Sonepar Report August

Isolatoren: Sicher
unter Mega-Stress
Sie sind klein und unauffällig, spielen aber bei der Betriebssicherheit
von Hochspannungsleitungen eine „tragende Rolle“: Isolatorketten
müssen viel aushalten und deshalb optimal abgesichert sein.
Ein neues Forschungsprojekt zeigt, wie das geht.
Isolatoren verbinden das Strom führende Leiterseil
mit dem Strommast. Durch ihre geringe
Leitfähigkeit verhindern sie, dass der Stromkreis
über den Mast geschlossen und ein Kurzschluss
verursacht wird. Außerdem tragen sie
das gesamte Gewicht der Leiterseile wie auch
jener Zusatzlasten, die durch Winddruck und
Eis verursacht werden.
Bricht ein Strang einer Mehrfachkette, so
spricht man von einem „Primärbruch“. In
diesem Fall müssen die übrigen Stränge
den hochdynamischen Stoß abfangen, um
einen kompletten Bruch zu verhindern. Fällt
hingegen ein 380-kV-Freileitungsseil auf den
benachbarten Ausleger oder den Boden, stellt
das eine immense Gefahr dar. Um dies zu verhindern,
müssen die Isolatorstränge den unterschiedlichen
Belastungen vor Ort angepasst
werden – was nicht nur aufwendig, sondern
auch sehr teuer ist.
Gesucht werden deshalb Simulationstechniken,
die bereits im Vorfeld den Stress antizipie-
ren und den notwendigen Materialeinsatz
vorausberechnen können.
Gefunden haben diese jetzt Forscher des
Instituts für Technische Logistik der TU Graz
in weltweit ersten Untersuchungen ihrer Art.
Hierzu hat Christian Landschützer gemeinsam
mit seinem Team solche hochdynamischen
Lastumlagerungsprozesse simuliert, angefangen
vom Primärbruch einer Isolatorkette über
die daraus resultierenden Schwingungen bis
zum Zeitpunkt, an dem sich alle Leiterseile
ieder in uhelage benden ntersucht urden
dafür Dreifachabspannketten (das sind
drei parallele Isolatorstränge) der Weizer Firma
Mosdorfer. In diesen Ketten hat der Hersteller
ein selbst entwickeltes Dämpferelement als
Schutzvorrichtung verbaut. Bricht ein Isolatorstrang,
kann es die stoßartige Belastung
so weit reduzieren, dass die verbleibenden
Stränge nicht auch brechen und das Herabfallen
des Leiterseils aufgrund dieses Sekundärbruchs
somit verhindern.
Gemeinsam forschten TU Graz und der Hersteller
Mosdorfer an Methoden, die Hochspannungsleitungen
sicherer machen können.(Foto: bohbeh/
stock.adobe.com
Traversenseite:
Auswertung der
Reaktionskräfte
Mehrkörpersimulation:
Isolatorkette aus einzelnen
Glaskappen
elastisch-plastische
Finite-Element-Systeme
(Dämpferelement)
Die Forscher der TU Graz kombinierten ein Mehrkörpersimulationsmodell
(grau) mit elastischplastischen
Finite-Elemente-Modellen (gelb).
rak raz
elastisch-plastische
Finite-Element-Systeme
(Dämpferelement)
Seilseite:
analytische
Abbildung der
dynamischen
Seilkräfte
Das Untersuchungsergebnis
In den Simulationen, die ein sogenanntes Mehrkörpersimulationsmodell mit numerischen
Verfahren verbinden („Finite-Element-Methode“), konnten die Forscher genau zeigen, wann
welche Belastungen auf die Isolatorstränge wirken. Dadurch können diese nun höher ausgelastet
bzw. schlanker dimensioniert werden. Dazu Prof. Landschützer: „Unterm Strich bedeutet
das einen effizienten aterialeinsatz und eine Kostenotiierung in der roduktion
Kosten werden aber auch auf anderer Ebene eingespart. „Unsere Ergebnisse beweisen, dass
die Simulationsmethode aufwendige Versuche ersetzen kann – bei gleichbleibender Qualität,
mehr Flexibilität und höherem Erkenntnisgewinn“, so Landschützer. Er geht davon aus,
dass die Methode zukünftig auch in anderen Anwendungsbereichen zum Einsatz kommt
und lädt interessierte Unternehmen zur Kontaktaufnahme ein.
Wissenschaftlicher Ansprechpartner: Assoc. Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Christian
Landschützer, landschuetzer@tugraz.at
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