hallo,
warum können (warme?) Hochspannungsleitungen vereisen?
danke
Friedrich
Hallo Friedrich!
warum können (warme?) :Hochspannungsleitungen :vereisen?
Weil sie sich im Normalbetrieb nicht nennenswert erwärmen. Erwärmung heißt Verlust. Verluste werden durch hohe Stromdichte verursacht. Um Leiterquerschnitt und Stromdichte klein zu halten und weil die übertragene Leistung aus dem Produkt von Spannung und Strom entscheidend ist, wird die Spannung möglichst hoch gewählt.
Besonders hohe Temperaturen vertragen Leiterseile ohnehin nicht. Verseilte Stahldrähte sorgen für die benötigte Zugfestigkeit, eine Verseilung aus Aluminium bringt die Leitfähigkeit. Die Zugfestigkeit des Stahlkerns nimmt mit der Temperatur ab.
Die Leiterseile werden i. d. R. der Vereisung standhalten. Die Seile müssen nämlich erhebliche Zugkräfte bei niedrigen Umgebungstemperaturen durch die damit einhergehende Verkürzung der Seile aufnehmen können. Fatal war das zusätzliche Gewicht durch Vereisung nur für die das Seil tragenden Masten.
Gruß
Wolfgang
Hallo Wolfgang,
Weil sie sich im Normalbetrieb nicht nennenswert erwärmen.
Hm, aber nennenswert warm müssen sie ja auch nicht werden. Die Annahme, dass durch geringfügige Erwärmung wenigstens vorübergehend ein Flüssigkeitsfilm an der Seiloberfläche gehalten würde, hätte ich auch angenommen. Es kommt natürlich auch auf die Umgebungstemperatur an.
Mich würde in einer Beispielrechnung mal interessieren, wie hoch die Verluste tatsächlich sind und wie groß der Wärmewiderstand und damit die Erwärmung gegenüber der Umgebung ist.
Die Leiterseile werden i. d. R. der Vereisung standhalten. Die
Aber soweit ich vernommen habe, sind auch Leitungen alleine gerissen.
Gruß
Dieter
Hallo Dieter!
Hm, aber nennenswert warm müssen sie ja auch nicht werden. Die
Annahme, dass durch geringfügige Erwärmung wenigstens
vorübergehend ein Flüssigkeitsfilm an der Seiloberfläche
gehalten würde, hätte ich auch angenommen. Es kommt natürlich
auch auf die Umgebungstemperatur an.Mich würde in einer Beispielrechnung mal interessieren…
Die grundsätzlichen Verhältnisse sind in folgendem Link dargestellt: http://metp02.mw.tu-dresden.de/Electric_energy
Ein paar Beispielrechnungen für verschiedene Leitertypen unter unterschiedlichen Bedingungen sind hier zu finden:
http://www.wind-energie.de/fileadmin/dokumente/Theme…
Ich versuche, zusammenzufassen: Die maximale Temperatur im Dauerbetrieb von Alu-Leitungen mit Stahlkern darf 80°C nicht überschreiten. Dieser Wert darf auch bei Vollast, bei sommerlichen Temperaturen und voller Sonneneinstrahlung auf eine schwarz-gammelige Leitung nicht überschritten werden. Kurzzeitig (im Kurzschlußfall) sind 130°C zulässig.
Der Spannungsabfall auf einer Trasse darf nicht zu groß werden, um am Ende keine lastabhängig zu starken Spannungsschwankungen zu erhalten. An Trafostationen lassen sich bis zu 10% Spannungsschwankungen ausgleichen. Außerdem muß für Spitzenleistungen und insbesondere für den Kurzschlußfall Reserve an Strombelastbarkeit vorgehalten werden. Deshalb wird im praktischen Betrieb nur ein kleiner Teil der maximalen Belastbarkeit genutzt.
Man kann bei Al-St-Leitungen mit 32 Ohm/(km mm²) und einer Stromdichte von 1 A/mm² rechnen. Mit P= I² * R kommst Du auf eine Verlustleistung von 32 W/(km mm²), bzw. 32 mW/(m mm²). 32 Milliwatt pro Meter Länge und Quadratmillimeter Querschnitt - das ist fast nichts. Deshalb wird im Normalbetrieb nichts warm. Es ist natürlich beabsichtigt, daß das, was da in einigen zig Metern Höhe hängt, keine Heizdrähte sind.
Laß Dich aber von den kleinen Zahlen nicht beirren, die übertragenen Leistungen sind dennoch gewaltig. Immerhin besteht eine 110 kV-Trasse aus Leiterseilen mit z. B. 1.200 mm². Dann redet man also über kA (Kiloampere) und multipliziert mit der Spannung über 100 Megawatt und mehr.
Gruß
Wolfgang
Hallo Wolfgang,
danke für Deine Ausführungen. Aber ich habe da noch Einwände…
Man kann bei Al-St-Leitungen mit 32 Ohm/(km mm²) und einer
Stromdichte von 1 A/mm² rechnen. Mit P= I² * R kommst Du auf
eine Verlustleistung von 32 W/(km mm²), bzw. 32 mW/(m mm²). 32
Milliwatt pro Meter Länge und Quadratmillimeter Querschnitt -
Das müsste 32 Ohm * mm²/km und dann 32 mW * mm²/m heißen, schließlich fällt der spez. Widerstand und auch die Verlustleistung mit wachsendem Querschnitt geringer aus.
Also müssten wir jetzt noch den wahren Querschnitt wissen.
Natürlich war mir klar, dass sich die nicht unerhebliche Gesamtverlustleistung auf eine große Länge der Leitungen verteilt, aber andererseits genügen ja auch geringe Temperaturunterschiede, um den Schnee nicht festfrieren zu lassen. Möglichweise ist es aber eher hemmemd, denn ein hauchdünner Flüssigkeitsfilm lässt letztendlich die Flocken sogar noch besser anhaften. Das ist jetzt aber nur Mutmaßung von mir.
Gruß
Dieter
Hallo Dieter!
Das müsste 32 Ohm * mm²/km und dann 32 mW * mm²/m heißen,
Ja, da hab ich mich vertan.
Also müssten wir jetzt noch den wahren Querschnitt wissen.
Wenn großflächig in ganzen Regionen der Strom ausfällt, muß es mindestens die regionale 110 kV-Ebene erwischt haben. Dort liegen die Al-Querschnitte der Leiterseile zwischen 200 und etwa 600 (680?) mm². Bei 380 kV-Trassen werden Leiterquerschnitte bis ca. 1.100 mm² verwendet. Die Norm über Querschnitte und Seiltypen habe ich nicht parat.
Natürlich war mir klar, dass sich die nicht unerhebliche
Gesamtverlustleistung auf eine große Länge der Leitungen
verteilt, aber andererseits genügen ja auch geringe
Temperaturunterschiede, um den Schnee nicht festfrieren zu
lassen.
Eine Freileitung wird bei Vollast etwas warm. Die Belastung der Netze hat am frühen Morgen zwischen etwa 3 und 4 Uhr ein Minimum mit nur ca. 40% (regional gibts Unterschiede) der 4 bis 5 Stunden später erreichten Vollast. Die Verlustleistung und damit die Erwärmung steigt mit I². Im Teillastbereich gibt es deshalb nichts, was einer Vereisung entgegen wirken könnte.
Gruß
Wolfgang