RAPPORT. Elektrisk fältstyrka vid klättring i stolpar SVENSKA KRAFTNÄT TEKNISK RAPPORT V1.1 R17-01-SESEAP

Transkript

1 SVENSKA KRAFTNÄT Elektrisk fältstyrka vid klättring i stolpar TEKNISK R17-01-SESEAP SWECO ENERGUIDE AB SENAD APELFRÖJD, KATARINA YUEN, FRANS SOLLERKVIST (GRANSKARE) SVENSKA KRAFTNÄT EDWARD FRIMAN

2 DISCLAMER While Sweco Energuide AB ( Sweco ) considers that the information and opinions given in this work are sound, all parties must rely upon their own skill and judgement when making use of it. Sweco does not make any representation or warranty, expressed or implied, as to the accuracy or completeness of the information contained in this report and assumes no responsibility for the accuracy or completeness of such information. Sweco will not assume any liability to anyone for any loss or damage arising out of the provision of this report. Reference to part of this report which may lead to misinterpretation is not permissible. Sweco Gjörwellsgatan 22 Box SE Stockholm, Sverige Telefon +46 (0) Fax Sweco Energuide AB Org.nr Styrelsens säte: Stockholm Senad Apelfröjd Tekn. Dr. Teknisk Fysik Kraftsystemanalys Telefon direkt +46 (0) senad.apelfrojd@sweco.se

3 Ändringsförteckning VER. DATUM ÄNDRINGSNOT Fall 1 Triplex-konfigurationen vridits rätt och samtliga figurer i Fall 1 har uppdaterats. Detta har inte påverkat slutsatserna för Fall 1. Fall 1 En mer detaljer beskrivning av hur klättringen innanför stolpen bör göras har lagt till Fall 1 referens till stolpritning har lagts till Nytt Fall har lagt till och behandlar 400 kv Stålstolpe A2 Triplex och Topplina Fasavstånd 12 m nytt Fall 2 Nytt Fall har lagt till och behandlar 400 kv Stålstolpe A3 Triplex och Topplina Fasavstånd 13,1 m nytt Fall Tidigare Fall 2,3,4,5 och 6 heter nu Fall 4,5,6,7 och Allmänna kommentarer kring arbete i 400 kv och 220 kv stolpar har lagt till i slutet på sammanfattningen. Sweco Gjörwellsgatan 22 Box SE Stockholm, Sverige Telefon +46 (0) Fax Sweco Energuide AB Org.nr Styrelsens säte: Stockholm Senad Apelfröjd Tekn. Dr. Teknisk Fysik Kraftsystemanalys Telefon direkt +46 (0) senad.apelfrojd@sweco.se

4 Sammanfattning Arbete nära och med spänningssatta ledningar medför oundvikligen att man exponeras för elektromagnetiska fält (EMF) som arbetstagare. Fältstyrkan beror på en rad faktorer som avståndet till ledningarna, spänningsnivån, belastning, närheten till andra ledare, närheten till metallkonstruktion, mm. I samband med att EU-direktiv 2013/35/EU om minimikrav avseende EMF för arbetstagaren [1] trädde i kraft 2013 och att Arbetsmiljöverket gav ut föreskriften AFS 2016:3 [2] som är den svenska implementeringen av EU-direktivet behöver arbetsgivaren mer specifikt hantera risker avseende elektromagnetiska fält. I detta projekt analyseras den elektriska fältstyrkan som förekommer vid olika typer av stolpar som används i stamnätet. Målet med arbetet är att bedöma riskerna ur ett E-fältperspektiv vid klättring i dessa stolpar. Denna rapport fokuserar på riskerna ur ett E-fältperspektiv och behandlar inte elsäkerhetsaspekter och arbetet inom riskområdet. Det magnetiska fältet studeras inte i detta projekt då tidigare studier har visat att förekommande nivåer ligger under rådande insatsnivåer vid arbete utanför riskområdet. Den elektriska fältstyrkan har beräknats med hjälp av finitelementprogrammet Comsol Multiphysics med tillhörande AC/DC modul, version 5.2. För att skapa en detaljerad bild av inverkan av metallkonstruktionen på det elektriska fältet har en 3-dimensionell modell av varje stolpe byggts upp i Comsol. Nedan presenteras rekommendationerna och slutsatserna för de stolpar som behandlas i rapporten. Rekommendationerna gäller då klättring görs vid spänningssatta ledare och utanför riskområdet. I samtliga fall förekommer exponering över AL låg, dvs. 10 kv/m, vilket medför att särskild information om risker och ev. åtgärder behöver lämnas till arbetstagarna. Vidare ska gnisturladdningar och kontaktströmmar begränsas. Gnisturladdningar kan exempelvis begränsas genom potentialutjämning [1] (12 1 b-c). OBS. Hantering av risker med E-fält kan leda till att andra arbetsmiljörisker skapas eller ökar. Det är viktigt att påpeka att även dessa risker måste hanteras så att den totala riskbilden inte ökar. Observera vidare att detta dokument behandlar arbetsmiljörisker, inte elsäkerhetsrisker. Dessa måste beaktas förutom det som beskrivs i detta dokument. 4 (64)

5 Tabell. Rekommendationer och slutsatser från simuleringarna Fall kv Stålstolpe A1 Triplex och topplinor Fasavstånd 9 m Det går inte att klättra upp i stolpen utan speciella skyddsåtgärder som t.ex. skärmade kläder. Det finns ingen väg på utsidan av stolpbenen där man kan ta sig upp till toppen av stolpen utan att hela kroppen exponeras för fält som överstiger 24 kv/m. Om möjlighet finns att klättra innanför stolpben kan det gå bra då stålstrukturen skärmar E-fältet. Det är viktigt att beakta var och hur man klättrar ut ur stolpbenet när man väl når toppen av konstruktionen för att inte klättra ut i ett område där fältet överstiger 24 kv/m. Detta gäller även andra typer av stålstolpar där det finns möjlighet för stolpklättring inne i stolpben. OBS! Man måste klättra in innanför stolpbenet tidigare än det skyltas för närområdet. Fall kv Stålstolpe A2 Triplex och topplinor Fasavstånd 12 m Det går inte att klättra upp i stolpen utan speciella skyddsåtgärder som t.ex. skärmade kläder om klättringen görs via den vanliga klättervägen. Det finns ingen väg på utsidan av stolpbenen där man kan ta sig upp till toppen av stolpen utan att hela kroppen exponeras för fält som överstiger 24 kv/m om klättringen görs mot ytterfaserna eller mot sidorna av stolpbenet som vetter bort från faserna. Det går att klättra på sidan av stolpbenet mot mittfasen men då görs klättringen med överhäng. Om möjlighet finns att klättra innanför stolpben kan det gå bra då stålstrukturen skärmar E-fältet. Det är viktigt att beakta var och hur man klättrar ut ur stolpbenet när man väl når toppen av konstruktionen för att inte klättra ut i ett område där fältet överstiger 24 kv/m. Detta gäller även andra typer av stålstolpar där det finns möjlighet för stolpklättring inne i stolpben. OBS! Man måste klättra in innanför stolpbenet tidigare än det skyltas för närområdet. Man kan eventuellt klättra på utsidan av stolpbenet på de sidor som är vinkelräta mot ledningsriktningen om man håller kroppen borta från metalldelarna. Fall kv Stålstolpe A3 Triplex och topplinor Fasavstånd 13.1 m Se Fall 2. 5 (64)

6 Fall kv Portalstolpe av stål Duplex och topplinor Fasavstånd 7 m Det går att klättra upp för stolpen om rätt väg väljs. Det går att klättra upp för sidorna som inte vetter mot en ledare. Då kommer bara extremiteter att vistas i höga fält. Kroppen ska hållas så långt ut från stålkonstruktionen som möjligt utan att andra risker uppstår. När klättringsrutt eller annat arbete i stolpen planeras kan det vara av fördel att studera Figur 18. Detta då det finns flera områden kring regeln där det kan vara svårt att utföra arbetet utan att kroppen vistas i höga E-fält. Om möjlighet finns att klättra innanför stolpben kan det gå bra då stålstrukturen skärmar E-fältet. Det är viktigt att beakta var och hur man klättrar ut ur stolpbenet när man väl når toppen av konstruktionen för att inte klättra ut i ett område där fältet överstiger 24 kv/m. Detta gäller även andra typer av stålstolpar där det finns möjlighet för stolpklättring inne i stolpben. Fall kv Trästolpe Simplex Fasavstånd 7 m Det går att klättra i stolpen utan att kroppen hamnar i fält som överstiger 24 kv/m. Här rekommenderas att man inte har ryggen mot ledarna när man klättrar för att minimera exponeringen. Fältet är som mest förstärkt runt stag- och jordlinor. Om sådana förekommer ska man hålla största möjliga avstånd från dessa linor utan att det skapar nya risker. Det går att hantera stag- och jordlinor med händerna men kontakt med resten av kroppen ska undvikas. Fall kv Trästolpe Simplex och topplinor Fasavstånd 7 m Det går att klättra i stolpen utan att kroppen hamnar i fält som överstiger 24 kv/m. Här rekommenderas att man inte har ryggen mot ledarna när man klättrar för att minimera exponeringen. Fältet är som mest förstärkt runt stag- och jordlinor. Om sådana förekommer ska man hålla största möjliga avstånd från dessa linor utan att det skapar nya risker. Det går att hantera stag- och jordlinor med händerna men kontakt med resten av kroppen ska undvikas. 6 (64)

7 Fall kv Trästolpe Duplex och topplinor Fasavstånd 7 m Det går att klättra i stolpen utan att kroppen hamnar i fält som överstiger 24 kv/m. Här rekommenderas att man inte har ryggen mot ledarna när man klättrar för att minimera exponeringen. Fältet är som mest förstärkt runt stag- och jordlinor. Om sådana förekommer ska man hålla största möjliga avstånd från dessa linor utan att det skapar nya risker. Det går att hantera stag- och jordlinor med händerna men kontakt med resten av kroppen ska undvikas. Fall kv Trästolpe Duplex, topplinor och hackspettsnät Fasavstånd 7 m Det går att klättra i stolpen utan att kroppen hamnar i fält som överstiger 24 kv/m. Här rekommenderas att man inte har ryggen mot ledarna när man klättrar för att minimera exponeringen. Det kommer att finnas en viss förstärkning av fältet där stolpen är närmast ledaren. I detta område ska man vara noga med att hålla kroppen så långt ut från stolpen som möjligt utan att det skapar andra risker. Fältet är som mest förstärkt runt hackspettsnätet, stag- och jordlinor. Man ska hålla största möjliga avstånd från dessa utan att det skapar nya risker. Det går att hantera nät, stag- och jordlinor med händerna men kontakt med resten av kroppen ska undvikas. Saknas stag underlättas klättringen. Allmän kommentar till 400 kv-stolpar: Även om det är möjligt att med försiktighet klättra längs stolpben på de sidor som är vinkelräta mot ledningsriktningen för A2 och A3 stolpar bör man överväga någon form av E-fältsdräkt, t.ex. AMS-dräkt, för att underlätta arbete på en spänningssatt 400 kv-ledning. Notera att dessa beräkningar är gjorda för A- stolpar, men samma rekommendationer gäller även för andra stolptyper. Allmän kommentar till 220 kv-stolpar: Notera att det är olämpligt att ha kroppen nära regeln, även om det går att klättra upp i stolpen. Det innebär att man bör överväga någon form E-fältsdräkt vid byte av isolatorkedjor om detta utförs som AMS-arbete med isolerstänger (förväxla inte detta arbete med AMS-arbete i form av barhandsmetoden!). Dämparbyte eller montage i form av AMS-arbete med isolerstänger bör kunna utföras utan E-fältsdräkt om försiktighet iakttas. Stolpbyten bör kunna utföras utan E-fältsdräkt. 7 (64)

8 Innehållsförteckning 1 Inledning Definitioner 10 2 Bakgrund 12 3 Genomförande 14 4 Stolpar kv Stålstolpe A1 Triplex och topplinor Fasavstånd 9 m kv Stålstolpe A2 Triplex och topplinor Fasavstånd 12 m kv Stålstolpe A3 Triplex och topplinor Fasavstånd 13,1 m kv Portalstolpe av stål Duplex och topplinor Fasavstånd 7 m kv Trästolpe Simplex Fasavstånd 7 m kv Trästolpe Simplex och topplinor Fasavstånd 7 m kv Trästolpe Duplex och topplinor Fasavstånd 7 m kv Trästolpe Duplex, topplinor och hackspättsnät Fasavstånd 7 m 23 5 Resultat kv Stålstolpe A1 Triplex och topplinor Fasavstånd 9 m kv Stålstolpe A2 Triplex och topplinor Fasavstånd 12 m kv Stålstolpe A3 Triplex och topplinor Fasavstånd 13,1 m kv Portalstolpe av stål Duplex och topplinor Fasavstånd 7 m kv Trästolpe Simplex Fasavstånd 7 m kv Trästolpe Simplex och topplinor Fasavstånd 7 m kv Trästolpe Duplex och topplinor Fasavstånd 7 m kv Trästolpe Duplex, topplinor och hackspättsnät Fasavstånd 7 m 46 6 Slutsats 50 7 Referenser 53 BILAGA 1 Verifiering av metod mot uppmätta E-fält kring stolpar 54 1 Introduktion 1 8 (64)

9 1.1 Mätutrustning Simuleringar kv Trästolpe Simulering Resultat Diskussion Slutsats Felkällor kv Stålstolpe Simulering Resultat Diskussion Slutsats Felkällor 9 4 Referenser 10 9 (64)

10 1 Inledning Arbete nära och med spänningssatta ledningar medför oundvikligen att man exponeras för elektromagnetiska fält (EMF) som arbetstagare. Fältstyrkan beror på en rad faktorer som avståndet till ledningarna, spänningsnivån, belastning, närheten till andra ledare, närheten till metallkonstruktioner, mm. I samband med att EU-direktiv 2013/35/EU om minimikrav avseende EMF för arbetstagaren [2] trädde i kraft 2013 och att Arbetsmiljöverket gav ut föreskriften AFS 2016:3 [1] som är den svenska implementeringen av EU-direktivet behöver arbetsgivaren mer specifikt hantera risker avseende elektromagnetiska fält. Svenska kraftnät har i detta projekt uppdragit åt Sweco att analysera den elektriska fältstyrkan som förekommer vid olika typer av stolpar som används i stamnätet. Detta för att kunna bedöma riskerna ur ett E-fälts-perspektiv vid klättring i stolparna. Denna rapport fokuserar på riskerna ur ett E-fält-perspektiv och behandlar inte elsäkerhetsaspekter och arbetet inom riskområdet. Det beräknande E-fältet ställs i relation till de yttre elektriska fält som motsvarar de gränser som anges för inre inducerade elektriska fält för arbete i elektromagnetiska fält (LEF, se nedan). Det magnetiska fältet studeras inte i detta projekt då tidigare studier har visat att förekommande nivåer ligger under rådande insatsnivåer på de avstånd från spänningssatta ledare det är frågan om här. 1.1 Definitioner I detta dokument används följande definitioner. EMF, elektromagnetiska fält Lågfrekventa E-fält ELV statiska och tidsvarierande magnetiska fält (B-fält), samt tidsvarierande elektriska fält (E-fält). i detta dokument avses kraftfrekventa E-fält (50 Hz) med låg övertonshalt, dvs de fält som behandlas i detta dokument. engelska: Exposure Limit Value, avser gränsvärde för inre inducerat E-fält i kroppen (induceras både av B- och E-fält och anges i mv/m). Gränserna har tagits fram med hänsyn till biofysiska och biologiska hänsynstaganden och avser kortsiktiga akuta direkta effekter. Gränsvärde för exponering se ELV. Benämningen av ELV i AFS 2016:3. LEF engelska: Exposure Limit Equivalent Field, avser yttre homogent elektromagnetiskt fält (i detta dokument avses elektriskt fält) som motsvarar ELV. 10 (64)

11 AL engelska: Action Level, svenska: insatsnivå, operativ nivå för yttre fält för att underlätta utvärdering om huruvida man klarar relevant ELV med säkerhet och med marginal eller för att ange att man måste vidta relevanta skyddsåtgärder. För E-fält anges AL i kv/m och för B-fält anges AL i µt. Insatsnivå se AL. Benämningen av AL i AFS 2016:3. Sensoriska effekter Hälsoeffekter Homogent fält övergående störningar i sensoriska förnimmelser och smärre förändringar i hjärnans funktioner, t.ex. magnetofosfener, yrsel, svindel, tillfällig irritation negativa hälsoeffekter såsom termisk uppvärmning eller negativ stimulering av nerv- och muskelvävnad. likformigt fält som inte ändrar värde eller riktning nämnvärt mellan olika punkter i fältet. Inhomogent fält motsatsen till homogent fält, dvs fältet kan signifikant ändra värde och riktning mellan olika punkter i fältet. Ostört E-fält E-fält som beräknas enbart med spänningsförande ledare och mark/jordplan medtagna (ev. kan topplinor tas med). Normalt fås ett relativt homogent E- fält om man beräknar E-fältet med tillräckligt avstånd från spänningsförande ledare. Under kraftledningar är dessa E-fält i huvudsak vertikala och homogena. 11 (64)

12 2 Bakgrund Det finns två definierade insatsnivåer för arbete i miljöer med förhöjda elektriska fält som definieras i EU-direktiv 2013/35/EU [2] och i AFS 2016:3 [1]. Om det elektriska fältet är under nivån för låg insatsnivå bör personal klara sig utan extra skyddsåtgärder. Om fältstyrkan överstiger nivån för låg insatsnivå ska åtgärder vidtas av arbetsgivaren, såsom information om risker och ev. åtgärder. Gnisturladdningar ska begränsas t.ex. med hjälp av potentialutjämning eller isolerande handskar. Även kontaktströmmar ska begränsas. Med dessa skyddsåtgärder kan arbetet upp till hög instansnivå tillåtas. Om fältstyrkan överstiger hög insatsnivå ska utvärdering ske mot inre inducerade E-fält. De två insatsnivåerna har följande värden: Låg insatsnivå/action level: 10 kv/m (vid 50 Hz) Hög insatsnivå/action level: 20 kv/m (vid 50 Hz) Dessa två nivåer bygger på ett homogent fält vilket sällan är fallet vid arbetet i närheten av metallkonstruktioner. Vid inhomogena fält anger EU-direktivet att insatsnivåerna ska utvärderas mot det maximala beräknade eller uppmätta värdet där arbetstagarens kropp eller kroppsdel ska befinna sig. Insatsnivåerna ovan är inte absoluta gränser. Man kan överskrida insatsnivåerna så länge som de så kallade ELV:erna (Exposure Limit Values, gränsvärde för exponering i AFS 2016:3) inte överskrids. Dessa nivåer avser den interna fältstyrkan inne i vävnader i kroppen. Detta beskrivs i detalj i EU-direktiv 2013/35/EU [2] där två ELV-nivåer 1 återges: ELV för sensoriska effekter (ELV1): 99 mv/m o ELV1 avser sensoriska effekter av elektriska fält på det centrala nervsystemet i huvudet, dvs fosfener och mindre transienta förändringar i vissa hjärnfunktioner (t.ex. upplevd svindel, yrsel). ELV för hälsoeffekter (ELV2): 778 mv/m o ELV2 avser direkta hälsoeffekter och avser stimuli av alla vävnader i det perifera nervsystemet och centrala nervsystemet. Detta värde avser det högsta lokala värdet i kroppen, inklusive huvudet. Båda värdena avser värden för frekvensen 50 Hz. Om Dimbylows konverteringsfaktorer [3] används kan det yttre E-fält som motsvarar ELV för hälsoeffekter, dvs LEF, räknas fram. Mer detaljerade modeller av kroppen kan också användas för att bedöma E-fältet som induceras i kroppen vid starkt inhomogena yttre fält som i [4]. Med hjälp av [3] och [4] har Svenska kraftnät gjort följande bedömningar: 1 I EU-direktivet 2013/35 anges dessa gränser som toppvärden, 140 mv/m resp mv/m. Dessa är här omräknade till RMS-värden, vilket överensstämmer med övriga värden i detta dokument. 12 (64)

13 24 kv/m är det högsta yttre E-fältet som kan tillåtas någonstans på kroppen eller huvudet med undantag av händer och underarmar. 50 kv/m E-fält kan tillåtas för underarmar och händer, är E-fältet mycket lokalt (liten yta, starkt inhomogent) kan ännu högre yttre E-fält tillåtas för händer. Notera att om man använder Dimbylows konverteringsfaktorer eller andra rimliga val av konverteringsfaktorer blir det yttre E-fält som motsvarar ELV för sensoriska effekter högre än, eller möjligen samma, som motsvarande yttre E-fält för hälsoeffekter. För elektriska fält blir därför ELV eller LEF med avseende på hälsoeffekter begränsande för fältet. En mer detaljerad beskrivning av Svenska kraftnäts ställningstagande återges t.ex. i kapitel 1-7 i [5] eller i [6]. 13 (64)

14 3 Genomförande Den elektriska fältstyrkan har i denna rapport beräknats med finitelementprogrammet Comsol Multiphysics med tillhörande AC/DC modul, version 5.2. För att få en detaljerad bild av inverkan av metallkonstruktionen på det elektriska fältet har en 3-dimensionell modell av varje stolpe byggts upp i Comsol. Detta gör det möjligt att få en bra bild av hur metallkonstruktionen påverkar fältet där man förväntar sig att arbete utförs. Resultaten från beräkningarna gör det möjligt att välja arbetsrutiner som begränsar exponeringen. Ekvationerna som beräknas i modellen framgår av modulbeskrivningen för AC/DC modulen i Comsol Multiphysics [7]. I fallet för A1 stolpen importeras geometrin till Comsol från en befintlig CAD-fil, övriga stolpar ritas direkt i Comsol. De olika objekten i modellen som konstruktionen består av tilldelas en potential, såsom fasspänning och jordpotential. Programmet skapar ett beräkningsnät (mesh) som används i simuleringarna. I alla fall har inställningen fine mesh använts. Det går även att manuellt definiera beräkningsnätet där en specifik upplösning behövs men det har inte varit aktuellt i detta projekt. Inställningarna för beräkningsnätet kan även göra att fältet i vissa figurer ser lite ojämnt ut. Mer om beräkningsnätet och hur den byggs upp går att hitta i användarmanualen för AC/DC modulen [7]. En verifiering av metoden mot tidigare uppmätta värden av E-fältet presenteras i Bilaga 1. Verifieringen av metoden visar god överenstämmelse mellan modell och experimentellt data. Följande antaganden görs för beräkningarna: Isolatorkedjor har modellerats som luft. Samtliga ledare är raka, solida cirkulära ledare. Samtliga konstruktioner omges av en kub av luft. Kubens storlek är 50 m x 50 m x 50 m. Kubens bottenyta sammanfaller med markplan och stolpen är placerad symmetriskt i kuben med stolpbenen i kontakt med markplanet. Kubens bottenyta/markplanet tilldelas jordpotential. Inuti ledande föremål finns inga elektriska fält och därför utesluts deras inre från beräkningsmodellen. Det vill säga konstruktionens ytor ges lämpliga potentialer. I fall då hela konstruktionen är av stål är alla ytor på konstruktionen satta till jordpotential. Topp-, jord- och staglinor har tilldelats jordpotential. Stolpben av trä modelleras som luft, dvs som torra stolpar. Våta eller halvtorra stolpar blir snarlika trästolpar med hackspettsnät. Hackspettsnät på stolpe implementeras som en solid cylinder med jordpotential och samma diameter som stolpen som skyddas av nätet. 14 (64)

15 Stolpben av trä har samma diameter längs med hela benet. Skruvar, brickor och andra små detaljer har inte inkluderats i modellen då dessa främst påverkar fältet lokalt. I projektet har åtta olika simuleringsfall behandlats. Detaljer för varje specifikt fall återges i kapitel 4 Stolpar. De fall som har behandlats är följande: 400 kv Stålstolpe A1 Triplex och topplinor Fasavstånd 9 m 400 kv Stålstolpe A2 Triplex och topplinor Fasavstånd 12 m 400 kv Stålstolpe A3 Triplex och topplinor Fasavstånd 13,1 m 220 kv Portalstolpe av stål Duplex och topplinor Fasavstånd 7 m 220 kv Trästolpe Simplex Fasavstånd 7 m 220 kv Trästolpe Simplex och topplinor Fasavstånd 7 m 220 kv Trästolpe Duplex och topplinor Fasavstånd 7 m 220 kv Trästolpe Duplex, toplinor och hackspettsnät Fasavstånd 7 m 15 (64)

16 4 Stolpar I denna rapport studeras det elektriska fältet vid respektive stolpe. Rapporten är begränsad till stolparna nedan, men vissa av resultaten är tillämpbara för snarlika stolptyper. Nedan följer indata och specifika antaganden för varje simulerat fall kv Stålstolpe A1 Triplex och topplinor Fasavstånd 9 m Stålstolpe A1 är vald för att det är en vanligt förekommande stolptyp på 400 kv-nivå och för att den kommer att fortsätta att användas i framtiden. I modellen är stolpen implementerad i sitt lägsta utförande enligt [8] detta för att få en liten geometri i modellen. Fälten vid marknivå är inte i fokus och hänsyn till dem har inte påverkat modellval. Parametrarna som används som indata för beräkningarna av E-fältet kring Stålstolpe A1 är i tabell 1. Tabell 1: Parametrar för Stålstolpe A1 Parametrar Faslinor 910 AlMgSi mm 2, ø = 39,24 mm Triplex 600 mm, liksidig triangel Avstånd mellan fasledare Höjd fasledare ovan markplan vid stolpen Isolatorlängd Fasföljd Spänning Topplinor Avstånd mellan topplinor Höjd topplinor ovan markplan vid stolpen 9000 mm 12,3 m 4300 mm L1 L2 L3 (RST) U h400 = 420 kv Atle, ø = 20,1 mm 6000 mm 18,6 m 16 (64)

17 kv Stålstolpe A2 Triplex och topplinor Fasavstånd 12 m I modellen är stolpen implementerad i sitt lägsta utförande enligt [9] detta för att få en liten geometri i modellen. Stagen är inte inkluderade i modellen då de inte betydligt påverkar fältet kring stolpbenen. Fälten vid marknivå är inte i fokus och hänsyn till dem har inte påverkat modellval. Parametrarna som används som indata för beräkningarna av E-fältet kring Stålstolpe A2 är i tabell 2. Tabell 2: Parametrar för Stålstolpe A2 Triplex och topplinor Fasavstånd 12 m Parametrar Faslinor 910 AlMgSi mm 2, ø = 39,24 mm Triplex 600 mm, liksidig triangel Avstånd mellan fasledare Höjd fasledare ovan markplan vid stolpen Isolatorlängd Fasföljd Spänning Topplinor Avstånd mellan topplinor Höjd topplinor ovan markplan vid stolpen mm 12,3 m 4300 mm L1 L2 L3 (RST) U h400 = 420 kv Atle, ø = 20,1 mm mm 18,6 m 17 (64)

18 kv Stålstolpe A3 Triplex och topplinor Fasavstånd 13,1 m I modellen är stolpen implementerad i sitt lägsta utförande enligt [10] detta för att få en liten geometri i modellen. Stagen är inte inkluderade i modellen då de inte betydligt påverkar fältet kring stolpbenen. Fälten vid marknivå är inte i fokus och hänsyn till dem har inte påverkat modellval. Parametrarna som används som indata för beräkningarna av E-fältet kring Stålstolpe A3 är i tabell 3. Tabell 3: Parametrar för Stålstolpe A3 Triplex och topplinor Fasavstånd 13,1 m Parametrar Faslinor 910 AlMgSi mm 2, ø = 39,24 mm Triplex 600 mm, liksidig triangel Avstånd mellan fasledare Höjd fasledare ovan markplan vid stolpen Isolatorlängd Fasföljd Spänning Topplinor Avstånd mellan topplinor Höjd topplinor ovan markplan vid stolpen mm 12,3 m 4300 mm L1 L2 L3 (RST) U h400 = 420 kv Atle, ø = 20,1 mm mm 18,6 m 18 (64)

19 kv Portalstolpe av stål Duplex och topplinor Fasavstånd 7 m Portalstolpen är vald för att den används på 220 kv-nivå och för att den förväntas att användas i framtiden. Fälten vid marknivå är inte i fokus och hänsyn till dem har inte påverkat modellval. Parametrarna för Portalstolpen är presenterade i tabell 4. Tabell 4: Parametrar för portalstolpe Parametrar Faslinor 774 Al59 mm 2, ø = 36,18 mm Duplex 450 mm Avstånd mellan fasledare Höjd fasledare ovanför markplan vid stolpen Isolatorlängd Fasföljd Spänning Topplinor Avstånd mellan topplinor Höjd topplinor ovan markplan vid stolpen 7000 mm 27,5 m 2500 mm L1 L2 L3 (RST) U h220 = 245 kv Dotterel, ø = 15,4 mm 6000 mm 34,2 19 (64)

20 kv Trästolpe Simplex Fasavstånd 7 m I detta fall studerar vi en vanligt förekommande trästolpe som används på 220 kv-nivå. Ytorna på stålregeln är inte satta till jordpotential utan implementeras med en flytande potential. I modellen inkluderas staglinor. Parametrarna som använd för beräkningarna av E-fältet kring trästolpen presenteras i tabell 5. Tabell 5: Parametrar för Trästolpe - Simplex Parametrar Faslinor 774 Al59 mm 2, ø = 36,18 mm Simplex Avstånd mellan fasledare Höjd fasledare ovanför markplan vid stolpen Isolatorlängd Fasföljd Spänning 7000 mm 9500 mm 2500 mm L1 L2 L3 (RST) U h220 = 245 kv 20 (64)

21 kv Trästolpe Simplex och topplinor Fasavstånd 7 m Parametrarna som använd för beräkningarna av E-fältet kring trästolpen presenteras i tabell 6. Ytorna på stålregeln är satta till jordpotential. I modellen inkluderas staglinor och jordlinor. Tabell 6: Parametrar för Trästolpe - Simplex Parametrar Faslinor 774 Al59 mm 2, ø = 36,18 mm Simplex Avstånd mellan fasledare Höjd fasledare ovanför markplan vid stolpen Isolatorlängd Fasföljd Spänning Topplinor Avstånd mellan topplinor Höjd topplinor ovanför markplan vid stolpen 7000 mm 9500 mm 2500 mm L1 L2 L3 (RST) U h220 = 245 kv Dotterel, ø = 15,4 mm 6000 mm 12,2 m 21 (64)

22 kv Trästolpe Duplex och topplinor Fasavstånd 7 m Parametrarna som använd för beräkningarna av E-fältet kring trästolpen presenteras i tabell 7. Ytorna på stålregeln är satta till jordpotential. I modellen inkluderas staglinor och jordlinor. Tabell 7: Parametrar för Trästolpe Duplex och topplinor Parametrar Faslinor 774 Al59 mm 2, ø = 36,18 mm Duplex, c-c 450 mm Avstånd mellan fasledare Höjd fasledare ovanför markplan vid stolpen Isolatorlängd Fasföljd Spänning Topplinor Avstånd mellan topplinor Höjd topplinor ovanför markplan vid stolpen 7000 mm 9500 mm 2500 mm L1 L2 L3 (RST) U h220 = 245 kv Dotterel, ø = 15,4 mm 6000 mm 12,2 m 22 (64)

23 kv Trästolpe Duplex, topplinor och hackspettsnät Fasavstånd 7 m I detta fall analyseras trästolpen med ett monterat hackspättskydd i form av ett hackspettsnät som börjar 4 m ovanför markplan och går upp till regeln. Hackspettsnätet implementeras i modellen som en solid cylinder med jordpotential och samma diameter som stolpbenet. Ytorna på stålregeln är satta till jordpotential. I modellen inkluderas staglinor och jordlinor. Parametrarna som använd för beräkningarna av E-fältet kring trästolpen presenteras i tabell 8. Tabell 8: Parametrar för Trästolpe Duplex, topplinor och hackspettsnät Parametrar Faslinor 774 Al59 mm 2, ø = 36,18 mm Duplex, c-c 450 mm Avstånd mellan fasledare Höjd fasledare ovanför markplan vid stolpen Isolatorlängd Fasföljd Spänning Topplinor Avstånd mellan topplinor Höjd topplinor ovanför markplan vid stolpen 7000 mm 9500 mm 2500 mm L1 L2 L3 (RST) U h220 = 245 kv Sotterel, ø = 15,4 mm 6000 mm 12,2 m 23 (64)

24 5 Resultat kv Stålstolpe A1 Triplex och topplinor Fasavstånd 9 m Det elektriska fältet kring stålstolpe A1 har beräknats. I Figur 1 och Figur 2 presenteras tvärsnittsplotar med det elektriska fältet kring stolpen. Tvärsnittet går rätt genom stolpen (Y=0) och visar det elektriska fältet i intervallet 0 kv/m till 24 kv/m. Det elektriska fältet som överstiger 24 kv/m har samma färg som 24 kv/m, nämligen mörkröd. I Figur 1 och Figur 2 visas att fältstyrkan överstiger 24 kv/m i stora områden kring stolpen vilket gör att det inte går att klättra upp i stolpen mellan stålkonstruktionen och ledarna utan att kroppen vistas inom ett område med fältstyrka som överstiger 24 kv/m. En tredimensionell representation av fältet kring stolpen presenteras i Figur 3, Figur 4 och Figur 5 i så kallade isosurfaceplottar, dvs. plottar med en yta där fältet har samma värde. I Figur 3 och Figur 4 visar den gröna ytan var fältet är 24 kv/m. Innanför ytan, mot stolpe och ledare, överstiger fältet 24 kv/m. Figur 3 och Figur 4 stärker det tidigare påstående om att det inte går att klättra i stolpen utan särskilda åtgärder och visar att det inte finns en lämplig väg upp för stolpen. Den röda ytan i Figur 5 visar var det elektriska fältet är 50 kv/m. Innanför ytan, mot stolpe och ledare, överstiger fältet 50 kv/m. I figurerna är ytorna en bit bort från stolpen borttagna för att bättre visa fältet närmast stolpen. Även klättring inne i stolpbenet, där man är skärmad, blir svår då man hamnar i höga fält då man ska klättra ut ur stolpbenet. 24 (64)

25 Figur 1. Elektriska fältstyrkan kring A1-stolpen, 400 kv. Tvärsnittsplot vid Y = 0. Skalan för E- fältet har satts till ett maximalt värde på 24 kv/m. Detta medför att det är samma färg för alla värden på E-fältet som överstiger 24 kv/m, dvs. mörkrött. Metallkonstruktionen och ledarna är vita i figuren. Fasavstånd 9 m, symmetrisk vertikal och horisontell längdskala. 25 (64)

26 Figur 2. Elektriska fältstyrkan kring A1-stolpen, 400 kv. Tvärsnittsplot vid Y = 0. Skalan för E- fältet har satts till ett maximalt värde på 24 kv/m. Detta medför att det är samma färg för alla värden på E-fältet som överstiger 24 kv/m, dvs. mörkrött. Metallkonstruktionen och ledarna är vita i figuren. Fasavstånd 9 m, symmetrisk vertikal och horisontell längdskala. Figur 3. Isosurfaceplot som visar var det elektriska fältet är 24 kv/m. E-fältet är högre än 24 kv/m innanför ytan mot konstruktionen och ledningarna. I denna vy visas stolpen rakt framifrån. 26 (64)

27 Figur 4. Isosurfaceplot som visar var det elektriska fältet är 24 kv/m. E-fältet är högre än 24 kv/m innanför ytan mot konstruktionen och ledningarna. Figur 5. Isosurfaceplot som visar var det elektriska fältet är 50 kv/m. E-fältet är högre än 50 kv/m innanför ytan mot konstruktionen och ledningarna. 27 (64)

28 kv Stålstolpe A2 Triplex och topplinor Fasavstånd 12 m Det elektriska fältet kring stålstolpe A2 har beräknats. I Figur 6 och Figur 7 presenteras tvärsnittsplotar med det elektriska fältet kring stolpen. Tvärsnittet går rätt genom stolpen (Y=0) och visar det elektriska fältet i intervallet 0 kv/m till 24 kv/m. Det elektriska fältet som överstiger 24 kv/m har samma färg som 24 kv/m, nämligen mörkröd. I Figur 6 och Figur 7 visas att fältstyrkan överstiger 24 kv/m i stora områden kring stolpen vilket gör att det inte går att klättra upp i stolpen den vanliga klättervägen dvs mellan stålkonstruktionen. Även sidorna som inte vetter mot en ledare har för höga fält. Klättring kan göras mellan stålkonstruktionen och mittfasen men då görs klättringen med överhäng. Klättring inne i stolpbenet, där man är skärmad, blir svår då man hamnar i höga fält då man ska klättra ut ur stolpbenet. En tredimensionell representation av fältet kring stolpen presenteras i Figur 8, Figur 9 och Figur 10 i så kallade isosurfaceplottar, dvs. plottar med en yta där fältet har samma värde. I Figur 8 och Figur 9 visar den gröna ytan var fältet är 24 kv/m. Innanför ytan, mot stolpe och ledare, överstiger fältet 24 kv/m. Den röda ytan i Figur 10 visar var det elektriska fältet är 50 kv/m. Innanför ytan, mot stolpe och ledare, överstiger fältet 50 kv/m. I figurerna är ytorna en bit bort från stolpen borttagna för att bättre visa fältet närmast stolpen. Man kan i princip klättra på utsidan av stolpbenet på de sidor som är vinkelräta mot ledningsriktningen om man håller kroppen borta från metalldelarna. Figur 6. Elektriska fältstyrkan kring A2-stolpen, 400 kv. Tvärsnittsplot vid Y = 0. Skalan för E- fältet har satts till ett maximalt värde på 24 kv/m. Detta medför att det är samma färg för alla värden på E-fältet som överstiger 24 kv/m, dvs. mörkrött. Metallkonstruktionen och ledarna är vita i figuren. Fasavstånd 12 m, symmetrisk vertikal och horisontell längdskala. 28 (64)

29 Figur 7. Elektriska fältstyrkan kring A2-stolpen, 400 kv. Tvärsnittsplot vid Y = 0. Skalan för E- fältet har satts till ett maximalt värde på 24 kv/m. Detta medför att det är samma färg för alla värden på E-fältet som överstiger 24 kv/m, dvs. mörkrött. Metallkonstruktionen och ledarna är vita i figuren. Fasavstånd 12 m, symmetrisk vertikal och horisontell längdskala. 29 (64) Figur 8. Isosurfaceplot som visar var det elektriska fältet är 24 kv/m. E-fältet är högre än 24 kv/m innanför ytan mot konstruktionen och ledningarna. I denna vy visas stolpen rakt framifrån.

30 Figur 9. Isosurfaceplot som visar var det elektriska fältet är 24 kv/m. E-fältet är högre än 24 kv/m innanför ytan mot konstruktionen och ledningarna. Figur 10. Isosurfaceplot som visar var det elektriska fältet är 50 kv/m. E-fältet är högre än 50 kv/m innanför ytan mot konstruktionen och ledningarna. 30 (64)

31 kv Stålstolpe A3 Triplex och topplinor Fasavstånd 13,1 m Det elektriska fältet kring stålstolpe A3 har beräknats. I Figur 11 och Figur 12 presenteras tvärsnittsplotar med det elektriska fältet kring stolpen. Tvärsnittet går rätt genom stolpen (Y=0) och visar det elektriska fältet i intervallet 0 kv/m till 24 kv/m. Det elektriska fältet som överstiger 24 kv/m har samma färg som 24 kv/m, nämligen mörkröd. I Figur 11 och Figur 12 visas att fältstyrkan överstiger 24 kv/m i stora områden kring stolpen vilket gör att det inte går att klättra i stolpen den vanliga klättervägen dvs mellan stålkonstruktionen och yttreledarna. Även sidorna som inte vetter mot en ledare har för höga fält. Klättring kan göras mellan stålkonstruktionen och mittfasen men då görs klättringen men överhäng. Klättring inne i stolpbenet, där man är skärmad, blir svår då man hamnar i höga fält då man ska klättra ut ur stolpbenet. En tredimensionell representation av fältet kring stolpen presenteras i Figur 13, Figur 14 och Figur 15 i så kallade isosurfaceplottar, dvs. plottar med en yta där fältet har samma värde. I Figur 13 och Figur 14 visar den gröna ytan var fältet är 24 kv/m. Innanför ytan, mot stolpe och ledare, överstiger fältet 24 kv/m. Den röda ytan i Figur 15 visar var det elektriska fältet är 50 kv/m. Innanför ytan, mot stolpe och ledare, överstiger fältet 50 kv/m. I figurerna är ytorna en bit bort från stolpen borttagna för att bättre visa fältet närmast stolpen. Man kan i princip klättra på utsidan av stolpbenet på de sidor som är vinkelräta mot ledningsriktningen om man håller kroppen borta från metalldelarna. 31 (64)

32 Figur 11. Elektriska fältstyrkan kring A2-stolpen, 400 kv. Tvärsnittsplot vid Y = 0. Skalan för E- fältet har satts till ett maximalt värde på 24 kv/m. Detta medför att det är samma färg för alla värden på E-fältet som överstiger 24 kv/m, dvs. mörkrött. Metallkonstruktionen och ledarna är vita i figuren. Fasavstånd 13,1 m, symmetrisk vertikal och horisontell längdskala. Figur 12. Elektriska fältstyrkan kring A2-stolpen, 400 kv. Tvärsnittsplot vid Y = 0. Skalan för E- fältet har satts till ett maximalt värde på 24 kv/m. Detta medför att det är samma färg för alla värden på E-fältet som överstiger 24 kv/m, dvs. mörkrött. Metallkonstruktionen och ledarna är vita i figuren. Fasavstånd 13,1 m, symmetrisk vertikal och horisontell längdskala. 32 (64)

33 Figur 13. Isosurfaceplot som visar var det elektriska fältet är 24 kv/m. E-fältet är högre än 24 kv/m innanför ytan mot konstruktionen och ledningarna. I denna vy visas stolpen rakt framifrån. Figur 14. Isosurfaceplot som visar var det elektriska fältet är 24 kv/m. E-fältet är högre än 24 kv/m innanför ytan mot konstruktionen och ledningarna. 33 (64)

34 Figur 15. Isosurfaceplot som visar var det elektriska fältet är 50 kv/m. E-fältet är högre än 50 kv/m innanför ytan mot konstruktionen och ledningarna. 34 (64)

35 kv Portalstolpe av stål Duplex och topplinor Fasavstånd 7 m Det elektriska fältet kring Portalstolpen har beräknats. I Figur 16 och Figur 17 presenteras tvärsnittsplotar med det elektriska fältet kring stolpen. Tvärsnittet går rätt genom stolpen (Y=0) och visar det elektriska fältet i intervallet 0 kv/m till 24 kv/m. Det elektriska fältet som överstiger 24 kv/m har samma färg som 24 kv/m, nämligen mörkröd. I Figur 16 och Figur 17 ser vi att fältstyrkan överstiger 24 kv/m i stora områden kring stolpen vilket gör att man inte kan klättra upp i stolpen mellan stålkonstruktionen och ledarna utan att kroppen vistas inom ett område med fältstyrka som överstiger 24 kv/m. En tredimensionell representation av fältet kring stolpen presenteras i Figur 18 och Figur 19 i så kallade isosurfaceplottar, dvs. plottar med en yta där fältet har samma värde. I Figur 18 visar den gröna ytan var det elektriska fältet är 24 kv/m. Innanför ytan, mot stolpe och ledare, överstiger fältet 24 kv/m. Fältet på sidan av stolpen som inte vetter mot en ledare är under 24 kv/m vilket gör det möjligt att klättra upp för stolpen utan att kroppen hamnar innanför 24 kv/m området. Det är dock olämpligt att sitta på regeln och utföra arbete. Den röda ytan i Figur 19 visar var det elektriska fältet är 50 kv/m. Innanför ytan, mot stolpe och ledare, överstiger fältet 50 kv/m. I figurerna är ytorna en bit bort från stolpen borttagna för att bättre visa fältet närmast stolpen. Figur 16. Elektriska fältstyrkan kring R1-stolpen, 220 kv. Tvärsnittsplot vid Y = 0. Skalan för E- fältet har satts till ett maximalt värde på 24 kv/m. Detta medför att det är samma färg för alla värden på E-fältet som överstiger 24 kv/m, dvs. mörkrött. Metallkonstruktionen och ledarna är vita i figuren. Fasavstånd 7 m, symmetrisk vertikal och horisontell längdskala. 35 (64)

36 Figur 17. Elektriska fältstyrkan kring R1 stolpen, 220 kv. Tvärsnittsplot vid Y = 0. Skalan för E- fältet har satts till ett maximalt värde på 24 kv/m. Detta medför att det är samma färg för alla värden på E-fältet som överstiger 24 kv/m, dvs. mörkrött. Metallkonstruktionen och ledarna är vita i figuren. Fasavstånd 7 m, symmetrisk vertikal och horisontell längdskala. Figur 18. Isosurfaceplot som visar var det elektriska fältet är 24 kv/m. E-fältet är högre än 24 kv/m innanför ytan mot konstruktionen och ledningarna. 36 (64)

37 Figur 19. Isosurfaceplot som visar var det elektriska fältet är 50 kv/m. E-fältet är högre än 50 kv/m innanför ytan mot konstruktionen och ledningarna. 37 (64)

38 kv Trästolpe Simplex Fasavstånd 7 m Det elektriska fältet kring trästolpen har beräknats. I Figur 20 och Figur 21 presenteras tvärsnittsplotar med det elektriska fältet kring stolpen. Tvärsnittet går rätt genom stolpen (Y=0) och visar det elektriska fältet i intervallet 0 kv/m till 24 kv/m. Det elektriska fältet som överstiger 24 kv/m har samma färg som 24 kv/m, nämligen mörkröd. I Figur 20 och Figur 21 visas var fältstyrkan överstiger 24 kv/m. Här ser vi att fältet har avtagit signifikant vid stolpen. De mörkröda områdena i närheten av stolpen sammanfaller med fältförstärkningen kring staglinor. En tredimensionell representation av fältet kring stolpen presenteras i Figur 22 och Figur 23 i så kallade isosurfaceplottar, dvs. plottar med en yta där fältet har samma värde. I Figur 22 visar den gröna ytan var fältet är 24 kv/m. Innanför ytan mot ledare överstiger fältet 24 kv/m. Stolpen omfattas inte av ytan och vid den är det elektriska fältet under 24 kv/m. Det elektriska fältet förstärks lokalt närmast staglinorna. Den röda ytan i Figur 23 visar var det elektriska fältet är 50 kv/m. Innanför ytan, mot stolpe, ledare och staglinor, överstiger fältet 50 kv/m. I figurerna är ytorna en bit bort från stolpen borttagna för att bättre visa fältet närmast stolpen. Det bör gå bra att klättra upp i stolpen om man håller kroppen borta från stag. Dock är det är olämpligt att ha kroppen nära regeln, även om det går att klättra upp i stolpen. Figur 20. Elektriska fältstyrkan kring trästolpe med simplex, 220 kv. Tvärsnittsplot vid Y = 0. Skalan för E-fältet har satts till ett maximalt värde på 24 kv/m. Detta medför att det är samma färg för alla värden på E-fältet som överstiger 24 kv/m, dvs. mörkrött. Stolpen och ledningarna är vita i figuren. Fasavstånd 7 m, symmetrisk vertikal och horisontell längdskala. 38 (64)

39 Figur 21. Elektriska fältstyrkan kring trästolpe med simplex, 220 kv. Tvärsnittsplot vid Y = 0. Skalan för E-fältet har satts till ett maximalt värde på 24 kv/m. Detta medför att det är samma färg för alla värden på E-fältet som överstiger 24 kv/m, dvs. mörkrött. Stolpen och ledningarna är vita i figuren. Fasavstånd 7 m, symmetrisk vertikal och horisontell längdskala. Figur 22. Isosurfaceplot som visar var det elektriska fältet är 24 kv/m. E-fältet är högre än 24 kv/m innanför ytan mot konstruktionen och ledningarna. 39 (64)

40 Figur 23. Isosurfaceplot som visar var det elektriska fältet är 50 kv/m. E-fältet är högre än 50 kv/m innanför ytan mot konstruktionen och ledningarna kv Trästolpe Simplex och topplinor Fasavstånd 7 m Det elektriska fältet kring trästolpen har beräknats. I Figur 24 och Figur 25 presenteras tvärsnittsplotar med det elektriska fältet kring stolpen. Tvärsnittet går rätt genom stolpen (Y=0) och visar det elektriska fältet i intervallet 0 kv/m till 24 kv/m. Det elektriska fältet som överstiger 24 kv/m har samma färg som 24 kv/m, nämligen mörkröd. I Figur 24 och Figur 25 visas var fältstyrkan överstiger 24 kv/m. Det elektriska fältet har avtagit signifikant närmast stolpen. De mörkröda områdena i närheten av stolpen sammanfaller med fältförstärkningen kring staglinor. En tredimensionell representation av fältet kring stolpen presenteras i Figur 26 och Figur 27 i så kallade isosurfaceplottar, dvs. plottar med en yta där fältet har samma värde. I Figur 26 visar den gröna ytan var fältet är 24 kv/m. Innanför ytan mot ledare överstiger fältet 24 kv/m. Stolpen omfattas inte av ytan och vid den är det elektriska fältet under 24 kv/m. Det elektriska fältet förstärks lokalt närmast stag- och jordningslinorna. Den röda ytan i Figur 27 visar var det elektriska fältet är 50 kv/m. Innanför ytan, mot stolpe, ledare, stag- och jordlinor, överstiger fältet 50 kv/m. I figurerna är ytorna en bit bort från stolpen borttagna för att bättre visa fältet närmast stolpen. Det bör gå bra att klättra upp i stolpen om man håller kroppen borta från stag. Dock är det är olämpligt att ha kroppen nära regeln, även om det går att klättra upp i stolpen. 40 (64)

41 Figur 24. Elektriska fältstyrkan kring trästolpe med simplex och topplina, 220 kv. Tvärsnittsplot vid Y = 0. Skalan för E-fältet har satts till ett maximalt värde på 24 kv/m. Detta medför att det är samma färg för alla värden på E-fältet som överstiger 24 kv/m, dvs. mörkrött. Stolpen och ledningar är vita i figuren. Fasavstånd 7 m, symmetrisk vertikal och horisontell längdskala. 41 (64)

42 Figur 25. Elektriska fältstyrkan kring trästolpe med simplex och topplina, 220 kv. Tvärsnittsplot vid Y = 0. Skalan för E-fältet har satts till ett maximalt värde på 24 kv/m. Detta medför att det är samma färg för alla värden på E-fältet som överstiger 24 kv/m, dvs. mörkrött. Stolpen och ledningar är vita i figuren. Fasavstånd 7 m, symmetrisk vertikal och horisontell längdskala. Figur 26. Isosurfaceplot som visar var det elektriska fältet är 24 kv/m. E-fältet är högre än 24 kv/m innanför ytan mot konstruktionen och ledningarna. 42 (64)

43 Figur 27. Isosurfaceplot som visar var det elektriska fältet är 50 kv/m. E-fältet är högre än 50 kv/m innanför ytan mot konstruktionen och ledningarna kv Trästolpe Duplex och topplinor Fasavstånd 7 m Det elektriska fältet kring trästolpen har beräknats. I Figur 28 och Figur 29 presenteras tvärsnittsplotar med det elektriska fältet kring stolpen. Tvärsnittet går rätt genom stolpen (Y=0) och visar det elektriska fältet i intervallet 0 kv/m till 24 kv/m. Det elektriska fältet som överstiger 24 kv/m har samma färg som 24 kv/m, nämligen mörkröd. I Figur 28 och Figur 29 visas var fältstyrkan överstiger 24 kv/m. Det elektriska fältet har avtagit vid stolpen men är ändå relativt högt med en fältstyrka över 20 kv/m. De mörkröda områdena i närheten av stolpen sammanfaller med fältförstärkningen kring staglinor. En tredimensionell representation av fältet kring stolpen presenteras i Figur 30 och Figur 31 i så kallade isosurfaceplottar, dvs. plottar med en yta där fältet har samma värde. I Figur 30 visar den gröna ytan var fältet är 24 kv/m. Innanför ytan mot ledare överstiger fältet 24 kv/m. Det elektriska fältet kring stolpen omfattar inte av ytan och är under 24 kv/m. Det elektriska fältet förstärks lokalt närmast stag- och jordningslinorna. Figur 30 visar att det går att klättra upp för stolpen om man inte klättrar på sidorna som är närmast ledaren. Den röda ytan i Figur 31 visar var det elektriska fältet är 50 kv/m. Innanför ytan, mot stolpe, ledare, stag- och jordlinor, överstiger fältet 50 kv/m. I figurerna är ytorna en bit bort från stolpen borttagna för att bättre visa fältet närmast stolpen. Det bör gå bra att klättra upp i stolpen om man håller kroppen borta från stag. Dock är det är olämpligt att ha kroppen nära regeln, även om det går att klättra upp i stolpen. 43 (64)

44 Figur 28. Elektriska fältstyrkan kring trästolpe med duplex och topplina, 220 kv. Tvärsnittsplot vid Y = 0. Skalan för E-fältet har satts till ett maximalt värde på 24 kv/m. Detta medför att det är samma färg för alla värden på E-fältet som överstiger 24 kv/m, dvs. mörkrött. Stolpen och ledningarna är vita i figuren. Fasavstånd 7 m, symmetrisk vertikal och horisontell längdskala. 44 (64)

45 Figur 29. Elektriska fältstyrkan kring trästolpe med duplex och topplina, 220 kv. Tvärsnittsplot vid Y = 0. Skalan för E-fältet har satts till ett maximalt värde på 24 kv/m. Detta medför att det är samma färg för alla värden på E-fältet som överstiger 24 kv/m, dvs. mörkrött. Stolpen och ledningarna är vita i figuren. Fasavstånd 7 m, symmetrisk vertikal och horisontell längdskala. Figur 30. Isosurfaceplot som visar var det elektriska fältet är 24 kv/m. E-fältet är högre än 24 kv/m innanför ytan mot konstruktionen och ledningarna. 45 (64)

46 Figur 31. Isosurfaceplot som visar var det elektriska fältet är 50 kv/m. E-fältet är högre än 50 kv/m innanför ytan mot konstruktionen och ledningarna kv Trästolpe Duplex, topplinor och hackspettsnät Fasavstånd 7 m Det elektriska fältet kring trästolpen med hackspettsnät har beräknats. I Figur 32 och Figur 33 presenteras tvärsnittsplotar med det elektriska fältet kring stolpen. Tvärsnittet går rätt genom stolpen (Y=0) och visar det elektriska fältet i intervallet 0 kv/m till 24 kv/m. Det elektriska fältet som överstiger 24 kv/m har samma färg som 24 kv/m, nämligen mörkröd. En tredimensionell representation av fältet kring stolpen presenteras i Figur 34 och Figur 35 i så kallade isosurfaceplottar, dvs. plottar med en yta där fältet har samma värde. I Figur 34 visar den gröna ytan var fältet är 24 kv/m. Innanför ytan, mot stolpe och ledare, överstiger fältet 24 kv/m. Det elektriska fältet förstärks lokalt närmast stag- och jordningslinorna. Figur 34 visar att det går att klättra upp för stolpen om man inte klättrar på sidorna som är närmast ledaren och inte har kroppen mot stolpen. Den röda ytan i Figur 35 visar var det elektriska fältet är 50 kv/m. Innanför ytan, mot stolpe, ledare, stag- och jordlinor, överstiger fältet 50 kv/m. I figurerna är ytorna en bit bort från stolpen borttagna för att bättre visa fältet närmast stolpen. 46 (64)

47 Det bör gå bra att klättra upp i stolpen om man håller kroppen borta från stag och metallnät. Dock är det olämpligt att arbeta med kroppen nära regeln i synnerhet nära regelspetsen och ovanför ledarna. Figur 32. Elektriska fältstyrkan kring trästolpe med duplex, topplina och hackspettsnät, 220 kv. Tvärsnittsplot vid Y = 0. Skalan för E-fältet har satts till ett maximalt värde på 24 kv/m. Detta medför att det är samma färg för alla värden på E-fältet som överstiger 24 kv/m, dvs. mörkrött. Stolpen och ledningarna är vita i figuren. Fasavstånd 7 m, symmetrisk vertikal och horisontell längdskala. 47 (64)

48 Figur 33. Elektriska fältstyrkan kring trästolpe med duplex, topplina och hackspettsnät, 220 kv. Tvärsnittsplot vid Y = 0. Skalan för E-fältet har satts till ett maximalt värde på 24 kv/m. Detta medför att det är samma färg för alla värden på E-fältet som överstiger 24 kv/m, dvs. mörkrött. Stolpen och ledningarna är vita i figuren. Fasavstånd 7 m, symmetrisk vertikal och horisontell längdskala. Figur 34. Isosurfaceplot som visar var det elektriska fältet är 24 kv/m. E-fältet är högre än 24 kv/m innanför ytan mot konstruktionen och ledningarna. 48 (64)

49 Figur 35. Isosurfaceplot som visar var det elektriska fältet är 50 kv/m. E-fältet är högre än 50 kv/m innanför ytan mot konstruktionen och ledningarna. 49 (64)

50 6 Slutsats Här presenteras rekommendationerna och slutsatserna för de simulerade fallen ovan. Rekommendationerna gäller då klättring görs vid spänningssatta ledare. I samtliga fall förekommer exponering över AL låg, dvs. 10 kv/m, vilket medför att särskild information behöver lämnas till arbetstagarna, samt att gnisturladdningar och kontaktströmmar behöver begränsas, exempelvis genom potentialutjämning [1] (12 1 b-c). OBS. Hantering av risker med E-fält kan leda till att andra arbetsmiljörisker skapas eller ökar. Det är viktigt att påpeka att även dessa risker måste hanteras så att den totala riskbilden inte ökar. Tabell. Rekommendationer och slutsatser från simuleringarna Fall kv Stålstolpe A1 Triplex och topplinor Fasavstånd 9 m Det går inte att klättra upp i stolpen utan speciella skyddsåtgärder som t.ex. skärmade kläder. Det finns ingen väg på utsidan av stolpbenen där man kan ta sig upp till toppen av stolpen utan att hela kroppen exponeras för fält som överstiger 24 kv/m. Om möjlighet finns att klättra innanför stolpben kan det gå bra då stålstrukturen skärmar E-fältet. Det är viktigt att beakta var och hur man klättrar ut ur stolpbenet när man väl når toppen av konstruktionen för att inte klättra ut i ett område där fältet överstiger 24 kv/m. Detta gäller även andra typer av stålstolpar där det finns möjlighet för stolpklättring inne i stolpben. OBS! Man måste klättra in innanför stolpbenet tidigare än det skyltas för närområdet. Fall kv Stålstolpe A2 Triplex och topplinor Fasavstånd 12 m Det går inte att klättra upp i stolpen utan speciella skyddsåtgärder som t.ex. skärmade kläder om klättringen görs via den vanliga klättervägen. Det finns ingen väg på utsidan av stolpbenen där man kan ta sig upp till toppen av stolpen utan att hela kroppen exponeras för fält som överstiger 24 kv/m om klättringen görs mot ytterfaserna eller mot sidorna av stolpbenet som vetter bort från faserna. Det går att klättra på sidan av stolpbenet mot mittfasen men då görs klättringen med överhäng. Om möjlighet finns att klättra innanför stolpben kan det gå bra då stålstrukturen skärmar E-fältet. Det är viktigt att beakta var och hur man klättrar ut ur stolpbenet när man väl når toppen av konstruktionen för att inte klättra ut i ett område där fältet överstiger 24 kv/m. Detta gäller även andra typer av stålstolpar där det finns möjlighet för stolpklättring inne i stolpben. OBS! Man måste klättra in innanför stolpbenet tidigare än det skyltas för närområdet. 50 (64)

51 Man kan eventuellt klättra på utsidan av stolpbenet på de sidor som är vinkelräta mot ledningsriktningen om man håller kroppen borta från metalldelarna. Fall kv Stålstolpe A3 Triplex och topplinor Fasavstånd 13.1 m Se Fall 2. Fall kv Portalstolpe av stål Duplex och topplinor Fasavstånd 7 m Det går att klättra upp för stolpen om rätt väg väljs. Det går att klättra upp för sidorna som inte vetter mot en ledare. Då kommer bara extremiteter att vistas i höga fält. Kroppen ska hållas så långt ut från stålkonstruktionen som möjligt utan att andra risker uppstår. När klättringsrutt eller annat arbete i stolpen planeras kan det vara av fördel att studera Figur 18. Detta då det finns flera områden kring regeln där det kan vara svårt att utföra arbetet utan att kroppen vistas i höga E-fält. Om möjlighet finns att klättra innanför stolpben kan det gå bra då stålstrukturen skärmar E-fältet. Det är viktigt att beakta var och hur man klättrar ut ur stolpbenet när man väl når toppen av konstruktionen för att inte klättra ut i ett område där fältet överstiger 24 kv/m. Detta gäller även andra typer av stålstolpar där det finns möjlighet för stolpklättring inne i stolpben. Fall kv Trästolpe Simplex Fasavstånd 7 m Det går att klättra i stolpen utan att kroppen hamnar i fält som överstiger 24 kv/m. Här rekommenderas att man inte har ryggen mot ledarna när man klättrar för att minimera exponeringen. Fältet är som mest förstärkt runt stag- och jordlinor. Om sådana förekommer ska man hålla största möjliga avstånd från dessa linor utan att det skapar nya risker. Det går att hantera stag- och jordlinor med händerna men kontakt med resten av kroppen ska undvikas. Fall kv Trästolpe Simplex och topplinor Fasavstånd 7 m Det går att klättra i stolpen utan att kroppen hamnar i fält som överstiger 24 kv/m. Här rekommenderas att man inte har ryggen mot ledarna när man klättrar för att minimera exponeringen. Fältet är som mest förstärkt runt stag- och jordlinor. Om sådana förekommer ska man hålla största möjliga avstånd från dessa linor utan att det skapar nya risker. Det går att hantera stag- och jordlinor med händerna men kontakt med resten av kroppen ska undvikas. 51 (64)

52 Fall kv Trästolpe Duplex och topplinor Fasavstånd 7 m Det går att klättra i stolpen utan att kroppen hamnar i fält som överstiger 24 kv/m. Här rekommenderas att man inte har ryggen mot ledarna när man klättrar för att minimera exponeringen. Fältet är som mest förstärkt runt stag- och jordlinor. Om sådana förekommer ska man hålla största möjliga avstånd från dessa linor utan att det skapar nya risker. Det går att hantera stag- och jordlinor med händerna men kontakt med resten av kroppen ska undvikas. Fall kv Trästolpe Duplex, topplinor och hackspettsnät Fasavstånd 7 m Det går att klättra i stolpen utan att kroppen hamnar i fält som överstiger 24 kv/m. Här rekommenderas att man inte har ryggen mot ledarna när man klättrar för att minimera exponeringen. Det kommer att finnas en viss förstärkning av fältet där stolpen är närmast ledaren. I detta område ska man vara noga med att hålla kroppen så långt ut från stolpen som möjligt utan att det skapar andra risker. Fältet är som mest förstärkt runt hackspettsnätet, stag- och jordlinor. Man ska hålla största möjliga avstånd från dessa utan att det skapar nya risker. Det går att hantera nät, stag- och jordlinor med händerna men kontakt med resten av kroppen ska undvikas. Saknas stag underlättas klättringen. Allmän kommentar till 400 kv-stolpar: Även om det är möjligt att med försiktighet klättra längs stolpben på de sidor som är vinkelräta mot ledningsriktningen för A2 och A3 stolpar bör man överväga någon form av E-fältsdräkt, t.ex. AMS-dräkt, för att underlätta arbete på en spänningssatt 400 kv-ledning. Notera att dessa beräkningar är gjorda för A- stolpar, men samma rekommendationer gäller även för andra stolptyper. Allmän kommentar till 220 kv-stolpar: Notera att det är olämpligt att ha kroppen nära regeln, även om det går att klättra upp i stolpen. Det innebär att man bör överväga någon form E-fältsdräkt vid byte av isolatorkedjor om detta utförs som AMS-arbete med isolerstänger (förväxla inte detta arbete med AMS-arbete i form av barhandsmetoden!). Dämparbyte eller montage i form av AMS-arbete med isolerstänger bör kunna utföras utan E-fältsdräkt om försiktighet iakttas. Stolpbyten bör kunna utföras utan E-fältsdräkt. 52 (64)

53 7 Referenser [1] Arbetsmiljöverket: Elektromagnetiska fält Arbetsmiljöverkets föreskrifter om elektromagnetiska fält och allmänna råd om tillämpningen av föreskriften. AFS 2016:3.. [2] Europaparlamentets och rådets direktiv 2013/35/EU av den 26 juni 2013 om minimikrav för arbetstagares hälsa och säkerhet vid exponering för risker som har samband med fysikaliska agens (elektromagnetiska fält) i arbetet. [3] P. Dimbylow, Development of female voxel phantom NAOMI, and its application to calculations of induced current densities and electric fields from applied low frequency magnetic and electric fields, Physics in Medicine and Biology, vol. 50, pp , [4] Y. Hamnerius och T. Nilsson, Calculation of induced electric fields in workers exposed to power frecuency electric fields., Chalmers University of technology, Dept. Of Signals & Systems. PPT-presentation genomförd vid CENELEC TC106x WG 17-möte, Paris, [5] E. Friman, S. Apelfröjd, K. Yuen och I. Arias, Fördjupad riskanalys med avseende på E-fält vid rivning/ombyggnad av CT35 Hedelunda 400 kv-station, Svenska kraftnät och Sweco, [6] J. Törnqvist och G. Olsson, Elektrisk fältstyrka vid rondering och underhållsarbete i stationsmilö, Rapport R , STRI, Ludvika, [7] COMSOL, AC/DC Module - User's Guide 5.2, COMSOL Version 5.2, [8] kv Normalstolpar, [9] kv Normalstolpar, [10] kV Normalstolpar, (64)

54 BILAGA 1 Verifiering av metod mot uppmätta E-fält kring stolpar Elektrisk fältstyrka vid klättring i stolpar Sammanfattning I denna bilaga jämförs resultaten från Comsol modellen som används i Elektrisk fältstyrka vid klättring i stolpar mot E-fälts mätningarna i rapporten A. Larsson och G. Olsson - Arbete i höga elektriska och magnetiska fält, 2009, Elforsk rapport De två stolparna som beskrivs i kapitel 8 i Arbete i höga elektriska och magnetiska fält har implementerats i Comsol med de antaganden som görs i rapporten Elektrisk fältstyrka vid klättring i stolpar. Simuleringsresultaten jämförs med mätningarna av E-fältet kring stolparna. Resultaten visar på god överenstämmelse mellan modell och uppmäta värden. 54 (64)

55 1 Introduktion 1.1 Mätutrustning I [1] finns en detaljerad beskrivning av mätmetod och mätutrustning som har använts för att mäta E-fältet längst stolparna. Här följer ett kort sammanfattning tagen från [1]. Mätningarna är gjorda med en EHP-50C från Narda Safety Test Solutions. EHP-50 C är en programmerbar fältanalysator för B- och E-fält, med kommunikation till handenhet via t.ex optisk fiber samt med loggfunktion för automatisk mätning och lagring av data i mätinstrumentet. Instrumentet kan kommunicera med handenheten 8053 eller med en handdator typ HP ipaq hx2190. För att möjliggöra mätningar längs stolpben och liknande har ett särskilt mätsystem byggts upp kring EHP-50 C bestående av: Fältmätinstrument EHP-50 C Optisk fiber, längd 40 m, med kraftigt skyddshölje för utomhusbruk 8053-OC omvandlare mellan optisk signal och RS 232 Handdator HP ipaq hx2190 Isolerande rep, längd 100 m, typ EdF 8 mm, för positionering av EHP-50 C. 1.2 Simuleringar Metoden för simuleringarna beskrivs i kapitel 3-Genomförande i rapporten Elektrisk fältstyrka vid klättring i stolpar. 1 (10)

56 2 130 kv Trästolpe I [1] genomfördes en mätning av den elektriska fältstyrkan längs ett stolpben på en 130 kv ledning i Mellansverige. Stolpen kan ses i Figur 1 och parametrarna som används i modellen presenteras tabell 1. Det antas här att mätningen görs parallellt med stolpbenet, 0.2 m ut från stolpen i riktning mot den yttre ledaren och på vänster sida i figuren närmast den yttre ledaren. Figur kv Trästolpe med jordat hackspettsnät, invändigt krysstag och brygga. Mätningarna i rapporten görs längst utsidan av det vänstra stolpbenet. (Bild är tagen från [1]) Tabell 1. Parametrar för trästolpe Parametrar Spänning [kv] 138 Linarea [mm 2 ] 593 (Simplex) Lindiameter [mm] 31,8 Fasavstånd [mm] 4000 Höjd till faslina [m] 15 Höjd till regel [m] 16,4 Höjd jordat nät [m] 14,4 Isolator längd [mm] (10)

57 E-field [kv rms /m] 2.1 Simulering Tre olika fall har simulerats där olika implementeringar av stolparna används. Fältet 0,2 meter ut från stolpen parallellt med stolpbenet har beräknats och presenteras i Figur 2 och Figur Resultat Fall1 - Comsol 1 Stolpbenen är ledande upp till en höjd på 14,4 m, dvs. tills att hackspettnätet slutar. Resten av stolpen implementeras som luft (torr stolpe). Fall 2- Comsol 2 Hela stolpbenet är ledande upp till regeln (blöt stolpe). Fall 3 - Comsol 3 Hela stolpbenet ses som luft (torr stolpe) Measurement Comsol 1 Comsol 2 Comsol Height [m] Figur 2. Jämförelse mellan E-fältet beräknat i Comsol och mätningar kring 130 kv trästolpen. Vi ser god överenstämmelse mellan Comsol 1(blå), Comsol 2 (röd) och mätningarna (svart, x). Den största avvikelsen är i området där stolpen inte täcks av hackspettnätet. 3 (10)

58 E-field [kv rms /m] Measurement Comsol 1 Comsol 2 Comsol Height [m] Figur 3. Jämförelse mellan E-fältet beräknat i Comsol och mätningar kring 130 kv trästolpen. Vi ser god överenstämmelse mellan Comsol 1(blå), Comsol 2 (röd) och mätningarna (svart, x). Den största avvikelsen är i området där stolpen inte täcks av hackspettnätet. 2.3 Diskussion Från Figur 2 och Figur 3 ser vi en god överenstämmelse mellan modell (Comsol 1 och Comsol 2) och mätningar för höjder upp till 14 meter. Därefter slutar det jordade hackspettsskyddet och implementeringen av stolpen blir avgörande för resultatet. I fallet för Comsol 1 får vi först en spik precis vid slutet på nätet. Detta kommer från att det i modellen är en skarp kant var den ledande cylindern, som representerar det jordade nätet, tar slut. I verkligheten är detta en mjukare övergång och kan förklara varför samma spik inte återses i mätdatat. Därefter faller fältet snabbare i Comsol 1 än det gör i mätningarna. Detta kan tillskrivas effekterna som trästolpen har på fältet. Den är inte fullt ledande, som fallet i Comsol 2, och inte helt som luft (torr stolpe), fallet i Comsol 1. Comsol 3 är inkluderat som ett referensfall för att visa hur fältet beter sig när hela stolpen antas vara luft (torr stolpe utan hackspettsskydd). Vi ser även att Comsol 1 och Comsol 3 sammanfaller efter ca 15,1m. 4 (10)

59 2.4 Slutsats 2.5 Felkällor God överensstämmelse mellan mätdata och simuleringar. Implementeringen av trä behöver undersökas för att förbättra modellen. Implementeringen av hackspettsskyddet kan göras mer detaljerat för att förbättra modellen. Här antas att mätningarna är gjorda 0,2 m ut från stolpen efter diskussion med författarna av [1] men avvikelser från detta slår mycket hårt på resultatet. Författarna av [1] berättar att mätningarna inte var enkla att genomföra och att vind, elasticitet i repet med mera kan ha inverkat på resultatet. Det vill säga mätningarna ger en bra fingervisning men är inte nödvändigtvis helt korrekta för fallet 0,2 m ut från stolpen. 5 (10)

60 3 400 kv Stålstolpe I [1] genomfördes en mätning av den elektriska fältstyrkan längs ett stolpben på en 400 kv ledning i Mellansverige. Stolpen kan ses i Figur 4 och parametrarna som används i modellen presenteras tabell 2. Figur 4. Stolpe för 400 kv. Mätningarna i rapporten görs längst insidan av det vänstra stolpbenet. (Bild är tagen från [1]). Tabell 2. Parametrar för stålstolpe 400 kv Parametrar Spänning [kv] 406 Linarea [mm 2 ] 593 (Triplex) c-c Triplex, liksidig 450 [mm] Lindiameter [mm] 31,8 Fasavstånd [mm] Höjd till faslina [m] 20,5 Höjd till regel [m] 26,5 Isolator längd [mm] (10)