Neue Anforderungen an Leiterseile und Armaturen - Fallbeispiel eines
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<strong>Neue</strong> <strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>Armaturen</strong> am Beispiel<br />
<strong>eines</strong> unkonventionellen Hochtemperatur-Leiterseils<br />
Hochtemperatur Leiterseils<br />
Industriepartner-Symposium IEEH 2012<br />
© RIBE Elektroarmaturen<br />
27. September 2012<br />
Mario D<strong>an</strong>sachmüller<br />
1
Inhalt<br />
Die Ausg<strong>an</strong>gslage:<br />
•Leiterseil<br />
•Freileitungsnorm<br />
Industriepartner-Symposium IEEH 2012<br />
© RIBE Elektroarmaturen<br />
27. September 2012<br />
Feldabst<strong>an</strong>dhalter<br />
Mario D<strong>an</strong>sachmüller<br />
Tragklemmen<br />
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Einsatz <strong>eines</strong> Hochtemperaturleiters<br />
zur Erhöhung der Übertragungskapazität<br />
Technische Details des Projekts<br />
• Neubeseilung mit einem ACSS-Leiter als Ersatz für einen konventionellen Al/St-<br />
Leiter<br />
� konventioneller Al/St-Leiter mit hartgezogenen Al-Drähten + Stahlkern<br />
� ACSS = Aluminium Conductor Steel Supported:<br />
Weichgeglühte Al-Drähte + hochfester Stahlkern<br />
• Erhöhung der max. Betriebstemperatur von 80ºC auf 150 ºC<br />
• Einsatz von ACSS-Leitern zum ersten Mal in Deutschl<strong>an</strong>d<br />
• Erhöhung der Übertragungskapazität von 2520 A auf 3600 A<br />
• Beibehaltung der Dreierbündel<br />
Industriepartner-Symposium IEEH 2012<br />
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Sehr kurze Vorlaufzeit für die Entwicklung <strong>und</strong> Lieferung<br />
Projekt Geschichte <strong>und</strong> Voraussetzungen<br />
• Leiterseil von einem sp<strong>an</strong>ischen Seilhersteller<br />
• Tragarmaturen <strong>und</strong> selbstdämpfende Feldabst<strong>an</strong>dhalter von RIBE<br />
• Absp<strong>an</strong>narmaturen <strong>und</strong> Verbinder von einem <strong>an</strong>deren <strong>Armaturen</strong>hersteller<br />
• Auftrag erteilt: J<strong>an</strong>uar 2012<br />
���� Produktentwicklung <strong>und</strong> Prüfung von J<strong>an</strong>uar bis März 2012<br />
Produktion Ende April / Anf<strong>an</strong>g Mai 2012<br />
Beginn der Neubeseilung: Mai 2012<br />
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<strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>Armaturen</strong> für "heiße" Seile<br />
Freileitungsnorm auf Leiter mit einer Betriebstemperatur bis 80°C zugeschnitten<br />
DIN EN 50341-3-4:2001, Abschnitt 11.2. DE.1 "Zubehörteile für Leiter"<br />
"Zubehörteile für Leiter sind so auszuwählen, dass sie unter dem Einfluss des höchsten<br />
zulässigen Dauerstromes keine höheren Temperaturen <strong>an</strong>nehmen als der Leiter selbst (...).“<br />
Al-Knetlegierungen: Maximale dauernde Betriebstemperatur 90 ºC
Herausforderungen <strong>und</strong> Lösungen<br />
Tragklemmen<br />
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Weiterverwendung vorh<strong>an</strong>dener<br />
Bündelträger<br />
•Unveränderte Klemmengeometrie<br />
•Passende Wahl von Schutzspiralen<br />
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Leiter darf bei Differenzzug nicht in der Tragklemme<br />
rutschen!<br />
Klemmkraftabnahme abhängig von Temperatur<br />
H. Löbl, S. Großm<strong>an</strong>n, K.-H. Friebel:<br />
L<strong>an</strong>gzeitverhalten von Verbindungen der Elektroenergietechnik mit Hochtemperatur-<strong>Leiterseile</strong>n – TAL. EW, Jg. 99 (2000) Heft 10<br />
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Stay cool!<br />
Tragklemme<br />
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Temperatur (°C)<br />
Zugkraft (kN)<br />
Strom (x10 A)<br />
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Verwendung der gleichen Tragklemmenkörper,<br />
jedoch mit modifizierten Schutzspiralen<br />
Vorher: 14 Stäbe ∅6,35 mm, Länge 1000 mm<br />
Neu: 12 Stäbe ∅7,87 mm, Länge 3500 mm<br />
160<br />
140<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3<br />
Zeit (h)<br />
8<br />
T 19<br />
T 20<br />
T 21<br />
T 22<br />
T 23<br />
T 24<br />
Strom
Der Teufel steckt im Detail<br />
RIV- <strong>an</strong>d Korona-Verhalten der Spiraltragklemmen<br />
Korona-Aussetzsp<strong>an</strong>nung von mindestens 292 kV gefordert<br />
• ∅ der Spiralstäbe vergrößert von 6,35 mm auf 7,87 mm<br />
• ∅ des Leiters verringert von 27,0 mm auf 26,7 mm<br />
Beide Veränderungen vermindern die Korona-Aussetzsp<strong>an</strong>nung!<br />
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R<strong>und</strong> reicht nicht!<br />
RIV <strong>an</strong>d Korona-Verhalten der Spiraltragklemmen<br />
Koronatests<br />
im RIBE-Hochsp<strong>an</strong>nungslabor<br />
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R<strong>und</strong> reicht nicht!<br />
Extrapolation der Korona-Aussetzsp<strong>an</strong>nung (KAS): RIBE-Labor ���� IEC 61284<br />
Trag<strong>an</strong>ordnung gemäß IEC 61284 Hausinterne Feldberechnungsstudie<br />
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Extrapolierte KAS: 265 kV ≈ 1,1 x 242 kV<br />
Gefordert: 1,2 x 242 kV<br />
-150<br />
-200<br />
-250<br />
-300<br />
-350<br />
-400<br />
-450<br />
-500<br />
-550<br />
11
Spitz ist besser!<br />
RIV <strong>an</strong>d Korona-Verhalten der Spiraltragklemmen<br />
Koronatests im<br />
RIBE-Hochsp<strong>an</strong>nungslabor<br />
Spezielle Form der<br />
Stabenden bringt<br />
Verbesserung von >10%<br />
�bringt Faktor<br />
von 1,1 auf 1,2 !<br />
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Nicht locker lassen!<br />
Selbstdämpfende Feldabst<strong>an</strong>dhalter (SDFAH)<br />
Dauerhaft hohe Temperaturen ����<br />
Schnelles Nachlassen der Klemmkraft<br />
von geschraubten Befestigungen<br />
���� Feldabst<strong>an</strong>dhalter mit Spiralbefestigung<br />
sonst St<strong>an</strong>dard-SDFAH ohne Änderungen.<br />
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Funktion bei hohen Temperaturen?<br />
Selbstdämpfende Feldabst<strong>an</strong>dhalter (SDFAH)<br />
• Messung der elektrischen Verluste<br />
• Erwärmungsprüfung<br />
55 ºC / 120 ºC in Gummielement<br />
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Funktion bei hohen Temperaturen?<br />
Selbstdämpfende Feldabst<strong>an</strong>dhalter (SDFAH)<br />
• Dämpfungsfunktion nach Erwärmung<br />
20<br />
15<br />
10<br />
Neu<br />
gemessen bei Raumtemperatur<br />
]<br />
m 5<br />
[N<br />
l<br />
F 0<br />
e<br />
g<br />
n<br />
lä -5<br />
rm<br />
A<br />
x-10<br />
ft<br />
ra<br />
K-15<br />
20%<br />
30%<br />
40%<br />
50%<br />
60%<br />
70%<br />
80%<br />
-20<br />
90%<br />
-0,25 -0,2 -0,15 -0,1 -0,05 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25<br />
Armauslenkwinkel phi [rad]<br />
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15<br />
10<br />
Nach 24 St<strong>und</strong>en bei einer<br />
Temperatur von 140 \C<br />
gemessen bei Raumtemperatur<br />
]<br />
m 5<br />
[N<br />
l<br />
F<br />
e 0<br />
g<br />
n<br />
lä<br />
rm -5<br />
A<br />
x<br />
ft<br />
ra -10<br />
K<br />
20%<br />
30%<br />
40%<br />
50%<br />
60%<br />
-15<br />
70%<br />
80%<br />
-20<br />
90%<br />
-0,25 -0,2 -0,15 -0,1 -0,05 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25<br />
Armauslenkwinkel phi [rad]<br />
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Schlussfolgerungen<br />
• Aktuelle Freileitungsnorm sollte hinsichtlich der <strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>Armaturen</strong> für Hochtemperaturseile<br />
<strong>an</strong>gepasst werden<br />
• Geschraubte Klemmbefestigungen erfordern großen Kühlaufw<strong>an</strong>d<br />
• G<strong>an</strong>zheitliche Sichtweise wichtig:<br />
"Wärmetechnische" Maßnahmen ⇔ Korona-Verhalten<br />
• Spiralbefestigung prädestiniert:<br />
Flache Federkennlinie ���� kein Verlust <strong>an</strong> Klemmkraft bei Kriechen des Leiterwerkstoffs<br />
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