Michael Schühle hat am 01.10.2024 seine Dissertation zum Thema „Ursachen und Auswirkungen von Gleichströmen in Drehstromnetzen“ verteidigt.
Die Arbeit befasst sich mit den Einflüssen von parasitären Gleichströmen, die in Übertragungsnetzen auftreten können und dort unterschiedlichste Effekte in induktiven Betriebsmitteln hervorrufen können. Durch die Erstellung eines allgemeingültigen Simulationsmodels in Matlab Simulink und Simscape ist es möglich die Effekte der Halbwellensättigung in ferromagnetischen Kernen nachzubilden. Die Modellbildung der nicht-linearen, Hysterese behafteten Materialeigenschaften des magnetischen Kerns erfolgt durch Parametrierung eines Jiles-Atherton Models. Innerhalb der Simulation stellt dies eine spezielle Herausforderung dar, um realitätsnahe und stabile Simulationen zu erzeugen.
Bei der Untersuchung von induktiven Stromwandlern mit unterschiedlichen Kernen wird mithilfe der erstellten Simulation gezeigt, wie sich ein Gleichstrom auf das jeweilige Übertragungsverhalten der Mess- und Schutzwandler auswirkt und damit auf die entstehenden Messfehler. Die Auswirkungen für den Netzbetrieb werden für unterschiedliche Wandlertypen (Abrechnungswandler, Messwandler, Schutzwandler) einzeln betrachtet.
Als besondere Ursache für Gleichströme gelten Geomagnetisch induzierte Gleichströme. Diese entstehen durch geladene Teilchen, die von der Sonne kommend auf das Erdmagnetfeld der Erde treffen. Durch Induktionseffekte entstehen hierdurch Ströme in den Übertragungsnetzen mit Frequenzen im µHz- und mHz-Bereich, welche als Quasi-Gleichstrom betrachtet werden. Die Arbeit entwickelt Modelle zur Berechnung und Vorhersage dieser GIC-Ströme weiter und nutzt dafür Messdaten des lokalen Erdmagnetfeldes, ein Leitfähigkeitsmodell des Erdbodens und das Netzmodel des betrachteten Übertragungsnetzes.
