Übertragungsmasten sind hohe Bauwerke zur Übertragung elektrischer Energie. Ihre strukturellen Eigenschaften basieren im Wesentlichen auf verschiedenen Arten von räumlichen Fachwerkstrukturen. Die Elemente dieser Türme bestehen hauptsächlich aus einzelnem gleichseitigem Winkelstahl oder kombiniertem Winkelstahl. Die typischerweise verwendeten Materialien sind Q235 (A3F) und Q345 (16Mn).
Die Verbindungen zwischen den Bauteilen erfolgen über grobe Bolzen, die die Bauteile durch Scherkräfte verbinden. Der gesamte Turm besteht aus Winkelstahl, verbindenden Stahlplatten und Bolzen. Einige einzelne Komponenten, wie zum Beispiel der Turmfuß, werden aus mehreren Stahlplatten zu einer Verbundeinheit zusammengeschweißt. Diese Konstruktion ermöglicht eine Feuerverzinkung zum Korrosionsschutz, was den Transport und die Montage am Bau sehr komfortabel macht.
Übertragungsmasten können nach ihrer Form und ihrem Zweck klassifiziert werden. Im Allgemeinen werden sie in fünf Formen unterteilt: becherförmig, katzenkopfförmig, aufrecht geformt, freitragend und tonnenförmig. Aufgrund ihrer Funktion können sie in Spannmasten, Gerademasten, Winkelmasten, Phasenwechseltürme (zur Änderung der Position von Leitern), Endtürme und Kreuzungstürme eingeteilt werden.
Geradlinige Masten: Diese werden in den geraden Abschnitten von Übertragungsleitungen verwendet.
Spannungstürme: Diese werden installiert, um die Spannung in den Leitern zu bewältigen.
Winkeltürme: Diese werden an den Punkten platziert, an denen die Übertragungsleitung ihre Richtung ändert.
Kreuzungstürme: Auf beiden Seiten jedes kreuzenden Objekts werden höhere Türme aufgestellt, um die Durchfahrtsfreiheit zu gewährleisten.
Phasenwechseltürme: Diese werden in regelmäßigen Abständen installiert, um die Impedanz der drei Leiter auszugleichen.
Terminal Towers: Diese befinden sich an den Verbindungspunkten zwischen Übertragungsleitungen und Umspannwerken.
Typen basierend auf Strukturmaterialien
Übertragungsmasten bestehen hauptsächlich aus Stahlbetonmasten und Stahltürmen. Aufgrund ihrer strukturellen Stabilität können sie auch in freitragende Türme und abgespannte Türme eingeteilt werden.
Bei den bestehenden Übertragungsleitungen in China werden üblicherweise Stahlmasten für Spannungsebenen über 110 kV verwendet, während Stahlbetonmasten typischerweise für Spannungsebenen unter 66 kV verwendet werden. Abspanndrähte werden eingesetzt, um die seitlichen Belastungen und Spannungen in den Leitern auszugleichen und so das Biegemoment am Fuß des Turms zu reduzieren. Durch die Verwendung von Abspanndrähten können auch der Materialverbrauch und die Gesamtkosten der Übertragungsleitung gesenkt werden. Abspanntürme kommen vor allem in flachem Gelände häufig vor.
Die Auswahl des Turmtyps und der Turmform sollte auf Berechnungen basieren, die den elektrischen Anforderungen entsprechen und gleichzeitig das Spannungsniveau, die Anzahl der Stromkreise, das Gelände und die geologischen Bedingungen berücksichtigen. Es ist wichtig, eine Turmform auszuwählen, die für das jeweilige Projekt geeignet ist, und letztendlich durch eine vergleichende Analyse einen Entwurf auszuwählen, der sowohl technisch fortschrittlich als auch wirtschaftlich sinnvoll ist.
Übertragungsleitungen können anhand ihrer Installationsmethoden in Freileitungen, Stromkabelübertragungsleitungen und gasisolierte, metallgekapselte Übertragungsleitungen eingeteilt werden.
Freileitungsleitungen: Diese verwenden typischerweise nicht isolierte blanke Leiter, die von Masten am Boden getragen werden, wobei die Leiter mithilfe von Isolatoren an den Masten aufgehängt sind.
Stromkabelübertragungsleitungen: Diese werden im Allgemeinen unter der Erde verlegt oder in Kabelgräben oder Tunneln verlegt und bestehen aus Kabeln sowie Zubehör, Zusatzausrüstung und an den Kabeln installierten Einrichtungen.
Gasisolierte metallumschlossene Übertragungsleitungen (GIL): Bei dieser Methode werden leitfähige Metallstäbe zur Übertragung verwendet, die vollständig in einem geerdeten Metallgehäuse eingeschlossen sind. Zur Isolierung wird Druckgas (normalerweise SF6-Gas) eingesetzt, das Stabilität und Sicherheit bei der Stromübertragung gewährleistet.
Aufgrund der hohen Kosten für Kabel und GIL nutzen die meisten Übertragungsleitungen derzeit Freileitungen.
Übertragungsleitungen können auch nach Spannungspegeln in Hochspannungs-, Höchstspannungs- und Ultrahochspannungsleitungen eingeteilt werden. In China umfassen die Spannungsniveaus für Übertragungsleitungen: 35 kV, 66 kV, 110 kV, 220 kV, 330 kV, 500 kV, 750 kV, 1000 kV, ±500 kV, ±660 kV, ±800 kV und ±1100 kV.
Basierend auf der Art des übertragenen Stroms können Leitungen in Wechselstrom- und Gleichstromleitungen eingeteilt werden:
Wechselstromleitungen:
Hochspannungsleitungen (HV): 35–220 kV
Höchstspannungsleitungen (EHV): 330–750 kV
Ultrahochspannungsleitungen (UHV): Über 750 kV
Gleichstromleitungen:
Hochspannungsleitungen (HV): ±400 kV, ±500 kV
Ultrahochspannungsleitungen (UHV): ±800 kV und mehr
Generell gilt: Je größer die Kapazität zur Übertragung elektrischer Energie, desto höher ist das Spannungsniveau der genutzten Leitung. Durch die Nutzung der Ultrahochspannungsübertragung können Leitungsverluste effektiv reduziert, die Kosten pro Einheit Übertragungskapazität gesenkt, die Landbelegung minimiert und die Umweltverträglichkeit gefördert werden, wodurch die Übertragungskorridore voll ausgenutzt werden und erhebliche wirtschaftliche und soziale Vorteile erzielt werden.
Basierend auf der Anzahl der Stromkreise können Leitungen in Einkreis-, Zweikreis- oder Mehrkreisleitungen eingeteilt werden.
Basierend auf dem Abstand zwischen den Phasenleitern können Leitungen in konventionelle Leitungen und kompakte Leitungen eingeteilt werden.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 31. Okt. 2024
