Cabina Primaria ENEL Giardini Margherita in Bologna. Monitoraggio in continuo del campo magnetico (Aprile 2003 Marzo 2004)

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1 Sezione Provinciale di Bologna Cabina Primaria ENEL Giardini Margherita in Bologna. Monitoraggio in continuo del campo magnetico (Aprile 2003 Marzo 2004) Report novembre

2 INDICE 1. Introduzione La rete di monitoraggio Le altre sorgenti presenti in loco La situazione di carico della cabina primaria I risultati del monitoraggio Risultati delle misure Confronto con i dati di potenza Le conclusioni

3 1. Introduzione. La nuova cabina primaria ENEL di trasformazione (da 132 KV a 15 KV), entrata in funzione il giorno 23 settembre 2002, ha sostituito la vecchia cabina primaria, posta in adiacenza al viale Gozzadini, risalente agli anni 50 e alimentata da una linea AT interrata a 50 KV. Tra le prescrizioni speciali poste dalla Amministrazione Comunale di Bologna con la concessione edilizia rilasciata ad ENEL il 15 dicembre 2000, venivano indicati i seguenti obblighi: 1. Esecuzione della misura delle effettive emissioni di campo elettrico e magnetico a titolo di collaudo dell impianto, entro 15 giorni dalla messa in esercizio operativa della Centrale Primaria. Tali misure sono state effettuate da Arpa in contraddittorio con Enel ed in presenza di tecnici nominati dai comitati dei cittadini; i risultati di questa prima fase sono contenuti nel report di misure di ottobre 2002, riportato sul sito WEB di Arpa e nel cd allegato al presente documento. 2. A titolo di monitoraggio, le misure in continuo del valore efficace di campo d induzione magnetica tramite quattro centraline ubicate in punti significativi stabiliti nella concessione edilizia stessa. A seguito di specifica convenzione fra Comune di Bologna ed Arpa Sezione Provinciale di Bologna, è stato attivato il monitoraggio ed i risultati sono stati pubblicizzati sul sito WEB di Arpa a partire dal 1 aprile 2003 ed aggiornati settimanalmente. Scopo del presente documento è di analizzare i risultati ottenuti dal monitoraggio effettuato dal 1 Aprile 2003 al 31 Marzo 2004 correlandoli alla situazione di carico della Cabina Primaria (CP). 3

4 2. La rete di monitoraggio. La rete di monitoraggio dei Giardini Margherita è stata progettata e realizzata per controllare l emissione di campo di induzione magnetica nell ambiente circostante l impianto oggetto del controllo con particolare attenzione all area delle scuole elementari Fortuzzi. Essa è formata da quattro centraline di misura fisse, ubicate in posizioni significative ai fini della valutazione dell emissione, definite nella concessione edilizia, la cui collocazione è la seguente: Centralina 1 (C1 - giardcp1): uscita dei cavi di media tensione dalla Cabina Primaria (CP). Centralina 2 (C2 - giardpar): perimetro esterno Cabina Primaria lato Scuole Fortuzzi. Centralina 3 (C3 - giardcas): punto recettore più vicino alla Cabina Primaria su Via Castiglione. Centralina 4 (C4 - giardscu): perimetro esterno Scuole Fortuzzi, punto più vicino alla Cabina Primaria. Cavi MT interrati Lampioni di illuminazione pubblica Figura 1: Zona CP con evidenziata l ubicazione di alcuni punti di misura e delle centraline di monitoraggio. Le centraline PMM 8055 con sonde HP050, fornite da ENEL, misurano ogni secondo il valore efficace della induzione magnetica e forniscono la media su 6 minuti delle 360 acquisizioni effettuate in tale periodo temporale. 4

5 Esse vengono settimanalmente interrogate da Arpa Sezione Provinciale di Bologna al fine di convalidare e rendere pubblici i dati tramite un grafico per ogni centralina nel quale si evidenzia la variazione temporale del valore efficace di induzione magnetica mediato su 6 minuti. 3. Le altre sorgenti presenti in loco. In zona limitrofa alla cabina primaria è presente l impianto di illuminazione pubblica dei giardini Margherita alimentato in serie con corrente costante di 9.6 A. La stima dei valori di induzione magnetica emessi dall impianto, eseguita con un modello di calcolo sviluppato in accordo con le norme C.E.I , permette una previsione dei valori di induzione magnetica emessi dal cavo di alimentazione del circuito di illuminazione. In figura 2 vengono riportati valori di induzione magnetica sotto forma di curve di isolivello in un piano verticale perpendicolare al cavo di alimentazione posizionato nell origine; in essa è evidenziata indicativamente la posizione relativa delle centraline 2 e 4. Figura 2: Simulazione modellistica dell induzione magnetica emessa dal circuito di illuminazione pubblica. Durante la chiusura del circuito di illuminazione (accensione dei lampioni) le centraline di misura registrano valori di induzione magnetica in accordo con quelli simulati sia in ante operam che in post operam. Le centraline 2 e 4 quindi risentono prevalentemente dell emissione dovuta all illuminazione pubblica anche durante il funzionamento della CP. 5

6 In base all analisi dei dati registrati dalle centraline prima dell attivazione della CP, si sono stimati i valori di fondo dovuti all illuminazione pubblica, come media dei valori registrati nella settimana agosto 2002 dalle quattro centraline durante il periodo di chiusura del circuito di illuminazione. Il periodo temporale di una settimana è sufficiente per la stima dei valori di fondo in quanto il circuito di illuminazione dei giardini margherita è alimentato in serie, quindi con valori di corrente costanti nel tempo che generano un campo di induzione magnetica senza fluttuazioni temporali significative. Tali valori sono riportati in tabella 1 dalla quale si evince che la centralina 3 (giardcas) risente molto debolmente della chiusura del circuito di illuminazione pubblica. Centralina B medio (µt) Deviazione standard (µt) Giardcp1 (C1) Giardpar (C2) Giardcas (C3) Giardscu (C4) Tabella 1: Valori di fondo con illuminazione pubblica accesa valutati come media su una settimana prima dell attivazione della CP. A titolo di esempio in figura 3 vengono riportati i valori di induzione magnetica registrati dalla centralina giardscu (C4) per il giorno 19 agosto 2002, prima dell attivazione della CP (per dettagli si veda il report dell ottobre 2002). 6

7 Cabina Primaria ENEL- Giardini Margherita: 19 agosto 2002 centralina giardscu (C4) orario spegnimento illuminazione pubblica: 5:00 - orario accensione: 19:35 (ora solare) Cabina primaria non in esercizio microtesla illuminazione pubblica accesa illuminazione pubblica spenta illuminazione pubblica accesa :00 00:54 01:48 02:42 03:36 04:30 05:24 06:18 07:12 08:06 09:00 09:54 10:48 11:42 12:36 13:30 14:24 15:18 16:12 17:06 18:00 18:54 19:48 20:42 21:36 22:30 23:24 ore : minuti Figura 3: Valori di campo magnetico prima dell attivazione della CP, della centralina giardscu (C4). Il Comune di Bologna, settore Illuminazione Pubblica, ha fornito a questa Sezione Provinciale gli orari di accensione e spegnimento ordinari e straordinari dell impianto di pubblica illuminazione che vengono di seguito riportati. Giorno Accensione Spegnimento 22/05/ /07/ /07/ /07/ /07/2003 * 29/10/ /12/ /02/ /02/ /03/ Tabella 2 : Orari da accensione e spegnimento straordinari dell illuminazione pubblica (ora solare). * Il giorno 17/07/2003 si è verificato un ritardo nello spegnimento dell illuminazione pubblica rispetto all orario di spegnimento ordinario 7

8 I giorni 29/02/2004 e 01/03/04 il circuito ha subito diverse chiusure per verifica linee causa neve. Mese Dal Al Accensione Spegnimento Mese Dal Al Accensione Spegnimento Gen Lug Gen Lug Gen Lug Gen Lug Feb Ago Feb Ago Feb Ago Feb Ago Mar Set Mar Set Mar Set Mar Set Apr Ott Apr Ott Apr Ott Apr Ott Mag Nov Mag Nov Mag Nov Mag Nov Giu Dic Giu Dic Giu Dic Giu Dic Tabella 3: Orari da accensione e spegnimento ordinari dell illuminazione pubblica (ora solare). 8

9 4. La situazione di carico della cabina primaria. La cabina primaria (CP) è dotata di due trasformatori 132/15 kv (TRR e TRV) della potenza di 40 MW ciascuno; l uscita in media tensione è costituita da 16 cavi elicordati del tipo ARG7H1RX interrati ad una profondità minima di 2,5 metri sotto la superficie. Enel ha fornito a questa Sezione Provinciale la situazione di carico della cabina (in MW) per il periodo 1 aprile marzo Nelle figure 4 e 5 vengono riportati rispettivamente l andamento temporale della potenza media giornaliera e massima giornaliera. Cabina Primaria ENEL - Giardini Margherita medie giornaliere (in Megawatt) Periodo: aprile marzo media giornaliera TRV media giornaliera TRR media giornaliera TRV+media giornaliera TRR MW /4 14/4 27/4 10/5 23/5 5/6 18/6 1/7 14/7 27/7 9/8 22/8 4/9 17/9 30/9 13/10 26/10 8/11 21/11 4/12 17/12 30/12 12/1 25/1 7/2 20/2 4/3 17/3 30/3 giorno Figura 4: Carichi medi giornalieri della CP (in MW). 9

10 15 Cabina Primaria ENEL - Giardini Margherita massimi giornalieri (in MegaWatt) Periodo: aprile marzo MW /4 14/4 27/4 10/5 23/5 5/6 18/6 1/7 14/7 27/7 9/8 22/8 4/9 17/9 30/9 13/10 26/10 8/11 21/11 4/12 17/12 30/12 12/1 25/1 7/2 20/2 4/3 17/3 30/3 giorno Massimi giornalieri TRR Massimi giornalieri TRV Figura 5: Andamento temporale dei carichi massimi giornalieri della CP (in MW). Dall analisi dei dati di potenza forniti da ENEL, è risultato che: 1) giovedì 12 giugno 2003 alle ore si è verificato il massimo di potenza contemporanea dei due trasformatori (24.19 MW potenza totale); 2) venerdì 13 giugno 2003 si è verificato il massimo di potenza media giornaliera totale (18.95 MW); 3) domenica 28 settembre 2003 si è verificato il minimo di potenza, causa blackout su tutta la rete nazionale (8.88 MW). Nel paragrafo 5.2 questi risultati verranno correlati con i valori di induzione registrati dalle quattro centraline. 10

11 Il confronto fra i valori mensili di energia erogata dalla cabina (in MWh) per gli anni 2003 e 2004, riportato in figura 6, evidenzia come durante il periodo invernale considerato non si sono registrate variazioni significative. Durante il periodo estivo (giugno-agosto) si evidenzia invece un calo di energia nel 2004 rispetto al 2003 dovuto alla diversa situazione climatica nei due anni considerati che ha fatto registrare temperature inferiori nel corso dell estate 2004 e pertanto un minor utilizzo di energia da parte di impianti di refrigerazione e condizionamento. Cabina Primaria ENEL - Giardini Margherita Energia mensile erogata (MWh) Anno 2003 Anno GEN FEB MAR APR MAG GIU LUG AGO SET OTT NOV DIC Figura 6: Confronto fra energia erogata dalla cabina per gli anni 2003 e 2004 (in MWh). 11

12 5. I risultati del monitoraggio. 5.1 Risultati delle misure. Nel presente paragrafo si illustrano i risultati dell elaborazione dei dati registrati dalle 4 centraline nel periodo compreso fra il 1 Aprile 2003 ed il 31 Marzo La presenza del circuito di illuminazione pubblica, come documentato nel capitolo 3, influisce sui valori di induzione magnetica registrati dalle centraline 1, 2 e 4; pertanto l analisi dei dati relativi a queste centraline è stata effettuata distinguendo fra i periodi di chiusura ed apertura del circuito di illuminazione pubblica. Tale disaggregazione è stata effettuata utilizzando gli orari di accensione e spegnimento dell illuminazione pubblica, riportati nelle tabelle 2 e 3 del capitolo 3, tenendo conto dell asincronismo tra gli orari forniti dal Comune e quelli registrati dalle centraline; tale differenza temporale è dovuta alla frequenza con la quale la centralina fornisce il dato di misura (ogni 6 minuti) ed a un inevitabile asincronismo fra l orologio del comando dell illuminazione e quello interno allo strumento di misura. I dati registrati dalla centralina di misura numero 3 Giardcas, non risultano influenzati in modo sensibile della chiusura del circuito di illuminazione pubblica, quindi l analisi è stata effettuata senza la suddivisione usata per le altre centraline. In tabella 4 sono riportati i risultati relativi ai valori medi giornalieri di induzione magnetica per ogni centralina. Nome della Centralina Minimo delle medie [µt] ILLUMINAZIONE SPENTA Massimo delle medie [µt] Media delle medie [µt] ILLUMINAZIONE ACCESA Minimo delle medie [µt] Massimo delle medie [µt] Media delle medie [µt] Giardcp 1 0,02 0,11 0,06 0,08 0,13 0,12 Giardpar 0,01 0,06 0,03 0,24 0,29 0,27 Giardcas 0,00 0,10 0,06 // // // Giardscu 0,00 0,03 0,02 0,59 0,66 0,63 Tabella 4: Valori medi giornalieri dell induzione magnetica calcolati per ogni centralina. Tutti i dati elementari delle 4 centraline, i parametri statistici calcolati quotidianamente e rappresentati in tabelle riassuntive, sono contenuti nel cd allegato al presente report. 12

13 5.2 Confronto con i dati di potenza. In tabella 5 si riportano i valori medi giornalieri di induzione magnetica (illuminazione spenta) di venerdì 13 giugno 2003 (massima potenza media giornaliera assorbita dalla CP) e domenica 28 settembre 2003 (minima potenza media giornaliera assorbita dalla CP). Giorno Potenza media B (µt) totale (MW) Giardcp1 c1 Giardpar c2 Giardcas c3 Giardscu c4 13/06/ /9/ Tabella 5: Valori medi giornalieri di induzione magnetica (illuminazione spenta) e potenza media totale giornaliera. Come evidenziato nel paragrafo 4, alle ore 12:15 di giovedì 12 giugno 2003 si è verificato il massimo di potenza contemporaneo sui due trasformatori. I valori di induzione magnetica misurati in tale periodo vengono riportati in tabella 6. Centralina Giorno Ora Potenza totale (MW) B (µt) Giardcp1-c1 12/06/ :12 12: Giardpar-c2 12/06/ :12 12: Giardcas-c3 12/06/ :12 12: Giardscu-c4 12/06/ :12 12: Tabella 6: Valori di induzione magnetica alle ore 12:15 di giovedì 12 giugno L analisi delle tabelle sopra riportate indica come la centralina 1 (Giardcp1) risulti la più sensibile alla variazione di potenza della centrale. La correlazione esistente fra valori di induzione magnetica medi giornalieri e potenza media giornaliera per la centralina 1, ubicata sopra i cavi MT in uscita dalla cabina primaria, viene riportata in figura 6. 13

14 Correlazione potenza-induzione magnetica centralina n 1 (giardcp1) Induzione magnetica (ut) prima del 3/11/03 dopo il 3/11/03 Lineare (prima del 3/11/03) Lineare (dopo il 3/11/03) y = x R 2 = y = x R 2 = Potenza totale (MW) Figura 7: Valori medi giornalieri di potenza e induzione magnetica misurata dalla centralina 1 (giardcp1). L analisi della correlazione per la centralina 1 ha confermato la relazione lineare esistente fra potenza ed induzione magnetica la cui formula è la seguente: B = α P + β B = induzione magnetica in µt P = potenza in MW α = coefficiente angolare (parametro che definisce la pendenza della retta) β = intercetta con l asse delle ordinate. I coefficienti α e β risultano essere diversi per i due differenti periodi temporali: in particolare dal 1 aprile 2003 al 3 novembre 2003 il coefficiente angolare α risulta inferiore a quello stimato dopo il 3 novembre Ciò comporta che dopo tale data a parità di potenza sono stati registrati dei valori di induzione magnetica più elevati, come evidenziato dal grafico di figura 7. Il fatto che l intercetta (coefficiente β) non sia nulla in entrambi i casi si può spiegare considerando che anche con potenze superiori a 0 MW il valore di induzione magnetica misurato risulta nullo in quanto il carico di corrente non è sufficiente a generare campi magnetici rilevabili strumentalmente. 14

15 In base alle relazioni lineari individuate si può stimare che secondo l andamento individuato prima del 3 novembre 2003 si raggiungerebbero 0.2 ut con circa 60 MW, mentre la situazione evidenziata dopo il 3 novembre 2003 porterebbe al raggiungimento di 0.2 ut con circa 27 MW. L Ente Gestore ha attribuito a questa anomalia un collegamento indesiderato che si è venuto a creare fra lo schermo del cavo di una linea MT e l impianto di terra della cabina primaria. Tale contatto risultava indesiderato anche per aspetti riguardanti gli impianti di terra, pertanto sono stati presi provvedimenti, da parte del Gestore, su tutte le linee affinché ciò non possa ripetersi. L efficacia di tale intervento viene documentata dal confronto fra gli andamenti temporali di induzione magnetica registrati dopo l intervento (settimana dal 11 al 17 ottobre 2004) con quelli registrati prima del 3 novembre 2003 (settimana dal 6 al 12 ottobre 2003) e dopo il 3 novembre 2003 (settimana dal 5 al 11 aprile 2004) riportati in figura Confronto fra valori di induzione magnetica registrati prima del 3 novembre 2003 (nero) e dopo l'intervento Enel (blu) 0.12 induzione magnetica [microtesla] lunedì martedì mercoledì giovedì venerdì sabato domenica 15

16 0.14 Confronto fra valori di induzione magnetica registrati dopo il 3 novembre 2003 (verde) e dopo l'intervento Enel (blu) 0.12 induzione magnetica [microtesla] lunedì martedì mercoledì giovedì venerdì sabato domenica Figura 8: Confronto fra valori di induzione magnetica registrati dalla centralina 1 (giardcp1). Come evidenziato dalla figura 8 dopo l intervento effettuato da Enel i valori di induzione magnetica registrati dalla centralina 1 sono tornati confrontabili con quelli misurati prima del 3 novembre In base a quanto detto si può individuare la centralina 1 come la più significativa ai fini di un controllo sullo stato dell impianto in relazione all emissione di campo di induzione magnetica. 16

17 In figura 9 vengono rappresentati i valori medi giornalieri di potenza e induzione magnetica, valutata durante l apertura del circuito di illuminazione per la centralina n 4 (giardscu). Correlazione potenza-induzione magnetica centralina giardscu - C Induzione magnetica (ut) potenza totale (MW) Figura 9: Valori medi giornalieri di potenza e induzione magnetica misurata dalla centralina 4 (giardscu). Nel grafico l induzione magnetica è riportata con l incertezza stimata come ultima cifra significativa dello strumento di misura (0.01 µt) e riportata nel grafico con una barra verticale di colore rosso di ampiezza 0.02 µt centrata sul valore osservato. Il grafico evidenzia come una variazione significativa di potenza non induca sostanziali differenze nei corrispondenti valori di induzione magnetica che rimangono equivalenti entro gli errori per tutto il periodo del monitoraggio, anche dopo il 3 novembre L analisi annuale dei valori medi giornalieri di induzione magnetica registrati dalla centralina quattro, tabella 7, evidenzia come essi siano fortemente concentrati intorno al valore di 0.01 µt pari alla sensibilità strumentale. Media (µt) Mediana (µt) Massimo (µt) Minimo (µt) Deviazione standard (µt) Tabella 7: Analisi dei valori medi giornalieri di induzione magnetica misurati dalla centralina 4 (giardscu). 17

18 Questi risultati portano a concludere che la centralina 4, ubicata in prossimità della recinzione del cortile della scuola Fortuzzi nel punto più prossimo alla CP, è a distanza tale dalla cabina primaria da non risentire delle variazioni di potenza, pertanto l area scolastica non viene interessata da emissioni di campo di induzione magnetica associato alla cabina primaria. Per le centraline n. 2 e 3 non sono state invece evidenziate correlazioni significative. 6. Le conclusioni. Durante il periodo di monitoraggio, in condizioni di illuminazione pubblica spenta, non si è verificato alcun superamento dell obiettivo di qualità regionale (0.2 µt). Il confronto fra i dati di potenza della cabina e i valori di campo magnetico ha evidenziato come la centralina 4 non risenta del campo magnetico emesso dalla cabina pertanto l area scolastica non viene interessata da emissioni di campo di induzione magnetica associato alla cabina primaria. Risulta importante la centralina 1, ubicata in prossimità dei cavi MT in uscita dalla cabina, in quanto la sua posizione consente un controllo su eventuali contatti indesiderati riguardanti i cavi MT e l impianto di terra di cabina che, a parità di potenza, sono causa di un aumento dell emissione di campo di induzione magnetica. 18

19 Cabina Primaria Enel Giardini Margherita Monitoraggio in continuo del campo magnetico (Aprile 2003 Marzo 2004) REPORT Novembre 2004 Hanno collaborato all elaborazione del presente report: Dott. Luigi Alberti (Specialista referente di tematica ambientale campi elettromagnetici a bassa frequenza sezione Arpa di Bologna) Dott. Maurizio Busetto (Consulente esperto campi elettromagnetici sezione Arpa di Bologna) Dott. Giulia Maroncelli (Collaboratore esperto campi elettromagnetici Comune di Bologna) 19