Stručni rad UDK: 621.317.42:621.311.21=861 BIBLID: 0350-8528(2003),15.p. 63-70 MERENJE JAČINE MAGNETSKOG POLJA U HE ĐERDAP 1 Mladen Šupić, Momčilo Petrović, Aleksandar Pavlović Elektrotehnički institut Nikola Tesla, Beograd Sadržaj: U radu je dat prikaz izmerenih vrednosti jačine magnetnog polja na karakterističnim mestima na području hidroelektrane Đerdap 1. Merenje i tumačenje dobijenih rezultata izvršeno je prema postojećim međunarodnim standardima i preporukama kojima je regulisana bezbednost pri izlaganju ljudi magnetskom polju niske frekvencije. Ključne reči: magnetno polje, jačina magnetnog polja, merenja. 1 UVOD U okolini strujno opterećenih provodnika javlja se 50 Hz-no vremenski promenljivo magnetsko polje. Karakteristična veličina kojom se ovo polje opisuje je vektor jačine magnetskog polja H [A/m]. U praksi je uobičajeno da se kao pokazatelj o magnetskom polju koristi intenzitet vektora magnetske indukcije B [T]. Veza između veličina H i B u vazduhu je: B = µ 0 H, µ 0 = 4π 10 7 H m. (1) Da bi se dobila vrednost intenziteta vektora magnetske indukcije potrebno je merenje njegovih komponenata u sve tri ose. Intenzitet vektora B računa se prema relaciji: B= B + B + B 2 2 2 x y z (2) gde su B x, B y i B z normalne projekcije vektora B na koordinatne ose Dekartovog pravouglog koordinatnog sistema, sa početkom u tački mernog mesta. Za potrebe HE Đerdap 1 izvršena su merenja jačine magnetskog polja i to u RP 400 kv, TS 110/35/10 kv "Sip", Mašinskoj hali, na području prekidača generatora i na platou blok transformatora T1, T2 i T3. U nedostatku domaćih preporuka i propisa kojima se reguliše bezbednost pri izlaganju ljudi magnetskom polju niske frekvencije, prilikom merenja i tumačenja izmerenih vrednosti jačine magnetnog polja u HE Đerdap 1 korišćeni su američki (ANSI/IEEE) standardi, standardi Organizacije za evropsku standardizaciju (CENELEC) i preporuke Svetske zdravstvene organizacije (WHO) i Međunarodne komisije za zaštitu od nejonizujućeg zračenja (ICNIRP). 63
Za merenje jačine magnetskog polja frekvencije 50 Hz korišćen je američki nacionalni standard [1]. Prilikom tumačenja izmerenih vrednosti magnetskog polja frekvencije 50 Hz korišćeni su standardi i preporuke [2] i [3]. 2 GRANIČNE VREDNOSTI JAČINE MAGNETNOG POLJA Merenje efektivne vrednosti intenziteta vektora magnetske indukcije sprovedeno je analizatorom magnetskog polja, proizvodnje Wandel&Goltermann, model EFA-2. Uređaj je opremljen sondom za izotropsko merenje intenziteta vektora magnetske indukcije, visoke preciznosti, koja omogućava merenje efektivne vrednosti magnetskog polja niske frekvencije istovremeno u sve 3 ose. Prilikom svih merenja sonda je držana na visini 1 m iznad tla, što je zahtev standarda [1]. Magnetsko polje industrijske učestanosti spada u sporo promenljivo polje što bitno pojednostavljuje njegovo merenje. Potreba za merenjima ove vrste javila se zbog štetnog uticaja magnetskog polja na ljude i opremu. Višegodišnja istraživanja koja su sprovedena u svetu (SAD, Rusija, Švedska, Nemačka, Japan) definitivno su pokazala da postoji štetni uticaj na živa bića, ali još uvek nema potpune saglasnosti o uslovima bezopasnosti o kojima treba voditi računa za vreme boravka ljudi u magnetskom polju. Preporuke i standardi navedeni u [2] i [3] definišu granične efektivne vrednosti intenziteta vektora magnetske indukcije i vreme izlaganja pri kojima ne može doći do oštećenja zdravlja ljudi koji borave u magnetskom polju industrijske učestanosti (50 Hz). Granične vrednosti se posebno definišu za javnu bezbednost i zaštitu na radu. Generalno, za javnu bezbednost su ove vrednosti niže tj. zahtevi preporuka su oštriji jer je vreme izlaganja magnetskom polju neograničeno (24 h dnevno). Vrednosti koje se preporučuju iz oblasti zaštite na radu su više, tj. zahtevi preporuka su liberalniji jer se smatra da je izlaganje magnetskom polju ograničeno (8 h u toku radnog dana) ili je izlaganje kratkotrajno. Vrednosti koje su navedene odnose se na izlaganje čitavog tela dok su vrednosti višestruko veće ako se izlažu samo pojedini delovi tela. U narednoj tabeli date su granične efektivne vrednosti prema navedenim preporukama i standardima, i to one koje se odnose na javnu bezbednost, što je na strani sigurnosti jer su navedene granične vrednosti niže. Tabela 1. Granične efektivne vrednosti intenziteta vektora magnetske indukcije Dozvoljena vrednost Standard (preporuka) intenziteta vektora magnetne indukcije javna bezbednost zaštita na radu (8h) [µt] [µt] [2] ICNIRP 100 500 [3] CENELEC ENV 50166-1 640 1600 3 MERENJE I REZULTATI MERENJA Merenje jačine magnetskog polja frekvencije 50 Hz sprovedeno je za potrebe Hidroelektrane Đerdap 1 i to u RP 400 kv, TS 110/35/10 kv "Sip", Mašinskoj hali, na području prekidača generatora i na platou blok transformatora T1, T2 i T3. 64
Broj i raspored mernih mesta je tako izabran da bi se mogao proceniti nivo jačine magnetskog polja na celom prostoru. Na slikama 1-5 označena su merna mesta i vrednosti intenziteta magnetne indukcije izmerenog na njima. 0,31µT 8,44µT 9,16µT 1,03µT 8,15µT 0,64µT 1,15µT 14,35µT 9,11µT 16,25µT 2,15µT 8,22µT 7,72µT 0,62µT 1,14µT 3,86µT 10,50µT9,64µT 9,12µT 1,98µT 1,14µT 2,15µT 11,76µT11,10µT12,67µT 0,55µT 1,07µT 5,30µT 16,16µT20,36µT 17,68µT 16,16µT16,63µT13,03µT 19,39µT21,03µT17,39µT 2,32µT 1,63µT 2,93µT 14,45µT14,73µT14,23µT 11,12µT11,83µT12,00µT 0,48µT 10,02µT 13,42µT 10,17µT 5,42µT 0,57µT 0,86µT 1,94µT 19,52µT18,91µT 15,58µT14,14µT 20,30µT21,15µT 1,98µT 1,84µT 9,44µT 7,88µT 16,87µT16,02µT 14,07µT12,63µT 0,33µT 0,38µT 0,42µT 1,15µT 0,93µT 3,48µT 5,91µT 9,18µT 8,41µT 3,25µT 3,17µT 3,15µT 9,84µT 11,54µT12,45µT 7,36µT 7,08µT 6,48µT 10,94µT11,36µT11,02µT 4,06µT 4,52µT 4,06µT 0,42µT 0,44µT 0,45µT 1,36µT 1,21µT 12,57µT10,14µT9,91µT 7,66µT 10,53µT8,18µT 20,91µT 18,50µT12,53µT 12,19µT 8,62µT 8,10µT 9,13µT 7,80µT 8,04µT 10,86µT 9,60µT 8,95µT 0,36µT 0,40µT 12,12µT10,87µT9,56µT 7,14µT 8,60µT 7,20µT 18,16µT 14,52µT9,40µT 8,78µT 8,02µT 7,64µT 0,61µT 2,04µT 4,25µT 4,63µT 5,29µT 5,15µT 4,80µT 7,45µT 0,40µT 0,74µT 0,41µT 0,75µT 1,01µT 6,95µT 7,07µT 7,38µT 5,54µT 7,45µT 6,81µT 8,05µT 6,69µT 5,41µT 5,21µT 6,92µT 10,53µT11,92µT 3,01µT 1,57µT 0,45µT 0,70µT 6,62µT 5,43µT 4,62µT 6,02µT 5,79µT 1,41µT 0,49µT 0,67µT 0,86µT 2,45µT 2,56µT 2,98µT 3,15µT 3,96µT 4,85µT 6,42µT 5,76µT 6,92µT 3,12µT 3,80µT 3,94µT 5,05µT 6,90µT 6,21µT 0,23µT 9,56µT 0,55µT Sl. 1 - Merna mesta u RP 400 kv i vrednosti magnetne indukcije 65
1,12µT 4,99µT 0,50µT 0,87µT 2,07µT 2,83µT 1,47µT 0,31µT 4,06µT 0,86µT 5,43µT 2,65µT 3,69µT 0,80µT 4,86µT 2,42µT 32,50µT 53,41µT 1,35µT 1,30µT 0,75µT 9,37µT 13,35µT 0,80µT 2,28µT Sl. 2 - Merna mesta u TS 110/35/10 kv Sip i vrednosti magnetne indukcije 66
3,05µT 64,80µT 78,15µT 2,12µT 1,57µT 3,42µT 17,44µT 16,30µT 10,22µT 2,51µT 4,04µT 57,90µT 13,12µT 2,50µT 0,91µT 10,46µT 71,19µT 20,16µT 42,89µT 2,45µT 1,04µT 4,69µT 10,60µT 0,50µT 0,41µT 1,46µT 11,54µT 4,16µT 12,81µT 1,45µT 1,74µT 5,42µT 13,91µT 3,55µT 1,33µT 5,90µT 46,29µT 6,15µT 13,02µT 1,52µT 1,52µT 8,68µT 9,73µT 1,82µT 0,57µT 4,40µT 76,73µT 10,22µT 21,15µT 1,35µT 2,12µT 14,62µT 13,68µT 2,55µT 0,86µT 8,62µT 74,60µT 18,14µT 47,23µT 1,70µT Sl. 3 - Merna mesta u mašinskoj hali sa generatorima i vrednosti magnetne indukcije 67
44,40µT 61,21µT 2,144µT 32,18µT 74,14µT 71,20µT 347,12µT 302,80µT 1,33µT 91,13µT 296,20µT 286,94µT 111,73µT 188,16µT 0,55µT 33,95µT 70,02µT 81,42µT 1006,25µT 1750,05µT 1,10µT 184,11µT 810,65µT 1160,30µT 83,75µT 157,32µT 0,50µT 26,76µT 30,85µT 55,26µT 78,46µT 92,35µT 46,56µT 104,23µT 90,67µT Sl. 4 - Merna mesta kod prekidača generatora i vrednosti magnetne indukcije 58,97µT 14,88µT 48,28µT 82,79µT 21,14µT 93,97µT 66,87µT 74,15µT 85,88µT 9,73µT 20,27µT 30,22µT 32,78µT 67,15µT 31,26µT 51,25µT 76,25µT 26,85µT 73,22µT 24,68µT 81,60µT 129,62µT 120,51µT 130,08µT 76,27µT 48,97µT 51,35µT 95,18µT 141,32µT 161,87µT Sl. 5 - Merna mesta na platou blok transformatora i vrednosti magnetne indukcije 68
Maksimalne izmerene vrednosti intenziteta magnetne indukcije date su u tabeli 2. Tabela 2. Maksimalne izmerene vrednosti intenziteta vektora magnetne indukcije u HE Đerdap 1 Maksimalna izmerena vrednost Naziv mernog mesta magnetne indukcije B [µt] RP 400 kv 21,15 TS 110/35/10 kv "Sip" 53,41 Mašinska hala A1-A6 78,15 Prekidači generatora G1-G6 1750,05 Blok transformatori T1, T2 i T3 161,87 4 ANALIZA REZULTATA MERENJA Merenje jačine magnetnog polja, odnosno intenziteta vektora magnetske indukcije frekvencije 50 Hz izvršeno je na preko 400 mernih mesta na području HE Đerdap 1. U razvodnom postrojenju 400 kv uočeno je da je intenzitet magnetnog polja najveći na mernim mestima najbližim najopterćenijim dalekovodima. Udaljavanjem od ovih dalekovoda intenzitet magnetnog polja se smanjivao, pa su kod neopterećenih dalekovoda i na obodu postrojenja izmerene značajno niže vrednosti. U TS 110/35/10 kv "Sip" najveća vrednost intenziteta magnetnog polja izmerena je u neposrednoj blizini transformatora, a ostale vrednosti su značajno niže. U mašinskoj hali su najveće vrednosti merene u neposrednoj blizini indukcionog brojila, kao i iznad statorskih namotaja generatora. Više vrednosti od graničnih vrednosti intenziteta vektora magnetne indukcije definisanih preporukama i standardima navedenih u tabeli 1 izmerene su na pojedinim mernim mestima kod prekidača generatora kada su oni bili nominalno opterećeni. Na platou blok transformatora T1, T2 i T3, na pojedinim mernim mestima u njihovoj neposrednoj blizini, izmerene vrednosti magnetne indukcije više su od maksimalne definisane za javnu bezbednost, ali su niže od vrednosti definisane za zaštitu na radu. Na svim ostalim mernim mestima izmerene vrednosti magnetske indukcije frekvencije 50 Hz su niže od graničnih vrednosti propisanih za javnu bezbednost i zadovoljavaju zahteve preporuka i standarda navedenih u tabeli 1. 5 ZAKLJUČAK Izmerene vrednosti intenziteta magnetne indukcije na području HE Đerdap 1 su znatno ispod graničnih datih u tabeli 1. Više vrednosti od graničnih izmerene su kod prekidača generatora. Na tim mestima, gde su vrednosti magnetne indukcije preko 500 µt potrebno je vremenski ograničiti boravak ljudi. Prema [4] to ne bi trebalo da bude više od 2h. Pored blok transformatora T1, T2 i T3 izmerene vrednosti magnetne indukcije su više od onih definisanih za javnu bezbednost, ali niže od onih za zaštitu na radu. To znači da bi prema postojećim preporukama [2] i [3] boravak ljudi na ovim mestima trebalo ograničiti na 8h dnevno. LITERATURA [1] ANSI/IEEE Std 644-1987 (Revision of IEEE Std. 644-1979) 69
[2] Interim guidelines on limits of exposure to 50/60 Hz electric and magnetic fields, International Non-ionizing Radiation Commitee of the International Radiation Protection Association (January 1990.) [3] Human exposure to electromagnetic fields - Low frequency (0 Hz to 10 khz), European prestandard, ENV 50166-1, January 1995. European Commitee for Electrotechnical Standardization [4] Limits for human exposure to time-varying electric, magnetic, and electromagnetic fields in the frequency range up to 300 GHz, World Health Organizaton, November 2001 [5] Magnetska polja vodič za zdravlje i zaštitu, Program Ujedinjenih nacija za životnu sredinu, Međunarodno udruženje za zaštitu od zračenja, Svetska zdravstvena organizacija, maj 1995 [6] Guidelines for limiting exposure to time-varying electric, magnetic, and electromagnetic fields (up to 300 GHz), ICNIRP Guidelines, 1998 [7] Milivoje Bujenović, Aleksandar Pavlović, Miomir Senčanić: Nivo bezbednosti u elektromagnetskom polju kroz dvadeset godina istraživanja u elektroenergetskim objektima, Zbornik radova Elektrotehničkog instituta ''Nikola Tesla'', Beograd, 1998. str.41-46. Abstract: The paper presents some measurement results of magnetic field strength at The Power Station Djerdap 1, performed by The Electrical Engineering Institute Nikola Tesla, Belgrade. Measurement results are reviewed concerning a few international standards. MEASUREMENT OF MAGNETIC FIELD STRENGTH Mladen Šupić, Momčilo Petrović, Aleksandar Pavlović 70