Energetyczne starcie, czyli HVDC vs HVAC oraz krótka rozkmina o polu EM

Najpierw pogadajmy o fizyce…

Pole elektryczne jest to pole wywołane przez ładunki elektryczne i charakteryzuje się tym, że na nieruchome ciała naładowane lub cząstki elementarne umieszczone w nim działa siła. Pomiędzy jonosferą a ziemią, pole to ma natężenie od 100 do 500 V/m (voltów/metr). Dla porównania i uświadomienia tej wielkości, przeciętne wartości natężenia pola elektromagnetycznego pod liniami energetycznymi są następujące:

- pod liniami 110 kV – 0,5-4,0 kV/m (500-4000 V/m);
- pod liniami 220 kV/400kV - 5,0-10,0 kV/m (5000-10000 V/m);
- 50m od linii 400 kV – mniej niż 0,5 kV/m (500 V/m).

Z definicji pola elektromagnetycznego wynika, że jest ono układem dwóch wzajemnie powiązanych pól: elektrycznego i magnetycznego, a w każdym jego punkcie jest możliwe określenie wektorów natężenia pola elektrycznego E i magnetycznego H.

Podsumowując – linie napowietrzne wysokiego napięcia wytwarzają pole elektryczne, gdy są pod napięciem, oraz pole magnetyczne, gdy przepływa przez nie prąd. Wartości pola elektromagnetycznego pod liniami wysokiego napięcia wykazują ekstremalne wartości, a co za tym idzie mają bardzo niekorzystny wpływ na ciało człowieka (o tym na końcu artykułu).

O czym będziemy się rozwodzić?

Przypomnijmy, że HVDC to High Voltage Direct Current, a HVAC to High Voltage Alternating Current, czyli linia wysokiego napięcia prądu stałego i linia wysokiego napięcia prądu przemiennego.

Podzielmy więc rodzaje oddziaływań linii napowietrznych HVDC i HVAC na następujące kategorie:
- wpływ pola elektrycznego;
- wpływ pola magnetycznego;
- zakłócenia radiowe;
- hałas.

Wpływ pola elektrycznego

Ogólne badania pokazują, że wpływ pola elektrycznego na człowieka stojącego pod linią HVDC jest znacznie mniejszy niż pod linia HVAC. Z czego to wynika? Pole elektryczne HVDC stanowi kombinację pola elektrostatycznego wytworzonego przez napięcie sieciowe i pola ładunku przestrzennego wytworzonego przez tzw. wyładowanie koronowe (niezupełne, ulotowe). Tak zwane spark discharges w przypadku linii HVAC występują nawet do 100 razy na sekundę. A cóż to jest? Na „polski” można to tłumaczyć, że przechodząc pod linią wysokiego napięcia AC możesz się naelektryzować do tego stopnia, że możesz powodować wyładowania iskrowe. Znamy to z codzienności podczas ocierania się o sweterek czy balonik. Oczywiście w przypadku linii HVDC te zjawisko też występuje, ale znacznie rzadziej. Zazwyczaj oddziaływanie takiego pola na człowieka kończy się powstaniem włosków na rękach, czy gdziekolwiek ktokolwiek te włoski ma.


Na powyższym zdjęciu widać porównanie pomiaru pól elektrycznych linii 500 kV AC i DC (biegną równolegle). Na zdjęciu od razu widać różnice w konstrukcji słupów wysokiego napięcia dla poszczególnych linii. OK. Ktoś może zasugerować: pod linią DC jest nieco ponad 1000 V/m (voltometrów, 1000 wynika, że pomiar mnożymy razy 10 – notatka na mierniku), a pod linią AC nieco więcej. Jednak warto wziąć pod uwagę, że wskazówka wyszła po prostu poza skalę i przy zmianie zakresu (w tym mierniku zakres ustawiony na max) okazałoby się o ile rzeczywiście wartość pola elektrycznego AC jest większa od DC.

Ciekawym eksperymentem był pomiar indukowanych prądów pojemnościowych w dużych pojazdach rolniczych (ciągnik, kombajn), które regularnie pracowały pod liniami AC i DC. Opona takiego kombajnu posiada dużą rezystancję (około 10 megaohmów). Zgadliście. Poziom prądów pod linią AC był znacznie większy i osiągały niebezpieczne poziomy (nie pytajcie jakie poziomy, bo raz, że nie posiadam takich danych, a dwa, że nie ma to większego znaczenia).

Wpływ pola magnetycznego

Wpływ pola magnetycznego na człowieka jest bardziej negatywny od wpływu pola elektrycznego. W przypadku systemu przesyłowego AC zakres zmienia się od 10 do 50 µT (mikroTesli), podczas gdy w mieszkaniach (mowa o oddziaływaniu urządzeń AGD, RTV) wartość ta utrzymuje się na poziomie 1 µT. I tutaj od razu cios prosto w serce. Linia HVDC wytwarza takie samo pole magnetyczne co pole magnetyczne Ziemi. Pole to dla linii HVAC zmienia się w zależności od wartości prądu elektrycznego.


Porównanie wartości pól magnetycznych pod liniami HVDC i HVAC.

Zakłócenia radiowe

Zakłócenia radiowe wokół linii wysokiego napięcia występują z racji powstawania wspomnianego już wyładowania koronowego. Jednak w przypadku HVDC wyładowanie to występuje tylko wokół przewodu przy dodatnim napięciu, a w przypadku linii HVAC na wszystkich trzech fazach. Poziomy zakłóceń radiowych w przypadku tych pierwszych są nawet o 6-8 dB niższe niż w liniach HVAC. Wpływ na zakłócenia radiowe ma pogoda. Podczas deszczu linie AC przyczyniają się do wzrostu zakłóceń o 10 dB, podczas gdy linie DC obniżają je podczas opadów.

Hałas

I tutaj sprawa ma się ciekawie. Otóż gdy linie AC na razie pod każdym względem wypadają gorzej (tutaj też tak będzie, bo przy opadach deszczu czy mgle linia „pracuje” głośniej), to hałas generowany przez stacje przekształtnikowe DC potrafi przekroczyć dopuszczalne normy, stąd kolejny wydatek w postaci specjalnych ekranów dźwiękoszczelnych wokół całej stacji lub danego obszaru.

Podsumowując tę część artykułu można dojść do wniosku, że linie HVDC prawie pod każdym względem są korzystniejsze dla środowiska i ludzi.
Słupy HVDC zazwyczaj są budowane na napięcie 138 kV i większe. Systemy te wykorzystują tylko dwa przewody – dodatnie i ujemne. Jedną z ogromnych zalet tych linii jest fakt, że nie działają one z częstotliwością. Są zatem wykorzystywane do łączenia sieci energetycznych o różnych częstotliwościach, a więc systemy energetyczne o różnych parametrach (prostowanie i odwrócenie napięcia i sygnałów prądowych od AC do DC, a następnie do AC). Kolejna zaleta – konstrukcja słupów energetycznych. Są one o wiele węższe, co przedstawia poniższy rysunek. Mniej miejsca to mniejsza wycinka drzew, mniej materiałów, zmniejszenie kosztów i mamy kolejną nadwyżkę zalet nad liniami HVAC.

Wywołajmy internetową burzę wysokich napięć…

„...u elektryków i ich dzieci występuje większe ryzyko pojawienia się guzów mózgu. Częstotliwość dziecięcej białaczki jest wyższa u dzieci, które mieszkają w pobliżu linii przesyłowych przenoszących bardzo wysokie napięcia. Wystawienie na działanie linii przesyłowych wiąże się również z występowaniem większej liczby samobójstw”.

Cytat pochodzący z jednej ze stron typu „greenharmony”. Ocenę jego wiarygodności zostawiam Wam. Do czego zmierzam? W Internecie, jak i w mediach, natkniemy się na tyle samo przeciwników, co ludzi, którzy nie widzą żadnych przeciwwskazań mieszkania w pobliżu linii wysokich napięć (mówimy tu o co najmniej 220kV). Chciałbym, aby czytelnicy artykułu odnieśli się do cytatu w komentarzach i opisali tylko i wyłącznie na swoich obserwacjach (rodzina, bliscy, przyjaciele) skutki mieszkania przy takich liniach. Do czego zmierzam?

Nie mieszkam w pobliżu takiej linii. Jednak jako człowiek „siedzący” w temacie nie mogę przejść obojętnie obok ludzi nagle zaatakowanych przez raki, białaczki i inne okropne choroby spowodowane oddziaływaniem pola elektromagnetycznego. Otóż. Na studiach magisterskich na kierunku elektroenergetyka i elektrotechnika miałem przedmiot o projektowaniu linii wysokiego napięcia, budowie, polach elektromagnetycznych itd. Na pierwszych zajęciach wykładowca (z przyczyn takich a nie innych daruję sobie nazwę uczelni i nazwisko profesora) powiedział nam prosto w oczy: oddziaływania pola elektromagnetycznego na człowieka to taka sama bujdo-bajka jak dziura ozonowa. Bardzo długo i mądrze opowiadał. Druga sprawa. Poniższa tabela. Przedstawia natężenia pól magnetycznych w pobliżu urządzeń gospodarstwa domowego.


Wartości podane są w mikrogausach. Niektóre źródła (już ja znam te źródła) podają, że żeby zakłócić biologiczne funkcje człowieka, potrzeba zaledwie 2 miligausy. Jesteśmy otoczeni urządzeniami, które dziennie narażają nas na ogromne dawki gauso-pocisków. Najbardziej biedne są kobiety, które codziennie (lub nie) suszą włosy urządzeniem emitującym trzykrotną dawkę promieniowania emitowanego przez mikrofalówkę. Codziennie jesteśmy „zabijani” przez wszystko co zasilane przez napięcie w domu, jednak to stacje transformatorowe i linie wysokiego napięcia są tak zabójcze, że liczne strony, organizacje (nie wiadomo z jakich źródeł finansowane) czy pikiety mają codziennie solidną dawkę argumentów, aby wyrażać swoje oburzenie. I w końcu trzecia sprawa, najbardziej według mnie ciekawa. Dlaczego jednak tak wiele osób (w tym ja) tę sprawę bagatelizuje? Ponieważ w różnych krajach dość znacznie różnią się normy dopuszczalne składowych pola elektromagnetycznego. Wniosek? Ludzie w Afryce są bardziej odporni na działanie pola EM, ludzie w Azji mniej.

Chciałbym dodać parę słów od siebie. Osobiście nie wierzę w żadne negatywne działanie anten na dachach budynków, stacji transformatorowych (znam tak wielu ludzi pracujących 40 lat w takim miejscu i wszyscy żyją, wszyscy mają 4 kończyny i jedną głowę. Nikt nie ma raka.) czy linii WN. Oczywiście, że linie mają swoje „za uszami”. Wytwarzają hałas, psują krajobraz, sprawiają, że zapalają się jarzeniówki trzymane w dłoni... Ale nikt nie buduje się zaraz pod taką linią 400 kV, a i one są tak projektowane, by omijać z daleka wsie i miasta. 50 m od takiej linii poziom natężenia pola jest taki jak w przypadku linii 110 kV. Nikt się nie buduje w odległości 50 m od tak potężnych konstrukcji. Codziennie mamy wszyscy do czynienia z potężnymi dawkami promieniowania magnetycznego w domach. Każdy zna kogoś, kto ma na dachu potężny nadajnik czy antenę telefonii komórkowej. Czy oprócz artykułu w gazecie Fakt, na portalach typu ratujmyziemię.pl oraz zielonomi.pl ktokolwiek z Was był świadkiem wystąpienia jakichkolwiek (potwierdzonych przez lekarza) powikłań związanych z działaniem takiego pola? Bardzo proszę o podzielenie się taką informacją.

Nie miałem zamiaru nikogo urazić/zniechęcić/zachęcić do jakichkolwiek działań. Człowiek XXI wieku nie boi się tego, że jego roczne dziecko bawi się tabletem (potencjalnym źródłem promieniowania magnetycznego), a wierzy w działa elektromagnetyczne, którymi codziennie ostrzeliwuje nas wojsko czy rząd.

Uważam, że tym i poprzednimi artykułami podzieliłem się z Wami tym co wiem na temat ciekawszej strony energetyki. Jest jeszcze jeden ciekawy temat, który często pojawia się na ustach Polaków (zwłaszcza po burzach i wichurach) - Boże! Dlaczego tylko w Polsce linie średniego napięcia są napowietrzne, a nie podziemne, i zawsze jakieś drzewo musi spać na słup zasilający moją wioskę/miasto. Posiadam sporo materiałów na ten temat i mogę opisać co takiego nie pozwala ''schować'' wszystkich linii napowietrznych pod ziemię. Pozdrawiam.