NOTAT
OPPDRAG 10221673-01 DOKUMENTKODE 10221673-01-RIEn-NOT-001
EMNE Magnetfeltberegninger TILGJENGELIGHET Åpen
OPPDRAGSGIVER Skagerak Nett AS OPPDRAGSLEDER Stian Bjornes
KONTAKTPERSON SAKSBEHANDLER Stian Bjornes
KOPI ANSVARLIG ENHET 10105020 Elkraft Oslo
SAMMENDRAG
Multiconsult har utarbeidet dette notatet som tillegg for konsesjonssøknad for utvidelse av Brevik transformatorstasjon. Notatet beskriver magnetiske felt som følge av nytt planlagt høyspenningsanlegg.
Notatet vurderer størrelsen på de magnetiske feltene som oppstår rundt jordkablene og transformatorene i det nye anlegget. Det gis videre vurderinger av mulig innvirkning på mennesker og ytre miljø i samsvar med gjeldende grenseverdier og anbefalte nivåer. Til slutt identifiseres mulige risikoreduserende tiltak.
Beregninger av magnetiske felt er utført for ulike strømførende komponenter, med utgangspunkt i verste tilfelle.
Resultatene av beregningene viser at:
• Magnetfelt som genereres av nytt høyspenningsanlegg er under grenseverdien til offentligheten på 200 μT.
• Magnetfelt i nærliggende boliger og andre bygninger er under utredningsnivå på 0,4 μT.
• Mennesker eksponeres ikke for magnetfelt som er over gjeldende grenseverdier i norsk lov
Gitt gjeldende grenseverdier kreves det ingen tiltak for området, da magnetfeltene som oppstår rundt stasjonen og tilhørende kabeltraséer ikke overskrider grenseverdiene for eksponering av offentligheten eller yrkesmessig eksponering.
Det kreves heller ingen tiltak i forhold til eksponering i bolighus og andre nærliggende bygninger, da magnetfeltene i disse bygningene ligger under utredningsnivået.
Magnetfeltene overskrider utredningsnivået kun på enkelte områder tilknyttet transformatorstasjonen og
kabeltraséene. Ingen av disse områdene anses som steder offentligheten vil oppholde seg over lang tid. Det foreslås likevel at berørte naboer informeres om hensynssone tilknyttet eksponering for magnetfelt i de områdene hvor magnetfeltet overstiger utredningsnivået.
1 Innledning
Bakgrunn og hensikt
Etablering av nytt høyspentanlegg vil medføre at det genereres et magnetfelt fra det strømførende utstyret. Da høyspentanlegget ligger i nærheten av eksisterende bebyggelse er konsesjonssøkeren pliktet til å gjøre en utredning av forventede fremtidige magnetfelt.
Dette notatet vurderer feltstyrken på magnetfelt fra nytt strømførende utstyr med følgende betraktninger:
• Mulig innvirkning på mennesker, arbeidsmiljø og ytre miljø
• Samsvar med relevante grenseverdier og anbefalte nivåer
• Identifisering av risikoreduserende tiltak
Omfang
Følgende strømførende utstyr er inkludert i denne studien:
• Kraftkabler i jord
• Transformatorstasjon
Omfanget av denne studien inkluderer beregninger og vurderinger av forventede magnetfelt fra høyspent 50 Hz vekselstrøm (AC) kraftkabler og transformatorer, og vurderer resultatene i forhold til internasjonale og nasjonale standarder og anbefalinger. Eksisterende utstyr som ikke omfattes av endringene er ikke vurdert.
2 Underlag til magnetfeltvurderinger
Formel for magnetfelt
Formelen angitt under for beregning av magnetfelt i kabler, påvirkes i hovedsak av tre faktorer:
• Strømstyrke gjennom kabelen (I)
• Avstand mellom de tre fasene i et linje/ kabelsett (d)
• Avstand til kabelen (r)
For å forenkle beregningsgrunnlaget forutsettes en uendelig lang trasé forlagt uten
retningsendringer. Dette er en vanlig tilnærming for denne typen tunge kabelinstallasjoner.
Þ Eller:
(1)
Hvor k er en konstant:
Formelen viser førøvrig at magnetfelt avtar eksponentielt med avstanden fra kilden som genererer feltet.
Ved å legge en kabel i tett trekant blir avstanden mellom fasene minimal, noe som reduserer magnetfelt betraktelig. I tillegg er avstanden mellom alle tre fasene lik og magnetfelt utlikner hverandre i stor grad. Når faseavstanden økes eller trekantsymmetrien brytes (f.eks. ved flat forlegning av kabler i stedet for trekant) spres de elektromagnetiske feltene rundt kablene og magnetfeltet øker. I tillegg til å redusere magnetfelt for flat forlegning, hvor fasene i et kabelsett ligger ved siden av hverandre, er trekantforlegning også plassbesparende.
3 Grenseverdier og utredningsnivå
Grenseverdier
I Strålevernforskriften §5 og §6 [1] gjøres ICNIRP Guidelines for Limiting Exposure to Time-Varying Electric and Magnetic Fields (1 hz – 100 khz) [2] gjeldende som norske grenseverdier:
• All eksponering av mennesker for ikke-ioniserende stråling skal holdes så lav som god praksis tilsier.
• Retningslinjer og grenseverdier innen optisk stråling og elektromagnetiske felt, gitt i siste oppdaterte versjon av Guidelines on limited exposure to Non-Ionizing Radiation [2] fra den Internasjonale kommisjonen for beskyttelse mot ikke-ioniserende stråling, gjelder som forskrift.
• Ved 50 Hz gjelder 1000 µT som grenseverdi for yrkesaktiv befolkning eksponert for magnetfelt og 200 µT for generell offentlighet.
Utredningsnivå
Direktoratet for strålevern og atomsikkerhet (DSA), tidligere Statens strålevern, har forvaltningsmyndighet på strålevern i Norge.
Med utgangspunkt i Strålevernforskriften/ ICNIRP [2] har DSA definert et utredningsnivå for
magnetfelt nær vekselstrøms høyspentanlegg (50Hz) på 0,4 µT [1] for langvarig eksponering. Dette er ingen absolutt grenseverdi, ei heller en tiltaksgrense. Magnetfelt skal beregnes ut fra et
gjennomsnittsnivå gjennom året, dvs. baseres på den gjennomsnittlige strømgjennomgangen over året.
Netteier / utbygger skal ved oppføring av nye høyspentanlegg eller oppgradering av eksisterende anlegg, utrede om magnetfeltet i nærliggende bygg med langvarig opphold kan bli høyere enn 0,4 µ T som fø lge av t iltaket. Dette gjelder hovedsakelig der barn har langvarig opphold; i skoler, barnehager og boliger.
Siden utredningsnivået ikke er en grenseverdi eller tiltaksgrense, skal det ved eksponering over 0,4 µT vurderes enkle tiltak slik at magnetfeltene kan holdes så lave som praktisk mulig. Det skal tas hensyn til miljø, estetikk og kostnader, samtidig som tilsiktet nytte oppnås.
Det samme kravet gjelder for den som er ansvarlig for planlegging og oppføring av nye bygg nær eksisterende høyspentinstallasjoner.
Oppsummering
Tabell 1 viser magnetfeltgrenseverdiene som gjelder de forskjellige eksponeringssituasjonene ved 50 Hz vekselstrøm.
Tabell 1 Grenseverdier til magnetfelt som følge av kraftsystem
4 Mulige helseeffekter av magnetfelt
Effekter av magnetfelt på mennesker
Eksponering for magnetfelt kan ha potensielle effekter på menneskers helse. ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection) har satt grenser for eksponering for
tidsvarierende magnetfelt fra menneskeskapte kilder, som beskrevet i forrige kapittel.
Ifølge Verdens helseorganisasjon (WHO) [3], kan det ikke påvises skadelige effekter på mennesker som følge av eksponering for lavfrekvente, tidsvarierende magnetfelt innenfor rammene fastsatt av ICNIRP. Dette inkluderer de ulike maksimumsgrensene både for arbeidsforhold og for
allmennheten.
Menneskelig eksponering for lavfrekvente magnetfelt utover de rammer som er satt av ICNIRP, er imidlertid påvist i enkelte studier. Dette anses likevel ikke som tilstrekkelige vitenskapelige bevis for at magnetfelteksponering fører til uønskede effekter slik som påvirkning på reproduksjon,
kardiovaskulær sykdom eller nevrologiske lidelser [4].
Forholdet mellom magnetfelt og barneleukemi har vært gjenstand for vitenskapelige
undersøkelser. Mens noen studier viser en svak sammenheng mellom disse feltene og leukemi hos barn, er det ikke påvist en klar årsakssammenheng [4]. I 2002 har det internasjonale institutt for kreftforskning (IARC) klassifisert lavfrekvente magnetfelt som "mulig kreftfremkallende for mennesker".
Eksponering fra lavfrekvente magnetfelt kan ha kortvarige effekter på hjernens funksjoner som visuell prosessering og motorisk koordinasjon, selv om ICNIRP anser nivået og varigheten av disse effektene å være lav når de magnetiske feltene er innenfor de angitte grensene. Påvirkning på nervesystemet antas å skje ved frekvenser under 10 Hz, eller mellom 1 kHz og 3 kHz, men ikke på frekvenser i 50 Hz området som er gjeldende for kraftnettet i Norge.
Effekter av magnetfelt på det ytre miljøet
Ifølge Verdens helseorganisasjon (WHO) [3] er det ikke påvist bivirkninger med hensyn til plante- eller dyreliv som følge av eksponering fra lavfrekvente, tidsvarierende magnetiske felt innenfor rammer for mennesker fastsatt av ICNIRP.
Frekvens Type eksponering Magnetfelt grenseverdi Kilde
50 Hz AC Yrkesmessig eksponering 1000 µT ICNIRP
Generell offentlig eksponering 200 µT ICNIRP
Langvarig eksponering 0,4 µT utredningsnivå DSA
5 Metode og tekniske løsninger
Det er utført beregninger for magnetfelt ved hjelp av beregningsverktøyet REN-grøft for
kabeltraséen og COMSOL Multiphysics for transformatorene. REN-grøft baserer seg på COMSOL som bruker «finite element analysis» (elementmetode) for å utføre beregninger. Magnetisk flukstetthet (magnetfelt) er summen av magnetfelt som oppstår på grunn av strømførende komponenter i nærheten. COMSOL tar hensyn til faktorene som påvirker magnetfeltet som strømverdi, faseforlegning, plassering, avstand mellom lederne og beregner magnetfeltet ut fra dette.
På grunn av årsvariasjoner i effektforbruk anbefaler DSA [1] at vurderinger i forhold til
elektromagnetiske felter utføres på årsgjennomsnittet av forventet strømgjennomgang i kablene.
Resultatene av beregningene gir magnetfeltet i kablene og i området rundt.
5.1.1 Begrensninger i modellen
Magnetfeltet som oppstår i og rundt kablene og transformator kan være lavere (og dermed bedre) i virkeligheten enn det som beregningsresultatene i dette notatet viser. Dette er på grunn av
følgende begrensninger med modellen:
• Skjerm rundt kraftkabler
o Metallisk skjerm rundt kraftkabler reduserer magnetfelt som genereres av kabelen. Modellen tar ikke høyde for magnetfelt-reduserende effekter av metallisk skjerming rundt kraftkabler.
• Armering
Armering som er støpt inn i bygningskonstruksjoner kan ha en skjerm-effekt mot magnetfelt. Modellen tar ikke høyde for dette.
Jordkabler
Multiconsult har tidligere gjennomført termiske beregninger og magnetfeltvurderinger av nye planlagte kabler for Skagerak Nett [5]. Der ble magnetfeltvurderingene basert på mottatte måleserier for eksisterende kabelføringer til T1 og T2 som ga grunnlag for en årsmiddelstrøm på 107 A. Denne ble lagt til grunn også for de nye kabelføringene. Magnetfeltet ble vurdert for nye og eksisterende kabler i samme grøft, og vil derfor være lavere dersom de nye kablene vil gå i egen grøft.
Figur 1: Grøftesnitt av kabler til T1, T2, T3 og T4
Transformatorer
Det er planlagt 3 stk. transformatorer, to 132/ 22 kV transformatorer (T3 og T4) og en 22/ 11 kV mellomtransformator (T5). Det er antatt at transformator T5 kun brukes ved reserve, og det er derfor kun gjort beregninger for normal drift på T3 og T4. Det er lagt til grunn samme
årsmiddelstrøm som tidligere, dvs 107 A inn på transformator T3 og T4. På 22 kV siden er omsetningsforholdet lagt til grunn, som gir en årsmiddelstrøm på 642 A.
6 Beregninger
Jordkabler
Utredningsgrense 0 ,4 µT kry sses ved +/ - 6-7 m fra senter av kabelgrøften under konservative forhold. Maksimalverdien som oppnås er rundt 4,2 µT på bakkeniv å rett o ver senter av grøften.
Figur 2: 0,4 µ T u t re d n ing sg re n se kabelgrøft
Transformatorer
Utredningsgrense 0 ,4 µT kry sses ved cirka 5 m fra yttervegg av transformatorsjaktene.
Figur 3: 0,4 µ T u t re d n ing sg re n se t ra n sfo rm a to re r
7 Analyse av resultater
Dette kapittelet er en gjennomgang av resultatene av magnetfeltberegninger i forhold til nasjonale og internasjonale grenseverdier, og anbefalte utredningsnivå av DSA.
Analyse i forhold til grenseverdier og utredningsnivå
Magnetfelt som genereresav jordkabler og transformatorer på Brevik transformatorstasjon er alltid under grenseverdien for eksponering til o ffentlighet en på 20 0 µ T i områder hvor mennesker kan befinne seg.
Magnetfelt i nærliggende boliger og andre bygninger er alltid under utredningsnivået på 0 ,4 µT.
Mennesker i nærheten av Brevik transformatorstasjon eksponeres ikke for magnetfelt som er over gjeldende grenseverdier i norsk lov, som vises i Tabell 2 under.
Tabell 2 Magnetfelt i forhold til gjeldende grenseverdier og utredningsnivå Gjeldende
grenseverdi
Type eksponerin g
Område Er
magnetfelt under gjeldende grenseverdi?
Er magnetfelt under utredningsniv å?
0,4 µT utredningsnivå samt 200 µT grenseverdi
Langvarig eksponering
Bolighus, skole, barnehage
Ja Ja
200 µT grenseverdi Generell offentlig eksponering
Veier, gangveier, parker
Andre offentlige områder hvor mennesker kan befinne seg
Ja Nei
1000 µT grenseverdi Yrkesmessig eksponering
Transformatorsjakter Ja Utredningsnivå gjelder ikke
Ytre miljø
På grunn av at magnetfeltet alltid er innenfor rammer for mennesker fastsatt av ICNIRP skal det ikke være negative påvirkninger på plante- eller dyreliv i nærheten av jordkablene.
Arbeidsmiljø
Det er ingen risiko for eksponering av magnetfeltet over grenseverdien til yrkesrelatert eksponering på 1000 µT.
Offentlig eksponering
Det er ingen risiko for eksponering av magnetfeltet over grenseverdien til offentligheten på 200 µT.
Langvarig eksponering
Magnetfelt er under utredningsnivå i alle bolighus og andre bygninger i nærheten av Brevik
Figur 4: Hensynssone for 0,4 μT utredningsgrense
Areal som berøres av hensynssonen er:
• Grønt areal med skrått terreng og trær
• Hage, adkomstvei, stasjonsbygning på selve Brevik transformatorstasjon
8 Konklusjoner og vurdering av tiltak
Gitt gjeldende grenseverdier kreves det ingen tiltak for Brevik transformatorstasjon, da magnetfelt som oppstår rundt stasjonen og tilhørende kabeltraséer ikke overskrider grenseverdiene for offentlig eksponering eller yrkesmessig eksponering.
Det kreves heller ingen tiltak for eksponering i bolighus eller andre nærliggende bygninger, da magnetfelt i disse bygningene alltid er under utredningsnivået foreslått av DSA. Det er antatt at kabeltraséen vil gå midt mellom Sementvegen 4 og 8, med en avstand på ca 8 m fra senter av kabelgrøft til nærmeste bygning.
Magnetfeltene overskrider utredningsnivået kun på enkelte områder tilknyttet stasjonstomten og kabeltraséene. Ingen av disse områdene hvor magnetfeltet er over utredningsnivå (men fortsatt under gjeldende grenseverdi) anses som steder offentligheten sannsynligvis vil oppholde seg over lang tid. Det foreslås likevel at berørte naboer informeres om hensynssone tilknyttet eksponering for magnetfelt i de områdene hvor magnetfeltet overstiger utredningsnivået.
Det vurderes at det ikke er nødvendig å implementere ytterlige magnetfelt-reduserende tiltak for den planlagte utvidelsen av Brevik transformatorstasjon og tilhørende kabeltraséer.
Det foreslås følgende tiltak etter at Brevik transformatorstasjon og kabeltraséer er bygget om, for å minimalisere offentlighetens eksponering for magnetfelt:
• Ta målinger av magnetfelt i områder rundt transformatorstasjon og kabeltraséer der offentligheten har adgang
• Informere naboer om mulighetene for eksponering for magnetfelt over utredningsnivå i enkelte, gitte områder
• Unngå bygging av nye bolighus, skoler, barnehager, o.l. i områder der magnetfeltmålinger er over utredningsnivået
• Utfør nye magnetfeltvurderinger dersom transformatorstasjonen eller kabeltraséer planlegges bygget om i fremtiden
9 Referanser
[1] Strålevernsforskriften. (2020, 28. november).
Hentet fra https://lovdata.no/dokument/SF/forskrift/2016-12-16-1659#KAPITTEL_2
[2] Guidelines for Limiting Exposure to Time-Varying Electric and Magnetic Fields (1 Hz to 100 kHz), International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (2010)
[3] Extremely Low Frequency Fields – Environmental Health Criteria Monograph No. 238, World Health Organization (2016)
[4] Epidemiology of Health Effects of Radiofrequency Exposure, International Commission for Non- Ionizing Radiation Protection Standing Committee on Epidemiology: Anders Ahlbom, Adele Green, Leeka Kheifets, David Savitz, Anthony Swerdlow. Environmental Health Perspectives, 2004-12, 112(17): 1741–1754
[5] 10220043-01-RIEn-NOT-001 Brevik transformatorstasjon utvidelse - Termiske beregninger