DEN FÄLTMÄSSIGA OCH KOMPLETTA LÖSNINGEN FÖR HÖGA MILJÖKRAV OCH LÅGA FÄLTNIVÅER

Transkript

1 DEN FÄLTMÄSSIGA OCH KOMPLETTA LÖSNINGEN FÖR HÖGA MILJÖKRAV OCH LÅGA FÄLTNIVÅER

2 Yngve Hamnerius AB 1 Uppmätning av elektriska och magnetiska fält från elledningar förlagda rör av fabrikat Protec. 1 INLEDNING UPPMÄTNING AV FÄLT MÄTRESULTAT DISKUSSION AV MÄTRESULTATEN REKOMMENDATIONER FÖR FÄLT FRÅN BLIDSKÄRMAR DISKUSSION AV MÄTRESULTATEN FÖR ELRÖREN... 9

3 Yngve Hamnerius AB 2 1 INLEDNING Mätningarna utfördes i ett speciellt provrum, hos Protec i Boden. Avsikten var att mäta elektriska fält från olika kombinationer av rör, ledningar samt effekten av jordning. Rör och dosor av fabrikat Protec jämfördes med konventionella VP-rör i en for ändamålet uppbyggd gipsskivevägg. Protecrör och dosor är gjorda i ett tvåskiktsutforande bestående av ett yttre svart ledande plastskikt och ett inre vitt isolerande plastskikt. Magnetiska fält uppmättes från konventionell och tvinnad FK-ledning. Mätningarna utfördes av Yngve Hamnerius. I denna rapport redovisas och diskuteras mätningarna. 2 UPPMÄTNING AV FÄLT Mätningarna genomfördes i två frekvensområden: Band I) 5 Hz - 2 khz där bildväxlingsfältet tillsammans med det nätfrekventa 50 Hz-fältet dominerar - Bildfrekvensområdet. Band II) khz där linjefrekventa fält dominerar Linjefrekvensområdet. Det elektriska kraftfrekventa fältet uppmättes med en speciell mätsond som mäter den elektriska fältstyrkan som faller in mot en metallyta. Det använda instrumentet är av fabrikat Radians Innova EMM-4. Mätinstrumentet är omkopplingsbart för mätning i band I eller band II. Mätsonden har utvecklats for att mäta den elektriska fältstyrka som faller in mot en person, därav metallytan som skall simulera människokroppens påverkan på fältbilden. Elektrisk fältstyrka fås som potentialskillnad i volt dividerat med avståndet i meter. Man förstår därav att mätsondens potential påverkar mätvärdet. När sonden används för att mäta elektriska fält från blidskärmar skall den anslutas till jordpotential (MPR 1990:7). Man mäter då den fältstyrka som faller in mot en jordad operatör. Operatören är ej alltid jordad, men att göra mätningarna relativt jord, är det enda rimliga när det gäller bildskärmar och andra elapparater som armaturer om man skall få några reproducerbara och jämförbara mätvärden for olika apparater och armaturer. Vid mätningarna har därför använts jordad sond. Mätinstrumentet- var monterat på ett stativ. Mätnogrannhet +(0.4 V/m + 5 % av avläst värde). Det magnetiska lågfrekventa fältet (band I) uppmättes med Radians

4 Yngve Hamnerius AB 3 Innova BMM-3 magnetfältsmeter. Detta instrument mäter RMS-värdet av resultanten av den magnetiska flödestätheten. Frekvensen for detta fält är vanligtvis 50 Hz, dvs samma som det elektriska kraftnätet. Ibland förekommer också övertoner till detta (främst 150 Hz). För att få med även dessa har mätinstrumentet förutom mätmöjlighet vid fasta frekvenser som 50 Hz, även ett bredbandsområde 5 Hz till 2000 Hz, band I. Detta område har använts vid mätningarna. EMM4-instrumentet monterades på stativ och mätningarna gjordes på 30 eller 50 cm avstånd från mätväggens framsida vid tre mätpunkter (1-3) se nedan. Mätobjekten (rör och dosor) placerades i speciellt uppbyggda gipsskiveväggar bestående av två lager gipsskivor på stålreglar med centeravstånd 60 cm. Mätpunkterna var placerade mittemellan stålreglarna. Stålreglarna var ej jordade. Baksidorna av väggarna var öppna så att elinstallationerna var lätt åtkomliga för byte mellan olika rör och kablar. I huvudväggen löpte en horisontell! rörsektion på höjden 1,27 m över golv. Rörets centrum låg 56 mm bakom väggens framsida. Rörsektionen i huvudväggen, samt de tre mätpunkterna framgår av figur 1. Röret fortsatte till en gavelvägg där två apparatdosor var placerade. I den ena satt en strömbrytare och i den andra ett eluttag. Mätningar gjordes även mot dessa apparater. Vi benämner dessa dosa 1 respektive dosa 2. Röret startar i dosa 1, därefter följer en 0,6 m rörsektion till dosa 2, varefter kommer en 0,6 m rörsektion till en skarv och därefter ett 1,28 m:s rör som går runt hörnet och ansluter till den vänstra skarven i figur 1. Dosa 3 och 4 framgår av figur 1. Från dosa 4 anslöts en 3 m rörsektion till dosa 5 som i sin tur hade en 3 m sektion till dosa 6 vari spänningsmatningen kom via en kabel. Protec rören är normalt anslutna till jordpotential i dosorna, vid vissa test skedde ej jordning i alla dosor. Samma jordpunkt användes för instrumentet och de skärmande materialen. Vid mätning i band I spänningssattes ledningarna med 230 V nätfrekvens. Vid mätningar i band II användes en signalgenerator som gav en sinussignal för att spänningssätta ledningarna.

5 Yngve Hamnerius AB 4 Figur 1 Rörens och dosornas placering i huvudväggen. De tre mätpunkterna indirektas med fyllda cirklar. 3 MÄTRESULTAT Resistansen i en rörsektion som mätte 14,55 m inklusive tre skarvar och fem ej jordanslutna dosor, uppmättes med en ohmmeter till 12,4 kohm. Detta innebär att DC-resistansen i rören låg på 0,85 kohm/m. Mätning olika rör, 50 Hz exitering Vid denna mätning järmfördes Protec-rör med FK-ledare, med VP-rör med FK eller EKLK. Fas och tändtråd i rörsektionen spännnningssattes. Övriga ledare, nolla, skyddsjord och dräneringsledare var jordade. För att undersöka skärmningsverkan vid olika längd Protec-rör till jordande dosa och genomfördes olika fall: Protec fall 1; Alla dosor jordade. Protec fall 2; Dosa 1-5 ej jordade, dvs 11,5 m rör från jordad dosa till mätpunkt 1.

6 Yngve Hamnerius AB 5 Protec fall 3; Dosa 1-4 ej jordade, dvs 8,5 m rör från jordad dosa till mätpunkt 1. Protec fall 4; Dosa 1-3 ej jordade, dvs 5,5 m från jordad dosa till mätpunkt 1. VP med FK; VP-rör med FK-ledare, oskärmade dosor. VP m. EKLK; VP-rör med EKLK (skärmad kabel), oskärmade dosor. Mätvärdena framgår av nedanstående mätprotokoll. Mätfall Avstånd (cm) Mätpunkt 1 E-fält (V/m) Mätpunkt 2 E-fält (V/m) Mätpunkt 3 E-fält (V/m) Bakgrund 30 0,1 0,15 0,3 Bakgrund 50 0,1 0,1 0,2 Protec fall ,1 0,15 0,25 Protec fall ,1 0,1 0,2 Protec fall ,5 0,6 0,6 Protec fall ,5 0,6 0,6 Protec fall ,5 0,6 0,6 Protec fall ,4 0,5 0,6 Protec fall ,7 0,7 0,7 Protec fall ,6 0,6 0,6 VP med FK VP med KK VP m. EKLK 30 4,6 4,2 4,0 VP m. EKLK 50 4,2 3,4 3,2 Tabell 1 Mätresultat för mätserie 1, elektriska fält. Vid samtliga mätningar var den elektriska fältstyrkan i band II 0,02 V/m, vilket är lika med instrumentets undre mätgräns. Mätvärdena

7 Yngve Hamnerius AB 6 för sista fallet, EKLK-kabel i VP-rör med oskärmade dosor, beror på att gipsskiveväggen kapacitivt spänningssätts via dosorna. Själva EKLK-kabeln i luft gav ett elektriskt fält som ej översteg bakgrunden. Mätning av fält från strömbrytare och eluttag, 50 Hz exitering I dosa 1 placerades ett eluttag och i dosa 2 placerades en strömbrytare, den elektriska fältstyrkan uppmättes på avståndet 30 respektive 50 cm ut från dessa apparater. Följande fall undersöktes: Protee+brytare; Protec-rör och dosa (jordad) med strömbrytare ELJO, där ramen jordats. Protec+uttag; Protec-rör och dosa (jordad) med eluttag ELKO, där ramen jordats. Protec+Berkeruttag; Protec-rör och dosa (jordad) med eluttag Berker där ram och kåpa jordats. VP+FK+brytare; VP-rör och dosa (oskärmat) med FK-ledare, strömbrytare ELJO där ramen ej jordats, dvs standardinstallation. VP+FK+uttag; VP-rör och dosa (oskärmat) med FK-ledare, eluttag ELJO där ramen ej jordats, dvs standardinstallation. VP+EKLK+brytare; VP-rör och dosa (oskärmat) med skärmad EKLKkabel, strömbrytare ELJO där ramen ej jordats. VP+EKLK+uttag; VP-rör och dosa (oskärmat) med skärmad EKLKkabel, eluttag ELJO där ramen ej jordats. I nedanstående tabell redovisas mätningen av den elektriska fältstyrkan i band I. I samtliga fall var mätvärdet i band II lika med instrumentets bakgrundsnivå vilken är 0,02 V/m.

8 Yngve Hamnerius AB 7 Mätfall 30 cm mätavstånd E-fält (V/m) 50 cm mätavstånd E-fält (V/m) Bakgrund 0,1 0,2 0,1 0,2 Protec + brytare 0,1 0,1 Protec + uttag 1,4 0,4 Protec + Berkeruttag 0,1 0,1 VP + FK + brytare VP + FK + uttag VP + EKLK + brytare VP + EKLK+ uttag Tabell 2 Matresultat från mätserie 2, elektriska fält. Det finns normalt nåtfrekventa elektriska 50 Hz-fält från elkablar mm i mätrummet. Mätvärdet är summan av elektriska växelfält från mätobjektet och bakgrundsfältet från rummet. Mätning av magnetiska fält från kablar Här redovisas mätvärden där två enfaslaster (1200 W värmefläktar) kopplats in mellan fas och nolla, samt en mätning på en trefasinkopplad kabel svetsaggregat last). Syftet var att jämföra magnetfältet från FK fritt Iagd i rör respektive tvinnad FK lagd i rör. Strömmen i fasledarna mättes med en tångamperemeter. Då magnetfält är mycket svårare att skärma än elektriska fält blir det ingen skillnad på magnetfältet om ledaren ligger i Protec-rör eller VP-rör. Däremot spelar tvinnningen av ledarna en viss roll. Bakgrundsfältet i mätlokalen varierade något, värden mellan nt registrerades under mätningen. Då fälten från ledaren blir ganska svagt genomfördes mätningen på kort avstånd från ledningen, 10 respektive 20 cm. Observera att vid magnetfältsmätningen är det avståndet från ledningen till mätsondens centrum som anges då ledningen är källan och gipsskiveväggen ej har någon inverkan. Vid mätningarna av elektriska fält angavs avståndet mellan väggen och mätsonden då källan till fälten var en kombination av fältet från ledningen och från den kapacitivt spänningssatta väggen. Följande mätfall undersöktes: FK 2 fas; Fritt förlagd FK i Protec-rör, två faser belastade med 1200 W, fasström 9,8 A.

9 Yngve Hamnerius AB 8 FK tvinnad; Samma som ovan men FK-ledarna tvinnade. FK 3 fas; Fritt förlagd FK i Protec-rör, tre faser belastade med svetsaggregat, fasström 13 A. Mätfall Avstånd (cm) Mätpunkt 1 B-fält (nt) Mätpunkt 2 B-fält (nt) Mätpunkt 3 B-fält (nt) Bakgrund Bakgrund FK 2 fas FK 2 fas FK tvinnad FK tvinnad FK 3 fas FK 3 fas FK 3 fas Tabell 3 Mätresulta från mätserie 3, magnetiska fält. 4 DISKUSSION AV MÄTRESULTATEN För att bedöma om de uppmätta värdena är höga eller låga behöver man något att jämföra med. Det finns inga gränsvärden eller rekommendationer för fält från elrör. För bildskärmar finns det däremot rekommendationer, det kan därför vara av värde att studera dem. 4.1 REKOMMENDATIONER FÖR FÄLT FRÅN BLIDSKÄRMAR 1987 startade i Sverige en frivillig provning av bildskärmar. Man hade vid starten inte mätteknik för alla ovannämnda fält. Endast de linjefrekventa magnetfälten och det elektrostatiska fältet mättes. Skärmar som uppfyllde Statskontorets krav på dessa två fält har marknadsförts som "lågstrålande". Detta är en olycklig beteckning, dels för att det handlar om falt och inte om strålning, dels for att de ej mätta fältkomponenterna, bildfrekventa magnetfält samt bild- och linjefrekventa elektriska fält, oftast ej var reducerade. Många av skärmarna som marknadsfördes som "lågstrålande" hade högre nivåer på de icke mätta fälten än tidigare generationer av skärmar. I december 1990 publicerades en ny mätnorm för bildskärmsmätningar, MPR (1990). Utgivare var Statens mät och provstyrelse

10 Yngve Hamnerius AB 9 (MPR) som vid årsskiftet 90/91 bytte namn till Styrelsen för teknisk ackreditering (Swedac). I denna norm finns mätmetoder för alla ovannämnda fält samt for en mängd synergonomiska egenskaper. För bildskärmar som mäts enligt denna norm har Swedac (1990) och TCO (1991) publicerat rekommenderade värden. Det är viktigt att komma ihåg att dessa rekommendationer inte bygger på kunskap om skadlig verkan, utan mer skall ses som vad som är tekniskt möjligt att uppnå till en rimlig kostnad. Swedacs värden bygger till stor del på mätning av ett större antal befintliga skärmar, varvid man satte de rekommenderade värdena ungefär som medelvärdet för de mätta skärmarna. TCO:s rekommendationer är på flera punkter strängare än Swedacs då man mer har inriktat sig på vad som är möjligt att uppnå tekniskt till en rimlig kostnad. Tabell 1 visär de rekommenderade värdena för elektriska och magnetiska fält. TCO Swedac Elektrostatiskpotential ± 500 V ± 500 V Elektriska fält Bildfrekventa 5 Hz 2000 Hz Linjefrekventa 2 khz 400 khz Magnetiska fält Bildfrekventa 5 Hz 2000 Hz Linjefrekventa 2 khz 400 khz 30 cm framför < 10 V/m 30 cm framför & 50 cm runt om < 1 V/m 30 cm framför & 50 cm runt om < 200 nt 50 cm runt om < 25 nt Tabell 4 Rekommenderade värden for elektriska och magnetiska fält från bildskärmar. 50 cm framför < 25 V/m 50 cm runt om < 2,5 V/M 50 cm runt om < 250 nt 50 cm runt om < 25 nt När det gäller byggnader finns det andra organisationer, som ej är myndigheter, som uttalat sig, de strängaste kraven kommer från Vasakronan AB (f d Byggnadsstyrelsen). Vid nybyggnation av byggnader för Vasakronan kräver man femledarsystem och användning av skärmade kablar så att det magnetiska fältet (5 Hz - 2 khz) skall vara under 0,2 nt, 0,8 m över golv, i de punkter där personer har sina arbetsplatser och det elektriska fältet (5 Hz - 2 khz) skall vara under 10 V/m. 4.2 DISKUSSION AV MÄTRESULTATEN FÖR ELRÖREN Mätningarna har genomforts i en lokal med låga bakgrundsfält. Rören och tillhörande dosor mättes i en speciellt uppbyggd gipsskivevägg med stålreglar. Då detta är den dominerande typen av inner-

11 Yngve Hamnerius AB 10 vägg i dagens byggproduktion är resultaten relevanta för den miljö där rörsystemet kommer att användas. Mätningarna visar att Protec-rören effektivt reducerar 50 Hz elektriska falt från elledningarna. Oskärrnad ledning gav 164 V/m på 30 em avstånd från gipsskiveväggen, om ledningen förläggs i Protecs rörsystem reduceras fältet till 0,2 V/m när, enligt installationsinstruktionen, alla dosor är jordade. Reduktionen vid 50 Hz är helt i klass med skärmad kabel. Med EKLK förlagd i icke-skärmande rör och dosor uppmättes 4 V/m. Detta beror på att man får ett läkage i de icke skärmade dosorna. Enbart EKLK kabeln ger jämförbara värden som Protec-rören. Resistansen i Protec-rören uppmättes till 850 ohm/m. Denna resistans är tillräckligt låg för att säkerställa skärmning av 50-Hz-fält även vid långa rörlängder. Vid mätningen Protec fall 2; (Dosa 1-5 ej jordade, dvs 11,5 m rör från jordad dosa till mätpunkt 1) erhölls låga fält trots den långa rörlängden. Intressant att notera är att mätvärdet är marginellt lägre (0,5 V/m) i mätpunkt 1 än i mätpunkt 2 och 3 (0,6 V/m) trots att det är längst rörlängd till jord (11,5 m) i mätpunkt 1. Skillnaden är inom felmarginalen för mätningen så den är kanske inte så mycket att diskutera. En möjlig förklaring är att mätpunkt 3 ligger närmare dosorna 3 och 4 som vid denna mätning inte är direktjordade varför vi får ett litet läkage ut i gipsskivan som försvinner när dosorna jordas (fall 1). Mätningarna på apparater visar att Protecsystemet i kombination med strömbrytare och uttag som har jordade ramar eller ännu bättre jordad kåpa (Berker) leder till mycket låga elektriska fält. ELJO-strömbrytaren med jordad ram och Berkeruttaget ger faktiskt ingen mätbar skillnad mot den låga bakgrunden (0,1 V/m). Normalinstailationen med icke jordade ramar i icke-skärmande dosor ger däremot höga värden, strömbrytare 185 V/m och jordat uttag 96 V/m på 30 cm avstånd. Anledningen till det lägre värdet for uttaget är att det innehåller jordklämmlor som reducerar fältet. Mätningarna på EKLK förläggningen visar att man ej uppnår något toppresultat om dosorna ej är skärmande och ramarna ej jordade. De uppmätta nivåerna med Protec prototyprören ligger väl under dem som rekommenderas för bildskärmar och av Vasakronan AB för kontorsrum. Mätningarna av magnetiska fält visar att en tvinnad FK ledning leder till klart lägre magnetiskt fält än en otvinnad FK. De något olika mätresultaten i de tre mätpunkterna for otvinnad FK förklaras troligen av att avståndet mellan ledarna varierar utefter rörets längd.

12 Yngve Hamnerius AB 11 Vid jordning är det viktigt att alla rördelar hår elektrisk kontakt med varandra. Gipsskiveväggar kan lätt bli kapacitivt spänningssatta. För att undvika detta bör man med använda hela Protecsystemet med rören i ett system som innefattar skärmade rörskarvar och skärmade dosor. Göteborg Yngve Hamnerius, docent