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ALMA MATER STUDIORUM UNIVERSITÀ DI BOLOGNA

1. Grafico 6 7 Andamento del campo per la configurazione F a z 1 m E da notare come i valori d induzione magnetica varino in funzione di z Allontanandosi dal cavo i valori di campo risultano estremamente attenuati 121 iol xi Position pi a DT RMS om 10 20 200 mn En am 700 500 so 000 aam x Pos ition Mm zmo Hg 120 NORELICORO meam 20 Figura 6 18 Andamento del campo per la configurazione F z 0m Palo m amp jur Figura 6 19 Isolinee per la configurazione F Osservando le figure 6 18 e 6 19 si evince che il campo si attenua oltre che dall aumentare della distanza dal cavo in z come visto in precedenza anche in funzione di x e y come naturale che sia Configurazione G consta di un cavo elicordato lungo 1 m con elica pari a 1m a 20 kV di cui si riportano in tabella 6 7 le caratteristiche Xini Yin Zini Xfine Yfine Zrine Raggio Tensione Corrente Fase m m m m m m m V A Conduttore 1 0 0 0 1 0 O 0 013174 20000 312 0 Conduttore 2 0 0 026 0 1 0 026 0 0 013174 20000 312 120 Conduttore 3 0 0 013 0 023 1 0 013 0 023 0 013174 20000 312 240 Tabella 6 7 Riferimenti geometrici per la configurazione G 122 Per la configurazione in esame si scelto di mostrare la schematizzazione del cavo sul piano xy con EFC400 Y Position m 0 31 0 98 pe
2. a Costante dielettrica assoluta e c N m Viene definito fattore di dispersione o tangente di perdita tana per valutare se un tessuto pi o meno un buon conduttore la quantit tana e 2 E f dove f la frequenza dell onda Un tessuto si comporta tanto pi da buon conduttore quanto pi elevato il valore di tana alle basse frequenze quindi possiamo assimilare tali tessuti a buoni conduttori I modelli dosimetrici costituiscono gli strumenti fisico matematici che permettono di risalire dalle grandezze derivate campo elettrico e magnetico a quelle primarie densit di corrente indotta e distribuzione superficiale di carica per campi con frequenza fino a 50 Hz una volta note le condizioni di esposizione e le caratteristiche del campo L IRPA INIRC ha definito dei limiti primari espressi cio da una grandezza dosimetrica direttamente correlabile agli effetti biologici osservabili Tali grandezze sono il SAR Specific Absorption Rate W Kg per esposizione a campi elettromagnetici ad alta frequenza e la densit di corrente J A m indotta nel corpo umano per campi a bassa frequenza 62 La densit di corrente indotta dall esposizione ad un CEM di bassissima frequenza la grandezza fisica maggiormente correlata all effetto biologico di tipo acuto Essendo per interna ai tessuti non possibile misurare nell uomo in condizioni reali di esposizione il valore di tale grandezza p
3. Corrente a vuoto la corrente assorbita a vuoto dal lato MT alimentata alla sua tensione nominale e riferita in percentuale al valore della corrente nominale Per trasformatori di cabina il valore di Io varia generalmente dal 2 5 all 1 diminuendo all aumentare della potenza Tipo di servizio la sua scelta dipende dal diagramma di carico delle utenze alimentate normalmente si adotta il servizio continuo S1 Lato bassa tensione La configurazione circuitale del lato BT di una cabina di trasformazione e smistamento dipende da vari fattori tra cui numero di trasformatori tipo di distribuzione BT a tre o quattro fili valori di correnti di corto circuito Si riportano di seguito gli schemi di alcuni casi tipici rispetto ai quali possibile apportare le variazioni richieste dal particolare problema in esame 36 Fig 2 4d Fig 2 4e Figg 2 4a b c d e schemi unifilari lato BT di cabine di trasformazione e smistamento a un trasformatore con una linea in partenza b un trasformatore con pi linee in partenza c due trasformatori con pi linee in partenza d due trasformatori con sbarre BT separate e sbarre sezionate con possibilit di parallelo dei trasformatori Componenti del lato BT Conduttori Il dimensionamento dei conduttori dei circuiti BT va fatto tenendo prevalentemente conto della corrente circolante che molto maggiore rispetto al lato MT e produce un notevole sviluppo di
4. Tabella 6 6 Riferimenti geometrici per la configurazione F Per il cavo non elicordato si scelto di riportare una vista dall alto dello stesso fig 6 17 I files ottenuti con MappeELF ed EFC400 sono stati elaborati con Excel I grafici 6 6 e 6 7 mostrano l andamento del campo per una distanza x fissa pari a 0 5 m al variare della distanza sull asse y In questo caso si scelto di effettuare le simulazioni a z 0m e z 1m inte pei x w 24 me pri tpan speu Figura 6 17 Vista dall alto di un cavo non elicordato I grafici mostrano i due programmi diano lo stesso andamento di campo Berc400 Bmappet10 UT tutto ci a riprova della compatibilit dei due codici di calcolo Si scelto di mostrare nelle figure 6 18 e 6 19 anche la rappresentazione del campo ottenuta con EFC 400 nonch le isolinee di campo al fine di mostrare il completo andamento del campo stesso 120 cavo non elicordato z 0m EFC 400 s MappeELF 3500 3000 B microtesla 9 T T 1 0 25 0 2 0 15 0 1 0 05 0 0 05 0 1 0 15 0 2 0 25 y m Grafico 6 6 Andamento del campo per la configurazione F a z 0 m cavo non elicordato z 1m EFC 400 a Mappe ELF 1 360 340 330 320 340 399 290 280 270 r 7 7 7 260 r i r r i 0 25 0 2 0 15 0 1 0 05 0 0 05 0 1 0 15 0 2 0 25 y m B microtesla
5. 12 B microtesla 40 30 20 10 0 10 20 30 40 y m Grafico 6 5 Andamento dell induzione magnetica Configurazione E simulazione a x 80 m 118 Incrocio 45 e EFC400 MappeELF 12 B microtesla 40 30 20 10 5 0 10 20 30 40 y m Grafico 6 5 Andamento dell induzione magnetica Configurazione E simulazione a x 120 m Anche per la configurazione in esame le simulazioni sono state effettuate ad un altezza dal suolo pari a z 1m Si osserva anche in questo caso che i due programmi utilizzati per ricavare i valori d induzione magnetica hanno fornito gli stessi risultati con AB 10 Viene mostrato in figura 6 16 l andamento del campo ottenuto con il solo EFC400 VY Posttion pm B iT l RMS Dm 16 32 a 63 79 95 114 126 142 gt 158 poonam Dinn a I 0 a x Pasttion pm Zm 1000 4 5 212 Figura 6 16 Rappresentazione del campo con EFC400 119 Configurazione F consta di un cavo non elicordato lungo 1 m a 20 kV di cui si riportano in tabella i dati geometrici Xini Yin Zini Xfine Yfine Zine Raggio Tensione Corrente Fase m m m m m m m V A 0 Conduttore 1 0 0 0 1 0 0 0 013174 20000 312 0 Conduttore 2 0 0 026 0 1 0 026 0 0 013174 20000 312 120 Conduttore 3 O 0 013 0 023 1 0 013 0 023 0 013174 20000 312 240
6. 0 10 X Position m Zim 1 000 f H2 50 1 10 Figura 6 20 Vista laterale di un cavo elicordato Anche in questo caso i valori di campo ottenuti mediante l utilizzo dei due programmi esaminati sono stati elaborati con Excel grafici 6 8 e 6 9 Cavo elicordato z 0m EFC400 MappeELF 7000 T ma 2 o pe Ro E m 0 25 0 2 0 15 0 1 0 05 0 0 05 0 1 0 15 0 2 0 25 y m Grafico 6 8 Andamento de campo ad x 0 6m per un cavo elicordato Per il cavo elicordato si scelto inoltre di effettuare una simulazione considerando l ipotesi il cavo stesso fosse inclinato di 0 5 m come nel caso ad esempio di linee interrate in condizioni di suolo non pianeggiante I risultati ottenuti in questo caso sono mostrati nel grafico 6 9 123 Cavo elicordato z 0m EFC400 MappeELF B microtesla 0 4 0 2 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 1 2 14 y m Grafico 6 9 Andamento del campo ad x 0 6m per un cavo elicordato inclinato Dal grafico appena visto si pu notare che i due programmi forniscono distribuzioni delle stime d induzione magnetica non perfettamente coincidenti La ragione di ci risiede nel fatto che i due programmi operano una diversa segmentazione del cavo Mentre MappeELF colloca il cavo nelle coordinate assegnategli da setup EFC opera nel posizionamento del cavo stesso una sorta di rettificazione Si mostra di seguito una fig
7. ALMA MATER STUDIORUM UNIVERSITA DI BOLOGNA FACOLT DI SCIENZE MATEMATICHE FISICHE E NATURALI Corso di Laurea in Fisica SVILUPPO E VALUTAZIONE DI UN MODELLO PREVISIONALE PER IL CALCOLO DELL INDUZIONE MAGNETICA GENERATA DA COMPONENTI ELETTRICI Tesi di Laurea di Relatore Chiar mo FRANCESCA S NOVELLI Prof LUIGI BRUZZI Correlatore Dott STEFANO R DE DONATO I Sessione Anno Accademico 2004 2005 A mia madre e mia nonna Non tutto ci che pu essere contato conta e non tutto ci che conta pu essere contato Albert Einstein Ringraziamenti Vorrei ringraziare innanzi tutto il Prof Luigi Bruzzi per avermi dato la possibilit di svolgere questo lavoro per la disponibilit mostratami e per avermi incoraggiata durante il periodo della nostra collaborazione Ringrazio il Dr Stefano R De Donato dell Arpa di Rimini per la cooperazione intrapresa nello svolgere il lavoro di questa tesi e per avermi seguito sempre con interesse Un ringraziamento al Dr Paolo Bevitori dell Arpa di Rimini per la disponibilit e per l assistenza tecnica offertami Ringrazio la Dr ssa Roberta Monti dell Arpa di Rimini per avermi sostenuta in questo periodo per aver messo a mia disposizione la propria competenza e professionalit nonch per il rapporto amichevole che si riusciti ad instaurare Ringrazio la Dr ssa Simona Verit del Dipartimento di Fisica dell Universit di Bologna per la
8. di tempo divisa per la massa corporea W Kg o E int SAR T_ 3 1 p 63 o conducibilit del tessuto S m Eint campo elettrico indotto internamente V m P densit del tessuto Kg m L energia elettromagnetica viene dissipata nel corpo sotto forma di calore ed proprio il riscaldamento dei tessuti a provocare effetti nocivi per la salute nel caso di CEM ad alta frequenza I valori di SAR indicati dall ICNIRP come limiti sono 0 4 W Kg per lavoratori e 0 08 W Kg per la popolazione 3 2 2 Campo elettromagnetico a bassa frequenza L esposizione a campi elettrici e magnetici di bassa frequenza implica un assorbimento trascurabile di energia elettromagnetica con di conseguenza un aumento non apprezzabile della temperatura corporea In questo caso l unico effetto da considerare l induzione di correnti all interno del corpo L approssimazione adottata comunemente quella statica che ci permette di considerare i campi elettrico e magnetico disaccoppiati Le condizioni applicabili fino a 50 100 kHz che consentono di affrontare il problema dei due campi separatamente devono essere e dimensioni dell oggetto esposto molto minori della lunghezza d onda e dimensioni e distanza piccole rispetto alla lunghezza d onda o alla profondit di penetrazione e i tessuti biologici devono poter essere considerati buoni conduttori Vediamo come si procede 3 2 2 1 Accoppiamento ai campi elettr
9. pu anche essere un unico conduttore ciascuno isolato rispetto agli altri e verso l esterno ogni conduttore con il proprio isolante costituisce un anima del cavo Le linee in cavo possono essere aeree o interrate Il cavo aereo una tecnologia ben consolidata per le linee di bassa tensione ed in seguito alla risoluzione di problemi strutturali derivanti dal maggior peso dei conduttori divenuta recentemente praticabile anche per le linee di media tensione Le tre fasi rivestite di materiale isolante sono intrecciate a formare un unico cavo che viene sostenuto da una palificata tale configurazione permette di eliminare i campi elettrici e di ridurre drasticamente i campi magnetici Non necessita di distanze di sicurezza per la salvaguardia dalle scariche elettriche e pertanto indicata soprattutto nell attraversamento delle aree boschive evitando cos tagli e potature rilevanti per l ambiente Per le linee di bassa tensione Enel utilizza normalmente il cavo aereo isolato negli ambiti extraurbani e rurali per la media tensione l utilizzo avviene generalmente in zone che presentano particolari requisiti ambientali quali i boschi L impiego di cavi interrati rappresenta la soluzione migliore dal punto di vista dell impatto visivo anche se presenta problemi di impatto nelle fasi di posa e manutenzione perch devono essere aperte trincee con disturbo all ambiente circostante e alla circolazione Il cavo interrato viene uti
10. trascinamento con cui si sta muovendo l elemento dl di circuito fE di B di 1 4 9 t Possiamo calcolare il campo elettrico E indotto dal campo di induzione magnetica B e dedurre altres la densit di corrente indotta J 0E 1 4 10 1 5 Il campo elettromagnetico Le cariche elettriche la cui densit p rappresenta la sorgente del campo elettrico quando sono in movimento danno luogo ad una densit di corrente J e diventano sorgente di un campo magnetico B Il fatto che le cariche siano ferme o si muovano relativo pertanto relativo anche il fatto che si abbia a che fare con un campo elettrico o con un campo magnetico Quindi un campo elettrico variabile nel tempo genera un campo magnetico variabile nel tempo in direzione perpendicolare ad esso e a sua volta quest ultimo produce un nuovo campo elettrico variabile La propagazione concatenata di questi campi produce il campo elettromagnetico Visivamente possiamo immaginarli come due onde perpendicolari fra loro una magnetica ed una elettrica che viaggiano alla velocit della luce c 2 98 10 m s e che vengono chiamate onde elettromagnetiche 10 Le onde elettromagnetiche trasportano energia e si propagano autogenerandosi anche quando la carica ha smesso di muoversi Campo Elettrico Campo Magnetico Figura 1 5 Rappresentazione del campo elettromagnetico La concatenazione dei due campi viene espressa matematicamente dalla terza e quarta equazion
11. 107 100 20 2000 204 043 2 55 1 9 107 2 107 1 56 10 1 95 10 Tabella 6 1 Approssimazioni introdotte dai modelli semplificati Nella maggior parte dei casi la geometria dei conduttori tale da generare campi con componente parallela all asse della linea pressoch nulla cos che possibile applicare un modello di calcolo bidimensionale estremamente veloce In alcuni casi per esempio per campate ad angolo o linee che si intersecano necessario un modello di calcolo tridimensionale 6 1 1 Schematizzazione della linea Si definisce fascia di rispetto lo spazio circostante i conduttori di una linea elettrica aerea o in cavo interrato che comprende tutti i punti 95 caratterizzati da un induzione magnetica di intensit maggiore o uguale all obiettivo di qualit di 3 uT di cui all articolo 4 del DPCM 8 luglio 2003 Generalmente nel caso di linee elettriche aeree in conduttori nudi e di cavi interrati unipolari i conduttori si mantengono tra di loro paralleli Lo spazio comprendente tutti i punti caratterizzati da un induzione magnetica di intensit maggiore o uguale ad un determinato valore assimilabile ad un solido cilindrico la cui sezione trasversale ha forma e dimensioni dipendenti dalla geometria della linea dall intensit della corrente e dal valore di induzione magnetica prescelto Va sottolineato che anche per effetto della disposizione dei conduttori lung
12. F rappresenta la differenza tra il vettore posizione 7 di P x y z e il vettore posizione dell elemento dl Il campo totale si trova sommando i singoli contributi infinitesimi il che equivale ad un integrazione lungo il tratto di conduttore considerato di geometria e lunghezza note di xAF B r t T 0 Te 6 3 Se la geometria del tipo indicata in figura z Figura 6 1 Conduttore di lunghezza finita Allora risulta u I t L x x B le ye z0 Li 6 4 i Ey AGL yr yrr Per le componenti cartesiane dello stesso campo d induzione magnetica nel punto P nello spazio si ottiene a B 1 0 B 6 5 y z 08 0 B I valori ottenuti con le formule 6 5a b c sono istantanei ossia b B 1 misurano il campo d induzione magnetica in un punto dello spazio ad 98 un dato istante t inoltre da precisare che sono valori riferiti ad un conduttore immerso nel vuoto Reiterando il calcolo per l insieme dei segmenti in cui stato schematizzato il conduttore e per ogni punto di calcolo prescelto si ottiene il valore dell induzione magnetica sovrapponendo vettorialmente gli effetti 6 2 1 Rototraslazione dei sistemi di riferimento In questo elaborato si sta trattando con correnti alternate e pertanto l induzione magnetica B risulta composta da una parte reale e da una parte immaginaria Risulta necessario calcolare le componenti di B in un sistema loca
13. Figura 1 3 Campo di induzione magnetica prodotto da un conduttore percorso da corrente I A differenza del campo elettrostatico il flusso di B attraverso una superficie chiusa nullo da questa osservazione discende la seconda equazione di Maxwell VB 0 1 4 6 la quale dice che il vettore B solenoidale ha cio divergenza nulla questo implica che le linee di forza del campo magnetico si richiudono sempre su se stesse o all infinito figura Figura 1 4 Linee di forza del campo magnetico generate dalla corrente I Una delle caratteristiche pi importanti del campo magnetico variabile nel tempo anche dal punto di vista dell interazione con organismi biologici consiste nella sua capacit di provocare correnti elettriche all interno di oggetti conduttori dove in assenza di campo esse non erano presenti questa propriet descritta matematicamente dalla legge di Faraday Neumann se un circuito immerso in un campo di induzione magnetica il cui flusso D B concatenato col circuito stesso sia variabile nel tempo allora in esso si genera una forza elettromotrice indotta f data da _d B dt Quindi un campo elettrico viene generato ogni qualvolta si sia in fs 1 4 7 presenza di un campo di induzione magnetica B variabile nel tempo Essendo 8 B d dove S una qualunque superficie che ha 1 come contorno f di 1 4 8 con E E vxB v pu essere identificata con la velocit di
14. Il lavoro pi complesso consiste nel costruire i diversi gruppi La costruzione non necessaria se il gruppo considerato presente in libreria Il programma richiede un numero elevato di parametri da controllare per effettuare la modellizzazione Tali dati devono essere forniti naturalmente dall ente elettrofornitore Inoltre le caratteristiche 136 della geometria di ogni singolo elemento devono essere inseriti nel programma con elevatissima precisione In realt i dati in possesso nella fase di elaborazione sono risultati non sufficienti ad effettuare la simulazione di una cabina nella sua interezza A questo punto stato scelto di riprodurre l elemento della cabina di cui si possedevano il maggior numero di informazioni ossia il trasformatore L elemento utilizzato in questa simulazione ha le seguenti caratteristiche e potenza nominale 1000 kVA e frequenza nominale 50 Hz e numero di fasi 3 e tensione di corto circuito 6 e tensione nominale lato AT 20000 V e tensione nominale BT 400 V e connessione triangolo stella e trasformatore in resina trafo b Figura 7 3 Direzioni di valutazione per le simulazioni del trasformatore Si era in possesso di una serie di misure di induzione magnetica generata dal trasformatore in esame Non essendo per a conoscenza delle caratteristiche della struttura geometrica del trasformatore come ad esempio l altezza delle candele di bassa e alta tensione o il numero di spi
15. alla Provincia dove istituito il catasto delle linee e degli impianti elettrici con tensione uguale o superiore ai 150 KV Art 16 Vigilanza l attivit di vigilanza e controllo esercitata dai soggetti titolari della funzione amministrativa del rilascio dell autorizzazione ovvero le Province per gli impianti di trasmissione e distribuzione dell energia elettrica Per le funzioni sopra richiamate gli Enti si avvalgono dell ARPA e dell Azienda Unit Sanitaria Locale con le modalit previste dall articolo 17 della L R 44 95 La Regione Emilia Romagna specifica attraverso la circolare AMB AMB 00 18760 del 9 11 2000 che l obiettivo di qualit di 0 2 uT d induzione magnetica rappresenta un valore da conseguirsi nel breve medio e lungo periodo al fine di consentire la minimizzazione progressiva dell intensit e degli effetti secondo le migliori 73 tecnologie esso non pu essere quindi definito come un valore limite rispetto al quale bisogna attenersi in ogni situazione ma necessario tenere conto delle singole situazioni territoriali al fine di accordare le esigenze di minimizzare il rischio con quelle di sviluppo territoriale fermo restando la tutela della salute garantita attraverso il rispetto dei valori limite di cautela e di esposizione La determinazione per alcune situazioni territoriali quali ad esempio la presenza di aree di sviluppo urbanistico in prossimit di impianti esistenti
16. che deve essere dimensionato con determinati requisiti che analizzeremo di seguito Impianto di terra Progetto esecuzione e verifica dell impianto di terra delle cabine elettriche deve rispondere alle prescrizioni della norma CEI 11 1 1999 che si applica agli impianti elettrici in corrente alternata con 40 tensione nominale superiore a 1000 V Le grandezze elettriche definite dalla norma suddetta sono riportate di seguito Corrente di guasto a terra Ir e corrente di terra Ip la corrente di guasto a terra Ip la massima corrente che fluisce verso terra in occasione di un guasto monofase a terra sul sistema a tensione superiore a 1000 V lato MT delle cabine La corrente di terra Ig invece la quota parte della corrente di guasto Ip che l impianto di terra disperde nel terreno Tensione e resistenza di terra per tensione totale di terra Ug si intende la tensione che si stabilisce tra l impianto di terra e i punti del terreno sufficientemente lontani che si assumono a potenziale zero in occasione della dispersione della corrente di terra Il rapporto Rx Uz Ir definisce la resistenza di terra Tensione di contatto e di passo la tensione di contatto Ur definita convenzionalmente per il contatto mani piedi con la mano a contatto con la massa in esame e i piedi alla distanza di Im dalla proiezione verticale del punto considerato La tensione di passo Us quella che si stabilisce tra i piedi di una per
17. smistamento Un ulteriore classificazione pu essere effettuata distinguendo tra cabine pubbliche e cabine private e per cabine pubbliche s intendono quelle cabine di propriet dell ente distributore dell energia elettrica ad esempio l ENEL che servono per l alimentazione degli utenti in corrente alternata monofase a 220 V e trifase a 380 V Normalmente impiegano un solo trasformatore di potenza non molto elevata e non sono dotate di strumenti di misura in quanto non sono presidiate ed inoltre perch la misura dell energia viene effettuata presso l utente Si distinguono in cabine rurali o urbane a seconda della loro ubicazione e le cabine private sono di propriet dell utente e servono sia per l alimentazione di utenze civili ospedali scuole etc che industriali con fornitura dell energia in MT Nel caso delle cabine private occorre installare un gruppo di misura 28 comprendente strumenti per la misurazione delle varie grandezze elettriche tensione frequenza potenza energia attiva e reattiva L istallazione del suddetto gruppo di competenza della societ elettrofornitrice Figura 2 3 Vista in pianta dei locali costituenti una cabina utente A locale ente fornitore B locale misure C locale utente TR trasformatore MT apparecchiature di media tensione BT quadro bassa tensione Lato media tensione Il lato media tensione di una cabina comprende i conduttori e le apparecchiatur
18. 1 20 0 3 5 168 100 3 5 16 645 0 00 0 3 18 59 100 3 18 5 645 120 00 0 5 147 100 5 14 645 240 00 cavo elicordato 0 2 0 2 1 2 0 2 0 05 1 1 0 0 0 0 1 0 0 312 0 0 013 1 Fatto ci possibile iniziare il calcolo All avvio del programma si presenta una finestra con diverse opzioni Setup Esegui Plot Esci Figura 6 3 Finestra di MappeElf Per iniziare il calcolo si utilizza il tasto ESEGUI viene chiesto il nome del file da utilizzare per il calcolo ed in seguito il nome del file per la memorizzazione dei dati L output sar archiviato in formato txt in una cartella Risultati che stata precedentemente creata con il nome assegnatogli dall utente pi un numero che si riferisce all altezza di stima Tale file pu essere analizzato con programmi come Surfer o Arcview Gis Il programma segmenta ogni cavo in tanti pezzi quant il numero di segmenti impostato nel setup L origine di ogni segmento diventa l origine del sistema di coordinate per cui ogni punto dell area esaminata di coordinate x y z viene visto con coordinate 103 xx x a cos y b sena cosb z c senp 6 3a yy x a sena y b cosa 6 3b zz x a cosa y b sena senB z c cos 6 3c dove amp langolo nel piano xy misurato in senso antiorario B l angolo di inclinazione del segmento misurato in senso antiorario a b e c sono le coordinate dell origine del segmento rispetto al riferime
19. V I cos 20 t 2 1 2 Tale grandezza esprime la potenza che viene effettivamente assorbita e trasformata in calore per effetto Joule o in lavoro utile nelle macchine elettriche la potenza attiva sempre positiva indipendentemente dal segno di L unit di misura nel S I il Watt W Lapotenzareattiva O V I seno 2 1 3 riguarda l energia che viene alternativamente assorbita e restituita dal campo magnetico per circuiti induttivi o dal campo elettrico per circuiti capacitivi Il suo valore medio in un periodo nullo non si ha trasformazione permanente di energia Ci porta a dire che un circuito puramente induttivo o capacitivo non interessato da potenza attiva La sua unit di misura il VAR volt amp re reattivi ed dimensionalmente sempre il Watt La potenza reattiva pu essere sia positiva che negativa a seconda che il circuito sia capacitivo 9 gt 0 o induttivo lt 0 Se il circuito puramente induttivo o capacitivo risulta seng 1 viene quindi considerata come potenza reattiva la quantit Q V I Questa potenza reattiva non riveste il significato fisico di potenza ma costituisce un riferimento ai valori efficaci di tensione e corrente pertanto la sua unit di misura il VAR 17 La potenza apparente A V I data dal prodotto dei valori efficaci di tensione e corrente e non dipende dall angolo di sfasamento Non ha un particolare significato ma importante perch legata al
20. Yf Zf Tensione a Fase m m m m m m m kV A 0 Traliccio 135 Met campata 136 Conduttore1 0 8 8 27 21 45 387 7 4 36 380 1500 0 Conduttore 2 0 0 27 95 22 2 387 0 36 95 380 1500 120 Conduttore3 0 8 8 27 21 45 387 74 36 380 1500 240 Tabella 7 1 Dati geometrici della linea n 350 Per la linea n 350 stata operata una simulazione con MappeELF al fine di verificare la validit del programma anche in casi realmente esistenti I valori di corrente inseriti nel programma sono quelli forniti da Enel Per le simulazioni sono stati scelti intervalli di ogni ora in riferimento alle misurazioni che sono state effettuate I risultati ottenuti sono mostrati di seguito nel grafico 7 1 129 B simulato MappeELF MappeELF 12 FS Bs Vv De 2 54 fee 0 2 4 0 T_T T_T_T_VW_T_T_TrT_tT_T_T_T_ NT T_I_WTE _ _IT_IT_r_ T_T_ __ T_ ITI ll o o o o o o o o o o o o o o o o o o oo oo o o o o a e e a a aa 2 a aa aa 2a aa 8 2282 LO 0 L0 LD LD L LDL L0 La vu vu Lv 0 0 Q Q vo vu O QO vu O uo XX XX LL YYYY TL Y Q o rr A n Lv 0 N o 9 5 r A no r Amn tv 00hN Qa9D9 OIo rr rr rr er o rr rail ANNUA O o o o o o o o oo rr Orario Grafico 7 1 Andamento dei valori d induzione magnetica simulati I dati ottenuti sono poi stati confrontati con i valori d induzione magnetica che sono stati rilevati sul campo Il file della
21. ai campi elettromagnetici meglio documentata l induzione di proteine dette dello Shock Termico heat shock Tali proteine sono preposte alla difesa dell organismo a seguito di aumenti di temperatura o condizioni tossiche che possono portare alla denaturazione di proteine vitali per le cellule Alcuni dati indicano che esposizioni ai CEM stimolano le cellule a produrre queste proteine e che una preesposizione ai campi elettromagnetici potrebbe indurre una protezione delle cellule contro agenti di stress come per esempio il calore il perossido di idrogeno H202 ecc Da queste osservazioni Di Carlo e collaboratori hanno dedotto che esposizioni lunghe o quotidianamente ripetute a CEM potrebbero diminuire i livelli di proteine di heat shock portando ad un abbassamento delle difese dell organismo contro un successivo attacco da parte di un agente nocivo Gli studi in vivo su animali finalizzati a verificare alcuni end points biologici tra cui proliferazione cellulare promozione copromozione e progressione tumorale sintesi della melatonina ecc Emerge con sufficiente evidenza l azione dei campi sulla produzione della melatonina Molti degli effetti biologici osservati negli animali appaiono essere direttamente indirettamente associati al sistema nervoso in particolare nei mammiferi alla ghiandola pineale Tale ghiandola una struttura 67 neurale in stretto collegamento con il sistema visivo Infatti la produ
22. atmosferica mmHg 0 la temperatura ambiente C d ildiametro del conduttore D la distanza tra i conduttori Nella progettazione delle linee in alta tensione si cerca di evitare l effetto corona in condizioni di tempo normale facendo in modo che 56 sia E gt E L aumento della tensione critica si realizza con accorgimenti costruttivi basati sull aumento del diametro d dei conduttori i pi comuni sono gt l impiego di conduttori in alluminio acciaio aventi diametro maggiore di quelli di rame a parit di resistenza elettrica gt l impiego di conduttori binati e trinati due o tre corde in parallelo per fase aventi un raggio maggiore rispetto al conduttore unico 57 3 Effetti biologici e sanitari indotti da campi elettromagnetici a bassa frequenza 3 1 Effetti biologici dei campi elettromagnetici I campi elettromagnetici a bassa frequenza ELF dall inglese Extremly Low Frequency sono campi elettrici E e magnetici B oscillanti a frequenze comprese tra 0 300Hz Questi campi rientrano nella gamma delle radiazioni non ionizzanti sono cio caratterizzati da un energia insufficiente ad indurre fenomeni di ionizzazione o rompere legami macromolecolari I campi ELF d origine naturale sono estremamente bassi rispettivamente dell ordine di 0 0001 V m e 0 00001 uT L esposizione d esseri umani ai campi ELF artificiali 50 60 Hz associata alla produzione trasmissione ed us
23. calore Dato che le lunghezze delle condutture sono piuttosto limitate non vi sono in genere problemi di elevate cadute di tensione ma piuttosto di surriscaldamento dei conduttori stessi Il materiale usato rame o alluminio in sbarre di sezione rettangolare nude fissate in portasbarre Nel caso di correnti molto intense si possono usare in parallelo per fase distanziate in modo da favorire il raffreddamento Vengono anche usati cavi generalmente unipolari isolati in PVC EPR o XI PE disposti su passerelle eventualmente con pi cavi in parallelo per fase nel caso di elevate intensit di corrente L eventuale neutro ha sezione pari alla met di quella delle fasi Il calcolo della sezione delle sbarre va impostato con il criterio della massima 37 sovratemperatura ammissibile con valori tipici di 40 C per la temperatura ambiente e di 30 C per la sovratemperatura ammissibile Apparecchi di manovra Gli apparecchi usati sono in aria e vengono installati in quadri metallici di vario tipo A seconda dei casi si utilizzano interruttori automatici con protezione magnetotermica elettronica di massima corrente interruttori di manovra con fusibili Apparecchi di misura La strumentazione BT limitata nella maggior parte dei casi all uso di voltmetri e amperometri Per gli strumenti voltmetrici si usa l inserzione diretta dato che il valore della tensione BT compatibile con la loro portata mentre le bobin
24. che la trasformazione di una linea a semplice terna in una doppia terna con fasi ammezzate e trasposte realizza una soluzione split phase con il vantaggio di poter utilizzare strutture gi ingegnerizzate Un altra soluzione si pu ottenere installando dei conduttori addizionali paralleli ai conduttori di linea e connettendoli in modo tale da creare una o pi spire Il circuito cos realizzato diventa sede di correnti indotte che generano a loro volta un campo magnetico questo campo tende a compensare parzialmente il campo inducente In pratica risulta che la corrente indotta nella spira sempre minore di quella di linea Per aumentare la corrente indotta e il conseguente effetto schermante necessaria un adeguata progettazione della spira Allo scopo stato sviluppato dal CESI un software che consente di calcolare il campo magnetico generato dal passaggio di correnti in un sistema di conduttori ed in presenza di altri circuiti di compensazione del campo stesso AI fine di valutare l efficacia di possibili metodi di riduzione dei campi magnetici associabili alle linee a 132 150 kV in cavo 89 sotterraneo posti ad una profondit di circa 1 5 m sono state studiate diverse soluzioni impiantistiche che possono essere riassunte in quattro metodi fondamentali 1 variazione della geometria di posa del cavo 2 introduzione di circuiti di compensazione passivi 3 applicazione della tecnica solid bonding alle guaine m
25. collaborazione ed assistenza nella conoscenza del software EFC 400 e per la pazienza infinita avuta Un particolare ringraziamento al Prof Giordano Dominici per i consigli offerti non solo didattici Ringrazio per la disponibilit il Prof Nucci del Dipartimento di Ingegneria Elettrica dell Universit di Bologna Un ulteriore ringraziamento va all Ing Paolone della consulenza offertami in merito ai trasformatori Un riconoscimento inestimabile a mia madre che mi ha supportato e sopportato non solo in questo frangente ma in ogni singolo istante della mia vita che mi ha fatto da madre e da padre che stata la mia migliore amica e che ha creduto con tutte le sue forze forse pi di me nel conseguimento della mia laurea Ringrazio mia nonna per tutto l amore che mi ha donato e per tutto quello che mi ha insegnato Ringrazio tutti i parenti zii e zie cugine e cugine per essermi stati accanto per avermi spronato confortato in questi anni In particolare vorrei dire grazie a Cinzia per avermi insegnato con il suo esempio che non bisogna mai mollare la presa Sono grata all infinita pazienza di Pasquale che ha saputo tenere i ritmi indiavolati del mio umore Ringrazio tutti gli amici universitari e non che con me hanno condiviso questa splendida esperienza in particolare Letizia Giada ed Ersilia Infine vorrei poter dire a mio nonno e a mio padre quanto sia incolmabile il vuoto che hanno lasciato nella mia vita s
26. di ogni singolo conduttore non necessariamente paralleli tra loro Nella manualistica non raro vedere assimilata la catenaria ad una parabola equivalente L equazione generica della catenaria risulta essere Econ a 6 1 1 1 93 dove C e C rappresentano le due costanti d integrazione che devono essere determinate in base alle coordinate dei punti iniziale e finale della campata k rappresenta il parametro di tesatura Consideriamo per semplicit una campata a livello e poniamoci nel sistema di riferimento con coordinate x Zz che ha origine nel minimo della curva Imponendo che CAUER 6 1 2 dx si ottiene C 0 mentre imponendo z 0 6 1 3 si ricava Co k Indipendentemente da dove si trovino i punti di sospensione della catenaria la sua espressione analitica in questo particolare sistema di riferimento x z z e 3 6 1 4 Sviluppando l equazione 6 4 in un intorno di x k 0 ed arrestandosi al secondo termine si ha e a i ie JH 6 1 5 2k 2k Se si sceglie come sistema di riferimento con origine nel punto di mezzo C della corda che unisce i punti di sospensione P P tali punti avranno in questo sistema di riferimento coordinate P a b e P a b Note le coordinate amp Za e Zb dei punti di sospensione nel generico sistema di riferimento si ha che a 8 Se 6 1 6a 2 b o 6 1 6b Si pu ricavare la lunghezza L della catenaria che risulta essere L ja s
27. elettrico Tale campo elettrico compie un lavoro in modo tale da realizzare un trasferimento di potenza tra il campo stesso e la corrente La potenza sviluppata dal campo elettrico lavoro per unit di tempo paty 1 2 2 dt 1 3 Il campo elettrico Si definisce campo elettrico E la regione di spazio esterna intorno ad un oggetto dotato di carica elettrica detto sorgente di campo nella quale si manifestano forze di natura elettrica che vanno ad agire sui corpi elettrizzati posti all interno del campo Considerata una carica elettrica libera e priva di inerzia immersa in un campo elettrico la traiettoria descritta da tale carica pu essere visualizzata con la rappresentazione delle linee di forza Figura 1 2 Linee di forza del campo elettrico generate da a una carica q puntiforme b un dipolo cariche uguali ma di segno opposto q q Data q carica qualunque puntiforme posta nella posizione r x y z il campo elettrico dato da E 1 3 1 q L unit di misura dell intensit del campo elettrico nel sistema SI il Volt per metro V m Nel caso di sorgente puntiforme Q fissa nello spazio vuoto l espressione del campo E deriva dalla legge di Coulomb Supposta Q nell origine 2 1 3 2 Em ATE r 0 L equazione appena vista pu essere generalizzata al caso in cui la sorgente sia costituita da una distribuzione di n cariche puntiformi 5 Q disposte ciascuna nella posi
28. energia elettrica con tensioni nominali di 1000 V e linee in cavo per illuminazione pubblica con tensione nominale di 5000 V 3 linee di seconda classe sono le linee di trasporto e distribuzione di energia elettrica la cui tensione nominale superiore a 1000 V ma inferiore o uguale a 30 kV 4 linee di terza classe sono le linee di trasporto e distribuzione di energia elettrica con tensione nominale superiore a 30 KV e con carico di rottura gt 34340 N 23 2 3 4 Utenze L utilizzazione dell energia elettrica non altro che la trasformazione di tale energia in un altra forma adatta alle utilizzazioni civili ed industriali La tensione che viene prelevata alla presa di corrente della rete domestica ha un valore nominale di 220 V ed una frequenza di 50 Hz nel Nord America questi valori sono rispettivamente 120 V e 60 Hz La tensione trifase 380 V mentre tra fase e neutro si hanno 220 V questa tensione viene utilizzata per il funzionamento di dispositivi elettrici che normalmente non si trovano all interno di un ambiente domestico Nei vari appartamenti arriva invece una linea monofase formata da un conduttore in tensione e un neutro allacciata al contatore dell appartamento L altro filo detto di terra che si inserisce tra il conduttore ed il neutro il conduttore di protezione collegato all impianto di terra il suo scopo quello di scaricare eventuali correnti al dispersore di terra in modo tale che collega
29. fattore K determinato dall effetto di cordatura e dal fenomeno delle correnti parassite nelle eventuali guaine metalliche di protezione 2 7 2 Reattanza La reattanza X di un circuito elettrico pu essere definita come la f e m di autoinduzione che si genera in esso quando percorso da una corrente alternata unitaria Se il conduttore percorso da una corrente la f e m di autoinduzione data da E j X j L I 2 7 2 1 dove L il coefficiente di autoinduzione o induzione propria del circuito Nel caso di linee trifase alla f e m di autoinduzione si aggiungono le f e m di mutua induzione generate nel conduttore considerato dalle correnti che percorrono gli altri due conduttori del sistema Riferendosi a 1 km di linea per il conduttore della fase a si avr E jom I jom 1 jom 1 2 7 2 2 Confrontando le equazioni 2 7 2 1 e 2 7 2 2 deduciamo E j 1 I 2 7 2 3 dove 1 l induttanza di servizio del conduttore a L induzione di servizio 1 rappresenta quell induttanza fittizia che percorsa dalla corrente I darebbe luogo alla stessa f e m di 54 autoinduzione prodotta dalle tre correnti di fase Analogamente si definisce una reattanza di servizio 2 7 3 Suscettanza Per determinare la suscettanza di una linea trifase necessario introdurre il concetto di capacit di servizio di un conduttore cos come nel caso della reattanza si introdotto il concetto di induttanza di servizio L
30. fine degli anni 70 e dai risultati ottenuti non si escludono possibili rischi per la salute associati a tale fattore Ogni Stato tenuto a tutelare la salute dei cittadini si posto il problema ed ha emanato una serie di leggi e normative che dovrebbero diminuire il rischio al minimo Per evitare distorsioni nella corretta interpretazione degli studi effettuati alcuni dei pi importanti organismi internazionali hanno avuto il compito di fornire criteri guida e norme cui il legislatore deve fare riferimento 4 2 Normativa Internazionale Nell ambito della protezione dai possibili danni alla salute derivanti dall esposizione ai campi elettromagnetici un punto fondamentale costituito dai documenti redatti dall INIRC International Non Ionizing Radiation Committee e dal IRPA International Radiation Protection Agency L IRPA INIRC in collaborazione con POMS Organizzazione Mondiale della Sanit e con UNEP Programma per l ambiente delle Nazioni Unite stabilisce nel 1990 i limiti di esposizione ai campi elettromagnetici L ICNIRP International Commission on Non Ionizing Radiation Protection sostituisce nel 1992 l IRPA INIRC continuando il lavoro di studio dei rischi associati a tutte le differenti forme di campi elettromagnetici L ICNIRP l organismo mondiale non governativo che funge da riferimento nel campo della protezione agli effetti delle NIR 73 L ICNIRP raccoglie valuta e confronta tutti
31. intensit di corrente circolante nell elettrodotto a 380 kV I rilievi sono stati eseguiti ad intervalli di 15 minuti nelle 24 ore valori d induzione magnetica e corrente circolante Corrente Induzione magnetica 450 1 2 400 i 350 300 08 o 5 250 ri I 0 6 O E 200 5 150 0 4 100 0 2 50 0 0 o o o o o o o o o oo o o ooo o ooeoo a o 2a ao 2022222222222 2 vu o UL O Lu O Lv oo vuo 10 D 10 Lu or 9 9 22 r22t 2rQLQ LD o AN Mn lt lt LU N 0 A QQ Nn ron lt LL 0Oaqa co Tr r rr rr rodi aio oo o oo or Orario Grafico 7 3 Induzione magnetica e corrente circolante 193 Il grafico 7 4 mostra gli andamenti delle stime dei valori d induzione magnetica simulati e misurati allo scopo di dare una valutazione qualitativa della corrispondenza dei due andamenti Confronto simulato misurato E B misurato _ MappeELF B microtesla Orario Grafico 7 4 Confronto induzione magnetica simulata e misurata Come si evince da una prima osservazione del grafico i due andamenti non sono perfettamente corrispondenti La ragione di ci risiede nel fatto che per effettuare la simulazione sono state fatte delle approssimazioni In primo luogo bisogna precisare che si sta trattando con misure puntuali eseguite all interno di un appartamento Ci ha comportato ai fini della simulazione una stima approssimata delle distanze dagli assi dell
32. questi Infatti i limiti di esposizione sono espressi in termini di campi imperturbati Il sito di interesse va suddiviso in reticoli di misura omogenei tra loro va per ognuno di questi eseguito un numero di misure statisticamente significativo tale numero va scelto in base all ampiezza della superficie della zona d interesse ed al numero di persone presenti in essa stabilmente L area esaminata va poi caratterizzata calcolando i parametri statistici pi adeguati medie e deviazioni per valutare la massima esposizione possibile delle persone anche in base all utilizzo dei calcoli La scelta dello strumento deve essere ponderata in base al tipo di indagine da effettuare Ogni strumento caratterizzato da una banda passante ovvero da un intervallo di frequenza entro il quale esso fornisce una risposta affidabile Prima di effettuare misure di campo necessario conoscere la banda di frequenza delle sorgenti esaminate e quindi scegliere lo strumento 5 1 1 Strumenti a banda larga e stretta Gli strumenti usati solitamente sono a banda larga anche detti broad band Essi misurano i campi compresi in un ampio intervallo di frequenza dando in uscita una misura della loro somma la loro sensibilit non dipende dalla frequenza Forniscono l intensit del campo senza dare informazioni sulla frequenza Essi sono pertanto 84 indicati per determinare i livelli di campo in un dato ambiente o al fine di appurare il
33. regioni di campo lontano si assume il modello d onda piana che ha le seguenti caratteristiche il fronte d onda piano E H e la distanza di propagazione della luce K sono perpendicolari il rapporto E H Z l impedenza dell onda che nel vuoto pari a 377 Ohms E ed H sono costanti in qualsiasi piano perpendicolare alla direzione di propagazione K l energia trasportata dall onda elettromagnetica espressa in termini di energia che passa attraverso un area fissata nell unit di tempo e si pu calcolare con il vettore di Poynting sia E che H variano come 1 r f 2 S varia come 1 r 1 6 Lo spettro dei campi elettromagnetici La natura della radiazione elettromagnetica varia a secondo della frequenza f d oscillazione dei campi elettrico e magnetico Essenzialmente i campi elettromagnetici possono essere distinti in due classi principali radiazioni ionizzanti e non ionizzanti a seconda della capacit o meno dell onda di provocare ionizzazione in un atomo o in una molecola Le radiazioni ionizzanti sono tutte quelle forme di radiazione elettromagnetica che superano i 12 eV circa di energia E e che hanno quindi la propriet di ionizzare atomi o molecole ovvero romperne i legami interni Le radiazioni non ionizzanti NIR non ionizing radiation sono tutte quelle forme di radiazioni elettromagnetiche la cui energia E talmente bassa inferiore a 12 eV che non sono in grado di ionizzare l
34. residenziali a rischio dando la possibilit di sviluppare piani di risanamento Inoltre possibile valutare l impatto elettromagnetico di linee elettriche che si estendono anche per centinaia di chilometri nelle quali si alternano configurazioni strutturali diverse Nell ambito del lavoro di tesi stato poi avviato lo studio dei campi elettromagnetici prodotti dalle cabine elettriche In questo ambito la prima attivit svolta si posta come obiettivo la modellizzazione del trasformatore i cui risultati sono riportati nel paragrafo 7 2 142 Bibliografia 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 C Mencuccini V Silvestrini Fisica II elettromagnetismo ottica Liguori Editore 1995 P Baraton B Hultzer Magnetically induced currents in the uman body IEC Publication 1995 N Faletti P Chizzolini Trasmissione e distribuzione dell energia elettrica Bologna Patron 1987 G Conte Impianti elettrici 1 Hoepli 2002 G Conte Impianti elettrici 2 Hoepli 2002 P Bevitori L inquinamento elettromagnetico Napoli CUEN 1997 P Bevitori Inquinamento elettromagnetico campi elettrici e magnetici a frequenza industriale 50 60 Hz generati da elettrodotti ed apparecchi elettrici Aspetti tecnici sanitari e normativi Rimini Maggioli 1998 F Garzia G Veca L inquinamento elettromagnetico fondamenti tecnici e principi normativi Roma Carocci 2002 M Grandolfo P Vecchia P Com
35. rispetto di limiti di esposizione Questi strumenti presentano dimensioni ridotte semplicit di utilizzo e basso costo nell ordine di 5000 Vi sono per situazioni i cui necessario determinare il contributo al campo globale di una determinata sorgente In questi casi occorre utilizzare uno strumento capace di discriminare le singole frequenze cosiddetto a banda stretta narrow band Tali strumenti possono essere sintonizzati su una frequenza fornendo la corrispondente intensit di campo In generale uno strumento a banda stretta richiede misure pi difficili e laboriose di uno a banda larga Ad oggi sono disponibili strumenti analizzatori di spettro che grazie a sistemi computerizzati interni o accoppiandoli con calcolatori esterni effettuano automaticamente scansioni di intere bande di frequenza dando cos in uscita il dettaglio dei contributi delle singole frequenze 5 1 2 Sonde Le sonde dette anche sensori possono essere isotrope o anisotrope Quelle isotrope o triassiali sono formate da tre elementi disposti su tre direzioni ortogonali tali da poter essere utilizzate in una qualsiasi direzione Gli strumenti che utilizzano sonde triassiali misurano contemporaneamente le tre componenti ortogonali del campo alcuni di essi forniscono il valore delle singole componenti altri solo la risultante Le sonde anisotrope o monoassiali rilevano soltanto una componente del campo lo strumento quindi misura in quest
36. simulazione della linea esaminata ottenuto con MappeELF stato analizzato con il programma Arcview Di seguito viene mostrata la mappa cos ottenuta fig 7 2 Sono state evidenziate le isolinee di 5 uT 3 uT 1 uT 0 5 uT 0 2 uT e rappresentate in mappa mediante cromatismi differenziati Andando dall interno verso l esterno della figura che mostra la distribuzione dei valori di induzione magnetica si hanno le rappresentazioni delle fasce scelte in ordine decrescente Il valore di 5 uT corrisponde nella zona al di sotto della linea alla parte pi interna dell immagine quella di 0 2 uT quella corrispondente alla fascia pi esterna dell immagine In prossimit del traliccio n 135 in via S Salvatore posto un edificio di altezza totale pari a 9 44 m formato da due piani per il quale la distanza orizzontale da proiezione conduttore immobile stata stimata pari a 15 33 m 130 B SS OsD Lu zone B SS osDiwi cons BJS JO42j LU Ao o 6j5 JOJ ui ac agsara GC oconeubdewi odueo IP HOJEA induzione magnetica Linea Figura 7 2 Immagine della distribuzione di valori d n 350 Arcview GIS 131 I rilievi d induzione magnetica sono stati condotti all interno di uno degli appartamenti siti al primo piano dell edificio suddetto Le modalit di misura hanno seguito generalmente quanto indicato dalla Norma CEI 211 6 Si provveduto inizialmente attraverso misure di breve durata eseguite ad un m
37. sul asse y con la quale si mostra una proiezione dei risultati sull asse y e rappresentazione sull asse z con la quale si mostra una proiezione dei risultati sull asse z e rappresentazione bidimensionale nella quale viene mostrata una proiezione dei dati nei piani xy xZ o yz nel piano xy il punto di vista pu essere ruotato L intensit del campo fra due linee equipotenziali rappresentata da un dato colore sono a disposizione 10 livelli di gradazione di colore che possono essere scelti dall utente e rappresentazione con isolinee questa rappresentazione dei risultati corrisponde a quella bidimensionale in questo caso per lo spazio fra due linee equipotenziali non riempito 108 e rappresentazione tridimensionale nella quale la computazione dei risultati mostrata come un reticolato sul piano xy L EFC 400 consente inoltre di importare piantine e schemi costruttivi in diversi formati DXF PCX JPEG dal comando Geometry Import Background Map Le rappresentazioni dei risultati possono essere esportate nei pi usati formati grafici ed in ASCII 6 6 Modelli di simulazione I modelli previsionali Mappe ELF ed EFC 400 nel corso del lavoro di tesi svolto in collaborazione con ARPA di Rimini sono stati impiegati per lo studio di sette configurazioni standard Lo scopo principale di queste simulazioni quello di mostrare la potenzialit dei codici di calcolo e la confrontabilit degli stessi rispetto alla val
38. utilizzato in e linee aeree formate da conduttori non isolati posti in aria e fissati su sostegni di vario tipo e linee in cavo che impiegano cavi elettrici con conduttori isolati posti in vario modo Inoltre in funzione della forma d onda della corrente trasmessa le linee si dividono ulteriormente in linee in corrente continua e linee in corrente alternata le ultime suddivisibili in monofase e trifase Le linee in corrente continua e quelle monofase impiegano per la trasmissione due conduttori mentre quelle trifase possono avere tre o quattro conduttori a seconda della presenza o meno del neutro In funzione della tensione di interfase di esercizio possiamo classificare le linee elettriche in e Distribuzione BT V lt 1 kV e Distribuzione MT 1 lt V lt 40 kV e Distribuzione AT 40 lt V lt 150 kV e Distribuzione AAT V gt 150 kV In riferimento alla figura 2 1 L1 rappresenta una linea di trasmissione dell energia elettrica ovvero il trasporto di una notevole quantit di energia a grandi distanze con elevati valori di tensione 380 220 kV per mezzo di linee aeree o in cavo L2 rappresenta una linea di trasmissione secondaria o subtrasmissione la tensione di esercizio in questo caso compresa tra i 40 e 150 KV quella di uso comune di 132 kV La distribuzione dell energia si distingue in distribuzione in media tensione indicata in figura 2 1 22 dalla linea L3 che in Italia generalmente eff
39. valore della corrente effettivamente in gioco nel circuito esaminato 2 1 1 Il rifasamento Viene detto rifasamento qualsiasi provvedimento atto a migliorare o aumentare il fattore di potenza cosg di un dato carico in un dato punto della rete tale da ridurre a parit di potenza attiva trasportata il valore della corrente che circola sulla rete Obbiettivo primario del rifasamento la diminuzione delle perdite di energia e le potenze apparenti a cui proporzionare macchinari e linee Rifasare significa diminuire l angolo e quindi diminuire fino eventualmente ad annullare la potenza reattiva Q assorbita dal carico A potenza reattiva nulla si ha cos 1 ed il rifasamento totale Per rifasare un impianto si usano i condensatori il cui comportamento opposto a quello dei componenti magnetici i condensatori sono in grado di fornire sul posto l energia reattiva richiesta Tali elementi possono essere applicati alle singole macchine specialmente in piccoli impianti o possono essere installati in modo centralizzato 2 2 I sistemi trifase Considerato un generatore di corrente alternata possiamo considerarlo costituito schematicamente da tre avvolgimenti indotti identici disposti nello statore e spostati l un l altro di 1 3 di periodo 120 A causa dell uniforme rotazione di una ruota polare in tali avvolgimenti vengono indotte tre tensioni sinusoidali identiche va vp v che risultano sfasate di 120 l una ri
40. 0 tradotto dall Istituto Superiore di Sanit Rapporto ISTISAN 90 66 cod ISSN 0391 1675 ICNIRP Guidelines for limitino exposure to time varying magnetic and electromagnetic fields da Health Physics Socety 1998 OMS Promemoria n 205 Campi elettromagnetici e salute pubblica Campi a frequenza estremamente bassa OMS Promemoria n 263 Campi elettromagnetici e salute pubblica Campi a frequenza estremamente bassa e cancro OMS Promemoria Marzo 2000 Campi elettromagnetici e salute pubblica Politiche cautelative dal sito OMS www who it P Bevitori S R De Donato La valutazione dell inquinamento elettromagnetico Rimini Maggioli 2003 N Zappetti D Andreuccetti Modellizzazione dei conduttori di un elettrodotto aereo la catenaria in IFAC Tecnical Report N TR AEL 08 03 Firenze IFAC CNR 2003 L Fellini a cura di Elettrodotti e territorio nuove tecnologie per ridurre l inquinamento elettromagnetico Giornata di studio Padova 22 Novembre 2000 Padova CLUEP 2000 144 24 25 26 27 28 29 30 31 R Conti Riduzione del campo magnetico rivista AEI volume 88 Dicembre 2001 R Conti Possibili metodi di riduzione del campo magnetico a frequenza industriale negli atti del convegno Radiofrequenze e frequenze industriali fonti di inquinamento elettromagnetico nella provincia di Pordenone e nel territorio del Friuli Venezia Giulia Pordenone 21 22 marzo 2001 L Bruzzi a cur
41. 0 1 nm Tabella 1 1 Classificazione delle onde em 1 7 Le sorgenti di campi elettromagnetici Possiamo affermare che esistono due categorie di sorgenti di campi elettromagnetici quelle naturali e quelle artificiali Le prime sono quelle presenti in natura mentre le seconde sono prodotte dall uomo Analizziamo nel dettaglio Le sorgenti naturali possono essere classificate in quattro tipologie 1 la radiazione solare che quotidianamente incide sulla superficie terrestre costituita da onde elettromagnetiche ad ampio spettro di frequenza 15 il campo magnetico terrestre che pu essere considerato un campo quasi statico avente delle piccole variazioni quotidiane annuali e ogni undici anni esso prodotto da correnti elettriche che circolano negli strati profondi della terra le correnti biologiche che sono presenti nei tessuti viventi nei quali permettono lo svolgimento di tutte le funzioni fisiologiche le scariche atmosferiche sono fenomeni di natura elettrostatica e sono dovuti all accumulo di altissime concentrazioni di cariche nelle nubi e conseguentemente elevatissime differenze di potenziale elettrico rispetto alla superficie terrestre Quando tale differenza di potenziale ddp raggiunge livelli tanto elevati da rompere il dielettrico tra le nubi ed un punto della superficie terrestre si forma il fulmine Durante la scarica si genera un improvviso ed intensissimo passaggio di cariche elettriche dal pu
42. 0 MHz 610 f 1 6 f 2 0 f 10 400 MHz 61 0 16 0 2 10 400 2000 MHz 3 0 0008 f 0 01 ff F 40 2 300 GHz 137 0 36 0 45 50 lt 1Hz 3 2 10 4 10 1 8 Hz 10 000 3 2 10 f 4 10 f 8 25 Hz 10 000 4 000 f 5 000 f 0 025 0 8 KHz 250 f 4 f 5 000 f E 0 8 3 KHz 250 f 5 6 25 z E 3 150 KHz 87 5 6 25 S 0 15 1 MHz 87 0 73 0 92 f 1 10 MHz 87 f 0 73 f 0 92 f 10 400 MHz 28 0 073 0 092 2 0 4 2 1 1375 ff 0 0037 f 0 0046 f 200 2 300 GHz 61 0 16 0 20 10 Tabella 4 2 Livelli di riferimento per l esposizione dei lavoratori e della popolazione a campi elettrici e magnetici valori efficaci di campi non perturbati ICNIRP 1998 sei limiti di base sono rispettati e possono essere esclusi effetti avversi indiretti i valori di intensit di campo possono essere superati per frequenze comprese tra 100kHz e 10 GHz Seq E2 H2 e B2 devono essere mediati su un qualsiasi intervallo di 6 minuti nessun valore di campo elettrico indicato per frequenze lt 1 Hz trattandosi praticamente di campi elettrici statici lavoratori scosse elettriche da sorgenti di bassa impedenza sono prevenute da procedure di sicurezza elettrica stabilite per tali apparati 4 2 2 Documento CENELEC Il CENELEC Comitato Europeo di Normalizzazione Elettronica attraverso un suo comitato tecnico TC211 costituito nel 1993 ha emanato una serie di documenti che riguardano gli aspetti elettrotecnici e di
43. 1 1 Are ri 0 detta costante dielettrica del vuoto assume il valore C 2 em 8 854 107 1 1 2 Nel sistema di unit di misura SI l unit di misura delle cariche il Coulomb C definito come quella carica che attraversa in secondo un conduttore percorso dalla corrente di un Amp re A 1 2 La corrente elettrica Considerato un elemento di materiale conduttore internamente al quale si abbia un movimento ordinato di cariche si definisce corrente elettrica I che passa nel conduttore z r 1 2 1 come il rapporto fra la carica dQ che fluisce nel tempo dt attraverso una sezione S del conduttore e l intervallo di tempo dt Nel sistema internazionale SI l unit di misura delle correnti P Amp re A pari ad un Coulomb per secondo Azio S La corrente elettrica pu essere costante nel tempo in tal caso si parla di corrente stazionaria oppure pu essere variabile nel tempo con regolarit corrente alternata Si verifica il passaggio di corrente elettrica quando le cariche elettriche sono sottoposte ad una forza che si esprime come differenza di potenziale ddp tra due punti di un materiale conduttore L unit di misura nel sistema SI della ddp il Volt V 1 V 1J C Il passaggio di corrente elettrica che non si riferisce soltanto a materiali conduttori ma anche a gas ionizzati semiconduttori elettroliti etc implica lo spostamento nel tempo di cariche sulle quali applicato un campo
44. 5 16 345 275 18 410 325 20 475 375 25 630 505 Tabella 2 3 Intensit di corrente ammissibile I conduttori sono nudi e montati rigidi con terne distanziate di 1 2 mm l isolamento ottenuto mediante un adeguata distanza in aria determinata in funzione della tensione massima di riferimento per l isolamento Apparecchi di manovra Gli apparecchi di manovra sul lato MT sono scelti in base alla tensione di esercizio alla corrente nominale e al potere di interruzione Per quanto riguarda la tensione necessario che il livello di isolamento dell apparecchiatura sia corrispondente alla tensione massima di isolamento del sistema 30 La corrente nominale va scelta in base alla corrente che circola nel dispositivo in condizioni nominali di esercizio La corrente totale sul lato MT data da J 2 5 1 1 v3v dove con A indicata la potenza apparente e con V la tensione nominale Per la scelta del potere d interruzione occorre riferirsi alla potenza di corto circuito della rete di alimentazione nel punto d istallazione della cabina Detta A tale potenza indicata con Ie la corrente di corto circuito e con V la tensione massima di isolamento si ha Ax V3V I gt lo m cc 2 5 1 2 A 3V costruttivamente vengono utilizzati generalmente sezionatori a semplice interruzione Esistono comunque per cabine poste in quadri prefabbricati dei dispositivi di blocco che ev
45. 8 7 2003 Il limite di 10 uT da intendersi come mediana di valori nell arco dell intera Giornata 4 5 Normativa Regionale Emilia Romagna Come gi accennato precedentemente prima dell emanazione della legge quadro n 36 non essendoci omogeneit nella normativa nazionale alcune regioni hanno legiferato in materia di elettromagnetismo creando diversit da regione a regione 79 Nello specifico la regione Emilia Romagna ha emanato diversi provvedimenti al fine di fissare i criteri per il rilascio delle concessioni o autorizzazioni e prevenire gli effetti a lungo termine delle NIR La L R E R del 22 02 1993 n 10 detta le norme per l esercizio di funzioni amministrative in materia di linee e impianti per il trasporto la trasformazione e la distribuzione di energia elettrica con tensione fino a 150KV al fine di assicurare Ta tutela della salute e dell incolumit della popolazione la compatibilit ambientale e paesaggistica degli impianti il rispetto delle prescrizioni tecniche per la sicurezza e la regolarit dell esercizio lo snellimento delle procedure per l autorizzazione di costruzione e di esercizio degli elettrodotti Con la L R E R del 21 04 1999 n 3 si apportano modifiche alla legge n 10 citata Le direttive per l applicazione della suddetta legge modificata sono sancite dal Dir Reg E R del 02 11 1999 n 1965 Il 31 10 2000 viene emanata la L R E R n 30 che sancisce le n
46. A questo punto si pu accedere alle librerie presenti nel programma per selezionare il tipo ed il numero di tralicci o di cavi da inserire nella configurazione possibile inserire gli elementi desiderati attraverso la funzione Select I parametri elettrici della linea possono essere impostati dall utente premendo il tasto System Config si accede alla finestra System Configuration dove si impostano 107 tensione corrente frequenza fasi raggio e sezione relativa dei conduttori La configurazione impostata pu essere anche vista in 3D Con il comando Calculate Calculation Parameter si fissano i parametri di calcolo e il numero di segmenti in cui suddividere ogni conduttore e il piano l area e la quota di simulazione e il passo del reticolo di simulazione Per avviare il calcolo del campo si utilizza la funzione Calcolo Calcolo dell induzione magnetica oppure si pu utilizzare il tasto indicante B sulla barra degli strumenti 6 5 Presentazione dei risultati Dopo una simulazione dal men View di EFC 400 possibile scegliere la rappresentazione dei risultati tra e ShowRMS rappresenta il valore quadratico medio di B o di E e Show Peak rappresenta il valore massimo Bo e Show component rappresenta le componenti Bx By Bz I risultati delle simulazioni possono essere presentati in diversi modi e rappresentazione sul asse x con la quale si mostra una proiezione dei risultati sull asse x rappresentazione
47. Hz 100 0 4 10 20 E 10 MHz 10 GHz 0 4 10 20 10 300 GHz 50 lt 1 Hz 8 z z 5 1 4Hz 8 f 5 4 Hz 1 KHz 2 z E n z 1 100 kHz 7500 2 a 2 100kHz 10 MHz 500 0 08 2 4 a 10 MHz 10 GHz 0 08 2 4 10 300 GHz 10 Tabella 4 1 Limiti di base per i lavoratori e la popolazione ICNIRP 1998 Data la non omogeneit elettrica del corpo le intensit di corrente devono essere calcolate come media su una sezione di 1 cm perpendicolare alla direzione della corrente Ivalori di SAR devono essere mediati su un qualunque intervallo di 6 minuti II SAR locale va mediato su una qualunque massa di 10 grammi di tessuto contiguo Il SAR massimo ottenuto in tal modo dovrebbe essere il valore usato per la stima dell esposizione Nella tabella 4 2 sono riportati i limiti di base fissati dall ICNIRP per quanto concerne l esposizione dei lavoratori e della popolazione ai CEM variabili nel tempo 75 Categoria Gamma di Campo Campo Induzione Densit di Soggetti frequenza elettrico magnetico magnetica Potenza esposti 69 dell onda piana equivalente V m A m uT Seq W m lt 1 Hz 1 63 10 210 1 8 Hz 20 000 1 63 10 f 2 10 f 8 25 Hz 20 000 210 f 2 5 10 f 0 025 0 82 kHz 500 f 20 f 25 f S 0 82 65 kHz 610 24 4 30 7 a 0 065 1 MHz 610 1 6 f 2 0 f 5 1 1
48. a ad una altezza z 1m dal suolo I valori stimati dai due programmi sono gli stessi a meno di un fattore dell ordine di 10 uT 111 camapata dislivello z 1m EFC400 MappeELF 18 44 T 42 72 a 40 p O 8 E 6 hoa 4 2 i i i o i 15 10 5 0 5 10 15 y m Grafico 6 2 Andamento del campo lungo l asse Y vrane i spi L Figura 6 9 Curve di isolivello per la configurazione B Osservando il grafico 6 2 si evince anche in questo caso che i due codici di calcolo forniscono gli stessi risultati a conferma della loro attendibilit La figura 6 9 mostra le curve di isolivello per la configurazione in esame ottenute con EFC 400 Osservando le curve si pu notare come il campo abbia un intensit maggiore proprio a distanze prossime alla met campata attenuandosi sempre pi spostandosi in direzione dei tralicci lungo l asse x Configurazione C consta di due elettrodotti a 110 kV che si incrociano formando un angolo di 90 Si riportano i dati geometrici in tabella 6 3 112 Xini Yini Zini Xm Ym Zm Xf Yf Z Raggio Tensione Corrente Fase m m M m m m m m m V A 0 Traliccio 1 Met campata 2 Condutt I ej o 35 16 50 35 8 100 35 16 o o10916 110000 645 0 Condutt da ej o 3 185 sol 3 9 100 3 18 5 o010916 110000 645 120 Condutt i os a4 so
49. a capacit di servizio quella grandezza che moltiplicata per E d in valore numerico la totale corrente capacitiva derivata lungo 1 km di conduttore per effetto della capacit del conduttore sia verso terra che verso gli altri conduttori 2 7 4 Conduttanza Lungo tutto il percorso del conduttore di linea si irradia verso lo spazio circostante una corrente la cui componente attiva imputabile alle perdite nel dielettrico Il parametro che tiene conto di questa perdita la conduttanza chilometrica g la cui espressione data da P 3 S 10 2 7 4 1 3 E km p la perdita in kW per km di conduttore E la tensione di fase kV S lasezione del materiale Le perdite trasversali lungo le linee aeree sono di due specie lungo la superficie degli isolatori e per effetto corona Le perdite per scariche superficiali lungo gli isolatori sono dovute alla non perfetta tenuta superficiale degli stessi che consente la richiusura a terra attraverso il sostegno di una piccola corrente trasversale Queste perdite aumentano all aumentare della tensione di esercizio e al diminuire della distanza del conduttore dal sostegno dipendono inoltre dallo stato degli isolatori e dalle condizioni atmosferiche risultando massime in caso di pioggia 55 L effetto corona consiste nell emissione di cariche elettriche attorno al conduttore ed dovuto al campo elettrico che si crea per effetto delle differenze di po
50. a di Valutazione di impatto ambientale guida agli aspetti procedurali normativi e tecnici Rimini Maggioli 2001 DPCM 8 luglio 2003 Fissazione dei limiti di esposizione dei valori di attenzione e degli obiettivi di qualit per la protezione della popolazione dalle esposizioni a campi elettrici e magnetici alla frequenza di rete 50 Hz generata dagli elettrodotti G U n 200 del 29 8 2003 L R 30 Norme per la tutela della salute e la salvaguardia dell ambiente dall inquinamento elettromagnetico 31 ottobre 2000 Regione Emilia Romagna EFC 400 Manuale utente by Narda Safety Test Solution Berlin 2003 A Poletti a cura di GIS metodi e strumenti per un nuovo governo della citt e del territorio Rimini Maggioli 2001 Manuale di ArcView Gis by ESRI Enviroment Systems Research Institute Inc USA 1996 145 146
51. a linea a cui effettuare le simulazioni Essendo a conoscenza della posizione dello stabile e dell appartamento le simulazioni sono state eseguite considerando x 83 m y 23 m z 4 m avendo posto l origine del sistema di riferimento al centro del primo traliccio costituente la campata Un ulteriore approssimazione che stata effettuata riguarda l andamento del terreno che stato considerato pianeggiante Bisogna anche precisare che i valori di corrente forniti da Enel sono stati valutati sulle 24 ore in intervalli di 15 minuti le misure sono invece state effettuate in intervalli di 5 minuti Naturalmente da valutare una probabile fluttuazione della corrente stessa Pertanto deducibile che la discordanza tra i valori misurati e quelli simulati dipende anche dalla possibile diversit delle 134 correnti di valutazione Ovviamente tali approssimazioni hanno reso le simulazioni non perfettamente coincidenti con i valori misurati Nel grafico 7 5 si scelto di mostrare come istogramma a barre i valori di induzione magnetica misurati e simulati al fine di evidenziare visivamente le differenze tra le due valutazioni Istogramma a barre B misurato simulato MB misurato MMappeELF 0 8 0 6 0 4 4 Mlali 0 O A A Q 9 Do O tt tt 000 000 N S V X OS DOO SO OO O SI B microtesla Orario Grafico 7 5 Istogramma a barre d induzione magnetica simulati misurati Si osserva u
52. a materia E h f 14 Dove h la costante di Planck e vale 4 13570 10 eVs ed f la frequenza Hz 1 s Le radiazioni ionizzanti comprendono i raggi X e i raggi y ma anche i raggi cosmici che pur non essendo onde elettromagnetiche sono in grado di ionizzare la materia Le radiazioni non ionizzanti comprendono il vicino ultravioletto UV il visibile e l infrarosso IR le microonde EHF SHF UHF e le radiofrequenze RF fino ad arrivare ai campi elettrico e magnetico a bassissime frequenze ELF N Lunghezza d onda Denominazione Sigla Frequenza f 0 Extremely Low Frequency ELF 0 Hz 3 KHz gt 100 km Very Low Frequency onde lunghissime VLF 3 30 kHz 100 10 km Low Frequency LF 30 300 KHz 10 Ikm onde lunghe Medium Frequency onde MF 300 3000 KHz 1km 100m medie RADIOFREQUENZE High Frequency onde corte HF 3 30 MHz 100 10 m Very High F d ery High Frequency onde ee 30 300 MHz 10 1m metriche Ultra High Fequency i i UHF 300 3000MHz 1000 100 mm onde decimetriche S High Fi d uper High Frequency onde spp 3 30 GHz 100 10 mm centimetriche MICROONDE Extremly High Frequency onde EHF 30 300 GHz 10 1 mm millimetriche INFRAROSSO IR 0 3 385 THz 1000 0 78 um LUCE VISIBILE 385 750 THz 780 400 nm ULTRAVIOLETTO UV 750 3000THz 400 100 nm RAGGI X 3 3000 PHz 100 0 1 nm RAGGI Oltre 3 EHz lt
53. alcano quelli contenuti nelle linee guida dell ICNIRP ed hanno di fatto negato la legittimit di adottare livelli di protezione pi alti Almeno nella denominazione ci si riferisce comunque a limiti di esposizione valori di attenzione e obiettivi di qualit Per limiti di esposizione s intendono i valori massimi a cui la popolazione pu essere esposta i valori di attenzione si applicano come misura di cautela dai possibili effetti a lungo termine nelle aree a rischio aree di gioco per l infanzia ambienti abitativi e scolastici ambienti che comportino permanenze non inferiori a 4 ore giornaliere i valori di qualit fissati in 3 uT nelle zone a rischio appena descritte cerca di conciliare l esigenza di minimizzare progressivamente l esposizione ai campi elettromagnetici con oneri e disagi dovuti ad un risanamento di gran parte degli impianti esistenti La stessa legge afferma che le fasce di rispetto per gli elettrodotti dovranno essere determinate facendo riferimento all obiettivo di qualit di 3 uT ma la metodologia di calcolo per determinare l estensione deve essere a tutt oggi definita per questo in attesa di nuove disposizioni si ritengono ancora valide le distanze fissate dal DPCM del 23 04 1992 Campo elettrico Induzione Limiti di esposizione 5 kV m 100 uT Valori di attenzione 10 uT Obiettivi di qualit 3 uT Tab 4 4 Valori di campo elettrico e induzione magnetica fissati dal DPCM
54. alore nelle vicinanze della sorgente Le misure di campo magnetico sono meno problematiche da effettuare rispetto a quelle di campo elettrico In effetti la presenza di qualunque oggetto purch non ferromagnetico non influenza il campo quindi la misura non alterata nemmeno dall operatore A tal proposito sono stati sviluppati degli strumenti chiamati dosimetri magnetici Essi sono misuratori di campo magnetico compatti e portatili che comprendono un sistema di acquisizione dati che permettono di effettuare automaticamente un alto numero di misure ad intervalli di tempo regolari Questi misuratori possono essere indossati da un individuo di cui si voglia analizzare la storia espositiva al fine di valutare gli eventuali effetti biologici chiaro che tali strumenti non possono essere usati per misure di campo elettrico perch il valore misurato sarebbe distorto dall individuo stesso 5 4 Tecniche di riduzione di campo Nonostante la normativa introdotta in Italia nel 1992 in materia di elettrosmog sia tuttora tra le pi restrittive al mondo e anche se la ricerca scientifica non ha confermato a tutt oggi l esistenza di reali rischi per la salute in seguito all esposizione ai campi magnetici a frequenza industriale l opinione pubblica sembra sempre pi allarmata dall ipotesi di possibili effetti nocivi derivanti da un esposizione prolungata a bassi livelli di campo magnetico Al fine di ottenere un adeguata tu
55. ardia sono considerati rettilinei orizzontali di lunghezza infinita e paralleli tra loro e i conduttori sono considerati di forma cilindrica con diametro costante nel caso di conduttori a fascio si sostituisce al fascio di subconduttori un unico conduttore di opportuno diametro equivalente e le altezze da terra e le distanze reciproche dei conduttori sono riferite al centro del conduttore stesso e il suolo considerato perfettamente trasparente dal punto di vista magnetico Inoltre si assume che le correnti di fase espresse in valore efficace siano equilibrate e che si possano trascurare le correnti indotte nelle funi di guardia Per i cavi interrati le differenze sostanziali rispetto alle linee aeree sono e che essi non si dispongono lungo una catenaria ma si mantengono in pratica sempre paralleli alla superficie del terreno e che la distanza tra i conduttori decisamente ridotta 6 2 Legge di Biot e Savart per un filo conduttore Si consideri un filo conduttore di lunghezza finita L percorso da corrente alternata Posto il filo con un estremo nell origine degli assi del sistema di riferimento viene scelta come direzione del conduttore quella dell asse delle x Per calcolare l induzione magnetica in un punto P dello spazio si suddivide il conduttore in elementi di lunghezza dl Il contributo di ciascun elemento al campo dato dalla formula 97 di xAf 3 dB t Fo 1 6 2 Ar dove AF F
56. areti laterali ed il soffitto con pannelli di alluminio ottenendo un azione schermante dell ordine dell 80 90 91 6 MODELLISTICA PREVISIONALE 6 1 Modellizzazione delle linee elettriche La maggior parte dei modelli previsionali per il calcolo del campo elettrico e dell induzione magnetica generati da linee elettriche aeree prevede che i conduttori siano assimilati a rette parallele tra loro e al terreno trascurando l accentuata concavit della curva assunta dai fili lungo una campata L ipotesi rettilinea comporta che i valori in uscita individuino delle linee di isovalore di campo parallele all asse centrale della campata risultato questo in contrasto con tutte le verifiche strumentali Le misure dirette mostrano infatti che l intensit di induzione magnetica aumenta in corrispondenza del minimo della distanza conduttori suolo Un calcolo affidabile di campo necessita di un adeguata modellizzazione dei conduttori nelle reali condizioni di posa ed esercizio AI fine di analizzare i livelli di campo magnetico generati dagli elettrodotti aerei necessario conoscere la corrente circolante il profilo altimetrico della linea la disposizione dei conduttori in corrispondenza ai tralicci le fasi relative ad ogni conduttore la sezione dei conduttori co i n se il materiale ed il parametro di posa dei conduttori stessi Note le caratteristiche elencate possibile calcolare lo sviluppo della curva catenaria
57. ba Linee ad alta tensione modalit di esposizione e valutazione del rischio sanitario in Rapporti ISTISAN 89 20 Roma Istituto Superiore di Sanit 1997 P Comba M Grandolfo S Lagorio A Polichetti P Vecchia Rischio cancerogeno associato a campi magnetici a 50 60 Hz in rapporti ISTISAN 95 25 Roma Istituto Superiore di Sanit 1997 S Lagorio P Comba I Iavarone G A Zapponi Tumori e malattie neurodegenerative in relazione all esposizione a campi elettrici e magnetici a 50 60 Hz rassegna degli studi epidemiologici in Rapporti ISTISAN 98 31 Roma Istituto Superiore di Sanit 1998 L Ramacci G Mingati Inquinamenti elettromagnetici Aspetti sanitari e giuridici Napoli Sistemi Editoriali 2001 143 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 L Bruzzi Prevenzione e controllo dell impatto ambientale Bologna CLUEB 1995 G Franceschetti D Riccio M R Scarf B Sciannimanica Esposizione ai campi elettromagnetici Guida alle norme Torino Bollati Boringhieri 2000 C Masetti Stato della normativa internazionale europea e nazionale sulla misura di campi elettromagnetici Atti della giornata di studio AEI La misura di campi elettromagnetici i vista della caratterizzazione dell esposizione umana Milano 20 Novembre 2000 IRPA INIRC Interim Guidelines on limits of exposure to 50 60 Hz electric and magnetic fields Health Physics vol 58 pp 113 122 Gennaio 199
58. che si trova ad una distanza dalla sorgente maggiore di 1 10 della lunghezza d onda In questa zona la struttura dei campi comincia a risentire del fenomeno della radiazione che a distanze dalla sorgente maggiori del valore della lunghezza d onda resta l unico significativo Questo fenomeno non altro che la mutua generazione dei campi elettrico e magnetico variabili nel tempo regolata dalle equazioni di Maxwell a divE gt mjd b divB drok soe 1 5 6 ot SS d rotB pi F pig 9 S t dove nella quarta equazione il primo termine si annulla nel caso del vuoto essendo o 0 ed il secondo termine rappresenta la corrente di spostamento Il campo lontano si attenua lentamente e la sua intensit inversamente proporzionale alla distanza Come gi detto un onda elettromagnetica trasporta energia la densit di potenza S per unit di superficie risulta proporzionale al prodotto delle intensit dei due campi e varia come 1 r S data dal modulo del vettore di Poynting S W m ed detta intensit dell onda essa rappresenta l energia che all istante t fluisce nell unit di tempo attraverso la superficie unitaria disposta ortogonalmente al vettore velocit di propagazione 2 E SGb EB 377 B 1 5 7 come si pu evincere sufficiente conoscere una sola tra le grandezze S Eet Ber per ricavare le altre due 13 In conclusione possiamo riassumere dicendo che nelle
59. cipio di Precauzione sancito dall art 174 del Trattato Istitutivo dell Unione che ha come principio la necessit sia a livello comunitario che nazionale di intervenire anche in presenza di un rischio potenziale grave senza attendere i risultati della ricerca scientifica L armonizzazione delle normative nazionali e internazionali un obiettivo fondamentale perseguito dall OMS nel quadro del Progetto Internazionale Campi Elettrici cui partecipa anche l Italia Per quel che riguarda la scelta dei livelli minimi di esposizione il Consiglio dell Unione Europea ha emanato un importante raccomandazione del 12 luglio 1999 che si applica in particolare ai luoghi in cui i singoli cittadini permangono per un tempo significativo T1 La suddetta raccomandazione accoglie pienamente le linee guida ICNIRP del 1998 adottando la scelta di livelli minimi basati solo sugli effetti accertati e non su quelli potenzialmente cancerogeni Nonostante l Unione Europea raccomandi agli Stati membri di allinearsi a tali limiti essi hanno comunque facolt di fornire un livello di protezione pi elevato applicando il principio di precauzione con misure proporzionate agli obiettivi ad esempio valutando il rapporto tra oneri e vantaggi delle misure assunte 4 4 Normativa Nazionale L Italia primo tra tutti gli stati europei al crescere dei timori associati ai possibili effetti cancerogeni dei campi elettromagnetici ha emanato una sp
60. corsi dalla corrente principale che determinano cadute di tensione cosicch la tensione varia da un punto all altro della linea nel loro insieme costituiscono l impedenza Z della linea Z R jX 2 7 1 2 la conduttanza G e la suscettanza B in derivazione tra i conduttori della linea che sotto l azione della tensione esistente tra i conduttori stessi assorbono una corrente trasversale cosicch la corrente principale nei conduttori varia da un punto all altro della linea nel loro insieme costituiscono l ammettenza trasversale Y della linea Y G jB 2 7 2 Queste grandezze sono uniformemente distribuite lungo la linea i parametri riferiti a 1 km di line si chiamano costanti fondamentali della linea e si indicano con le corrispondenti lettere minuscole r x b Z g y 53 2 7 1 Resistenza La resistenza di linea r che attraversata dalla corrente I produce una caduta di tensione V r I in fase con la corrente rappresenta l opposizione del materiale conduttore al passaggio della corrente elettrica e si calcola con la formula r 2 2 7 1 1 Il fattore un coefficiente gt 1 che fa aumentare la resistenza tale aumento determinato nel caso di linee aeree dalla maggiore lunghezza effettiva del conduttore rispetto a quella teorica ella linea a causa della configurazione a catenaria e nel caso di conduttori a corda dal fatto che i fili sono avvolti a spirale Nel casi di cavi il
61. di sovratensione e la conseguente necessit di sostituzione elevato sviluppo superficiale linea di fuga ottenuta sagomando opportunamente l isolatore in modo da aumentare la tensione necessaria per produrre scariche superficiali I tipi di isolatori sono molteplici una prima distinzione la si pu operare tra quelli normale e quelli antisale e antinebbia che hanno una maggiore linea di fuga e vengono usati in zone dove particolari condizioni ambientali ed atmosferiche favoriscono l innesco di archi 45 elettrici Una seconda distinzione riguarda il tipo di isolatore e il modo di attacco al sostegno che porta a distinguere due tipi di isolatori isolatori rigidi che comprendono un unico elemento e sono fissati rigidamente al sostegno a cui trasmettono gli sforzi agenti sui conduttori vengono normalmente utilizzati per linee aeree con tensioni non superiori ai 20 30 kV isolatori a sospensione formati da una o due catene di singoli elementi agganciati tra loro in Italia vengono usati esclusivamente isolatori a cappa e perno essi sono costituiti da una campana di porcellana o di vetro che si allarga alla base dove presenta un certo numero di ondulazioni e da una cappa di ghisa malleabile o acciaio a cui fissato l elemento isolante Ogni isolatore ha una cavit superiore detta orbita e un perno inferiore che si innesta nell orbita di quello sottostante I due elementi della catena sono fissati rispe
62. di un obiettivo di qualit rappresentato da un valore meno restrittivo di 0 2 uT trover il suo limite ultimo nel rispetto del valore di cautela Per quanto riguarda tale valore lo Stato si riservato la 81 competenza di fissarlo Oggi con il DPCM 8 7 2003 l obiettivo di qualit per l induzione magnetica fissato a 3 uT La regione Emilia Romagna ad oggi non ha ancora recepito i valori fissati dal DPCM 8 7 2003 quindi per il momento valgono i limiti di 0 2 e 0 5 uT di induzione magnetica indicati dalla direttiva del Ministero dell Ambiente 82 5 Misurazione di campi elettrici e magnetici 5 1 Tecniche di misura e strumentazione Nel corso della nostra analisi abbiamo misurato il campo magnetico generato da elettrodotti e dato che si tratta di campi a frequenza estremamente bassa 50Hz si possono effettuare le misure dei campi elettrico e magnetico in modo separato entrambi con una propria strumentazione che comunque risulta sostanzialmente simile nei due casi La valutazione dei livelli dei CEM una procedura complessa che consta di diverse fasi Analisi delle componenti ambientali inquinanti in termini di numero caratteristiche tensione corrente frequenza tipologia di emissione regione di campo vicino o lontano Tutto ci porta alla scelta degli strumenti e delle tecniche di misura Analisi del sito con verifica di presenza di oggetti riflettenti o assorbenti il campo incidente te
63. do il file ottenuto considerando un incroci tra due campate La mappa cos ottenuta viene mostrata in figura 6 22 Sono stati evidenziati con diverse tonalit di colore i diversi valori di induzione magnetica 10 uT 5 uT 3 uT 0 5 uT 0 2 uT 126 ejsejosaiu Z o IM ejsajosaru GO B SS OLO iui Ao agsagosau c e sgos9 4 E 8js9jos9 4 05 coHeubewi odueg IP HOJEA ONIUVA NFSIAPF 2 pS elaborazione con Arcview GIS Immagine ottenuta dall Figura 6 22 127 7 CONFIGURAZIONI SPERIMENTALI 7 1 Linea elettrica aerea reale Dopo aver accertato la validit dei modelli esaminati nel presente elaborato si proceduto alla simulazione di un caso reale A tal fine stata scelta la linea Forl Oraziana Fano a 380 kV linea n 350 e nello specifico il tratto di tale linea avente come estremi i tralicci n 135 e 136 che attraversa via S Salvatore nel Comune di Rimini L ente gestore la societ Terna di ENEL Il tratto di linea esaminato si estende per una lunghezza di 387 m La campata rappresentata da una singola terna in dislivello Nel complesso la linea realizzata da 9 conduttori trinati per ogni fase costituti da alluminio ed acciaio di diametro pari a 31 5 mm 400 5 mm a Figura 7 1 Geometria e dimensioni in mm dei conduttori Si riportano in tabella 7 1 ulteriori dati relativi alla campata in esame Xini Yini Zini Zm Xf
64. do sottovuoto della resina epossidica in questo modo il trasformatore non presenta avvolgimenti isolati in vista ma bobine cilindriche con superficie liscia ottimamente protette da polvere umidit e agenti inquinanti 33 Modi di raffreddamento Un ulteriore scelta riguarda il tipo di raffreddamento che pu essere in aria o in olio ognuno contraddistinto da una sigla convenzionale e AN raffreddamento in aria naturale air natural e AF raffreddamento in aria con circolazione forzata air forced e ONAN raffreddamento con circolazione naturale in olio all interno del cassone e circolazione naturale di aria all esterno oil natural air natural e ONAF raffreddamento con circolazione naturale di olio e circolazione forzata di aria mediante ventole esterne oil natural air forced e OFAN raffreddamento con circolazione forzata di olio mediante pompe e circolazione naturale di aria oil forced air natural e OFAF raffreddamento con circolazione forzata sia dell olio che dell aria oil forced air forced Esistono anche dei raffreddamenti pi energici basati sull uso di scambiatori di calore olio acqua OFWF ma vengono usati per macchine di maggior potenza installata in stazioni di trasformazione Nell ambito delle cabine si tende ad evitare l uso di dispositivi per la circolazione forzata dei fluidi di raffreddamento si possono usare trasformatori di tipo AN altrimenti si installano trasformatori di t
65. e a della figura 7 2 Come si pu notare anche per le direzioni a e b i valori simulati sono in disaccordo con quelli misurati se ci poniamo immediatamente vicini al trasformatore Tutto ci mette in evidenza l estrema sensibilit del programma alla precisione con cui vengono forniti i dati in input Inoltre da precisare che il software di origine tedesca ed utilizza in libreria elementi di fabbricazione tedesca inoltre da precisare che per l uso relativamente alle cabine di trasformazione ancora in atto la procedura di validazione di EFC400 In fine si pu concludere che allontanandosi dalla struttura la sorgente di campo magnetico costituita dall insieme dei vari 139 elementi quindi risulta meno influente la precisione della conoscenza delle caratteristiche geometriche degli elementi stessi che vengono visti nel complesso come un unica sorgente di campo In questo caso come si pu notare dall analisi dei grafici precedentemente mostrati i valori simulati risultano in accordo con quelli misurati 140 Conclusioni L applicazione di modelli previsionali di grande utilit per gli studi di impatto ambientale In fase di pianificazione tali modelli possono rappresentare uno strumento fondamentale al fine di produrre informazioni di base sullo stato dell ambiente Essi permettono altres di progettare interventi di risanamento per gli impianti elettrici esistenti che producono livelli inaccettab
66. e amperometriche sono alimentate in modo indiretto mediante TA Protezioni e loro scelta In una cabina elettrica devono essere previsti diversi sistemi di protezione in linea di massima si devono prevedere protezione dalle sovratensioni protezione dai sovraccarichi protezione dai corti circuiti protezione dai guasti interni del trasformatore protezione antincendio protezione dalle tensioni di contatto Vediamo nel dettaglio le singole caratteristiche di ciascuna di esse Protezione dalle sovratensioni le macchine e le apparecchiature presenti nelle cabine possono essere interessate da sovratensioni ossia dall anormale innalzamento della tensione verso terra e o tra le fasi rispetto al valore normale di funzionamento La protezione viene effettuata mediante il coordinamento dell isolamento e utilizzando gli scaricatori di sovratensione montanti sul lato MT per cabine soggette a fulminazioni perch connesse a linee aeree linee che fungono da guida d onda per tali sovratensioni L installazione degli scaricatori 38 deve avvenire il pi possibile vicino alle apparecchiature da proteggere di norma se ne installa anche uno all ingresso della cabina eventualmente comandato da un sezionatore normalmente chiuso Protezione dai sovraccarichi nel caso di cabine il sovraccarico si sviluppa sul lato BT dal quale vengono alimentati i carichi e pertanto i dispositivi di protezione interverranno solo sug
67. e di Maxwell nel vuoto e nel caso non stazionario B WESS 1 5 1 lt l xB lo J E Ho 1 5 2 dt Data la mutua generazione i campi si propagano a distanza infinita dalla sorgente assumendo una struttura di tipo radiativo Tra i campi interagenti quando variano in maniera sinusoidale esiste una relazione che permette di determinare il valore dell intensit dell uno quando nota l intensit dell altro E Za Ho _ 3770 1 5 3 B E dove 3770 l impedenza d onda nel vuoto Il valore efficace pari al valore quadratico medio delle intensit istantanee assunte in un periodo indicando con Bo l intensit massima di induzione magnetica ampiezza dell onda il valore efficace di Betr i B By ir 1 5 4 Nelle immediate vicinanze di una sorgente antenna elettrodotto vale N elettrodomestico etc e fino a circa un decimo di lunghezza d onda di distanza da essa campi elettrico e magnetico sono del tutto indipendenti l uno dall altro devono in tal caso essere valutati 11 separatamente Questa zona detta zona dei campi vicini che a sua volta si divide in altre due regioni quella dei campi reattivi e quella di Fresnel La regione dei campi reattivi quella che si trova nelle immediate vicinanze della sorgente e fino a una distanza pari ad un decimo della lunghezza d onda In questa regione i campi anche se variabili si comportano come campi statici possia
68. e magnetica lungo l asse y tenendo fissa x 80 m 100 m 120m Si riportano i dati geometrici in tabella 6 5 Xini Yini Zini Xm Ym Zm Xf Yf Zf Raggio Tensione Corrente Fase m m m m m m m m m m V A 0 Traliccio 1 Met campata 2 Conduttore 1 O 3 5 16 50 3 5 8 100 3 5 16 0 010916 110000 645 0 tt a el o 3 lissi so 3 9 10 3 185 0010916 110000 645 120 Conduttore 3 0 5 14 50 5 7 100 5 14 0 010916 110000 645 240 Traliccio 2 Met campata 3 Conduttore i 100 3 5 16 135 35 35 35 8 170 711 67 211 16 0 010916 110000 645 0 Conduttore 2 100 3 18 5 135 35 35 35 9 170 711 73 711 18 5 0 010916 110000 645 120 Conduttore 3 100 5 14 135 35 35 35 7 170 711 75 711 14 0 010916 110000 645 240 Tabella 6 5 Riferimenti geometrici configurazione E 117 Si mostrano di seguito i grafici che visualizzano l andamento dell induzione magnetica ottenuti elaborando i dati con Excel Incrocio 45 EFC400 MappeELF 7 T p 2 2 S E m T T T 0 T T T 1 40 30 20 10 E 9 10 20 30 40 y m Grafico 6 5 Andamento dell induzione magnetica Configurazione E simulazione a x 100 m Ad x 100 m le due campate formano un angolo di 45 Incrocio 45 e EFC400 MappeELF
69. e poste tra l ingresso della linea MT ed il trasformatore A seconda del tipo di cabina le soluzioni costruttive e circuitali adottabili sono diverse La figura 2 4 mostrata di seguito indica lo schema del lato MT di una cabina con un solo trasformatore alimentata con una sola linea gt O ente S2 erogatore utente T s2 IT e 9 Figura 2 4 Lato MT di una cabina 29 Il sezionatore S1 munito do coltelli di terra interbloccati con quelli di linea che servono a collegare la linea a monte in caso di lavori L apertura dei coltelli di linea determina automaticamente la chiusura di quelli di terra Il sezionatore S2 munito anch esso di coltelli di terra e l interruttore I servono per le manovre sul lato MT dell utente l interruttore ha anche il compito di proteggere dalle sovracorrenti Componenti MT I conduttori I conduttori dei circuiti MT sono solitamente di sezione circolare in rame o in alluminio Il diametro pi usato quello di 8 mm anche se la sua sezione spesso superiore a quella realmente necessaria Viene per scelto tale diametro per ottenere una buona resistenza meccanica relativamente alle sollecitazioni elettrodinamiche La tabella seguente riporta le intensit di corrente ammissibili in tondi di rame elettrolitico e di alluminio con purezza 99 5 INTENSIT DI CORRENTE A Diametro mm Rame Alluminio 3 40 30 5 75 60 8 140 110 10 185 145 12 235 18
70. ecifica disciplina che ne regolamenta l esposizione Il DPCM del 28 04 1992 fissava limiti di esposizione al campo elettrico e magnetico a frequenza industriale recependo sostanzialmente quelli dell IRPA INIRC Il successivo DPCM del 28 09 1995 affermava che ai fini della prevenzione sanitaria i limiti sulle intensit dei campi erano prioritari rispetto alle distanze dagli elettrodotti Gli interrogativi tuttora non risolti circa gli effetti sulla salute dei CEM non solo hanno diviso il mondo scientifico e della ricerca ma sul piano politico e giuridico hanno generato confusione per le iniziative in ambito regionale e locale che fissavano livelli di protezione sempre pi alti sotto forma di norme delega per la protezione dell ambiente Il Parlamento allora ha ritenuto opportuno promulgare una Legge Quadro 22 07 2001 i cui obiettivi di tutela della salute umana sono allargati anche all ambiente e al paesaggio Tale legge afferma il principio di univocit dei valori fissati affidandone la definizione allo Stato e garantisce la popolazione dai possibili rischi sulla salute del campo di induzione magnetica attraverso tre differenti limiti limiti di esposizione valori di attenzione e obiettivi di qualit 78 Alla legge quadro ha fatto seguito il DPCM del 08 07 2003 che rappresenta l attuale riferimento normativo in ambito di esposizione ai campi ELF i cui limiti sono riportati nella tabella 4 4 i nuovi limiti ric
71. ed effetti sulla salute I principali metodi si basano su e Studi descrittivi e Studi osservazionali e Studi sperimentali Nel 1979 Wertheimer e Leeper pubblicarono una ricerca relativa alla morte di 344 bambini tra il 1946 e il 1973 per leucemia e tumore al cervello nella zona di Denver in Colorado in essa si ipotizzava una connessione tra l insorgenza di neoplasie e la vicinanza delle abitazioni alle linee elettriche Da allora si sono susseguite molte altre indagini volte a verificare questa correlazione Uno studio molto citato a sostegno dell atteggiamento normativo restrittivo quello pubblicato nel 1992 da Feychting ed Ahlbom Stoccolma che individua una tendenza alla correlazione tra campi magnetici dovuti alle linee elettriche ed un incremento dei casi di leucemia infantile 0 14 anni riguarda 39 casi complessivi di leucemia infantile nell arco di 25 anni su una popolazione di circa 69 450 000 abitanti i casi complessivi di leucemia comprendenti anche gli adulti per la stessa popolazione e nello stesso arco di tempo sono 364 Inoltre dall analisi dei dati dello studio in questione risulta che l incidenza dei casi di leucemia infantile causati dagli elettrodotti sarebbe stato di alcuni casi in 25 anni su 450 000 persone Il numero ridotto dei casi fa comprendere l errore di valutazione possibile Dall analisi dei maggiori studi epidemiologici condotti fino ad oggi possibile concludere che c una assoc
72. el campo lungo l asse Y v Pazion im Bluri C PHS om o 20 30 n 3a sa ro an an na 5 Peio m Chef ca Ip 1w Figura 6 7 Curve di isolivello per la configurazione A 110 Si osservato che come mostrato dal grafico 6 1 i programmi utilizzati forniscono distribuzioni d induzione magnetica aventi il medesimo andamento Le stime fornite dai due programmi sono le stesse nell ordine di 10 uT La figura 6 2 mostra le isolinee del campo per la configurazione A ottenute con EFC 400 Configurazione B consta di un elettrodotto a 110 kV composto da una sola campata con dislivello di 20 m Vengono riportati in tabella 6 2 i dati geometrici Xini Yin Zini Xm Ym Zm Xfine Yfine Zfine Raggio Tensione Corrente m m m m m m m m m m V A Traliccio 1 Met campata 2 Conduttore i 0 3 5 36 50 3 5 8 100 3 5 16 0 010916 110000 645 Conduttore a 0 3 38 5 50 3 9 100 3 18 5 0 010916 110000 645 Conduttore 3 0 5 34 50 5 7 100 5 14 0 010916 110000 645 Tabella 6 2 Riferimenti geometrici della configurazione B Pmi jei v Figura 6 8 Campata a dislivello Singola terna Anche per questa configurazione i files di dati ottenuti con MappeELF ed EFC 400 sono stati elaborati con Excel Si presenta l andamento delle distribuzioni lungo l asse y ad una distanza x 50 m dal traliccio 1 che indica la met campat
73. enti armoniche dovute a forme d onda non perfettamente sinusoidali mentre il collegamento a stella sul secondario consente di avere due diversi valori di tensione quello concatenato tra ogni coppia di fasi e quello tra ogni fase e neutro Gruppo CEI di collegamento indicato convenzionalmente con un numero che moltiplicato per 30 d il valore in gradi dell angolo di ritardo della tensione di fase lato BT rispetto a quella del lato MT I valori previsti dalle norme CEI sono quattro 0 5 6 11 che indicano rispettivamente sfasamenti di 0 150 180 330 Un collegamento di uso molto comune il Dynll Tensione di corto circuito percentuale data dal rapporto percentuale V Vi 100 _ V 100 V Wen In 2 5 1 5 dove Vicc Vac indicano le tensioni di alimentazione primaria e secondaria che fanno circolare le correnti nominali durante il 35 funzionamento in corto circuito Il valore della Vec importante per la determinazione della corrente di corto circuito sul lato BT _ 1007 Do ce V 5 6 Per trasformatori di cabina si ha normalmente V 4 6 Perdite e rendimenti i trasformatori sono caratterizzati da perdite nel ferro normalmente riferite alla tensione nominale e perdite nel rame normalmente riferite alla corrente nominale e alla temperatura convenzionale di 75 C o comunque a quella di servizio della macchina Dal valore delle perdite dipende quello del rendimento
74. enti costituenti una cabina di trasformazione MT BT mediante un primo tentativo di modellizzazione del trasformatore al fine di valutare la possibilit di utilizzo del modello anche in situazioni di pi complessa schematizzazione Schema di sviluppo della tesi Nel 1 capitolo sono richiamate le nozioni di base sui campi elettromagnetici Nel 2 capitolo sono descritte le caratteristiche dei sistemi di trasmissione e distribuzione dell energia elettrica Nel 3 capitolo sono stati trattati gli aspetti biologici e gli effetti sulla salute umana dovuti all esposizione ai campi elettromagnetici Nel 4 capitolo esaminata la normativa nazionale internazionale e regionale in merito all elettrosmog Nel 5 capitolo sono discusse le varie tecniche di misura e la strumentazione atte alla misurazione di campi elettromagnetici Nel 6 capitolo viene descritto il modello MappeELF e comparato quest ultimo con EFC400 mediante lo studio di diverse configurazioni delle linee elettriche Nel 7 capitolo sono rappresentati i dati ottenuti sperimentalmente ed i valori calcolati con l uso dei modelli citati nel capitolo precedente 1 IL CAMPO ELETTROMAGNETICO 1 1 La carica elettrica La materia costituita da atomi che hanno dimensioni dell ordine di grandezza di 10 m Gli atomi sono a loro volta formati da particelle cariche elettricamente protoni ed elettroni e da particelle neutre neutroni I protoni ed i neutron
75. etalliche del cavo 4 aggiunta di schermi metallici La tecnica di mitigazione che pu essere applicata senza manomettere il cavo nel caso quest ultimo sia gi posato con vantaggi sia dal punto di vista tecnico economico sia ambientale la schermatura dei cavi con lastre metalliche La sperimentazione stata condotta utilizzando l alluminio in lastre dello spessore di 5 mm tali lastre dal punto di vista dell efficienza schermante sono equivalenti a lastre di rame dello spessore di 3 mm stato verificato che per ottenere la soluzione ottimale necessario sagomare gli schermi a forma di U e saldarli tra loro in modo da costituire uno schermo unico Se il tratto di cavo invece ancora da posare si ottengono buoni risultati sia dal punto di vista tecnico economico sia ambientale con la posa delle tre fasi a trifoglio anzich la posa in piano con fasi distanziate di 0 25 m La posa a trifoglio permette inoltre una riduzione della larghezza dello scavo e del corridoio di rispetto Il valore di campo in questo caso risulta attenuato oltre il 70 Un altra tecnica utilizza la libera circolazione delle correnti negli schermi metallici qualora questi siano collegati tra loro e a terra all estremit solid bonding L utilizzo di materiali ad elevata conducibilit rispetto agli schermi convenzionali determina un aumento del modulo delle correnti negli schermi stessi che si sottraggono alle correnti che circolano nei rispett
76. etro di altezza dal pavimento all identificazione del punto in cui si registrava il valore massimo d induzione magnetica In tale punto sono state eseguite misure in continuo sulle 24 ore Durante le 24 ore di misura la strumentazione acquisiva un valore di induzione magnetica ogni cinque minuti Lo strumento utilizzato un misuratore di campo magnetico isotropico per bassa frequenza EMDEX II con le seguenti caratteristiche Campo di lavoro 0 01 300 uT Intervallo di frequenza 40Hz 800Hz Incertezza di misura 10 Data di calibrazione 03 05 2005 Tabella 7 2 Caratteristiche EMDEX II La strumentazione utilizzata fornisce direttamente il valore efficace del campo magnetico rilevando contemporaneamente le tre componenti del campo Il grafico 7 2 mostrato di seguito rappresenta la distribuzione dei valori di induzione magnetica misurati a intervalli di 5 minuti Inoltre nello stesso grafico sono rappresentati i valori dell induzione magnetica corrispondenti ad ogni inizio ora e ad intervalli di 15 minuti 132 Induzione magnetica ad un metro dal pavimento Valori misurati ad intervalli di 5 minuti intervalli di 15 minuti microtesla Sio as sa sa Saia 8 a S Sa dr sas ad SS al SNPIELLCIRAKRSISIS8 8 5 amp Orario Grafico 7 2 Induzione magnetica misurata ad un metro dal pavimento Nel grafico 7 3 sono invece riportati gli andamenti dell induzione magnetica e dell
77. ettuata con tensioni di 15 e 20 KV e una distribuzione in bassa tensione L4 solitamente in cavo nelle zone di elevata densit di utenza Le diverse configurazioni delle reti variano a seconda dei livelli di tensione Per le reti a media tensione L3 di tipo ad anello ossia le linee e le cabine costituiscono un anello aperto o chiuso su se stesso in modo da far si che ciascuna cabina possa essere alimentata almeno da due parti Le linee a bassa tensione L4 possono essere radiali o magliate nel primo caso la rete di ciascuna cabina separata ed indipendente dalle altre e tra esse sono possibili solo collegamenti di emergenza in caso di guasti Nel secondo caso le cabine sono interconnesse tra loro avendo cos il vantaggio di un maggiore continuit e sicurezza di alimentazione e di una migliore distribuzione dei carichi fra le diverse cabine Un ulteriore classificazione per le linee aeree stabilita dalla norma CEI 11 4 resa legge dal decreto D M L P 21 Marzo 1988 n 449 1 linee di classe zero sono linee telefoniche telegrafiche per segnalazione e comando a distanza in servizio di impianti elettrici che abbiano tutti o almeno una parte dei loro sostegni in comune con linee elettriche di trasporto o di distribuzione e che pur non avendo alcun sostegno in comune siano state dichiarate appartenenti a questa categoria in sede di autorizzazione 2 linee di prima classe sono linee di trasporto e distribuzione di
78. fetto consiste nell induzione prodotta dal campo elettrico di una birifrangenza ottica su particolari cristalli come il bifosfato di potassio I misuratori con riferimento al potenziale di terra si usano per determinare l intensit di campo a livello del suolo o su superfici in tensione che siano piane il loro funzionamento si basa sull intensit del campo indotta sulla sonda che per risulta vincolata al potenziale di terra Nelle misurazioni volte alla determinazione del campo elettrico ambientale si misura il campo imperturbato Le perturbazioni sono prodotte dalla vicinanza di oggetti conduttori come alberi recinzioni metalliche o persone alla sonda Ci avviene in virt del fatto che un corpo conduttore immerso in un campo elettrico crea uno spostamento 86 di cariche Questo spostamento genera a sua volta un nuovo campo elettrico che si sovrappone al primo perturbandolo e quindi alternando la misura Per questo motivo opportuno osservare alcuni accorgimenti per cui l operatore che esegue le misure deve mantenersi a distanza dal sensore a tal fine molti strumenti dispongono di un rilevatore separato dalla sonda o di un ripetitore di segnale collegato al sensore da una guida ottica o da un cavo schermato abbastanza lungo Inoltre dato che anche il terreno un conduttore elettrico le sonde dovranno essere mantenute ad una certa distanza dal suolo circa 1 5 metri tramite un supporto non conduttore ad esempio
79. fici features Ogni feature un oggetto di tipo CAD e viene disegnato con elementi quali poligoni linee e punti Si possono creare mappe geografiche dove oltre agli elementi umani e naturali realmente presenti compaiono linee e fasce che individuano zone dalle particolari caratteristiche La particolarit pi interessante di Arcview consiste nel fatto che i punti rappresentati in ogni mappa sono georeferenziati ad ognuno di essi corrisponde un preciso punto sulla superficie terrestre Una mappa cartacea o digitale rappresenta uno spazio disteso su una superficie piana bidimensionale con al massimo l opportunit di distinguere le quote rispetto al terreno Il modo in cui i punti sulla superficie della terra vengono associati con quelli su tale superficie piana l aspetto cruciale nella realizzazione di ogni cartografia Esistono vari tipi di proiezioni geografiche che permettono di ridurre al minimo le deformazioni nel passaggio della reale superficie terrestre a quella rappresentata dalla carta 125 Il sistema cartografico italiano utilizza una proiezione detta di Gauss Boaga nell elaborazione digitale delle mappe importante che il software la riconosca altrimenti i punti rappresentati sono distorti da quelli reali Come detto nel paragrafo 6 3 i file ottenuti mediante l uso di MappeELF possono essere elaborati con programmi come Arcview Gis In riferimento a ci si scelto di mostrare tale applicazione utilizzan
80. funziona con un diagramma di carico che prevede una potenza minima per diverse ore giornaliere conviene installare un trasformatore di piccola potenza 10 15 kVA per l alimentazione dei servizi con funzionamento continuativo In questo modo si evita di far funzionare il trasformatore principale a basso carico che funzionerebbe con ridotti valori di rendimento Per potenze piccole fino a 100 200 KVA si installa un solo trasformatore per potenze superiori a 1000 1600 KVA si suddivide la potenza su pi unit Per la determinazione della potenza da installare bisogna valutare la potenza convenzionale mediante i fattori di utilizzazione e contemporaneit Detto F fattore complessivo ricaviamo la potenza contrattuale dalla seguente formula Pro F P 2 5 1 3 i l dove P indica la potenza di targa degli utilizzatori installati Per valutare la potenza apparente di progetto eq 2 5 1 4 si ipotizza un fattore di potenza cos 0 9 perch per sfasamenti maggiori conviene ipotizzare un impianto di rifasamento P m BD AS 2 5 1 4 n Go 32 dove Pmarg indica il margine di potenza per future richieste Tipi costruttivi Per quanto concerne il tipo di trasformatore la scelta tra trasformatori in liquido isolante e trasformatori a secco Nel primo caso il trasformatore ha le parti attive nucleo magnetico e avvolgimenti elettrici poste internamente ad un cassone pieno di olio minerale che funge da isolante e refrigera
81. gli studi condotti sui CEM nei vari paesi da organismi autonomi e indipendenti tra loro 4 2 1 Documento dell ICNIRP Nel 1998 PICNIRP emana le linee guida per l esposizione ai campi con frequenza da 0 a 300 GHz che in linea di massima riconfermano i precedenti documenti come quello dell IRPA INIRC del 1990 L obiettivo di questo documento di ricercare criteri per limitare l esposizione ai CEM in modo da ottenere la massima protezione contro gli effetti sulla salute umana I valori di campo elettrico e di induzione magnetica ritenuti ammissibili per i campi ELF si riferiscono per lo pi agli effetti acuti o a breve termine che comprendono la stimolazione delle cellule di tessuti nervosi e muscolari eccitabili elettricamente Per quanto riguarda gli effetti a lungo termine come l aumento del rischio cancerogeno l ICNIRP conclude affermando che gli studi effettuati non danno risultati convincenti Le linee guida basandosi su un attenta valutazione dei documenti scientifici esistenti fissano i livelli di esposizione che se non superati non comportano alcun effetto negativo immediato sulla salute degli individui esposti I limiti vengono suddivisi in Limiti di base limitazioni all esposizione ai campi elettrici magnetici ed elettromagnetici variabili nel tempo che si fondano direttamente su effetti accertati sulla salute e su considerazioni di ordine biologico e vengono espressi tramite grandezze fis
82. he elettroni ioni molecole dipolari e unipolari che sono poste in movimento Durante il loro moto le cariche collidono con le altre molecole del tessuto trasformando cos la loro energia meccanica in calore Le cariche elettriche a seconda della loro massa reagiscono pi o meno rapidamente alle variazioni del campo dando cos luogo a diversi fenomeni che dipendono dalla frequenza In generale i tessuti biologici sono materiali non ferromagnetici la loro permeabilit magnetica u praticamente uguale a quella dell aria La permettivit elettrica varia invece con la frequenza e con il tipo di tessuto umano Al di sotto del MHz il tessuto umano ha un comportamento 61 anisotropico la conduttivit varia cio da una direzione all altra Generalmente la permettivit decresce all aumentare della frequenza In generale i tessuti biologici non presentano propriet magnetiche e possono quindi essere considerati trasparenti al campo magnetico Un buon conduttore riflette quasi completamente le onde elettromagnetiche e dissipa energia a causa delle correnti indotte che in esso si producono Al contrario un dielettrico quasi completamente trasparente alle onde elettromagnetiche ma pu immagazzinare una parte di energia Il corpo umano in una certa misura pu fare entrambe le cose Il suo comportamento conduttore o dielettrico descritto da due grandezze fondamentali a Conducibilit elettrica o 0 m S m
83. he i due modelli di simulazione consentono di modellizzare le linee elettriche nelle loro reali condizioni di esercizio avendo presenti gli effetti della 141 catenaria le dimensioni finite dei conduttori e la loro disposizione nello spazio EFC400 un modello versatile dotato della possibilit di simulare con notevole precisione le distribuzioni di induzione magnetica generate dalle pi disparate tipologie impiantistiche Bench vi sia una richiesta in ingresso di un numero elevato di parametri la gestione dei dati di input risulta semplice e immediata nel caso di linee elettriche aeree e di cavi interrati Il programma MappeELF risulta di pi agevole gestione ed in grado di produrre risultati che riproducono quelli ottenuti con EFC400 con elevata precisione Entrambi i modelli si presentano alla generazione di mappe tematiche che consentono di rappresentare la distribuzione spaziale dell induzione magnetica Per quanto concerne il confronto eseguito tra i valori simulati e quelli misurati nel caso reale di una linea elettrica a 380 KV si pu affermare che stato riscontrato un buon accordo tra le due stime di dati I modelli parametrizzano bene le sorgenti nonostante le approssimazioni operate nella simulazione Concludendo si pu affermare che i due modelli di calcolo MappeELF ed EFC400 sono entrambi un valido strumento per svolgere analisi previsionali Questi modelli permettono di individuare siti sensibili e zone
84. i conduttori interni che gli involucri sono in alluminio o in lega di alluminio Il gas isolante pu essere costituito da SFg allo stato puro e alla pressione di circa 3 5 10 Pa o da una miscela di SFy e di Nz nel rapporto di 10 20 a pressioni pi alte fino a 10 Pa Questa seconda realizzazione impiantistica risulta essere pi compatibile con l ambiente e meno costosa 51 fig 2 6 Schema di un GIL Con questa nuova tecnologia per ottimizzare il campo elettrico il rapporto tra il diametro interno D dell involucro e quello esterno del conduttore D deve essere pari a 2 72 nelle pratiche applicazioni qualsiasi rapporto tra 2 5 e 3 pu essere adottato poich in questo intervallo il campo elettrico fisso De aumenta meno di 0 5 rispetto a quello ottimale Le linee GIL sono utilizzate per tensioni nominali di 220 380 KV e presentano le seguenti caratteristiche di esercizio e anche con elevate potenze trasmesse le cadute di tensione sono accettabili e le perdite sono molto basse e in un ampio campo di carico la capacit di esercizio d un vantaggioso effetto rifasante alla partenza e le potenze reattiva e capacitiva emergono in modo rilevante solo con carichi molto bassi e alle massime potenze trasmesse le perdite per effetto Joule complessive lungo l elettrodo non superano 180 W m nel caso di tensioni a 220 kV cos che le sovratemperature prevedibili per i conduttori di fase e per gli involucri risultan
85. i campo magnetico nella quale si verificano forze su altri oggetti attraversati da corrente elettrica L intensit del campo magnetico H si misura in A m Il vettore di induzione magnetica B densit di campo magnetico indica la forza che in ogni punto della regione di spazio si verifica su una corrente elementare che posta in quel determinato punto dF Idl x B 1 4 1 B misurata in Tesla la relazione fra B ed H B Huo 1 4 2 uo la permeabilit magnetica del vuoto uo 47 10 Henry m La legge fondamentale della magnetostatica rappresentata dalla legge di Biot e Savart la quale dice che fissato un sistema di riferimento inerziale un circuito l fermo in cui circoli corrente stazionaria I genera nello spazio vuoto circostante un campo di induzione magnetica Bo che pu essere calcolato come somma di contributi elementari dBy prodotti dai singoli elementi dl del circuito la cui espressione ih d XAF dB 1I 1 4 3 4 Jar dove Ar r r la differenza fra il vettore posizione r del punto P in cui si vuole calcolare il campo e il vettore posizione r dell elemento dl Per circuiti filiformi il campo assume la forma gt Hof di xAf dB 2K ro 1 4 4 se invece si tratta di circuiti non filiformi allora il campo sar dato da Betel Uea a dar dr 1 4 5 S dove F ds con S sezione del conduttore J r la densit di corrente nella posizione r BAI E s B
86. i ed ha quel valore del parametro di posa I conduttori attivi cio sotto tensione e percorsi da corrente sono di norma organizzati in gruppi di tre a costituire delle terne trifase in cui la differenza di potenziale nei tre conduttori risulta di ampiezza pari alla tensione nominale di esercizio ma sfasati di 120 l uno dall altro Gli elettrodotti possono essere a terna semplice o a doppia terna Conduttori per linee aeree i conduttori attivi hanno il compito di consentire il passaggio della corrente elettrica lungo la linea con il minimo dispendio di energia Un buon conduttore deve possedere alcuni requisiti riguardanti la resistivit elettrica il peso specifico e la resistenza meccanica basso valore della resistivit elettrica in modo da presentare una resistenza elettrica il pi possibile ridotta A parit di lunghezza il valore della resistenza di linea proporzionale al rapporto p S per cui quanto minore il valore della resistivit tanto pi si riduce la sezione necessaria basso valore del peso specifico in modo che il peso totale dei conduttori sia il pi possibile contenuto Questo influisce anche sul costo dei sostegni che possono essere pi bassi e meno robusti adeguato valore del carico meccanico in relazione agli sforzi a cui il conduttore soggetto a causa della tesatura k fra i sostegni al peso proprio e ai sovraccarichi per vento e ghiaccio sforzi che possono anche assumere va
87. i in DIRETTI e INDIRETTI gli effetti diretti risultano dall interazione diretta dei campi con il corpo del soggetto esposto quelli indiretti implicano l interazione con oggetti ad un potenziale elettrico diverso da quello del corpo Esistono due possibili meccanismi di accoppiamento indiretto correnti di contatto che risultano dal contatto con un oggetto a diverso potenziale e accoppiamento con strumentazione medica impiantata in un individuo come pacemaker e protesi Il termine effetto biologico viene utilizzato in modo neutro sia per indicare effetti positivi come la stimolazione tissutale che si applica per migliorare ad esempio la guarigione di fratture ossee sia per effetti negativi come l induzione di tumori o la produzione di danni ai sistemi nervoso immunitario cardiovascolare e riproduttivo Tra gli effetti sanitari si distinguono effetti gt a breve termine o immediati di natura acuta o deterministica effetto con presenza di soglia di esposizione gt a lungo termine o stocastici di natura cronica senza la presenza di soglia classico esempio l insorgenza di tumori Si deduce facilmente da questa distinzione che per gli effetti con soglia di esposizione la protezione molto semplice basta infatti limitare l esposizione all agente nocivo ad un valore inferiore a quello di soglia perch l effetto non si verifichi Allo stato attuale si hanno conoscenze certe solo per quanto concerne g
88. i isolamento corrente trasmissibile comportamento termico Nei cavi multipolari di elevata sezione presente un materiale di riempimento generalmente costituito da fibre tessili che serve a riempire gli interstizi tra le anime conferendo al cavo la forma rotonda Per i cavi con tensione nominale di isolamento verso terra maggiore di 3 6 KV necessario uno schermo esso consiste in un sottile nastro di rame avvolto a spirale ed applicato sull insieme delle anime o singolarmente attorno all isolante di ciascuna La schermatura serve a modificare le linee di forza del campo elettrico che si formano all interno del cavo in modo da diminuire le sollecitazioni dielettriche sull isolante e confinare il campo stesso tra conduttore e schermo Infatti conduttore e schermo possono essere visti come le due armature di un condensatore cilindrico le linee di forza del campo elettrico si svilupperanno in direzione radiale La presenza di componenti tangenziali mal sopportata dall isolante cos evitata un cavo di questo tipo detto a campo radiale L isolante esterno cintura l armatura metallica e la guaina esterna hanno il compito di proteggere il cavo da agenti ambientali dalle sollecitazioni meccaniche e dalle interferenze I conduttori sono 49 generalmente in rame o in alluminio con prevalenza del primo possono essere sia a filo unico che a corda I conduttori di rame possono essere nudi o rivestiti il rivestimento c
89. i siano uguali tensioni in valore efficace si realizza solo in sistemi trifase simmetrici ed equilibrati e i generatori trifase sono meno ingombranti ed hanno un peso minore rispetto ad altri sistemi elettrici monofase ed in corrente continua e a parit di parametri elettrici le linee elettriche trifase hanno un peso minore rispetto alle altre Vengono dette potenza attiva reattiva ed apparente di un sistema trifase le somme delle potenze attive reattive ed apparenti delle singole fasi e sono rispettivamente a P 43 V I cos b Q 43 V I seng 2 2 1 c A v43 V I Il valore istantaneo della potenza che passa attraverso una sezione di un sistema trifase costante mentre quella di un circuito monofase 19 una grandezza periodica La potenza istantanea di un sistema trifase la somma delle potenze istantanee delle singole fasi pO v 0 i 0 v i 0 v0 i 0 3 V 1 cosp 2 2 2 2 3 Sistema di trasmissione e distribuzione Solitamente le fonti di energia elettrica non risiedono vicino ai centri di consumo della stessa quindi bisogna provvedere al suo trasporto trasmettendola a distanza e poi distribuirla ai singoli utenti per mezzo di linee elettriche Una linea elettrica formata da un determinato numero di conduttori all interno dei quali passa la corrente che solitamente corrente alternata ed il sistema trifase In Europa abbiamo una frequenza di 50 Hz mentre negli Stati Uniti si hanno 60 Hz Un sistema di tra
90. i vengono anche detti nucleoni La carica elettrica del protone e dell elettrone hanno lo stesso valore ma di segno opposto ed circa 1 6 10 C sar negativa per l elettrone e positiva per il protone I nucleoni si legano fra loro in virt della forza nucleare a formare il nucleo degli atomi La carica del nucleo positiva ed dovuta al numero di protoni presenti nel medesimo numero atomico La massa del nucleo circa uguale alla somma delle masse dei nucleoni che lo costituiscono Il numero di nucleoni che formano il nucleo detto numero di massa ala neutrone eletitone Figura 1 1 Come fatto un atomo Intorno al nucleo attratti da forze di tipo elettrico orbitano gli elettroni in numero pari al numero atomico del nucleo L atomo appare cos nel suo complesso elettricamente neutro Quando un atomo acquista uno o pi elettroni o ne perde uno dei suoi si trasforma in una particella dotata di carica elettrica chiamata ione che sar negativa nel primo caso e positiva nel secondo Viene definita carica elettrica q la caratteristica di un corpo che determina l intensit della forza di attrazione o repulsione da un altro corpo di analoghe caratteristiche posto ad una determinata distanza Le cariche possono essere sia negative che positive cariche dello stesso segno si respingono mentre cariche di segno opposto si attraggono con una forza data dalla Legge di Coulomb Sh 30 1
91. iazione statisticamente significativa tra la vicinanza di abitazioni a linee elettriche e leucemia infantile ma solo per un piccolo numero di bambini soggetti ad esposizioni caratterizzate da un livello medio di campo magnetico maggiore di 0 3 0 4uT Studi che hanno esaminato tumori negli adulti in relazione all uso di apparecchiature elettriche sono stati largamente negativi Un gran numero di indagini epidemiologiche si sono occupate di soggetti professionalmente esposti sebbene sia stato osservato un elevato rischio di cancro per i soggetti esposti a valori di campo molto elevati lavoratori in centrali di produzione dell energia elettrica elettricisti saldatori i tipi di tumore differivano da uno studio all altro Inoltre in molti di questi studi non sono stati tenuti in appropriata considerazione i fattori di confondimento come ad esempio l esposizione ad agenti chimici presenti negli ambienti di lavoro stato riportato anche un elevato rischio di insorgenza del morbo di Alzheimer in lavoratori soggetti ad alti livelli di esposizione In generale per la mancanza di uniformit dei risultati non permette conclusioni univoche Nei confronti dell esposizione di donne a campi magnetici ELF in ambienti domestici sono stati condotti studi di diversa natura legati all aumento di rischio di tumore alla mammella di aborto o di malformazione del feto ma anche qui le evidenze di una qualche correlazione sono poche e contraddit
92. iche strettamente correlate agli effetti sanitari Livelli di riferimento sono indicati ai fini pratici di valutazione dell esposizione in modo da determinare se siano probabili superamenti dei limiti di base Alcuni sono derivati dai limiti di base attraverso misurazioni e tecniche informatiche altri si riferiscono alla percezione e agli effetti nocivi indiretti della esposizione Sono definiti mediante grandezze radiometriche che 74 caratterizzano l ambiente esterno e sono facilmente misurabili con una strumentazione adeguata Il rispetto di tutti i livelli di riferimento garantisce il rispetto dei limiti di base Nella tabella 4 1 sono riportati i limiti di base fissati dall ICNIRP per quanto concerne le radiazioni non ionizzanti riferiti ai lavoratori e alla popolazione la categoria lavoratori comprende adulti generalmente a conoscenza dell esposizione e dei possibili rischi mentre la categoria popolazione comprende individui di ogni et e stato di salute che possono anche ignorare l esposizione a cui sono soggetti Categoria Gamma di frequenza Densit di SAR SAR SAR Densit soggetti 69 Corrente Mediato Localizzato su Localizzato potenza S esposi testa e Corpo capo e tronco sugli arti tronco intero mA m2 W Kg W Kg W Kg W m7 lt 1Hz 40 3 5 1 4 Hz 40 f si z E E 4 Hz 1 KHz 10 z z z S 1 100 KHz 17100 z z 3 100 kHz 10 M
93. ico e magnetico e Campo elettrico Consideriamo un corpo immerso in un campo elettrico vogliamo calcolare il valore del campo internamente al corpo a tale scopo bisogna distinguere il campo nella sua componente tangenziale E e 64 nella sua componente normale E alla superficie di separazione dei due mezzi Per le componenti tangenziali sar valida la seguente uguaglianza nei due mezzi Eu Ec 3 2 e per le componenti normali risulter or En ozr Em 3 3 Considerando i valori di o nell aria e nel tessuto biologico Oaia 10 Opiologico 10 la componente delle linee di forza che risulta predominante sar quella perpendicolare alla superficie di separazione tra l interno e l esterno del corpo Per i campi statici il rapporto tra i valori esterno ed interno in queste condizioni di E circa 101 a 50 Hz diventa dell ordine di 10 Poich in realt il campo elettrico dovuto ad un CEM non costante ma varia nel tempo in modo sinusoidale si generano delle correnti indotte che costituiscono la primaria conseguenza dell esposizione La loro intensit proporzionale alla frequenza e all ampiezza del campo elettrico secondo la seguente formula Jinda Ae f E 3 4 La costante Ag dipende dalla dimensione e dall orientamento del corpo ma soprattutto dal particolare tessuto considerato vale circa 3 10 As Vm in zone come la testa o la regione cardiaca I risultati egli studi attualmente disponibi
94. ili di esposizione da precisare inoltre che per i progetti e i controlli degli elettrodotti indispensabile e fondamentale l utilizzo di tali modelli in quanto consentono di stimare la distribuzione spaziale estesa dei valori di campo per situazioni in essere e forniscono la possibilit di effettuare valutazioni previsionali Il problema della valutazione dei campi prodotti da linee elettriche concettualmente semplice vi sono per diverse complicazioni legate alla natura tridimensionale del problema e alle caratteristiche di variabilit del carico La complessit del problema aumenta notevolmente se si vuole tenere conto anche delle possibili soluzioni atte a mitigare l entit dei campi prodotti dal sistema elettrico Il lavoro che stato eseguito durante il periodo dello sviluppo di questo elaborato stato quello di confrontare due software previsionali per il calcolo dell induzione magnetica generata da elettrodotti EFC400 e Mappe_ELF I software sono stati confrontati in termini di applicabilit alle tipologie e alle configurazioni considerate accuratezza dei valori calcolati dati in ingresso e tempi necessari per effettuare le simulazioni compatibilit dei formati di output con i data base georeferenziati Alla luce dei risultati ottenuti in questo elaborato con lo studio delle configurazioni tipiche di linee aeree e di cavi interrati nonch il caso reale della linea aerea di cui al capitolo 7 si pu affermare c
95. io Alle funi di guardia non si richiede una resistenza elettrica particolarmente bassa ma necessario che abbiano un buon carico di rottura in quanto esse sono sottoposte agli stessi sforzi dei conduttori attivi Isolatori per linee aeree nelle linee aeree in cui si impiegano conduttori nudi l isolamento ottenuto distanziando opportunamente i conduttori tra loro e dai sostegni La funzione degli isolatori duplice isolare meccanicamente le parti a tensione diversa e collegare meccanicamente i conduttori al sostegno impedendo che le varie distanze tra le parti in tensione a seguito di oscillazioni dei conduttori possano ridursi pericolosamente La distanza tra i conduttori e verso massa deve essere proporzionale alla tensione della linea di conseguenza la scelta del numero e del tipo di isolatori deve dipendere da questa grandezza Possiamo riassumere le caratteristiche per un buon funzionamento degli isolatori in resistenza meccanica sufficiente a contrastare gli sforzi trasmessi dai conduttori con sufficiente margine di sicurezza resistivit elettrica sia di massa che superficiale elevata in modo da ridurre la corrente di dispersione rigidit dielettrica elevata in modo da ridurre la possibilit che si inneschino archi elettrici lungo la superficie dell isolatore a seguito di sovratensioni della linea e rigidit dielettrica di massa elevata per evitare la perforazione dell isolatore in caso
96. ione magnetica vanno riferiti al sistema di riferimento globale risulta pertanto necessario implementare le formule di passaggio tra il sistema di riferimento locale e quello globale Xloc cosacosB sinacosB sinB Xg Xa Yloc sina cosa 0 Yg Ya 6 2 1 2 Zloc cosasinB sinasinB cos Zg Za rloc V xg xa Yg Ya Zg Za 6 2 1 3 In generale i piani individuati da un punto P 6 2 e dai segmenti di conduttore non coincidono e quindi i contributi Bi prodotti da ciascun segmento sono sfasati nello spazio Si calcolano pertanto tramite i versori di ciascun Bi le componenti spaziali di ciascun Bi e dalla somma di queste si determina l induzione magnetica delle due componenti reale ed immaginaria della corrente circolante in ciascun segmento Indicando con I k la corrente del k esimo elemento e con k la sua fase si ottiene 100 _ Ho K k colg k X loc X oc X c i a ua LE Zoe J x X itoe 7 Xo P Yo Zic ia Y Zi loc loc aB Ho I k sinlolk X X loc Xoc loc 2 2 2 2 Jx Xio oc Xo P Yoe Zic e T Yoc tZ oE b Bi 4n N Z 6 2 1 4 Le le 7 i 2 2 J 2 2 T 2 2 2 X Y Xic st Yoe t Ze ve X ioc F Yoc Lise loc loc Z loc Bi E a A a X Z iloc Zio 2 2 2 loc Voc Xic F Lo Z iloc 160 loc loc o Bi k cod lk Ziioc Zio Zio err z la composizione delle quali fornisce il vettore B ri
97. ipo ONAN se il locale di tipo chiuso o non sufficientemente ventilato viene usato il raffreddamento ONAF Caratteristiche elettriche Altre caratteristiche importanti dei trasformatori da cabina sono quelle di seguito illustrate Rapporto di trasformazione indica il rapporto tra la tensione nominale primaria e quella secondaria a vuoto Nel caso pi frequente di alimentazione di carichi a tensione nominale 380 V si pone generalmente V20 400 V Il margine di 20 V serve a compensare la caduta di tensione interna del trasformatore a quella nei circuiti di bassa tensione La tensione nominale primaria viene scelta in base a quella della linea di alimentazione 34 della cabina generalmente la tensione che arriva in cabina diversa dal valore nominale a causa delle cadute di tensione di linea pertanto servir munire il trasformatore di un commutatore e di prese intermedie sul lato MT mediante il quale si adegua il rapporto di trasformazione al valore effettivo della tensione primaria Collegamenti degli avvolgimenti vengono convenzionalmente indicati con delle lettere maiuscole per il lato MT e minuscole per il lato BT D d collegamento a triangolo Y y collegamento a stella Z z collegamento a zig zag Per i trasformatori di cabina il collegamento pi utilizzato quello triangolo stella con neutro Dyn Il collegamento triangolo sul primario tollera meglio i carichi squilibrati e la presenza di compon
98. itano le manovre errate Fusibili Quando la protezione del corto circuito affidata ai fusibili vengono usate cartucce cilindriche montate su due isolatori Nella tabella 2 4 sono riportate le caratteristiche dei fusibili MT reperibili in commercio Tensione di riferimento Corrente nominale A Potere di interruzione simmetrico per l isolamento SO KA MVA 12 2 4 6 3 10 16 20 25 30 40 50 1000 63 80 40 800 100 125 160 31 5 600 17 5 2 4 6 3 10 16 20 25 31 5 1000 30 40 63 80 100 25 800 24 2 4 6 3 10 16 20 25 30 40 63 80 100 25 1000 36 2 4 6 3 10 16 20 25 30 40 12 5 750 Tabella 2 4 Caratteristiche dei fusibili MT Trasformatore Il trasformatore costituisce la parte fondamentale di una cabina di trasformazione la sua scelta condiziona in modo determinante la 31 configurazione della cabina Per operare la scelta del numero e della potenza dei trasformatori da installare bisogna tener presenti alcune considerazioni 1 costo per kVA dei trasformatori che diminuisce all aumentare della potenza 2 aumentando il numero di trasformatori aumenta il numero di apparecchi di manovra nonch il numero dei conduttori con conseguente accrescimento della complessit dell impianto il che porta ad un incremento dei costi 3 per ottenere una migliore continuit di esercizio conviene suddividere la potenza su due unit anzich concentrarla su un unico trasformatore 4 se l impianto
99. ivi conduttori di fase a beneficio della riduzione del campo magnetico La mitigazione risulta essere dell ordine di 2 3 volte tutto ci per va a scapito di una forte riduzione della capacit di trasporto del sistema a causa delle perdite che si hanno negli schermi per effetto Joule Di facile applicazione sono i circuiti di compensazione 90 loop passivi disposti esternamente alla terna La corrente che circola nel circuito passivo dotato eventualmente di condensatori di rifasamento determina una riduzione del campo magnetico I soggetti pi esposti ai campi emessi da stazioni e da cabine primarie sono i lavoratori ad esse addetti per ridurre al minimo le loro esposizioni si stanno utilizzando dei sistemi di automatizzazione sia per le stazioni sia per le cabine primarie ci proprio per rendere minima la presenza degli operatori in queste strutture Per quanto riguarda la popolazione residente vicino a queste costruzioni risente dei campi prodotti dai conduttori che arrivano e dipartono da tali strutture e che dovrebbero essere sostituiti con cavi interrati Per le cabine secondarie di trasformazione MT BT alcune volte modificare la posizione dei cavi interni alla cabina spostandoli dal soffitto al pavimento del locale dove si trova l impianto pu essere sufficiente a ridurre l esposizione a dei valori accettabili Un ulteriore tecnica utilizzata la schermatura delle cabine stesse si possono rivestire le quattro p
100. l 1998 i dati rappresentati in tabella sono suddivisi in relazione alle diverse tensioni e sono forniti con dettaglio regionale L L L L L S 9 L S LS L s Regione lt 40kV 40 150kV 220 kV 380 kV lt 40kV 40 150kV 220KV 380 kV km km km km km kmt km km Italia 1 040 087 37 460 10 153 9 761 345 12 3 3 Piemonte 81 733 3 237 1 059 799 322 13 4 3 Valle d Aosta 4 049 235 239 128 124 7 7 4 Lombardia 103 128 4 685 792 1 274 432 20 3 5 Trentino Alto Adige 13 286 752 768 0 98 6 6 0 Veneto 81 180 3 360 903 603 441 18 5 3 Friuli Venezia Giulia 20 116 975 251 162 256 12 3 2 Liguria 20 262 833 398 192 484 15 7 4 Emilia Romagna 86 288 2 836 281 923 390 13 1 4 Toscana 78 523 2 674 680 1 070 341 12 3 5 Umbria 25 445 903 166 69 301 11 2 1 Marche 35 044 276 100 215 362 13 1 2 Lazio 60 936 918 383 1 332 354 11 2 8 Abruzzo 32 809 035 319 237 304 10 3 2 Molise 10 843 406 46 46 244 9 1 1 Campania 76 335 842 670 571 561 14 5 4 Puglia 82 028 2 257 125 1 003 424 12 1 5 Basilicata 23 070 969 140 189 231 10 1 2 Calabria 50 232 909 142 399 333 13 1 3 Sicilia 103 768 3 149 1 539 248 404 12 6 1 Sardegna 45 012 2 209 1 152 301 187 9 5 1 Tabella 2 2 Lunghezza L delle linee elettriche dell ENEL diversificate per tensione per regione e normalizzate alla superficie S regionale ENEL 2001 ISTAT 1998 La maggior par
101. le e successivamente riportare le suddette componenti nel sistema primario Genericamente si pu considerare nello spazio tridimensionale un punto P identificato da un vettore a 4 componenti La posizione di P individuata in rapporto ad un sistema di riferimento cartesiano Oo descritto da 4 versori j k 0 Si definisce H la matrice che descrive una trasformazione ossia una regola per lo spostamento di tutti i punti nello spazio da una posizione ad un altra come o Xx n a Px pe y 6 2 1 1 n a P 0 0 0 1 H 0 Applicando H ai 4 punti che descrivono Oy si ottengono i 4 versori del sistema di riferimento trasformato O Tali versori coincidono con i vettori colonna di H Quando H rappresenta una rototraslazione come nel nostro caso O risulta essere come O un riferimento cartesiano ortogonale possibile avere trasformazioni combinate successive prima da Oo a O Ho e poi da O a O Hp la trasformazione complessiva da Op a O descritta da H H H Nel nostro caso si pu considerare un sistema di riferimento globale nelle coordinate cartesiane Xg Yg Zg Si consideri inoltre per ogni elemento in cui viene segmentato il conduttore un sistema di 99 riferimento locale avente origine Xa Ya Za in un estremo del segmento stesso Zg h Figura 6 2 Sistema di riferimento globale Xg Yg Zg e sistema di riferimento locale Xloc Yloc Zloc I valori d induz
102. li apparecchi di manovra posti su questo lato Il montante del trasformatore verr protetto da rel termico agente sull interruttore automatico lato BT mentre le derivazioni andranno protette con rel termici agenti sui rispettivi interruttori automatici 0 con fusibili a seconda della soluzione scelta Protezione dai corto circuiti in questo caso la protezione riguarda sia il lato MT che quello BT Sul lato MT possono essere utilizzati sganciatori magnetici agenti sull interruttore automatico MT o mediante fusibili MT accoppiati all interruttore di manovra sezionatore Sul lato BT la protezione affidata a rel magnetici o elettronici agenti sull interruttore automatico BT Per le derivazioni si usano ancora interruttori con sganciatore magnetico o fusibili Protezione dai guasti interni del trasformatore i guasti interni del trasformatore corto circuito tra spire corto circuito verso massa ecc provocano il surriscaldamento della macchina facendo aumentare la temperatura delle sue parti oltre i limiti ammessi Nel caso di trasformatori ad olio si controlla la temperatura del liquido mediante un termometro a contatti che provoca una segnalazione o un blocco nel caso di aumento anormale della temperatura Una protezione molto diffusa l uso di rel Buchholz a sviluppo di gas impiegabile solo per trasformatori in olio con conservatore e montato sul tubo che collega il cassone al conservatore dell olio Nel caso di tra
103. li effetti acuti di natura deterministica per gli effetti cronici sono necessari ulteriori studi Fffetti acuti e cronici possono essere diversi a seconda della frequenza P 60 a effetto acuto con f lt a 100 Hz abbiamo un interferenza delle correnti indotte con i meccanismi fisiologici di attivazione muscolare e della percezione sensoriale quindi per esposizioni sufficientemente intense si possono verificare sensazioni tattili o visive disturbate o contrazioni muscolari involontarie a effetto cronico con f lt a 100 Hz si possono verificare sintomi soggettivi come cefalee ed insonnia e sintomi oggettivi come malattie degenerative e tumori a effetto acuto con f gt a 100 Hz sono dovuti al riscaldamento locale dei tessuti provocati per effetto Joule delle correnti indotte a effetto cronico con f gt a 100Hz si hanno degli effetti a livello del sistema nervoso centrale e sugli apparati circolatorio neurovegetativo e neuroendocrino 3 2 Propriet elettromagnetiche dei tessuti biologici In ambito elettromagnetico i tessuti biologici sono caratterizzati alla stregua di altri materiali dalle grandezze macroscopiche quali la conducibilit elettrica o la permettivit elettrica e la permeabilit magnetica u che dipendono dalla frequenza Nei meccanismi d interazione sono rilevanti i fenomeni di cessione dell energia del campo elettromagnetico al tessuto L energia del campo ceduta alle cariche elettric
104. li mostrano che gli effetti per esposizioni fino a 20 KV m sono pochi ed innocui e Campo magnetico Nel caso di fenomeni statici si pu dire che un organismo non risente in modo significativo della presenza di un campo magnetico La situazione cambia notevolmente per campi oscillanti per la legge d induzione di Faraday ogni campo magnetico variabile nel tempo induce in un conduttore delle correnti interne A loro volta tali correnti sono sorgenti di un campo magnetico secondario in grado di perturbare il campo originario possibile dimostrare che la 65 perturbazione dipendente dalla frequenza dalla conducibilit dei tessuti e dalle dimensioni del soggetto esposto nel caso dell uomo trascurabile per frequenze fino ai 100 kHz Le condizioni di raccordo tra i due mezzi per il campo magnetico sono Bn Bn2 3 5 Hi Hv 3 6 con B uH La permeabilit magnetica della maggior parte dei tessuti biologici ha valori prossimi a quello dello spazio libero po 4x 10 H m La distribuzione di campo magnetico uguale a quella che si avrebbe in assenza dell individuo esposto il campo al suo interno pari a quello esterno La relazione che lega la densit di corrente indotta all ampiezza del campo magnetico data da Jinn L 2 o f B 3 7 Le correnti indotte attraversano completamente l individuo interessando anche gli organi interni e scegliendo i percorsi a minore resistenza cio i tessuti a pi alta conducibili
105. lizzato in ambiti urbani per le linee di bassa tensione viene adottato anche fuori dai centri urbani nei casi vi siano particolari ragioni o vincoli che richiedono l interramento della linea Nel caso di linee ad alta tensione aumentano enormemente le difficolt di natura tecnica economica ed ambientale per questi 47 motivi le linee a 132 150 KV vengono realizzate in cavo soltanto negli attraversamenti urbani per raggiungere le cabine primarie Per linee a tensione maggiore 380 kV i problemi tecnici l impatto ambientale e i costi sono tali da rendere non praticabile la soluzione del cavo interrato In nessun Paese al mondo infatti viene utilizzato il cavo interrato nelle reti di trasmissione a 380 kV se non per brevissimi raccordi ed in situazioni particolari Le linee interrate sono costituite da terne trifase con varie geometrie sistemate in apposito alloggiamento sotterraneo I cavi pi usati sono cavi unipolari cordati da elica e cavi unipolari con conduttore di rame isolati in gomma In genere i cavi sono interrati alla profondit di 0 8 1 20 metri dal piano di campagna salvo profondit maggiori negli attraversamenti di opere speciali I cavi possono essere posati direttamente nel terreno in trincea e disposti linearmente sullo stesso piano disposizione a terna piana o in altre configurazioni di posa ad esempio possono essere disposti a triangolo disposizione a trifoglio a fig 2 6 Disposizione di cavi a te
106. llecitazioni esterne Si possono effettuare i seguenti tipi di posa 50 a diretta in terra si realizza una trincea in cui viene depositato il cavo circondato da uno strato di sabbia argilloso Al di sopra del cavo viene messo uno strato di mattoni o una lastra di cemento per protezione a in cabalette si ricorre alla disposizione nel terreno di cabalette di cemento riempite successivamente di sabbia a in tabulazioni si esegue uno scavo dove disporre la tabulazione di terracotta o cemento Al suo interno si colloca un filo di ferro zincato per consentire la successiva posa del cavo che legato all estremit del filo a in cunicoli si realizza di norma all interno delle stazioni di trasformazione o di edifici industriali per rendere pi accessibili i cavi a in aria i cavi sono impiegati in sostituzione dei conduttori nudi quasi esclusivamente per le linee a bassa tensione 2 6 3 Linee blindate isolate in gas GIL Le linee isolate blindate in gas chiamate tecnicamente GIL sono l evoluzione diretta delle tecnologie sviluppate per le stazioni elettriche con gas isolante SFe Questa nuova tecnica costruttiva prevede la realizzazione di tre conduttori unipolari in cui la fasi sono disposte singolarmente all interno di tre involucri distinti Nell esecuzione unipolare il conduttore di fase tubolare mantenuto in posizione centrale da un isolatore in resina all interno di un involucro vedi figura 2 6 sia
107. lori notevoli e ai quali i conduttori devono resistere con sufficiente grado di sicurezza Nelle linee aeree i conduttori possono essere sia a filo unico che a corda cio composti da un certo numero di fili di minor diametro le corde hanno il vantaggio di avere maggiore flessibilit e facilit di posa in opera La composizione del conduttore indicata mediante la formazione corrispondente al numero di fili costituenti la corda e il loro diametro espresso in mm Solitamente i conduttori a filo unico sono in rame ma in rame ci sono anche conduttori a corda 43 Si riportano nella seguente tabella i valori caratteristici di rame ed alluminio a 20 C Materiale Resistivit Peso specifico Carico di rottura unitario per conduttore mm km N dm fili elementari N dm Rame crudo 17 8 87 370 Allumino crudo 28 4 26 5 147 Tabella 2 5 valori caratteristici di rame e alluminio a 20 C Per le tensioni di 132 220 380 KV in Italia vengono usati soltanto conduttori bimetallici in alluminio acciaio denominati nel linguaggio internazionale ACSR alluminium conductor steel reinforced Essi sono composti da un certo numero di fili di acciaio zincato avvolti a pi strati attorno ad un filo centrale con senso di avvolgimento invertito da uno strato all altro attorno a questo nucleo detto anima d acciaio vengono avvolti pi strati di fili d alluminio sempre a senso di avvolgimento inverti
108. m 6 1 7 sviluppando quest ultima con b 0 m campata a livello in un intorno di a k 0 si ha 3 3 read etfe 6 1 8 k 6 k 3k 94 Posto che la campata D sia pari a 2a per campate a livello la freccia massima data da D 8k In un generico sistema di riferimento l espressione della parabola equivalente alla catenaria risulta essere _ x c z x gp Per capire l entit delle approssimazioni introdotte dall utilizzo della 6 1 9 2 a Da z a 2k Gi 6 1 10 parabola in luogo della catenaria si riportano in tabella alcuni esempi numerici per quanto riguarda le espressioni della lunghezza della catenaria e della sua freccia massima Dati Catenaria Parabola a livello Parabola non a livello a b k L Fmax AL Af AL Af m m m m 100 5 500 201 584 10 046 1 24 103 4 56 10713 24 10 3 3 10 100 1000 200 583 5 01 1 24 103 2 08 10713 32 10 8 29 10 100 2000 200 333 2 504 1 25 103 1 46 10 9 8 107 2 07 107 200 10 2000 401 166 10 021 1 24 107l 2 08 103 3 32 10 8 29 10 400 20 2000 805 337 40 183 1 24 10 4 56 103 3 24 10 3 3 10 100 10 500 202 327 10 083 4 9 103 8 22 103 5 22 105 5 103 100 20 500 205 271 10 23 1 9 107 2 2 10712 41 107 3 1 103 100 40 500 216 648 10 798 7 1 107 7 4 107 9 10 2 57 105 100 20 1000 204 288 5 103 1 9 107 2 107 6 3 105 7 8
109. misura dei campi elettromagnetici alle varie frequenze Nel 1994 stata approvata in ambito CENELEC una norma europea sperimentale per la protezione sia dei lavoratori che della popolazione 76 dall influenza diretta e indiretta dei campi elettrici magnetici ed elettromagnetici nella gamma di frequenze da 0Hz a 300 GHz La suddetta norma divisa in due parti la prima ENV 50166 1 valuta i campi elettrici e magnetici a bassa frequenza nell intervallo tra 0 e 10 KHz mentre la seconda ENV 50166 2 riguarda i campi ad alta frequenza nell intervallo tra 10 kHz e 300 GHz La tabella 4 3 riporta i soli limiti con riferimento a campi a frequenza industriale 50Hz poich sono quelli d interesse del presente elaborato Densit di corrente Campo elettrico Induzione magnetica mA m KV m mT Lavoratori 10 30 1 6 Popolazione 4 10 0 64 a per valori di campo elettrico compresi tra 10 e 30 kV m la durata massimi di esposizione giornaliera consentita viene stabilita con la seguente formula t lt 80 E b per condizioni di lavoro particolari e ben definite prevista la possibilit di accettare esposizioni a campi magnetici fino a 5 mT Tabella 4 3 Limiti di esposizione ai campi elettrici e magnetici a 50Hz valori efficaci 4 3 Normativa Comunitaria Anche l Unione Europea ha ritenuto di pronunciarsi sul tema della protezione ai CEM ed ha emanato delle leggi basata sul Prin
110. mo dire quindi che ci troviamo in regime quasi statico In questa zona l energia viene emessa e riassorbita dal generatore ogni quarto di periodo quindi non vi trasporto di potenza e le intensit dei campi elettrico e magnetico si attenuano rapidamente con la distanza dalla sorgente assumendo significato solo in prossimit dell emettitore Per valutare l energia associata ad un punto bisogna misurare entrambi i campi presenti quello elettrico e quello magnetico valutati separatamente Per misure di esposizione in questa zona la densit di potenza non la grandezza appropriata da utilizzare La regione di campo vicino la pi critica per quanto riguarda la protezione elettromagnetica l intensit dei campi si attenua in modo inversamente proporzionale al quadrato della distanza dalla sorgente e in prossimit di questa si presentano valori pi elevati di campo elettrico e di campo magnetico Nella regione dei campi reattivi le componenti della mutua generazione sono trascurabili rispetto a quelle dovute alle sorgenti fisiche pertanto le equazioni di Maxwell assumono la seguente forma a rotE 0 b rotB Wl J 1 5 5 c divE ae 0 d divB 0 La zona di Fresnel non altro che una specie di zona d intersezione fra 1 campi reattivi e quelli radiativi lontani e si trova ad una distanza dalla sorgente circa uguale alla lunghezza d onda 12 I campi lontani comprendono un unica regione quella dei campi radiativi
111. mpo di permanenza degli occupanti destinazione dei luoghi siti sensibili residenza e lavoro e finalit delle misure Valutazione teorica dell impatto ambientale provocato dalle sorgenti e previsione attraverso i modelli di calcolo dei livelli di esposizione Misure strumentali di campo una corretta impostazione delle misure strumentali garantisce una valutazione oggettiva delle esposizioni rappresentando uno strumento fondamentale della valutazione nel suo complesso Nel caso delle basse frequenze le misure dei campi vengono eseguite nella regione di campo vicino Se le misure sono effettuate all interno degli edifici bisogna acquisire le planimetrie dell edificio l occupazione dei vano locali il posizionamento dell impianto elettrico nonch quello delle varie apparecchiature Nota la posizione dei vari elementi pu essere 83 eseguita un analisi preliminare per individuare le zone d interesse ed in tali zone si procede con le misure strumentali Le misure all aperto vanno eseguite in assenza di precipitazioni atmosferiche con clima asciutto e temperatura ambientale all interno dell intervallo indicata dal costruttore per la strumentazione adottata Se le misure sono effettuate al fine di verificare la conformit degli impianti rispetto alle norme vigenti in materia Le rilevazioni devono essere eseguite negli spazi accessibili ai soggetti potenzialmente esposti ma in assenza di
112. na variazione minima tra simulato e misurato di 0 002 uT nel punto corrispondente alle ore 00 45 ed una variazione massima di 140 uT alle ore 6 45 Nel grafico 7 6 vengono mostrati gli andamenti delle stime di induzione magnetica con le barre di errore standard stata inoltre verificata la correlazione fra i dati di induzione magnetica misurati e simulati e i dati di corrente il valore del coefficiente di correlazione risultato pari a 0 972 per i dati misurati e 0 999 per quelli simulati 135 Confronto simulato misurato MM_ B misurato MappeELF B microtesla Orario Grafico 7 6 Andamento valori simulati stimati con barre di errore standard In sintesi si pu affermare che anche nel caso reale esaminato le simulazioni effettuate con MappeElf risultano in buon accordo con i valori misurati provando in tal modo l affidabilit del modello nell applicazione realistica dello stesso 7 2 Il trasformatore In aggiunta al lavoro eseguito in questo elaborato si tentato di modellizzare una cabina di trasformazione MT BT con il solo EFC400 Come noto la struttura di una cabina ben pi complessa di quella di una linea elettrica Il programma suddivide innanzi tutto l impianto in 4 diversi gruppi logici 1 distribuzione in bassa tensione 2 collegamento in bassa tensione al trasformatore 3 modello di trasformatore 4 apparato di alta tensione del trasformatore
113. ndovi alle intelaiature degli elettrodomestici si sicuri che non siano mai in tensione 2 3 5 Apparecchi elettrici Gli apparecchi che funzionano a corrente elettrica sono distinti in due categorie e fissi sono quelli che funzionano di continuo anche se non sono direttamente utilizzati da una persona essi producono un esposizione a campi elettrici e magnetici di tipo continuo che pu essere eliminata allontanandosi di qualche decina di centimetri dall apparecchio stesso e mobili sono quelli che funzionano solo nel momento in cui sono utilizzati direttamente da una persona in questi casi l esposizione diretta ad una sola parte del corpo ed ha una breve durata Il campo elettrico prodotto da questi apparecchi a bassissima frequenza ed presente sia quando l apparecchio in funzione sia 24 quando non lo in questo caso il campo elettrico prodotto dai conduttori inseriti nella presa di corrente Il campo magnetico al contrario di quello elettrico viene prodotto solo nel momento in cui l elettrodomestico in funzione e quindi al suo interno si ha circolazione di corrente elettrica Nella tabella 2 1 sino riportati i valori del campo elettrico e dell induzione magnetica prodotti da alcuni elettrodomestici che vengono comunemente utilizzati nella vita di tutti i giorni Elettrodomestici Campo elettrico a 30 Induzione magne
114. nte La temperatura di infiammabilit dell olio usato nei trasformatori circa 150 C Nel normale funzionamento a pieno carico la temperatura dell olio di 90 100 C Per consentire la variazione di volume del liquido isolante a seguito di variazioni di temperatura senza che l involucro del trasformatore subisca anomale variazioni di pressione viene generalmente utilizzato il seguente sistema il trasformatore viene dotato di un conservatore d olio di forma cilindrica posto sopra il cassone e comunicante con quest ultimo e con l atmosfera Viene inoltre installato un filtro contenente una particolare sostanza silica gel che va sostituito prima che perda la sua efficacia Tale filtro evita che l umidit dell aria penetri nel conservatore e faccia diminuire le qualit dielettriche dell olio I trasformatori in olio per cabine elettriche vengono costruiti per tensioni fino a 36 kV e potenze fino a 3000 kVA I trasformatori a secco hanno il circuito magnetico e gli avvolgimenti non immersi in liquido isolante cosicch il raffreddamento avviene tramite l aria che lambisce le parti attive con moto naturale moti convettivi ascensionali o forzato da ventole I trasformatori a secco utilizzati in passato erano di tipo aperto Attualmente vengono usati i trasformatori a secco inglobati in resina epossidica le cui bobine complete dell isolamento fra le spire sono poste in uno stampo in cui si effettua la colata a cal
115. nto a potenziale elettrico pi elevato di solito la nube al terreno si forma cio una corrente elettrica di intensit molto elevata Il passaggio impulsivo di corrente elettrica genera la manifestazione di forti campi elettromagnetici in un ampio spettro di frequenze Le sorgenti artificiali possono essere classificate essenzialmente in tre tipologie l le linee e gli impianti per la distribuzione dell energia elettrica che portano ad un incremento del campo elettrico e magnetico a bassa frequenza gli impianti per le telecomunicazioni tv radio e telefonia cellulare che hanno incrementato il livello ambientale di campo elettromagnetico nell ambito delle radiofrequenze e delle microonde l uso di apparecchi elettrici sia nelle case sia in ambito lavorativo che porta ad un aumento dell esposizione personale dell intero corpo o di qualche sua parte 16 2 Sistemi di trasmissione distribuzione ed utilizzo dell energia elettrica 2 1 La potenza elettrica Considerato un circuito su cui agisce una tensione sinusoidale v t con V tensione efficace nel quale circoli una corrente i t di valore efficace I che sia sfasata di rispetto alla tensione vi sono tre diversi valori della potenza che vanno presi in esame Potenza attiva o reale P V I coso 2 1 1 La potenza istantanea p t rappresenta il valore medio in un periodo della funzione periodica non sinusoidale ed data da pO vt ilt V I coso
116. nto globale Per i cavi elicordati si fatto riferimento alla struttura mostrata di seguito Figura 6 4 Struttura semplificata di un cavo elicordato il raggio della corda r legato al lato del triangolo equilatero dalla formula 6 4 con 2r r raggio del cavo Il cavo 2 ha coordinate CZ 38 e fase 120 Il cavo 3 ha coordinate i 3 e fase p 240 Il cavo 1 forma un elica che vista da un sistema di coordinate con origine nel centro del cavo ha equazione x P 6 52 27 y resin P 90 6 5b z rcos 0 90 r 6 5c Per approssimare la campata si fa riferimento ad una parabola di equazione z zax bx c 6 6 104 DZ gne Aria 22 So 6 7a con a X fine p Fia pne Zin 6 7b X fine C Zini 6 7c Le formule utilizzate per il calcolo dell induzione magnetica sono B B sinB cosa B sina 6 8a B B sinasinB B cosa 6 8b B B cosf 6 8c Si mostra di seguito il diagramma di flusso del programma Nome Setup da eseguire Importa dati da Setup Richiesta nome file output Analizza file Setup gt 0 NO Esegue sub cavi elicordati Esegue sub cavi non elicordati Calcola coordinate georeferenz cavi 2 e3 Calcola induzione magnetica B Calcola induzione magnetica B Figura 6 5 Diagramma di flusso MappeELF 105 6 4 EFC 400 EFC 400 un modello di calcolo tridimensionale commerciale sviluppato
117. o dell energia elettrica Fino a qualche decennio fa tali radiazioni non erano considerate in grado di interagire con i sistemi biologici Con il passare degli anni sono stati condotti diversi studi e sono state portate evidenze di molti effetti biologici dell esposizione ai campi elettromagnetici anche se persistono opinioni contrastanti sulle possibili conseguenze avverse per la salute Quando un organismo biologico viene immerso in un campo elettromagnetico si ha una perturbazione dell equilibrio elettrico a livello molecolare in quanto tali campi generano correnti e campi elettrici variabili nel tempo che a loro volta inducono una stimolazione diretta delle cellule eccitabili come quelle dei tessuti nervoso e muscolare Una prima e importante distinzione va fatta tra EFFETTI BIOLOGICI e EFFETTI SANITARI Quest aspetto stato precisato dall OMS Organizzazione mondiale della sanit nel Promemoria n 182 del 1998 e Si verifica un effetto biologico quando l esposizione alle onde elettromagnetiche provoca qualche variazione fisiologica notevole o rilevabile in un sistema biologico 59 e Si ha invece un effetto sanitario di danno alla salute quando l effetto biologico tale da non poter essere compensato naturalmente dall organismo portando a qualche condizione di danno alla salute intesa come stato di completo benessere fisico mentale e socio comportamentale Gli effetti biologici sono a loro volta distint
118. o caso il valore d intensit del campo nella direzione in cui disposta la sonda Se si vuole valutare il campo in un posto devono essere eseguite le misure lungo tre direzioni ortogonali in questo caso possono esserci eventuali errori per campi variabili nel tempo e o nello spazio a causa della non contemporaneit delle tre misure Se il campo polarizzato 85 linearmente sono adatte le sonde monoassiali essendo nota la direzione del campo Se il campo ha invece direzione variabile e non nota si deduce che vengono utilizzate sonde isotrope 5 2 Misure di campi elettrici Esistono tre tipi di misuratori del campo elettrico Misuratori free body a potenziale flottante o a sonda libera Misuratori elettro ottici Misuratori con riferimento potenziale di terra I primi due sono portabili ed alimentabili con batterie pertanto sono adatti per le campagne di misura e per le mappature su determinate aree Nei misuratori free body il campo elettrico esterno produce per induzione dielettrica una distribuzione di carica di segno opposto sulle due armature del condensatore Quest ultimo rappresenta il sensore dello strumento se fra le due armature si realizza un collegamento elettrico che include il rilevatore si genera attraverso esso il passaggio di una corrente alternata la cui intensit direttamente proporzionale a quella del campo elettrico esterno I misuratori elettro ottici si basano sull effetto Pockel Tale ef
119. o e magnetico 64 3 3 Studi sull esposizione a campi elettromagnetici 67 3 3 1 Studi epidemiologici 69 4 Legislazione relativa ai campi ELF 73 4 1 Generalit 73 4 2 Normativa internazionale 13 4 2 1 Documento ICNIRP 74 4 2 2 Documento CENELEC 76 4 3 Normativa comunitaria YI 4 4 Normativa nazionale 78 4 5 Normativa regionale 79 5 Misurazione dei campi elettrici e magnetici 83 5 1 Tecniche di misura e strumentazione 83 5 1 1 Strumenti a banda larga e stretta 84 5 1 2 Sonde 85 5 2 Misure di campi elettrici 86 5 3 Misure di campi magnetici 87 5 4 Tecniche di riduzione di campo 88 6 Modellistica previsionale 93 6 1 Modellizzazione delle linee elettriche 93 6 1 1 Schematizzazione della linea 95 6 2 Legge di Biot e Savart per un filo conduttore 97 6 2 1 Rototraslazione dei sistemi di riferimento 99 6 3 MappeELF 101 6 4 EFC 400 106 6 5 Presentazione dei risultati 108 6 6 Modelli di simulazione 109 6 6 1 Configurazioni standard esaminate 109 6 7 Nozioni di Arcview GIS 125 7 Configurazioni sperimentali 129 7 1 Linea elettrica aerea reale 129 7 2 Il trasformatore 136 Conclusioni 141 Bibliografia 143 III INTRODUZIONE La crescita industriale di molti Paesi tra cui l Italia ha portato negli ultimi decenni ad un inevitabile aumento dell utilizzo di apparecchiature elettriche ed elettroniche Ci si traduce in un conseguente aumento dei livelli di campo elettromagnetico cui la popolazione esposta in ambito sia lavorati
120. o generalmente pi che accettabili e un tipico guasto risulta essere tra la fase e l involucro in questa condizione le tensioni degli involucri dipendono fortemente dalla tecnica di messa a terra Queste linee blindate sono composte da elementi modulari di dimensioni compatibili con le esigenze di trasporto costruiti e provati in officina Tali elementi sono poi uniti in un sito innestando i conduttori e saldando gli involucri essi sono adattabili per installazione sia in galleria che nel terreno 52 Il costo stimato si colloca a circa 10 volte quello di una equivalente linea aerea se il tracciato abbastanza rettilineo in pianura senza particolari ostacoli e pu salire a 12 15 per tracciati pi difficili Si deve considerare che il costo globale pu diventare inferiore a due se nei confronti si eseguono le valutazioni economiche inerenti alle minori perdite e alla minore superficie del terreno da vincolare come servit Le prime realizzazioni gi attuate dall industria sono molto suggestive e fanno prevedere una progressiva diffusione degli elettrodotti blindati con conseguente riduzione dei loro costi di produzione 2 7 Parametri delle linee elettriche Le grandezze di una linea elettrica che influiscono sui valori della tensione e della corrente a monte e a valle della linea stessa nel circuito elettrico in cui inserita la linea stessa sono 1 la resistenza ohmica R e la reattanza X dei conduttori per
121. o in energia elettrica 2 3 2 Stazioni elettriche Le stazioni elettriche hanno un ruolo fondamentale nell ambito dei sistemi di trasmissione dell energia elettrica Esse possono essere classificate in e stazioni di trasformazione quando eseguono variazione di tensione tra i sistemi elettrici a esse collegate e stazioni di smistamento quando ripartiscono l energia elettrica tra i vari sistemi tutti alla stessa tensione e stazione di conversione quando trasformano la forma d onda della tensione per esempio da alternata a continua e stazioni di regolazione in cui si effettua il rifasamento degli impianti per regolare la tensione e limitare le cadute di tensione in rete La funzione delle stazioni di trasformazione quella di avere in ogni punto del sistema il valore pi opportuno di tensione S1 ed S2 indicano le stazioni primarie S3 rappresenta la stazione secondaria C1 una cabina di trasformazione la sua funzione quella di 21 trasformare l energia elettrica della media tensione di distribuzione alla bassa tensione di utilizzo Le caratteristiche delle cabine elettriche verranno esaminate in dettaglio nei prossimi paragrafi 2 3 3 Linee elettriche Con la dicitura linea elettrica si indica un sistema elettrico che ha lo scopo di collegare tra loro due sezioni di una rete elettrica trasferendo potenza dal punto di origine al punto di arrivo Le linee si dividono in funzione del tipo di conduttore
122. o una catenaria la proiezione al suolo del solido cilindrico citato delimita una striscia di terreno che presenta al suo interno zone interessate da valori di induzione magnetica superiori a 3 uT ed aree in cui l induzione magnetica risulta minore di tale valore L approccio migliore sul piano pratico applicativo un approccio a due livelli I livello all esterno della striscia sopra citata non vengono imposti vincoli di edificabilit in quanto l obiettivo di qualit 3 uT sicuramente rispettato II livello all interno della striscia la concessione all edificabilit dovrebbe essere subordinata alla dimostrazione del rispetto dell obiettivo di qualit e quindi della fascia di rispetto Per il calcolo della fascia di rispetto occorre che si conoscano i seguenti dati e portata in corrente in servizio normale dichiarata dal gestore dell elettrodotto e numero e tipologia dei conduttori aerei o dei cavi interrati loro disposizione relativa e sistema di riferimento rispetto l asse della linea e condizioni di fase relativa delle correnti elettriche La Norma CEI 211 4 del 1996 Guida ai metodi di calcolo dei campi elettrici e magnetici generati da linee elettriche fornisce gli elementi 96 fondamentali per il calcolo dei livelli di induzione magnetica e di campo elettrico basandosi sulla seguente schematizzazione bidimensionale della linea e tutti i conduttori sia i conduttori di fase sia le funi di gu
123. onch una rappresentazione tridimensionale della stessa Le immagini mostrate sono state ottenute con EFC 400 115 19 mer pei A TGR 34m bei dpegrrane peu er Figura 6 13 Vista dall alto della configurazione D Figura 6 14 Rappresentazione 3D della configurazione D Il grafico 6 4 mostra l andamento delle distribuzioni in funzione della distanza sull asse y fissata x 50 m Le simulazioni sono state effettuate ad un altezza dal suolo pari a z 1 m campate parallele z 1 m a EFC400 MappeELF B microtesla b b A d do y m Grafico 6 4 Andamento del campo per la configurazione D 116 Anche per questa geometria i valori di campo sono stati ottenuti dall applicazione dei due programmi gi citati Dall osservazione del grafico si pu notare come anche per geometrie composte i due programmi forniscano ancora gli stessi risultati a meno di un fattore dell ordine di 10 uT AI fine di mostrare la variabilit del campo in funzione della distanza dai tralicci si mostrano anche in questo caso le isolinee ottenute con EFC 400 fig 6 15 Pain M amp jur ps om ow Do o 5s 20 25 J30 35 5 350 o Pon mi Chef cam ip oo Figura 6 15 Isolinee per la configurazione D Configurazione E consta di un elettrodotto composto da due campate ad angolo 45 a livello Si simulato l andamento del profilo d induzion
124. onde elettromagnetiche non ionizzanti si ha quindi certezza scientifica sugli effetti acuti di natura deterministica dovuti all esposizione in ogni range di frequenza ma non si hanno purtroppo dati certi sugli effetti di natura stocastica ed a lungo termine almeno nel settore delle basse frequenze Tutti i dati ottenuti sono raccolti in un database sotto il controllo dell Organizzazione Mondiale della Sanit OMS e dell Agenzia Nazionale per la Ricerca sul cancro IARC Lo stesso IARC ha classificato 1 campi ELF quali possibile cancerogeno cio la pi bassa delle tre categorie per classificare l evidenza scientifica dell associazione tra agente ed insorgenza del cancro 71 La posizione dell OMS espressa in una conferenza del 2000 che pur non essendovi ancora nessuna prova convincente che l esposizione agli ELF provochi danni al DNA e che quindi possano iniziare il processo di cancerogenesi pu essere comunque giustificabile applicare rigorosi principi precauzionali e adottare sempre misure di sicurezza 72 4 Legislazione relativa ai campi ELF 4 1 Generalit L aumento delle linee di distribuzione dell energia elettrica ed il conseguente utilizzo di apparecchi elettrici sia nelle case che sul lavoro ha portato ad un incremento dei livelli ambientali di campo elettrico e magnetico I primi studi relativi ai possibili danni alla salute derivanti dall esposizione ai suddetti campi risalgono alla
125. originariamente da Wandel amp Goltermann in ambiente Windows e distribuito dalla Narda Safety Test Solutions Questo programma permette di simulare i campi elettrici e magnetici generati dalle sorgenti elettriche quali linee aeree cavi interrati e cabine di trasformazione EFC 400 consente un accurata parametrizzazione delle sorgenti suddette La riproduzione fedele delle stesse si ottiene mediante il controllo di un elevato numero di parametri pertanto necessario conoscere con estrema precisione tutti i dati relativi all elettrodotto I dati in input che descrivono le caratteristiche geometriche di una linea aerea sono e le coordinate georeferenziate x y z di ciascuna torre e laconoscenzadella forma e tipologia del traliccio e altezza massima della torre e numero e disposizione delle mensole e estensione orizzontale ed altezza da terra di ciascuna mensola e numero e disposizioni delle funi di guardia e le posizioni dei conduttori rispetto alle mensole e disposizione relativa delle fasi e diametro dei conduttori o diametro equivalente per i conduttori trinati e per ogni filo l altezza minima da terra e la posizione di tale punto lungo una campata Per quanto riguarda i parametri elettrici si devono specificare e potenza e frequenza dei campi cui la linea sottoposta e corrente circolante e composizione dei fili e la loro sezione Per i cavi interrati bisogna conoscere e profondit di ogni condutto
126. orme per la salute e la salvaguardia dell ambiente dall inquinamento elettromagnetico La delibera del 22 02 2001 n 197 modificata e semplificata il 17 07 2001 detta le direttive per l applicazione della legge n 30 di cui citiamo gli articoli 13 15 e 16 perch d interesse ai fini del nostro studio Art 13 Impianti per la trasmissione e distribuzione dell energia elettrica i Comuni devono definire negli strumenti urbanistici in coerenza con il PTCP Piano Territoriale di Coordinamento Provinciale specifici corridoi per la localizzazione delle linee ed impianti elettrici con tensione uguale o superiore ai 150 kV riferendosi anche ai programmi di sviluppo delle reti di trasmissione e distribuzione dell energia elettrica in modo che si realizzi il perseguimento dell obiettivo di qualit fissato in 0 2 uT di induzione magnetica valutata al recettore in prossimit di asili scuole aree verdi 80 attrezzate ed ospedali nonch edifici adibiti a permanenza non inferiore a 4 ore giornaliere Art 15 Censimento e catasto delle linee e degli impianti elettrici i Comuni adeguano la pianificazione urbanistica individuando le linee e gli impianti in esercizio che superano il valore di 0 5 uT di induzione magnetica misurato al recettore sulla base delle comunicazioni degli enti gestori delle reti di trasmissione e di distribuzione di energia elettrica L elenco delle linee e degli impianti individuati viene inviato
127. ostituito da un sottile strato di metallo adatto quale stagno lega di stagno o lega di piombo dra fig 2 5 a cavo unipolare b cavo tripolare entrambi per linee interrate a MT 2 6 2 1 Caratteristiche funzionali dei cavi Tensioni nominali quando si deve utilizzare un cavo occorre scegliere un livello di isolamento adatto alla tensione di esercizio del sistema elettrico in cui esso deve essere impiegato Le tensioni di riferimento per le quali previsto l isolamento sono a Tensione nominale di isolamento verso terra Uo cio tra conduttore e massa a Tensione nominale di isolamento tra le fasi U non definibile nel caso dei cavi unipolari All aumentare del valore nominale della tensione di esercizio occorre scegliere cavi con tensioni di isolamento sempre pi elevate Un altra caratteristica fondamentale per la scelta dei cavi la portata la portata la massima intensit di corrente che pu circolare in ogni conduttore in determinate condizioni di posa e di esercizio senza che la temperatura superi quella ammissibile dall isolante La temperatura ammissibile in esercizio anch essa una caratteristica del cavo stabilita dalla normativa in base al tipo di isolante 2 6 2 2 Tipo di posa Le condizioni di posa sono di importanza fondamentale nel progetto di un cavo sia per quanto riguarda la determinazione della portata del cavo stesso sia per quanto concerne le protezioni dalle so
128. ovuto alla soppressione della melatonina Stevans et al 1987 1992 Sono per necessarie ulteriori conferme Studi su volontari diversi studi hanno mostrato che la maggioranza delle persone pu percepire campi elettrici alla frequenza di 50 60Hz pi intensi di 20kV m la percezione il risultato delle cariche alternativamente indotte sulla superficie del corpo che causano la vibrazione dei peli Nei soggetti esposti ai campi elettrici e magnetici combinati ad una frequenza di 60Hz 68 9kV m 20uT sono state osservate piccole variazioni del battito cardiaco Cook et al 1992 Graham et al 1994 Il battito a riposo risultato ridotto 3 5 battiti al minuto durante e immediatamente dopo l esposizione Questo risultato non si presentato per campi pi o meno intensi e si ridotto nel caso in cui i soggetti siano stati mentalmente attenti Recenti studi volti a dimostrare l effetto dell esposizione ai campi elettromagnetici sul livello di melatonina nel sangue sono falliti Graham et al 1996 1997 Selmaoui et al 1996 e Studi epidemiologici riguardano l incidenza di tumori e di altre malattie croniche e verranno analizzate nel prossimo paragrafo 3 3 1 Studi epidemiologici L epidemiologia studia la distribuzione e i determinanti dello stato di salute nelle popolazioni L epidemiologia analitica ha lo scopo di identificare e o descrivere relazioni tra esposizioni ad agenti fisici chimici biologici
129. pero siano fieri di me INDICE Introduzione 1 Il campo elettromagnetico 1 1 La carica elettrica 1 2 La corrente elettrica 1 3 Il campo elettrico 1 4 Il campo magnetico 1 5 Il campo elettromagnetico 1 6 Lo spettro dei campi elettromagnetici 1 7 Le sorgenti di campi elettromagnetici 2 Sistemi di trasmissione distribuzione ed utilizzo dell energia elettrica 2 1 La potenza elettrica 2 1 1 Il rifasamento 2 2 I sistemi trifase 2 3 Sistema di trasmissione e distribuzione 2 3 1 Centrali elettriche 2 3 2 Stazioni elettriche 2 3 3 Linee elettriche 2 3 4 Utenze 2 3 5 Apparecchi elettrici 2 4 Rete italiana elettrica di trasmissione 2 5 Caratteristiche delle cabine elettriche 2 5 1 Cabine elettriche 2 6 Caratteristiche delle linee elettriche 2 6 1 Linee elettriche aeree 2 6 2 Linee elettriche in cavo 2 6 2 1 Caratteristiche funzionali dei cavi 2 6 2 2 Tipo di posa 2 6 3 Linee blindate isolate in gas 2 7 Parametri delle linee elettriche 17 17 18 18 20 20 21 22 24 24 25 28 28 42 42 47 50 50 51 53 2 7 1 Resistenza 54 2 7 2 Reattanza 54 2 7 3 Suscettanza 55 2 7 4 Conduttanza 55 3 Effetti biologici e sanitari indotti da campi elettromagnetici a bassa frequenza 59 3 1 Effetti biologici dei campi ELF 59 3 2 Propriet elettromagnetiche dei tessuti biologici 61 3 2 1 Campi elettromagnetici ad alta frequenza 63 3 2 2 Campi elettromagnetici a bassa frequenza 64 3 2 2 1 Accoppiamento ai campi elettric
130. re delle bobine si utilizzato un modello presente in libreria e si sono tentati degli adattamenti alla 137 geometria esistente Le simulazioni sono state eseguite considerando le quattro direzioni mostrate in figura 7 3 ottenendo i risultati mostrati nei grafici 7 5 7 6 7 7 7 8 Direzione d Bmis AI EFC400 B microtesla 0 i T 0 0 5 1 1 5 2 2 5 3 3 5 4 4 5 Distanza m Grafico 7 5 andamento dell induzione magnetica lungo la direzione d della figura 7 2 Direzione c Bmis A EFC400 B microtesla 0 T 1 T 1 0 0 5 1 1 5 2 2 5 3 3 5 Distanza m Grafico 7 6 Andamento dell induzione magnetica lungo la direzione c della figura 7 2 Tutte le simulazioni sono state eseguite ad un altezza pari a z 0 9 m Risulta evidente che le approssimazioni introdotte influiscono notevolmente sui valori di campo simulati nelle immediate vicinanze del trasformatore 138 Direzione b Bmis AM EFC400 B microtesla 0 0 0 5 1 1 5 2 2 5 3 3 5 4 4 5 Distanza m Grafico 7 7 Andamento dell induzione magnetica lungo la direzione b della figura 7 2 Direzione A Bmis A EFC400 B microtesla S 0 r r r r r T 1 0 0 5 1 1 5 2 2 5 3 3 5 Distanza m Grafico 7 8 Andamento dell induzione magnetica lungo la direzion
131. re per ogni tratta di linea interrata 106 e posizione reciproca dei cavi di ogni terna rispetto ad un sistema di assi cartesiani e passo delVelica solo per cavi elicordati e tensione della linea e corrente circolante e diametro dei conduttori o diametro equivalente per conduttori trinati e resistenza e disposizione delle fasi L induzione magnetica generata da una qualsiasi configurazione calcolata con la legge di Biot e Savart attraverso il principio di sovrapposizione delle cause e degli effetti L aspetto pi interessante di EFC 400 la riproduzione della curva assunta dai fili Il programma approssima la catenaria ad una parabola suddividendola in un certo numero di segmenti che viene deciso dall utente Ognuno dei tratti in cui suddivisa la parabola considerato rettilineo Se si opta per un alto numero di segmentazioni ad esempio 20 e specificando l altezza minima dal terreno di ogni conduttore si ottiene una curva che riproduce quasi fedelmente quella realmente assunta dai fili La complessit del calcolo e la sua durata dipendono da 1 il numero di segmentazioni per ogni campata 2 dal numero di conduttori massimo 16000 3 dall estensione dell area di calcolo Per procedere alla simulazione bisogna scegliere innanzitutto la geometria del problema Eseguendo il comando File Geometry e selezionando il modello prescelto si aprono la Construction Window e l editor di linea
132. rimaria se non con metodi invasivi stato pertanto necessario sviluppare dei modelli fisici e numerici attraverso i quali tale grandezza possa essere correlata al campo elettrico e magnetico che essendo esterni al corpo umano risultano direttamente misurabili Si parla di limiti secondari facendo riferimento quindi a valori limite di campo elettrico E V m campo magnetico H A m e densit di potenza incidente W m 3 2 1 Campo elettromagnetico ad alta frequenza A frequenze superiori ai 100Hz il meccanismo d interazione CEM materia consiste principalmente nell assorbimento dell energia elettromagnetica incidente Il modello pi semplice per lo studio dei meccanismi d accoppiamento alle alte frequenze sfrutta l ipotesi che le dimensioni del soggetto esposto siano molto maggiori della lunghezza d onda Si ha quindi che una parte della radiazione in arrivo viene riflessa ed un altra parte penetra nel materiale biologico depositandovi potenza e attenuandosi quindi esponenzialmente La profondit di penetrazione inversamente proporzionale alla frequenza del campo e alla conducibilit elettrica del tessuto esaminato Pi alta la frequenza meno profondamente penetra nel corpo depositando tutta l energia negli strati superficiali La grandezza dosimetrica che meglio descrive lo scambio energetico che c tra radiazioni elettromagnetiche e materia vivente il SAR cio la quantit di energia ceduta nell unit
133. rna piana b trifoglio c con separazione di fasi Pu essere fatta una prima distinzione in base al numero delle anime in cavi unipolari tripolari e multipolari a seconda della presenza o meno del conduttore di protezione per il collegamento dell impianto a terra Inoltre in funzione del tipo di isolante i cavi si distinguono in 1 cavi isolati in carta impregnata nei quali l isolamento costituito da sottili strati di carta di pura cellulosa impregnata con olio denso o con opportune miscele olio resine avvolte intorno al conduttore Sono utilizzabili per la bassa tensione fino a 60 KV 48 2 cavi ad isolante solido costituito da resine termoplastiche o da materiale elastomerico costituito da mescole a base gomma naturale o sintetica come la gomma etilpropilenica EPR e quella siliconica l isolamento disposto in modo uniforme e compatto attorno al conduttore mediante processo di estrusione Si hanno cavi in gomma butilica per tensioni fino 20kV cavi polietilene reticolato e in EPR per tensioni fino a 132 kV 3 caviadolio fluido sono cavi del tipo a miscela che sostituiscono all olio denso dei cavi in carta impregnata olio fluido a bassa o alta pressione mentre l isolante ancora costituito da strati di carta si usano per alte tensioni fino a 380 KV L isolante una parte fondamentale del cavo dalle sue caratteristiche dipendono in gran parte le prestazioni del cavo in termini di tensioni d
134. s 7 100 5 14 0 010916 110000 645 240 Traliccio 3 Met campata 4 Conduttore i 44 8 50 14 44 8 0 6 5 44 8 50 14 0 010916 110000 645 0 Conduttore 2 50 50 14 50 0 6 5 50 50 14 0 010916 110000 645 120 Conduttore 3 55 2 50 14 55 2 0 6 5 55 2 50 14 0 010916 110000 645 240 Tabella 6 3 Riferimenti geometrici della configurazione C Per la configurazione C si scelto di mostrare una rappresentazione tridimensionale della stessa ottenuta con EFC 400 figura 6 10 sr ae Figura 6 10 Rappresentazione 3D della configurazione C Per la geometria in esame si scelto di mostrare gli andamenti del campo ottenuti con i due programmi utilizzati ad una distanza x 50 m elaborando i dati con Excel Si mostra fig 6 12 anche oltre alle curve di isolivello una rappresentazione 3D del campo stesso dal programma EFC 400 al fine di mostrarne le diverse rappresentazioni possibili offerte da EFC400 113 incrocio 90 z 1m s EFC400 MappeELF 30 25 B microtesla 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 y m Grafico 6 3 Andamento del campo per la configurazione C VP mi son _ T_ T PNS om ow Dn O Ss 20 25 30 35 lt D 43 30 numon saw umna Figura 6 11 Curve di isolivello per la configurazione C Osservando il grafico 6 3 si ha l immediata percezione che anche in que
135. sformatori di maggior potenza 1000 2000 KVA e oltre opportuno installare anche una protezione differenziale a squilibrio di corrente schemi 2 5 39 TA wi nas I AN i W 7 H Id H 9 1 7 FA O Id J lr sn Fig 2 5a Fig 2 5b Fig 2 5 a schema di principio dell inserzione di uno sganciatore differenziale b indicazione della protezione combinata differenziale pi Buchholz L elemento sensibile del rel agisce in funzione di una corrente differenziale proporzionale alla differenza tra le correnti dei lati MT e BT Il rel interviene solo quando a causa di una dispersione di corrente per guasto interno il rapporto tra le due correnti diventa diverso da quello effettivo della macchina in tal caso la corrente differenziale diventa diversa da zero e superato il valore di taratura il rel provvede a comandare il distacco della macchina dalla rete Protezione antincendio innanzi tutto si applica una protezione preventiva ovvero la progettazione e la costruzione della cabina devono seguire criteri tali da rendere minima la possibilit che si inneschi un incendio Tra le misure repressive che intervengono cio ad incendio avvenuto una rappresentata dal pozzetto di raccolta dell olio Altre protezioni sono costituite da estintori di numero e capacit dipendenti dalle dimensioni della cabina Protezioni dalle tensioni di contatto riguarda essenzialmente l impianto di terra
136. smissione e distribuzione dell energia elettrica costituito da diversi elementi che verranno analizzati di seguito DI STRA Figura 2 1 Schema generale del sistema elettrico di potenza nazionale 2 3 1 Centrali elettriche L elettricit viene prodotta in apposite centrali trasformando il potenziale energetico contenuto nelle fonti esistenti in natura Una distinzione fondamentale riguardante le fonti energetiche primarie quella tra fonti rinnovabili e fonti energetiche non rinnovabili Si pu dire che le fonti energetiche rinnovabili sono quelle disponibili in 20 modo diretto e continuo in natura tali poter essere considerate virtualmente inesauribili Tali possono essere considerate l energia solare l energia eolica l energia termica l energia geotermica Viceversa le fonti energetiche non rinnovabili sono quelle che utilizzano consumandoli combustibili accumulati sulla terra con una velocit di consumo maggiore di quella di produzione Tali sono da considerare i combustibili fossili petrolio carbone gas naturale e l energia nucleare Una centrale elettrica quindi un impianto che trasforma in energia elettrica altre forme di energia L energia primaria per prima di divenire energia elettrica deve essere trasformata in energia cinetica di rotazione Tale trasformazione intermedia realizzata dalla turbina ad essa direttamente collegato l alternatore che converte il moto rotatori
137. sona posti convenzionalmente a 1m di distanza fra loro in occasione di un guasto a terra ed dovuta al diverso valore del potenziale assunto dai vari punti del terreno La tensione di contatto a vuoto Usr e la tensione di passo a vuoto Uss rappresentano le differenze di potenziale che si localizzano rispettivamente tra massa e punti del terreno a distanza di 1m e tra punti diversi del terreno distanti tra loro 1m in occasione di un guasto a terra ma in assenza del corpo umano Questi valori vengono calcolati in sede di progetto I valori di contatto ammissibile Urp sono stabiliti dalla normativa La norma CEI 11 1 definisce anche i valori della tensione di passo ammissibile Usp prendendo come riferimento quelli di Urp Impianto di terra globale la norma CEI 11 1 ha introdotto il concetto di impianto di terra globale applicabile alle reti di trasmissione e di distribuzione pubbliche Per impianto di terra 41 globale si intende un impianto di terra realizzato con l interconnessione di pi impianti di terra che assicura data la vicinanza degli impianti stessi l assenza di tensioni di contatto pericolose Quest impianto permette la ripartizione della corrente di terra in modo da ridurre l aumento del potenziale di terra negli impianti di terra singoli Si pu dire che tale impianto forma una superficie quasi equipotenziale Dimensionamento dell impianto di terra nel caso di un impianto utilizzatore alimen
138. spetto all altra Se poi questi avvolgimenti si chiudono su tre circuiti aventi la stessa impedenza Z nei circuiti stessi si avranno tre correnti sinusoidali identiche ia ip ic Tali correnti risultano sfasate di un angolo rispetto alla corrispondente tensione argomento di Z e sono pertanto sfasate di 18 120 l una dall altra Il sistema di queste tensioni e correnti costituisce il cosiddetto sistema trifase simmetrico ed equilibrato la qualifica di simmetrico riferita alla tensioni quella di equilibrato riferito alle correnti La somma in qualsiasi istante dei valori istantanei delle correnti o delle tensioni in questo sistema nulla Questo fatto permette la semplificazione a tre soli fili del circuito che occorre alla trasmissione di tale sistema di correnti Infatti se i tre conduttori di ritorno delle correnti sono riuniti in unico filo esso sar percorso da una corrente nulla i ip 1 0 e pu essere soppresso Nei sistemi elettrici di potenza sono ampiamente utilizzati i sistemi trifase La ragione di ci risiede nelle seguenti motivazioni e la potenza in forma elettrica in massima parte gestita in regime alternato sinusoidale Ci in quanto in regime sinusoidale la generazione la trasmissione e buona parte dell utilizzazione della potenza elettrica risultano molto efficienti e la condizione che i tre conduttori siano percorsi da uguali valori efficaci di corrente e tra coppie di questi v
139. sto caso i due programmi hanno fornito dei risultati perfettamente consistenti con AB 10 uT Inoltre osservando le figure 6 11 e 6 12 si pu notare come il campo sia elevato immediatamente sotto il punto in cui le due linee si incrociano attenuandosi sempre pi man mano che ci si allontana dalla zona di intersezione 114 Figura 6 12 Immagine 3D del campo per la configurazione C EFC 400 Configurazione D consta di un elettrodotto a 110 kV composto da due campate parallele poste a 30 m di distanza I dati geometrici sono riportati nella tabella 6 4 Xini Yini Zini Xm Ym Zm Xf Yf Z Raggio Tensione Corrente Fase m m M m m m m m m m V A Traliccio 1 Met campata 2 Conduttore o 35 16 50 35 8 100 35 16 0 010916 110000 645 0 le o 3 185 50 3 9 100 3 185 o 010916 110000 645 120 dutt e ej o s i4 50 5 7 10 5 14 0 010916 110000 645 240 Traliccio 3 Met campata 4 Condutt a ore 0 265 16 50 26 5 65 100 265 16 10 010916 110000 645 0 Condutt j Se 0 33 185 50 33 65 100 33 18 5 0 010916 110000 645 120 Condutt Da ej o 35 14 50 35 65 100 35 14 0010916 110000 645 240 Tabella 6 4 Riferimenti geometrici della configurazione D Per la configurazione D si scelto di mostrare una vista dall alto della geometria n
140. sultante Per passare al sistema di riferimento globale basta applicare la matrice inversa di rototraslazione ai vettori di induzione magnetica ottenuti nel sistema locale Bi cosa cosB sin cos sinB Bic B sing cosa 0 B 6 2 1 5 loc B cosasinB sinasinB cos Bi loc Dalla applicazione della 6 2 1 5 si ottengono le seguenti espressioni a B Bi b B B sino B cosa 6 2 1 6 loc loc cosa cos B B sin a sin B Bj sin p gt c B B cosa sin B B sin sin B Bj cos p joc La combinazione delle tre componenti fornisce il vettore induzione magnetica B nel sistema di riferimento globale 6 3 Mappe _ELF Nell ambito del lavoro di tesi stato sviluppato in collaborazione con il dott Stefano R De Donato dell Arpa di Rimini utilizzando il linguaggio Visual Basic il programma Mappe_ELF che calcola solo il campo generato da linee elettriche aeree ed in cavo Il programma implementato per 1000 cavi ed da considerarsi un modello tridimensionale Nel corso della tesi il programma stato via via 101 modificato ed aggiornato fino ad arrivare alla versione di cui si presentano i risultati Il modello si basa sull applicazione della legge di Biot e Savart ai diversi conduttori percorsi da corrente che vengono approssimati mediante segmenti rettilinei di lunghezza finita Applicando il principio di sovrapposizione delle cause e degli effetti l induzione magne
141. t fino a scaricarsi a terra attraverso le piante dei piedi Queste correnti fortunatamente non hanno mai intensit troppo elevate perch le costanti che troviamo nelle formule 3 4 e 3 7 sono molto minori di 1 ci garantisce una limitazione degli effetti anche nel caso di campi molto intensi Infine nel caso di un esposizione a corpo intero ad un campo sinusoidale a 50 Hz si giunge ai valori riportati in tabella Induzione magnetica Densit di corrente Effetti biologici MT mA m lt 0 5 lt 1 Nessun effetto rilevabile 0 5 5 1 10 Effetti minimi 5 50 100 1000 Stimolazione dei tessuti eccitabili Possibilit di effetti sanitari gt 500 gt 1000 Extrasistole e fibrillazione ventricolare Effetti acuti Tabella 3 1 Effetti biologici per esposizioni a corpo intero 66 3 3 Studi sull esposizione a campi magnetici Gli strumenti per valutare il rischio per la salute sono diversi ed esistono vari criteri per analizzare gli svariati risultati Quelli di maggior rilevanza sono Gli studi in vitro riguardano gli effetti sulle cellule tra i quali alterazione dell attivit enzimatica sintesi proteica omeostasi del calcio ecc In letteratura sono riportati numerosi studi in vitro riguardanti differenti parametri biologici che potrebbero risultare alterati in seguito ad un esposizione ai campi elettromagnetici Ad oggi la risposta ad un basso livello di esposizione
142. tato con una cabina propria l impianto di terra generalmente unico per la media e bassa tensione Le soluzioni costruttive per realizzare l impianto di terra di una cabina sono molteplici e dipendono dal valore della resistenza di terra che si deve ottenere dalla resistivit del terreno dall ubicazione della cabina 2 6 Caratteristiche delle linee elettriche 2 6 1 Linee elettriche aeree Le linee aeree sono costituite da fasci di conduttori nudi sostenuti tramite isolatori da appositi sostegni verticali detti mensole in modo da formare delle campate che assumono il caratteristico andamento a catenaria Con il nome di catenaria si indica il luogo dei punti lungo cui si dispone una fune pesante omogenea inestensibile e perfettamente flessibile sospesa per i suoi estremi soggetta unicamente al proprio peso queste condizioni sono soddisfatte con grande approssimazione dai conduttori delle linee elettriche aeree per i quali la condizione di flessibilit assicurata dalla grande lunghezza di cavi in relazione al loro diametro L espressione generale per la curva cercata la seguente 0 koosi 4 C C 2 6 1 1 Le due costanti arbitrarie di integrazione C e C devono essere determinate in base alle coordinate dei punti iniziali e finali della campata In altre parole assegnati due punti nello spazio e un valore 42 per il parametro di tesatura k esiste una ed una sola catenaria che passa per i punti dat
143. te della consistenza della rete elettrica italiana costituita dalle linee a media e bassa tensione tensione 40 kV che rappresentano lo stadio finale del processo di produzione trasmissione e distribuzione dell energia elettrica e che si presentano quindi con una densit nettamente maggiore sul territorio rispetto alle linee a tensione pi elevata mediamente i km di linee con tensione 40 kV rappresentano circa il 5 del totale 27 2 5 Caratteristiche delle cabine elettriche 2 5 1 Cabine elettriche Nell ambito dei sistemi di distribuzione e trasformazione dell energia elettrica le cabine elettriche rivestono un ruolo di fondamentale importanza costituendo dei nodi della rete di distribuzione in cui si attua la trasformazione e lo smistamento dell energia Per cabine di trasformazione s intende il complesso di conduttori apparecchiature e macchine atte a trasformare la tensione fornita dalle linee di distribuzione a media tensione per esempio 20 kV ai valori di alimentazione delle linee in bassa tensione per esempio 220 380V La cabina di trasformazione costituisce quindi un sistema elettrico collegato ad una linea di media tensione MT e ad una linea di bassa tensione BT Vi sono poi le cabine di smistamento che consentono di derivare da una o pi linee di MT un maggior numero di linee ancora in MT senza operare alcuna trasformazione In genere le cabine espletano entrambe le funzioni di trasmissione e
144. tela della popolazione sono state avviate attivit di ricerca mirate allo studio ed al perfezionamento di possibili tecniche di riduzione dei campi magnetici a 50 Hz In questa sezione verranno esaminati i principali metodi atti a mitigare il campo suddetto I metodi a cui si pu ricorrere per controllare il campo magnetico generato dalle linee elettriche aeree sono sostanzialmente due 88 la riconfigurazione dello schema dei conduttori l aggiunta di circuiti di compensazione Per ridurre il campo agendo sullo schema dei conduttori necessario tener presente che in un punto qualunque dello spazio il campo dipende oltre che dalla corrente dalla disposizione geometrica dei conduttori dalla loro distanza nonch dalla loro distanza reciproca Ottimizzando la disposizione dei conduttori e compattandoli stata osservata una riduzione del campo magnetico rispetto a quello associato ad una linea tradizionale che non supera il 50 nella zona sottostante la linea ed un attenuazione di circa il 30 nelle zone pi distanti Allo scopo di ottenere un ulteriore mitigazione dei valori di campo magnetico bisogna ricorrere alla soluzione delle fasi sdoppiate o split phase In questo modo una o pi fasi vengono suddivise in due o pi conduttori combinando quindi l effetto di cancellazione legato alla sequenza delle fasi con la riduzione dell intensit della corrente circolante nei singoli conduttori da notare
145. tenziale tra i conduttori e tra questi e la terra In questo caso la conduttanza dovuta ai fenomeni di ionizzazione gli elettroni presenti nell aria per ionizzazione da parte di raggi cosmici o di radiazioni terrestri sottoposti al campo elettrico vengono accelerati e se il campo sufficientemente intenso hanno energia per ionizzare altre molecole che vengono urtate provocando cos un andamento a valanga e perci una scarica Il fenomeno limitato agli strati d aria pi vicini al conduttore dove massima l intensit di gradiente di potenziale e si manifesta con una zona di luminosit bluastra attorno al conduttore da cui il nome effetto corona e con il caratteristico ronzio Le perdite per effetto corona si verificano solo quando il gradiente di potenziale sulla superficie del conduttore supera la rigidit dielettrica dell aria che in condizioni ambientali normali di circa 30 kV m Indicando con E il valore efficace della tensione di fase del sistema l effetto corona si manifesta quando E gt E con E tensione critica che dipende dai parametri geometrici della linea e dalle condizioni dell aria OT i 2 7 4 2 2 d m il coefficiente di scabrosit del conduttore che tiene conto dell aumento del gradiente di potenziale sulla superficie del conduttore originato dalla presenza di irregolarit sulla superficie stessa Gd ladensit relativa dell aria ed uguale a DICE 273 0 p la pressione
146. tica Induzione magnetica Esposizione cm elettrodomestico vicino elettrodomestico 30cm elettrodomestico V m aT uT Trapano 800 16 Minuti Apriscatole elettrico 2000 30 Secondi Forno elettrico 4 1000 20 Alcune ore Rasoio elettrico 100 a 1 cm 1500 a 1 cm 9 Minuti Asciugacapelli 80 2500 7 Minuti Illuminazione alogena 12 12 a 50 cm Ore Coperta elettrica 4500 a 1 cm 30 a 1 cm Ore Ventilatori 180 40 Alcune ore Sega circolare 1000 25 Minuti Lampada da 325W 2500 Minuti Saldatrice Aspirapolvere 90 800 20 Minuti Casco asciugacapelli 2500 Minuti TV a colori 90 500 4 Ore Riscaldamento elettrico a Pavimento 20 12 Molte ore Frullatore 00 700 10 Minuti Lampada a incandescenza 400 4 Ore Hi Fi Radiosveglia 80 5 5 a 20 cm Molte ore Monitor computer 0 25 0 25 Alcune ore Ferro da stiro 20 30 0 4 Alcune ore Macchina del caff 30 2 5 0 15 Minuti Frigorifero 10 1 7 0 3 Alcune ore Tostapane 40 18 0 7 Minuti Tabella 2 1 Campo elettrico ed Induzione magnetica prodotto da vari tipi di elettrodomestici il simbolo indica un valore di campo elettrico induzione magnetica confrontabile con il fondo elettromagnetico sono riportati solo i valori massimi 2 4 Rete elettrica italiana di trasmissione La rete elettrica di trasmissione nazionale costituisce l ossatura principale del sistema di trasporto dell energia elettrica si interconnette con le reti elettriche dei Paesi confinanti q
147. tica in ogni punto viene calcolata come somma vettoriale delle induzioni dovute alle correnti dei vari segmenti rettilinei Il valore efficace viene quindi determinato come la radice quadrata della somma dei quadrati dei valori efficaci delle componenti spaziali della induzione magnetica Il setup comprende una prima riga con i dati relativi alle coordinate Xinf Yint del punto in basso a sinistra e Xsup Ysup del punto in alto a destra del rettangolo di valutazione Sulla stessa riga vanno impostati il passo l altezza di stima ed il numero di segmenti in cui suddividere ogni conduttore quest ultimo va considerato per i cavi non elicordati infatti per questi ultimi il programma imposta automaticamente il numero di segmenti dividendo per 8 il passo delle eliche e una riga per ogni conduttore comprendente Xini Vini Zini COOrdinate del conduttore al punto di partenza Zmin altezza del conduttore a met campata Xfines Yfine Zfine COOrdinate del conduttore al punto di arrivo corrente e fase di ogni conduttore A e pene a raggio e passo che vanno impostati a 0 per cavi non elicordati Per i cavi elicordati basta dare le coordinate del solo cavo 1 il programma calcola dal raggio della corda automaticamente le posizioni dei cavi 2 e 3 Per poter eseguire il calcolo necessario preparare il setup con blocco note con le modalit descritte 102 Esempi di setup singola terna O 10 100 10 0 500
148. to mantello I fili elementari di acciaio hanno peso specifico di 77 N dm e carico di rottura unitario minimo di 1176 N mm Per il calcolo della sezione conduttrice e della resistenza elettrica per corde bimetalliche si considera solamente la sezione di alluminio perch la corrente condotta dall acciaio trascurabile infatti la resistivit elettrica dell acciaio molto maggiore di quella dell alluminio e la sezione circa 5 7 volte pi piccola Pertanto la resistenza elettrica dell acciaio risulter molto maggiore di quella dell alluminio trattandosi di resistenze in parallelo la resistenza equivalente coincide praticamente con quella dell alluminio Per il computo del carico di rottura sono invece presi in considerazione entrambi i materiali Fune di guardia nelle linee sono presenti anche dei conduttori o corde di guardia montate in cima ai sostegni in numero di uno o di due a seconda del tipo di sostegno che servono a proteggere le linee dalle sovratensioni di origine atmosferica Fungono in pratica da parafulmini e convogliano a terra mediante i sostegni a cui sono collegate e ai relativi impianti di terra le correnti impulsive generate dai fulmini Altro loro compito quello di mettere in parallelo tutti i sostegni in modo da ridurre la resistenza totale della linea Sono 44 costituite da corde di fili di acciaio zincato o di alumoweld costituito da acciaio ricoperto da uno strato di allumin
149. torie I limiti di questo tipo di studio sono diversi molti di essi risultano carenti sul piano della significativit statistica a causa della 70 bassissima incidenza delle patologie considerate o per la scelta dei gruppi di piccole dimensioni sono assai frequenti discordanze nei risultati tra indagini simili non mancano anche se sono in minoranza lavori con risultati completamente negativi esiste solo in pochi casi una relazione dose risposta le evidenze di laboratorio sono del tutto insufficienti non stato finora possibile suggerire un meccanismo biologico plausibile per spiegare i risultati degli studi Perch un indagine abbia valore ovvero per accertare l esistenza di un rapporto causa effetto tra esposizione e malattia ed eventualmente individuare un valore di soglia bisogna invece che siano verificate alcune condizioni e deve esistere una relazione dose risposta e devono aversi dei riscontri di laboratorio e deve essere identificato un meccanismo biologico plausibile che spieghi i risultati epidemiologici Queste condizioni corrispondono in parte ai cosiddetti criteri di Hill 1965 che giudicano la qualit di uno studio epidemiologico prendendo appunto in considerazione la significativit statistica la consistenza tra studi diversi replicabilit l esistenza di una relazione dose risposta l evidenza di laboratorio esperimenti in vitro e in vivo e la plausibilit biologica Nel settore delle
150. ttivamente al sostegno e al conduttore dato che tra i vari elementi c una certa libert di movimento rotatorio si realizza un collegamento abbastanza flessibile Il numero di elementi costituenti la catena di isolatori stabilito in base alla tensione di esercizio della linea I principali materiali costituenti gli isolatori sono il vetro sodocalcico temperato per parti isolanti la ghisa malleabile per le cappe l acciaio inossidabile per le copiglie Tutti i materiali devono essere resistenti alla corrosione o resi tali mediante zincatura a caldo Il vetro nettamente preferito alla porcellana per il minor costo per la maggiore possibilit di controllo della omogeneit della massa dell isolatore e per la totale evidenza da terra dei guasti lungo la linea Sostegni per le linee i sostegni hanno la funzione di mantenere i conduttori lontani tra loro dal terreno e da eventuali corpi estranei Essi hanno diverse caratteristiche a seconda del livello di tensione della rete cui sono destinati delle sollecitazioni meccaniche e del tipo di materiale usato I sostegni solitamente adottati nel nostro Paese per le linee di trasmissione e distribuzione ad alta tensione sono in 46 traliccio di acciaio o cemento armato mentre per la media e bassa tensione si usano maggiormente sostegni di cemento armato o di legno 2 6 2 Linee elettriche in cavo Per cavo elettrico si intende un insieme di conduttori riuniti tra loro
151. uali Francia 25 Svizzera Austria Slovenia e mediante cavo ad olio fluido posato sul fondo del mare con la Grecia queste interconnessioni permettono fra l altro l affidabilit del sistema elettrico del nostro Paese Loti r 0 linne OW Km 9 342 Unse 220 kV Km 1173F nio de b re Une a 12051504 Km 32719 bso 40 BO Km 4436 Uta e coppa una Cemi donne sella sete DID LV Cesi che mrono manhe sulla voto 20V O Sarei nemmizo OI IV mon a mame e programmo Mo iv O Figura 2 2 Rete elettrica italiana a 380 220 kV ENEL 2001 Tramite la societ Terna ed Enel Distribuzione l ENEL proprietaria della maggior parte della rete di trasmissione nazionale e di gran parte delle reti di distribuzione Negli ultimi trent anni le linee elettriche di trasmissione L1 dell energia elettrica a 380 kV sono passate da 250 km ad oltre 9 000 km mentre la rete di distribuzione L3 da 300 000 a 900 000 km Le Ferrovie dello Stato gestiscono inoltre una rete di circa 9 000 km di elettrodotti di cui 6 300 a tensione gt 132 kV Le cabine primarie C1 sono attualmente oltre 1 400 mentre quelle secondarie C2 sono oltre 300 000 Inoltre sono presenti 83 stazioni di trasformazione S1 e S2 a 380 KV e 116 stazioni di trasformazione a 220 KV 26 In tabella 2 2 riportata la lunghezza delle linee elettriche della rete dell ENEL aggiornata al 2001 le superfici regionali sono ricavate dai dati ISTAT de
152. un cavalletto di legno nel caso di misure effettuate su linee elettriche vi sono altri elementi come le perdite elettriche per effetto dell umidit o di impurit oppure la presenza di armoniche della frequenza fondamentale di 50Hz che possono influenzare la bont della misura 5 3 Misure di campi magnetici Esistono due tipi di misuratori di campo magnetico Misuratori ad induzione a bobina protetta Misuratori ad effetto Hall Nei misuratori ad induzione il campo magnetico viene rilevato in funzione della forza elettromotrice indotta su una serie di spire di materiale conduttore immerse nel campo Per determinare il valore effettivo dell intensit di campo e la sua direzione viene ruotata la bobina opportunamente schermata fino a rilevare il massimo valore Il rilevatore un normale voltometro per la misurazione della corrente indotta Questi misuratori hanno dimensioni compatte e sono alimentati a batteria sono perci adatti a svolgere misurazioni sul campo Nei misuratori ad effetto Hall vi un semiconduttore percorso da corrente ed immerso in un campo magnetico nel quale si crea una differenza di potenziale trasversale Quest ultima dovuta alla deviazione delle cariche in moto sotto l effetto del campo magnetico 87 Il valore di campo magnetico ha una variabilit temporale causata dalle variazioni istantanee delle corrente circolante ed una variabilit spaziale che presenta i picchi di massimo v
153. ura dei due diversi comportamenti a scopo esplicativo MappeBLF EFC400 Figura 6 21 Schematizzazione della segmentazione di un cavo elicordato con MappeELF ed EFC400 Ci nonostante si pu affermare che comunque i risultati ottenuti dalle due simulazioni con EFC400 e MappeELF sono compatibili nell ordine del 3 circa 124 6 7 Nozioni di Arcview Gis Il sistema informativo geografico GIS un insieme di strumenti informatici concepito per descrivere ed analizzare elementi eventi e fenomeni inerenti la superficie terrestre Il GIS consente di creare mappe integrare informazioni visualizzare scenari risolvere complessi problemi e sviluppare effettive soluzioni esprimibili sia in forma cartografica che nella forma quali quantitativa Il GIS lavora con due fondamentali tipi di modelli geografici il modello vettoriale ed il modello raster Nel modello vettoriale le informazioni di punti linee poligoni sono codificate e memorizzate come collezione di coordinate x y Il modello raster stato sviluppato per gli elementi continui ed costituito da un insieme di celle regolari rappresentanti ciascuna uno specifico valore Per essere utilizzati all interno del Gis i dati devono essere rappresentati in formato digitale Arcview software commercializzato dalla ESRI Enviroment Systems Research Institute uno di questi prodotti Il programma lavora con informazioni georeferenziate correlando biunivocamente elementi gra
154. utazione dei livelli di campo attesi Tali simulazioni sono state effettuate all altezza di un metro dal suolo con un numero di segmentazioni per conduttore pari a 20 nel caso di linee aeree I dati sono stati elaborati graficamente con Excel Sono di seguito riportati i risultati delle simulazioni effettuate 6 6 1 Configurazioni standard esaminate Configurazione A consta di un elettrodotto a 110 kV composto da una sola campata rettilinea a livello i riferimenti geometrici relativi alla configurazione sono riportati in tabella 6 1 Xin Yin Zini Xm Ym Zm Xfine Y ine Zfine Raggio Tensione Corrente Fase mM m m m m m m M m m V A 0 Traliccio 1 Met campata 2 Conduttore 1 0 3 5 16 50 3 5 8 100 3 5 16 0 010916 110000 645 0 Conduttore a 0 3 18 5 50 3 9 100 3 18 5 0 010916 110000 645 120 Conduttore 3 0 5 14 50 5 7 100 5 14 0 010916 110000 645 240 Tabella 6 1 Riferimenti geometrici della configurazione A 109 sm dei Figura 6 6 Campata a livello Singola terna Il grafico 6 1 mostra l andamento delle distribuzioni dei valori d induzione magnetica ad una distanza x 50 m pari alla met della campata campata singola z 1 m EFC400 MappeELF 18 B microtesla 15 10 5 0 5 10 15 y m Grafico 6 1 Andamento d
155. velocit di deriva diciamo che la densit di corrente misurata in A m data da J nq 1 3 8 Il passaggio di corrente elettrica in regime stazionario in conduttori metallici regolata dalla Legge di Ohm AV RI 1 3 9 dove R una costante di proporzionalit detta resistenza elettrica Per conduttori omogenei a sezione costante 1 1z ra 1 3 10 Quest equazione anche detta seconda legge empirica di Ohm 1 la lunghezza valutata nella direzione della corrente ed S la sezione p la resistivit elettrica del materiale e o 1 p la conducibilit elettrica In un mezzo conduttore J f E se siamo in presenza di mezzi conduttivamente lineari ed isotropi ohmici si ha J 0E 1 3 11 L equazione precedente rappresenta la Legge microscopica di Ohm Le relazioni esposte tra campo elettrico carica e corrente elettrica sono completate dalla Legge di conservazione della carica la quale dice che in un sistema isolato la somma algebrica delle cariche elettriche si mantiene costante nel tempo Questa legge insieme alle altre ci permette di riscrivere il tutto nella seguente forma Gna pav 1 3 12 A dt y con p densit di carica distribuita nel volume V racchiuso nella superficie p dg dt dt elemento di volume 1 4 IL campo magnetico In regime statico il campo magnetico viene definito come quella regione dello spazio che si estende attorno ad un corpo che percorso da corrente elettrica detto sorgente d
156. vo sia domestico Nel presente elaborato vengono presi in considerazione i campi elettromagnetici a bassa frequenza in particolare i cosiddetti campi ELF Extremely Low Frequency che hanno come sorgenti le linee di trasmissione e distribuzione dell energia elettrica e le cabine di trasformazione In tale panorama risulta di sempre maggiore interesse l uso di modelli matematici in grado sia di evidenziare potenziali situazioni territoriali critiche in ambito ambientale e sanitario sia di analizzare diverse possibili soluzioni di mitigazione degli stessi valori di campo In questo senso l obiettivo del lavoro di tesi stato principalmente quello di sviluppare ed applicare in collaborazione con ARPA di Rimini un modello di calcolo MappeELF per la stima dei livelli di induzione magnetica generata da linee elettriche aeree e cavi interrati MappeELF stato quindi messo a confronto con un modello commerciale gi in uso EFC400 L interconfronto fra i modelli stato eseguito attraverso l esame di alcune configurazioni standard per le sorgenti Una volta acquisita la capacit di utilizzare correttamente i due modelli si proceduto alla verifica dell accordo fra i valori sperimentali d induzione magnetica rilevati sul campo e quelli stimati inserendo i dati delle configurazioni reali degli elettrodotti nei modelli di calcolo Lo stesso tipo di verifica fra valori stimati e misurati stato effettuato anche per uno degli elem
157. zione cicardiana della melatonina da parte dell epifisi determinata dal foto periodo ambientale in cui l animale vive La luce determina la cessazione di produzione della melatonina mentre durante le ore notturne la produzione di questo ormone sale ad alti livelli Numerosi studi dimostrano che l aumentata secrezione di melatonina durante la notte appare notevolmente attenuata dall esposizione ai CEM a bassa frequenza tale secrezione risulta inoltre ritardata di circa due ore Il meccanismo attraverso cui i campi alterano il ritmo di secrezione per non stato ancora definito Diverse ricerche hanno utilizzato test in vivo per studiare l azione epigenetica dei campi magnetici a bassa frequenza nel caso di tumori della pelle al fegato al cervello e alla mammella nei roditori Tre studi sulla promozione del tumore della pelle Mc Lean et al 1991 Rannurg et al 1994 non hanno provato alcun effetto di promozione di tumori indotti chimicamente legato all esposizione continua o intermittente a campi magnetici a frequenza industriale Studi sul tumore della mammella sviluppato in roditori trattati con cancerogeni chimici hanno indicato un effetto promotore dei campi magnetici ELF nel range 0 01 30 mT Beniashvilli et al 1991 Loscher et al 1993 Mevissen et al 1993 1995 Baum et al 1995 Loscher e Mevissen 1995 L ipotesi che stata fatta che l incremento dei tumori sui topi esposti ai campi elettromagnetici sia d
158. zione di raggio vettore r rispetto ad un sistema di riferimento fisso iyeye ren 1 3 3 47 i r r Considerata una porzione elementare dS di una superficie S dS dS con versore normale all elemento di superficie e dS area dell elemento di superficie stesso Si definisce flusso elementare del vettore A attraverso l elemento di superficie dS la quantit d A AdS AfidS AdS cos 1 3 4 dove 0 l angolo formato da ed A Il flusso del vettore A attraverso l intera superficie S sar A d A A ds 1 3 5 L enunciato del teorema di Gauss dice che il flusso del campo elettrostatico nel vuoto Eo attraverso una superficie chiusa qualunque S pari alla somma algebrica nel caso di distribuzione continua di cariche all integrale delle cariche contenute all interno di S divisa per o A a pato i P E E dS L0m 1 3 6 s 0 Possiamo ora introdurre il teorema della divergenza il quale stabilisce che il flusso di un vettore E attraverso una superficie S pari all integrale della divergenza di E divE calcolato sul volume t racchiuso da S Da tale teorema si ricava la prima equazione di Maxwell eq 1 3 7 che rappresenta sostanzialmente l equivalente del teorema di Gauss da VET CRONO 1 3 7 Considerando un conduttore all interno del quale si hanno n portatori di carica liberi per unit di volume ciascuno di carica q considerate vale

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