elektromágneses környezeti hatások új követelményeinek

Elektrom ágneses környezeti hatások új követelm ényeinek áttekintése

MEE 59. Vándorgyűlés és Kiállítás Budapest, 2010. szeptember 5 – 7

B5 Szekció: Elektromágneses környezeti hatások

1

Dr. VARJÚ GYÖRGYProfessor Emeritus

BME Villamos Energetika TanszékVillamos M űvek és Környezet Csoport

E-mail: [email protected]

MEE 59. Vándorgyűlés Budapest,2012. szeptember 5 – 7.

BME Villamos Energetika Tsz. [email protected]

Prioritások megfogalmazásaSzempontok és elvárások:

2

Együttműködő képesség

Energia rendszere(ke)n elemei között;

Irányítástechnikában;

A kiszolgáló infokommunikációs technikában (ICT)

A (környezeti) feltételekhez jobban igazodó tervezés és létesítés

Kockázatelemzés alapján;

A hosszúidejű tapasztalatokra, jó mérnöki gyakorlatra alapozás (határértékeknél)

A kapcsolódó szempontok együttes kezelése:

Biztonság, veszélyeztetés (érintési feszültség; kivitt potenciál)

Elektromágneses összeférhetőség

Környezeti és klíma hatások.



A követelmények jelege és forrásai:

3

1. Szabványok (IEC, CENELEC, ITU-T, IEEE /Std)

2. Átfogó (nemzetközi) szakmai szervezetek által kidolgozott:

Irányelvek Guide),

Ajánlások (Recommendation)

Kézikönyvek (Handbook)

Műszaki ismertetők (Technical Brochure)



Potenciálemelkedés transzfer potenciál (1)

4

Új szabványok:Energia rendszerre:

1. MSZ EN 61936-1:2011: 1 kV-nál nagyobb váltakozó feszültségűerősáramú berendezések. 1. rész: Általános szabályok (IEC 61936-1:2010 - Power installations exceeding 1 kV a.c. - Part 1: Common rules, módosítva)

2. MSZ EN 50522:2011: 1 kV-nál nagyobb váltakozó feszültségűerősáramú berendezések földelése (EN 50522:2010 - Earthing of power installations exceeding 1 kV a.c.)

Villamos vasúti táplálásra:

3. EN 50122-1:2011: Railway applications - Fixed installations - Electrical safety, earthing and the return circuit - Part 1: Protective provisions against electric shock

(Vasúti alkalmazások – Telepített létesítmények – Villamos biztonság, földelések és visszavezető áramkörök – 1.rész: Védelmi intézkedések villamos áramütés ellen



Potenciálemelkedés transzfer potenciál (2)

5

Külföldi el őírás és irányelv:

IEEE Std 80-2000 :

IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding(IEEE Irányelv váltakozóáramú alállomási földelések villamos biztonságára)

Ausztrál Irányelv EG-0: :

Power System Earthing Guide Part 1: Management Principles Version 1—May 2010, published on 12 August 2010(Irányelv villamos-energia rendszerek földelésére)

CIGRE irányelv kivitt (transzfer) potenciálra (Kidolgozás alatt)



6

Fém-fémérintési

fezsültség

Lépés feszült-

ség

Érintési feszültség

Max. érintési

feszültség

Kivit (transzfer) feszültség

IEEE 80 szerint értelmezett figyelembe veend ő feszültség típusok:



Határértékek érintési feszültségre (1):MSZ EN 50522:2011 szerint

7




8

Fault duration tfs

Megengedett érintési feszültség UTpV

Alállomási és kivitt potenciál határ1)

V

0.05 716 1432

0.10 654 1308

0.20 537 1074

0.50 220 440

1.00 117 234

2.00 96 192

5.00 86 172

10.002) 85 170

MEGJEGYZÉSEK: •A [2] 5.4.2 bekezdése szerint a méréssel vagy számítással meghatározott földpotenciál emelkedés ne haladja meg az ábra szerinti UTp feszültség kétszeresét . • A 10 s-nál jelentősen hosszabb ideig folyó áram esetén UTp =80 V érintési feszültség engedhető meg.



Határértékek kisfeszültségű hálózatra kivitt (transzfer) feszültségre:

MSZ EN 50522:2011 szerint

9

Az X normál értéke 2 . A gyakorlat azt mutatja, hogy X értéke 5-ig is terjedhet




10

A testáramot meghatározóáramkörbe beiktatódójárulékos ellenállás:

RF = RF1 + RF2

RF1 = Pl. a lábeli ellenállása

Öreg és nedves cipő esetén:RF1 = 1000Ω

Más esetben lehet nagyobb is.

RF2 = A talp helye és a föld közötti ellenállás



Határértékek érintési feszültségre (1):Ausztrál irányelv szerint

11



Energiarendszer földelés tervezés (2):Ausztrál irányelv szerint

12

Fatális szerencsétlenség (halálos baleset) bekövetkezésének valószínűsége:

Pfatality = Pcoinc + Pfib

Pcoinc = annak a valószinűsége, hogy a személy a hiba (rövidzárlat) fellépésével egyidejűleg érinti a kritikus helyet, Pfib = a szívkamralebegés (fibrilláció) fellépésének a valószínűsége.

Pcoinc számítása jelentősen egyszerűsödik a következő feltételezések esetén:

a földzárlat fellépése random jellegű, a hiba fellépése és a személy ottléte független események, a hiba fellépése független az előző hibától, a hiba bekövetkezése bármely időpontban azonos,



Energiarendszer földelés tervezés (3):Ausztrál irányelv szerint

13

Elérendő cél a következő kockázati valószínűség elérése:

a)ALARA – „As Low As ReasonAbly” = Olyan kicsi amely indokolt a költség haszon elemzés keretében

vagy

b) ALARP – „As Low As Reasonably Practicable” = Olyan kicsi, amely gyakorlatilag indokolt

Pfib = 0,37



Távközlő rendszerekre megengedett indukált hosszanti (közös

módusú) feszültség

14

1963-tól kezdődően hosszú ideig változatlan értékek:

általános körülmények között: 430 Veff

nagybiztonságú indukáló rendszer esetén (tmax < 0,5 s) 650 Veff

CIGRE kezdeményezésre időlépcs őzött határértékek kidolgozására került sor



Távközlő rendszerekre megengedett indukált hosszanti (közös módusú) feszültség (1)

15

A számítás alapja: IEC/TS 60479-1 Effects of current on human beings and livestock – Part 1: General aspects. (Kiadódó megengedett érték 0,5 s-ra 640 V)

Személyek veszélyeztetésére a K.33-as Ajánlás ad meg határértékeket (1996) : „Limits for people safety related to coupling into telecommunications system from a.c. electric power and a.c. electrified railway installations in fault conditions”

Távközl ő létesítm ényekre tönkremenetel szempontjából megengedett feszültség a K.53 Ajánlás szerint: A számítás alapja a 650 V és 0,5 s alapján kiadódó energiatartalom:

U(t)2 ·t = 6502·0,5




16

Személyek veszélyeztetésére vonatkozó határértékeket :

A hibás állapot id őtartama, ts

Indukált feszültség megengedett értéke

Veff

t ≤ 0,10 2000

0,10 < t ≤≤≤≤ 0,20 1500

0,20 < t ≤ 0,35 1000

0,35 < t ≤ 0,50 650

0,50 < t ≤ 1,00 430

1,00 < t ≤ 3,00 150

3,00 < t 60




17

Létesítm ények tönkremenetelére vonatkozó határértékek:

A hibás állapot id őtartama, ts

Indukált feszültség megengedett értéke

Veff

t ≤≤≤≤ 0,20 1030

0,20 < t ≤ 0,35 780

0,35 < t ≤ 0,50 650

0,50 < t ≤ 1,0 430

1,0 < t ≤ 2,0 300

2,0 < t ≤ 3,0 250

3,0 < t ≤ 5,0 200

5,0 < t ≤ 10,0 150

t > 10,0 60



A távközlési rendszerekre (ITU-T) és az energia rendszerekre megengedett határértékek összehasonlítása

18



Az indukáló hatás kérdéskör menedzseléseaz ITU-T K.68 Ajánlás és az MSZE 19410 előszabvány szerint

19

A K.33 és K.53 Ajánlásokat 2008-ban felváltja a K.68 Ajánlás :„A rendszerüzemeltetők felelősége az energia rendszerek és távközlési rendszerek közötti elektromágneses hatás menedzselésében”(ITU-T Recommendation K68, “Operator responsibilities in the management of electromagnetic interference by power systems on telecommunication systems”)

Erre támaszkodva készült el az: MSZE 19410: Villamosenergia-rendszerek távközlési létesítményekre gyakorolt elektromágneses zavarásának menedzselése;

A témával foglalkozik : Janklovics Zoltán szekció el őadása



Az indukáló hatás kérdéskör menedzseléseaz MSZE 19410 előszabvány szerint

20

1) Általános szempontokAz érintett létesítmények tulajdonosainak érdekében áll, hogy együttműködjenek az EM-

indukálási problémák megoldásában

2) A létesítmény életszakaszaiA létesítmény műszaki jellemzőinek változásait kezelni kell tudni az indukálásban érintett létesítmények jellemzői időbeli módosulásának megfelelő követésével (monitorozásával).

3) InformációcsereMinden egyes társaságnak ki kell neveznie egy "indukálás-menedzsert", akinek a társaságot érintőminden indukálási problémára teljes áttekintése van annak érdekében, hogy összekötő pont lehessen a társaságot érintő, indukálással kapcsolatos információcserében.

4) LétesítménydokumentációA létesítményről annyi aldosszié legyen, ahány indukálási helyzet van. Az egyes dossziék tartalmazzák: a kapcsolattartó elérhetőségét; az indukálásban érintett létesítmények geometriai és villamos leírását; az elvégzett számítások eredményeit, az egyes tervezési lépések dokumentációját; az elvégzett mérések eredményeit, ha erre sor került; az indukálási költségekkel kapcsolatos megállapodásokra vonatkozó minden iratot.



A kivitt (transzfer) potenciállal foglakozóCIGRE Irányelv

21

A CIGRE C4.207 munkacsoport dolgozta kiA végleges szövegtervezet elfogadása a munkacsoport 2012 szeptember 27-28 -án tartandó budapesti ülésén várható. Témája:Irányelv a váltakozóáramú energiarendszerek zárlatai által okozott a távközlési rendszerekre kivitt földpotenciál-emelkedés (EPR) megállapítására – Az EPR terjedés fémes vezetés útján, az alkalmazott rendszerkonfigurációk jellemzői és megelőzési lehetőségek a távközlési berendezéseknél

(GUIDE FOR ASSESSMENT OF TRANSFERRED EPR ON TELECOM MUNICATION SYSTEMS DUE TO FAULTS IN A.C. POWER SYSTEMS – PROPAGA TION OF EPR (EARTH POTENTIAL RISE) BY METALLIC CONDUCTION, CHARACTERIS TICS OF USED SYSTEM CONFIGURATION AND PRECAUTIONS FOR TELECOMMUNICATION EQUIPMENT)

A témával foglalkozik : Dr. Ladányi József szekció e lőadása



Elektromágneses terek

22

Új ICNIRP határértékek

CIGRE Műszaki kiadványok (Technical Brochures)



Új ICNIRP ajánlások az EMF területén és a

2004/40/EC direktíva várható változásai

23



Új ICNIRP ajánlás a sztatikus mágneses tér határértékeire 2009

24

Térbeli csúcs érték:1994

Foglalkozási:Időbeli átlag - 200 mTFej és törzs 2 T (esetleg 8 T) 2 TVégtagok 8 T 5 T

Lakossági:A test bármely részére 400 mT 40 mTImplantátum esetén 0,5 mT 0,5 mT



Új ICNIRP „statement”a sztatikus (egyenáramú) mágneses tér határértékeire MR páciensek védelme

2009

25

Egész testre:

Normál esetben: 4 T

Speciális esetben: 8 T

Kísérleti esetben: > 8 T



Új ICNIRP ajánlás az időben változóvillamos és mágneses terek határértékeire

(1 Hz-100 kHz)2010

26



ICNIRP* 2010-es Irányelv referenciája:

27

GUIDELINES FOR LIMITING EXPOSURE TO TIME-VARYINGELECTRIC AND MAGNETIC FIELDS (1 Hz TO 100 kHz)

International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection*

* ICNIRP Secretariat, c/o Gunde Ziegelberger, c/o Bundesamt fürStrahlenschutz, Ingolstaedter Landstrasse 1, 85764 Oberschleissheim,

Germany.

For correspondence or reprints contact [email protected].(Manuscript accepted 15 June 2010)

0017-9078/10/0Copyright © 2010 Health Physics Society



Alapkorlátok áramsűrűség helyett belsővillamos térerősségben

28



Vonatkoztatási szintekVillamos térer ősség lakosságra

29



Vonatkoztatási szintekVillamos térer ősség dolgozókra

30



Vonatkoztatási szintekMágneses indukció lakosságra

31



Vonatkoztatási szintekMágneses indukció dolgozókra

32



50 Hz-es mágneses indukció határértékei

33

Lakosság:

100 µT → 200 µT

Dolgozók:

500 µT → 1000 µT

Régi: Új:



A 2004/40/EC direktíva* (2004. április 29.) várható változásai

34

Nemzeti jogszabályként való bevezetésének határidejét 2008-ban 2012-re módosították, mert:

bizonyos határértékek betarthatatlanok (pl. az MR berendezések környezetében dolgozóknál).

Az kisfrekvenciás határértékekben módosítás várható

* A 2004/40/EC direktíva (2004. április 29.) A munkavállalók fizikai tényezők (elektromágneses terek) hatásából keletkezőkockázatoknak való expozíciójára vonatkozó egészségügyi és biztonsági minimum követelményekről



CIGRE Műszaki kiadványok (Technical Brochures,TB)

35

Elektromágneses erőterekhez kapcsolódóan

Váltakozóáramú korrózió hatásról



CIGRE TB 320

Az ELF* mágneses terek jellemzése

36

* ELF = Extrém kisfrekvenciás tér

C4.205 Munkacsoport: Jean Hoeffelman (Convener) – BelgiumRenato Conti - ItalyPedro L. Cruz Romero – SpainFrançois Deschamps – FranceThan Dovan - AustraliaDaniel Goulet – CanadaTommi Keikko – FinlandKees Koreman – NetherlandYukio Mizuno – JapanDavid Renew – United KingdomEner Salinas – SwedenHector Leopoldo Soibelzon – ArgentinaPauli Vanhala - FinlandPaul Wong - CanadaHiroyuki Yomori – JapanJun Yoshinaga – Japan



A TB 320 célja:

37

Tartalmazza:

Mért és számított értékeket és azok összevetését;

A térbeli is időbeli változások leírását;

A vizsgált mennyiségek megvilágítását gyakorlati példákkal

A mágneses térre megengedett határérték (akkor még 100 µT) és az epidemiológiai tanulmányokban gyakran hivatkozott 1 µT érték közötti ellentmondás oldása.A mágneses tér megfelelő jellemzésére expozíció mértéket meghatározni. Ilyenek:

statisztikai mérték a tartós expozícióra; a nem egyenletes terek pillanatnyi értékének mértéke; a több forrásból eredő és a többfrekvenciás terek mértéke



CIGRE TB 375

Műszaki Irányelv szabadvezetékek kisfrekvenciás villamos és mágneses terének mérésére

38

C4.203 Munkacsoport :François Deschamps (Convenor) - FranceJacques Pezard (Convenor till 2004) - FranceDavide Capra - ItalyRenato Conti - ItalyGabrielle Crotti - Italy,Than Dovan - AustraliaJean Hoeffelman - BelgiumKees Koreman – NetherlandYukio Mizuno – JapanDavid Renew – United KingdomPaul Wong - CanadaHiroyuki Yomori – JapanJun Yoshinaga – JapanMauro Zucca - Italy



A TB 375 célja:

39

A biztonságra vonatkozó előírások (expozíciós határértékek) és az ezeknek való megfelelés mérés alapján történő összerendelésére irányelv adása.

Az irányelv foglalkozik a szabadvezetékek villamos és mágneses terének:

mesésére alkalmas szenzorokkal; mérési eljárásokkal (good practices) a méréseket befolyásoló tényezőkkel;

Négy függelék gyakorlati információkat ad: a vezetékre merőlegesen mért profilokra ; a méréseket befolyásoló paraméterekre; laboratóriumi vizsgálatot a nedvesség villamos teret befolyásoló hatására;a mérési bizonytalanság értékelésére.



CIGRE TB 373

Villamos-energia rendszerek hálózati frekvenciás mágneses terének kezelési (csökkentés) m ódszerei

40

C4.204 Munkacsoport:Ener Salinas (Convener) – UKOriano Bottauscio - ItalyMario Chiampi - ItalyRenato Conti - ItalyPedro L. Cruz Romero - SpainThan Dovan - AustraliaPatrick Dular - BelgiumJean Hoeffelman - BelgiumRolf Lindgren - SwedenPaolo Maioli - ItalyGary Melik - AustraliaMichele Tartaglia - Italy



A TB 373 célja:

41

A villamos-energia rendszerek különböző elemei által létrehozott mágneses tér kezelésére (csökkentésére) szolgáló technikáról átfogó kép adása.

Az anyag foglalkozik:

A csökkentési eljárások elvi hátterével;

A különböző hálózatelemek (szabadvezeték, kábelvonal, alállomás) térének speciális csökkentési módszereivel;

A tervezésre és megvalósításra vonatkozó gyakorlati példák bemutatásával.



CIGRE TB 391

Irányelv a nagyfeszültség ű és a középfeszültség ű alállom ásoktól származó rádiófrekvenciás (RF) zavarás m érésére

42

C4.202 Közös munkacsoport:L.-E. Juhlin (SE) ConvenerR. Hubbard (ZA), G. Lucca (IT), H.-G. Öhlin (SE), C. Rajotte (CA),W.H. Siew (GB), D. Thomas (GB), Gy. Varju (HU)



TB 391 célja:

43

Jól ismert és dokumentált a korona hatásból származó az AM rádiórendszerekben korona által okozott zavarás.A TB 391 KÖF és NAF az alállomások által okozott rádiófrekvenciás zavarás RFI mérésével foglalkozik.

Az Irányelv elkészítésének két fő motivációja: a szélesebb sávszélességet igénylő digitális rádiórendszerek elterjedése; a teljesítményelektronika széleskörű alkalmazása minden teljesítmény szinten és ezek gyors kapcsolási (kommutációs) folyamata által okozott nagyfrekvenciás zavarok.(HVCD, FACTS, újabban PV inverterek)

Különös figyelmet szentel a távolsággal való csillapodásra és ennek alapján a szükséges mérési távolságokra:

a teljesítmény függvényében (< 1 kVA-től a > 100 GVA-ig) a feszültségszint függvényében ( KIF-től > 1200 KV)



CIGRE TB 290

44

A váltakozóáramú távvezetékek indukáló hatása által fém csővezetékeken okozott váltakozóáramú korrózió

C4.202 Közös munkacsoport:L.-E. Juhlin (SE) ConvenerR. Bräunlich (Switzerland), J. Diesendorf (Australia), R. Gregoor (Belgium), G. Lucca (Italy), H.-G. Öhlin (Sweden),Y. Rajotte (Canada),

W. H. Siew (United Kingdom), Dave Thomas (United Kingdom) Gy. Varjú (ITU-T) (Hungary), P. Kiss (Hungary), G. Camitz (Sweden)

R. Bräunlich (Switzerland), J. Diesendorf (Australia), R. Gregoor (Belgium), G. Lucca (Italy), H.-G. Öhlin (Sweden), Y. Rajotte (Canada), W. H. Siew (United Kingdom), Dave Thomas (United Kingdom) Invited Specialists: Gy. Varjú (ITU-T)

(Hungary), P. Kiss (Hungary), G. Camitz (Sweden)



TB 290 célja:

45

A TB 95 szerinti Korróziós irányelv kiegészítése a váltakozóáramúkorrózióra vonatkozóan a villamos-energia rendszer és korróziós szakértők közreműködésével.

Támaszkodik a CEOCOR Guide –ra (Váltakozóáramú korrózió katódosan védett csővezetékeken – Irányelv a kockázatelemzésre és védelmi módszerekre)

Az Irányelv átfogó kockázatértékelést tesz lehetővé a következők alapján : számítási és mérési eljárások a meghatározó paraméterek; a lehetséges védelmi módszerek; gyakorlati esetek ismertetése, értékelése.

A korrózió hatásokkal és kezelésükkel foglalkozik: Tóth Csaba FGSZ Zrt. szekció el őadása



Újonnan felvetődött EMC problémaVezetett zavar a 2 kHz - 150 kHz tartom ányban

46

A probléma megjelenése : Fotovillamos (PV) kollektorok inverterei és más kacsolt üzemű tápegységek által a smart mérőkbe okozott zavarok

Jelenlegi helyzet: Nincs zavarkibocsátási szabvány és határérték; Nincs zavarkibocsátásra mérési eljárás és értékelés;Áthidaló megoldásként a CENELEC TC 13 ("Equipment for electrical energy measurement and load control”) kiadta a CLC/TR 50579:2012:

o Electricity metering equipment (a.c.) - Severity levels, immunity requirements and test methods for conducted disturbances in the frequency range 2 kHz - 150 kHz

o Villamos (váltakozó áramú) mér őkészülékek – Szigorúsági szintek, zavart űrés követelmények és vizsgálati módszerek a 2 kHz – 150 kHz tartományban vezetett zavarra

Utalás a további helyzetre :Elfogadás alatt áll a CLC/TC8X által készített prTR 50422 ed.2 tervezet :„Irányelv az EN 50160 európai szabvány alkalmazásra”Célja: háttér információ és kifejtés az EN 50160:2010 szabványhozoB melléklete : „Feszültség/áram komponensek a 2kHz-150 kHz frekvencia tartományban és ennek hatása a tápfeszültségre”.

KKööszszöönnööm a figyelmet!m a figyelmet!

EE--mail: [email protected]: [email protected]

?

47

elektromágneses környezeti hatások új követelményeinek

Documents