Analytisch-numerischer Ansatz zur Berechnung des magnetischen Feldes hochfrequenter Störungen in der Umgebung langer ausgedehnter Leiter im Frequenzbereich von 9 kHz bis 10 MHz

Abstract

In den durchgeführten Simulationen wurde das magnetische Feld im Umfeld eines langen Leiters für zwei verschiedene Szenarien auf der Basis aneinandergereihter Hertz'scher Dipole modelliert. Im ersten Fall wird eine einzelne Quelle am Anfang der Leitung berücksichtigt, was eine Störausbreitung von einem Konverter ausgehend darstellt. Im zweiten Fall sind auf dem Leiter an verschiedenen Punkten mehrere Quellen verteilt, was die Charakteristik von verteilten Teilentladungen widerspiegelt. Die Simulationsergebnisse sind auf eine Entfernung von 30 m zum Leiter normiert. Diese beiden Modelle wurden mit einer Messung an einer bestehenden Freileitung verglichen. Im ersten Simulationsmodell lag die Dämpfung des magnetischen Feldes in einer Entfernung von 100 m zum Leiter zwischen 9 dB und 14 dB. Ab dieser Entfernung ist das Verhalten der Abnahme der magnetischen Feldstärke beinahe frequenzunabhängig linear und ähnelt dem Verhalten des Biot-Savart-Gesetzes. Letztlich liegt die Dämpfung des magnetischen Feldes in 1000 m Entfernung zum Leiter im Mittel bei ca. 50 dB bis 53 dB. Die Ergebnisse des zweiten Simulationsmodells unterscheiden sich nicht wesentlich von denen des ersten Simulationsmodells. In 100 m Entfernung zum Leiter liegt auch hier die Dämpfung zwischen ca. 9 dB und 14 dB. Das Mittel in 1000 m Entfernung liegt auch hier im Bereich zwischen ca. 50 dB bis 53 dB. Im Vergleich mit einer realen Messung konnte der Feldverlauf in beiden Modellen nur teilweise nachgebildet werden. Im Bereich bis 100 m ist die Abnahme des magnetischen Feldes mit 9 dB bis 12dB vergleichbar. Ab dieser Entfernung stimmt der Verlauf der magnetischen Feldstärke aus Simulation und Messung nicht überein. Ein entscheidender Grund hierfür wird im zeitlichen Versatz der einzelnen Messungen an der bestehenden Freileitung gesehen, wodurch geänderte Umgebungs- oder Betriebszustände aufgetreten sein könnten.