Arten von Tragwerken für Stromleitungen

Die grundlegenden Bestandteile von Stromleitungen sind die Masten, die Leiter und die Isolierung. Die Masten sind so konstruiert, dass sie die Verlegung von Stromleitern ermöglichen und einen ausreichenden Isolationsabstand zu Objekten in der Nähe der Leitung und zu den Mastkonstruktionen selbst aufweisen. Die Größe und Art der Strommasten hängt von einer Reihe von Faktoren ab, darunter die Nennspannung der Stromleitung, der Standort des Bauwerks und die Rolle, die es in der Leitung spielen soll. Alle Arten von Strommasten werden nach Normen hergestellt, die einen sicheren Gebrauch und eine lange Lebensdauer garantieren.

Größe der Strommasten für Hochspannungsleitungen 110-kV und mehr

Die verschiedenen Typen von Strommasten werden je nach der Spannung, mit der die Leitung betrieben wird, ausgelegt. Je höher die Spannung ist, desto größer sind die Abstände, die zwischen den Leitern der Stromleitung und dem Boden sowie den Mastkonstruktionen selbst eingehalten werden müssen. Folglich sind die Masten von Hochspannungsleitungen höher und breiter als die von Niederspannungsleitungen.

Der zweite Faktor, der die Abmessungen von Strommasten bestimmt, ist die Anzahl der Gleise und Blitzableiter. Daher können drei Arten von Strommasten unterschieden werden:

mehrgleisige Masten – alle Konstruktionen, die mehr als zwei Spuren aufnehmen können.cią mechaniczną. W przeszłości stosowano w takich konstrukcjach również drewno – współcześnie jednak widok drewnianych słupów należy już do rzadkości.

eingleisige Masten – an denen drei Phasendrähte aufgehängt sind, die bei Wechselstromleitungen ein Gleis bilden, und ein oder zwei Blitzableiter,

zweigleisige Masten – mit sechs Phasendrähten (zwei Gleise) und einem oder zwei Blitzableitern,

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Strommasten – Arten von Tragwerken

Die Strommasten werden auch nach der Rolle unterschieden, die sie in der Leitung spielen sollen. Hier werden mehrere Kriterien berücksichtigt, von denen das allgemeinste zwei Arten von Tragwerken umfasst – durchgehende und widerstandsfähige.

• Durchgehende Konstruktionen – wie in der aktuell gültigen Norm (PN-EN 50341-1:2013-03 „AC-Freileitungen über 1 kV. Teil 1: Allgemeine Anforderungen. Gemeinsame Spezifikationen“) sind Konstruktionen, die mit durchgehenden Isolatorketten ausgestattet sind. Diese Definition erklärt jedoch nicht viel. Verständlicher ist die in der zurückgezogenen polnischen Norm (PN-E-05100-1:1998„Elektrizitätsfreileitungen. Entwurf und Konstruktion. Wechselstromleitungen mit blanken Leitern“), die besagt, dass es sich um Masten handelt, die dazu bestimmt sind, Leiter zu tragen, ohne deren Spannung aufzunehmen.

Der Grundtyp solcher Konstruktionen sind durchgehende Masten. Sie werden in der Regel auf geraden Abschnitten von Freileitungen eingesetzt, wenn die Trasse ihren Verlauf um nicht mehr als 2 Grad ändert. Der Zweck von durchgehenden Masten an solchen Standorten besteht darin, die Kabel zu stützen, so dass sie hauptsächlich vertikale Lasten tragen, nicht aber die höheren Kräfte aus der Kabelspannung. Die Verwendung von durchgehenden Konstruktionen an den Stellen, an denen die Leitung gebogen wird, bewirkt, dass die resultierende Kraft aus der Spannung der Drähte in Richtung der Winkelhalbierenden des Biegewinkels wirkt. Diese Belastungen können beträchtlich sein und nehmen mit der Vergrößerung des Biegewinkels stark zu. Diese Stelle des Bauwerks erfordert eine entsprechende Gestaltung und wird dann üblicherweise als Eckpfosten bezeichnet.

Die Belastung von durchgehenden Masten hängt stark von der Länge der Joche (Abstand zwischen den Masten in einer geraden Linie) ab, die der Mast trennt. Daher werden verschiedene Typen von durchgehenden Masten entworfen, um die Konstruktion in Abhängigkeit von der Länge der Joche zu optimieren (jeder Typ geht von einer maximalen Länge des Joches aus, zwischen das der Mast gesetzt werden kann).

• Widerstandsfähige (starke) Konstruktionen – die Norm PN-EN 50341-1:2013-03 enthält eine rätselhafte Definition dieser Konstruktionen und spricht von diesen, die mit Isolator-Auszugsketten ausgestattet sind. Die Norm PN-E-05100-1:1998 hingegen erklärt ihre Funktion in der Leitung als Konstruktionen, die dazu bestimmt sind, die Spannung von Leitungen aufzunehmen. Der Grundtyp dieser Konstruktionen sind die starken Masten. Diese Masten werden auf einer geraden Strecke (zur Begrenzung der Länge eines Leitungsabschnitts) oder an einer Biegung der Leitung (zur Aufnahme der resultierenden Kraft durch die Spannung der Leitungen) eingesetzt. Die Form und Ausführung des widerstandsfähigen (starken) Strommastes hängt vom Winkel der Biegung ab. Für jeden Masttyp ist eine Reihe von zulässigen Biegewinkeln angegeben.

In der Praxis werden auf einer bestimmten Leitung verschiedene Arten von Durchgangs- und Abspannkonstruktionen verwendet, die eine so genannte Mastenserie bilden. Die Grundtypen von Strommasten, die für Leitungen verwendet werden, sind die bereits erwähnten durchgehenden und starken Masten. Darüber hinaus gibt es noch andere, weniger verbreitete Masttypen.

• hoher Mastpfosten – bei sehr großen Spannweiten, vor allem an Kreuzungen mit großen Flüssen, wo sehr hohe Konstruktionen entworfen werden müssen (die Höhe eines 400-kV-Leitungsmastes erreicht oft über 100 m).
  
• Endmasten – für die Aufnahme von Lasten bei einseitiger Aufhängung der Kabeln. Sie werden in der Regel an den Enden der Leitungen vor den Umspannwerken eingesetzt, und die Kabel werden von ihnen zum Umspannwerk geführt.
  
• Kabelmasten – sind eine Unterart der Endmasten, mit dem Unterschied, dass die Freileitung in eine unterirdische Kabelleitung übergeht. An den Masten werden Armaturen montiert, um die Freileitungen mit den Kabeln zu verbinden. Diese Masten werden verwendet, wenn die Leitung zum Umspannwerk verkabelt werden muss oder wenn ein Teil der Leitung verkabelt werden muss, z. B. wenn Grundstücke für die Erschließung freigegeben werden sollen.
  
• Abzweigmasten – ein eher seltener Typ, der an Abzweigstellen von Gleisen verwendet wird. Je nach ihrer Funktion vereinen sie Merkmale verschiedener Typen von Strommasten.

Lage der Freileitungen

Die Konstruktion von Strommasten wird in hohem Maße durch den Standort der geplanten Leitung bestimmt. Je nach Standort werden auf der Grundlage der einschlägigen Normen die zu berücksichtigenden klimatischen Belastungen ermittelt. Diese Belastungen wirken sich nicht nur auf die erforderliche Festigkeit von Strommasten aus, sondern auch auf deren Abmessungen. Es ist notwendig, das Verhalten von Kabeln unter Wind- und/oder Eislasten zu berücksichtigen.

Auch die Beschaffenheit des Geländes, durch das die Leitung führt, ist wichtig. Bei Leitungen, die durch bewaldetes Gebiet verlaufen, werden in der Regel zusätzliche Bauwerke errichtet, um den erforderlichen Holzeinschlag zu reduzieren. In Bezug auf die Betriebsbedingungen entsprechen sie meist den Basismasten, haben aber eine andere Geometrie – entweder um die Breite der Leitung zu verringern (so genannte Waldmasten) oder um die Kabel oberhalb des Waldes zu führen (so genannte Überlandleitungswandmasten). Auch für 110-kV-Leitungen werden in städtischen Gebieten häufig sogenannte Schmalspurmasten verwendet. Sie entsprechen ebenfalls den Basismasten, aber die Abmessungen ihrer Basis sind wesentlich kleiner. Auf Kosten eines höheren Gewichts der Konstruktion wird so die belegte Fläche reduziert.

Standards und Normen, die von Strommasten erfüllt werden müssen

Die Strommasten sollten gemäß der Norm PN-EN 50341-1:2013-03 mit dem Anhang PN-EN 50341-2-22:2016-04 entworfen werden. Polskie Sieci Energetyczne und die Verteiler haben auch ihre eigenen technischen Spezifikationen entwickelt, die zusätzliche Anforderungen festlegen. Darüber hinaus müssen spezifische Faktoren, die an einer bestimmten Anlage auftreten und oft einen erheblichen Einfluss auf die geplanten Konstruktionen haben, in Betracht gezogen werden. Während die Masten für 400-kV-Leitungen in der Praxis oft individuell für ein bestimmtes Objekt konstruiert werden, werden für 110-kV-Leitungen meist Katalogmasten verwendet. Sie sind so konstruiert, dass sie auf Leitungen verwendet werden können, die für Standardparameter ausgelegt sind. Eltel Networks Engineering SA hat ebenfalls solche Konstruktionen entwickelt und bietet sie an und setzt sie in seinen Projekten ein. Designs dieser Masten sind auch zum Verkauf erhältlich.

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Autor: Dominik Brudniak