Elektrische Energiesysteme - Power Electronics Systems Laboratory ...

80 5. Leitungen
12 m
12 m
20 m
y
x
Abbildung 5.18. Masse der betrachteten Freileitung.
gerade die Erzeugung von Feldern, während bei Hochspannungsleitungen
dies nur ein unerwünschter Nebeneffekt ist.
Um ein Gefühl dafür zu bekommen wie gross die elektromagnetischen
Felder unter einer Hochspannungsleitung in Bodennähe sind, wird in diesem
Abschnitt eine Hochspannungsleitung mit den in Abb. 5.18 gegebenen
Massen betrachtet.
Da wir hier ein symmetrisches Dreiphasensystem betrachten, sind die
Spannungen in den einzelnen Leitern jeweils um 120 ◦ phasenverschoben.
Ausserdem sind die Spannungen und Ströme in den Leitern nicht konstant,
sondern variieren mit der Netzfrequenz von 50 Hz. Dasselbe gilt auch für die
Ströme. Diese Variationen der Spannungen und Ströme wirken sich auch auf
die elektromagnetischen Felder aus. Die Feldstärken sind vom betrachteten
Zeitpunkt abhängig, d.h. es entstehen Wechselfelder.
5.3.1 Elektrisches Feld
Das elektrische Feld unter einer Hochspannungsleitung hängt von der Spannung,
der Form der Masten und der Anordnung der Leiterseile ab. Die analytische
Berechnung des elektrischen Feldes ist sehr aufwendig, da die Impedanz
der Erde berücksichtigt werden müsste. Deshalb wird auf die analytische
Herleitung verzichtet und nur die Resultate einer Simulation für die in
Abb. 5.18 gegebene Anordnung wiedergegeben.
In Abb. 5.19 sind die Verläufe der Spannungen in den drei Phasen gegeben.
Bezogen auf Abb. 5.18 ist u R (t) die Spannung im linken Leiter, u S (t)
diejenige im mittleren Leiter und u T (t) die im rechten Leiter. In den folgenden
Simulationen werden drei Zeitpunkte t 1 , t 2 und t 3 betrachtet.