Luigi Alberti, 2 Maurizio Busetto

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1 Convegno ISE - Arpa Piemonte, Torino ottobre 2003 VALUTAZIONI PRELIMINARI, MISURE E MONITORAGGIO DI CAMPO D INDUZIONE MAGNETICA PRESSO CENTRALE DI TRASFORMAZIONE PRIMARIA UBICATA IN AREA URBANA. 1 Luigi Alberti, 2 Maurizio Busetto 1 Arpa Sezione Provinciale di Bologna Via Triachini Bologna (lalberti@bo.arpa.emr.it) 2 Consulente Ambientale - Via XXI Aprile 5/ Bologna (mauri.busetto@libero.it) INTRODUZIONE INTRODUZIONE Il progetto d ammodernamento e potenziamento della rete AT nella città di Bologna ha Il progetto d ammodernamento e potenziamento della rete AT nella città di Bologna ha portato il gestore a progettare una cabina primaria (CP) 132/15 kv la cui ubicazione era portato il gestore a progettare una cabina primaria (CP) 132/15 kv la cui ubicazione era prevista all interno di un parco pubblico in prossimità di una scuola elementare e di spazi prevista all interno di un parco pubblico in prossimità di una scuola elementare e di spazi adibiti a giochi per l infanzia. Dal punto di vista impiantistico la CP, completamente interrata, è adibiti a giochi per l infanzia. Dal punto di vista impiantistico la CP, completamente interrata, è alimentata in entra-esci da una linea interrata su sede stradale a 132 kv e l uscita in media alimentata in entra-esci da una linea interrata su sede stradale a 132 kv e l uscita in media tensione è costituita da 16 cavi elicordati del tipo ARG7H1RX interrati ad una profondità tensione è costituita da 16 cavi elicordati del tipo ARG7H1RX interrati ad una profondità minima di 2,5 metri sotto la superficie. La configurazione della CP è ridondante in quanto minima di 2,5 metri sotto la superficie. La configurazione della CP è ridondante in quanto dotata di due trasformatori da 40 MVA di cui uno può essere di riserva all altro in caso di dotata di due trasformatori da 40 MVA di cui uno può essere di riserva all altro in caso di guasto. guasto. L interramento dell intero impianto assicura emissioni trascurabili di campo elettrico in quanto L interramento dell intero impianto assicura emissioni trascurabili di campo elettrico in quanto esso è schermato dal terreno stesso pertanto non si è ritenuto significativo procedere a esso è schermato dal terreno stesso pertanto non si è ritenuto significativo procedere a misurazioni dettagliate di campo elettrico. misurazioni dettagliate di campo elettrico. La ridotta emissione di campo di induzione magnetica prodotta dai cavi elicordati in MT qui La ridotta emissione di campo di induzione magnetica prodotta dai cavi elicordati in MT qui utilizzati era stata verificata sperimentalmente e con analisi modellistica nell ambito di un più utilizzati era stata verificata sperimentalmente e con analisi modellistica nell ambito di un più vasto progetto di analisi e valutazione di modelli previsionali per la valutazione vasto progetto di analisi e valutazione di modelli previsionali per la valutazione dell esposizione a campi ELF. L emissione sperimentale e la stima modellistica per uno di tali dell esposizione a campi ELF. L emissione sperimentale e la stima modellistica per uno di tali cavi sono riportate in figura 1 dove si è rappresentato il profilo verticale di induzione cavi sono riportate in figura 1 dove si è rappresentato il profilo verticale di induzione magnetica alla distanza laterale di 0.8 metri rispetto all asse del cavo. Da esso si vede che ad magnetica alla distanza laterale di 0.8 metri rispetto all asse del cavo. Da esso si vede che ad un interramento minore di 1 metro viene raggiunto il valore di 0.2 microtesla. un interramento minore di 1 metro viene raggiunto il valore di 0.2 microtesla. MISURE Per valutare l impatto del nuovo impianto sono state eseguite misure di induzione magnetica prima e dopo la messa in esercizio; il confronto fra le misure ante operam e post operam permettono una quantificazione corretta dell effettiva emissione dovuta unicamente all impianto stesso. Nella fase post operam al fine di correlare i valori di induzione magnetica con il regime di funzionamento della CP, si è documentata la situazione di carico della cabina. La figura 2 riporta l andamento temporale dei carichi di corrente sul lato MT della CP durante uno dei giorni di misura, le zone evidenziata con l asterisco corrispondono ai periodi temporali di effettuazione delle misure. In orario diurno esse sono state eseguite in situazioni di alti carichi della CP. In figura 3 viene riportato l andamento tipico giornaliero dei carichi di corrente sul lato MT della CP valutato nell arco di una settimana, evidenziando come durante i giorni di misura la CP era in normale assetto di funzionamento. La presenza di un ulteriore sorgente di campo di induzione magnetica quale l anello di illuminazione pubblica ha inoltre portato alla necessità di eseguire rilievi strumentali anche in orari serali (in tali orari i carichi sulla CP calano sensibilmente). MONITORAGGIO IN CONTINUO E PUBBLICIZZAZIONE DEI RISULTATI Le quattro centraline (PMM 8055 con sonde HP050, fornite da ENEL) sono state posizionate nei punti indicati con C1,C2,C3,C4 nella figura 4a; essi corrispondono rispettivamente all uscita dei cavi di media tensione dalla CP, al perimetro esterno CP lato scuole elementari, al punto recettore più vicino alla CP esterno ai giardini pubblici, al perimetro esterno delle scuole elementari nel punto più vicino alla CP (Figura 6 a,b,c,d). Il monitoraggio in continuo è stato attivato già nell agosto 2002, circa un mese prima della messa in esercizio della CP in modo da poter confrontare i valori prima e dopo l attivazione della CP a conferma di quanto rilevato durante la fase di misura con strumentazione portatile. Le quattro postazioni fisse, impostate per acquisire il valore efficace di induzione magnetica ogni secondo e registrare la media calcolata ogni sei minuti, vengono chiamate settimanalmente tramite GSM dal centro operativo di Arpa Sezione di Bologna. Una fase fondamentale del lavoro è stata la modalità prescelta di divulgazione dei dati che doveva rispondere all esigenza di chiarezza e semplicità interpretativa richiesta dalla cittadinanza che si dimostrava preoccupata per la costruzione della CP. A tale scopo è stato attivato uno spazio WEB sul sito di Arpa Sezione di Bologna ( dove sono disponibili i risultati delle misure (report ottobre 2002) e del monitoraggio come prescritto dalla concessione edilizia. Figura 1 - Cavo Elicordato: confronto fra valori teorici e sperimentali di Campo di induzione magnetica Per la valutazione preliminare dell impatto dovuto alla sola CP non era disponibile un Per la valutazione preliminare dell impatto dovuto alla sola CP non era disponibile un adeguato modello previsionale, d altra parte le norme CEI indicano la misura diretta adeguato modello previsionale, d altra parte le norme CEI indicano la misura diretta quale approccio più valido per la caratterizzazione elettromagnetica di questi impianti. quale approccio più valido per la caratterizzazione elettromagnetica di questi impianti. La concessione edilizia rilasciata dal Comune di Bologna, al fine di controllare il rispetto del La concessione edilizia rilasciata dal Comune di Bologna, al fine di controllare il rispetto del limite di 0.2 µt, prescriveva tra l altro la verifica delle effettive emissioni di campo magnetico limite di 0.2 µt, prescriveva tra l altro la verifica delle effettive emissioni di campo magnetico da parte del gestore in contraddittorio con Arpa, da effettuarsi entro 15 giorni dalla messa in da parte del gestore in contraddittorio con Arpa, da effettuarsi entro 15 giorni dalla messa in esercizio operativo dell impianto e, a titolo di monitoraggio, le misure in continuo del valore esercizio operativo dell impianto e, a titolo di monitoraggio, le misure in continuo del valore efficace di campo d induzione magnetica tramite quattro centraline ubicate in punti significativi efficace di campo d induzione magnetica tramite quattro centraline ubicate in punti significativi indicati nella concessione edilizia stessa. I punti di ubicazione delle centraline in continua indicati nella concessione edilizia stessa. I punti di ubicazione delle centraline in continua furono stabiliti da un gruppo di lavoro con rappresentanti di Arpa Sezione di Bologna, furono stabiliti da un gruppo di lavoro con rappresentanti di Arpa Sezione di Bologna, Comune di Bologna, Ausl città di Bologna ed Enel. Comune di Bologna, Ausl città di Bologna ed Enel. Figura 2 - Andamento della corrente sul lato MT della CP Centralina di monitoraggio 1 Centralina di monitoraggio 2 In base all ubicazione della cabina e dei cavi MT ad essa collegati l area di indagine è stata suddivisa in tre zone: la prima zona, chiamata zona CP (figura 4a), è limitrofa alla cabina primaria ed alle scuole elementari presenti nell area. Nella seconda zona, chiamata zona GIOCHI (figura 4b e Figura 5), è presente un area adibita a giochi per l infanzia sovrastante il tracciato dei cavi MT interrati. La terza zona, ZONA ESTERNA AL PARCO (figura 4a), è stata indagata a causa della presenza di recettori sensibili oltre che del cavo AT di allacciamento alla CP. Il confronto fra le misure ante operam diurne e serali ha evidenziato durante le ore serali sensibili incrementi di induzione magnetica nei punti di misura più vicini al circuito di illuminazione pubblica, mentre il confronto fra le misure ante operam e post operam non ha evidenziato incrementi dovuti alla messa in esercizio della CP. Un estratto delle misure effettuate viene riportato nella tabella 1. Tutte le misure, della durata minima di 2 minuti con frequenza di campionamento pari a 5 secondi, sono state eseguite con strumenti EMDEX II (Enertech Consultants). Per verificare la presenza di eventuali picchi di induzione magnetica si è inoltre posto uno strumento in acquisizione continua per tutta la durata delle misure nel punto indicato con F/21 in figura 4b. (a) Figura 3 - Corrente tipica giornaliera lato MT della CP. (b) Centralina di monitoraggio 3 Centralina di monitoraggio 4 Figura 6 I risultati del monitoraggio sono forniti tramite 4 grafici, uno per ognuna delle centralina di misura, riportante l andamento settimanale dei valori di induzione magnetica registrati ogni 6 minuti. In parallelo si è attivata una procedura con il Comune di Bologna, settore Manutenzioni e Conduzioni, che prevede la comunicazione ad Arpa degli orari di accensione ordinaria e straordinaria del circuito di illuminazione pubblica di interesse. Detti orari sono riportati sotto l intestazione dei grafici, come riportato in figura 7 nella quale si presentano i risultati del monitoraggio di una settimana per la centralina 4, ubicata in prossimità della scuola elementare. Oltre ai grafici vengono resi disponibili i files in formato TXT contenente i dati non elaborati. Figura 4 - Zona CP ed ESTERNA (a) e zona GIOCHI (b) con evidenziata l ubicazione dei punti di misura e delle centraline di monitoraggio Figura 5 - Zona giochi sovrastante i cavi MT con evidenziata (al suolo) l ubicazione dei punti di misura Punto di misura Altezza da terra Tabella 1: Confronto fra misure ante operam e post operam in orari diurni e serali MISURE DIURNE MISURE SERALI Ante operam Post operam Ante operam Post operam : : : : : : : : G : : : : Giardini Margherita in Bologna : ortofoto RASSEGNA STAMPA Figura 7 - Grafico pubblicizzato sul sito Arpa Sezione di Bologna relativo alla centralina di Monitoraggio numero 4 CONCLUSIONI La metodologia utilizzata per le misure ed il monitoraggio ha evidenziato come l aumento dei valori di induzione magnetica in periodo notturno non sia imputabile alla CP, bensì al circuito di illuminazione pubblica. La sua accensione avviene comunque in orari dove non è prevista in genere né la presenza di alunni e insegnanti nella scuola né l utilizzo degli spazi attrezzati per i giochi. La modalità di divulgazione dei dati offre uno strumento di facile lettura ai cittadini che desiderino conoscere la reale situazione ambientale sui valori di induzione magnetica nelle zone limitrofe alla nuova CP. A tutt oggi non si sono rilevati superamenti del valore di 0,2 microtesla imputabili alla CP. E in fase di realizzazione la stesura di un report relativo ai risultati di un anno di monitoraggio.

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6 Monitoraggio ARPA Rivista N.1 Gennaio-Febbraio 2005 Cabina primaria Enel e induzione magnetica in area urbana, l esperienza di Bologna Il caso di studio riferito alla cabina primaria dei Giardini Margherita a Bologna costituisce la prima esperienza a livello regionale di monitoraggio per lungo periodo di una tale struttura. In base a quanto indicato nelle prescrizioni imposte nella concessione edilizia e a seguito di una specifica convenzione con il Comune di Bologna, è stata effettuata la verifica post-operam dei livelli di induzione magnetica e il monitoraggio in continuo tramite centraline fisse. 38 L ammodernamento e potenziamento della rete ad alta tensione (AT) nella città di Bologna ha portato il gestore a progettare una cabina primaria (CP), 132/15 kv, dotata di due trasformatori da 40 MW, la cui ubicazione era prevista all interno di un parco pubblico in prossimità di una scuola elementare e di spazi adibiti a giochi per l infanzia. Dal punto di vista impiantistico la CP, completamente interrata (v. foto), è alimentata in entraesci da una linea interrata su sede stradale a 132 kv e l uscita in media tensione è costituita da 16 cavi elicordati del tipo ARG7H1RX interrati a una profondità minima di 2,5 metri sotto la superficie. Le prescrizioni speciali contenute nella concessione edilizia, prevedevano a titolo di monitoraggio, le misure in continuo del valore efficace di campo d induzione magnetica tramite quattro centraline ubicate in punti significativi. Le quattro centraline (tipo PMM 8055 con sonde HP050, fornite da Enel) sono state posizionate nei punti indicati in figura 1. Essi corrispondono rispettivamente: - all uscita dei cavi di media tensione dalla cabina (C1) - al perimetro esterno della CP, lato scuole elementari (C2) - al punto recettore più vicino alla CP, esterno ai giardini pubblici (C3) - al perimetro esterno delle scuole elementari nel punto più vicino alla cabina (C4). sire il valore efficace di induzione magnetica ogni secondo e registrare la media calcolata ogni sei minuti erano chiamate settimanalmente tramite GSM dal centro operativo di Arpa-Sezione provinciale di Bologna, per l acquisizione, la validazione e l elaborazione dei dati registrati. CARATTERIZZAZIONE DEL SITO In zona limitrofa alla cabina primaria è presente l impianto di illuminazione pubblica a 50 Hz dei Giardini Margherita alimentato in serie con corrente costante di 9.6 A e tensione di 3000 Volt. 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 , ha permesso di prevedere i valori di induzione magnetica emessi dal cavo di alimentazione del circuito di illuminazione. Durante la chiusura del circuito di illuminazione (accensione dei lampioni) le centraline di misura 2 e 4 registrano valori di induzione magnetica in accordo con quelli simulati e pertanto risentono prevalentemente dell emissione dovuta all illuminazione pubblica anche durante il funzionamento della CP. 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 (ante-operam) dalle quattro centraline durante il periodo di chiusura del circuito di illuminazione. Il periodo di una settimana era 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 non risente della chiusura del circuito di illuminazione pubblica. PUBBLICIZZAZIONE DEL MONITORAGGIO E stato attivato uno spazio web sul sito di Arpa-Sezione di Bologna dove si sono resi disponibili i risultati delle misure (report ottobre 2002) e del monitoraggio mediante grafici settimanali che riportano l andamento dell induzione magnetica. A titolo di esempio, in figura 2 vengono riportati i valori registrati dalla centralina 4 per la settimana 29 marzo-4 aprile Con colore blu sono evidenziati gli orari di accensione e spegnimento ordinari e straordinari (interventi tecnici di manutenzione) dei lampioni. In corrispondenza di tali orari si verifica un repentino incremento dei valori di campo che concordano con quelli stimati. ANALISI DEL MONITORAGGIO Lo studio riguarda le rilevazioni effettuate da aprile 2003 a marzo La presenza del circuito d illuminazione pubblica, influisce sui valori di induzione magnetica registrati da alcune centraline, pertanto l analisi dei dati relativi a queste centraline è stata effettuata Il monitoraggio in continuo è stato attivato già nell agosto 2002, un mese prima della messa in esercizio della CP, in modo da poter confrontare i valori di induzione magnetica prima e dopo l attivazione. Le quattro centraline impostate per acquidistinguendo fra i periodi di chiusura e apertura del circuito di illuminazione pubblica. Tale disaggregazione è stata effettuata utilizzando gli orari di accensione e spegnimento dell illuminazione pubblica. Si è eseguita un'analisi dei dati di potenza al fine di correlare potenza e induzione. Il confronto fra i valori mensili di energia erogata dalla cabina (in MWh) per gli anni 2003 e 2004, ha evidenziato come durante il periodo invernale non si sono registrate variazioni significative. Durante il periodo estivo si evidenzia invece un calo dell energia erogata 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. In tabella 2 si riportano i valori medi giornalieri di induzione magnetica (illuminazione spenta) di venerdì 13 giugno 2003 (massima potenza media giornaliera assorbita dalla CP) e dome- Fig. 1 Posizione della cabina primaria e delle centraline di monitoriaggio

7 ARPA Rivista N.1 Gennaio-Febbraio 2005 Tab. 1 Valori di fondo dovuti all illuminazione pubblica Centralina (µt) Deviazione standard (µt) C C C C Tab. 2 Confronto tra potenza e induzione magnetica ARCHIVIO ARPA BOLOGNA Giorno Potenza media totale (MW) B (µt) C1 C2 C3 C4 13/06/ /9/ /06/2003 ore 12:12-12: nica 28 settembre 2003 (minima potenza media giornaliera assorbita dalla CP- black out nazionale). Inoltre, alle 12:15 di giovedì 12 giugno 2003 si è verificato il massimo di potenza contemporaneo sui due trasformatori. L analisi indica come la centralina 1 risulti la più sensibile alla variazione di potenza della centrale. La correlazione lineare (B = a P + b ) esistente fra i valori di induzione magnetica medi giornalieri B e la potenza media giornaliera P per la centralina 1, ubicata sopra i cavi MT in uscita dalla cabina primaria, viene riportata in figura 3 in cui si evidenziano due rette differenti in due diversi periodi temporali. I coefficienti a e b risultano essere diversi per i due periodi temporali: in particolare dal 1 aprile 2003 al 3 novembre 2003 il coefficiente angolare risulta inferiore a quello stimato dopo il 3 novembre Ciò spiega i valori più elevati di induzione magnetica registrati (a parità di potenza erogata) dopo tale data. Il fatto che l intercetta 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. In base alle relazioni lineari individuate si può stimare che secondo l andamento individuato prima del 3 novembre 2003 si raggiunga 0.2 µt con circa 60 MW, mentre la situazione evidenziata dopo il 3 novembre 2003 porterebbe al raggiungimento di 0.2 µt con circa 27 MW. L ente gestore ha attribuito a Fig. 2 In blu sono evidenziati gli orari di accensione e spegnimento ordinari e straordinari (interventi tecnici di manutenzione) dei lampioni Correlazione potenza-induzione magnetica centralina n. 1 (giardcp1) 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 analisi annuale dei valori medi giornalieri di induzione magnetica registrati dalla centralina C4 evidenzia come essi siano fortemente concentrati intorno al valore di 0.01 µt pari alla sensibilità strumentale. 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. E risultata 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. 39 Cabina primaria Giardini Margherita, Bologna CONCLUSIONI Durante il periodo di monitoraggio esaminato 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 Vito Belladonna Luigi Alberti Maurizio Busetto Giulia Maroncelli Sezione provinciale di Bologna Arpa Emilia-Romagna