can be provided, as already described above.
  • a structurally reinforcing coating of at least one profile can be provided.
  • means are provided for increasing the base load capacity, for example, by zusharm ⁇ Liche in situ shallow foundations or deep foundations.
  • At least one additional telescoping additional mast is provided, which is arranged within the grid structure of at least one overhead line and pressure forces derived from upper parts of the lattice structure and increases in this way the overall load capacity of the overhead line system.
  • the support distance of Schwarzsei ⁇ le is reduced in this way.
  • Means for providing or generating electrical energy may be provided on at least one of the transmission towers, such as PV cells, batteries or small wind turbines, which feed and store energy and provide the energy for active cooling, ie systems for cooling and sensory monitoring support the conductors.
  • Fig. 1 shows the representation of an overhead line mast
  • the transmission tower 1 shown in Fig. 1 is designed as herkömmli ⁇ che, open steel framework construction.
  • the Freilei ⁇ mast 1 includes a plurality of mast boom 2, each receiving insulators 3, where unillustrated line ⁇ ropes are suspended.
  • the lowest arranged in the figures mast bracket 2 take ropes of the 110 kV voltage level, the mast arm 2 arranged above take on cables of the 380 kV voltage level.
  • the upper mast brackets 2 are designed to receive each side with four type 265/35 conductor cables each 22 mm in diameter.
  • Each of the ladder ropes may be formed as a 265 mm 2 section steel-aluminum composite rope.
  • Such a conductor cable may for example comprise a steel core of seven individual wires and twenty-four aluminum wires in two layers, which are struck in opposite directions for stability reasons.
  • the middle mast booms 2 in the example according to FIG. 1 can accommodate four conductor cables of the type 265/35 on each side.
  • the mast booms 2 arranged underneath are designed to receive three type 265/35 conductor cables per side.
  • FIG. 2 1 The configuration of FIG. 2 1 only in that the upper and middle mast bracket 2 each include conductors of the type 435/55, which have a diameter of in each case 28 mm and a cross-sectional ⁇ area of each 435 mm 2 differs from that according to FIG. , This means a cross- sectional widening of approximately 60% compared to the embodiment according to FIG. 1.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur nachträglichen Erweiterung der elektrischen Übertragungskapazität eines Freileitungsmastsystems als Teil eines elektrischen Hochspannungsnetzes, dass zumindest zwei Freileitungsmasten (1) umfasst, wobei die zwischen den Freileitungsmasten (1) gespannten Leitungsseile eine Gesamtübertragungskapazität und einen Gesamtleitungsquerschnitt aufweisen, wobei das Verfahren eine Erhöhung der Gesamtübertragungskapazität zwischen den Freileitungsmasten (1) durch Umbeseilung und/oder Erhöhung der Tragfähigkeit der Freileitungsmasten (1) vorsieht.

Description

Verfahren zur Erweiterung der elektrischen Übertragungskapazität eines Freileitungsmastsystems
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erweiterung der elektrischen Übertragungskapazität eines Freileitungsmastsys¬ tems als Teil eines elektrischen Hochspannungsnetzes.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur nachträglichen Erweiterung der elektrischen Übertragungskapazität eines bestehenden Freileitungsmastsystems als Teil eines elektrischen Hochspan¬ nungsnetzes im Sinne einer Ertüchtigung.
Freileitungsmastsysteme werden zur Übertragung elektrischer Energie über große Distanzen verwendet.
Freileitungsmastsysteme im Sinne der vorliegenden Erfindung sind insbesondere Höchst- und Hochspannungsmastsysteme mit zwischen diesen gespannten Freileitungen, wobei die Freileitungen in der Regel mehrere Leitungsseile umfassen, die zwischen Isolatoren der Freileitungsmasten abgehängt sind.
In elektrischen Energieversorgungsnetzen wird normalerweise zwischen verschiedenen Spannungsebenen unterschieden, nämlich zwischen Höchstspannung, Hochspannung, Mittelspannung und Niederspannung. Die Spannungen in den einzelnen Netzebenen sind üblicherweise auf die Transportleistung und die Leitungslänge angepasst, so dass die Transportverluste und Spannungsabfälle nicht zu groß werden. Übertragungsnetze werden mit Höchstspan¬ nung betrieben, Verteilnetze üblicherweise mit Hochspannung. Unter Höchstspannung werden Spannungen zwischen 220 und 380 kV, aber auch 750 kV und mehr, bezeichnet, unter Hochspannung versteht man in der Regel eine Spannung in der Größenordnung von etwa 110 kV.
Nicht zuletzt wegen eines hohen Anteils an elektrischer Energie aus sogenannten regenerativen Energiequellen in die Stromnetze ist es erforderlich, die Stromnetze ständig weiter auszubauen. Dies ergibt sich unter anderem auch aus dem Umstand, dass an neuen Standorten neue Kraftwerke entstehen, dass alte Kraftwerke stillgelegt werden und dass sich der Umfang des grenzüber- greifenden Stromhandels erhöht.
Die Notwendigkeit eines Netzausbaus ist grundsätzlich unum¬ stritten, gegen einen weiteren Freileitungsbaum besteht jedoch zunehmend öffentlicher Widerstand, auch wegen der Umweltver- träglichkeit der von elektrischen Hochspannungsnetzen induzierten Magnetfelder sowie der damit einhergehenden Geräuschbelästigung. Als Alternative kommt die Erdverlegung von Hoch- und Höchstspannungsleitungen in Betracht, wobei eine solche Erdverlegung mit erheblichen Kosten verbunden ist und ebenfalls mit einer hohen Flächenbeanspruchung einhergeht.
Es besteht daher grundsätzlich das Bedürfnis, über bestehende Freileitungsmastsysteme mehr elektrische Energie übertragen zu können .
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erweiterung der elektrischen Übertragungskapazität von Freileitungsmastsystemen bereitzustellen, welche nur minimale Eingriffe in bestehende Freileitungsmastsysteme erfordert.
Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein ent¬ sprechend ausgebildetes Freileitungsmastsystem bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren eines minimal invasiven Netzausbaus in bestehenden Freileitungsmastsysteme vorgeschla¬ gen, welches mit einer Kombination verschiedenster Maßnahmen eine Erhöhung der Gesamt-Übertragungskapazität des Freilei¬ tungsmastsystems erzielt.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Freileitungsmastsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 9.
Ein Gesichtspunkt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur vorzugsweise nachträglichen Erweiterung der elektrischen Übertragungskapazität eines Freileitungsmastsystems als Teil eines elektrischen Hochspannungsnetzes, das zu mindestens zwei Frei¬ leitungsmasten und mehrere zwischen diesen gespannte Leitungs¬ seile umfasst, wobei die zwischen den Freileitungsmasten gespannten Leitungsseile eine Gesamt-Übertragungskapazität und einen Gesamt-Leitungsquerschnitt aufweisen, wobei das Verfahren eine Erhöhung der Gesamt-Übertragungskapazität zwischen den Freileitungsmasten mittels eines oder mehrerer Verfahrensschritte ausgewählt aus einer Gruppe umfassend folgende Verfah¬ rensschritte vorsieht: a) Aufspannen wenigstens eines zusätzlichen bezüglich der vorhandenen Leiterseile isolierten Leiterseils zwischen den Freileitungsmasten, b) Aufspannen wenigstens eines zusätzlichen Leiterseils zwischen den Freileitungsmasten, dass mit einem vorhandenen
Leiterseil in direktem elektrisch leitendem Kontakt steht, c) Austauschen wenigstens eines Leiterseils mit einem ersten kleineren Leitungsquerschnitt gegen ein Leiterseil mit einem zweiten größeren Leitungsquerschnitt oder mit einer höheren Leitfähigkeit, d) Austauschen wenigstens eines Leiterseils mit Einzellei¬ tern, die einen symmetrischen Querschnitt aufweisen, gegen ein Leiterseil mit Einzelleitern, die einen asymmetrischen Querschnitt aufweisen und e) wenigstens teilweises Ändern der Anordnung, Verschaltung und Isolierung der Leiterseile von Höchstspannungs- oder Hoch- spannungs-Wechselstromübertragung auf Höchstspannungs- oder Hochspannungs-Gleichstromübertragung .
Wenn im Folgenden von Hochspannung die Rede ist, schließt das im Sinne der Erfindung auch die sogenannte Höchstspannung zwischen 200 und 1500 kV ein. Das vorstehend beschriebene Verfahren lässt sich auch bei der Errichtung neuer Leitungssysteme in bestehenden Trassen anwenden .
Nach Merkmal a) des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgese- hen, dass wenigstens ein zusätzliches Leiterseil, vorzugsweise mehrere zusätzliche Leiterseile zwischen vorhandenen Freilei¬ tungsmasten aufgespannt werden. Dieses Konzept geht davon aus, dass die Freileitungsmasten zusätzliche Tragreserven zur Aufnahme weiterer Leiterseile aufweisen. Dadurch ergibt sich ein höherer Gesamtleitungsquerschnitt . Für den Fall, dass die Tragreserven der bestehenden Freileitungsmasten nicht ausreichen, können diese entsprechend ertüchtigt werden, entweder durch Strukturverstärkung der Maststruktur oder durch Verstärkung des Fundaments.
Alternativ oder zusätzlich zum Merkmal a) kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein zusätzliches Leiterseil zwischen den Frei¬ leitungsmasten so aufgespannt wird, dass dieses mit einem vorhandenen Leiterseil in direktem elektrisch leitendem Kontakt steht. Dabei ist das zweite Leiterseil zweckmäßigerweise dazu ausgebildet, die gleiche Stromphase wie dasjenige Leiterseil zu übertragen, mit welchem dieses in elektrisch leitendem Kontakt steht. Damit wird der Leitungsquerschnitt und damit die Über¬ tragungskapazität des betreffenden Leiterseils bzw. der betref¬ fenden Stromphase erhöht. Gemäß Merkmal c) ist vorgesehen, dass wenigstens ein Leiterseil mit einem ersten kleineren Leitungsquerschnitt gegen ein Leiterseil mit einem zweiten größeren Leitungsquerschnitt oder mit einer größeren Leitfähigkeit ausgetauscht wird. Nach Merkmal d) kann wenigstens ein Leiterseil mit Einzellei¬ tern, die einen symmetrischen Querschnitt aufweisen, gegen ein Leiterseil mit Einzelleitern, die einen asymmetrischen Querschnitt aufweisen, ausgetauscht werden. Beispielsweise können Einzelleiter mit asymmetrischem Querschnitt, beispielsweise mit trapezförmigem Querschnitt, zu einem dichteren Querschnitt verseilt werden, so dass das betreffende Leiterseil eine ge¬ schlossene Oberfläche und einen erhöhten Querschnitt aufweist. Der erhöhte Querschnitt ergibt sich insbesondere durch die Vermeidung von Draht Zwischenräumen zwischen den einzelnen Leitern.
Schließlich kann nach Merkmal e) vorgesehen sein, die Anordnung, Verschaltung und Isolierung der Leiterseile wenigstens teilweise von Höchstspannungs Hochspannungs- oder Wechselstrom- Übertragung auf Höchstspannungs-oder Hochspannungs-Gleichstrom- Übertragung zu ändern. So kann beispielsweise ein bestehendes Freileitungsmastsystem, welches auf Höchstspannungs- oder Hochspannungs-Wechselstromübertragung ausgelegt ist, teilweise von Wechselstrom auf Gleichstrom umbeseilt werden, dass das Freileitungsmastsystem als Hybridsystem für Wechselstrom und Gleichstrom ausgelegt ist.
Wenn in der vorliegenden Anmeldung von Höchstspannungs- bzw. Hochspannungs-Wechselstromübertragung die Rede ist, so ist damit auch die sogenannte Drehstrom-Übertragung eines dreipha¬ sigen Wechselstroms gemeint. Erfindungsgemäß kann beispielsweise ein ehemaliger Freilei¬ tungsmast für 2 x 220 kV Wechselstromsysteme auf einer Seite ein Gleichstromsystem mit +/- 250 kV umfassen. Es muss dabei die Isolationskoordination für das Gleichstromsystem mit gege- benenfalls Mittelspannungsrückleiter neu durchgeführt werden und damit Isolatorlänge, Kriechweg und Positionen verifiziert werden. Eine gegenseitige elektrische und magnetische Beein¬ flussung der Systeme kann beispielsweise durch Verwendung eines 50 Hz Filters im Gleichstromsystem vermieden werden.
Zweckmäßigerweise erfolgt eine Teilumrüstung von wenigstens zwei Freileitungsmasten und der zwischen diesen gespannten Leitungsseilen von Höchstspannungs-oder Hochspannungs- Wechselstromübertragung auf Höchstspannungs-oder Hochspannungs- Wechselstromübertragung und Höchstspannungs- oder Hochspan- nungs-Gleichstromübertragung (Hybridsystem) .
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, eine Teilumrüstung von wenigstens zwei Freileitungsmasten derart vorzunehmen, dass zwischen diesen Leitungsseile für verschiedene Spannungsebenen aufgespannt werden. Beispielsweise können zwischen den Freilei¬ tungsmasten auf einer Höhe Leiterseile für die 110 kV Spannungsebene aufgespannt sein, auf einer anderen Höhe Leitungsseile für die 220 kV- oder 380 kV Spannungsebene.
Neben der Verwendung höher leitfähiger Leiterseile ist es auch möglich, die Leitfähigkeit der Leiterseile durch eine aktive Kühlung oder verbesserte passive Kühlung (beispielsweise durch verstärkte LuftZirkulation) zu erhöhen und somit die Gesamt- Übertragungskapazität der zwischen den Freileitungsmasten vorgesehenen Beseilung zu erhöhen.
Eine aktive Kühlung kann beispielsweise über an den Leitersei¬ len vorgesehenen Wärmetauscher durchgeführt werden, die mit einem Wärmetauschermedium bzw. einem Wärmetauscherfluid durchströmt werden. Die Zirkulation des Wärmetauschermediums kann beispielsweise über an den Freileitungsmasten angeordnete windkraftbetriebene oder solarkraftbetriebene Aggregate erfol¬ gen .
Erfindungsgemäß ist auch eine Strukturverstärkung wenigstens eines der Freileitungsmasten zur Erhöhung deren Tragfähigkeit vorgesehen, so dass eine entsprechende Umbeseilung hin zu einem größeren Gesamtleitungsquerschnitt möglich ist. Strukturelle Veränderungen der Freileitungsmasten können beispielsweise durch aerodynamische Verkleidungen erzielt werden, die im Verbund wirkend mit der bestehenden Tragstruktur die Gesamtfä¬ higkeit der Freileitungsmasten erhöhen, sowohl gegen Biegung, Biegedrillknicken, Axialkraft und generell erhöhte unsymmetrische Belastung. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, innerhalb bestehender Freileitungsmasten zusätzliche Abspannung vorzusehen, beispielsweise in Form von Seilen, die weitestgehend an der bestehenden Tragstruktur entlanglaufen und Zugkräfte aufnehmen .
Alternativ oder zusätzlich kann eine strukturelle Verstärkung in Form einer nachträglichen Ertüchtigung der Gittermaßstrukturen von Freileitungsmastsystemen vorgesehen sein, wobei ein solches Ertüchtigungsverfahren das Verlegen wenigstens eines Schlauchs entlang einer Stütze oder einer Querstrebe oder einer Diagonalstrebe eines Freileitungsmastes oder entlang wenigstens einer Teillänge der Stütze oder der Querstrebe oder der Diago¬ nalstrebe umfassen kann, wobei der Schlauch aus einem zugfesten Material besteht oder eine zugfeste Armierung aufweist oder ein zugfestes Element umschließt oder an ein zugfestes Element angeschlossen ist, wobei das Verfahren des Befestigens des Schlauchs und/oder des zugfesten Elements an mehreren mit Abstand zueinander angeordneten Befestigungspunkten der Stütze oder der Querstrebe oder der Diagonalstrebe und das Verpressen einer aushärtbaren Vergussmasse in den Schlauch umfasst. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, die Maststruktur oder Tragstruktur eines Freileitungsmastes mit einer korro- sionshemmenden Beschichtung zu versehen, die mit der Tragstruktur des Freileitungsmastes einen Verbund bildet. Alternativ können Tragstrukturen des Freileitungsmastes mit Strukturmembranen aus Faserverbundwerkstoff verstärkt werden.
Das Verfahren kann darüber hinaus die Ertüchtigung bestehender Fundamente der Freileitungsmasten umfassen.
Alternativ oder zusätzlich kann zwischen wenigstens zwei Freileitungsmasten ein Zusatzmast aufgestellt werden, der einen Teil der Gewichtskraft der Leiterseile gegen einen Untergrund abstützt, wobei der Stützabstand vorhandener Freileitungsmasten verringert wird.
Fundamentverstärkungen können beispielsweise durch Vergrößerung der bestehenden Einzelfundamente, durch Verbinden der Einzelfundamente zu Streifenfundamenten, durch Einbindung der Einzel- fundamente in eine zusammenhängende Flachgründung, durch Vorsehen von Pfahlgründungen, die rüttelnd oder schlagend eingebracht werden, durch Bodenverpressung oder Bodenverdichtung sowie durch Kombination der zuvor erwähnten Maßnahmen durchgeführt werden. Alternativ können Sockelverstärkungen und Versteifungen durchgeführt werden, beispielsweise durch Einzie¬ hen zusätzlicher Streben und/oder Abspannungen im unteren Bereich der Mäste. Zusätzlich oder alternativ können Eckstiele bis zu einem Drittel der Gesamthöhe einbetoniert werden, wodurch die freie Kragarmlänge erhöht und die obere Tragstruk- tur entlastet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein Verfahren zur Ertüchti¬ gung bestehender Freileitungsmastsysteme. Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Freileitungsmastsystem bereitgestellt, mit zumindest zwei Freileitungsmasten als Stahl-Fachwerkbauten mit Profilen, die eine Tragstruktur defi- nieren, wobei an den wenigstens zwei Freileitungsmasten jeweils Isolatoren angebracht sind, und mit jeweils an den Isolatoren abgehängten Leiterseilen, die zwischen den zumindest zwei Freileitungsmasten gespannt sind, mit Mitteln zur Verstärkung der Freileitungsmasten, die ausgewählt sind aus einer Gruppe umfassend :
A) wenigstens eine Abspannung wenigstens eines Freileitungs¬ mastes gegen ein Fundament,
B) wenigstens eine aerodynamische Verkleidung wenigstens eines Profils wenigstens eines der wenigstens zwei Freileis- tungsmasten, C) Mittel zur Verringerung der freien Knicklänge wenigstens eines Profils in Form von sich parallel zu wenigstens einem Profil der Tragstruktur erstreckenden, Zugkräfte oder Druckkräfte aufnehmenden Elemente, D) eine strukturverstärkende Beschichtung wenigstens eines Profils ,
E) Fundamentverstärkung mindestens eines Freileitungsmastes, F) Bodenverpressung oder Bodenverbesserung unterhalb und/oder in der Umgebung wenigstens eines Freileitungsmastes.
Die vorbezeichneten Maßnahmen dienen der Ertüchtigung der Tragstruktur im Sinne einer größeren Traglast und ermöglichen eine signifikante Erhöhung der Gesamtübertragungskapazität zwischen den Freileistungsmasten im Sinne einer Erhöhung des Gesamtleitungsquerschnittes .
Gemäß Merkmal A) kann wenigstens einer der Freileitungsmasten mit einer zusätzlichen Abspannung gegen ein Fundament, ggfs. auch gegen ein erweitertes Fundament versehen sein. Als Abspannungen können beispielsweise Stahlseile vorgesehen sein. Gemäß Merkmal B) kann an wenigstens einem Profil der Tragstruk¬ tur eine aerodynamische Verkleidung vorgesehen sein. Als aerodynamische Verkleidungen kommen beispielsweise Verkleidungspro¬ file in Betracht, die eine Anströmfläche aufweisen und eine Strömungsabschattung einer windexponierten Kante des Profils bilden. Solche Verkleidungsprofile können beispielsweise mit den Profilen der Tragstruktur einen Strukturverbund bilden, beispielsweise können diese als schalenförmige Profilsegmente ausgebildet sein, die mit einem thermoplastischen Kunststoff hinterschäumt sind.
Nach Merkmal C) sind Mittel zur Erhöhung der freien Knicklänge wenigstens eines Profils in Form von sich parallel und zu wenigstens einem Profil der Tragstruktur erstreckenden, Zug- kräfte oder Druckkräfte aufnehmenden Elementen vorgesehen. Dies können beispielsweise Stäbe oder Seile sein, die beispielsweise parallel zu Profilen der Tragstruktur gespannt sind. Alternativ können hierzu mit einer Vergussmasse verpresste Schläuche oder dergleichen vorgesehen sein, wie sie vorstehend bereits be- schrieben wurden.
So kann nach Merkmal D) eine strukturverstärkende Beschichtung wenigstens eines Profils vorgesehen sein. Nach den Merkmalen E) und F) sind Mittel zur Erhöhung der Fundamenttragfähigkeit vorzusehen, beispielsweise durch zusätz¬ liche in situ Flachgründungen oder Tiefgründungen .
Bei einer zweckmäßigen Variante des Freileitungsmastsystems gemäß der Erfindung ist wenigstens ein vorzugsweise telesko- pierbarer Zusatzmast vorgesehen, der innerhalb der Gitterstruktur wenigstens eines Freileitungsmastes angeordnet wird und Druckkräfte von oberen Teilen der Gittermaststruktur ableitet und der auf diese Art und Weise die Gesamttragfähigkeit des Freileitungsmastsystems erhöht. Der Stützabstand der Leitersei¬ le wird auf diese Art und Weise verringert. Es können Mittel zur Bereitstellung oder Erzeugung von elektrischer Energie an wenigstens einem der Freileitungsmasten vorgesehen sein, beispielsweise PV-Zellen, Batterien oder kleine Windturbinen, die Energie einspeisen oder speichern und die Energie für eine aktive Kühlung bereitstellen, d.h. Systeme zur Kühlung und zur sensorischen Überwachung der Leiterseile unterstützen .
Grundsätzlich kann vorgesehen sein, das Freileitungsmastsystem gemäß der Erfindung mit größeren Isolatoren auszustatten, die die Montage der Leiterseile mit einem größeren Abstand zueinan¬ der und zu der Tragstruktur ermöglichen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der in den Figuren dargestellten Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 die Darstellung eines Freileitungsmastes, der
Leiterseile für unterschiedliche Spannungsebenen trägt und der auf einen höheren Gesamtleitungs- querschnitt umbeseilt wurde und
Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Freileitungsmast, der Leitungsseile für verschiedene Span¬ nungsebenen aufnimmt und dessen Gesamtleitungsquerschnitt gegenüber dem in Fig. 1 veranschaulichten Zustand um 60 % erhöht ist.
Der in Fig. 1 dargestellt Freileitungsmast 1 ist als herkömmli¬ che, offene Stahlfachwerkkonstruktion ausgebildet. Der Freilei¬ tungsmast 1 umfasst mehrere Mastausleger 2, die jeweils Isolatoren 3 aufnehmen, an denen nicht dargestellte Leitungs¬ seile abgehängt sind. Die in den Figuren zuunterst angeordneten Mastausleger 2 nehmen Leitungsseile der 110 kV Spannungsebene auf, die darüber angeordneten Mastausleger 2 nehmen Leitungseile der 380 kV Spannungsebene auf. Bei der in Fig. 1 gezeigten Konfiguration ist bei den oberen Mastauslegern 2 vorgesehen, jede Seite mit vier Leiterseilen des Typs 265/35 mit jeweils 22 mm Durchmesser aufzunehmen. Jedes der Leiterseile kann als Stahl-Aluminium-Verbundseil mit 265 mm2 Querschnitt ausgebildet sein. Ein solches Leiterseil kann beispielsweise eine Stahlseele aus sieben Einzeldrähten und vierundzwanzig Aluminiumdrähte in zwei Lagen umfassen, die aus Stabilitätsgründen gegenläufig geschlagen sind.
Die mittleren Mastausleger 2 bei dem Beispiel gemäß Fig. 1 können je Seite vier Leiterseile des Typs 265/35 aufnehmen. Die darunter angeordneten Mastausleger 2 sind dazu ausgebildet, je Seite drei Leiterseile des Typs 265/35 aufzunehmen.
Die Konfiguration gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 1 nur dadurch, dass die oberen und mittleren Mastausleger 2 jeweils Leiterseile des Typs 435/55 aufweisen, die einen Durchmesser von jeweils 28 mm und eine Querschnitts¬ fläche von jeweils 435 mm2 aufweisen. Das bedeutet eine Quer¬ schnittserweiterung von ca. 60 % gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1.
Bezugs zeichenliste
1 Freileitungsmast
2 Mastausleger
3 Isolatoren

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur nachträglichen Erweiterung der elektrischen Übertragungskapazität eines Freileitungsmastsystems als Teil eines elektrischen Hochspannungsnetzes, das zumindest zwei Freileitungsmasten (1) und mehrere zwischen diesen gespannte Leitungsseile umfasst, wobei die zwischen den Freileitungsmas¬ ten (1) gespannten Leitungsseile eine Gesamtübertragungskapazi- tät und einen Gesamtleitungsquerschnitt aufweisen, wobei das Verfahren eine Erhöhung der Gesamtübertragungskapazität zwi¬ schen den Freileitungsmasten (1) mittels eines oder mehrerer Verfahrensschritte ausgewählt aus einer Gruppe umfassend fol¬ gende Verfahrensschritte vorsieht: a> Aufspannen wenigstens eines zusätzlichen bezüglich der vorhandenen Leiterseile isolierten Leiterseils zwischen den Freileitungsmasten (1), b) Aufspannen wenigstens eines zusätzlichen Leiterseils zwi¬ schen den Freileitungsmasten (1), das mit einem vorhandenen Leiterseil in direktem elektrisch leitendem Kontakt steht, c) Austauschen wenigstens eines Leiterseils mit einem ersten kleineren Leitungsquerschnitt gegen ein Leiterseil mit einem zweiten größeren Leitungsquerschnitt oder mit einer größeren Leitfähigkeit, d) Austauschen wenigstens eines Leiterseils mit Einzellei- tern, die einen symmetrischen Querschnitt aufweisen, gegen ein Leiterseil mit Einzelleitern, die einen asymmetrischen Querschnitt aufweisen, und e) wenigstens teilweises Ändern der Anordnung, Verschaltung und Isolierung der Leiterseile von Höchst- oder Hochspan- nungs-Wechselstromübertragung auf Höchst- oder Hochspan- nungs-Gleichstromübertragung .
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Teil- Umrüstung von wenigstens zwei Freileitungsmasten (1) und der zwischen diesen gespannten Leitungsseile von Höchst-oder Hoch- spannungs-Wechselstromübertragung auf Höchst- oder Hochspan- nungs-Wechselstromübertragung und Höchst- oder Hochspannungs- Gleichstromübertragung .
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Teilumrüstung von wenigstens zwei Freileitungsmasten (1) derart, dass zwischen diesen Leitungsseile für verschiedene Span¬ nungsebenen aufgespannt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass wenigstens ein Leitungsseil zur Erhöhung der
Leitfähigkeit aktiv gekühlt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsfluss wenigstens eines Leiterseils in Abhängigkeit der Temperatur des betreffenden Leiterseils im Sinne einer Optimierung zu einer höheren Übertragungskapazität geregelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Strukturverstärkung wenigstens eines der Freileitungsmasten (1) .
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Fundamentverstärkung wenigstens eines der Freilei- tungsmasten (1) .
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den wenigstens zwei Freileitungsmasten (1) ein Zusatzmast aufgestellt wird, der einen Teil der Ge- wichtskraft der Leiterseile gegen einen Untergrund abstützt, wodurch der Stützabstand der Freileitungsmasten (1) verringert wird .
9. Freileitungsmastsystem mit zumindest zwei Freileitungsmas¬ ten (1) als Stahl-Fachwerkbauten mit Profilen, die eine Tragstruktur definieren, wobei an den wenigstens zwei Freileitungsmasten (1) jeweils Isolatoren (3) angebracht sind, und mit jeweils an den Isolatoren (3) abgehängten Leiterseilen, die zwischen den zumindest zwei Freileitungsmasten gespannt sind, mit Mitteln zur Verstärkung der Freileitungsmasten, die ausgewählt sind aus einer Gruppe umfassend:
A) wenigstens eine Abspannung wenigstens eines Freileitungs¬ mastes (1) gegen ein Fundament,
B) wenigstens eine aerodynamische Verkleidung wenigstens ei- nes Profils wenigstens eines der wenigstens zwei Freilei¬ tungsmasten (1),
C) Mittel zur Verringerung der freien Knicklänge wenigstens eines Profils in Form von sich parallel zu wenigstens ei- nem Profil der Tragstruktur erstreckenden, Zugkräfte oder
Druckkräfte aufnehmenden Elementen,
D) eine strukturverstärkende Beschichtung wenigstens eines Profils
E) Fundamentverstärkung mindestens eines Freileitungsmastes,
F) Bodenverpressung oder Bodenverbesserung unterhalb und/oder in der Umgebung wenigstens eines Freileitungs- mastes.
10. Freileitungsmastsystem nach Anspruch 9 umfassend wenigstens einen teleskopierbaren Zusatzmast, der zwischen den wenigstens zwei Freileitungsmasten (1) oder innerhalb der Gitterstruktur wenigstens eines Freileitungsmastes (1) aufge¬ stellt ist.
11. Freileitungsmastsystem nach einem der Ansprüche 9 oder 10, mit Mitteln zur aktiven Kühlung wenigstens eines Leiterseils.
12. Freileitungsmastsystem nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Mittel zur Bereitstellung oder Erzeugung von elektrischer Energie an wenigstens einem der Freileitungsmasten (1) die Energie für die aktive Kühlung bereitstellen.
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