Technische Anforderungen an Freileitungen: Lasten, Leiter & Erdung

Mindestquerschnitte und Dauerlasten

Mindestzulässige Leiterquerschnitte

Der minimal zulässige Querschnitt beträgt für Aluminiumleiter 16 mm² und für Kupferleiter 10 mm². Isolierte Leiter (blanke Leiter) für eine Nennspannung von weniger als 0,6 kV müssen die Anforderungen gemäß Abschnitt 1.4.1 erfüllen.

Dauerlasten (Vertikale Lasten)

Als Dauerlasten (vertikale Lasten) gelten die Komponenten, die durch das Eigengewicht der verschiedenen Elemente entstehen: Leiter, Isolatoren, Klemmen und Stützen.

Windlasten (Überlast)

Die folgenden Winddruck-Überlasten sind zu berücksichtigen:

• Auf Leiter: 50 daN/m²
• Auf glatten Oberflächen: 100 daN/m²
• Auf zylindrischen Stützflächen: 70 daN/m²

Ausnahmen bei Windeinwirkung

Die Windeinwirkung auf die Leiter muss nicht berücksichtigt werden, wenn die Geländekonfiguration oder die Anordnung von Gebäuden eine Längswirkung entlang der Leitung verhindert.

Klassifizierung der Zonen für Eislasten

Zur Berechnung der Eislasten wird das Gelände in drei Zonen eingeteilt:

Zone A: Höhe bis ca. 500 m über dem Meeresspiegel

In dieser Zone wird keine Eislast berücksichtigt.

Zone B: Höhe zwischen 500 m und 1000 m

Für blanke Leiter ist eine Eislast entsprechend einer Eishülse von √d · 180 Gramm pro Meter anzunehmen, wobei d der Leiterdurchmesser in mm ist.

Bei Freileitungen in Bündeln gilt für eine Spannweite von 60 Metern eine Eislast von √d Gramm pro Meter, wobei d der Durchmesser des Kabels im Bündel in mm ist. Für Berechnungszwecke wird der Bündeldurchmesser als das 2,5-fache des Durchmessers des Phasenleiters angenommen.

Zone C: Höhe über 1000 m

Für blanke Leiter ist eine Eislast entsprechend einer Eishülse von √d · 360 Gramm pro Meter anzunehmen, wobei d der Leiterdurchmesser in mm ist.

Bei Freileitungen in Bündeln gilt für eine Spannweite von 120 Metern eine Eislast von √d Gramm pro Meter, wobei d der Durchmesser des Kabelbündels in mm ist. Für Berechnungszwecke wird der Bündeldurchmesser als das 2,5-fache des Durchmessers des Phasenleiters angenommen.

2.2.1. Maximal zulässige Zugkraft der Leiter

Die maximal zulässige Zugkraft der Leiter darf die Traglast, geteilt durch den Sicherheitsfaktor 2,5, nicht überschreiten. Dabei ist der jeweils ungünstigste Fall zu berücksichtigen:

Worst-Case-Szenarien nach Zone

• Zone A:
  • Zugkraft durch Eigengewicht und Windlast bei +15 °C.
  • Zugkraft durch Eigengewicht und Windlast, geteilt durch 3, bei 0 °C.
• Zone B und C:
  • Zugkraft durch Eigengewicht und Windlast bei +15 °C.
  • Zugkraft durch Eigengewicht und Eislast (für die jeweilige Region) bei 0 °C.

Hinweis: Wenn die Spannweiten weniger als 15 Meter betragen, haben die Dauerlasten nur geringen Einfluss, sodass die Berechnung in der Regel ohne sie durchgeführt werden kann.

3.1.2. Abspannung und Seilbefestigung

Die Isolationsfestigkeit der neutralen Leiter muss gewährleistet sein. Hierfür werden geeignete spezielle Isolatoren verwendet, die an Stützen, Fassaden oder Wänden angebracht werden, wobei mechanische Beanspruchungen dieser Befestigungspunkte nicht berücksichtigt werden müssen.

Für die Abspannung der übrigen Kabel werden verzinkte Stahlseile oder Verbindungselemente verwendet, deren Zugfestigkeit mindestens 800 daN beträgt. Die Kabelkerne werden durch Klemmen oder andere geeignete Vorrichtungen fixiert.

Die minimale Bodenfreiheit beträgt 4 Meter, außer bei bestimmten Kreuzungen gemäß Abschnitt 3.9.

Mindestquerschnitt des Neutralleiters

Der Querschnitt des Neutralleiters richtet sich nach der Anzahl der Phasenleiter:

• Bei zwei oder drei Phasenleitern: Gleicher Querschnitt wie die Phasenleiter.
• Bei vier Phasenleitern: Halber Querschnitt der Phasenleiter, jedoch mindestens 10 mm² für Kupfer und 16 mm² für Aluminium.

Erdung des Neutralleiters im Verteilnetz

Der Neutralleiter des Verteilnetzes muss im Verarbeitungszentrum (Mittelpunkt) geerdet werden, und zwar mindestens einmal alle 500 Meter Leitungslänge.

Installation und Fundamente der Stützen

Betonmasten: Werden auf monolithischen Betonfundamenten errichtet.

Metallstützen: Werden in massivem Beton oder durch andere technische Verfahren (z. B. Verschraubung) geerdet und gestützt. Das Fundament muss so konstruiert sein, dass Wasser abfließen kann. Falls vorhanden, müssen die Köpfe der Nieten/Bolzen abgedeckt werden.

Bolzen, die direkt auf den Boden gestellt werden, müssen verdichtet und dürfen nicht in Betonbetten eingelassen werden. Ein Metall- oder Betonsockel wird mithilfe geeigneter Verbindungselemente für einen einfachen Ersatz befestigt, sodass der Mast mindestens 0,15 m über dem Boden steht.

Zulässige Strombelastbarkeit (Beispiele)

• 3 x 50 Al / 54,6 Alm: 150 A
• 3 x 95 Al / 54,6 Alm: 230 A
• 3 x 150 Al / 80 Alm: 305 A

Kreuzungen von Nieder- und Hochspannungsleitungen

Die Niederspannungsleitung muss unterhalb der Hochspannungsleitung kreuzen.

Minimaler vertikaler Abstand (d)

Der minimale vertikale Abstand d (in Metern) zwischen den Leitern der beiden Leitungen darf unter den ungünstigsten Bedingungen nicht unterschritten werden. Die Berechnung berücksichtigt folgende Variablen:

• U = Nennspannung der Hochspannungsleitung in kV.
• L1 = Länge (in m) zwischen der Kreuzung und der nächsten Stütze der Hochspannungsleitung.
• L2 = Länge (in m) zwischen der Kreuzung und der nächsten Stütze der Niederspannungsleitung.

Wenn die Stützen der Niederspannungsleitung an der Kreuzungsstelle eine steigende vertikale Komponente aufweisen, sind Vorkehrungen zu treffen, um das Herabfallen von Leitern, Isolatoren oder Befestigungsmaterial zu verhindern.

3.5. Identifizierung des Neutralleiters

Der Neutralleiter muss durch ein geeignetes System identifiziert werden.

Auf Strecken mit blanken Leitern ist keine gesonderte Kennzeichnung erforderlich, wenn der Leiter einen anderen Querschnitt aufweist oder wenn seine Position eindeutig differenziert ist.

3.6. Kontinuität des Neutralleiters

Der Neutralleiter darf in Verteilnetzen nicht durch folgende Geräte unterbrochen werden, es sei denn, die Unterbrechung erfolgt durch:

1. Einen allpoligen Schalter, der den Neutralleiter und die Phasen gleichzeitig schaltet (gleichzeitiger poliger Schalter), oder der den Neutralleiter vor den Phasen verbindet und nach den Phasen trennt.

2. Lösbare, gekennzeichnete Verbindungen (nahezu neutral) oder Trennschalter für Phasenleiter, die nur mit geeignetem Werkzeug betätigt werden können. In diesem Fall darf der Neutralleiter nicht vor den Phasen getrennt oder ohne vorherige Verbindung des Neutralleiters verbunden werden.

3.7. Erdung des Neutralleiters

Der Neutralleiter der Verteilnetze der Versorgungsunternehmen muss im Mittelpunkt der Erzeugung und Verarbeitung geerdet werden, gemäß den technischen und Sicherheitsbestimmungen für Kraftwerke, Schaltanlagen und Transformatoren.

In Verteilungssystemen des Typs TT und TN-C muss der Neutralleiter zusätzlich geerdet werden, und zwar mindestens einmal alle 500 Meter Leitungslänge. Für diese Erdungspunkte werden vorzugsweise Stellen gewählt, an denen eine geringe Potentialverschiebung (Drift) zu erwarten ist.