RAPPORT. Magnetfält från kraftledningar i närheten av Arlandastad ORDERNUMMER ARLANDASTAD PROJEKT AB SWECO ENERGUIDE AB KRAFTSYSTEMANALYS

Transkript

1 ARLANDASTAD PROJEKT AB Magnetfält från kraftledningar i närheten av Arlandastad ORDERNUMMER TEKNISK SWECO ENERGUIDE AB KRAFTSYSTEMANALYS FRANS SOLLERKVIST Sweco Sweco EnerGuide AB

2 Ändringsförteckning VER. DATUM ÄNDRINGEN AVSER VERSION/REVISION GRANSKAD GODKÄND GRUNDVERSION SEOSFA SEOSFA 01 APPENDIX II SEPEET SEPEET Sweco Gjörwellsgatan 22 Box SE Stockholm, Sverige Telefon +46 (0) Fax +46 (0) Sweco Energuide AB Org.nr Styrelsens säte: Stockholm Frans Sollerkvist Senior expert Telefon direkt +46 (0) Mobil +46 (0)

3 Sammanfattning En ny anläggning för lastbilar kommer att byggas mittemot Eurostop i Arlandastad (på andra sidan av motorvägen). I närheten av byggområdet finns fyra kraftledningar som skapar ett magnetfält. Målet med denna utredning är att räkna ut nivån på magnetfältet inom ett givet intresseområde. Vid planering av nya kraftledningar tillämpas Svenska Kraftnäts policy att magnetfältet normalt inte skall överstiga 0,4 µt (som är ett årsgenomsnittsvärde) där människor vistas varaktigt. I närområdet finns följande kraftledningar: - CL6 S6-8 förbindelse mellan Odensala Hagby, Svenska kraftnät, 400 kv - KL41 S4-6 förbindelse mellan Vallentuna Måby, Svenska Kraftnät, 220 kv - ÄL9 S9 förbindelse från Måby, Vattenfall, 70 kv - JL7 S5 förbindelse, Trafikverket, 130 kv (2x65 kv), 16 2/3 Hz. Den största källan till B-fältet är 400 kv kraftledningen (över 90 % av fältet kommer från denna kraftledning). Därför följer fältet kraftledningens längdaxel och fältstyrkan blir lägre med ett ökat avstånd från längdaxeln. Beräkningarna visar att årsgenomsnittsvärdet för B-fältet över byggområdet ligger under 0,4 µt med undantag av de närmaste metrarna mot kraftledningarna. Sannolikt skulle det beräknade årsgenomsnittsvärdet bli under 0,4 µt över hela byggområdet om hänsyn kunde tas till de verkliga strömriktningarna (dvs. den verkliga riktningen av elkraft på varje kraftledning), samt om strömmarna i topplinorna kunde räknas fram. Detta kräver dock noggranna simuleringar, mer information om kraftledningarnas linor och statistiska beräkningar på strömmarnas riktning under ett kalenderår. Intresseområdets närmaste gräns ligger ca 83 m från 400 kv kraftledningens längdaxel och nivåkurvan 0,4 µt är inom intresseområdet med ca 11 m. Det totala avståndet från 400 kv kraftledningens längdaxel till nivåkurvan 0,4 µt är 94 m (avståndet skall mätas vinkelrätt mot kraftledningens längdaxel). Kraftledningarna är dock inte parallella i närområdet och det kritiska avståndet kan variera lite grand utanför det studerade byggområdet. Vid behov kan B-fältet räknas fram inom andra byggområde ganska snabbt. Sweco Gjörwellsgatan 22 Box SE Stockholm, Sverige Telefon +46 (0) Fax +46 (0) Sweco Energuide AB Org.nr Styrelsens säte: Stockholm Frans Sollerkvist Senior expert Telefon direkt +46 (0) Mobil +46 (0) frans.sollerkvist@sweco.se

4 Innehållsförteckning 1 Inledning 1 2 Riktvärde 1 3 Översiktlig beskrivning av kraftledningar 2 4 Beräkningsmetod 2 5 Slutsatser 5 6 Referenser 5 Appendix I. Beskrivning av luftledningssektioner 6 Appendix II. Magnetfält över ett närliggande område 8

5 1 Inledning En ny anläggning för lastbilar kommer att byggas mittemot Eurostop i Arlandastad (på andra sidan av motorvägen). I närheten av byggområdet finns fyra kraftledningar, vilka skapar ett magnetfält. Målet med denna utredning är att räkna ut nivån på magnetfältet inom intresseområdet, vilket visas på Figur 1 och har markerats med en streckad linje. Figur 1 Kraftledningar i närheten av byggområdet. Områdets gräns markerades med streckad linje 1 (11) Belastningsströmmarna i faserna på kraftledningarna skapar ett magnetfält runt förbindelserna. Vanligtvis är det den magnetiska flödestätheten (B-fältet) som är av intresse i stället för den magnetiska fältstyrkan (H-fältet). B-fältet mäts i tesla (T) som är en mycket stor enhet. Vanligtvis används därför mikrotesla (µt) som avser en miljondels tesla. Om strömmen är en växelström bildas ett växlande magnetfält runt strömmen/ledningen. Diskussionen om hälsopåverkan från magnetfält handlar uteslutande om växlande magnetfält. B-fältet på en arbetsplats kan variera i genomsnitt mellan 0,2-1 µt, men till exempel skapar en hårtork ett fält mellan µt inom cm. 2 Riktvärde Riktvärdet B rms = 200 T gäller vid begränsad exponering mellan 50 Hz 400 Hz enligt ICNIRPs anvisning från år 2010 [1]. Referensvärdet på 100 T gäller för allmänhetens exponering för elektromagnetiska 50 Hz fält som stipuleras av Strålskyddsmyndigheten i författning SSMFS 2008:18 [2]. Vid planering av nya kraftledningar tillämpas Svenska Kraftnäts policy att magnetfältet normalt inte skall överstiga 0,4 µt (vilket är ett årsgenomsnittsvärde) där människor vistas varaktigt.

6 3 Översiktlig beskrivning av kraftledningar 2 (11) I närområdet finns följande kraftledningar: - CL6 S6-8 förbindelse mellan Odensala Hagby, Svenska kraftnät, 400 kv - KL41 S4-6 förbindelse mellan Vallentuna Måby, Svenska Kraftnät, 220 kv - ÄL9 S9 förbindelse från Måby, Vattenfall, 70 kv - JL7 S5 förbindelse, Trafikverket, 130 kv (2x65 kv), 16 2/3 Hz. Beskrivning av dessa förbindelser finns i Appendix I. 4 Beräkningsmetod Beräkningsmetoden är baserad på komplex speglingsteknik som även tar hänsyn till strömmen i marken. Resultatet från en kraftledning är ett magnetfält i tre dimensioner (dvs. värde längs tre ortogonala axlar). Riktningen på B-vektorn roterar runt med t i tiden t i varje punkt och vektorhuvudet förflyttar sig på en ellips i fall av flera strömkällor. De primära beräkningsresultaten är den stora och den lilla halvaxeln, vilka motsvarar den maximala fältstyrkan B max och den minimala fältstyrkan B min var för sig (båda är toppvärde). Effektivvärdet beräknas sedan enligt följande formel: B r m s 2 2 B max Bmin 2 I en tredimensionell rymd motsvarar B rms också det kvadratiska medelvärdet av fältkomponenterna i ett x, y och z rektangulärt koordinatsystem. Vid beräkning av magnetfältet tas hänsyn till ledningarnas höjd över marken vid stolparna, årsgenomsnittsvärdet för nedhängningar av ledningarna mellan stolparna, fasföljden, samt för kupering av terrängen. Årsgenomsnittsvärden för fasströmmar fanns också tillgängliga, se Appendix I för detaljer. Markresistiviteten i området är hög och varierar omkring 2500 m. Ett högre markresistivitetsvärde resulterar endast i marginellt högre magnetfält. I detta sammanhang skulle skillnaden i magnetfält bli ännu mindre än vanligt på grund av att strömmarna i topplinorna skulle ökas vid högre markresistivitet, som delvis skulle kompensera (sänka) magnetfältet från fasströmmarna. Strömmarna i topplinorna är försummade i beräkningarna (på grund av brist på information om linorna) och det presenterade magnetfältet blir därmed marginellt förhöjt. Magnetfälten från kraftledningarna adderas i en tredimensionell rymd, men fältkomponenterna varierar med fasvinkelskillnaden mellan strömmarna och vektorsumman blir därmed mindre än summan av simpla (algebraiska) adderingar. Denna situation motsvarar när fälten har exakt samma riktningar och förutsätter stabila fasvinkelskillnader. Fasvinkelskillnader med slumpmässig variation resulterar i en summering med kvadratroten ur kvadratsumman. I verkligheten ligger resultatsumman mellan dessa två beräkningsresultat. Trafikverkets kraftledning har bara 16 2/3 Hz i stället för 50 Hz och räknas alltid med slumpvis fasvinkel i adderingarna. Figur 2 visar beräkningsresultat av B-fält över byggområdet vid 1,5 m höjd ovanpå markytan. Årsgenomsnittsvärdet över byggområdet ligger under 0,4 µt med undantag av de närmaste metrarna till kraftledningar. Sannolikt skulle årsgenomsnittsvärdet bli under 0,4 µt över hela byggområdet om hänsyn kunde tas till de verkliga strömriktningar, samt om strömmarna i topplinorna kunde räknas fram. Figur 3 visar B-fältet vid 4,3 m höjd ovanpå markytan (höjden motsvarar 1,5 m höjd på våning 1).

7 Figur 2 Resultat av B-fält över byggområdet (streckad linje) med förutsättning av samma strömriktningar med stabila fasvinklar (övre bild) eller med slumpvis varierande fasvinklar (nedre bild). Höjd över mark är 1,5 m. 3 (11)

8 Figur 3 Resultat av B-fält över byggområdet (streckad linje) med förutsättning av samma strömriktningar med stabila fasvinklar (övre bild) eller med slumpvis varierande fasvinklar (nedre bild). Höjd över mark är 4,3 m. 4 (11)

9 B-fälten är i praktiken identiska vid 1,5 m och 4,3 m höjd över markytan. Byggområdets närmaste gräns ligger ca 83 m från längdaxeln av 400 kv kraftledning och nivåkurvan med 0,4 µt är ca 11 m inom byggområdet i det värsta fallet. Det totala avståndet till kraftledningens längdaxel blir därmed 83 m + 11 m = 94 m. Resultat för magnetfältsberäkning över ett närliggande område redovisas i Appendix II. 5 Slutsatser Årsgenomsnittsvärde för B-fältet över byggområdet ligger under 0,4 µt med undantag av de närmaste metrarna till kraftledningar. Sannolikt skulle det beräknade årsgenomsnittsvärdet bli under 0,4 µt över hela byggområdet om hänsyn kunde tas till de verkliga strömriktningar, samt om strömmarna i topplinorna kunde räknas fram. Den största källan till B-fältet är 400 kv kraftledningen. Av denna anledning följer fältet kraftledningens längdaxel och fältstyrkan blir lägre med ökat avstånd från längdaxeln. Nivåkurvan med 0,4 µt ligger ca 94 m från kraftledningens längdaxel. 6 Referenser [1] ICNIRP: ICNIRP GUIDELINES for limiting exposure to time-varying electric and magnetic fields (1 Hz 100 khz), International Commission on Non-ionizing Radiation Protection. Published in Heath Physics 99(6), pp , 2010 [2] SSMFS 2008:18, Strålsäkerhetsmyndighetens allmänna råd om begränsning av allmänhetens exponering för elektromagnetiska fält. Strålsäkerhetsmyndighetens författningssamling, ISSN: , (11)

10 Appendix I. Beskrivning av luftledningssektioner I närområdet finns följande kraftledningar: - CL6 S6-8 förbindelse mellan Odensala Hagby, Svenska kraftnät, 400 kv - KL41 S4-6 förbindelse mellan Vallentuna Måby, Svenska Kraftnät, 220 kv - ÄL9 S9 förbindelse från Måby, Vattenfall, 70 kv - JL7 S5 förbindelse, Trafikverket, 130 kv (2x65 kv), 16 2/3 Hz. CL6 S kv förbindelse Fasföljd sett mot Odensala: L3 L2 L1. Fasavstånd: 9 m Årsmedelström: 1090 A Frekvens: 50 Hz Markresistivitet: 2500 m Nedhängning av faslinor (årsgenomsnittsvärde): 11,7 m Genomsnittshöjd av faslinor över mark: 13,2 m. KL41 S kv förbindelse Fasföljd sett mot Måby: L2 L3 L1. Fasavstånd: 7,5 m Årsmedelström: 125 A Frekvens: 50 Hz Markresistivitet: 2500 m Nedhängning av faslinor (årsgenomsnittsvärde): 11,0 m Genomsnittshöjd av faslinor över mark: 12,67 m. ÄL9 S9 70 kv förbindelse Fasföljd sett mot Måby: L1 L2 L3. Fasavstånd: 4,2 m Årsmedelström: 110 A Frekvens: 50 Hz Markresistivitet: 2500 m Nedhängning av faslinor (årsgenomsnittsvärde): 4,9 m Genomsnittshöjd av faslinor över mark: 11,0 m. 6 (11)

11 JL7 S5 130 kv förbindelse Vertikalt fasavstånd: 4,0 m (två faser) Årsmedelström: 160 A Frekvens: 16 2/3 Hz Markresistivitet: 2500 m Nedhängning av faslinor (årsgenomsnittsvärde): 4,1 m Genomsnittshöjd av faslinor över mark: 13,7 m och 17,7 m. 7 (11)

12 Appendix II. Magnetfält över ett närliggande område Magnetfältsberäkning över ett nytt intresseområde beställdes i oktober Området visas i Figur 4. Figur 4 Nytt intresseområde (435 m x 800 m, vit fyrkant) norr om byggområdet som även visas i Figur 1. Notera att markeringen av 70 kv ÄL9 S9 saknas i denna figur. I Figur 7 finns dock denna kraftledning med. Området inkluderar även en järnvägssträcka för Arlanda Express. Det är inte troligt med en bebyggelse inom 50 m från spåren. Järnvägskretsarna är uppbyggda för att undvika störningar i närheten av rälsen, bara en liten del av strömmen återleds i jorden. Årsgenomsnittsvärde för denna ström är ganska försumbar i jämförelse med motsvarande ström från kraftledningarna. Troligtvis ökar B-fältet inom 30 m 50 m avstånd med ca 0,1 µt. Resultat för B-fältberäkningar redovisas i följande figurer. B-fältet med 0,4 µt nivåkurva visas i Figur 7 där även kraftledningarnas längdaxel är inritad. B-fältet är i praktiken identiskt vid 1,5 m respektive 4,3 m höjd över mark och nivåkurvans avstånd är ca 90 m 105 m från 400 kv kraftledningens längdaxel. För 70 kv kraftledningen är motsvarande avstånd ca 20 m. 8 (11)

13 Figur 5 Resultat av B-fält över byggområdet med förutsättning av strömriktningar åt samma håll med stabila fasvinklar (övre bild) eller med slumpvis varierande fasvinklar (nedre bild). Höjd över mark är 1,5 m. 9 (11)

14 Figur 6 Resultat av B-fält över byggområdet med förutsättning av strömriktningar åt samma håll med stabila fasvinklar (övre bild) eller med slumpvis varierande fasvinklar (nedre bild). Höjd över mark är 4,3 m. 10 (11)

15 11 (11) Figur 7 Nivåkurvor för 0,4 T B-fält över byggområdet vid 1,5 m respektive 4,3 m höjd över mark. Kraftledningarnas längdaxel är inritad för att förenkla orienteringen.