MEDDELANDE UTM16-653 Till Avd Datum Projnr Sida Svenska kraftnät Pär Ridderstolpe, Edward Friman Kopior till P 2016-06-22 86644.85 1(9) Från, tfn Göran Olsson, 0240-795 32 Ver. 1.1 Beräkning av magnetisk flödestäthet invid den planerade transformatorstationen Snösätra Innehåll 1 Inledning... 2 2 Stamnätsstationen CT536 Snösätra... 2 3 Beräkningsprogram... 2 4 Beräkningsmodell... 2 5 Beräknad magnetisk flödestäthet... 5 6 Slutsats... 5 7 Referenser... 9
MEDDELANDE UTM16-653 Sida 2 (9) 1 Inledning Svenska kraftnät planerar att bygga en ny stamnätsstation i Högdalen i södra Stockholm. Den nya stationen kommer att få namnet Snösätra och ligga söder om järnvägen Älsjö-Farsta Strand, mellan Högdalen och Fagersjö. I stationen kommer markförlagd kabel för 400 kv att knytas samman med luftledningar för 220 och 400 kv. Väster om den planerade stationen finns två bostadsfastigheter och därför finns ett intresse av att kartlägga den magnetiska flödestätheten (magnetfältet) i detta område. 2 Stamnätsstationen CT536 Snösätra Den planerade stationen Snösätra skall matas via ett förband bestående av tre parallella grupper med vardera tre enfaskablar för 400 kv. Ut från stationen, i riktning mot sydväst, går en 400 kv luftledning mot Ekudden och mot nordväst går två parallella luftledningar för 220 kv. Inom stationsområdet finns förutom vanliga ställverksapparater två transformatorer T1 och T2 och en shuntreaktor X1, för kablarnas anslutning finns dessutom nio stycken kabelavslut. 3 Beräkningsprogram Den magnetiska flödestätheten (magnetfältet) har beräknats med en 3D-metod som anvisas i EPRI AC Transmission Line Reference Book 200 kv and Above som EMF-7 [1]. Metoden bygger på Biot-Savarts lag och summerar flödestätheten vektoriellt från ett givet antal ledarelement. Indata till beräkningen är ledarelement som definieras med ström, fasläge och ändpunktskoordinater i rummet. För luftledningar kan programmet skapa linbågar från given höjd i infästningspunkterna och minimihöjd i spannet. Generellt gäller att strömmen antas flyta i ledarnas centrumlinjer, vilket har betydelse vid beräkningar av fältet nära ledarna. På längre avstånd, som för de nedan redovisade beräkningarna, har detta endast en helt obetydlig inverkan. 4 Beräkningsmodell Följande indata till beräkning av den magnetiska flödestätheten har lämnats av Svenska kraftnät men uppgifterna skall betraktas som preliminära: De i beräkningsmodellen använda strömmarna är framtida uppskattade strömmar som beräknats med en framtida planerad nätbild och ett framtida uppskattat effektbehov. Figur 1 visar en situationsplan över stationen med luftledningar och de två närmast liggande fastigheterna. Kabelförbandet syns inte på denna ritning. I Figur 2 visas en detalj av en översiktskarta med alternativa sträckningar för kabelförbandet Örby- Snösätra. I beräkningsmodellen antas kablarna vara förlagda omedelbart söder om Magelungsvägen och gå fram till och korsa Snösätravägen. I denna punkt viker kablarna av i riktning nordost och följer stationens staket mot väster. I höjd med kabelavsluten i stationens nordvästra del viker kablarna av och går in på stationsområdet. Av de olika alternativa sträckningar som finns för kabelförbandet är det denna som ger de högsta magnetfältsnivåerna vid de två fastigheterna väster om stationen. Förbandet består av 3x3 kablar för 400 kv. Strömmen är jämnt fördelad med 300 A per kabelgrupp, totalt 900 A. Strömriktningen är in mot stationen. Kablarna antas vara förlagda enligt Figur 3.
MEDDELANDE UTM16-653 Sida 3 (9) Figur 1. Situationsplan visande den nya stationen med luftledningar och närliggande fastigheter. Figur 2. Detalj av översiktskarta visande alternativa sträckningar av kabelförbandet Örby-Snösätra visas med turkos färg.
MEDDELANDE UTM16-653 Sida 4 (9) Figur 3. Kabelkonfiguration använd vid beräkningarna i detta meddelande. Figur från Svk 2016-05-25. I riktning sydväst går en 400 kv luftledning som längre bort viker av mot Ekudden. Spannet söder om ändstolpe AS1 har modellerats 330 m långt och med en minsta höjd av 7,8 m. Strömmen har antagits vara 600 A och riktningen är ut från stationen. Mot nordost går två parallella luftledningar för 220 kv. Spannen från transformatorerna T1 och T2 till stolparna AS2 och AS3 har antagits ha en minimihöjd av 19,3 m. De följande spannen, till stolparna V1 och V2, har antagits ha en minimihöjd av 15,0 m.
MEDDELANDE UTM16-653 Sida 5 (9) Spannen inom stationsområdet, från mittportalen och till AS1, AS2, AS3 och till kabelfacket har alla antagits ha minimihöjden 19,3 m. Horisontella avstånd inom stationsområdet har hämtats från situationsplanen (Figur 1). Vertikala mått som höjd ledare i fack, till samlingsskena och till linor ut från mittportalen överensstämmer med de som normalt används i Svenska kraftnäts 420 kv stationer. Vid beräkningen har stationens driftläge antagits varit sådant att magnetfältet blir maximalt, d v s följande gäller: Strömmen (900 A) går från kabelfacket via ett kort spann över till mittportalen, sedan ner till 7,5 m ovan mark och till den sydliga samlingsskenan. Därefter via skenan till nästa fack där 600 A går via facket, upp i mittportalen och ut till ledningen mot Ekudden. Via tredje facket från väster räknat går 193 A upp via mittportalen och ett kort spann till transformator T1. Från T1 och mot stolpe AS2 är strömmen 370 A. Via det fjärde facket går likaså 193 A via mittportalen och till transformator T2. Vidare ut mot stolpe AS3 är strömmen 370 A. Det slutgiltiga läget av kabelförbandet Örby-Snösätra är inte fastställt utan den sträckning som redovisas här är endast ett möjligt alternativ, men där kabelförbandet kan förväntas påverka magnetfältet nära bostadshusen. Kabelsträckningar längre norrut, närmare järnvägen, förväntas ge ett lägre magnetfält i området runt de två husen. Även för luftledningen mot Ekudden är situationen något oklar och den modell som använts här är ett möjligt alternativ och som kan förväntas ha inverkan på magnetfältsnivån invid bostadsfastigheterna. För koordinatsättning har ett lokalt koordinatsystem använts med X-axeln längs ställverkets mittportal och Y-axeln genom den västligaste av mittstolparna och genom de två samlingsskenornas ändpunkter mot väster, se Figur 4. Höjdsättningen i modellen baseras på en horisontell markyta. Den kompletta beräkningsmodellen omfattar 113 ledare varav 27 st har modellerats som linbågar med vardera fem segment. Modellen visas i Figur 5. 5 Beräknad magnetisk flödestäthet Generellt gäller att den magnetiska flödestätheten har beräknats för 1,0 m ovan en horisontell mark. Flödestätheten har beräknats för ett större område som begränsas av linjerna X = -120 m och X= -30 m och mellan linjerna Y = -100 m och Y = 75 m, se Figur 4. I Figur 6 visas beräkningsområdet med gränsen för 0,4 T markerad och i Figur 7 visas samma beräkningsresultat lagd ovanpå situationsplanen. Magnetfältet överstiger 0,4 T ovan kabelförbandet och väster om stationen, där kabelförbandet ansluter. Flödestätheten har även beräknats för punkter på de två bostadshusen där magnetfältet är som högst. I Figur 4 har dessa punkter markerats med A och B. Punkt A, X = -78,8 m; Y = 47,4 m: Beräknat magnetfält: 0,12 T. Punkt B, X = -87,5 m; Y = 18,2 m: Beräknat magnetfält: 0,25 T. 6 Slutsats Med den använda beräkningsmodellen och de givna förutsättningarna i övrigt kommer inte magnetfältsnivån vid de två bostadsfastigheterna att överskrida 0,4 T.
MEDDELANDE UTM16-653 Sida 6 (9) Figur 4. Lokalt koordinatsystem och område för beräkning av magnetfält. Läget av kabelförbandet visas med en blå linje.
MEDDELANDE UTM16-653 Sida 7 (9) Figur 5. Beräkningsmodellen i horisontell vy. Översikt ovan och detalj nedan. Översikten visar även den rektangel där magnetfältet beräknats.
MEDDELANDE UTM16-653 Sida 8 (9) Figur 6. Beräknad magnetisk flödestäthet med gränsen för 0,4 T markerad.
MEDDELANDE UTM16-653 Sida 9 (9) Figur 7. Beräknat magnetfält. Gränsen för 0,4 T markerad med blått på situationsplanen. 7 Referenser [1] EPRI AC Transmission Line Reference Book 200 kv and Above. Third Edition. EPRI, Palo Alto, CA, USA. 2005.