Freileitungen: Planung, Berechnung, Ausführung ; mit 163 Tabellen
Gespeichert in:
| Vorheriger Titel: | Fischer, Reinhard Freileitungen |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin [u.a.]
Springer
2001
|
| Ausgabe: | 5., vollst. neu bearb. Aufl. |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Literaturangaben |
| Beschreibung: | XXIV, 611 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 9783540422556 3540422552 |
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1 Gesamtplanung 1
1.0 Formelzeichen 1
1.1 Entwicklungsstadien eines Übertragungsprojektes 1
1.2 Planung der Übertragung 2
1.2.1 Ziele 2
1.2.2 Planungsstadien 2
1.2.3 Planungsgesichtspunkte bei Freileitungen 3
1.3 Planungsmethoden 3
1.3.1 Datenerfassung und -aufbereitung 3
1.3.2 Formulierung und Vorauswahl von Alternativen 4
1.3.3 Elektrische Studien 4
1.3.4 Wirtschaftliche Studien und abschließende Beurteilung 4
1.4 Planungsmaßstäbe 5
1.4.1 Allgemeines 5
1.4.2 Kriterien für stabile Bedingungen 5
1.4.3 Kriterien für vorübergehende und transiente Bedingungen 5
1.5 Wahl der elektrischen Spannung 5
1.5.1 Entwicklung der Übertragungsspannungen 5
1.5.2 Einsatz der Übertragungsspannung 6
1.6 Wahl der Leiterbelegung 9
1.7 Wahl des Mastbildes 11
1.8 Übertragung mit Drehstrom oder mit Gleichstrom 14
1.9 Übertragungen mit mehr als drei Außenleitern 17
1.9.1 Optionen 17
1.9.2 Eigenschaften von Mehrleitersystemen 18
1.9.3 Erfahrungen 18
1.10 Baukosten 18
1.11 Trassensicherung und Genehmigung 20
1.12 Planungsergebnisse 21
1.13 Literatur 22
2 Elektrische Anforderungen und Auslegung 25
2.0 Formelzeichen 25
2.1 Die Freileitung als elektrisches System 28
2.1.1 Wellenwiderstand und natürliche Leistung 28
2.1.2 Stabilität 29
2.1.3 Spannungsänderung und höchste zulässige Verluste 29
2.1.4 Übertragungsfähigkeit einer Leitung 30
2.1.5 Gütekriterien 30
2.1.6 Blindleistungskompensation 31
2.1.7 Übertragene Leistung in Bezug zur Trassenbreite 31
2.2 Mit dem Strom verbundene Betriebsaspekte 32
2.2.1 Normal- und Ausnahmebedingung 32
2.2.2 Berechnung der Ohmschen Verluste 32
2.2.3 Kurzschluss 32
2.3 Auswirkungen von Strom und Spannung auf Personen und Anlagen .... 33
2.3.1 Einführung 33
XII Inhaltsverzeichnis
2.3.2 Elektrische und magnetische Felder 33
2.3.2.1 Einfluss auf Menschen und Tiere 33
2.3.2.2 Einfluss auf Geräte der Informationstechnik 35
2.3.3 Koronaerscheinungen und -auswirkungen 35
2.3.3.1 Allgemeines 35
2.3.3.2 Berechnung der Randfeldstärke 35
2.3.3.3 Funkstörungen (Radio Interference, RI) 36
2.3.4 Akustische Geräusche (Audible Noise, AN) 38
2.3.5 Einfluss der Leitungsgestaltung auf spannungs- und stromabhängige Emis¬
sionen 39
2.4 Anforderungen an die Isolation 40
2.4.1 Einführung 40
2.4.2 Betriebsfrequente Überspannungen und kurzzeitige Überspannungen . . 41
2.4.3 Langsam ansteigende Überspannungen 41
2.4.4 Schnell ansteigende Überspannungen 44
2.4.5 Prinzipien der Isolationskoordination 44
2.4.5.1 Allgemeine Prinzipien 44
2.4.5.2 Isolationsauslegung für dauernde Betriebsspannungen 44
2.4.5.3 Isolationsauslegung für langsam ansteigende Überspannungen .... 45
2.4.5.4 Isolation für schnell ansteigende Überspannungen 47
2.4.6 Arbeiten unter Spannung 48
2.5 Abstände in Luft zum Vermeiden von Überschlägen 48
2.5.1 Anforderungen und Ermittlung von Abständen 48
2.5.1.1 Arten elektrischer Abstände in Luft 48
2.5.1.2 Berechnung elektrischer Abstände 49
2.5.1.2.1 Erforderliche Stehspannungen der Luftstrecke 49
2.5.1.2.2 Zu berücksichtigende Spannungbeanspruchungen 52
2.5.1.2.3 Zusammenfassende Formeln für die Schlagweiten 53
2.5.1.3 Empirische Werte für Abstände 55
2.5.2 Innere und äußere Abstände 55
2.5.2.1 Einführung 55
2.5.2.2 Auslegungsprinzipien 56
2.5.2.3 Lastfälle für die Berechnung von Abständen 56
2.5.2.3.1 Höchste Auslegungstemperatur der Leiter, kein Wind 56
2.5.2.3.2 Eislast für die Festlegung elektrischer Abstände, kein Wind ... 57
2.5.2.3.3 Windlastannahmen 57
2.5.2.4 Leiterposition unter Windeinwirkung 58
2.5.2.4.1 Festlegung der Windeinwirkung 58
2.5.2.4.2 Berechnung des Ausschwingwinkels 59
2.5.2.4.3 Zeitliche Verteilung der Ausschwingwinkel 60
2.5.2.4.4 Ermittlung der Ausschwingwinkel aus Messungen 61
2.5.2.4.5 Leiter- und Isolatorenlage nach deutscher Norm 61
2.5.2.5 Leiterabstände in Feldmitte 62
2.5.2.6 Kleinste Abstände im Feld oder am Mast 63
2.5.2.7 Abstände zum Boden, zu Gebäuden, zu Verkehrstrassen, zu anderen
Freileitungen sowie zu Sport- und Erholungsflächen 63
2.5.2.8 Beispiele 65
2.5.2.8.1 Berechnung der elektrischen Abstände für eine 110-kV-Leitung
mit einem Langstabisolator 65
2.5.2.8.2 Berechnung der elektrischen Abstände für eine 380-kV-Freilei-
tung mit drei Langstabisolatoren 66
Inhaltsverzeichnis XIII
2.5.2.8.3 Abstände zu Hindernissen bei Bemessung mit empirischen Ab¬
standswerten 67
2.5.2.8.4 Zeitliche Verteilung der Ausschwingwinkel 67
2.5.2.8.5 Mastkopfgeometrie nach statistischen Überlegungen 68
2.5.2.8.6 Mastkopfgeometrie nach europäischen Normen 69
2.6 Literatur 70
3 Elektrische Parameter von Freileitungen 73
3.0 Formelzeichen 73
3.1 Einführung 74
3.2 Ohmscher Widerstand 74
3.3 Impedanzen im Mitsystem 75
3.3.1 Einführung 75
3.3.2 Induktiver Blindwiderstand und Reaktanz im Mitsystem 75
3.4 Impedanz im Nullsystem 78
3.4.1 Einführung 78
3.4.2 Näherungsformeln für die Impedanzen im Nullsystem 78
3.5 Leitungskapazitäten und kapazitive Reaktanzen 81
3.5.1 Einführende Überlegungen 81
3.5.2 Leitungen mit einem Stromkreis 82
3.5.3 Leitungen mit zwei Stromkreisen 83
3.6 Admittanz 84
3.7 Elektrisches Modell einer Freileitung 85
3.7.1 Einführung 85
3.7.2 Leitungen kurzer und mittlerer Länge 85
3.7.3 Leitungen großer Länge 86
3.7.3.1 Grundlagen 86
3.7.3.2 Darstellung mit hyperbolischen Funktionen 87
3.7.3.3 Ersatzschaltung einer langen Leitung mit II-Gliedern 88
3.8 Literatur 90
4 Schutz gegen Auswirkungen von Blitzeinschlägen 91
4.0 Formelzeichen 91
4.1 Bedeutung von Blitzeinwirkungen 91
4.2 Entstehung von Blitzeinschlägen 92
4.2.1 Ablauf einer Blitzentladung 92
4.2.2 Stoßverhalten der Blitzschläge 93
4.2.3 Elektrische Eigenschaften der Entladungen 93
4.3 Häufigkeit und Stärke von Blitzeinwirkungen 94
4.3.1 Auftretenshäufigkeit 94
4.3.2 Stromstärke von Blitzen 96
4.3.3 Direkte und indirekte Blitzeinwirkungen 97
4.4 Anordnung und Wirksamkeit von Erdseilen 98
4.4.1 Theoretische Überlegungen 98
4.4.2 Schutzwirkung von Erdseilen 99
4.4.3 Ableiter 101
4.4.4 Ermittlung des Verhaltens unter Blitzeinwirkung 101
4.5 Blitzschutzerdung 102
4.5.1 Bedeutung der Blitzschutzerdung 102
4.5.2 Stoßimpedanz der Erdung 102
4.6 Literatur 103
XIV Inhaltsverzeichnis
5 Erdung 105
5.0 Formelzeichen 105
5.1 Zweck der Erdung 106
5.2 Begriffe und Grundlagen 106
5.3 Anforderungen 107
5.3.1 Normen 107
5.3.2 Personensicherheit 107
5.3.3 Thermische Kurzschlussfestigkeit 109
5.3.4 Mechanische Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit 109
5.3.5 Zu berücksichtigende Ströme 109
5.4 Schutzerdung 110
5.5 Betriebserdung 114
5.6 Blitzschutzerdung 114
5.7 Bemessung für Kurzzeitströme 115
5.8 Bodenwiderstand und Bodenleitfähigkeit 115
5.9 Berechnung des Ausbreitungswiderstandes 116
5.9.1 Kugelförmiger Erder 116
5.9.2 Tiefenerder 117
5.9.3 Banderder 119
5.10 Messung des spezifischen Erdwiderstands 119
5.10.1 Grundlagen 119
5.10.2 Messverfahren 120
5.11 Messung des Erdausbreitungswiderstandes 121
5.12 Erdausbreitungswiderstand in nicht homogenen Böden 124
5.12.1 Spezifische Bodenwiderstände im Zweischichtenmodell 124
5.12.2 Berechnung des Ausbreitungswiderstands im Zweischichtenmodell . . . 125
5.12.3 Berechnung des Ausbreitungswiderstandes aus dem spezifischen Schein¬
widerstand 127
5.12.4 Berechnung des Ausbreitungswiderstandes von komplizierten räumli¬
chen Modellen 127
5.12.5 Beispiel für die Berechnung des Erdausbreitungswiderstandes 128
5.13 Regeln aus der Praxis für das Einbringen von Erdungsanlagen 129
5.13.1 Band- und Ringerder 129
5.13.2 Lotrecht oder schräg eingeschlagene Erder 129
5.13.3 Verbindungen zwischen den Erdern 129
5.13.4 Erdverbindungen 130
5.14 Literatur 130
6 Mechanische Anforderungen und Belastungen 131
6.0 Formelzeichen 131
6.1 Mechanische Auslegung einer Freileitung als System 132
6.1.1 Komponenten und Elemente einer Freileitung 132
6.1.2 Zuverlässigkeiten 133
6.1.3 Berechnung der Zuverlässigkeit 134
6.1.4 Abstimmung der Tragfähigkeiten und Wahl der Zuverlässigkeit 138
6.1.5 Einwirkung der höchsten Belastung auf mehrere Komponenten oder
Bauteile 140
6.1.6 Ausnutzungsgrad und sein Einfluss auf die Auslegung 142
6.2 Tragfähigkeiten von Komponenten und Bauteilen 144
6.2.1 Grenzen für die Tragfähigkeit 144
6.2.2 Bemessung einzelner Komponenten und Bauteile 145
6.2.3 Schadens- und Versagensgrenzen 146
Inhaltsverzeichnis XV
6.3 Windlasten 146
6.3.1 Windmessungen 146
6.3.2 Ableitung von Bemessungswindlasten 147
6.3.2.1 Auswertung von Windmessungen 147
6.3.2.2 Einfluss der Geländerauigkeit 150
6.3.2.3 Änderung der Referenzgeschwindigkeit mit der Höhe 151
6.3.3 Windwirkung auf Komponenten 152
6.4 Eislasten 153
6.4.1 Eisbildung 153
6.4.2 Eisbeobachtungen und Messungen 155
6.4.3 Ableitung von Bemessungseislasten 156
6.4.3.1 Grundlagen 156
6.4.3.2 Auswertung von Informationen über Eislasten 156
6.4.3.3 Referenzeislast 156
6.4.3.4 Belastung der Tragwerke und Lastfälle 157
6.5 Gleichzeitige Wirkung von Wind- und Eislasten 157
6.5.1 Auftretenswahrscheinlichkeit und Kombination der Parameter 157
6.5.2 Bestimmung der Parameter 158
6.5.2.1 Eislast 158
6.5.2.2 Windlast 158
6.5.2.3 Windwiderstandsbeiwerte und Eisdichten 159
6.5.3 Windlasten auf Leiter mit Eisansatz 159
6.6 Klimatische Lasten nach einschlägigen Normen 160
6.6.1 Normen für Freileitungen 160
6.6.2 Windlasten 161
6.6.2.1 Windlastmodell nach IEC 60 826 161
6.6.2.2 Windmodell nach der Europanorm EN 50341-1 162
6.6.2.3 Windmodell nach EN 50 341-3-4, Nationale Normative Festlegungen
für Deutschland 164
6.6.2.4 Vergleich der Windlastmodelle 166
6.6.3 Eislasten 168
6.6.3.1 Eislastmodell nach IEC 60 826 168
6.6.3.2 Eislastmodell nach EN 50341-1 169
6.6.3.3 Eislastmodell nach EN 50 341-3-4 169
6.6.4 Gleichzeitige Wind- und Eiswirkung 170
6.6.4.1 Modell nach IEC 60826 170
6.6.4.2 Modell nach EN 50 341-1 170
6.6.4.3 Modell nach EN 50 341-3-4 170
6.7 Lasten aus Errichtung, Betrieb und Instandhaltung 171
6.7.1 Einführung 171
6.7.2 Vorgaben nach IEC 60826 171
6.7.3 Vorgaben nach EN 50 341-1 171
6.7.4 Vorgaben nach EN 50341-3-4 172
6.8 Lasten im Hinblick auf die Betriebssicherheit, Sonderlasten 172
6.8.1 Einführung 172
6.8.2 Vorgaben nach IEC 60 826 172
6.8.3 Vorgaben nach EN 50341-1 173
6.8.4 Vorgaben nach EN 50341-3-4 173
6.9 Statistische Verteilungen 174
6.9.1 Einführung 174
6.9.2 Gauß sche Normalverteilung 174
6.9.3 Logarithmische Normalverteilung 175
XVI Inhaltsverzeichnis
6.9.4 Gumbel- Verteilung 176
6.10 Literatur 177
7 Leiterauswahl 179
7.0 Formelzeichen 179
7.1 Ausführung der Leiter 180
7.1.1 Einführung 180
7.1.2 Bezeichnungen 182
7.1.3 Anmerkungen zur technischen Entwicklung 182
7.1.4 Werkstoffe 183
7.1.4.1 Aluminium 183
7.1.4.2 Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierung 184
7.1.4.3 Stahl 185
7.1.4.4 Aluminium-ummantelter Stahl 185
7.1.4.5 Kupfer und Kupferlegierungen 186
7.1.4.6 Thermisch belastbare Aluminiumlegierungen 186
7.1-5 Prüfung von Drähten 187
7.1.5.1 Einführung 187
7.1.5.2 Maße und Oberfläche 187
7.1.5.3 Schweißstellen 187
7.1.5.4 Zugfestigkeitsprüfung 187
7.1.5.5 Wickelprüfung 187
7.1.5.6 Schichtdickenmessung 188
7.1.5.7 Prüfung des spezifischen Widerstandes 188
7.1.6 Leiter aus Drähten mit gleichem Werkstoff und Durchmesser 188
7.1.6.1 Leiter aus Aluminium 188
7.1.6.2 Leiter aus AlMgSi 189
7.1.6.3 Leiter aus aluminium-ummanteltem Stahl 190
7.1.6.4 Leiter aus Kupfer, Kupferlegierungen und Stahl 190
7.1.7 Verbundleiter 190
7.1.7.1 Aufbau 190
7.1.7.2 Kenndaten 191
7.1.7.3 Fertigung 195
7.1.7.4 Versand 196
7.1.8 Prüfung von Leitern 196
7.1.8.1 Einteilung der Prüfungen 196
7.1.8.2 Stichprobenprüfung 196
7.1.8.3 Oberflächenbeschaffenheit, Maße, Formbeständigkeit, Masse .... 196
7.1.8.4 Spannungs-Dehnungs-Diagramm 196
7.1.8.5 Zugbruchkraft 198
7.1.8.6 Prüfung des Kriechverhaltens 198
7.1.8.7 Nachweis der Verlegbarkeit 199
7.1.9 Bündelleiter 200
7.1-10 Sonderausführungen von Leitern 201
7.1.10.1 Sonderseile aus Runddrähten 201
7-1.10.2 Leiter für höhere Betriebstemperaturen 201
7.1.10.3 Leiter mit vergrößertem Durchmesser 202
7-1.10.4 Leiter mit glatten Oberflächen 202
7.1.10.5 Verdichtete Leiter 203
7.1.10.6 Selbstdämpfende Leiter 203
7.1.10.7 Schwingungsresistente Leiter 203
7.1.10.8 Lärmreduzierende Leiter 204
Inhaltsverzeichnis XVII
7.1.10.9 Leiter mit nachbehandelten Oberflächen 204
7.2 Bemessung von Leitern für die Strombelastung 204
7.2.1 Einführung und Anforderungen 204
7.2.2 Grundlagen für die Ermittlung der Leitertemperatur 205
7.2.3 Bemessung im Hinblick auf den höchsten Dauerstrom 206
7.2.4 Bemessung für den Kurzschlussstrom 208
7.2.5 Bemessung unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten 209
7.2.6 Leitungsbelastbarkeit in Abhängigkeit von den Wetterbedingungen . . . 212
7.3 Bemessung für die Spannungsbeanspruchung 213
7.3.1 Einführung und Anforderungen 213
7.3.2 Bemessung im Hinblick auf die elektrischen Parameter 213
7.3.3 Bemessung im Hinblick auf Randfeldstärke und Koronaerscheinungen . 215
7.3.4 Koronaverluste 215
7.4 Mechanische Bemessung von Leitern 215
7.4.1 Einführung und Anforderungen 215
7.4.2 Beanspruchungen bei extremen Belastungen 216
7.4.3 Beanspruchungen unter Alltagsbedingungen 217
7.4.4 Emfluss der Leiterzugspannung auf die Baukosten 218
7.4.5 Leiterkriechen 219
7.4.6 Empfehlungen für die Wahl der Leiterzugspannung 219
7.5 Literatur 219
8 Wahl der Erdseile 223
8.0 Formelzeichen 223
8.1 Erdseilarten 223
8.2 Elektrische und thermische Bemessung 224
8.2.1 Anforderungen 224
8.2.2 Bemessung nach dem Kurzschlussstrom 224
8.2.3 Grenztemperatur für Erdseile im Kurzschlussfall 226
8.2.4 Abschalt- und Wiedereinschaltzeiten 226
8.2.5 Beispiele für die Belastbarkeit von Erdseilen im Kurzschlussfall 226
8.3 Mechanische Bemessung 228
8.3.1 Abnahme der mechanischen Festigkeit durch Erwärmung 228
8.3.2 Festlegung der Zugkräfte und Zugspannung 229
8.4 Schritte bei der Auswahl konventioneller Erdseile 230
8.5 Lichtwellenleiter-Erdseile 230
8.5.1 Allgemeines und Aufbau 230
8.5.2 Verlegebedingungen 232
8.5.3 Zubehörteile 232
8.5.4 Prüfungen 233
8.6 Literatur 234
9 Isolatoren 235
9.0 Formelzeichen 235
9.1 Einführung 235
9.2 Isolatoren aus Keramik 236
9.2.1 Werkstoffe 236
9.2.2 Fertigung 237
9.2.3 Isolatorformen und Anwendungen 239
9.3 Isolatoren aus Glas 241
9.3.1 Werkstoffe und Fertigung 241
9.3.2 Isolatorformen und Anwendungen 243
XVIII Inhaltsverzeichnis
9.4 Verbundisolatoren 244
9.4.1 Werkstoffe, Aufbau und Fertigung 244
9.4.2 Isolatorformen und Anwendungen 246
9.5 Vergleich der Isolatorarten 247
9.6 Prüfungen an Einzelisolatoren 248
9.6.1 Grundlagen 248
9-6.2 Prüfungen an Keramik- und Glasisolatoren 249
9.6.2.1 Typprüfungen 249
9.6.2.2 Stichprobenprüfungen 250
9.6.2.3 Stückprüfungen 252
9.6.3 Prüfungen an Verbundisolatoren 254
9.6.3.1 Grundlagen 254
9.6.3.2 Bauartprüfung 254
9.6.3.3 Stichproben- und Stückprüfung 255
9.7 Isolatorketten 255
9.7.1 Gestaltung von Tragketten 255
9-7.2 Gestaltung von Abspannketten 257
9.8 Anforderungen an und Bemessung von Isolatorketten 258
9.8.1 Elektrische Auslegung 258
9.8.2 Mechanische Auslegung 263
9.9 Betriebsmäßiges Verhalten von Isolatorketten 264
9.9.1 Einführung . 264
9-9.2 Spannungsbeanspruchung 264
9.9.3 Verhalten der Isolatortypen 267
9-9.4 Verhalten unter Premdschichteinfluss 268
9.9.4.1 Entstehung von Fremdschichten 268
9.9.4.2 Nachbildung von Fremdschichten 269
9.9.4.3 Fremdschichtklassen 270
9.9.4.4 Ermittlung der Fremdschichtklassen durch Messungen vor Ort . . . 270
9.9.4.5 Isolationserhaltende Maßnahmen 271
9.10 Prüfungen an Isolatorketten 272
9.10.1 Grundlagen und Voraussetzungen 272
9-10.2 Atmosphärische Normbedingungen 272
9.10.3 Künstlicher Regen 273
9-10.4 Aufbauanordnungen 273
9-10.5 Wechselspannungsprüfung 273
9.10.6 Blitz- und Schaltstoßspannungsprüfung 273
9-10.7 Leistungslichtbogenverhalten 274
9-10.8 Funkstörfestigkeitsprüfung 274
9-10.9 Prüfung der Koronaaussetzspannung 274
9.11 Beispiel für Auswahl von Isolatoren 274
9.12 Literatur ¦ - - ¦ 277
10 Armaturen 281
10-1 Definitionen 281
10-2 Armaturen für Leiter 281
10.2.1 Leiterbefestigungen an Tragpunkten 281
10.2.2 Leiterbefestigungen an Abspannpunkten 284
10.2.3 Spannschlösser 285
10.2.4 Verbinder 285
10.2.5 Feldabstandhalter 286
10.2.6 Schwingungsdämpfer für Einfachleiter 287
Inhaltsverzeichnis XIX
10.2.7 Schwingungsdämpfer für Bündelleiter 288
10.3 Armaturen für Isolatorketten 289
10.4 Bemessung und Prüfungen 289
10.4.1 Allgemeines 289
10.4.2 Elektrische Anforderungen 289
10.4.3 Mechanische Anforderungen 290
10.4.4 Korrosionsschutz 291
10.4.5 Werkstoffauswahl 291
10.4.6 Prüfungen 292
10.5 Literatur 293
11 Leiterschwingungen 295
11.0 Pormelzeichen 295
11.1 Übersicht und Schwingungsarten 295
11.2 Kärmän-Schwingungen 297
11.2.1 Physikalische Grundlagen, das mathematisch-mechanische Modell der
Leitung [0.4] 297
11.2.2 Die Freifeldamplitude des Leiters 299
11.2.3 Die Beanspruchung des Leiters 300
11.2.4 Die Biegesteifigkeit eines Seiles 301
11.2.5 Entstehen der Schwingungen 302
11.2.6 Auswirkungen 302
11.2.7 Auswirkungen auf die Leitungsplanung 305
11.2.8 Nachweis der Schwingungsintensität und der Wirksamkeit von Dämp¬
fungsmaßnahmen 310
11.3 Teilfeldschwingungen 311
11.3.1 Entstehen und Auswirkungen 311
11.3.2 Abhilfemaßnahmen 312
11.4 Seiltanzen 312
11.4.1 Entstehung und Auswirkungen 312
11.4.2 Abhilfemaßnahmen 313
11.5 Kurzschlussschwingungen 315
11.5.1 Entstehen und Auswirkungen 315
11.5.2 Abhilfemaßnahmen 315
11.6 Literatur 315
12 Tragwerke 319
12.0 Pormelzeichen 319
12.1 Definitionen und Anforderungen 323
12.2 Mastarten und ihre Anwendung 324
12.2.1 Tragmasten 324
12.2.2 Winkeltragmasten 324
12.2.3 Winkelmasten 324
12.2.4 Abspann- und Winkelabspannmasten 325
12.2.5 Endmasten 325
12.2.6 Sondermasten 325
12.3 Mastkopfgeometrie 326
12.3.1 Anforderungen 326
12.3.2 Elektrische Abstände nach EN 50341-1 und EN 50341-3-4 326
12.3.3 Abstand zwischen den Leitern 326
12.3.3.1 Gleiche Querschnitte, Werkstoffe oder Durchhänge der Leiter .... 326
12.3.3.2 Verschiedene Leiterquerschnitte, Werkstoffe oder Durchhänge .... 328
XX Inhaltsverzeichnis
12.3.4 Abstände an Masten 329
12.4 Bemessung und Konstruktion der Tragwerke 331
12.4.1 Grundlegende Anforderungen 331
12.4.2 Statische Bemessung 332
12.4.3 Bemessungswerte und Nachweismethode 333
12.5 Lastfälle 334
12.5.1 Belastungskombinationen 334
12.5.2 Lastfälle nach EN 50 341-3-4 für Masten und Gründungen 336
12.6 Teilsicherheitsbeiwerte nach EN 50 341-3-4 339
12.6.1 Teilsicherheitsbeiwerte für Einwirkungen auf Masten 339
12.6.2 Teilsicherheitsbeiwerte für Werkstoffe 339
12.7 Stahlgittermasten 340
12.7.1 Allgemeines 340
12.7.2 Konstruktion und Ausführung 341
12.7.2.1 Ausführung der Stäbe 341
12.7.2.2 Anschlüsse 342
12.7.2.3 Verkehrswege 343
12.7.2.4 Fertigung 343
12.7.2.5 Korrosionsschutz 343
12.7.3 Werkstoffe 344
12.7.3.1 Werkstoffe für Winkelstähle und Bleche 344
12.7.3.2 Werkstoffe für Schrauben und Niete 345
12.7.4 Ermittlung der Stabkräfte 346
12.7.5 Bestimmung der Stabkräfte am ebenen System 346
12.7.5.1 Ritterschnitt-Verfahren 346
12.7.5.2 Kräfte in den Eckstielen 347
12.7.5.3 Kräfte in den Diagonalen, Belastung durch horizontale Kräfte . . . 348
12.7.5.4 Kräfte in den Diagonalen, Belastung durch unsymmetrische Verti¬
kallasten 348
12.7.5.5 Kräfte in den Diagonalen, Belastung durch Torsionsmomente .... 349
12.7.5.6 Kräfte in den Horizontalstäben am Mastknick 350
12.7.5.7 Kräfte in den Querverbänden im Mastschaft 350
12.7.5.8 Kräfte in Schrägfüßen 351
12.7.5.9 Kräfte in den Querträgern 351
12.7.6 Berechnung der Stabkräfte am räumlichen System 353
12.7.6.1 Grundkonzept der Finite-Elemente-Methode 353
12.7.6.2 Anwendung auf räumliche Fachwerksysteme 361
12.7.7 Vergleich der Berechnung am ebenen und am räumlichen System .... 362
12.7.8 Bemessung der Stäbe und Anschlüsse 364
12.7.8.1 Allgemeine Nachweisform 364
12.7.9 Bemessung druckbeanspruchter Stäbe 364
12.7.9.1 Effektive Querschnittsflächen für gedrückte Profile 364
12.7.9.2 Biegeknicken bei mittig-gedrückten Stäben 365
12.7.9.3 Biegedrillknicken bei mittig-gedrückten Stäben 371
12.7.9.4 Druck und Biegung 374
12.7.10 Bemessung mehrteiliger Druckstäbe 374
12.7.10.1 Rahmenstäbe 374
12.7.10.2 Gitterstäbe 376
12.7.11 Bemessung zugbeanspruchter Stäbe 377
12.7.11.1 Zugkraft 377
12.7.11.2 Biegung und axiale Zugkraft 379
12.7.12 Bemessung der Anschlüsse 379
Inhaltsverzeichnis XXI
12.7.13 Bemessung für Biegung infolge vertikaler Lasten 380
12.7.14 Bemessung des Sekundärfachwerks 381
12.7.15 Verformungen 381
12.7.16 Ermittlung der Fundamentbelastungen 384
12.7.17 Einsatz der EDV bei der Berechnung von Stahlgittermasten 385
12.7.18 Maßnahmen zur Erhöhung der Tragfähigkeit 387
12.7.19 Beispiel: Statische Berechnung eines 110-kV-Tragmastes 389
12.8 Stahlvollwandmasten 401
12.8.1 Konstruktion und Ausführung 401
12.8.2 Ermittlung der Beanspruchung 404
12.8.3 Bemessung 404
12.8.4 Beispiel für einen konischen Stahlvollwandmast 407
12.9 Stahlbetonmasten 409
12.9.1 Verwendung von Stahlbetonmasten 409
12.9.2 Schleuderbetonmasten 409
12.9.3 Rüttelbetonmasten 410
12.9.4 Bauliche Durchbildung 410
12.9.5 Herstellung 411
12.9.6 Bemessung 412
12.10Holzmasten 415
12.10.1 Verwendung und Ausführung 415
12.10.2 Bemessung 416
12.11 Traglast- und Umbruchprüfungen 417
12.12Literatur 418
13 Gründungen 423
13.0 Formelzeichen 423
13.1 Anforderungen und Vorgaben 424
13.2 Arten des Baugrundes 424
13.2.1 Einteilung der Bodenarten 424
13.2.2 Gewachsener Boden 426
13.2.3 Fels 427
13.2.4 Geschütteter Boden 427
13.3 Baugrunderkundung 427
13.3.1 Zweck der Bodenerkundung 427
13.3.2 Verfahren zur Gewinnung von Bodenproben 428
13.3.2.1 Arten der Proben 428
13.3.2.2 Schürfgruben 428
13.3.2.3 Probebohrungen 429
13.3.2.4 Sondierbohrungen 429
13.3.3 Sonden 430
13.3.3.1 Sondenarten 430
13.3.3.2 Rammsonden 430
13.3.3.3 Standard Penetration Test 431
13.3.3.4 Flügelsonden 431
13.3.3.5 Drucksonden 431
13.3.4 Auswertung der Baugrunduntersuchung 432
13.3.4.1 Benennen und Beschreiben der Bodenarten 432
13.3.4.2 Klassifizierung von Fels 436
13.3.4.3 Betonangreifende Wässer und Böden 436
13.3.4.4 Schichtenverzeichnis 437
13.3.4.5 Zeichnerische Darstellung 439
XXII Inhaltsverzeichnis
13.4 Entwurf und Bemessung der Gründungen 439
13.4.1 Gründungsaxt und Belastung 439
13.4.2 Bodenkennwerte 441
13.4.3 Kompaktgründungen 443
13.4.3.1 Definition 443
13.4.3.2 Einblockgründungen 443
13.4.3.3 Einblockgründungen ohne Stufe 443
13.4.3.4 Einblockgründungen mit Stufe 444
13.4.3.5 Plattengründungen 445
13.4.3.6 Schwellen-Plattengründungen 449
13.4.3.7 Empfahlgründungen 449
13.4.3.8 Gründung von Holzmasten 452
13.4.4 Aufgeteilte Gründungen 452
13.4.4.1 Definition 452
13.4.4.2 Stufenfundamente 453
13.4.4.3 Bohr- und Schachtfundamente 456
13.4.4.4 Schwelleneinzelfundamente 459
13.4.4.5 Pfahlfundamente 460
13.4.4.6 Bewehrtes Einzelfundament 467
13.4.4.7 Felsfundamente 468
13.4.4.8 Eckstielverankerung 470
13.5 Literatur 471
14 Leitungstechnische Berechnungen 475
14.0 Formelzeichen 475
14.1 Grundlagen 476
14.2 Kettenlinie der Durchhangskurve 476
14.3 Parabel als Durchhangskurve 479
14.4 Feld mit unterschiedlichen Aufhängehöhen 481
14.5 Zustandsgleichung 482
14.6 Feld mit Einzellasten 485
14.7 Feld mit Abspannisolatorketten an den Enden 487
14.8 Zugkräfte und Durchhänge im Abspannabschnitt 488
14.8.1 Einführung 488
14.8.2 Änderung des Zustandes in Feldern mit längsbeweglichen Endpunkten . 489
14.8.3 Seilzugspannungen und Durchhänge bei Isolatorketten mit Halbveran¬
kerung an Tragmasten 491
14.8.4 Zustandsgleichung für den Abspannabschnitt 493
14.8.5 Rechenprogramm für den Zustand im Abspannabschnitt 495
14.8.6 Ermittlung der Durchhänge bei Eislast nur in einem Feld mit Nähe¬
rungsformeln 498
14.9 Abstände zum Gelände oder zu Objekten 499
14.9.1 Anforderungen 499
14.9.2 Berechnung des Abstandes zum Boden 499
14.9.3 Berechnung des Abstandes zu einer gekreuzten Straße 501
14.9.4 Berechnung des Abstandes zu einer gekreuzten Leitung 503
14.10Literatur 506
15 Trassenplanung 509
15.0 Formelzeichen 509
15.1 Grundlagen 509
15.2 Trassenauswahl 511
Inhaltsverzeichnis XXIII
15.2.1 Technische Gesichtspunkte 511
15.2.2 Umweltfragen und Umweltbeeinflussungen, Gutachten 512
15.2.2.1 Allgemeines 512
15.2.2.2 Darstellung des Ist-Zustandes und Nullvariante der Umwelt 513
15.2.2.3 Auswirkungen des geplanten Vorhabens auf die Umwelt 515
15.2.3 Einordnung in das Gelände; technische, wirtschaftliche und Umweltge¬
sichtspunkte 517
15.2.4 Alternative Lösungen 519
15.3 Vermesssung im Gelände 520
15.3.1 Arbeitsschritte 520
15.3.2 Vermessungsverfahren und eingesetzte Instrumente 521
15.3.2.1 Direkte Vermessung im Gelände 521
15.3.2.2 Indirekte Geländeaufnahme 523
15.3.2.3 Geländedatenbanken 524
15.3.3 Einmessen der Winkelpunkte und Fluchten 524
15.3.4 Geländeaufnahme 525
15.3.5 Abpflocken der Maststandorte 525
15.3.6 Nachtrassierung 525
15.4 Leitungsplanung und Planbearbeitung 527
15.4.1 Grundlagen der Leitungsplanung 527
15.4.2 Darstellen einer Leitung 529
15.4.3 Auswertung der Profilaufnahme 533
15.4.4 Bestimmen der Maststandorte, Masttypen und Masthöhen 533
15.4.4.1 Grundlagen und Einflussfaktoren 533
15.4.4.2 Mastausteilung von Hand 534
15.4.4.3 Mastausteilung mit Hilfe der Datenverarbeitung 535
15.5 Einsatz der Datenverarbeitung bei Projektierung und Planverwaltung . . . 536
15.5.1 Programmsystem für die Freileitungsprojektierung 536
15.5.2 Höhenprofilerstellung 537
15.5.3 Lageplanerstellung 538
15.5.4 Geografisches Informations System mit integrierter Datenbank 538
15.5.5 Planverwaltung 539
15.6 Literatur 539
16 Montage 541
16.0 Formelzeichen 541
16.1 Montageplanung 542
16.2 Transporte 543
16.3 Herstellen von Gründungen 544
16.3.1 Einführung 544
16.3.2 Stufenfundamente, Plattengründungen und bewehrte Einzelfundamente 544
16.3.3 Bohrfundamente 544
16.3.4 Rammfundamente 545
16.3.4.1 Gemeinsame Regeln 545
16.3.4.2 Stahlpfähle 546
16.3.4.3 Mit Mörtel ummantelte Stahlpfahle 546
16.3.4.4 Probebelastung 547
16.3.5 Schwellenfundamente 547
16.3.6 Ankergründungen 548
16.3.7 Herstellen und Verarbeiten von Beton 548
16.3.7.1 Transport- und Baustellenbeton 548
16.3.7.2 Ausgangsstoffe 549
XXIV Inhaltsverzeichnis
16.3.7.3 Anforderungen an Beton und Betoneigenschaften 551
16.3.7.4 Transportbeton 553
16.3.7.5 Baustellenbeton 554
16.3.7.6 Verarbeitung 555
16.3.7.7 Nachbehandlung 556
16.3.7.8 Nachweisverfahren für Betoneigenschaften 556
16.3.7.9 Güteüberwachung und Qualitätssicherung 557
16.4 Erdungen 558
16.5 Einrichten der Mastfüße 558
16.5.1 Verfahren und Hilfsmittel 558
16.5.2 Überloten von Winkel- und Endmasten 559
16.6 Mastmontage 562
16.6.1 Einführung 562
16.6.2 Mastmontage mit Kran 562
16.6.3 Mastmontage mit Stockbaum 562
16.6.3.1 Verfahren 562
16.6.3.2 Stocken mit Außenbaum 563
16.6.3.3 Stocken mit Innenbaum in Mastmitte 564
16.6.3.4 Stocken mit Innenbaum am Eckstiel 565
16.6.3.5 Hochziehen der Querträger mit Stockbaum 566
16.6.4 Mastmontage mit Hubschrauber 566
16.7 Verlegen von Seilen 567
16.7.1 Verlegeverfahren 567
16.7.2 Seilzuggeräte 568
16.7.2.1 Anforderungen 568
16.7.2.2 Zugseile 568
16.7.2.3 Seilverbindungen 569
16.7.2.4 Seilräder 570
16.7.2.5 Seilzugwinden 570
16.7.2.6 Seilbremsmaschinen 571
16.7.2.7 Trommelböcke 572
16.7.3 Leiterverlegearbeiten 573
16.7.3.1 Vorbereitungen 573
16.7.3.2 Ziehen der Seile 574
16.7.3.3 Regulieren der Leiter 574
16.7.3.4 Abspannen der Leiter 576
16.7.3.5 Einklemmen der Leiter in Tragklemmen 576
16.7.3.6 Stromschlaufenmontage 577
16.7.3.7 Einbau von Feldbündelabstandhaltern 577
16.7.3.8 Leiterauswechselungen 577
16.7.3.9 Verlegen von Lichtwellenleitern 577
16.7.4 Bestimmung der Montagedurchhänge 578
16.7.4.1 Anforderungen 578
16.7.4.2 Lage der Leiter in Rollen und in Klemmen 578
16.7.4.3 Einfluss des Seilkriechens 582
16.7.4.4 Beispiel einer Freileitung im Gebirge 584
16.8 Bauüberwachung und Abnahmen 586
16.8.1 Baubegleitende Kontrollen 586
16.8.2 Endinspektion 588
16.9 Literatur 589
Sachverzeichnis 591
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