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Umweltatlas Berlin

08.05 Elektromagnetische Felder

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Hochspannungsfreileitungen

Im Untersuchungsgebiet Berlin-Buch verlaufen insgesamt drei Hochspannungstrassen, in deren Umgebung die magnetische Flußdichte unter Annahme durchschnittlicher Ströme berechnet wurde. Die 110-kV-Leitung ist dabei teilweise als Erdkabel ausgeführt. Vorausgesetzt werden muß, daß die Strombelastungen der Leitungen tageszeitlichen Schwankungen unterliegt.

Bei den Berechnungen der elektrischen Feldstärke wurden die tatsächlich zu den Meßzeitpunkten vorhandenen Betriebsspannungen zugrundegelegt. Diese betrugen 400 kV für die 380-kV-Leitung, 229 kV für die 220-kV-Leitung und 110 kV für die 110-kV-Leitung (die Betriebsspannung kann sich abhängig von der Belastung ändern). Zu berücksichtigen ist ferner, daß der Durchhang der Leiterseile maßgeblich für die Bodenfeldstärke einer Freileitung verantwortlich ist. Dieser ist letztlich von der Leiterseiltemperatur abhängig, welche u.a. mit steigender Übertragungsleistung bzw. Lufttemperatur zunimmt. Für die Feldsimulation wurde der mittlere Durchhang bei einer Außentemperatur von + 10 °C (entsprechend DIN VDE 0210) zugrundegelegt. Um den Einfluß des Durchhangs auf das magnetische bzw. elektrische Feld unter den Freileitungen zu demonstrieren, wurden Feldstärken eines Querprofils bei drei verschiedenen Leiterseildurchhängen berechnet (siehe Tab.4).

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Tab. 4: Berechnete maximale elektrische und magnetische Feldstärken bei Variation des Durchhangs um ± 1 m
(Mastfeld 447-448; min. Durchhang 10,70 m) der 380-kV-Freileitung

Excel
[Die Tabelle liegt auch im Excel-Format vor (MS-Excel wird benötigt).]

Es ist ersichtlich, daß der Durchhang eine entscheidende Rolle für die Bodenfeldstärken spielt. Der Effekt ist um so größer, je geringer der Bodenabstand bzw. je größer der Durchhang der Leiterseile ist.

Zur Verifizierung der Berechnungen wurden Querprofile in 1 m Höhe über dem Erdboden unter gleichzeitiger Mitschrift der Leitungsströme bei bekanntem Durchhang der Leiterseile und exakt definierter Position gemessen. Derartige Messungen weisen zu 95 % Übereinstimmung mit Berechnungen der Feldstärken auf (vgl. Abb. 7).

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Abb. 7: Gemessenes und berechnetes Längsprofil der magnetischen Flußdichte in 1 m Höhe über Boden unter der 380-kV-Freileitung.
Die Masten stehen auf den Positionen 0 m und 440 m

Der sich ständig mit der Außentemperatur und der Belastung ändernde Durchhang und damit der Bodenabstand der Leiterseile stellt neben dem Stromfluß die Hauptursache dafür dar, daß Messungen an Hochspannungsfreileitungen nur momentane Feldstärken ermitteln können. Deshalb besitzen nur Messungen unter definierten Bedingungen eine Aussagekraft und können als Basis für Berechnungen dienen - im Idealfall ein Querprofil je Mastfeld. Erst bei ausreichender Übereinstimmung zwischen Messung und Berechnung können die Berechnungsparameter auf die gesamte Trasse übertragen werden.

Erdkabel

Der als Erdkabel ausgeführte Streckenabschnitt der 110-kV-Freileitung wurde hinsichtlich Messung und Berechnung der Feldstärken analog zur Freileitung behandelt.

In der Praxis zeigte sich, daß die durch Erdkabel erzeugten Feldstärken über Gehwegen und Straßen gering sind und sich nur auf einen engen Bereich oberhalb des Kabelgrabens beschränken.

Eine elektrische Feldkomponente tritt an Erdkabeln nicht auf, da die Kabel mit einem geerdeten metallischen Außenmantel ausgestattet sind und zudem im leitenden Erdreich verlegt werden.

Netzstationen

An Netzstationen wurde die magnetische Flußdichte im Umkreis weniger Meter gemessen. Dies ist ausreichend, da in Entfernungen von mehr als 2-3 m in der Regel Felder der Niederspannungskabel überwiegen. Eine Normierung des zeitlichen Verhaltens kann entfallen, weil kurzzeitige Schwankungen gering sind. Ähnlich wie bei Freileitungen variiert der Lastgang der Netzstationen geringfügig mit dem Tages- und Jahresverlauf. Eine elektrische Feldstärke tritt in der Umgebung von Netzstationen nicht auf, da das elektrische Feld der Anlage von den Gebäudewänden abgeschirmt wird.

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