Bündelleiter

Bei Leitungen für extrem hohe Spannungen werden auch Bündel mit mehr als 4 Teilleitern eingesetzt. So verwendet die Drehstromleitung Ekibastus–Kökschetau in Kasachstan, die mit Spannungen bis zu 1150 kV betrieben werden kann, Bündel aus acht Einzelleitern in kreisförmiger Anordnung.

In Deutschland kommen für die Höchstspannung von 380 kV in der Regel Dreier- oder Viererbündel zum Einsatz. Die 380-kV-Leitung Mecklar–Vieselbach wurde auf hessischer Seite auf ganzer Länge mit Viererbündeln konstruiert, auf der thüringischen Seite mit Dreierbündeln – die Schnittstelle befindet sich auf freier Trasse an der Landesgrenze bei Herleshausen wenige Meter südlich der BAB 4 bei km 282,5, der Übergang erfolgt in den Stromschlaufen eines Abspannmastes.

In manchen Fällen, wie dem 380-kV-Stromkreis der Leitung Hoheneck–Herbertingen, sowie bei einigen nach Leitungshavarien oder während Baumaßnahmen aufgebauten provisorischen Leitungsmasten werden aus statischen Gründen auch Zweierbündel eingesetzt.

Einzelleiter werden in der 380-kV-Ebene nur bei manchen Freileitungskreuzungen breiterer Wasserwege mit großer Spannweite eingesetzt, wie bei den ehemaligen Freileitungskreuzungen des Kleinen Belt bei Middelfart in Dänemark, da Einzelleiter weniger leicht zu windinduzierten Schwingungen neigen als Bündelleiter.

Im 220-kV-Übertragungsnetz werden überwiegend Zweierbündel eingesetzt. Dreier- und Viererbündel sind hier meist nur dann anzutreffen, wenn eine Umstellung der Leitung auf 380 kV geplant ist. Hingegen existieren zahlreiche, im Regelfall ältere, 220-kV-Leitungen mit Einfachleitern.

Im 110-kV- und im Bahnstromnetz findet man Bündelleiter (meist Zweierbündel, seltener Dreier- und Viererbündel) nur bei stark belasteten Leitungen.

Gleiches gilt auch für Leitungen niederer Spannung, wo Bündelleiter nur in Sonderfällen bei hochbelasteten Leitungen wie Erdrückstromleitungen von Eisenbahn-Neubaustrecken oder HGÜ-Leitungen zu finden sind.

Der Radius R′ eines zylindrischen Ersatz-Leiters, der die gleiche Randfeldstärke hat wie ein Bündelleiter mit

• n Einzelleitern
• einem Abstand R voneinander
• einen Seilradius r₀

berechnet sich wie folgt:

${\displaystyle R'=R\cdot {\sqrt[{n\,}]{\frac {n\cdot r_{0}}{R}}}}$

Die elektrische Randfeldstärke wird dadurch gegenüber dem einzelnen Leiterseil, bei Vernachlässigung des Erdpotentials, reduziert um den Faktor:

${\displaystyle {\frac {\ln({\frac {a}{r_{0}}})}{n\cdot \ln({\frac {a}{R'}})}}}$

Darin drückt der Parameter a den Abstand der Außenleiter am Masten zueinander aus.

Beispiel: Bei einem Bündelleiter mit vier Einzelseilen (n = 4), welche im Schnitt an den Ecken eines Quadrates mit 20 cm Seitenlänge angeordnet sind und einem Seilradius von r₀ = 5 mm aufweisen, und bei einem Abstand der Außenleiter von a = 10 m, wird die Randfeldstärke an der Oberfläche des Bündelleiters um den Faktor 0,4 im Vergleich zu einem einzelnen Leiterseil reduziert. Der zylindrische Seilradius R′ des Ersatzleiters mit gleicher Randfeldstärke beträgt in diesem Fall 86,5 mm, was gegenüber dem Radius nur eines Leiterseils von 5 mm mehr als eine Verzehnfachung bedeutet.