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6. Voruntersuchungen und Plausibilitätskontrolle des Simulationsmodells
tel 6.2.3 gezeigt wird, wäre selbst bei noch kleineren Abständen der Einuss auf die
berechneten Schrittspannungen vernachlässigbar.
6.1.3. Bodeneigenschaften und Bodenionisation
Die meisten Erdungsanlagen wurden zudem mit zwei unterschiedlichen Bodentypen
simuliert, die im Folgenden als linearer Boden und nichtlinearer Boden bezeichnet
werden sollen.
Linearer Boden
In den Simulationen mit sogenanntem linearen Boden wurde der gesamte Erdboden
im Simulationsraum auf eine Leitfähigkeit σ = 0,001 S/m, entsprechend einem
spezischen Widerstand ϱ = 1000 Ωm, gesetzt. Wie im Vergleich mit Abbildung 6.2
zu sehen ist, entspricht dies einem eher schlecht leitfähigen Boden und stellt somit
sozusagen einen Bad Case dar [Deh07], [AGS11].
Zwar sind, beispielsweise in trockenem Fels, durchaus noch deutlich höhere spezische
Widerstände denkbar, jedoch wäre eine solche Worst-Case-Annahme nur
bedingt praktikabel: Einerseits fällt es schwer, eine wirklich schlechteste Bodenleitfähigkeit
zu beziern, andererseits wird die Errichtung einer Erdungsanlage in oder
auf Fels in der Praxis schon aus Gründen der Ausführbarkeit meist eine individuelle
Betrachtung des Einzelfalls erfordern. Darüber hinaus gibt beispielsweise der
CCIR World Atlas of Ground Conductivities [ITU07] für Deutschland im groÿräumigen
Maÿstab Bodenleitfähigkeiten zwischen 1 mS/m und 10 mS/m (entsprechend
1001000 Ωm) an.
Nichtlinearer Boden und Bodenionisation
Auch der in Kapitel 3.1.4 beschriebene Eekt der Bodenionisation sollte optional in
den Simulationen nachgebildet werden.
Wie der Überblick von Asimakopoulou über frühere Messreihen [AGS11] zeigt,
wurde in der Vergangenheit ein groÿes Spektrum an Durchschlagfeldstärken und
weiteren Bodenparametern ermittelt. Um den Eekt der Bodenionisation in den Simulationen
nachzubilden, ist es aus praktischen Gründen zweckmäÿig, sich auf eine
einzige Nachbildung festzulegen. Daher wurde eine Funktion deniert, welche die Bodenleitfähigkeit
in Abhängigkeit der anliegenden elektrischen Feldstärke variiert. Dabei
beträgt die Leitfähigkeit für schwache E-Felder (E < 300 kV/m) wie im linearen
Fall 0,001 S/m. Für E > 500 kV/m beträgt die Bodenleitfähigkeit 0,01 S/m. Dazwischen
steigt die Funktion durch kubische Interpolation monoton an. Abbildung 6.3
gibt einen Graph dieser Funktion wieder. Die Wahl der kritischen Feldstärke und
der Leitfähigkeit im ionisierten Zustand orientiert sich dabei insbesondere an den
Messungen von Berger, Leadon und Liu et. al. [Ber46], [LFMD83], [LTGT03].
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