Rapport R Elektrisk fältstyrka vid rondning och underhållsarbete i stationsmiljö av Joacim Törnqvist & Göran Olsson

Transkript

1 Elektrisk fältstyrka vid rondning och underhållsarbete i stationsmiljö av Joacim Törnqvist & Göran Olsson

2 Författare Joacim Törnqvist, Göran Olsson Datum Distribution till Edward Friman, Svenska kraftnät; Kundens referens Antal sidor i 23 huvuddokument STRIs projektnr Distribution STRI Copyright: Rapport version 2.1 sid 1-3 VD, Q, K, P, PO, E (Elin) Utan skriftligt tillstånd från STRI AB får publicering eller kopiering av innehållet i denna rapport endast ske i sin helhet.

3 Sida 1 (23) Sammanfattning I och med införandet den 1 juli 2016 av den nya föreskriften från Arbetsmiljöverket om arbetstagares exponering för elektriska och magnetiska fält [1], finns ett intresse hos Svenska kraftnät av att kartlägga förekommande fältnivåer i samband med rondning och underhåll av ställverksapparater i deras ställverk och stationer. Då tidigare beräkningar och mätningar visat att det är det elektriska fältet som är mest kritiskt har arbetet fokuserat på detta. Underhållsåtgärder som utförs som AMS (Arbete Med Spänning) har inte undersökts. Rapporten bygger på resultat från mätningar i 130 kv-, 220 kv- samt 400 kvställverk i södra och mellersta Sverige. Mätresultaten är indelade i kategorier baserade på aktivitetstyp (rondning och underhåll av olika typer av apparater). Resultatdelen inleds med att visa mätresultaten för rondning av stationer, sedan följt av underhållsaktiviteter i fallande grad med högst E-fältexponering först (det totala maximala E-fältet alla bidrag inkluderade). Resultaten visar att E-fältet vid rondning på något avstånd från jordade stativ och dylikt kan överstiga 10 men inte 20 kv/m i 220 och 400 kv stationerna. Det är mer tveksamt om nivån är så hög i 130 kv stationerna, men närmare stativ mm passeras 10 kv/m även i dessa anläggningar. Detta innebär att vid tillträde till dessa anläggningar finns risk för att den lägre insatsnivån enligt EU-direktivet, Låg AL = 10 kv/m, överskrids. Vid rondning och annat lättare underhållsarbete utfört från marknivå kan man i vissa mer extrema fall komma nära den högre insatsnivån, Hög AL = 20 kv/m. Vissa underhållsaktiviteter har identifierats där underhållspersonal riskerar att utsätta sig för E-fält som kan överstiga Svenska kraftnäts rekommenderade gräns på 24 kv/m. Särskilt avses: belysningsstolpar (44 kv/m), CT (36 kv/m), CVT (34 kv/m), brytare (27 kv/m) och frånskiljare (23 kv/m). E-fältnivåerna vid avläsning av stöträknare på ventilavledare och arbete vid elcentraler och kopplingsskåp samt underhåll på transformatorer kan utföras utan problem (< 7 kv/m). Som regel ökar E-fältexponeringen med spänningsnivån i stationen men den är även starkt beroende av fackkonfigurationer och driftläget. En annan bidragande orsak till höga E-fält är t.ex. om underhållet utförs i ett ytterfack. Det finns i många fall stora möjligheter för underhållspersonalen att minska exponeringen med hjälp av avskärmning och positionering. Mycket kan här vinnas genom att ta fram en arbetsmetodik och verktyg som minimerar exponeringen (men inte på bekostnad av andra säkerhetsåtgärder, helhetsrisken måste alltid bedömas). Tabellen nedan sammanfattar resultaten.

4 Sida 2 (23) Apparat eller situation E tot : Kommentarer ( generella iakttagelser ) min -max [kv/m] Rondning: Allmänna ytor 1 17 E-fältet kan överstiga 10 kv/m, men högsta uppmätta fält överstiger inte 20 kv/m. Lokal fältförstärkning ger upphov till de högsta fälten. Belysningsstolpar, byte av ljuskälla Rutiner för lampbyte behövs, alt. ombyggnad av armaturen. Strömtransformatorer 2 36 Skärmning rekommenderas vid ommärkning av Spänningstransformatorer 5 34 kablar. Placering av apparaten relativt jordade strukturer är avgörande för nivån på fältet. Brytare, kontroll av manometer och manöverdon Frånskiljare av 2-pelartyp, putsning av kontakter 7 27 Sats för flytt av manometer finns. Arbete vid manöverdon kan underlättas genom enkel skärmning Öppnas mot apparat i annat fack. Kan bli hög fältförstärkning vid kontakterna. Skylift med skärmad korg rekommenderas. Ventilavledare, kontroll av 1 7 Kraftig fältförstärkning nära stativet. stöträknare Elcentral och kopplingsskåp Ca 5 Reaktor, transformator, 1 2 kontroll av gasvakt, Normalt inga problem med höga E-fält. torkapparat mm De tekniska riktlinjerna bör lämpligen kompletteras med relevanta krav på E-fält så att apparater och utrustning redan under designfasen anpassas till att ge en god arbetsmiljö. Leverantören bör således kunna tillhandahålla dokumentation som visar fältbilden runt apparaten och lokalt där underhållsåtgärder krävs. Dessa resultat bör i förekommande fall redovisas för både 1- och 3-fasiga apparatuppställningar och avse de miljöer i ställverket där apparaterna normalt placeras.

5 Sida 3 (23) Innehåll Sammanfattning... 1 Innehåll Inledning Bakgrund EU-direktiv och riktlinjer avseende E-fält Svk fördjupad riskanalys Inledning EU-direktiv och riktlinjer avseende E-fält Genomförande Metod och avgränsning Mätinstrument Typiska platser i stationsmiljö med höga E-fält Kort/allmän översikt över undersökta stationer Resultat Rondning Belysningsstolpar Strömtransformator (CT) Spänningstransformator (CVT) Brytare Frånskiljare Ventilavledare Elcentral och kopplingsskåp Reaktor (transformator) Sammanfattning av resultat Diskussion och slutsatser E-fältexponering vid rondning och underhållsaktiviteter Rondning Allmänt Rekommendationer och fortsatta studier Referenser Bilaga 1: STRI-rapport R , Elektriska fält i stationsmiljö Bilaga 2: STRI UTM16-655, Elektrisk fältstyrka i samband med underhåll av frånskiljare Bilaga 3: STRI UTM16-659, Elektrisk fältstyrka i samband med underhåll av brytare (DCB), mättransformatorer (CVT/CT) och belysningsstolpar Bilaga 4: STRI UTM16-662, Elektrisk fältstyrka i samband med byte av strömtransformatorer och rondning av station

6 1 Inledning Rapport R Arbete i luftisolerade högspänningsställverk medför exponering för elektriska och magnetiska fält. Sådan yrkesexponering omfattas av den nya föreskriften från Arbetsmiljöverket om arbetstagares exponering för elektriska och magnetiska fält [1], vilken trädde i kraft den 1 juni Sida 4 (23) Svenska kraftnät har därför uppdragit åt STRI att göra en inventering av förekommande fältnivåer i olika typer av luftisolerade ställverk, och då med särskild inriktning på arbetspositioner vid olika typer av underhållsarbete. I denna rapport behandlas endast det elektriska fältet då det är detta som förväntas vara en mer kritisk faktor än det magnetiska fältet. Tidigare studier visar att förekommande högsta nivåer på det elektriska fältet är i nivå med aktuella insatsvärden. Den här rapporten sammanfattar resultat från mätningar av elektriska fält i ställverksmiljöer utförda i samarbete mellan STRI AB och Svenska kraftnät. 2 Bakgrund I detta avsnitt följer bakgrund till projektet och Svenska kraftnäts riktlinjer. 2.1 EU-direktiv och riktlinjer avseende E-fält Svk fördjupad riskanalys Svenska kraftnät har tagit fram en riskanalys avseende elektriska fält (E-fält) vid arbete med ny- och ombyggnad av ställverk och ledningar (exempelvis [2] och kapitel 2 i Bilaga 1). Dokumentet, som bl a innehåller definitioner, genomgång av EU-direktivets krav, Svenska kraftnäts ställningstaganden och förslag på mer generella åtgärder, ger en god introduktion till ämnet. Bedömningarna i Svk:s rapport bygger på EU-direktivet 2013/35/EU, AFS 2016:3, ICNIRP Guidelines från 2010 samt på nuvarande kunskapsnivå. Delar av Svenska kraftnäts riskanalys återges mycket kortfattat nedan Inledning I och med att EU-direktiv 2013/35/EU, minimikrav avseende EMF för arbetstagare [3] trädde i kraft 2013 och att Arbetsmiljöverket har gett ut en föreskrift, AFS 2016:3 [1], som motsvarar EU-direktivet, kommer arbetsgivare att mer specifikt behöva hantera risker med avseende på elektriska och magnetiska fält EU-direktiv och riktlinjer avseende E-fält I AFS 2016:3 [1] finns det två definierade insatsnivåer för arbete i miljöer med förhöjda nivåer av elektriska fält: låg och hög Action Level (AL/insatsnivå). Är de elektriska fälten under nivån för låg AL bör personalen klara sig utan speciella skyddsåtgärder. Om fältstyrkan överskrider nivån för låg AL ska arbetsgivaren vidta skyddsåtgärder (t.ex. jordning av metallkonstruktioner, potentialutjämning, information till arbetstagare, m.m.) och då kan man tillåta arbete i nivåer upp till hög

7 Sida 5 (23) AL. Om E-fältet överstiger hög AL ska utvärdering ske mot inre inducerade E-fält i vävnader och gränsen för hälsorisker, ELV2, se nedan. Enligt EU-direktivet har de två AL-nivåerna följande värden: Låg AL: 10 kv/m (vid 50 Hz) Hög AL: 20 kv/m (vid 50 Hz) Nivåerna ovan bygger på homogena fält, vilket sällan är fallet vid arbete runt olika metallstrukturer. Vid inhomogena fält anger EU-direktivet att AL-nivåerna ska jämföras mot det maximala beräknade eller uppmätta värdet där en arbetstagares kropp eller kroppsdel ska befinna sig. Detta leder till en försiktig bedömning av arbetstagares exponering. Nivåerna ovan är inte definitiva gränser. Man kan överskrida dessa så länge som de grundläggande begränsningarna 1, de s.k. ELV:erna (Exposure Limit Values, gränsvärde för exponering i AFS 2016:3), inte överskrids. Dessa nivåer avser den interna elektriska fältstyrkan inne i vävnader i kroppen. EU-direktivet har två ELVnivåer 2 : ELV för sensoriska effekter ( ELV1 ): 99 mv/m o Avser sensoriska effekter av elektriska fält på det centrala nervsystemet (CNS) i huvudet, dvs fosfener (upplevda ljusblixtar) och mindre transienta förändringar i vissa hjärnfunktioner (t.ex. upplevd svindel, yrsel). ELV för hälsoeffekter ( ELV2 ): 778 mv/m o Avser direkta hälsoeffekter och avser stimuli av alla vävnader i det perifera nervsystemet (PNS) och centrala nervsystemet (CNS). Detta värde avser det högsta lokala värdet i kroppen, inklusive huvudet. Båda värdena avser värden för frekvensen 50 Hz. Om man använder Dimbylows konverteringsfaktorer [5] kan man räkna fram motsvarande yttre fält. Beräkningarna är sammanställda i tabellen nedan. ICNIRP:s basic restrictions anges inom parentes. 1 Grundläggande begränsningar är en översättning av uttrycket Basic restrictions som används av ICNIRP [4]. 2 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.

8 Sida 6 (23) Tabell 2-1: Sammanställning av olika begränsningar för E-fält. E-fält CNS, ELV1, sensoriska effekter (huvud, hjärna) Gränser, ELV:er (RMS-värden för 50 Hz) Konverteringsfaktorer: ICNIRP Guidelines 2010 (sid 824) 99 mv/m (100 mv/m) 1,7-2,6 mv/m/kv/m Dimbylow 2,02 mv/m/kv/m (jordad kvinnlig modell) Resulterande max exponering av yttre E-fält PNS, ELV2, hälsoeffekter (kroppen, inkl. huvudet) 778 mv/m (800 mv/m) mv/m/kv/m 33,1 mv/m/kv/m (huden, PNS) ~50 kv/m ~24 kv/m Svenska kraftnäts bedömning är som följer: Yttre inhomogena E-fält ska begränsas till 24 kv/m för bålen, halsen och huvudet. Yttre homogena E-fält ska begränsas till 20 kv/m, dvs AL Hög. För underarmar accepteras upp till 50 kv/m och för händer kan högre fält accepteras [7] om fältet är mycket lokalt. The Exposure Limit Equivalent Field [6] Om den elektriska fältstyrkan är högre än insatsnivåerna (AL) ska det utredas om även den inre elektriska fältstyrkan (ELV) överstigs vilket kräver sofistikerade mänskliga modeller och mjukvara för beräkning. Målet med studier av detta slag är bland annat att fastställa förhållandet mellan det externa elektriska fältet och det inducerade inre fältet i människokroppen. The Exposure Limit Equivalent Field eller LEF som det förkortas, är den lägsta homogena externa elektriska fältstyrka som kan inducera interna elektriska fält i nivå med Exposure Limit Values eller ELV. LEF finns även för magnetiska fält men det ligger inte inom ramen för detta projekt och har därför utelämnats. LEF kan bestämmas genom att studera dosimetriskt bestämda värden. Från ICNIRP 2010 [4] ges då: LEF = kv/m, vilket stämmer väl överens med Svenska kraftnäts riktlinjer.

9 3 Genomförande Detta avsnitt beskriver vilka metoder och mätinstrument som använts. Rapport R Denna rapport sammanfattar tidigare resultat över vilka E-fältsnivåer som främst underhållspersonal exponeras för vid olika typer av underhållsarbete, och därtill även övrig personal vid aktiviteter såsom ex. rondning i stationsmiljö. Sida 7 (23) 3.1 Metod och avgränsning Vid sammanställandet av denna rapport har resultat samlats in från tidigare mätningar. Resultaten presenteras i sin helhet och diskuteras sedan i slutet. 3.2 Mätinstrument Vid de följande redovisade mätningarna har två olika fältinstrument kommit till användning. Båda instrumenten kan mäta E-fältet i tre riktningar och EHP 50 C kan dessutom mäta både B- och E-fält. Båda instrumenten är av frifältstyp, d v s de mäter E-fältet utan jordreferens. För detta placeras instrumenten (för C.A 42 endast mätproben) på ett isolerande stativ och kommunikationen med dator för EHP-50 C och med handenhet för C.A 42 sker via optisk fiber. Fibern gör det möjligt att upprätthålla minst ca 4 meters avstånd till observatören, vilket bedöms vara tillräckligt för att ge liten påverkan på fältet [10]. Temperatur och relativ luftfuktighet uppmättes med hjälp av en Testoterm 625. Mer data om instrumenten ges nedan: Narda Safety Test Solutions. EHP-50 C EHP-50 C är en programmerbar fältanalysator för B- och E-fält, med kommunikation till dator via optisk fiber samt med loggerfunktion för automatisk mätning och lagring av data i själva mätinstrumentet. Nödvändiga inställningar görs via datorn. Vid de redovisade mätningarna var instrumentet anslutet till en mindre bärbar dator via en ca 30 m lång optisk fiber. Viktigare data för EHP 50-C ges nedan. Instrumentnummer: STRI S-056 Tillverkningsnummer: 352WN80611 Frekvensområde: 5 Hz 100 khz Mätområde, E-fält: 0,01 V/m 100 kv/m. Max: 200 kv/m vid 50 Hz Mätområde, B-fält: 1 nt 10 mt. Max: 20 mt vid 50 Hz Känslighet, E-fält: 0,01 V/m Känslighet, B-fält: 1 nt Likformighet mellan de tre mätriktningarna: ± 1 db Linjearitet, E-fält: ± 0,2 db (1 V/m 100 kv/m) Linjearitet, B-fält: ± 0,2 db (200 nt 10 mt) Intern datalogger: Mätning var 30:e sek eller var 60:e sek

10 Sida 8 (23) FFT Inbyggd Frekvensområden: 100, 200, 500 Hz, 1, 2, 10 och 100 khz Temperaturdrift: ± 0,05 db mellan 10 och +23 gr C, RH = 40 % ± 0,01 db mellan +23 och +50 gr C, RH = 40 % Drift pga fuktighet: ± 0,05 db mellan 20 % och 50 %, T = 23 gr C ± 0,05 db mellan 50 % och 80 %, T = 23 gr C Storlek och vikt: 92 x 92 x 109 mm. 525 gram Drifttid: > 10 timmar vid normal drift > 150 timmar vid lågeffekt drift Kommunikation: Via optisk fiber, maximalt 80 m Kalibreringsintervall: 2 år, senaste kalibrering utförd i september Chauvin-Arnoux. C.A 42 inkl mätprob EF 400 för E-fält Instrumentnummer: STRI S-051 Tillverkningsnummer: AEK Frekvensområde: 10 Hz 400 khz Mätområde, E-fält: 1 V/m 30 kv/m. Mätområde, B-fält: 10 nt 20 mt. Känslighet, E-fält: ± 2 % Känslighet, B-fält: ± 3 % FFT Inbyggd Precision vid 23 C och RH 50% Band 1 5 Hz 3,2 khz: ± 3% C och ± 15%RH Temperaturområde: 0 till 50 C Fuktighetsområde: 20 till 80 % RH (utan kondensering) Temperaturdrift: E-fält: ± 2% B-fält: ± 1% Storlek och vikt: 266 x 144 x 60 mm. 950 gram Drifttid: > 2,5 timmar med bakgrundbelysning > 6 timmar utan bakgrundsbelysning Kommunikation: Via optisk fiber Kalibreringsintervall: 2 år. Giltig tom Augusti 2017 Testoterm 625 Temperatur och relativ luftfuktighet mättes med en Testoterm 625, STRI instrumentnummer T-190 och kalibrerad med 1-årsintervall senast i november 2015.

11 4 Typiska platser i stationsmiljö med höga E-fält Rapport R Sida 9 (23) I stationsmiljö är det vanligt att de höga E-fälten (i relation till stationen i övrigt) återfinns på utsidan av ytterfaserna på facken, där det E-fältsdämpande bidraget från en närliggande ledare av annan fas ligger en bit bort. I fallet då ytterfasen i ett fack ligger längst ut på stationsområdet kan E-fältsnivåerna därför vara extra höga just där. För att illustrera detta har Figur 4-1 tagits fram. Ett 400 kv typställverk har byggts upp i programmjukvaran EMF-4, som är en s.k. applet i EPRI [9] och det resulterade (ostörda) E-fältet har beräknats. Ett enklare program i Matlab används för att projicera beräknade fältvärden på stationsområdet. Typställverket är det normala vid nybyggnation, med följande dimensioner: Samlingsskena: fasavstånd 5,0 m och 11,6 m från marknivå till ledarrör. Fack: fasavstånd 5,5 m och 7,3 m från marknivå till ledarrör Fackens bredd: 21,0 m (5,0 + 5,5 + 5,5 + 5,0 m) Luftledningen ansluter vid mittportalen 21,5 m ovan mark. Luftledningens fasavstånd vid första stolpen är 11,0 m Det är tydligt att E-fältnivåerna är som högst i utkanten av stationsområdet vid/utanför fackets ytterfas där ett högsta värde på kv/m beräknats på 2 m höjd över mark.

12 Sida 10 (23) Figur 4-1 Beräkning av E-fält 2 m ovanför marken i EMF-4, EPRI, för ett 400 kv ställverk som visualiserats med hjälp av Matlab. Syftet är att visa att ett ostört E-fält ofta är som högst vid/utanför ytterfaserna (gul färg). I detta fall finns det även bidrag från samlingsskenan och en överliggande luftledning där fältet är som starkast (12-13 kv/m).

13 5 Kort/allmän översikt över undersökta stationer Rapport R Sida 11 (23) Resultatdelen inleds med rondning och fortsätter med underhållsaktiviteter i fallande E-fältexponeringsgrad (det totala maximala E-fältet alla bidrag inkluderade). Resultaten för stationerna A-F är hämtade direkt från STRI-rapport R från 2015 med mätresultat från 2009 och 2015 (bilaga, kapitel 10). Rapporten täcker rondning och olika typer av underhållsarbete i stationsmiljö för 130 kv, 220 kv samt 400 kv ställverk av olika ålder. Resultaten för stationerna G-I är hämtade från bilagor i kapitel 11, 12 och 13 vilka omfattar mätningar från 2016 vid olika typer av underhållsarbeten och rondning i stationsmiljö. Mätningar har utförts i tre olika 400 kv ställverk i mellersta och södra Sverige. 6 Resultat 6.1 Rondning Rondning avser besiktning och inspektion ståendes på marknivå (mätproben placerades ca 1,8-2 m ovan mark). Se sammanfattade resultat i Tabell 6-1. Tabell 6-1 Den uppmätta elektriska fältstyrkan vid rondning av ställverk med varierande driftspänningar och på olika platser. Station Ställverks -spänning [kv] Situation E tot : min - max [kv/m] Kommentarer A 130 Rondning 1-17 Maxvärdet orsakas av fältförstärkning invid det jordade stativet till en brytare och dess manöverdon. B 220 Rondning 5 11 Maxvärdet inträffade under en av samlingsskenornas ytterfaser och i ett område utan jordade strukturer med skärmverkan. D 400 Rondning 5 17 Maxvärdet inträffar ca 30 cm från ett kopplingsskåp till en brytare. F 400 Rondning På körvägar och ställverksplan. Höga nivåer särskilt under slack mellan brytare och stödporslin. I 400 Rondning 1 12 Maxvärde inträffar strax utanför ytterfas nära ett frånskiljarstativ. Bilaga

14 Sida 12 (23) Generella iakttagelser: Det är inte ovanligt att E-fältet överstiger 10 kv/m vid rondning. Vid normal rondning från marknivå skall man däremot inte behöva räkna med ett E-fält överstigande 20 kv/m. Fältförstärkning sker oftast i närhet till jordade apparatstativ, kopplingslådor och manöverdon. Höga E-fält kan även noteras på körvägar under slackar. 6.2 Belysningsstolpar Då och då måste lamporna i belysningsstolparna bytas ut vilket kan medföra förhöjd E-fältexponering för underhållspersonalen. Se resultat i Tabell 6-2. Tabell 6-2 Den uppmätta elektriska fältstyrkan vid underhåll av stationsbelysning (byte av lampa i belysningsstolpar). Station Ställverks -spänning [kv] H 400 Byte av lampa Situation E tot : min - max [kv/m] Kommentarer Mycket höga fältstyrkor vid extremfall. Högsta E-fältet inträffar med mätproben strax ovanför lamphöjd. Belysningsstolpen befinner sig ett par meter utanför ytterfas med mycket lågt utsläckningsbidrag från andra faser och utan skärmningsverkan från andra jordade stativ. Bilaga 3 Generella iakttagelser: 44 kv/m är en mycket hög fältstyrka, långt över den gräns på 24 kv/m som Svenska kraftnät satt som gräns för exponering av huvud och bål. Rutiner för skärmning vid lampbyte, alternativt en ombyggnation av stationsbelysningen skulle kunna minska E-fältexponeringen vid denna typ av underhållsarbete.

15 6.3 Strömtransformator (CT) Rapport R Sida 13 (23) Underhållsarbete utförs för en CT ofta med hjälp av mindre A-stegar för att nå upp till kopplingslådorna. E-fältmätningar utfördes både i höjd med toppkärlet, i höjd med kopplingslådan och i höjd med stege under kopplingslåda. Se resultat i Tabell 6-3. Tabell 6-3 Den uppmätta elektriska fältstyrkan vid underhåll och byte av strömtransformatorer. Station Ställverksspänning [kv] Situation H 400 Ommärkning av kablar I 400 Montering av ny strömtransformator E 400 T.ex. ommärkning av kablar Spänning i fack E tot : min - max [kv/m] Kommentarer JA 9 36 Ommärkning av kablar är ett specialfall och tillhör inte vanligt underhåll. NEJ 2 3 Slackarna på båda sidor om strömtransformatorn är jordade vilket ger en starkt skärmande effekt. JA 4-29 E-fältstyrka invid kabelstege, kopplingslåda och apparatstativ. Horisontalfältet förstärks kraftigt vid dessa punkter och är som regel högre desto högre upp över marken som mätproben befinner sig. Maxvärde inträffar ca 3 m ovan mark (högsta uppmätta höjd). Bilaga Generella iakttagelser: Ommärkning av kablar är ett specialfall och tillhör inte vanligt underhåll. Trots detta är det något som inträffar och ett arbete som emellanåt kan behöva göras. 36 kv/m är en mycket hög fältstyrka, en bra bit över den gräns på 24 kv/m som Svenska kraftnät satt som gräns för exponering av huvud och bål. Det förekommer att detta underhållsfall inträffar emellanåt för underhållspersonalen.

16 Sida 14 (23) Underhållsarbetet på station I visar att det går att kraftigt reducera exponeringen för det yttre elektriska fältet genom skärmning. 6.4 Spänningstransformator (CVT) Underhållsarbete krävs emellanåt på både ström- och spänningstransformatorer och då oftast i höjd med kopplingslådan om inte enheten måste bytas ut helt och hållet. Anledningen till underhållet kan vara t.ex. ommärkning av kablar. Underhållsarbete utförs för en CVT ofta med hjälp av mindre A-stegar för att nå upp till kopplingslådorna. Se resultat i Tabell 6-4 Tabell 6-4 Den uppmätta elektriska fältstyrkan vid underhåll av spänningstransformatorer. Station Ställverksspänning [kv] Situation F 400 Inspektion av CVT H 400 Arbete i höjd med kopplingslådan E 400 Inspektion av CVT/ rondning Spänning i fack E tot : min - max [kv/m] Kommentarer Okänt 5 Bredvid stativ till CVT. JA Mätning i höjd med kopplingslådan på en CVT. E-fältstyrkan varierar kraftigt beroende på vilken sida om CVT:n som mätningen utförs. Lägst värde erhålls på den sida som skärmas av en mittstolpe. JA 5 17 Högst värden fås mycket nära apparatstativet ett par dm under kopplingslådan. Bilaga Generella iakttagelser: Det högsta uppmätta E-fältet på 34 kv/m är ungefär 42 % högre än den gräns på 24 kv/m som Svenska kraftnät anger för exponering av huvud och bål. Det är mest troligt att underhållspersonalen befinner sig på samma sida som kopplingslådan i händelse av t.ex. ommärkning av kabel. Som lägst uppmättes i detta fall ca 21 kv/m. Kopplingslådans placering relativt stolpar, stativ mm. har stor inverkan på E- fältexponeringen vid underhållsarbete på en CVT (gäller egentligen alla typer av underhåll och inte enbart på CVT:er). Fältbilden varierar från fall till fall beroende på hur omgivningen ser ut, men generellt gäller att stora jordade stativ och stolpar i närheten kan ha en skärmande effekt som minskar E-fältexponeringen från

17 Sida 15 (23) närliggande faser. Helhetsbilden är därför avgörande i planeringen. Grundläggande teori om hur det elektriska fältet beter sig runt jordade strukturer skulle kunna hjälpa underhållspersonalen att förbättra sina arbetsmetoder för att minska exponeringen (t.ex. andra angreppvinklar och verktyg). 6.5 Brytare Se resultat i Tabell 6-5. Tabell 6-5 Den uppmätta elektriska fältstyrkan vid underhåll och kontroll av brytare. Station Ställverksspänning [kv] Situation C 220 Arbete vid manöverdon F 400 Arbete vid manöverdon H 400 Till/frånslackning av brytare E 400 Inspektion av brytare ståendes på marken Spänning på fack E tot : min - max [kv/m] Kommentarer JA Mätning invid manöverdon på Sprecherbrytare. JA Högst fält uppmättes vid manöverdonen på brytarna. Arbete på högt placerade manometrar gav upphov till smärtsamma gnisturladdningar för personalen (ej uppmätt i detta fall). NEJ 7 12 Mätning i höjd med flaggorna på en icke spänningssatt brytare. JA Högst fält fås i närheten av det jordade stativet till brytaren. Bilaga Generella iakttagelser: Brytarnas manöverdon och manometrar kräver tillsyn och det finns därför anledning att stå framför manöverdonet med dörren öppen och även att sträcka sig upp mot manometern, som sitter i höjd med manöverdonets övre del. Beroende på brytarnas placering i ställverket blir fältbilden något olika; en brytare längst ut mot kanten kan förväntas ha högre fält än en brytare placerad längre in i ställverket. Sannolikt ligger den elektriska fältstyrkan vid en spänningssatt brytare i 400 kv ställverk i många fall en bra bit över den höga insatsnivån i AFS 2016:3 (20 kv/m).

18 Sida 16 (23) 6.6 Frånskiljare Station Ställverksspänning [kv] G G Situation Frånskiljarunderhåll ståendes i en skyliftkorg. Putsning av kontakter Spänning på fack E tot : min - max [kv/m] Kommentarer NEJ 0 1 Pantograffrånskiljare NEJ Tvåpelarfrånskiljare: Se generella iakttagelser nedan. Bilaga 2 2 Generella iakttagelser: Frånskiljarnas kontakter behöver putsas ibland och detta sker med delvis (eller helt) öppen frånskiljare. En 2-pelarfrånskiljares armar öppnas då mot en frånskiljare i nästa fack som kan vara spänningssatt. I denna position fås en påtaglig fältförstärkning mot kontakten, detta framgår tydligt av det uppmätta E-fältet. Den nedre mätpositionen är någon decimeter under kontakten och den övre i stort sett i nivå med denna. Den totala fältstyrkan ökar från kv/m i den nedre till drygt 23 kv/m i den övre positionen. Ett jordat skärmande metallnät kan användas för att skärma en arbetare i en skyliftkorg vid underhåll på frånskiljarkontakterna. 6.7 Ventilavledare Se resultat i Tabell 6-6. Tabell 6-6 Den uppmätta elektriska fältstyrkan vid avläsning av räkneverk på stöträknare. Station Ställverksspänning [kv] Situation C 220 Avläsning av räkneverk på stöträknare F 400 Avläsning av räkneverk på stöträknare Spänning på fack E tot : min - max [kv/m] Kommentarer Bilaga JA JA 1-1

19 Sida 17 (23) Generella iakttagelser: Placerade mellan brytare och transformator finns en grupp ventilavledare med stöträknare vars räkneverk skall kontrolleras. För att se räkneverkets siffror krävs att man står nära stöträknaren och stativet till ventilavledaren. I detta läge finns en förstärkning men fältet är lågt. På lite längre håll är den mer måttlig. 6.8 Elcentral och kopplingsskåp Se resultat i Tabell 6-7. Tabell 6-7 Den uppmätta elektriska fältstyrkan vid elcentraler och kopplingsskåp. Station Ställverksspänning [kv] Situation F 400 Inspektion av kopplingsskåp och elcentral etc. Spänning på fack E tot : min - max [kv/m] Kommentarer Bilaga N/A Generella iakttagelser: Arbete vid- och inspektion av elcentraler och kopplingsskåp som en arbetare lätt kommer åt från markhöjd verkar inte bidra till en hög E-fältexponering, åtminstone inte så att fältstyrkan överstiger låg insatsnivå. 6.9 Reaktor eller transformator Se resultat i Tabell 6-8. Tabell 6-8 Den uppmätta elektriska fältstyrkan på stege lutad mot transformator Station Ställverksspänning [kv] Situation F 400 Klättring upp på transformator med hjälp av stege. Spänning på fack E tot : min - max [kv/m] Kommentarer JA 1 2 Plattformen på transformatorn bedömdes vara avskärmad från det elektriska fältet varför fältet längs stegen mättes istället. Bilaga 1

20 Sida 18 (23) Generella iakttagelser: Utgör inget problem m.a.p. E-fältstyrka Sammanfattning av resultat Se sammanfattning i Tabell 6-9. Tabell 6-9 En sammanfattning av min- och maxvärde från rondningen och alla de olika undersökta ställverksapparaterna. Alla generella iakttagelser återges ännu en gång för överskådlighet i kolumnen till höger. Tabellen fortsätter på flera sidor. Apparat eller situation E tot : Kommentarer ( generella iakttagelser ) min -max [kv/m] Rondning: Allmänna ytor 1 17 Det är inte ovanligt att E-fältet överstiger 10 kv/m vid rondning. Vid normal rondning från marknivå skall man däremot inte behöva räkna med ett E-fält överstigande 20 kv/m. Fältförstärkning sker oftast i närhet till jordade apparatstativ, kopplingslådor och manöverdon. Höga E-fält kan även noteras på körvägar under slackar. Belysningsstolpar kv/m är en mycket hög fältstyrka. Rutiner för skärmning vid lampbyte, alternativt en ombyggnation av stationsbelysningen skulle kunna minska E-fältexponeringen vid denna typ av underhållsarbete. Strömtransformatorer 2 36 Ommärkning av kablar är ett specialfall och tillhör inte vanligt underhåll. Det går att kraftigt reducera exponeringen för det yttre elektriska fältet genom skärmning. Spänningstransformatorer 5 34 Det elektriska fältet mättes runt en CVT, med en högsta uppmätta E-fältstyrka 34 kv/m. Det är mest troligt att underhållspersonalen befinner sig på samma sida som kopplingslådan i händelse av t.ex. ommärkning av kabel. Som lägst uppmättes i detta fall ca 21 kv/m. Kopplingslådans placering relativt stativ, stolpar mm. har stor inverkan på E-fältexponeringen vid underhållsarbete.

21 Sida 19 (23) Apparat eller situation Etot: Kommentarer ( generella iakttagelser ) min -max [kv/m] Brytare 7 27 Brytarnas manöverdon och manometrar kräver tillsyn och det finns därför anledning att stå framför manöverdonet med dörren öppen och även att sträcka sig upp mot manometern, som sitter i höjd med manöverdonets övre del. Beroende på brytarnas placering i ställverket blir fältbilden något olika; en brytare längst ut mot kanten kan förväntas ha högre fält än en brytare placerad längre in i ställverket. Sannolikt ligger den elektriska fältstyrkan vid en spänningssatt brytare i 400 kv ställverk i många fall en bra bit över den höga insatsnivån (20 kv/m). Det finns idag ett kit att köpa för att flytta ner manometern och därigenom minska E- fältexponeringen. Frånskiljare: 2-pelartyp Frånskiljarnas kontakter behöver putsas ibland och detta sker med delvis (eller helt) öppen frånskiljare. Armarna öppnas då mot en frånskiljare i nästa fack och som kan vara spänningssatt. I denna position fås en påtaglig fältförstärkning mot kontakten, detta framgår tydligt av det uppmätta E-fältet. Den nedre mätpositionen är någon decimeter under kontakten och den övre i stort sett i nivå med denna. Den totala fältstyrkan ökar från kv/m i den nedre till drygt 23 kv/m i den övre positionen. Ett skärmande metallnät kan användas för att skärma en arbetare i en skyliftkorg vid underhåll på frånskiljarkontakterna. Ventilavledare 1 7 För att se räkneverkets siffror krävs att man står nära stöträknaren och stativet till ventilavledaren. I detta läge är fältförstärkningen orsakad av stativet påtaglig. På lite längre håll är den mer måttlig. Framför elcentral och kopplingsskåp Reaktor (transformator): Stege till plattformen Ca 5 Utgör inget problem m.a.p. E-fältstyrka. 1 2 Utgör inget problem m.a.p. E-fältstyrka

22 7 Diskussion och slutsatser Rapport R Sida 20 (23) Den elektriska fältstyrkan har mätts i ett antal luftisolerade ställverk för kv. Syftet har varit att få en bättre insikt i hur fältbilden ser ut där personal har anledning att vistas en kortare eller längre tid i samband med rondning eller lättare underhållsarbete. Underhållsåtgärder som utförs som AMS (Arbete Med Spänning) har inte undersökts. Totalt har en modern 130 kv station, två äldre 220 kv stationer och sex 400 kv stationer studerats. Det aktuella driftläget och stationens layout medför mer eller mindre unika situationer vilket bidrar till svårigheter i att dra några generella slutsatser. Mätvärdena kan dock användas som indikation för att bedöma risken för att underhålls- och rondningspersonal utsätts för förhöjda E-fältnivåer. 7.1 E-fältexponering vid rondning och underhållsaktiviteter Rondning Mätningarna har visat att E-fältet på något avstånd från jordade stativ och dylikt kan överstiga 10 men inte 20 kv/m i 220 och 400 kv stationerna. Det är mer tveksamt om nivån är så hög i 130 kv stationerna, men närmare stativ mm passeras 10 kv/m även i dessa anläggningar. Detta innebär att vid tillträde till dessa anläggningar finns risk för att den lägre insatsnivån enligt EU-direktivet, Låg AL = 10 kv/m, överskrids. Detta ställer krav på potentialutjämning och särskild arbetsberedning/metodbeskrivning. Berörd personal skall informeras om detta och det gäller även personal som sysslar med gräsklippning, ogräsrensning, snöröjning mm. Vid rondning och annat lättare underhållsarbete utfört från marknivå kan man i vissa mer extrema fall komma nära den högre insatsnivån, Hög AL = 20 kv/m. Vissa underhållsaktiviteter har identifierats där underhållspersonal riskerar att utsätta sig för E-fält som kan överstiga Svenska kraftnäts rekommenderade gräns på 24 kv/m. Särskilt avses: Belysningsstolpe: Lampbyte i belysningsstolpar (upp till 44 kv/m). CT: Arbete vid kopplingslåda på CT (upp till 36 kv/m). E-fältexponeringen vid byte av CT kan dock reduceras kraftigt ned till mellan 1-3 kv/m med hjälp av skärmande jordningar. CVT: Arbete vid kopplingslåda på CVT (upp till 34 kv/m) beroende på CVT:ns rotation och hur omgivningen ser ut. Det undersökta fallet visade sig dock ge lägsta möjliga E-fältexponering (ca 21 kv/m). Kopplingslådans placering mot jordat stativ är gynnsam och bör eftersträvas (skärmande effekt). Brytare: Den elektriska fältstyrkan varierar mycket med brytartyp och omgivning, och kan för arbete vid manöverdon ligga mellan kv/m.

23 Rapport R Sida 21 (23) De högre värdena i intervallet kan enligt personalen ge upphov till smärtsamma gnisturladdningar. Närmare apparatstativen och intill manöverdon till brytare fås en betydande fältförstärkning. I den äldsta stationen uppmättes 17 kv/m nära ett manöverdon. I stationen som är av medelålder gavs möjlighet att närmare studera kontroll av manometer på brytare och brytarens manöverdon. Manometern sitter nära stativets övre kant och fältstyrkan blir därför hög. Vid arbete med en manometer på en brytare uppmättes ca 27 kv/m där entreprenören tidigare haft sitt huvud. Det är däremot inte troligt att Svenska kraftnäts gräns på 50 kv/m för händerna överskrids vid detta arbete. Arbete från stege i denna miljö skall föregås av riskbedömning och särskild arbets- /metodbeskrivning. För att undvika smärtsamma gnisturladdningar skall potentialutjämning ske. Detta kan lämpligen ske genom att personen använder en E-fältsoverall som jordas. De gamla overaller som fortfarande lär användas bör dock bytas ut mot sådana som uppfyller dagens krav på flamsäkerhet. Vid kontroll av manöverdonet uppmättes kv/m, med den högre fältstyrkan mätt vid mitten av skåpet. Kontroll av manometer och manöverdon på detta sätt utförs stående på en liten stege. Frånskiljare: Mätvärdena för E-fältet vid en 2-pelarfrånskiljare visar att underhållspersonalen i viss mån själva kan vidta åtgärder för att minska exponeringen. Genom att arbeta från baksidan på frånskiljarens stativ med frånskiljarens armar bara delvis öppna går det att i detta specifika fall få ner exponeringen från drygt 23 kv/m till under 16 kv/m. Ventilavledare, elcentral och transformator/reaktor: E-fältnivåerna för avläsning av stöträknare på ventilavledare och arbete vid elcentraler och kopplingsskåp samt underhåll på transformatorer/reaktorer kan utföras utan problem (< 7 kv/m). Som regel ökar E-fältexponeringen med spänningsnivån i stationen men den är även starkt beroende av fackkonfigurationer och driftläget. En annan bidragande orsak till höga E-fält är t.ex. om underhållet utförs i ett ytterfack. Det finns i många fall stora möjligheter för underhållspersonalen att minska exponeringen med hjälp av avskärmning, positionering och potentialutjämning. Mycket kan här vinnas genom att ta fram en arbetsmetodik och verktyg som minimerar exponeringen (men inte på bekostnad av andra säkerhetsåtgärder, helhetsrisken måste alltid bedömas). 7.2 Allmänt Mätningarna i 130 kv stationen visar att E-fältet är 5-6 kv/m på lite längre avstånd från apparatstativ och dylikt. Närmare sådana kan totalfältet uppgå till ca 17 kv/m, orsakat av kraftig förstärkning av de horisontella fältkomponenterna. I 220 kv stationerna är den allmänna nivån på E-fältet något högre. På avstånd från stativ är fältet i allmänhet mindre än 10 kv/m, men jordade strukturer kan ge upphov till en betydande förstärkning av de horisontella fältkomponenterna. Mätningar invid manöverdon till brytare visar att E-fältet kan uppgå till närmare 15 kv/m i sådana positioner där underhållspersonalen kan ha sitt huvud vid vissa arbetsuppgifter som

24 Sida 22 (23) utförs stående på stege. Arbete från en mindre trappstege ger möjlighet att komma upp med huvudet nära de jordade stativens övre kant och likaså att komma åt manöverdon och kopplingslådor på högre höjd. Vid sådant arbete är risken stor att Hög AL = 20 kv/m överskrids. Den allmänna nivån på E-fältet stiger ytterligare i 400 kv stationerna. I den äldsta och nu rivna stationen uppmättes generellt över 10 men inte mer 15 kv/m på lite längre avstånd från apparatstativ. Situationen är densamma i stationen som är av medelålder; E-fältet är på några utvalda fria platser som högst ca 14 kv/m. I den senast byggda 400 kv stationen mättes ca 10 kv/m i områden som inte påverkas av apparatstativ. Troligen kan den elektriska fältstyrkan vid manometer på brytare och manöverdon begränsas genom att manometern flyttas ner eller genom enkla skärmningsåtgärder. Ett litet nättak eller kanske bara en enkel bygel som går ut över och förbi manometern och manöverdonet bör kunna begränsa fältstyrkan i tillräcklig mån. Även befintliga apparater bör utan större besvär kunna kompletteras på detta sätt. De tekniska riktlinjerna bör lämpligen kompletteras med relevanta krav på E-fält så att apparater och utrustning redan under designfasen anpassas till att ge en god arbetsmiljö. Leverantören bör således kunna tillhandahålla dokumentation som visar fältbilden runt apparaten och lokalt där underhållsåtgärder krävs. Dessa resultat bör i förekommande fall redovisas för både 1- och 3-fasiga apparatuppställningar och avse de miljöer i ställverket där apparaterna normalt placeras. 8 Rekommendationer och fortsatta studier Utbildningsmaterial till underhålls- och rondningspersonal. Arbetsmetodik och verktyg/utrustning för att minimera E-fältexponeringen utan att öka den totala risken för olyckor. De tekniska riktlinjerna bör lämpligen kompletteras med relevanta krav på E- fält så att apparater och utrustning redan under designfasen anpassas till att ge en god arbetsmiljö. Leverantören bör således kunna tillhandahålla dokumentation som visar fältbilden runt apparaten och lokalt där underhållsåtgärder krävs. Dessa resultat bör i förekommande fall redovisas för både 1- och 3-fasiga apparatuppställningar och avse de miljöer i ställverket där apparaterna normalt placeras.

25 Sida 23 (23) 9 Referenser [1] Elektromagnetiska fält. Arbetsmiljöverkets föreskrifter om elektromagnetiska fält och allmänna råd om tillämpningen av föreskrifterna. AFS 2016:3 [2] Friman, E.: Fördjupad riskanalys med avseende på E-fält vid nybyggnation av Grönviken 400 kv-station. Svenska kraftnät [3] Europaparlamentets och rådets direktiv 2013/35/EU an den 26 juni 2013 om minimikrav för arbetstagares hälsa och säkerhet vid exponering för risker som har samband fysikalisk agens (elektromagnetiska fält) i arbetet (20:e särdirektivet enligt artikel 16.1 i direktiv 89/391/EEG). [4] Guidelines for limiting exposure to time-varying electric and magnetic fields (1Hz to 100 khz). ICNIRP Guidelines Inkl. Erratum November [5] Dimbylow, P.: 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 , pp [6] Guide for implementing directive 2013/35/EU on electromagnetic fields, ENTSO-E, [7] Hamnerius, Y., Nilsson, T: 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 i Paris den [8] Carlsson, P., Lundkvist, J., Olsson, G., STRI, Friman, E., Svenska kraftnät: Besvär av elektriska fält i samband med arbeten vid den nya transformatorstationen i Sege. Rapport R STRI, Ludvika [9] EPRI: AC Transmission Line Reference Book 200 kv and above. Third Edition, [10] IEC Ed :12. Measurement of DC magnetic, AC magnetic and AC electric fields from 1 Hz to 100 khz with regard to exposure of human beings Part 1: Requirements for measuring instruments.