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Forum: Offtopic Freileitung Aluminium


Autor: Wasser (Gast)
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Sagt mal wieso verwendet man für Freileitungen Aluminium und kein 
Kupfer? Klar Kupfer ist teurer aber es hat auch nen besseren Leitwert ! 
Frage ist wahrscheinlich was dann leichter oder schwerer ist bei 
größeren Aluminium querschnitt ? In der Hausinstalation hat man ja 
schließlich auch Kupfer und kein Alu.

Autor: Dirk (Gast)
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Hallo...

Als wir neulich gebaut haben, hat uns unser EVU den Stromanschluss in 
den Keller gelegt.
Auch die Leitungen in der Erde sind (zumindest bei uns, obs woanders 
anders ist kann ich nicht sagen) auch aus Aluminium.

Aussage des Monteurs des EVU war damals:
"Davon ist der Meter Leitung einfach ne ganze Ecke billiger..."
Und funktionieren tuts jawohl auch.
Scheint einfach nur ne Kostenfrage zu sein (wie überall anders auch :-( 
)

Dirk

Autor: der mechatroniker (Gast)
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Kupfer hat zwar tatsächlich einen höheren Leitwert, allerdings gerade 
mal um 66%. Cu ist aber deutlich mehr als doppelt so teuer wie Al. Bei 
Freileitungen kommt dazu die geringere mechanische Belastbarkeit, die 
die mögliche freitragende Länge verringerte und mehr Masten erforderte.

Der Grund, warum in der Hausinstallation kein Al benutzt wird, liegt 
einfach darin, daß es verboten ist. Das liegt an den Kriecheigenschaften 
von Al, die dafür sorgen, daß beispielsweise die Klemmung in einer 
Lüsterklemme mit der Zeit ihre Vorspannkraft verliert, die unangenehmen 
Konsequenzen (Brandgefahr) kann man sich ausmalen.

In den USA, wo keine entsprechende Vorschrift existiert, wird meines 
Wissens nach massenweise Aluminium auch in der Hausinstallation 
verwendet.

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Es gibt den Begriff der "leitwertgleichen Masse", der das Produkt aus 
dem spezifischen Widerstand eines Materials und seiner spazifischen 
Dichte ist. Dieser Wert ist ein Indiz dafür, wie viel eine Leitung mit 
bestimmten elektrischen Eigenschaften (bei gegebener Länge) wiegt. 
Aluminium hat zwar mit 2,7µOhmcm einen etwas höheren spezifischen 
Widerstand als Kupfer (1,7µOhmcm), aber eine deutlich geringere Dichte 
(2,7g/cm³ gegenüber 8,9g/cm³). Die leitwertgleiche Masse von Aluminium 
ist also 7,29µOhmg/cm², die von Kupfer 15,13µOhmg/cm². Das bedeutet, 
dass eine Kupferleitung, die bei einer bestimmten Länge (die ja in dem 
Fall vorgegeben ist) einen bestimmten ohmschen Widerstand besitzt, mehr 
als doppelt so schwer ist wie eine Aluminiumleitung mit derselben Länge 
und demselben ohmschen Widerstand. Die Aluminiumleitung hat zwar einen 
um ca. 60% größeren Querschnitt als die Kupferleitung, aber bei 
Freileitungen macht die Masse die Musik. Eine schwerere Leitung bedeutet 
eine größere Belastung für die Hänge-Isolatoren und eine höhere 
Mastendichte (die Leitung muss sich ja in jedem Spannfeld selbst tragen, 
und bei Kupfer sieht das ein bisschen schlecht aus). Im Fall Al/Cu kommt 
noch hinzu, dass Kupfer seit der Entwicklung der großtechnischen 
Aluminiumerzeugung immer schon deutlich teurer war als Aluminium. 
Momentan sind afaik die Kupferpreise besonders hoch (so oft wie man 
derzeit Meldungen über Kupferdiebstähle liest und hört).

Reines (Elektro-) Aluminium hat an der Luft auch noch den Vorteil, dass 
es eine beständige und sehr robuste Oxidschicht bildet und sich so 
selbst vor Korrosion schützt. Allerdings ist die Zugfestigkeit von Alu 
nicht besonders groß, so dass die Leiterseile im Innern eine Stahlseele 
enthalten, die für eine ausreichende Zugfestigkeit (bei immer noch 
deutlich geringerer Masse) sorgt.

Autor: Christian (Guest) (Gast)
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Kupferoxid:
  siehe grüne Kirchendächer -
und die sind auch ziemlich stabil.
Nicht so stabil wie Alu:
  siehe Fahrrad-Räder:  das "Matte" ist Aluoxid
  oder Alurahmen for PV

Dachrinnen aus Cu: teuer
Aus Alu: nicht gesehen.

Autor: DerSchelm (Gast)
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Bei Überlandleitungen ist der Widerstand nicht so wichtig, da fließen 
ohnehin keine so hohen Ströme (da die Spannung hochtransformiert wurde), 
die kapazitiven Verluste sind hier ebenfalls gewaltig. Die Leitung hat 
einen Eisenkern, der für die Stabilität sorgt und einen Alu-Mantel, über 
den (bessere Leitfähigkeit + Skineffekt) der Hauptanteil des Stroms 
fließt. Hier ist die Gewichtsersparnis wohl der entscheidende Faktor.

Motorzuleitungen werden teilweise übrigens auch aus Alu gemacht, da das 
Kabel bei Überlast "durchbrennt".

Autor: Gast (Gast)
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Vor zig Jahre hatte ein Lehrer mal ein Stück Freileitung (400kV) 
mitgebracht. Dieses kurze Ende von ca. 50cm hatte schon ein beachtliches 
Gewicht. Den Durchmesser würde ich (aus der Erinnerung) mit 6-7cm 
angeben, wovon 2-3cm Eisenkern war. Als Totschläger war das Teil auf 
alle Fälle nicht zu gebrauchen, weil zu schwer. ;-)

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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DerSchelm wrote:
> Bei Überlandleitungen ist der Widerstand nicht so wichtig, da fließen
> ohnehin keine so hohen Ströme (da die Spannung hochtransformiert wurde),
> die kapazitiven Verluste sind hier ebenfalls gewaltig.
So ein Quatsch. Die Ströme, die da fließen, sind immer noch ziemlich 
hoch, und bei den Leitungslängen spielt der Widerstand ne sehr große 
Rolle! Die kapazitiven Verluste sind bei Freileitungen dagegen eher 
gering. Die spielen bei Kabeln eine große Rolle. Bei Freileitungen sind 
die induktiven Anteile größer.

> Motorzuleitungen werden teilweise übrigens auch aus Alu gemacht, da das
> Kabel bei Überlast "durchbrennt".
Wie bitte? Wo das denn? Für Überlast gibts immer noch Sicherungen, und 
wenn ein komplettes Alu-Kabel "durchbrennt", dann hat man ein paar 
andere Probleme.

Autor: sechsmalzwei (Gast)
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>Die kapazitiven Verluste sind bei Freileitungen dagegen eher gering.

Das ist ein Frage der Luft, die nicht offensichtlicherweise nicht 
konstant ist. Also bei starkem Regen, resp Schnee kann schon mal 
100kW/km als kapazitiver Verlust verbraten werden. Verbraten deshalb, 
weil die Leitung dadurch nicht kapazitiv erscheint. Es werden zwar 
Wasser- oder Eis Teilchen umgeladen, die Ladung verschwindet aber. Und 
der kapazitive Blindstrom wird ohmsch.

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Gast wrote:
> Vor zig Jahre hatte ein Lehrer mal ein Stück Freileitung (400kV)
> mitgebracht. Dieses kurze Ende von ca. 50cm hatte schon ein beachtliches
> Gewicht. Den Durchmesser würde ich (aus der Erinnerung) mit 6-7cm
> angeben, wovon 2-3cm Eisenkern war. Als Totschläger war das Teil auf
> alle Fälle nicht zu gebrauchen, weil zu schwer. ;-)
Na, da ist aber einer schwächlich...;-)

Ein für solche Leitungen übliches Leiterseil 560/60 (560mm² Alu / 60mm² 
Stahl) hat eine spezifische Masse von ungefähr 2 kg/m, und das ist schon 
ein recht dickes Seil.

Bei 400 kV nimmt man aber i.d.R. Bündelleiter (also mehrere Leiterseile 
mit Abstandhaltern parallel), um die Randfeldstärke zu reduzieren und so 
die Koronaverluste niedrig zu halten. Der Querschnitt eines Leiterseils 
hat zunächst nichts mit der Spannung zu tun, sondern mit dem Strom. Bei 
110 kV kommen durchaus schonmal dickere Seile zum Einsatz als bei 380 kV 
(aus den o.g. Gründen).

Schließlich sind die Leitungsverluste quadratisch vom Strom abhängig

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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sechsmalzwei wrote:
>>Die kapazitiven Verluste sind bei Freileitungen dagegen eher gering.
>
> Das ist ein Frage der Luft, die nicht offensichtlicherweise nicht
> konstant ist. Also bei starkem Regen, resp Schnee kann schon mal
> 100kW/km als kapazitiver Verlust verbraten werden.
Die Änderung der relativen Dielektrizitätszahl von Luft in Abhängigkeit 
von deren Zusammensetzung ist sehr gering. Und da eine Freileitung (im 
Vergleich zum Kabel) sehr große Abstände zwischen den Leitern und damit 
eine vergleichsweise sehr geringe Kapazität hat, spielt das praktisch 
keine Rolle.

> Verbraten deshalb,
> weil die Leitung dadurch nicht kapazitiv erscheint. Es werden zwar
> Wasser- oder Eis Teilchen umgeladen, die Ladung verschwindet aber. Und
> der kapazitive Blindstrom wird ohmsch.
Kannst ja mal ausrechnen, wie stark es regnen / schneien muss, damit der 
Anteil der Dipol-Polarisation einen nennenswerten Einfluss auf die 
Leitungskapazität hat. Und wie schon gesagt: Gegenüber anderen Verlusten 
(Korona usw.) sind die kapazitiven Blindströme bei Freileitungen i.d.R. 
vernachlässigbar. Und die werden auch nicht ohmsch, sondern sie erzeugen 
höchstens ohmsche Verluste auf ihrem Weg...

Autor: Charlie (Gast)
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>(bessere Leitfähigkeit + Skineffekt)

Skineffekt bei 50Hz?

Autor: Pfarrer (Gast)
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Ist es wieder soweit. Jeder ist schlauer als der andere und alle hauen 
blindwütig aufeinander ein.

Mäßigt Euch liebe Kinder mäßigt Euch!

Autor: DerSchelm (Gast)
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>Skineffekt bei 50Hz?

Ich meine mich an mein Studium zu erinnern, dass der bei 
Überlandleitungen durchaus eine Rolle spielt. Wieviel weiß ich nicht 
mehr. Allerdings muss man den sicher kleinen Effekt mit der enormen 
Länge multiplizieren und dann kanns was werden.

Autor: der mechatroniker (Gast)
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> Skineffekt bei 50Hz?

50 Hz > 0 Hz, also Skineffekt.

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Der Skineffekt spielt bei solchen Leitungen eine durchaus 
ernstzunehmende Rolle, auch wenn es nur 50 Hz sind. Deshalb werden auch, 
um Material zu sparen, in Schaltanlagen oft Rohrleiter eingesetzt, da 
der Strom sowieso nicht in der Leitermitte fließt. Daraus ergeben sich 
dann größere Leiter-Oberflächen, die wiederum die Randfeldstärke 
reduzieren, was sehr wünschenswert ist.

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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Bei 50Hz ist die Eindringtiefe für Cu und Al ~ 1cm.
Bei den hier angegebenen Kabeldicken von 5-6cm also also durchaus 
relevant.

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Kupfer Michi wrote:
> Bei 50Hz ist die Eindringtiefe für Cu und Al ~ 1cm.
> Bei den hier angegebenen Kabeldicken von 5-6cm also also durchaus
> relevant.
Alright! Und deshalb ist dem Alu-Freileitungsseil die Stahlseele im Kern 
(Eisen hat immerhin einen um einen Faktor 4 höheren spezifischen 
Widerstand als Alu) relativ egal, was den Widerstand angeht. Der Strom 
fließt einfach außen dran vorbei...

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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es gibt ja auch genug starkstromkabel, die innen stahl haben, darum alu 
und außen sogar kupfer. am e-technik institut sind paar solche kabel 
ausgestellt

Autor: Unbekannter (Gast)
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> Ist es wieder soweit. Jeder ist schlauer als der andere und alle
> hauen blindwütig aufeinander ein.

Nein, einige liefern Fakten (Erklärungen, Formeln, Tabellen, etc.), 
andere labern nur.

Autor: Pfarrer (Gast)
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>Nein, einige liefern Fakten (Erklärungen, Formeln, Tabellen, etc.),
>andere labern nur.

Natürlich! Bitte nicht angesprochen fühlen!

Autor: Pfarrer (Gast)
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Fast hätte ich es vergessen:

Liebe Kinder!

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Unbekannter wrote:
>> Ist es wieder soweit. Jeder ist schlauer als der andere und alle
>> hauen blindwütig aufeinander ein.
>
> Nein, einige liefern Fakten (Erklärungen, Formeln, Tabellen, etc.),
> andere labern nur.
Und wieder andere meckern nur, ohne sachlich etwas zur Diskussion 
beizutragen...

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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Hier noch eine andere Aufschlüsselung des Skin Effekts:

Bei 50Hz hat demnach eine ~26mm Cu Leitung durch den Skin Effekt eine 
Widerstandserhöhung von 10%, oder anders herum ausgedrückt, schon 10% 
des Querschnitts trägt effektiv nicht mehr zur Leitung bei.

(andere Kombinationen kann man einfach durch Verschieben im Diagram 
ablesen)

Autor: Stefanie B. (sbs)
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wegen des Skineffekts liegt der Stahl auch innen, der hilft dann weniger 
mit den Strom zu leiten, um es mal prosaisch zu formulieren :-D

-stef

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Stefan B. wrote:
> wegen des Skineffekts liegt der Stahl auch innen, der hilft dann weniger
> mit den Strom zu leiten, um es mal prosaisch zu formulieren :-D
>
> -stef

Und andere wiederum erzählen alles doppelt ;)

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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und hier zum Schluss noch was zum Schmökern am Feierabend...

Vergleichende Studie zu Stromübertragungstechniken im 
Höchstspannungsnetz

http://www.forwind.de/publications/ForWind-Oswald-...

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