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, lalberti@arpa.emr.it,mbusetto@arpa.emr.it 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 fasi Soluzione 1 Soluzione 2 Attuale X(m) Y(m) X(m) Y(m) X(m) Y(m) 4-0.61 18.86-0.61 18.86-2.8 12.6 4 0.61 18.86 0.61 18.86 2.8 12.6 8 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 12-1.62 16.14 3.01 15.19-2.6 20.6 12-3.08 16.14-3.08 16.12 2.6 20.6 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. Figura 6 : curve di isoinduzione magnetica Tabella 3 : disposizioni delle fasi sulle tre terne * Linea 758 Linea 737 Linea 712 1 8 4 12 12 4 8 12 4 8 2 12 4 8 12 4 8 12 4 8 3 8 4 12 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 1 2 3 4 5 6 x -0.55-0.50-0.45 0.45 0.50 0.55 z 0.00 0.09 0.00 0.00 0.09 0.00 fase 240 0 120 120 0 240 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 EFC 400 Fattore di schermo = 9.5 Singola terna 0.1 B (µt) 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 Doppia terna 0.1 B (µt) 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