Freileitung

Eine Freileitung ist eine elektrische Leitung, bei der als Leiter nicht-isolierte Leiterseile verwendet werden. Freileitungen müssen aus Sicherheitsgründen (Gefahr von elektrischen Schlägen) eine Mindesthöhe von vier Metern (für Spannungen unter 1000 Volt, für höhere Spannungen muss der Bodenabstand einer Freileitung größer sein) über dem Boden besitzen. Sie werden an Isolatoren auf Freileitungsmasten aufgehängt. Für Freileitungen mit Spannungen unter 50 kV kommen Holz-, Beton-, Stahlrohr- und Stahlfachwerkmaste zum Einsatz. Für Spannungen über 50 kV werden zumindest in Europa meist Stahlfachwerkmaste verwendet. Allerdings werden für Leitungen der 110-kV-Spannungsebene zunehmend Stahlrohrmaste eingesetzt. Es ist in Deutschland und Österreich prinzipiell zulässig, Freileitungen zu bauen, die unter einer Talbrücke hindurchführen. Man findet eine derartige Unterquerung bei der Körschtalbrücke nahe Esslingen am Neckar.

Inhaltsverzeichnis

1 Energieübertragung

2 Fernmeldetechnik

3 Weitere Anwendungen

4 Sicherheitsratschläge

5 Geschichte

6 Verwandte Konstruktionen

Energieübertragung

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Freileitung mit Transformatorabzweig

Als Isolatoren kommen für Spannungen bis ca. 50 kV hängende oder stehende Isolatoren zum Einsatz. Erstere können höhere Kräfte aushalten, letztere bieten eine zusätzliche Sicherheit, da im Fall eines Isolatorbruchs das Leiterseil auf den Mast fällt. Eine zusätzliche Bruchsicherheit kann durch Verwendung von zwei (oder mehr) parallelen Isolatoren erzielt werden. Für Spannungen über 50 kV werden nur hängende Langstabisolatoren verwendet. Als Isolatormaterial werden meist Glas oder Keramik verwendet. Für Spannungen über 200 kV werden häufig Kettenisolatoren, bestehend aus zwei bis vier Langstabisolatoren verwendet. Neuerdings werden insbesondere für Isolatoren für Spannungen über 100 kV auch Isolatoren aus hochfesten Kunststoff verwendet. Leiterseile von Freileitungen bestehen aus Kupfer, Aldrey und Verbundseilen aus Stahl und Aluminium. Letztere haben wegen ihrer geringeren Dichte bei gleichem Gewicht einen größeren Querschnitt und dadurch eine höhere elektrische Leitfähigkeit als Kupferseile und werden deshalb bei Hochspannungsleitungen bevorzugt eingesetzt. Für Spannungen über 110 kV werden häufig, um Koronaerscheinungen zu vermeiden, so genannte Bündelleiter eingesetzt. Bündelleiter bestehen aus mehreren mittels Abstandhaltern verbundenen Leiterseilen. Für 220-kV-Leitungen werden meist Zweierbündel, für 380-kV-Leitungen meist Dreier- oder Viererbündelleiter verwendet. Freileitungen mit Betriebsspannungen über 50 kV (in manchen Fällen auch darunter) werden in der Regel mit einem Erdseil ausgerüstet. Ein Erdseil ist ein an der Mastspitze befestigtes elektrisch leitfähiges Seil, welches die Leitung vor Blitzeinschlägen schützen soll. In den Erdseilen ist oft noch ein Lichtwellenleiter eingebettet, welcher zur Datenübertragung genutzt werden kann. Die Energieversorger stellen diese Übertragungskapazitäten auch Telekommunikationsanbietern zur Verfügung.

Für höhere Ansprüche an den Blitzschutz werden Hochspannungsleitungen manchmal mit zwei Erdseilen ausgestattet. Diese befinden sich entweder an den äußersten Enden der obersten Traverse, an zwei v-förmigen Mastspitzen oder an einer separaten Erdseiltraverse. Freileitungen sind nicht mit Luftkabeln zu verwechseln. Bei Luftkabeln wird ein isoliertes Kabel auf Masten verlegt. Luftkabel können, da sie isoliert sind, ohne Isolatoren am Mast befestigt werden.

Für Spannungen über 50 kV ist aber auch heute und in absehbarer Zeit die Freileitung im Regelfall die wirtschaftlichste Form der Stromleitung, denn Freileitungen können im Winter, wenn der Stromverbrauch sehr hoch ist, wegen der Kühlung durch die umgebende Luft sehr hoch belastet werden.

Fernmeldetechnik

Eine Freileitung ist in der Fernmeldetechnik eine über Telefonmaste geführte Leitung, deren Drähte nicht isoliert sind. Um sie an den Masten zu befestigen, werden Isolatoren aus Glas, Keramik oder Plastik verwendet. Kurzschlüsse zwischen den Drähten werden dadurch vermieden, dass ein Mindestabstand zwischen ihnen eingehalten wird. Das Telefonnetz in Deutschland ist unter hohen Kosten auf Erdkabel (und gelegentlich auch Luftkabel) umgerüstet worden, da Freileitungen oft durch Witterungseinflüsse gestört werden: Stürme werfen Masten um, die Drähte können vereisen und wegen ihres Gewichtes reißen, etc. Freileitungen zum Zweck der Nachrichtenübermittlung sind in Deutschland und dem westlichen Kontinentaleuropa inzwischen fast vollständig verschwunden. Man findet sie nur noch gelegentlich für Leitungen des bahninternen Telefonnetzes (BASA) entlang nichtelektrifizierter Nebenbahnen.

Unterentwickelte Länder, aber auch reiche Länder wie beispielsweise die USA und Großbritannien, haben große Teile ihrer Teilnehmeranschlussleitungen noch als Freileitungen ausgeführt. Wegen der Antennenwirkung von Freileitungen können diese auch Amateurfunk und CB-Funk einfangen. Während der normale Telefonverkehr davon eigentlich nicht beeinträchtigt wird, kann aber eine DSL-Übertragung davon gestört, wenn Funk und DSL dieselben Freqenzbereiche verwenden.

Weitere Anwendungen

Eine besondere Form der Freileitung sind die Oberleitungen und Stromschienen elektrischer Bahnen, denn diese müssen für die Entnahme von elektrischer Energie durch den Stromabnehmer von Schienenfahrzeugen ausgestattet sein. Auch zur Speisung von Sendeantennen, insbesondere von Antennen sehr leistungsfähiger Sender für Lang-, Mittel- und Kurzwelle werden gelegentlich Freileitungen verwendet. Hierfür wird oft eine Reusenleitung verwendet. Bei einer Reusenleitung sind die Leiterseile für die Speisung des Erdnetzes der Sendeantenne auf der Außenseite eines Ringes angebracht, während im Innern des Ringes, an Isolatoren befestigt, die unter Hochspannung stehende Speiseleitung der Antenne verläuft.

Sicherheitsratschläge

Im Umfeld von Freileitungen (und auch von Funktürmen, insbesondere von selbststrahlende Sendemasten) ist es verboten und gefährlich, Drachen oder Fesselballone aufsteigen zu lassen, da durch die Leine, insbesondere im feuchten Zustand gefährliche Ströme fließen können. Auch ist insbesondere bei tiefhängenden Freileitungen Vorsicht im Umgang mit langen Stangen oder Leitern geboten, insbesondere wenn diese aus elektrisch leitfähigen Material sind. Unter Freileitungen soll man keine Kraftfahrzeuge betanken oder Behälter mit brennbarer Flüssigkeit umfüllen.

Geschichte

Die erste Freileitung der Welt baute der Physiker Stephen Gray am 14. Juli 1729, um zu zeigen, dass man Elektrizität übertragen kann. Er verwendete als Leiter feuchte Hanfschnüre, die an Bohnenstangen befestigt waren. Allerdings gab es erste praktische Anwendungen von Freileitungen im Rahmen der Telegrafie. 1882 wurde die erste Freileitungsübertragung mit Hochspannung zwischen München und Miesbach durchgeführt, wobei Gleichstrom mit einer Spannung von 2 kV verwendet wurde. 1891 erfolgte der Bau der ersten Drehstromfreileitung anläßlich der internationalen Elektrizitätsausstellung in Frankfurt/Main zwischen Lauffen und Frankfurt am Main. 1912 ging die erste 110-kV-Freileitung und 1923 die erste 220-kV-Freileitung in Betrieb. In den 1920er Jahren baute die RWE AG das erste Freileitungsnetz für diese Spannung, welches zum Teil schon für 380 kV ausgelegt war (Nord-Süd-Leitung) und zu dem auch die 1926 gebaute Rheinkreuzung bei Voerde mit zwei 138 Meter hohen Masten gehörte. 1957 ging in Deutschland die erste 380-kV-Freileitung in Betrieb (zwischen dem Umspannwerk Hoheneck und Rommerskirchen). Im gleichen Jahr ging in Italien die Freileitungsquerung der Straße von Messina in Betrieb, deren Maste als Vorbild für die Tragmaste der Elbekreuzung 1 dienten und bis zum Bau der Elbekreuzung 2 in der zweiten Hälfte der 1970er Jahre die höchsten Freileitungsmaste der Welt waren. Ab 1967 wurden in Russland, den USA und Kanada Freileitungen für Spannungen von 765 kV gebaut. 1982 wurde in Rußland zwischen Elektrostahl und dem Kraftwerk Ekibastusz eine Drehstromleitung mit 1200 kV gebaut. 1987 erfolgte in China der Bau der bisher höchsten Freileitungsmaste der Perlfluß-Freileitungskreuzung.

Siehe auch: Freileitungsmast, Tragmast, Abspannmast, Erdschluss.