SYSTEM MHANDLING Flackarp-Arlöv, fyra spår Elektr romagnetiska fält- Tekniskt PM PM, 2012-09-21
Godkänd µ SYSTEMHANDLING Elektromagnetiska fält- Tekniskt PM PM, 2012-09-21 [Delprodukt] Skapad av: Dzevad Islamovic, Rejlers Ingenjörer Fackansvarig: Elkraft Interngranskad av: Mikael Malmgren, Rejlers Ingenjörer Dokumentdatum: 2012-09-21 Datum då originalet är klart för publicering Diarienr/Ärendenr: TRV 2010/35145 Version: 3 Uppdragsnr: 102531 Godkänd: Marie Minör
Elektromagnetiska fält- Tekniskt PM PM, 2012-09-21 Innehållsförteckning 1. Inledning... 5 2. Sammanfattning... 5 3. Syfte... 6 4. Avgränsningar... 6 5. Förutsättningar... 7 6. Metoder... 8 7. Förutsättningar för beräkningar... 10 8. Teknisk information... 10 9. Sammanfattning av EM-fälts beräkningar... 11 10. Bilagor... 14
Elektromagnetiska fält- Tekniskt PM PM, 2012-09-21 1. Inledning Flackarp- Arlöv är ett projekt för utbyggnaden av befintlig dubbelspårsträcka på Södra stambanan mellan Flackarp, km 604+400 och Arlöv, km 612+475 till fyrspårssträcka. 2. Sammanfattning Trafikverket tillämpar försiktighetsprincipen och arbetar för bl. a. att begränsa magnetfälten. Trafikverket anser att försiktighetsprincipen är uppfylld om långtidsmedelvärdet inte överskrider 0,4 µt på platser där människor stadigvarande vistas. En generell bedömning som görs är att på ett avstånd av 25 m från järnvägen är magnetfältet, som kan relateras till järnvägen, normalt svagare än de som i medeltal förekommer i svenska bostäder. Trafikverkets policy kring EMF, elektromagnetiska fält, redovisas på Trafikverkets hemsida: http:/www.trafikverket.se/privat/miljo-ochhalsa/halsa/elektromagnetiska-falt. Utbredningen av EM-fält (vidare i texten förkortning EMF) visas som funktion av avstånd till järnvägen. Detta PM visar vid vilket avstånd från järnvägen den rekommenderade gränsen på 0,4 μt nås. För olika ledningskonfigurationer visas rekommenderade gränsen på 0,4 μt i förhållande till objekt kring järnvägen. För begränsning i höjdled, se figur 1. I byggskedet kommer avståndet mellan de tillfälliga spåren och bebyggelse på östra sidan i Åkarp och Hjärup att bli mindre jämfört med idag. En utredning kring detta har gjorts och nödvändiga åtgärder vidtagits. Det redovisas på ritning var gränsen på 0,4µT ligger längs den projekterade tillfälliga anläggningen. Den tillfälliga anläggningen är projekterad för att minimera påverkan på intilliggande fastigheter. I syfte att förstärka banmatningssystemet i Skåne kommer Trafikverket att etablera en ny omformarstation (omriktarstation) i utkanten av Lund. Med denna åtgärd skall alla tåg på sträcka Flackarp Arlöv matas dubbelsidigt från Malmö omformarstation söderifrån och norrifrån från KC Lund. 5 (14)
Elektromagnetiska fält- Tekniskt PM PM, 2012-09-21 3. Syfte Syftet med detta PM är att teoretiskt beräkna EMF och dess utbredning längs berörd järnvägssträcka uttryckt i antal meter från det yttersta spårets mitt. Det skall visa var ett beräknat dygnsmedelvärde på gränsen 0,4 µt ligger. Detta PM utgör underlag för projektering av elkraftsanläggningar, i syfte att skapa en anläggning där det elektromagnetiska fältet hålls inom föreslagna riktvärden. Detta PM skall ses som det första steget i tidigt skede av projektering, enligt Trafikverkets försiktighetsprinciper. 4. Avgränsningar Arbetet har avgränsats till att gälla närområdet längs befintlig sträckning, då de elektromagnetiska fälten snabbt avtar exponentiellt med avståndet. Det har förutsatts att försiktighetsprincipen är normerande för det fortsatta arbetet och att det skall strävas efter en anläggning som uppfyller försiktighetsprincipens intentioner. Beräkningar har gjorts med simulerad data, som tagits fram i samband med simulering av trafikeringsscenario för 2030, se trafikeringsunderlag, PM, datum 2012-10-02. För slutläget är EMF beräknade vid objekt som befinner sig på ett horisontellt avstånd från yttersta spårmitt, samt avstånd till gräns där 0,4 µt anses ligga. I kapitel 9 i detta PM finns avstånd i tabellform för några karakteristiska ledningskonfigurationer i x-, y- och z-koordinater uttryckta i m. Se Figur 1. 6 (14)
Elektromagnetiska fält- Tekniskt PM PM, 2012-09-21 5. Förutsättningar 5.1. Allmänt om elektromagnetiska fält Allt liv på jorden utsätts för elektriska och magnetiska fält. För allmän information om elektromagnetiska fältet, se Trafikverkets hemsida www.trafikverket.se. 5.2. Riktvärden förr magnetfält Med magnetsfältsnivån i aktuell miljö avsess magnetfältsnivån i områden där människor återkommande kan förväntas vistas under en längre tid, exempelvis bostäder, skolor, daghem och arbetsplatser. Med normal magnetsfältsnivå avses det, efter beräkning eller fleraa mätningar, erhållna genomsnitts svärdet på magnetfälte i den aktuella miljön vid sådana förhållanden som kan anses återspegla fältnivånn under lång tid(dygn). 5.3. Nuläge Idag ligger närmaste bostadsbebyggelsen i Åkarp och Hjärup H näraa på båda sidor av järnvägen till skillnad från Arlöv där bebyggelse, i huvudsak 7 (14)
Elektromagnetiska fält- Tekniskt PM PM, 2012-09-21 industrifastigheter, ligger på östra sidan. I Arlöv, norr om Lommavägen, finns bostadsbebyggelse öster om befintligt dubbelspår. Nuvarande anläggning består av elektrifierat dubbelspår med dubbla återledare monterade i ktl-stolpar för respektive spår. För att bedöma EMF för nuläget har Trafikverket utfört mätningar under juli månad 2012 i Arlöv, Åkarp och Hjärup. Resultat av mätningar och beräknade dygnsmedelvärde av elektromagnetiska fältet finns redovisade i bilaga 1. Utifrån inmäta resultat av EMF har det gjorts beräkningar på vilka avstånd gränsvärdet på 0,4 µt kan förväntas ligga. Gränsvärde på 0,4 µt visas grafisk på ritning över magnetfältsutbredning för nuläget. Se bilaga 2! 5.4. Slutläge Beräkningar för slutläge är utförda och resultat visas grafiskt på bifogade ritningar. Dygnsmedelvärde av EMF har beräknats och avståndet från yttersta spårmitt till gräns 0,4 µt uppnås har tagits fram. Beräkningarna är utförda för olika ledningskonfigurationer. Se bilaga 3. 5.5. Tillfällig anläggning Beräkningar för tillfälliga anläggning är gjorda och resultatet har visats i bifogade planritningar för tillfällig anläggning. Vid tillfälliga spårsträckningar har det identifierats vissa objekt där tillfälliga anläggningar kommer närmare eller ligger helt intill objekt. Vid de objekt som ligger nära tillfälliga spår har det beräknats ett dygnsmedelvärde för EMF och identifierats där gränsen för dygnsmedelvärde ligger på 0,4 µt. I byggskedet vid plattformar i Åkarp har tillämpats sektionerad kontaktledninganläggning. Det är en åtgärd för att reducera EMF i och med det minska dygnsmedelvärde till nivån under 0,4 µt. Detta med hjälp av Å- och F-kablar så anordnade att det underlättar utförandet. 6. Metoder Med utgångspunkt från spårplan, tänkt trafikeringsscenario och olika ledningskonfigurationer för kontaktledningsanläggning, kan magnetfältets utbredning beräknas och förutsättningar för framtida bebyggelser och verksamheter analyseras. 8 (14)
Elektromagnetiska fält- Tekniskt PM PM, 2012-09-21 Vid tågpassage kommer strömmen att variera, vilket har tagits hänsyn till vid beräkningarna. Det har ävenn beaktats hur ledningarna är placerade i förhållande till varandra. Beräkningar av EMF för tillfälliga anläggningar med befintligt b banmatningssystem och beräkningar av EMF för slutläge med nytt banmatningssystem. Resultatet av beräkningarna visass i bifogade e ritningar längs sträckan, för olika ledningskonfigurationer. Detta avser bryggor längs linjen, bryggor på plattformar, konventionell ktl- två dubbla spår. Även ktl i tunnel med krymptt systemhöjd och delvis på geografisk läge för driftjordpunkter och sugtransformatorer. Beräkningarna baseras på magnetfältet H runt en cylindrisk ledare som för strömmen I[A] och avståndet r[m] blir: H = I/(2π * r) [A/m]. Se figur 2. Figur 2: Magnetiska fält f bildar slutna fältlinje kring strömförandee ledare. Den magnetiska flödestätheten B uppgår till 0,2 µt (=200 nt) en meter från en ledare som för strömmenn (I)=1 A Det är den magnetiska flödestätheten B [T] som man egentligen e vill beräkna, kontrollera och mäta. För flödestätheten B i icke magnetiserbara material som luft gäller: B = µ o * I/ /(2 * π * r) [T][ med siffervärdet för µo = 4 * π * 10-7, 9 (14)
Elektromagnetiska fält- Tekniskt PM PM, 2012-09-21 Således: B = 2 * 10-7 * I/r [T], eller enklare i vårt fall: B = 0.2 * I/r [µt]. För enkelhetens skull används framöver ordet fält för flödestätheten B. 7. Förutsättningar för beräkningar Beräkningarna är utförda enligt nedanstående förutsättningar: 1. Trafikeringsscenario PM 2012-10-02 med status godkänt material till Järnvägsplan. 2. Kopplingsschema för kontaktledninganläggning Flackarp-Arlöv fyra spår med utplacerade sugtransformatorer och driftjordpunkter 3. Kontaktledningskonfiguration enligt Projekterad kontaktledningsanläggning -slutläge ver 01.00, Systemhandling 2013-03-01. 4. Nytt banmatningssystem med nyetablerad Omformarstation i Lund och befintlig omformarstation i Malmö. Installerad effekt i omformarstation i Lund förutsätts vara dimensionerad för att mata alla tåg norr om Lund på SSB mot Hässleholm och norr om Lund på VKB mot Kävlinge (Åstorp) och till hälften av belastning på denna sträcka. 5. Vid EMF beräkningarna har utgåtts från normalt driftläge, beräknat med en dubbelsidig matning för sträckan Flackarp Arlöv och utan transitströmmar på sträckan. Sträckan beräknas vara dubbelmatad med 75 A per spår från Lund- respektive Malmö omformarstation. 8. Teknisk information Projekteringsförutsättningar Simuleringar har gjorts för tågtyper som kommer att trafikera på sträckan enligt trafikeringsscenariot 2030. Ström som tågen tar från ktl-tråden, som direkt påverkar EMF värdet, har beräknats utifrån effektuttagen man fick fram vid simulering för respektive tågtyp och spänningen har beräknats till 15,5 kv. Det elektromagnetiska fältet för objekt vid järnvägen beror på var exakt objektet ligger i förhållande till vissa komponenter (sugtransformatorer och driftjordpunkter) i banmatningssystemet. Det högsta värdet för EMF uppstår vid punkter där ström från spåret (S-rälen) matas tillbaka till ktl systemet. 10 (14)
Elektromagnetiska fält- Tekniskt PM PM, 2012-09-21 Dipolen ktl-återledare kan ha olika utbredning p.g.a. att återledare kan ha olika läge beroende på ledarkonfiguration och därmed avstånd till ktltråden. T.e. x. vid s.k. linjeuppsättning placeras återledare i ktl-linjestolpe i höjd med ktl-tråd. Detta till skillnad mot uppsättning på ktl-bryggor där återledare placeras längre bort från ktl-tråd på höjden 8,9 m med längre avstånd till ktl-tråd, som innebär större EMF i jämförelse med linjeuppsättning. På bryggor vid plattformar får inte återledarna hänga över plattformar, utan skjuts inåt nästan strax ovanför sin ktl-tråd så att EMF vid sådan förläggning vid plattformar ligger nästan i fas med EMF från dipolen ktl - S räl. I tunnlar och vid plattformar brukar man förlägga återledare som kabel i kanalisation vid yttersta spåret så att avståndet mellan sådan förlagd återledare och ktl-tråd blir inte mindre, utan betydligt större med större EMF som direkt påföljd. 9. Sammanfattning av EM-fälts beräkningar 9.1. Slutläge Resultat av beräkningarna över EMF utbredning för slutläge har även visats grafisk. Se bilaga 3. Beräknat avstånd d[m] till närmsta spårmitt med EMF på B=0,4µT Nytt banmatnings-system med ny omformarstation i Lund Avstånd västerut Avstånd österut i Berörd sträcka x [m] y [m] Sträckan med dubbelspår d=13,75 d=13,75 linjestolpeuppsättningar Bryggor på linje d=13,75 d=13,75 d=14 d=14 z=18 Bryggor plattformar Hjärup och ev Stationsbron Avstånd z[m] Överbyggnad-Tunnel d=13,5 d=13,5 z=17 I tunneln i Åkarp används konventionell kontaktledning, vilket innebär att återledningen och kontaktledningen ligger nära tunneltaket. Värde på dygnsmedelvärde av EMF för eventuella objekt direkt på tunneltaket blir väldigt höga p.g.a. att både ktl-tråd och återledare ligger väldigt nära till tunneltaket. Beräknade värdena för dygnsmedelvärde på tunneltaket upp till andra våning, ca 9 m från tunneltak som motsvarar 17 m från RÖK anses vara rimliga höjder där ger EMF dygnsmedelvärde ligger under 11 (14)
Elektromagnetiska fält- Tekniskt PM PM, 2012-09-21 gränsen på 0,4 µt. Vid ktl-anläggning förlagda i ktl-bryggor liggerr begränsningar i höjdled högre, cirka 18 m från RÖK. 9.2. Tillfälliga anläggningar Resultat av beräkningarna över EMF utbredning för tillfällig anläggning har visatss grafisk i bilaga 4. 9.3. Redovisning av åtgärder Nedan visas det åtgärder som vidtas för att reducera EMF. Konventionell ktl-anläggning utförs enligt Figur 3. 9.3.1. Sektionerad ktl-anläggning Vid den tillfälliga anläggningen i Åkarp har spåren kommit nära bebyggelsen, ner till 15m. 1 Av praktiska skäl har kablarna flyttats till östra sidan av spåren för att elimineraa risker under byggskedet. Vid denn tillfälliga anläggningen i Åkarp har det införts F- och Å- kablar och o även tillämpat - sektionerad ktl-anläggning på sträckan. F- och Å- kablarna för båda spåren är förlagdaa på östra sidan av spåren. Den föreslagna åtgärden visas på Figur 4. 12 (14)
Elektromagnetiska fält- Tekniskt PM PM, 2012-09-21 9.3.2. Överskjutande bryggorr Vid delar av tillfälliga anläggningar i Flackarp och Hjärup har dett tillämpats överskjutande bryggor eftersom det är olämpligt att ha en ktl- förändrade ledarkonfigurationerr har magnetfältsutbredning högre EMF stolpe intill anslutningen av det befintliga spåret. På delsträckor med som resultat. Magnetfältberäkningarna är utförda och redovisade e grafisk på ritningar över magnetsfältsutbredning för tillfälliga anläggning. Se bilaga 4. 13 (14)
10. Bilagor 1. Bilagaa 1, Mätning och beräkning av magnetfält juli månad 2012 i projektet Flackar Arlöv, daterad 2012-08-15 2. Bilagaa 2, Befintlig anläggning, ritningarr 3. Bilagaa 3, Slutläge, ritningar 4. Bilagaa 4, Tillfällig anläggning, ritningar, Trafikverket, 291 25 Kristianstad, Besöksadress: Björkhemsvägen 17 Telefon: 0771-9211 921, Texttelefon: 0243-7955 90 www.trafikverket.se/flackarp-arlov