Alternder US-Trend zum Ersetzen von Holzmasten: Anwendungstrends und Spezifikationsanforderungen für direkt eingebettete verzinkte Stahlmasten
Der alternde Zustand der US-amerikanischen Netzinfrastruktur
Die Vereinigten Staaten betreiben das weltweit größte Übertragungs- und Verteilungsmastennetz. Eine Schätzungüber 180 MillionenStrommasten prägen die amerikanische Landschaft. In der Vergangenheit dominierten Holzmasten dieses Inventar. Die durchschnittliche Lebensdauer eines Holzpfahls beträgt jedoch nur30 bis 40 Jahre– Das bedeutet, dass die überwiegende Mehrheit der während des Netzausbaubooms in den 1940er bis 1970er Jahren installierten Masten heute nicht mehr das Ende ihrer Lebensdauer erreichen.
Amerika ersetzt jedes Jahr eine beträchtliche Anzahl von Strommasten, von denen ein erheblicher Teil durch Stahlmasten ersetzt wird. Von Neuengland bis zum Mittleren Westen, von Oklahoma bis Kalifornien beschleunigen Energieversorger den Übergang von Holz zu Stahl.
Aktuelle US-Projekte zum Austausch von Holz-zu-Stahl-Masten – Ausgewählte Beispiele
Die folgenden repräsentativen Projekte wurden im Zeitraum 2024–2025 umgesetzt oder laufen:
AEP Lawton Eastside 138-kV-Übertragungsleitungs-Wiederaufbauprojekt (Oklahoma)
Bei diesem Projekt geht es um das Entfernen318bestehende 70 Fuß hohe Holz-H-Rahmen-Getriebestrukturen und deren Ersatz318neue einzelne Stahlmasten sowie Kabelverbesserungen zur Verbesserung der elektrischen Zuverlässigkeit für Kunden in der Region. Die neuen Stahlstangen sind ca85 Fußgroß.
AEP Buckrun Switch 69-kV-Übertragungsleitungs-Wiederaufbauprojekt
Entfernen106bestehende 45 Fuß hohe Holzpfosten zu entfernen und durch neue zu ersetzen105neue einzelne Stahlstangen.
Wiederaufbau der 22-Meilen-Übertragungsleitung von Central Maine Power (CMP) im Kennebec County (Maine)
Die Linie, die aktualisiert wird, istmehr als 100 Jahre alt, ursprünglich mit Holzstangen gebaut, die in den 1920er Jahren Standard waren. CMP bringt diese Linie durch die Installation auf den modernen Standard des 21. Jahrhundertsstärkere Stahlstangenund umhüllter Baumdraht. Das Projekt wird davon profitierenüber 7.000CMP-Kunden.
CMP Sanford Area Transmission Line Upgrade (Maine)
Ersetzen aller Holzstangen durch stärkere Stahlstangen1,4 MeilenLinie, Servierenmehr als 3.600Kunden.
AECC Grid Hardening and Resiliency Project (Arkansas)
Ungefähr ersetzen404Vintage-Holzstangen mit wetterbeständigen Stahlstangen.
Kritisches Infrastrukturprojekt des Princeton Electric Plant Board
Ersetzen61vorhandene Stromverteilermasten aus Holz mit Stahlmasten.
Portland General Electric (PGE) Beaver Creek-Projekt (Oregon)
Ersetzenmehr als 760Holzstangen mit Metallstangen und Neuverkabelung45 Meilenvon Stromleitungen, die voraussichtlich bis Ende 2026 fertiggestellt sein werden.
Austausch von Übertragungsmasten und Leitern in Valley City (North Dakota)
Ersetzen1,9 Meilenvon Übertragungsstrukturen (38Holzmasten) durch Rundstahlmasten und Ausbau der 69-kV-Leitung auf 115 kV.
Haupttreiber des Übergangs von Holz zu Stahl
1. Physischer Verfall von Holzmasten
Bei häufigen Inspektionen wurden mehrere Strukturprobleme festgestellt, darunter:Holzstrukturverfall, Mastspitzenfäule und Rissbildung. Spechtschäden und biologischer Verfall beschleunigen das Versagen von Strukturen zusätzlich.
2. Unzureichende Widerstandsfähigkeit gegenüber extremen Wetterbedingungen
Stahlmasten sind widerstandsfähiger und weniger anfällig für extreme Wetterereignisse. CMP stellt fest, dass neue Stahlmasten und -konstruktionen „nach modernen Spezifikationen konstruiert werden, die die Netzzuverlässigkeit verbessern“.. Das Oregon-Projekt von PGE zielt ausdrücklich darauf abReduzierung des Waldbrandrisikosdurch Ersetzen von Holzstangen durchfeuerbeständige Metallstangen.
3. Lebenszykluskostenvorteil
Holzstangen haben geringere Anschaffungskosten, müssen aber alle ausgetauscht werden30–40 Jahre. Stahlmasten bieten eine typische Lebensdauer von60–80 Jahre, wodurch die Anzahl der Austauschzyklen reduziert wird2–3 zu 1über einen Zeitraum von 80 Jahren und eine deutliche Senkung der Gesamtbetriebskosten.
4. Erhöhte Kapazität und Freiraum
In der Regel handelt es sich um neue Stahlmastenhöher als die ursprünglichen Holzstangen: Das AEP-Projekt erhöhte die Höhe von 70 auf 85 Fuß; Die neuen Stahlkonstruktionen von CMP sind im Durchschnittfünf Fuß größer;Beim Duke Energy-Projekt sind die neuen Stahlmasten 2,5 bis 7 Fuß höher als die ursprünglichen Strukturen.Höhere Stangen ermöglichengrößere Leiterum mehr Strom zu transportieren und so künftige Kapazitätsengpässe zu verringern.
Wichtige Spezifikationsanforderungen für direkt eingebettete verzinkte Stahlmasten
1. Poltyp und Designstandard
Es sollten Stahlmasten mit direkter Einbettung übernommen werdenspitz zulaufend röhrenförmigDesign, konform mitASCE/SEI 48-19, Design of Steel Transmission Pole Structures. Diese Norm bietet eine einheitliche Grundlage für die Konstruktion, Detaillierung, Herstellung, Prüfung, Montage und Errichtung von kaltgeformten ein- und mehrpoligen Stahlrohrkonstruktionen.
2. Materialqualität
ASTM Gr50 (Mindeststreckgrenze 345 MPa) oder Gr65 (Mindeststreckgrenze 448 MPa)Es wird hochfester Stahl empfohlen. Für Projekte der Klassen 69 kV bis 230 kV bietet Gr65 eine höhere Momentenkapazität bei gleicher Wandstärke.
3. Anforderungen an die Wandstärke (RUS Bulletin 1724E-224 obligatorisch)
-
Hauptmitglieder: ≥3/16 Zoll (4,76 mm)
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Andere Mitglieder: ≥1/8 Zoll (3,18 mm)
Die Dicke der Stoßwand von direkt eingebetteten Masten muss auf der Grundlage des aus NESC-Lastkombinationen berechneten Bodenlinienmoments bestimmt werden.
4. Galvanisierender Korrosionsschutz (ASTM A123)
Der eingebettete Abschnitt steht vor zwei HerausforderungenBodenkorrosionUndSalzeintrag. Empfohlene Schichtdicke:
Für den eingebetteten Abschnitt:Bitumenbeschichtung oder Schrumpfschlauchschutzüber der verzinkten Schicht wird empfohlen.
5. Einbettungstiefe und Fundamentdesign
Die Einbindetiefe hängt von der Masthöhe, der Belastung und der Bodenart ab. Der eingebettete Abschnitt sollte erweitert werdenunterhalb der FrostgrenzeEs sollten frostsichere Hinterfüllmaterialien verwendet werden. Die typische Einbettungstiefe beträgt10 %–15 %der Masthöhe (z. B. 8,5–12,75 Fuß für einen 85-Fuß-Mast).
Abschluss
Vor dem Hintergrund der groß angelegten Modernisierung der in die Jahre gekommenen Netzinfrastruktur in den USA erweisen sich direkt eingebettete verzinkte Stahlmasten als bevorzugte Lösung für Programme zum Austausch von Holzmasten – angetrieben durch ihre60–80 Jahre Lebensdauer,extreme Wetterbeständigkeit,feuerbeständige Eigenschaften, UndLebenszykluskostenvorteile. Aus dem 318-Struktur-Umbau von AEP in Oklahomazur jahrhundertealten Linienmodernisierung von CMP in Maine, Energieversorger im ganzen Land beschleunigen diesen wesentlichen Wandel.
Für Lieferanten, die planen, an US-amerikanischen Ausschreibungen für Übertragungs- und Verteilungsstahlmasten teilzunehmen, unter ausdrücklicher Angabe„ASCE/SEI 48-19-konform“,„ASTM A123 Grade 100 (100 μm) Verzinkung“,„RUS Bulletin 1724E-224 Einhaltung der Wandstärke“und zusätzlicher Korrosionsschutz für eingebettete Abschnitte in technischen Vorschlägen ist die technische Grundlage für den Eintritt in diesen schnell wachsenden Markt.
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