Berechnung Und Messung Von Geomagnetisch Induzierten Strömen Im Deutschen Übertragungsnetz

Abstract:
Geomagnetisch induzierte Ströme (GIC) sind Wechselströme in Übertragungsnetzen mit sehr niedrigen Frequenzen und entstehen durch kosmische Einflüsse auf unser Erdmagnetfeld. Zu den Auswirkungen von Gleichstrom und GIC auf Transformatoren gehören Vibrations- und Geräuschzunahmen, erhöhte Leerlaufverluste und ein deutlich erhöhter Blindleistungsbedarf. Durch die Berechnung von GIC-Strömen können die Auswirkungen auf Transformatoren abgeschätzt werden. Auch kann das Wissen um GIC-Ströme das Identifizieren anderer Gleichstromquellen erleichtern. Diese Arbeit zeigt wie geomagnetisch induzierte Ströme mit der Ebene-Wellen-Theorie berechnet werden können. Für die Berechnung werden global verfügbare Magnetfelddaten und ein globales dreidimensionales Leitfähigkeitsmodell der Erde benutzt. Die Berechnung erfolgt beispielhaft für einen kleinen Ausschnitt des deutschen Übertragungsnetzes. Um die Genauigkeit zu erhöhen, wird der untersuchte Ausschnitt in ein Raster unterteilt. Zusammen mit dem 3D Leitfähigkeitsmodell der Erde kann so der geomagnetisch induzierte Strom in einer Freileitung berechnet werden. Durch die Überlagerung der GICs aller Freileitungen, die an einen Transformator angeschlossen sind, kann der resultierende geomagnetisch induzierte Strom ermittelt werden. Die berechneten GIC-Ströme werden mit Messungen von Transformatorsternpunkten verglichen. Dabei zeigt sich eine weitgehend gute Übereinstimmung.