Brummende Leitungen - ETH Zürich

Forsch
WER SICH SCHON EINMAL IN DER NÄHE EINER HOCHSPANNUNGSFREILEITUNG AUFGEHALTEN HAT, WEISS,
DASS DER STROM DIE HAUSHALTE NICHT IMMER GERÄUSCHLOS ERREICHT, ZU HOREN SIND EIN BREITBANDIG
KNISTERN UND EIN NIEDERFREQUENTER BRUMMTON. WOHER DAS BRUMMEN KOMMT UND WIE ES BESEITIGT
WERDEN KANN, ERFORSCHEN WISSENSCHAFTLER IN ZÜRICH.
Bei der Energieversorgung zählen Hochspannungs- ich geändert: Seit Mitte 200
freileitungen zu den wichtigsten Komponenten. Sie
an der Eidgenössischen Tec
stellen die Verbindung zwischen Stromerzeugem und Hochschule (ETH) Zürich mit diesem P
Stromverbrauchern her. Um elektrische Energie über Fachgruppe Hochspannungstechnologi
große Distanzen zu übertragen, werden Spannungen Projekt Conor (Corona Noise Reductio
bis 400.000 Volt verwendet. Die hohen Spannungen Leitung von Professor Klaus Fröhlich i
helfen, Leitungsverluste trotz kleiner Leiterquerschnitte fen. 2006 wird das Projekt abgeschlo
gering zu halten. Mit fortschreitender Technisierung Wissenschaftler hoffen, bis dahin die
steigt der Strombedarf, weshalb Freileitungstrassen den, tieffrequenten Komponente der
an Wohngebiete herangeführt werden müssen. Hinzu unter verschiedenen Umweltbedingun
kommt ein steigender Flächenbedarf pro Einwohner, verstehen und Vorhersagen treffen zu
mit der Folge, dass Baugebiete und Hochspannungs- Knistergeräusche ist in der Literatur se
freileitungen immer dichter aneinander rücken. und so setzen die Forscher der ETH Zü
Erkenntnisse zum tonalen Lärm auch i
Das Knistern der Leitungen hört man bei jeder Witte- zum bekannten Wissen über Knisterge
rung, den Bmmmton nur bei feuchtem Wetter. Bei Re- Weiteres Ziel ist schließlich die Entwic
gen, Nebel oder Schnee ist er besonders gut zu hören. Methoden zur Schallreduktion der B
Das ist für Menschen, die neben einer Hochspannungsfreileitung
wohnen, manchmal ein Ärgernis. Vor allem Die Knistertöne nennt der Fachma
nachts, wenn der Verkehrslärm verstummt, wird das sche. Sie sind bereits weitgehend
Leitungsbmmmen nicht selten zur Hauptlännquelle, unter Spannung werden von elektrischen E
zumal der tiefe Ton nur schlecht von den GebäudehüUen geben, wobei die Randfeldstärke auf der 0
absorbiert wird. Tagsüber wird der Bmmmton zumeist der Seile gerade am größten ist. Wenn da
von anderen Geräuschen übertönt, weshalb er bis vor Feld lokal erhöht ist, wie zum Beispiel an
kurzem weitgehend unbeachtet blieb.
oder kleinen Spitzen auf dem L

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an diesen Stellen und erzeugt dabei ein Knistergeräusch.
Dieses Geräusch hängt vor allem von der Spannung
sowie von der Ausfühnuig und dem Zustand der Leihng
ab, Koronaentladungen sind aber nicht nur wegen
der Geräuschentwicklung unerwünscht, sondern auch,
weil sie zu Energieverlusten führen. Die erste Idee zur
Entstehung von Brummtönen bei feuchtem Wetter
wurde in jüngerer Zeit publiziert. Eine erste Hypothese
vermutete Wassertropfen als schwingende Membranen,
die das Brummen eneugen. Berechnungen im Rahmen
des Projekts Conor zeigen, dass diese mechanische
Schailerzeugung tatsächlich existiert, aber um mehrere
Größenordnungen zu gering ist, um die gemessenen
Pegel erklären zu können.
Als Quelle für den Brummton vermuten die Züricher
Forscher daher eine Impulsübertragung durch Ionen
um den Leiter herum. Ursache für die Geräuschemission
sind Wassertropfen, die durch periodische
Entladungen Ionen in den Raum um den Leiter abgeben.
Diese Ionen driften im elektrischen Feld und nehmen
dabei Energie auf, die sie wiederum durch elastische
Stöße an Luftmoleküle abgeben. Dies führt zu
einer minimalen periodischen Temperaturänderung der
Luft, wodurch sich die Luft ebenso periodisch ausdehnt
und zusammenzieht. Während einer Netzperiode komm
es zweimal zu einer Volumenausdehnung und einer
Volumenvemngerung, weshalb der Brummton die doppelte
Frequenz wie das Netz hat, also 100 Hertz bei unserer
Netzfrequenz von 50 Hertz.
-
Wie lässt sich die Lärmbelästigung durch Knistern und
Brummen verringern? Um Koronaerscheinungen zu reduzieren,
werden so genannte Bundelleiter eingesetzt.
Durch eine Erhöhung der Anzahl der Teiileiter im
Bündel oder durch eine Vergrößerung der Radien der
Leiter kann die Randfeldstärke vemngert werden.
Leider sind Bündelleiter, die bereits seit vielen Jahren
bei hohen Spannungsebenen (220.000 Volt, 380.000
Volt) verwendet werden, kein Allheilmittel gegen Lärm,
da bei dessen Entstehung noch zahlreiche andere
Faktoren eine Rolle spielen. Um den Brummton zu unterdrücken,
sind noch viele Untersuchungen notwendig.
Mit speziellen Leitergeometrien, geeigneten Oberflächenstrukturen
und Beschichtungen kann man zum
Beispiel Anzahl und Form der Wassertropfen sowie das
Abtrocknungsverhalten des Leiters beeinflussen. Da
Tropfen je nach Größe, Ort und Form ein unterschiedliches
Entladungsverhaiten zeigen, verursachen etwa
hydrophil beschichtete Leiter eine geringere Lärmbelästigung.
Während konstantem Regen ändert sich die
Tropfenpopulation auf einem Leiter nicht, da sich Zufluss
und Abfluss von Wasser die Waage halten. Nach
dem Regen, also in der Abtrocknungsphase, ist die Verteilung
der Tropfen einem ständigen Wandel unterworfen.
Jetzt können hydrophile Beschichtungen zu einem
schnelleren Abklingen der Schailemission beitragen.
Nach bisherigem Wissensstand scheinen hydrophile
Beschichtungen auf Siiiziumdioxid- bzw. Titandioxid-
Basis potenziell geeignete Materialien zu sein, um
Oberflächen von Hochspannungsseilen zu modifizieren.
Im nächsten Schritt müssen mögliche Beschichtungen
auf ihre Praxistauglichkeit überprüft werden. Da die
Physik der Schallentstehung bei Knistergeräuschen und
Brummtönen verschieden ist, bekämpfen Maßnahmen,
die eine Komponente des Lärms reduzieren, nicht auch
automatisch die zweite. Vermutlich werden daher zukünftig
verschiedene Techniken dazu beitragen, sowohl
Knistergeräusche wie auch Brummtöne zu verringern.
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Terzband Mittenfrequenz 1 Hz
Professor Klaus Fröhlich leitet
das Projekt.
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