Campi magnetici a bassa frequenza dovuti ad elettrodotti AT: utilizzo

Campi magnetici a bassa frequenza dovuti ad elettrodotti AT:
utilizzo di modelli previsionali negli interventi di risanamento.
Esperienze nella Provincia di Bologna
Alberti,L. Busetto,M.
Arpa Emilia-Romagna, Via Triachini, 17 40138 Bologna , [email protected],[email protected]
Riassunto
Nell’ambito della Provincia di Bologna nel corso del 2004 e 2005 sono stati proposti dagli Enti Gestori numerosi
interventi di delocalizzazione di elettrodotti aerei a 132 kV, la cui realizzazione ha permesso di conseguire un
risanamento ambientale recuperando vaste aree di territorio anche già densamente urbanizzato.
All’interno dell’area urbana la soluzione tecnica adottata prevalentemente è stata l’interramento di tratte di
elettrodotti. In tali situazioni l’allacciamento tra tratte aeree ed interrate si realizza tramite sostegni speciali detti
‘pali porta-terminali’. L’utilizzo di questo tipo di traliccio richiede una valutazione puntuale e specifica dei valori di
induzione magnetica specialmente nella zona ad esso retrostante, necessaria per la definizione della congruità
dell’intervento e delle zone di possibile futura edificazione. In una situazione di maggiore criticità, non essendo
sufficiente l’interramento al fine del contenimento del campo sui recettori sensibili esistenti, è stato adottato
l’utilizzo di una ‘canaletta schermante’ ad alta permeabilità magnetica.
Il presente lavoro vuole descrivere l’utilizzo dei programmi di calcolo dell’induzione magnetica al fine di indicare le
migliori soluzioni tecniche per il contenimento dell’induzione magnetica, verificare il rispetto delle normative e
fornire ai Comuni fasce di rispetto georeferenziate.
A) PREMESSA
Nella Provincia di Bologna sono stati valutati diversi interventi di interramento di tratte di linee AT a
132 kV. La valutazione di questi interventi è stata eseguita analizzando il tracciato di progetto in tre
parti; tratta aerea, tratta interrata e palo portaterminale. La valutazione teorica di quest’ultimo, data la
complessa geometria del traliccio, è senz’altro la più impegnativa dal punto di vista modellistico.
Per quanto riguarda le tratte aeree ed interrate è stata effettuata anche la ricerca della disposizione
delle fasi che consente il maggior contenimento dell’induzione magnetica nel caso di compresenza di
più terne.
Si riporta inoltre la metodologia utilizzata per la valutazione di un progetto che prevedeva l’utilizzo
di “canalette schermanti”.
B) VALUTAZIONE SU PALO PORTATERMINALE
In figura 1 viene riportato lo schema quotato di un palo portaterminale in singola terna, fornito da
Enel s.p.a.
.
Figura 1:schema palo portaterminale
Figura 2:geometria EFC400 zona palo portaterminale
Tale tipologia di pali si utilizza nel collegamento fra una tratta interrata ed una aerea di uno stesso
elettrodotto.
Per stimare il campo magnetico emesso nella zona intorno al palo portaterminale si è utilizzato il
software EFC400, dividendo la linea in parte aerea, parte interrata e parte sul palo.
La modellizzazione del palo è stata eseguita suddividendo il percorso dei conduttori in tre parti
come evidenziato in figura 2. Per ogni parte si è utilizzata la modalità extended per la costruzione
della geometria. Si è pertanto utilizzato un cavo, formato da tre conduttori unipolari, del quale la
disposizione relativa dei conduttori e le coordinate di inizio e fine sono state ricavate utilizzando lo
schema quotato riportato in figura 1.
La geometria utilizzata come input del modello è una approssimazione della reale geometria del
palo. Essa però consente una più agevole gestione dei dati di input, specialmente in fase di
georeferenziazione, rispetto ad una modellizzazione tramite geometria standard (polyline), che pur
permettendo una migliore aderenza alla realtà, non fornisce significative differenze nei valori di
induzione magnetica considerati quali riferimento.
In figura 3 si riportano le curve di isoinduzione magnetica stimate su di un piano orizzontale a 10
metri dal suolo per la situazione attuale (solo aerea) e per quella di progetto (interramento tramite palo
portaterminale). L’ubicazione della linea elettrica è stata georeferenziata e si è riportato il risultato su
raster utilizzando Arcview.
Figura 3: curve di isoinduzione zona palo portaterminale
Il risultato così presentato diventa uno strumento molto utile per la pianificazione urbanistica, in
quanto permette di definire su cartografia georeferenziata le zone dove non sarà possibile prevedere
aree a permanenza prolungata di persone in base alle normative CEM regionali [1] e nazionali [2].
Nel caso particolare si nota come sia maggiormente sfruttabile il territorio a seguito del progetto di
interramento nella zona retrostante il palo portaterminale.
Un altro progetto analizzato riguarda l’interramento di tre terne tra loro vicine; anche in questo caso
si è utilizzato EFC400 per il calcolo dei valori di campo di induzione magnetica nella zona intorno ai tre
pali portaterminale, la cui geometria è stata costruita analogamente a quanto descritto per il singolo
palo.
In figura 4 si riportano i valori di induzione magnetica stimati su di un piano verticale passante per i
tre pali portaterminale, calcolati considerando flussi di corrente concordi e con la disposizione delle
fasi riportata in figura.
Figura 4 : tre pali portaterminale: sezione verticale
C) VALUTAZIONE SULLA DISPOSIZIONE DELLE FASI NELLE TRATTE AEREE ED
INTERRATE
Il progetto proposto, variante di un elettrodotto 132 kV doppia terna, prevedeva la costruzione di
una tratta di elettrodotto a 132 kV in semplice terna in cavi unipolari sotterranei. Era previsto pertanto
l’allacciamento di un palo porta terminale in singola terna con un palo standard in doppia terna tramite
uno “sdoppiamento” dei singoli conduttori.
Per valutare il progetto dal punto di vista dei campi elettromagnetici, oltre allo studio della zona
palo portaterminale effettuato in modo analogo a quanto descritto nel primo paragrafo, è stata
analizzata la disposizione delle fasi sulla campata aerea di collegamento col palo portaterminale.
A tale scopo il gestore ha indicato due possibili disposizioni delle fasi sul palo in doppia terna
esistente che si riportano in tabella 1
Tabella 1: disposizione fasi sul palo doppia terna
Soluzione 1 Soluzione 2
Mensola alta
4
4
4
4
Mensola media
12
12
8
12
Mensola bassa
8
8
8
12
Le due soluzioni proposte implicano una differente disposizione geometrica delle fasi nella
campata aerea di collegamento col palo portaterminale. In particolare si sono stimati i valori di campo
su di un piano verticale perpendicolare alla linea che dista 50 metri circa dal palo portaterminale verso
il palo in doppia terna. Tale sezione di studio è stata individuata a causa della presenza di un edificio
ad una distanza laterale dalla linea elettrica di circa 15 metri.
In tabella 2 sono riportate le distanze laterali dall’asse della linea (x) e le altezze da terra (y) di ogni
fase sul piano verticale considerato.
Tabella 2: coordinate delle fasi su sezione verticale
Soluzione 1
Soluzione 2
Attuale
fasi
X(m)
Y(m) X(m)
Y(m) X(m) Y(m)
-2.8
12.6
4 -0.61 18.86 -0.61 18.86
0.61 18.86
0.61 18.86
2.8
12.6
4
1.69 15.20 -3.08 16.12
-3.1
16.6
8
3.01 15.20 -3.01 15.19
3.1
16.6
8
3.01 15.19
-2.6
20.6
12 -1.62 16.14
2.6
20.6
12 -3.08 16.14 -3.08 16.12
Figura 5: curve di isoinduzione magnetica
situazione futura 1 : linea continua
situazione futura 2 : linea tratto-punto
situazione attuale : linea tratteggiata
In figura 5 si riportano le curve di isoinduzione magnetica a 0.5 µT (livello di attenzione Regione
Emilia – Romagna), calcolate con il software ELF sviluppato secondo le norme CEI 211-4 [3] da
Busetto-Gavelli ed interpolate con Surfer, sulla sezione verticale considerata per le tre situazioni
proposte.
L’asse dell’elettrodotto è coincidente con x=0 ed in figura è riportata la disposizione delle fasi della
soluzione 1 nella sezione considerata.
La corrente utilizzata per il calcolo, fornita dal gestore, è di 180 Ampere per fase in quanto, sui
conduttori nella tratta in doppia terna, la corrente è dimezzata rispetto a quelli presenti nella tratta in
singola terna (I = 360 A).
La figura dimostra come le due situazioni di progetto siano migliorative rispetto alla situazione
attuale e come fra esse la soluzione 1 sia la migliore dal punto di vista del contenimento di campo
magnetico;
La valutazione effettuata sul rimanente elettrodotto aereo in doppia terna ha inoltre dimostrato
come la disposizione delle fasi riportata nella soluzione 1 sia sempre migliorativa rispetto a quella
proposta nella soluzione 2.
L’intervento di interramento di tre terne vicine, già introdotto nel paragrafo relativo ai pali
portaterminale, è stato valutato anche per quanto concerne la disposizione delle fasi nella tratta
interrata.
In figura 6 si riportano, oltre all’ubicazione delle terne con il loro numero identificativo, le curve di
isoinduzione calcolate con tre diverse disposizioni delle fasi proposte dal gestore e riportate in tabella
3.
Tabella 3 : disposizioni delle fasi sulle tre terne
Figura 6 : curve di isoinduzione magnetica
*
1
2
3
Linea 758
8
4
12
12 4
8
8
4
12
Linea 737
12 4
8
12 4
8
12 4
8
Linea 712
12 4
8
12 4
8
8
4
12
* Identificativo delle disposizione delle fasi
Disposizione fasi 1 : linea continua
Disposizione fasi 2 : linea tratteggiata
Disposizione fasi 3: linea tratto-punto
La figura 6 evidenzia come la disposizione delle fasi 2 sia la peggiore dal punto di vista
dell’emissione di campo magnetico.
La disposizione 1 presenta valori maggiori di campo, rispetto alla 1, sopra i conduttori ed alla loro
destra; mentre la disposizione 3 presenta valori maggiori rispetto alla 1 a sinistra delle linee. In quanto
l’interramento è previsto in sede stradale, i valori stimati sopra i conduttori non sono importanti; la
scelta della disposizione delle fasi si è quindi effettuata in base al lato della sede stradale prescelto
per l’interramento, ed alla presenza di recettori sensibili sul lato stradale di interesse.
D) VALUTAZIONE SU CANALETTA SCHERMANTE
Un altro intervento di risanamento prevedeva l’interramento di una doppia terna.
Il tracciato di progetto passava molto vicino ad un recettore sensibile che prima non era interessato
dal campo di induzione emesso dalla linea aerea da dismettere. Ciò presentava un ostacolo in fase di
autorizzazione poiché per tale recettore si evidenziava un aumento dell’esposizione al campo
magnetico fino a valori superiori a 0.5 µT, incompatibilmente con la normativa regionale.
Il gestore ha pertanto previsto l’utilizzo di canalette schermanti a permeabilità magnetica
controllata, la cui efficacia schermante era indicata dal proponente essere pari a 10 dB, senza fornire
tuttavia la permeabilità magnetica e la conducibilità del materiale utilizzato.
In figura 7 si riporta una fotografia di tali canalette fornita dal gestore Enel riguardante l’elettrodotto
Napoli – Castellamare (interramento di una singola terna); in figura 8 si mostra invece lo schema di
progetto dell’intervento previsto nel Comune di Bologna ed in tabella 4 le coordinate geometriche e la
disposizione delle fasi previste per il progetto
Figura 7: canaletta schermante
Figura 8 : schema progetto
Tabella 4 : disposizione geometrica delle fasi
conduttore
x
z
fase
1
-0.55
0.00
240
2
-0.50
0.09
0
3
-0.45
0.00
120
4
0.45
0.00
120
5
0.50
0.09
0
6
0.55
0.00
240
Il gestore aveva fornito il calcolo del campo di induzione magnetica generato dalla linea Napoli –
Castellamare ad un metro sopra il suolo, fornendone l’andamento in funzione della distanza laterale
dall’asse della linea riportato in figura 9.
Tale risultato ha permesso di settare in maniera adeguata i parametri dello schermo da inserire in
EFC 400. Si è infatti riusciti a riprodurre l’andamento del campo in funzione della distanza dall’asse
utilizzando uno schermo con fattore di attenuazione pari a 9.5 posizionato intorno ad una terna
semplice dello stesso tipo dell’elettrodotto Napoli – Castellamare.
I risultati ottenuti dalla simulazione con EFC 400 sono riportati in figura 10
Figura 9 : Valori di B forniti
Figura 10 : calcolo con EFC 400
Distanza dall'asse (m)
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
1
0.1
B (µT)
EFC 400
Fattore di schermo = 9.5
Singola terna
0.01
La curva dei valori di campo stimata con EFC 400 riproduce in modo sufficientemente fedele quella
fornita dal proponente, pertanto si è utilizzato lo stesso fattore di schermo per la simulazione relativa
alle due terne interrate.
In figura 11 si riporta l’andamento del campo in funzione della distanza dall’asse della linea mentre
in figura 12 si riportano i valori di campo intorno alle terne mediante isolivelli di induzione magnetica.
Figura 11 : doppia terna schermata: campo
magnetico a 1 metro dal suolo.
Figura 12 : doppia terna schermata: sezione
verticale.
Distanza dall'asse (m)
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
1
EFC 400
Fattore di schermo = 9.5
0.1
B (µT)
Doppia terna
0.01
Come dimostrano le figure 11 e 12 i valori di campo magnetico stimati ad un metro dal suolo
superano di poco il valore di 0.2 µT (obiettivo di qualità Legge Regionale Emilia – Romagna)
all’interno di una fascia di 1 metro per lato rispetto all’asse della linea, mentre al suolo 0.2 µT viene
raggiunto ad una distanza di 2.5 metri per lato dall’asse della linea.
La verifica dei risultati ottenuti sarà effettuata ad intervento finito misurando contemporaneamente
il campo magnetico e la corrente circolante nelle linee e confrontando le misure con i valori stimati
utilizzando, nelle simulazioni, le correnti registrate durante le misure.
BIBLIOGRAFIA
[1] Legge Regionale Emilia Romagna. 30/2000 e D.G.R. 197/2001
[2] D.P.C.M. 8/7/2003 ELF
[3] Norme C.E.I.211/4