INFOTEH-JAHORINA Vol. 10, Ref. F-32, p. 1043-1047, March 2011.

1043

ELEKTROMAGNETNA POLJA I SIGURNA RAZDALJINA OD OPTEREENIH DALEKOVODA

ELECTROMAGNETIC FIELDS AND SAFETY DISTANCES FROM OVERHEAD LINES

Predrag Nosovi 1, Nezavisni operator sistema u Bosni i Hercegovini Muris Bakalovi 2, Nezavisni operator sistema u Bosni i Hercegovini

Sadraj- U svijetu se mnogo panje posveuje nejonizirajuim zraenjima koja stvaraju elektromagnetna polja generisana u elektroenergetnim postrojenjima. U cilju zatite okoline od elektromagnetnih polja, u veini zemalja su usvojene maksimalne doputene vrijednosti od nejonizirajuih zraenja u optoj populaciji i profesionalnoj izloenosti.Ovaj rad ima za cilj pokretanje radne skupine strunjaka koji bi za proraune elektromagnetnih polja, za sve stvarne vrijednosti napona i fazne konfiguracije vodova, uzimajui u obzir neka iskustva drugih zemalja, izradila prijedlog relevantnih dokumenata iz graninih vrijednosti polja, kao i ispravljanje sigurnosne visine i udaljenosti s obzirom na spomenute Pravilnike (u daljem tekstu), kako bi se koordinirala dva temeljna dokumenta za projektovanje i izgradnju vodova u Bosni i Hercegovini. Abstract- Worldwide, there is a lot of attention paid to non-ionizing radiation which includes electromagnetic fields generated in power facilities. In order to protect environment from electromagnetic fields, most countries have adopted the maximum permitted values of non-ionizing radiation in the general population and occupational exposure areas. This article aims to initiate working group of experts who would, from the electromagnetic fields estimation for all actual voltage levels and phase configuration of lines and taking into account some experiences of other countries, create a proposal of relevant documents referred to the limit values of the fields as well as correcting the safety heights and distances given in the mentioned Regulation (below) in order to be coordinated these two fundamental documents for the design and construction of power lines in Bosnia and Herzegovina.

1 Student postdiplomskog magistarskog studija na Univerzitetu u Istonom Sarajevu, Elektrotehniki fakultet 2 Student postdiplomskog magistarskog studija na Univerzitetu u Tuzli, Fakultet Elektrotehnike

1.UVOD

Elektrina i magnetna polja, generisana od visokonaponskih objekata, elektroenergetskog sistema su bitna sa aspekta njihovog utjecaja na ljude i druga iva bia, ali i zbog njihovog utjecaja na okolne objekte (cjevovodi, telekomunikacione linije, itd.).

Visokonaponski dalekovodi, nazivnih napona 110, 220 i

400 kV, kao jedan od znaajnih dijelova elektroenergetskog sistema, prolaze jednim dijelom javnim prostorima, koji su dostupni ljudima (iznad saobraajnica, u blizini ili kroz naselja, pored graevina, itd).

U javnosti se esto javlja svojevrstan psiho-socioloki

fenomen osjeaja ugroenosti tetnim utjecajima zraenja od razliitih elektroenergetskih objekata, posebno dalekovoda, te je potrebno utvrditi stvarne vrijednosti tih elektrinih i magnetnih polja (EMF) za ekstremno niske frekvencije (ELF).

Za razliku od elektrinog polja, ija je vrijednost na

nekom odreenom mjestu ispod dalekovoda konstantnog iznosa i direktno proporcionalna naponskom nivou, vrijednost magnetnog polja zavisna o strujnom optereenju, pa shodno tome varira sa strujom optereenja.

Obino se kod prorauna magnetnog polja nekog

prenosnog voda uzima maksimalno dozvoljeno strujno optereenje tog voda. S druge strane, aspekt sigurnosti

osoblja zaposlenog u postrojenjima visokog napona zahtjeva poznavanje vrijednosti elektrinih i magnetnih polja ispod dalekovoda i unutar elektroeneregtskih postrojenja.

Sve vea zabrinutost uslijed izlaganja ljudi tetnom

djelovanju elektrinih i magnetnih polja pogonske frekvencije, rezultirala je evropskim smjernicama, ali i vrlo strogim propisima u nekim dravama. Svi ti dokumenti zahtijevaju ograniavanje izloenosti profesionalne i opte populacije elektromagnetnim poljima.

Zato je potrebno odrediti vrijednosti elektrinih i

magnetnih polja kako bi se utvrdilo jesu li osnovna ogranienja prekoraena.

Savremenim raunarskim programima i digitalnim

mjernim instrumentima mogue je utvrditi stvarne vrijednosti elektrinih i magnetnih polja, kao i naine njihovog redukovanja, i to koritenjem posebnih konstruktivnih zahvata na dalekovodima i postrojenjima.

U radu su prikazana eksperimentalna i raunarska

istraivanja nivoa elektrinih i magnetnih polja ispod konkretnih dalekovoda.

Poto Bosna i Hercegovina jo nema propise iz ove

oblasti, potrebno je sagledati stanje u okruenju i zapadno-evropskim dravama i inicirati donoenje odgovarajuih dokumenata iz ove oblasti.

1044

2. ELEKTRINO POLJE I MAGNETNO POLJE

Prije svega treba objasniti osnovne definicije i pojmove elektrinog i magnetnog polja.

2.1. ELEKTRINO POLJE

Elektrino polje je definisano kao svojstvo prostora oko estice koja posjeduje elektrini naboj. Elektrino polje je ujedno i prostor u kojem djeluje elektrina sila. Mjerna jedinica za jainu elektrinog polja u Meunarodnom sistemu je volt po metru (V/m).

Dovedemo li na osamljenu metalnu kuglu polumjera R

koliinu pozitivnog elektrinog naboja Q, eksperiment e pokazati da naboj Q djeluje elektrinom silom na probni naboj q u prostoru oko kugle, gdje je sila odbojna ukoliko su naboji istog predznaka, odnosno privlana ukoliko su naboji suprotnog predznaka. Elektrina sila je najvea u neposrednoj blizini kugle i smanjuje se s poveanjem udaljenosti. 2.2. MAGNETNO POLJE

Magnetno polje je pseudovektorsko polje koje stvaraju gibajui elektrini naboji i magnetni dipoli, kao u magnetima i elektrinim strujama. Ono je dio prostora u kojem se zapaa interakcija i izmjena energije s elektrinim nabojem koji se u tom prostoru kree.

Mjerna jedinica magnetnog polja je Tesla (kgs2A1) i

ono se oznaava s B. U starijim udbenicima fizike, meu inenjerima elektrotehnike i u meunarodnim standardima (ISO i IUPAP), magnetno polje se naziva magnetna indukcija ili gustoa magnetnog toka, a magnetnim poljem se naziva polje H, koje se mjeri u amperima po metru, te se jo naziva jaina magnetnog polja. Izvan inenjerskih krugova i u modernim udbenicima fizike, polje H se naziva pomono magnetno polje, magnetizirajue polje ili jednostavno H-polje.

Magnetno polje je, zajedno s elektrinim poljem,

komponenta elektromagnetnog polja, te se njegovo postojanje moe intuitivno predstaviti kao relativna posljedica elektrinog polja. 3. GRANINE VRIJEDNOSTI ELEKTRINIH I MAGNETNIH POLJA

Mnoge dravne i profesionalne organizacije tokom godina rada na mnogobrojnim laboratorijskim i eksperimentalnim ispitivanjima, formirane su norme za zatitu od izloenosti niskofrekventnih elektromagnetnih polja. Zbog veoma tekog odreivanja osnovnih veliina pravilnici daju referentne veliine koje nam olakavaju procjene da li su zadovoljenja osnovna ogranienja. Fizikalne veliine koje se mogu koristiti kao referntne veliine su:

c) jaina elektrinog polja (E) d) jaina magnetnog polja (H) e) gustoa magnetnog toka (B) f) dodirna struja (I)

Ozbiljnost moguih zdravstvenih oteenja potakla je

uvoenje stroijih mjera zatite od elektromagnetskih polja na naelu opreznosti. Naelo opreznosti se definie kao preuzimanje razumnih akcija kada postoje dovoljni nauni dokazi (ali ne i apsolutan dokaz) da bi pasivnost mogla dovesti do povreivanja i gdje akcija moe biti provedena po razumno prihvatljivim trokovima.

U tabeli 1. prikazane su utvrene jaine elektrinih i

magnetnih polja za podruje poveane osjetljivosti (opta populacija) i podruje profesionalne izloenosti (profesionalno osoblje), za navedene preporuke,direktive, smjernice i odredbe pravilnika.

Tabela 1. Preporuke graninih vrijednosti jaina elektrinih i magnetnih polja

Tabela 2. Granine vrijednosti jaine elektrinih i magnetnih polja u nekim zemljama

1045

Vidljivo je da je veina zemalja usvojila 5 kV / m, za elektrine i 100 T za magnetsku polja i te vrijednosti su preporuene od strane ICNIRP (Meunarodna komisija za zatite od nejonizirajueg zraenje), i Europske unije.

4. MJERENJE I PRORAUN ELEKTROMAGNETNIH POLJA ZA 220 kV NADZEMNI DALEKOVOD

Provedena su mjerenja i proraun elektrinih i magnetnih

polja u blizini dvostrukog dalekovoda 220 kV na nivou zemlje i 1 m iznad zemlje.

Proraun elektromagnetnog polja je proveden na 220 kV

nadzemnom vodu s stubom cjevaste strukture. Dispozicija provodnika i zatitnog ueta je prikazana na slici 1. sa sljedeim karakteristikama:

Nadzemni vodovi sa stubom cjevaste strukture F0 najnia faza na visini od 7m F4 srednja faza na visini od 13 m F8 najvia faza na visini od 19 m GW zatitno ue faza na visini od 25,7 m

Sljedei parametri su uzeti za proraun: maximalni napon

Umax=235 kV, fazna struja I=264 A.

Slika 1. Dispozicija provodnika i zatitnog ueta na DV 220kV

Slika 2. Profil elektrinog polja u bonom dijelu koridora 220 kV dalekovoda

Slika 3. Raspodjela elektrinog polja u bonom dijelu koridora 220 kV dalekovoda na visini od 1m i 13 m iznad tla

Jaina elektrinog polja (iza sigurnosnih udaljenosti) je

manje od 5 kV / m, kao to je prikazano na slici 2 i 3, tako da ta vrijednost zadovoljava zahtjeve veine zemalja.

To je rezultat prorauna elektrinog polja iznad zemlje.

Treba uzeti u obzir da je jaina polja na nivou dirigenta i na istoj sigurnosnoj udaljenosti 1 m iznad nivoa tla je vea, a time i sigurnosna udaljenost treba biti dodatno odreena.

Procedura mjerenja provedena je tako da se jedan

instrument drao u fiksnoj poziciji za registrovanje vremenskih promjena optereenja a drugi instrument je pomjeran u prostoru za registrovanje prostornih promjena magnetskog polja.

Slika 4. Mjerni instrumenti za magnetsku indukciju a) 3-osni E i B (3-D sonda); b) 1-osni E i B (1-D sonda) i c) 3-osni B

instrument (3-D sonda)

Mjerenja struje u periodu mjerenja (po fazi) provedena su za vremenske intervale od 15 minuta. Mjerenja elektrinih (Sl. 5) i magnetnih polja (Sl. 6) provedena su ispod navedenih prenosnih linija (Sl. 1) na visini 1 m iznad zemlje.

1046

Slika 5. Elektrina polja 1 m iznad zemlje ispod

vodia za trenutno strujno optereenje (I=264 A)

Slika 6. Magnetska polja 1 m iznad zemlje ispod

vodia za trenutno strujno optereenje (I=264 A)

5. MJERENJE I PRORAUN ELEKTROMAGNETNIH POLJA ZA 400 kV OPTEREENI DALEKOVOD (Tuzla - Ugljevik)

Poreenje izmeu rezultata izmjerenih i izraunatih elektrinih i magnetnih polja je provedeno na 400 kV nadzemnom vodu Tuzla - Ugljevik s fazama u snopu i "Y" tipu stuba dalekovoda.

Mjerenja su provedena na visini od 1m iznad zemlje, du

vertikalnog prostiranja dalekovoda u razmacima od 1m. Izmjerene struje za svaku fazu su L1=587,7A, L2=654,4A, L3=625,5A i napon za vrijeme mjerenja je iznosio U=400 kV. Ti parametri su koriteni u proraunu.

Dijagrami izmjerenih vrijednosti i prorauna za

elektromagnetna polja prikazani su na slikama 7 i 8. Slijedi da za sve izmjerene i proraunate korelacione faktore, elektrino polje je 0,9573, a magnetno polje je 0,988. Dakle, ovaj program se moe uspjeno koristiti za inenjerske poslove za projektiranje i kontrolu elektromagnetnog polja.

U skladu s lanom 105. Pravilnika o tehnikim propisima

za ovaj tip 400 kV vodova, sigurna udaljenost je 16,5 m od centra koridora nadzemnog voda. Na ovoj udaljenosti jaina elektrinog polja je oko 3,5 kV / m (slika 7).

Slika 7. Dijagrami mjerenja i prorauna za elektrino

polje du 400kV dalekovoda 1m iznad zemlje

Slika 8. Dijagrami mjerenja i prorauna za magnetno

polje du 400kV dalekovoda 1m iznad zemlje Mjerenja i prorauni za 400 kV dalekovode dokazuju da

su elektromagnetna polja relevantna za odreivanju sigurnosne udaljenosti, a oigledno se vidi i na slikama 7. i 8. ili 9. i 10. 5.1. PRORAUN ELEKTROMAGNETNIH POLJA ZA 400 kV DALEKOVODE NA VISINI FAZA

Kao to je ve spomenuto, raspodjela polja na visini faza je relevantna za sigurnosnu udaljenost. Prema tome, proraun elektrinog i magnetnog polja nadzemnog dalekovoda Tuzla - Ugljevik je uinjen na visini faza koja iznosi 15 m, sa maksimalnim strujama faza od I=1900 A.

Rezultati izraunatih jaina elektromagnetnih polja

izraunatih na visini faza su prikazani na slikama 9. i 10.

1047

Slika 9. Raspodjela elektrinog polja u bonom dijelu 400 kV dalekovoda na visini od 15 m

Slika 10. Raspodjela magnetnog polja u bonom dijelu 400 kV dalekovoda na visini od 15 m

Rezultati prorauna elektromagnetnih polja na visini

faznih vodia (koji prema pravilnicima mogu biti na visini od 8 m) pokazuju da oni mogu ozbiljno ugroziti zdravlje ljudi u porodinoj kui (npr. tri sprata zgrade), iako se trai sigurnosna udaljenost od 6 m.

6. ZAKLJUAK

Imajui u vidu poetne rezultate prorauna i mjerenja elektromagnetnih polja prikazanih u ovom radu, neophodno je to prije odabrati strunu radnu skupinu koja bi trebala razvijati sveobuhvatan program prorauna elektromagnetnih polja za sve naponske nivoe i rasporede faza (struktura stuba). To bi mogla biti osnova za kvalitetan prijedlog dozvoljenih snaga elektromagnetnih polja za izmjene, dopune i korekcije postojeih propisa. 7. LITERATURA [1] Pravilnik o tehnikim normativima za izgradnju nadzemnih elektroenergetskih vodova nazivnog napona od 1 kV do 400 kV, "Slubeni list BiH broj 2/92 - 65/88.(Regulation on Technical Standards for Construction of Power Lines for nominal voltage from 1 kV to 400 kV, Official Gazette B&H No 2/92 65/88 [2] Enviroment & Society Working Group, EMF Exposure Standards Aplicable in Europe and Elsewhere, March 2006. [3] Egon Mileusni, Prijedlog unaprjeenja Pravlnika o zatiti od elektromagnetskih polja, Energija 56/2007, str.64 95. [4] Salih Carsimamovic, Alija Muharemovic, Zijad Bajramovic, Edina Aganovic, Meludin Veledar, Miroslav Ljevak, `Mjerenje i proracun elektricnih i magnetskih polja ekstremno niskih frekvencija`, referat VIII Savjetovanje BHK CIGRE, Neum 22-25. 10. 2007. godine [5] Carsimamovic, S., Bajramovic, Z., Veledar, M., Ljevak, M., Nuic S., and Osmokrovic, P.,`Impact of Tower Dimensions onto Levels of ELF Electric and Magnetic Fields of 400 KV Overhead Lines`, Proceedings: Paper C4- 15, XXXXII Conference CIGRE, Paris, 2008 [6] CIGR (TF C4.2.05) Characterization of magnetic fields, Rev. 9, September 2006 Paris