Elektromagnetväljad alajaamades – mõõtmised, analüüs, nõuetele vastavus

Töös toodi välja madalsageduslike elektromagnetväljade otsesed ja kaudsed mõjud inimese tervisele ning selgitati, miks tuleb järgida rakenduslike madal- ja kõrgväärtusi, tagada määrustega vastavus ja eelkõige ohutus. Töös leiti üles kõige tugevamaid välju tekitavad seadmed alajaamas ja tehti mõõtmised selleks, et võrrelda nende poolt tekitatavate elektri- ja magnetväljade suuruste vastavust kehtivate määrustega. Mõõdeti ära elektri- ja magnetväljade tugevused ning fikseeriti kirjalikult tabelisse. Üheski mõõdetavas alajaamas ei leitud mõõtmismetoodikat kasutades rakendusväärtuste ületamist. Töös on näha, et madalama pingeastmega alajaamades on väiksemad elektri- ja magnetväljad ning oht inimese tervisele on väiksem madalsagedusliku mitteioniseeriva kiirguse osas. Töös on välja toodud elu- ja puhkeala piirnormid selleks, et võrrelda neid töökeskkonnas kehtestatud piirnormidega ja millised on nende piirväärtused võrreldes keskkonnaga, kus inimene võib viibida 24 h. Mõõtmistulemused töökeskkonna piirnormide ületamist ei tuvastatud. Elu- ja puhkeala piirnormidega võrreldes on alajaamas mõõdetud väärtused ohuallikate juures suuremad kui piirväärtused ette näevad, kuid kuna alajaam ei ole ligipääsetav kõrvalistele isikutele ning sealsel territooriumil ei viibita pikemat aega, siis see ei ole vastuolus kehtivate määrustega. Tegemist ei ole elu- ega puhkealaga. Rakendusväärtuste ületamist võib ette tulla juhul, kui minnakse kõrgepingeliinidele lähemale või rikutakse ohutusreegleid ja satutakse aiaga piiratud reaktori juurde. Sel juhul tekib väga suur läbilöögi oht, sädelahendus. Nendes piirkondades mõõtmistulemused puuduvad, kuna käesolevas töös ei olnud selleks luba, ka ei olnud see töö eesmärk. Sellised kohad võiks olla vastavalt märgistatud, et tuua esile ohu allikas. Magnetväljade puhul on sellised alad piiratud aiaga, mis takistab isikute ligipääsu väga kõrgete magnetväljadega alale. Käesolevast tööst võib järeldada, et elektromagnetväljaga seotud ohte peab arvestama alajaamades ning tegelema nende riskide vähendamisega ja seal töötavate inimeste teavitamisega. Tuleb järgida piirnorme, et tagada ohutu töökeskkond. Tuleb läbi viia kontrollmõõtmisi vastavalt väljatoodud metoodikale ja võrrelda neid kehtivate rakendusväärtustega, et alajaamas töid tegevatele isikutele oleks tagatud ohutu töökeskkond. Lisaks tuleb arvesse võtta, et elektri- ja magnetvälja tugevused on pidevas muutumises olenevalt alajaama koormusest ja ilmastikuoludest. Tuleb arvestada ka kui kaugel ollakse mitteioniseeriva kiirguse välja allikast, kuna see määrab ära mitteioniseeriva kiirguse tugevuse. Tehtud mõõtmistes on hästi näha, kuidas kaugusest sõltub väga palju väljatugevuse suurus. Elektri- ja magnetväljad ei ole eriti kaugeleulatuvad, seega rakendades nõutud ohutusvahemike, on välja mõju minimaalne. Eriti oluline on tagada riskigruppi kuuluvate isikute ohutus ja teavitada neid ohu allikatest ja piirkondadest alajaamas, kus on kõige ohtlikum viibida. Kasutades töös välja toodud metoodikat ja ohutusplaani, saab tulevikus teistes alajaamades läbi viia vajalikud mõõtmised ja töös oleva teooria alusel luua ohutusplaan. Kuna mõõtetulemused sõltuvad alajaama koormusest, tuleks tulevikus valida mõõtmiseks aeg, mil alajaama koormus on kõige suurem. Riskide vähendamiseks ja alajaama territooriumil viibivate töötajate teadlikkuse tõstmiseks on soovitav rakendada hoiatusmärke ja -teavitusi ning töös välja pakutud visuaalset ohutusplaani. Näiteks aia külge kinnitada silt „Mitteioniseeriv kiirgus!“, „Meditsiinilise seadmega või metallimplantaadiga isikutele sisenemine keelatud“. Reaktori külge silt, lisaks kõrgepinge tähisele – „Tugev magnetväli!“. Samuti ära märgistada trafode juures maapinnal olevad kaablid vastava märgistusega kui mõõtmistulemuse tagajärjel leitakse kõrge elektromagnetväli ja alajaamas viibijatel on võimalik selle kaabli peale sattuda.

In the working environment we come to contact with electromagnetic fields that cannot be heard or seen. The effects of this field, its dangers and the health problems that are connected with it are often underestimated. The thesis “Electromagnetic Fields in Electrical Substations – Measurement, Analysis, Compliance with Requirements” discusses low frequency electromagnetic fields, the basis for limiting exposure and the dangers to people who work in electrical substations. It is important for the electricians working in substations to be aware of the health risks related to exposure to strong electric and magnetic fields and the most significant sources of these fields in substations. It is particularly important to those people who have a medical implant or who use an electronical medical device that is worn on the body. One possibility to raise the awareness of the workers is to prepare a safety data sheet for every substation where the areas with the highest danger are shown. The aim of the thesis was to present a methodology that could be used to assess the dangers of electric and magnetic fields and to develop the principles for compiling a safety data sheet for substations based on the example of three substations of Elering AS. In the future it will be possible to compile guidelines for the workers where in the substation it is dangerous to be and where not, based on the measurements and analysis carried out in this thesis. Elering AS is a company in Estonia that operates the electricity and gas system. Its main mission is to guarantee high-quality energy supply to the Estonian consumers. In the first part of the thesis a short overview is given of the nature and characteristics of electric and magnetic fields and the biological effects of extremely low frequency fields. The scientifically proven dangers of non-ionizing radiation at the frequency 50 Hz are discussed. Directive 2013/35/EU of the European Parliament and of the Council and the Estonian regulations „Töötervishoiu ja tööohutuse nõuded elektromagnetväljadest mõjutatud töökeskkonnale, elektromagnetväljadega kokkupuute piirnormid ja rakendusväärtused ning elektromagnetväljade mõõtmise kord“ nr 44 (01.04.2016) and „Mitteioniseeriva kiirguse piirväärtused elu- ja puhkealal, elamutes ning ühiskasutusega hoonetes, õpperuumides ja mitteioniseeriva kiirguse tasemete mõõtmine“ nr 38 (21.02.2002) that are the basis of this work are introduced. In the second part of the thesis the measurement methodology is described and the most significant sources of electromagnetic fields in substations are presented. The standard IEC 61786-2:2014 was studied to find the best methodology for measurement of electric and magnetic fields. In addition, the Health Board (The Laboratory of Physics) and Inspecta Estonia OÜ were consulted. An overview is given of the devices Maschek ESM-100 and Velleman DEM501 that were used in the measurements. Then the results of the measurements that were carried out in three different substations are presented. The results show that the electric and magnetic field strengths are dependent of the distance from the field source and the load of the substation at the time of the measurement which is in accordance with theory. It is also shown that the electric and magnetic field strengths are lower in 110 kV substations than in 330 kV substations. In the third part of the thesis the compliance of the working conditions to the regulations is analysed based on the measurement results. It is concluded that all the measured field strengths were in accordance with the regulations for the working environment. The field strengths exceeded the norms for living and recreational areas, but the substations are not accessible to unauthorised persons and the workers do not stay there for long periods of time. It is recommended to carry out control measurements in substations considering the weather conditions and the load of the substation. Additionally, recommendations for compiling a safety data sheet for substations are presented. Warning signs like “Nonionizing radiation!” and “Strong magnetic field!” and a visual safety data sheet should be displayed prominently in the substation and near the most important field sources.