mini|hochkant|Freileitungsmasten: links ein Stahlfachwerkmast einer 110-kV-Leitung, rechts ein Betonmast einer 20-kV-Leitung mit schaltbarem Abgriff Der Freileitungsmast (umgangssprachlich Strommast oder Hochspannungsmast) ist eine Konstruktion für die Aufhängung einer elektrischen Freileitung.
Übernimmt der Freileitungsmast eine reine Tragfunktion, so spricht man von einem Tragmast. Freileitungsmasten, an denen Sektionen von Leiterseilen enden, bezeichnet man als Abspannmast. Daneben gibt es noch Abzweigmasten für die Realisierung von Leitungsabzweigen, Kabelendmasten für den Übergang Erdkabel zu Freileitung, sowie „Endabspannmasten“ für einseitige Leiterzüge, beispielsweise als letzter Mast einer Freileitung vor Schaltanlagen (s. DIN EN 50341).
Je nach der elektrischen Spannung der Freileitung werden unterschiedliche Freileitungsmasten verwendet. Je nach vorhandenen Rohmaterialien werden die Masten aus Stahl, Beton oder aber auch aus Holz hergestellt. Im D-A-CH-Gebiet wird der Stahlmast in den oberen Spannungsebenen am häufigsten eingesetzt, während in den unteren Spannungsebenen, sowie beispielsweise als Telefonmast vorwiegend Holzmasten zum Einsatz kommen. Vermehrt werden Masttypen auch dem notwendigen Naturschutz angepasst, um beispielsweise Zugvögeln möglichst wenig Hindernis darzustellen.
Typen Nachrichtenübermittlung
Niederspannung (Betriebsspannung bis 1000 Volt) In Niederspannungsnetzen werden Drehstromsysteme immer als Vierleitersystem (der Neutralleiter ist stets separater Leiter) ausgeführt. Daneben gibt es auch zweipolige Stichleitungen für die Versorgung einzelner Häuser mit Einphasenwechselstrom.
Aus diesem Grund haben Drehstromfreileitungen für Niederspannung stets vier Leiterseile: drei Phasen und einen Neutralleiter. Eine mögliche Anordnung dieser Leiterseile ist in zwei Ebenen (zwei auf der obersten, zwei auf der untersten Traverse). Daneben wird gelegentlich auch die Verlegung in einer Ebene praktiziert. Ein fünftes oder sogar sechstes Leiterseil kann vorhanden sein, wenn die Straßenbeleuchtung ebenfalls von der Freileitung gespeist wird. Im Norden und im Osten Deutschlands wird die wechselseitige Montage am Mast – links-rechts auf 45° – mit einzelnen Isolatoren bevorzugt.
Drehstromfreileitungen im Niederspannungsbereich besitzen meistens nur einen Stromkreis. Wenn zwei Stromkreise auf einen Mast parallel geführt werden sollen, wird meistens die Zwei-Ebenen-Anordnung gewählt, wobei jede Masthälfte einen Stromkreis trägt. Als Isolatoren werden meistens stehende, seltener hängende Isolatoren verwendet.
Als Masten kommen meistens Holzmasten oder Betonmasten zum Einsatz. Die Verwendung von Stahlrohr- und Stahlfachwerkmasten ist für Freileitungsmasten für Niederspannung eher selten. Häufig werden Niederspannungsfreileitungen auch mittels auf Hausdächern befestigten kleinen Stahlrohrmasten, Dachständer genannt, verlegt. mini|Leitungsmast in einer Gartensiedlung, unisolierte Einzeldrähte wurden gegen Luftkabel getauscht Zweipolige Niederspannungsleitungen haben stets ein Leiterseil für eine Phase und eines für den Neutralleiter. Sie werden entweder in Ein-Ebenen-Anordnung verlegt oder weisen zwei einzelne in den Mast geschraubte Isolatoren auf. Als Masttypen können alle oben genannten Masttypen in Frage kommen.
Zweipolige Freileitungen werden auch für die Spannungsversorgung von Straßenlaternen verwendet, da Beleuchtungskörper stets für zweipolige Stromanschlüsse ausgelegt sind. Diese werden entweder an den Laternenmasten in Höhe der Beleuchtungskörper befestigt oder auch an Hängekonstruktionen über der Straße, an denen auch die Beleuchtungskörper hängen, geführt. Wenn unterschiedliche Lampengruppen zu schalten sind, kann eine zusätzliche Leitung verwendet werden. Dann hat ein solches Leitungssystem drei Leiterseile.
Erdseile werden bei Freileitungen für Betriebsspannungen unter 1.000 Volt nicht verwendet.
Mittelspannung (1 kV bis 50 kV) mini|Zwei parallel verlaufende Mittelspannungsleitungen, eine mit hängenden (rechts), eine mit stehenden Isolatoren ohne Vogelschutzhauben (links) In Mittelspannungsnetzen werden für Drehstromsysteme stets Dreileitersysteme verwendet. Der Sternpunkt wird in den Umspannstationen entweder niederohmig oder induktiv geerdet. Die Masten müssen daher für die Aufnahme von drei Leiterseilen (oder einem ganzzahlig Vielfachen davon, wenn sie mehrere Stromkreise tragen) ausgerüstet sein. Für Leitungen mit einem Stromkreis wird meistens die Einebenenanordnung verwendet. Ist nur eine geringe Trassenbreite möglich, so ist eine Anordnung in drei Ebenen versetzt am Mast sinnvoll. Für zwei Stromkreise kommen Einebenenmasten, Donaumasten, Tannenbaummasten und Tonnenmasten zum Einsatz.
Als Masten werden meistens Holz-, Stahlrohr- oder Betonmasten (Herstellung im Betonwerk), seltener Stahlfachwerkmasten verwendet. Daneben können solche Leitungen auch auf Masten für Hochspannung (110 kV), meistens auf der untersten Traverse installiert sein. Grundsätzlich müssen bei Masten, die für mehr als einen 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. Die Leitungen auf stehenden Isolatoren stellen auch eine Gefahr für große Vögel dar, die auf der Traverse zwischen den Isolatoren landen oder abfliegen und dabei leicht Erd- oder Kurzschlüsse verursachen können.Bundesamt für Umwelt: Leitungsmasten: Damit den Uhu nicht der Schlag trifft In: bafu.admin.ch, 14. Februar 2018, abgerufen am 12. September 2018. Zur Vermeidung werden manche Leitungen im Mastbereich mit Kunststoffhauben abgedeckt oder in sicherem Abstand über der oberen Traverse eine Ansitzstange montiert.
Erdseile werden bei Freileitungsmasten für Mittelspannungsnetze nur in Ausnahmefällen verwendet.
Eine Besonderheit bei Freileitungen in diesem Spannungsbereich sind Freileitungsmasten, die auf einer Plattform eine Umspannstation tragen (Masttransformator) und Freileitungsmasten, auf denen ein vom Erdboden aus mit einer langen Stange bedienbarer Trennschalter (Masttrenner) montiert ist.
Hoch- und Höchstspannungsleitungen (50 kV und mehr) mini|hochkant|Tragmast mit Isolator (unten links); Isolatorgruppe eines Abspannmasts zum Vergleich (unten rechts) Wie in der Mittelspannungsebene so sind auch in der Hochspannungsebene Drehstromsysteme stets Dreileitersysteme, allerdings sind Ausnahmen möglich, wenn zum Beispiel die Erdschlusslöschspule zur Erdschlusskompensation nicht unmittelbar beim Leistungstransformator steht. Die verwendeten Masten müssen daher ebenfalls für die Aufnahme von drei Leiterseilen, oder einem ganzzahlig Vielfachen davon, wenn sie mehrere Systeme tragen, ausgerüstet sein. Als Isolatoren werden stets Hängeisolatoren verwendet, als Masten meistens Stahlfachwerkmasten (Gittermasten). Außerhalb Europas finden sich Stahlrohrmasten mit Isoliertraversen, welche oft entlang der Straße geführt werden. In Südamerika und Osteuropa sind Betonmasten auch für Hochspannungsleitungen verbreitet.The electricity pylon designs of the world - an overview - HoogspanningsNet Forum Stahlrohrmasten oder Betonmasten sind in Deutschland seltener zu finden, Holzmasten 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 zwei Erdseilen, die entweder an der Oberseite der obersten Traverse, einer Erdseiltraverse oder V-förmigen Erdseilspitzen montiert sind, möglich.
Freileitungsmasten für Hoch- und Höchstspannungsleitungen sind in Deutschland (und einigen anderen Ländern) meistens für die Aufnahme von zwei oder mehr Drehstromsystemen ausgelegt. Für zwei Drehstromsysteme wird in Westdeutschland meistens der Donaumast, seltener der Tannenbaummast, Tonnenmast oder Mast für Einebenenanordnung verwendet. In Ostdeutschland ist bei Freileitungen die Einebenenanordnung eine typische Erscheinungsform. Bei Masten für mehrere Stromkreise ist es nicht nötig, alle Stromkreise beim Bau der Leitung auf den Masten zu installieren. Die Praxis einer nachträglichen Installation einzelner Stromkreise ist weit verbreitet.
Häufig werden auf Freileitungsmasten für 110-kV-Leitungen auch Mittelspannungsleitungen parallel zu diesen geführt. Auch eine Parallelführung von 380-kV-, 220-kV- und 110-kV-Leitungen auf demselben Mast ist üblich. Manchmal erfolgt auch, insbesondere bei 110-kV-Stromkreisen, eine Parallelführung zu Bahnstromleitungen. Einzelne Masten werden auch des Öfteren mit Mobilfunkanlagen bestückt. In den Erdseilen sind häufig Lichtwellenleiter zu finden.
Bahnstromleitung mini|hochkant|Typischer Hochspannungsmast einer Bahnstromleitung in Deutschland Freileitungsmasten für Bahnstromleitungen entsprechen in ihrer Konstruktion Masten für 110-kV-Hochspannungsleitungen. Es werden meistens Stahlfachwerkmasten, seltener Stahlrohr- oder Betonmasten eingesetzt. Allerdings sind Bahnstromsysteme zweipolige Wechselstromsysteme, so dass Bahnstrommasten für die Aufnahme von zwei Leiterseilen (bzw. einem ganzzahligen Vielfachen davon, meistens 4, 8 oder 12) ausgelegt sein müssen. Im Regelfall tragen die Masten von Bahnstromleitungen zwei Stromkreise, so dass sie vier Leiterseile besitzen. Diese werden meistens 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 meistens eine separate Traverse vorgesehen. Wenn Bahnstromleitungen parallel zu 380-kV-Leitungen geführt werden, muss die Isolation auf 220 kV verstärkt werden, da im Fehlerfall der Drehstromleitung gefährliche Überspannungen auftreten können. Bahnstromfreileitungen werden meistens mit einem Erdseil ausgestattet. In Österreich ist auch die Verwendung von zwei Erdseilen bei Bahnstromfreileitungen üblich.
Bahnstromleitungen können auch auf einer Traverse auf verlängerten Oberleitungsmasten verlegt werden. Hierbei wird meistens bei zweikreisigen Bahnstromleitungen entlang zweigleisiger Bahnstrecken jeder der beiden Oberleitungsmasten für eine Traverse mit einem Stromkreis ausgerüstet. Gelegentlich kommt auch eine Zweiebenenanordnung beider Stromkreise zum Einsatz. Die sonst bei Bahnstromleitungen gebräuchliche Einebenenanordnung ist, da Oberleitungsmasten einen kleineren Querschnitt haben als übliche Bahnstromfreileitungsmasten, für diesen Zweck eher unüblich.
Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung mini|Freileitungsmast der HGÜ Baltic Cable