Freileitungsmast

Der Freileitungsmast ist eine Konstruktion für die Aufhängung einer elektrischen Freileitung.

Übernimmt der Freileitungsmast eine reine Tragfunktion, so spricht man von einem Tragmast. Freileitungsmaste, an denen Sektionen von Leiterseilen enden, bezeichnet man als Abspannmast. Daneben gibt es noch Abzweigmaste für die Realisierung von Leitungsabzweigen und Endmaste für den Übergang Erdkabel-Freileitung.

Je nach der elektrischen Spannung der Freileitung werden unterschiedliche Freileitungsmasten verwendet.

Freileitungsmaste für Leitungen zur Nachrichtenübermittlung

Telefonmast

Freileitungsmaste für Niederspannung (Betriebsspannung bis 1000 Volt)

In Niederspannungsnetzen werden Drehstromsysteme immer als Vierleitersystem ausgeführt (der Mittelpunktsleiter wird stets als separater Leiter ausgeführt). Daneben gibt es auch zweipolige Stichleitungen für die Versorgung einzelner Häuser mit Einphasenwechselstrom.

Aus diesem Grund haben Drehstromfreileitungen für Niederspannung stets 4 Leiterseile, 3 Phasen und 1 Mittelpunktsleiter. Die häufigste Anordnung dieser Leiterseile ist in zwei Ebenen (2 auf der obersten, 2 auf der untersten Traverse). Daneben wird gelegentlich auch die Verlegung in einer Ebene praktiziert. Drehstromfreileitungen im Niederspannungsbereich besitzen meist nur einen Stromkreis. Wenn zwei Stromkreise auf einen Mast parallel geführt werden sollen, wird meist die Zweiebenenanordnung gewählt, wobei jede Masthälfte einen Stromkreis trägt. Als Isolatoren werden meist stehende, seltener hängende Isolatoren verwendet.

Als Maste kommen meist Holzmaste oder Betonmaste zum Einsatz. Die Verwendung von Stahlrohr- und Stahlfachwerkmasten ist für Freileitungsmaste für Niederspannung eher selten.Häufig werden Niederspannungsfreileitungen auch auf den Hausdächern befestigten kleinen Stahlrohrmasten verlegt.

Zweipolige Niederspannungsleitungen haben stets ein Leiterseil für eine Phase und eines für den Mittelpunktsleiter. Sie werden stets in Einebenenanordnung verlegt. Als Masttypen können alle oben genannten Masttypen in Frage kommen. Ebenfalls zweipolige Freileitungen werden gelegentlich für die Speisung von Straßenlampen verwendet, da Beleuchtungskörper stets für zweipolige Stromanschlüsse ausgelegt sind. Diese werden entweder an den Laternenmasten in Höhe der Beleuchtungskörper befestigt oder an Hängekonstruktionen über der Straße, an denen auch die Beleuchtungskörper hängen, geführt.

Oftmals soll die Straßenbeleuchtung in voller und in halber Intensität betreibbar sein. In diesen Fällen muß eine zusätzliche Leitung verwendet werden, so dass ein solches Leitungssystem 3 Leiterseile hat.

Erdseile werden bei Freileitungen für Betriebsspannungen unter 1000 Volt nicht verwendet.

Freileitungsmaste für Mittelspannung (1kV bis 50kV)

In dieser Spannungsebene werden für Drehstromsysteme stets Dreileitersysteme verwendet. Der Sternpunkt wird in den Umspannstationen entweder niederohmig oder induktiv geerdet.Die Maste müssen daher für die Aufnahme von 3 Leiterseilen (oder einem ganzzahlig vielfachen davon, wenn sie mehrere Stromkreise tragen) ausgerüstet sein. Für Leitungen mit einem Stromkreis wird meist die Einebenenanordnung verwendet. Ist nur eine geringe Trassenbreite möglich, so ist eine Anordnung in 3 Ebenen versetzt am Mast sinnvoll. Für 2 Stromkreise kommen Einebenenmaste, Donaumaste, Tannenbaummaste und Tonnenmaste zum Einsatz.

Als Maste werden meist Holz-, Stahlrohr- oder Betonmaste (Herstellung im Betonwerk), seltener Stahlfachwerkmaste verwendet.

Daneben können solche Leitungen auch auf Masten für Hochspannung (110kV), meist auf der untersten Traverse installiert sein. Grundsätzlich müssen bei Masten, die für mehr als 1 Stromkreis ausgelegt sind, nicht alle Stromkreise beim Bau der Leitung auf denselben installiert werden. Eine nachträgliche Installation fehlender Stromkreise zu einem späteren Zeitpunkt ist weit verbreitet. Als Isolatoren kommen sowohl stehende als auch hängende Isolatoren zum Einsatz. Erstere ermöglichen eine geringere Bauhöhe der Masten, doch ist die Gefahr von Blitzeinschlägen groß. Letztere ergeben eine größere Sicherheit vor Blitzeinschlägen und können größere Lasten tragen.

Erdseile werden bei Freileitungsmasten für Mittelspannungsnetzen nur in Ausnahmefällen verwendet.

Eine Besonderheit bei Freileitungen in diesem Spannungsbereich sind Freileitungsmaste, die auf einer Plattform eine Umspannstation tragen Masttransformator und Freileitungsmaste, auf denen ein vom Erdboden aus mit einer langen Stange bedienbarer Trennschalter (Masttrenner) montiert ist.

Freileitungsmaste für Hoch- und Höchstspannungsleitungen (50kV und mehr)

Wie in der Mittelspannungsebene so sind auch in der Hochspannungsebene Drehstromsysteme stets Dreileitersysteme. Die verwendeten Maste müssen daher ebenfalls für die Aufnahme von 3 Leiterseilen (oder einem ganzzahlig vielfachen davon, wenn sie mehrere Stromkreise tragen) ausgerüstet sein. Als Isolatoren werden stets Hängeisolatoren verwendet, als Maste meist Stahlfachwerkmaste (Gittermaste), seltener Stahlrohrmaste oder Betonmaste. Holzmaste werden in Deutschland nur in Ausnahmefällen eingesetzt.

Fast immer wird ein Erdseil für den Blitzschutz verwendet. Für erhöhte Anforderungen an den Blitzschutz ist die Verwendung von 2 Erdseilen, die entweder an der Oberseite der obersten Traverse, einer Erdseiltraverse oder v-förmigen Erdseilspitzen montier sind, möglich.

In Deutschland sind Freileitungsmaste für Hoch- und Höchstspannungsleitungen meist für die Aufnahme von 2 oder mehr Stromkreisen ausgelegt. Für 2 Stromkreise wird in Deutschland meist der Dnaumast, seltener der Tannenbaummast, Tonnenmast oder Mast für Einebenenanordnung verwendet. Bei Masten für mehrere Stromnkreise ist es nicht nötig alle Stromkreise beim Bau der Leitung auf den Masten zu installieren. Die Praxis einer nachträgliche Installation einzelner Stromkreise ist weit verbreitet.

Häufig werden auf Freileitungsmasten für 110kV-Leitungen auch Mittelspannungsleitungen parallel zu diesen geführt. Auch eine Parallelführung von 380kV, 220kV und 110kV-Leitungen auf den gleichen Mast ist üblich. Manchmal erfolgt auch, insbesondere bei 110kV-Stromkreisen eine Parallelführung zu Bahnstromleitungen.

Freileitungsmaste für Bahnstromleitungen

Freileitungsmaste für Bahnstromleitungen entsprechen in ihrer Konstruktion Masten für 110kV-Hochspannungsleitungen. Es werden meist Stahlfachwerkmaste, seltener Stahlrohr- oder Betonmaste eingesetzt. Allerdings sind Bahnstromsysteme zweipolige Wechselstromsysteme, so dass Bahnstrommaste für die Aufnahme von 2 Leiterseilen (bzw. einem ganzzahlig vielfachen davon, meist 4,8 oder 12) ausgelegt sein müssen. Im Regelfall tragen die Masten von Bahnstromleitungen zwei Stromkreise, so dass sie 4 Leiterseile besitzen. Diese werden meist in einer Ebene angeordnet, wobei ein Stromkreis die rechte und einer die linke Masthälfte besetzt. Bei vier Stromkreisen Bahnstrom ist die Zweiebenen und bei sechs Stromkreisen Bahnstrom die Dreiebenenanordnung möglich. Bei beengten Platzverhältnissen ist auch die Anordnung eines Stromkreises in zwei Ebenen möglich.

Bei Parallelführung zu Hochspannungsleitungen für Drehstrom ist für die Bahnstromkreise meist eine separate Traverse vorgesehen. Wenn Bahnstromleitungen parallel zu 380kV-Leitungen geführt werden, muß die Isolation auf 220kV verstärkt werden, da im Fehlerfall der Drehstromleitung gefährliche Überspannungen auftreten können. Bahnstromfreileitungen werden meist mit einem Erdseil ausgestattet. In Österreich ist auch die Verwendung von zwei Erdseilen bei Bahnstromfreileitungen möglich.

Freileitungsmaste für Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung

Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungen sind entweder ein- oder zweipolige Systeme. Aus diesen Grund werden hier ein- oder zweipolige Leitungen verwendet. Bei zweipoligen Systemen wird meist die Einebenenanordnung der Leiterseile verwendet und auf jeder Masthälfte je ein Pol verwendet. Bei einpoligen Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungen können Maste mit nur einem Leiterseil zum Einsatz kommen. Häufig werden aber bei solchen Anlagen die Maste schon für einen späteren zweipoligen Ausbau der Leitung ausgelegt. In diesen Fällen werden aus statischen Gründen im Regelfall auf beiden Masthälften die Leiterseile installiert, wobei der eine Pol entweder bis zum zweipoligen Ausbau als Leitung zur Erdungselektrode oder parallelgeschaltete mit den anderen Pol betrieben wird.In letzteren Fall ist die Leitung von der Stromrichterstation zur Erdungselektrode meist als Erdkabel ausgeführt.

Bei zweipoligen Freileitungen für die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung kann die Leitung zur Erdungselektrode, da sie geerdet ist, die Funktion des Erdseils übernehmen. Sie kann aber auch als zusätzlicher Leiter ausgeführt sein. Freileitungsmaste für Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungen werden meist mit einem, manchmal auch mit zwei Erdseilen ausgestattet.

Sonderkonstruktionen

Für die Realisierung von Abzweigen müssen gelegentlich recht eindrucksvolle Konstruktionen errichtet werden. Dies trifft auch mitunter für Verdrillmaste bei Anordnung der Leiterseile in drei Ebenen zu.

Gelegentlich werden auf Freileitungsmasten (insbesondere auf Stahlfachwerkmasten für die obersten Spannungsebenen) auch Sendeanlagen installiert. Meist sind es Anlagen für den Mobilfunk oder den Betriebsfunk des Energieversorgungsunternehmens, gelegentlich aber für andere Funkdienste. So wurden schon Sendeantennen für UKW-Hörfunk- und Fernsehsender kleiner Leistung auf Freileitungsmasten installiert. Auf dem Tragmast der Elbekreuzung 1 befindet sich eine Radaranlage des Wasser- und Schiffahrtsamtes Hamburg. Für die Überquerung breiter Täler muß ein großer Abstand der Leiterseile gewählt werden, damit diese auch bei Sturm nicht zusammenschlagen können und einen Kurzschluss verursachen. In diesen Fällen wird gelegentlich für jeden Leiter ein eigener Mast verwendet.

Für die Überquerung breiter Flüsse und Meerengen müssen bei flacher Küstentopographie sehr hohe Masten errichtet werden, da für die Schiffahrt eine große Durchfahrtshöhe nötig ist. Solche Masten müssen mit Flugsicherheitslampen ausgerüstet sein. Sie besitzen häufig auch zur Wartung dieser Anlagen Treppen und mit Geländern versehene Laufstege.

Zwei bekannte Kreuzungen breiter Flüsse sind die Elbekreuzung 1 und Elbekreuzung 2. Letztere verfügt über die höchsten Freileitungsmaste der Erde (Höhe: 227 Meter).

Von besonders interessanter Konstruktion sind die Hochspannungsmasten der in den 50er Jahren gebauten Freileitung über die Bucht von Cadiz, Spanien. Bei ihnen handelt es sich um 158 Meter hohe Tragmaste mit einer Traverse, die aus einer kegelstumpfförmigen Fachwerkkonstruktion bestehen.

Besondere Standorte

Wenn es die kulturgeographischen Gegebenheiten erfordern, dann werden Freileitungsmaste auch an ungewöhnlichen Standorten aufgestellt. So wurden schon Freileitungsmaste über Bächen gebaut. Im Stausee von Santa Maria in der Schweiz wurde ein 47 Meter hoher Abspannmast einer 380kV-Leitung auf 28 Meter hohen Betonsockeln in den Fluten des Stausees errichtet.

Quelle: elektroenergietechnik, G. Schwickard, AT Verlag, Aarau, Schweiz, 1979

Mastarten

Weblinks

Bilder von Freileitungsmasten aus aller Welt