06.05.2021 | Wirtschaftliche Lösung für den Umbau von Stromleitungen

iTAK – eine Innovation von Axpo

Spannungserhöhungen des Stromnetzes verbessern dessen Leistung und reduzieren Verluste. Deshalb baut Axpo ihr 50-kV-Verteilnetz ständig aus. Doch Spannungserhöhungen können langwierige Plangenehmigungsverfahren nach sich ziehen und erfordern grosse Investitionen, wenn die Masten verändert werden. Mit einer cleveren Innovation von Axpo lässt sich das jetzt vermeiden: Dank isolierten Tragabspannketten (iTAK) kann die Spannung erhöht werden, obwohl Masten und Aufhängepunkte dieselben bleiben.

Das 50-kV-Verteilnetz der Axpo wird seit den 80er-Jahren kontinuierlich auf 110 kV ausgebaut, um auf den bestehenden Leitungen mehr Leistung übertragen und Verluste reduzieren zu können. Mittlerweile sind Dreiviertel des Axpo Netzes umgerüstet. In vielen Fällen erlaubt es die Mastkonstruktion nicht, die Spannung ohne Anpassungen zu erhöhen. Wenn die Mastausleger zu schmal sind oder zu nah beieinanderliegen, reichen die Abstände für eine Spannung von 110 kV nicht. Der Mast muss ersetzt oder zumindest mit neuen Auslegern bestückt werden. Das ist nicht nur teuer, sondern kann auch zu langwierigen Plangenehmigungsverfahren führen, wenn Anwohner Einsprachen einreichen.

Kurze Bewilligungsverfahren

Um dies zu vermeiden hat Axpo die isolierte Tragabspannkette entwickelt. Sie besteht aus drei Isolatoren in Y-Form und einer isolierten Schlaufe. Die auf den ersten Blick etwas aufwändige Konstruktion ist nötig, damit die Aufhängepunkte und die statischen Kräfte auf den Mast gleichbleiben (siehe Box).

Mit iTAK kann die Spannung bei Leitungen auf 110 kV erhöht werden, ohne die Mastkonstruktion oder die Aufhängepunkte zu verändern. Das erlaubt es, die bestehende Infrastruktur so weit wie möglich weiter zu nutzen und die Spannungserhöhung mittels eines verkürzten Plangenehmigungsverfahrens zu realisieren, weil die Leitung gemäss Strahlenschutzverordnung (NISV) weiterhin als «alte Anlage» gilt.

Anwendung im Axpo Verteilnetz

2020 wurden die isolierten Tragabspannketten erfolgreich in einer Pilotinstallation getestet. Die Rückmeldungen der ins Projekt involvierten Monteure waren positiv: Die Tragabspannketten sind einfach und rasch zu montieren. So konnte ein Mast in den meisten Fällen in einem halben Arbeitstag umgerüstet werden. Nun werden im Lauf von 2021 weitere und längere Axpo Leitungen (rund 110 Masten) als im Pilotprojekt mit den isolierten Tragabspannketten umgerüstet.

Für andere Netzbetreiber

Axpo bietet iTAK auch andere Netzbetreibern an. Eine Umfrage aus dem Jahr 2020 zeigt ein reges Interesse an der innovativen Lösung. So etwa bei Spannungserhöhungen, um Abstandsprobleme zu lösen mit gleichbleibendem Aufhängepunkt. Weitere Anwendungen sind bei hohen thermischen Belastungen möglich, bei denen die Leiterseile den minimalen Bodenabstand nicht einhalten. Mittels der isolierten Tragabspannkette können die Aufhängepunkte angehoben werden. 

Mit den isolierten Tragabspannketten hat Axpo eine wirtschaftliche, effiziente und umweltschonende Lösung zur Optimierung der bestehenden Netzanlagen entwickelt. Die Mastgeometrie kann unter Einhaltung der gesetzlichen Abstände beibehalten werden. Somit können teure Umbauten der Mastinfrastruktur und umfangreiche Genehmigungsverfahren vermieden werden. Die patentierte Lösung von Axpo ist für diverse Spannungsebenen einsetzbar, wie Machtbarkeitsstudien gezeigt haben, und kann bei Bedarf den spezifischen Bedürfnissen angepasst werden.

Die Feldberechnungen zeigen, dass die isolierte Tragabspannkette auch bei engen Platzverhältnissen eingesetzt werden kann.

Für Experten: So funktioniert iTAK

Das 50-kV-Verteilnetz der Axpo besteht aus zahlreichen Masten, unter anderem mit einer Auslegerbreite von 1,4 m und einem vertikalen Auslegerabstand von 2,5 m. Würde hier der bestehende Isolator (50 kV) mit dem Standardisolator für 110 kV ersetzt, würde sich der Bodenabstand durch den längeren Isolator verkleinern. Ebenso würde sich der Abstand zum unteren Ausleger verkleinern und die Leitung könnte durch starken Wind seitlich zu nahe an den Masten ausgelenkt werden. Auf jeden Fall käme es zu einem aufwändigen Plangenehmigungsverfahren, da sich der Aufhängepunkt verändert.

Nun könnten anstelle eines einzelnen Isolators deren zwei in Längsrichtung der Leitung eingesetzt werden. Eine Leiterschlaufe verbindet die beiden Enden der Isolatoren (siehe Bild oben). Die Leitung würde nun höher hängen und der Abstand der Leiterschlaufe zum unteren Ausleger wäre gross genug. Ebenso der Abstand zum Mast. Aber die horizontalen Kräfte der Leitung würden direkt am Ausleger angreifen. Für diese Kräfte sind die Masten nicht ausgelegt.

Um die horizontalen Kräfte zu entschärfen, wird ein dritter Isolator ergänzt, der als Aufhängepunkt für die beiden Isolatoren in Längsrichtung dient. So liegen die horizontalen Kräfte im Auslegungsbereich der Masten. Die Leiterschlaufe hängt nun allerdings wieder weiter unten – zu nah am unteren Ausleger und bei starkem Querwind zu nah am Mast. Axpo entwickelte deshalb eine isolierte Leiterschlaufe. Das verhindert Überschläge auf den Mast und den unteren Ausleger. Die Isolation schützt auch grosse Vögel, die sich auf den Masten elektrisieren könnten.

Die Isolatoren der isolierten Tragabspannketten können sowohl mit Porzellan- als auch mit Silikon-Isolatoren ausgeführt werden. Die Isolation der Leiterschlaufe besteht aus langlebigem, vernetztem Polyethylen. Die Lebenserwartung liegt bei den üblichen 40 bis 50 Jahren.

Die isolierte Tragabspannkette wurde bei der Fachkommission für Hochspannungsfragen (FKH) in Dänikon typengeprüft. Sie erfüllt die Tests für Blitzhaltestossspannungen (BIL) von 550 kV (positiv/negativ) und die massgebende Prüfspannung AC von 230 kV sowohl bei trockener als auch nasser Witterung. 

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