Das mechanisch-thermische Verhalten von Stahl-Aluminium-Verbundseilen für Hochspannungsleitungen

In nahezu allen Bereichen des täglichen Lebens ist man in der technisierten Welt darauf angewiesen, dass ausreichend elektrische Energie bereitgestellt wird. Freileitungen sind dabei die Lebensadern der Versorgung. Der vorliegende Band beschäftigt sich mit dem mechanisch-thermischen Verhalten von Stahl-Aluminium Freileitungsseilen. Der Einfluss von Temperatur und Seilkraft auf das Dehnungsverhalten ist neben der absoluten Seiltemperatur eine der wichtigsten Kenngrößen, da diese den Durchgang von Freileitungsseilen bestimmen. Beide limitieren letztlich die Belastbarkeit der Leitung. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Rechenmodell entwickelt, das die Dehnung unter thermischer und mechanischer Beanspruchung von Seilen aus unterschiedlichen verseilten Drähten und Werkstoffen wiedergibt. Berücksichtigt werden der Seilaufbau sowie die sich aus der Alterungslängung von Aluminium, der thermischen und mechanischen Formveränderung der Drähte ergebenden Einflüsse auf das Seil. Dieses Rechenmodell wurde mit einem eigens dafür entwickelten Versuchsstand bestätigt. Mit diesem können Freileitungsseile unter kombinierter mechanischer und thermischer Beanspruchung untersucht werden. Mit dieser Arbeit konnte nachgewiesen werden, dass Freileitungsseile aus Stahl und Aluminium nur eingeschränkt als Homogenkörper behandelt werden können, wie dies in der Vergangenheit angenommen wurde. Der Kniepunkt beschreibt den Übergang vom ACSR Verhalten, in dem alle Drähte lasttragend sind, auf das ACSS Verhalten, in dem nur mehr die Stahldrähte die Last tragen. Dieser liegt je nach Stahlanteil und Ausgangszugspannung nur knapp oberhalb der höchsten Dauerbetriebstemperatur. Infolge der Alterung sinkt der Kniepunkt in Bereiche, die auch während des normalen Betriebes erreicht werden können. Für alte Freileitungen ist der alterungsbedingte Längungsprozess schon weitgehend abgeschlossen, und die Durchgänge nehmen nur mehr geringfügig zu. Bedeutsamer ist allerdings die Kenntnis, wieviel von der einkalkulierten Sicherheitsreserve schon aufgebraucht ist und mit welcher elektro-thermischen Beanspruchung die Freileitungen noch belastet werden dürfen. Die sichere Anwendung von Thermal Rating Systemen kann erst damit für den Betreiber und die Leitung gewährleistet werden.