Bijlage toelichting 2.2 - 150-20 kV Onderstation A4-zone.pdf

150/20 kV Onderstation A4-zone 100 microtesla magneetveldcontour

Opdrachtgever

: Reddyn

Uitgevoerd door

: Qirion

Auteur

: Yuri van Geffen

Gecontroleerd door

: Bert Hollander

Datum

: 26-01-2021

Documentnummer

: RTO-802-EM100OS, v 1.2

COLOFON

Qirion Bij Qirion zijn de strategische kennis en kunde op het gebied van energieopwek, -opslag, energie-infrastructuren alsmede eindverbruikerstoepassingen gebundeld. Deze gebundelde kennis dient als basis voor het uitvoeren van turnkey projecten alsmede het doen van advisering en onderzoek. Daarmee wil Qirion het mogelijk maken dat haar klanten kunnen acteren als world class spelers.

Qirion B.V. Dijkgraaf 4, 6921 RL Duiven Postbus 50, 6920 AB Duiven Telefoon: (026) 844 71 17

Versie log

Fax: (026) 844 72 00

Versie 0.9 1.0 1.1 1.2

Datum 17-06-2020 24-06-2020 24-07-2020 26-01-2021

Auteur Y.R. van Geffen Y.R. van Geffen Y.R. van Geffen Y.R. van Geffen

Opmerking Concept ter accordering Reviewcommentaar B. Hollander verwerkt Opmerkingen M. Stam verwerkt Opmerkingen M. Oud verwerkt

© 2021, Qirion BV, Duiven Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, in enige vorm of enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen, of enige andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van Qirion.

150/20 kV Onderstation A4-zone - 100 microtesla magneetveldcontour

26-01-2021

Pagina 3 van 29

Samenvatting In de omgeving van Hoofddorp is er een toenemende vraag naar elektriciteit. In dit gebied wordt volop ontwikkeld en zorgen enkele sectoren gezamenlijk voor deze groeiende vraag naar elektriciteit. De grootste bijdrage wordt hierbij gevormd door datacenters, grote tuinders, de groeiende vraag van Schiphol en woningbouw. Met de verwachtte gebiedsontwikkeling wordt een dermate hoge toename van de elektriciteitsvraag voorzien welke niet met de beschikbare capaciteit van de omliggende 50kVstations is op te vangen. Ten behoeve van deze voorziene vermogenstoename is een nieuw 150/20kV onderstation A4-zone in de regio Haarlemmeer benodigd. Onderdeel van het voorbereidend onderzoek is de bepaling van de magnetische velden afkomstig van het station. Qirion is door Reddyn gevraagd om voor onderstation A4-zone in de eindsituatie van het onderstation de 100 microtesla magneetveldcontour te bepalen en te toetsen of deze geheel binnen de erfgrens van het station blijft. Dit rapport bevat de resultaten van deze studie. Door de Europese commissie worden grenswaarden aanbevolen voor de blootstelling van burgers aan elektrische en magnetische velden [1]. Deze grenswaarden gelden ook als aanbeveling in Nederland en voor 50 Hz magnetische velden bedraagt deze 100 microtesla.

Uit de uitgevoerde studie blijkt dat in de beoogde eindsituatie de 100 microtesla magneetveldcontour geheel binnen de erfgrens van het onderstation blijft. Bij de berekening van de 100 microtesla magneetveldcontour is uit gegaan van een worst-case situatie, waarbij alle stroomvoerende geleiders maximaal belast worden. Dit is een situatie die in de praktijk niet voor zal komen. De op deze wijze bepaalde omvang van de 100 microtesla magneetveldcontour kan dus gezien worden als een veilig en toekomstbestendig maximum.

150/20 kV Onderstation A4-zone - 100 microtesla magneetveldcontour

26-01-2021

Pagina 4 van 29

Inhoudsopgave 1

Inleiding ........................................................................................................................................... 5

2

Beschrijving onderstation A4-zone .............................................................................................. 6 2.1 Beoogde situatie .................................................................................................................... 6 2.1.1 Lay-out en bedrijfsvoering bij de eindsituatie ............................................................. 6

3

Uitgangspunten en rekenscenario’s ............................................................................................ 9 3.1 Uitgangspunten rekenmodel .................................................................................................. 9 3.2 Algemene rekenregels ........................................................................................................... 9 3.3 Rekenscenario’s ..................................................................................................................... 9

4

Resultaten magneetveldberekeningen ...................................................................................... 11 4.1 100 microtesla magneetveldcontour .................................................................................... 11

5

Conclusie ...................................................................................................................................... 13

Referenties ........................................................................................................................................... 14

150/20 kV Onderstation A4-zone - 100 microtesla magneetveldcontour

26-01-2021

Pagina 5 van 29

1 Inleiding ACHTERGROND In de omgeving van Hoofddorp is er een toenemende vraag naar elektriciteit. In dit gebied wordt volop ontwikkeld en zorgen enkele sectoren gezamenlijk voor deze groeiende vraag naar elektriciteit. De grootste bijdrage wordt hierbij gevormd door datacenters, grote tuinders, de groeiende vraag van Schiphol en woningbouw. Met de verwachtte gebiedsontwikkeling wordt een dermate hoge toename van de elektriciteitsvraag voorzien welke niet met de beschikbare capaciteit van de omliggende 50kVstations is op te vangen. Ten behoeve van deze voorziene vermogenstoename is een nieuw 150/20kV onderstation A4-zone in de regio Haarlemmeer benodigd. Qirion is door Reddyn gevraagd om voor onderstation A4-zone de 100 microtesla magneetveldcontour te bepalen. DOELSTELLING De doelstelling van dit rapport is inzicht te geven in de ligging en omvang van de 100 microtesla magneetveldcontour van onderstation A4-zone en te toetsen dat deze niet buiten de erfgrens van het onderstation treedt. REKENMETHODIEK Door de Europese commissie worden grenswaarden aanbevolen voor de blootstelling van burgers aan elektrische en magnetische velden [1]. Deze grenswaarden gelden ook als aanbeveling in Nederland en voor 50 Hz magnetische velden bedraagt deze 100 microtesla. Deze grenswaarde is ook van toepassing op kortstondige blootstelling van burgers.

Bij berekening van de 100 microtesla magneetveldcontour wordt daarom uit gegaan van een worst-case situatie, waarbij alle stroomvoerende geleiders maximaal belast worden. Dit is een situatie die in de praktijk niet voor zal komen. De op deze wijze bepaalde omvang van de 100 microtesla magneetveldcontour kan dus gezien worden als een veilig en toekomstbestendig maximum. LEESWIJZER Hoofdstuk twee geeft een beschrijving van de beoogde situatie bij onderstation A4-zone. In hoofdstuk drie worden de uitgangspunten beschreven die gehanteerd zijn om de 100 microtesla magneetveldcontour te berekenen. In hoofdstuk vier wordt het model en de resultaten van de berekening getoond. Hoofdstuk vijf sluit af met een conclusie. De bijlagen bevatten aanvullende informatie, waaronder de gedetailleerde uitgangspunten.

150/20 kV Onderstation A4-zone - 100 microtesla magneetveldcontour

26-01-2021

Pagina 6 van 29

2 Beschrijving onderstation A4-zone 2.1

Beoogde situatie

2.1.1

LAY-OUT EN BEDRIJFSVOERING BIJ DE EINDSITUATIE

Het plangebied van onderstation bevindt zich aan de zuidzijde van de Incheonweg te Rozenburg. Aan de noord- en zuidzijde wordt het perceel afgebakend door een sloot. Aan de oost- en westzijde grenst het perceel aan enkele kassen. Onderstation A4-zone is ontworpen als 150/20kV onderstation. Hierin zullen de 150kV stationsdelen eigendom van TenneT zijn en de 20kV stationsdelen en 150/20kV transformatoren eigendom van Liander. In het 150kV gedeelte is een 150kV-schakelinstallatie (type GIS) voorzien. Onderstation A4zone wordt aangesloten op de bestaande 150kV-onderstations Vijfhuizen en Nieuwe Meer. Op de 150kV installatie worden daarnaast de voorziene transformatoren van Liander, de compensatiespoelen en eventuele toekomstige verbindingen (middels reservevelden) aangesloten. In de beoogde eindsituatie worden zes 150/20kV 80MVA transformatoren geplaatst. Rekening houdend met een enkelvoudige storingsreserve kan hiermee een energievoorziening van 400MVA, N-1 veilig op 20kV niveau worden gecreëerd. De beoogde eindsituatie is weergegeven in Figuur 1 en Figuur 2.

Figuur 1: Lay-out stationsontwerp onderstation A4-zone, Eindsituatie (bron RTO-802-01-ST-CON.pdf), met kabels afgeknipt op de erfgrens, conform notitie [Referenties].)

150/20 kV Onderstation A4-zone - 100 microtesla magneetveldcontour

26-01-2021

Pagina 7 van 29

Figuur 2: Schematische weergave OS A4-zone (bron: RTO-802-01-ST-CON.pdf) Het station zal in de eindsituatie bestaan uit:  Vier nieuwe 150kV verbindingen t.b.v. de 150kV voeding;  Een nieuw gebouw met een dubbelrail 150kV GIS-installatie met sectioneringsscheiders;  Zes nieuwe trafocellen die geschikt zijn voor 150/20kV 80MVA transformatoren;  Een nieuw gebouw met vijf gesloten 20kV-schakelinstallaties type E (duplex configuratie, leverancier ABB). Alle 20kV-installaties hebben een bedrijfszeker vermogen van 80MVA;  Twee 150kV-laadstroomcompensatiespoelen. Voor de schakelinstallaties zijn de onderstaande velden voorzien:  De 150kV installatie 1 zal bestaan uit: o 4 voedende 2500A velden; o 2 koppelvelden, 4000A; o 1 railscheidingsveld, 4000A; o 6 transformatorvelden, 2500A; o 2 compensatiespoelvelden, 2500A; o 14 reserve 2500A velden.

150/20 kV Onderstation A4-zone - 100 microtesla magneetveldcontour

26-01-2021





De 20kV installaties 1,2,4 en 5 zullen bestaan uit: o 2 voedende 2500A velden; o 14 afgaande 630A velden. De 20kV installatie 3 zal bestaan uit: o 2 voedende 2500A velden; o 20 afgaande 630A velden.

Pagina 8 van 29

150/20 kV Onderstation A4-zone - 100 microtesla magneetveldcontour

26-01-2021

Pagina 9 van 29

3 Uitgangspunten en rekenscenario’s De gehanteerde uitgangspunten voor de magneetveldberekeningen van onderstation A4-zone zijn opgenomen in Bijlage 1, opgesplitst per spanningsniveau.

3.1

Uitgangspunten rekenmodel

Voor het berekenen van de magnetische veldsterkte wordt het softwarepakket EFC400 versie 2008 (build 2786) gebruikt. Met EFC400 worden de berekeningen driedimensionaal uitgevoerd, waarbij de relevante stroomvoerende delen van het hoogspanningsstation gemodelleerd worden. [EFC400: Programmatuur van Forschungsgesellschaft für Energie und Umwelttechnologie (FGEU, mbH, Berlin, Duitsland)].

3.2

Algemene rekenregels

De berekening van de 100 microtesla magneetveldcontour gaat uit van alle stroomvoerende geleiders met een spanning van 20 kV en hoger, binnen en buiten, zowel bovengronds als ondergronds. Voor de stromen door die geleiders zijn de volgende algemene rekenregels gehanteerd:

3.3



De magneetvelddempende invloed van mogelijk aanwezige afscherming of metalen omhulsels wordt niet meegenomen in de berekeningen;



De stromen in de geleiders van elk circuit, worden symmetrisch verondersteld;



De grootte van de rekenstroom voor een stroomvoerende geleider bedraagt 100% van de ontwerpstroom voor die geleider/verbinding;



De berekening wordt uitgevoerd voor beide mogelijke vermogensrichtingen in de rails van de 150kV en 20 kV schakelinstallaties;



Voor de stroomvoerende geleiders van de 150 kV kabels wordt bij de berekening ervan uitgegaan dat de richting van het vermogenstransport van de kabels het station in is;



De richting van het vermogenstransport van de afgaande 20kV kabels wordt verondersteld het station uit te zijn;



Voor stroomvoerende geleiders binnen het station wordt ervan uitgegaan dat de richting van het vermogenstransport van de hoge naar de lage spanning is;



Voor het railsysteem wordt verondersteld dat beide gehele rails de ontwerpstroom voeren.

Rekenscenario’s

Er zijn verschillende rekenscenario’s mogelijk, waarbij de scenario’s onderling verschillen door de gekozen combinatie van stroomrichtingen in de railsystemen van de 150kV schakelinstallatie en de vijf 20kV schakelinstallaties. Door de opstelling van de vijf 20kV schakelinstallaties naast elkaar, in dezelfde richting leidt het scenario waarbij de railsystemen gelijke stroomrichting hebben tot de hoogste magnetische veldsterkte en daarmee de grootste omvang van de 100 microtesla magneetveldcontour. Om het aantal berekeningen te beperken zijn alleen scenario’s met gelijke stroomrichtingen in de 20kV installaties doorgerekend. De 100 microtesla magneetveldcontour is in het horizontale vlak op meerdere hoogtes boven maaiveld berekend.

150/20 kV Onderstation A4-zone - 100 microtesla magneetveldcontour

26-01-2021

Pagina 10 van 29

De 100 microtesla magneetveldcontour is voor vier rekenscenario’s doorgerekend. Deze rekenscenario’s verschillen onderling door de gekozen stroomrichtingen in de railsystemen van de 150kV en 20 kV schakelinstallaties, zoals weergegeven in Tabel 1. Tabel 1: Gehanteerde stroomrichting per rekenscenario. Voor de leesbaarheid zijn verschillende stroomrichtingen verschillend van kleur weergegeven.

REKENSCENARIO’S 2 3

Railsysteem

1

4

150 kV installatie 1









20 kV installatie 1 t/m 5









Theoretisch zijn er 64 verschillende combinaties van vermogensrichtingen in de railsystemen mogelijk. Scenario’s met tegengestelde vermogensrichting in de vijf 20 kV installaties zijn niet beschouwd, omdat deze een lager resulterend magneetveld zullen hebben. De vermogensrichting is in alle 20kV installaties gelijk gehouden, wat leidt tot het grootste magneetveld. De gerapporteerde 100 microtesla magneetveldcontour van de eindsituatie wordt bepaald door de omhullende contour van de vier uitgevoerde berekeningen op de gespecificeerde hoogten; 0 meter en 2 meter boven maaiveld.

150/20 kV Onderstation A4-zone - 100 microtesla magneetveldcontour

26-01-2021

Pagina 11 van 29

4 Resultaten magneetveldberekeningen 4.1

100 microtesla magneetveldcontour

In Figuur 3 en Figuur 4 zijn de 100 microtesla magneetveldcontouren van onderstation A4-zone weergegeven voor de eindsituatie (blauw). De 100 microtesla contour is berekend op 0m en 2m boven maaiveld. De magneetveldcontouren zijn geprojecteerd op een luchtfoto van de beoogde locatie van onderstation A4-zone. Figuur 3 toont de 100 microtesla magneetveldcontour berekend op 0 meter boven maaiveld en de in Figuur 4 getoonde 100 microtesla magneetveldcontour is voor 2 meter boven maaiveld bepaald.

Figuur 3: 100 microtesla magneetveldcontour eindsituatie OS A4-zone (0 meter boven maaiveld)

150/20 kV Onderstation A4-zone - 100 microtesla magneetveldcontour

26-01-2021

Pagina 12 van 29

Figuur 4: 100 microtesla magneetveldcontour eindsituatie OS A4-zone (2 meter boven maaiveld)

Uit de berekeningen bij nominale belasting van alle componenten blijkt dat de 100 microtesla magneetveldcontour voor de eindsituatie van onderstation A4-zone geheel binnen de erfgrens van het onderstation blijft. In het gebied rondom onderstation A4-zone, wat toegankelijk is voor burgers, is het magneetveld ten allen tijden lager dan 100 microtesla.

150/20 kV Onderstation A4-zone - 100 microtesla magneetveldcontour

26-01-2021

Pagina 13 van 29

5 Conclusie Het doel van deze studie was tweeledig:  

Verschaffen van inzicht in de ligging van de 100 microtesla magneetveldcontour van onderstation A4-zone in de eindsituatie van het station; Verificatie dat de magneetveldcontour niet buiten de erfgrens van het station treedt.

Zoals uit de resultaten (zie hoofdstuk 4) blijkt, ligt de omhullende 100 microtesla magneetveldcontour in de beoogde eindsituatie in zijn geheel binnen de erfgrens van het onderstation. Op voor burgers toegankelijke locaties is geen sprake van overschrijding van deze waarde. Het beoogde stationsontwerp voldoet hiermee aan de geldende EU richtlijnen ten aanzien van blootstelling van de bevolking aan elektromagnetische velden [1].

150/20 kV Onderstation A4-zone - 100 microtesla magneetveldcontour

26-01-2021

Pagina 14 van 29

Referenties Onderstaande referentie is gebruikt:

[1] EU publicatie 1999/519/EG, ‘AANBEVELING VAN DE RAAD van 12 juli 1999 betreffende de beperking van blootstelling van de bevolking aan elektromagnetische velden van 0 Hz — 300 GHz’, 12 juli 1999 [2] RIVM, „Notitie 'Afspraken over de rekenmethodiek voor de “magneetveldzone” bij ondergrondse kabels en hoogspanningsstations behorende tot de Randstad 380 kV verbinding,” Op te vragen bij het RIVM via hoogspanningslijnen@rivm.nl, 3 november 2011.

150/20 kV Onderstation A4-zone - 100 microtesla magneetveldcontour

26-01-2021

Bijlage 1

Pagina 15 van 29

Uitgangspunten onderstation A4-zone

In deze bijlage zijn de gehanteerde uitgangspunten voor de magneetveldberekeningen van de 100 microtesla magneetveldcontour van onderstation A4-zone opgenomen.

150/20 kV Onderstation A4-zone - 100 microtesla magneetveldcontour

26-01-2021

Pagina 16 van 29

150/20 kV Onderstation A4-zone - 100 microtesla magneetveldcontour

26-01-2021

Pagina 17 van 29

150/20 kV Onderstation A4-zone - 100 microtesla magneetveldcontour

26-01-2021

Pagina 18 van 29

150/20 kV Onderstation A4-zone - 100 microtesla magneetveldcontour

26-01-2021

Pagina 19 van 29

150/20 kV Onderstation A4-zone - 100 microtesla magneetveldcontour

26-01-2021

Pagina 20 van 29

150/20 kV Onderstation A4-zone - 100 microtesla magneetveldcontour

26-01-2021

Pagina 21 van 29

150/20 kV Onderstation A4-zone - 100 microtesla magneetveldcontour

26-01-2021

Pagina 22 van 29

150/20 kV Onderstation A4-zone - 100 microtesla magneetveldcontour

26-01-2021

Pagina 23 van 29

150/20 kV Onderstation A4-zone - 100 microtesla magneetveldcontour

26-01-2021

Pagina 24 van 29

150/20 kV Onderstation A4-zone - 100 microtesla magneetveldcontour

26-01-2021

Pagina 25 van 29

150/20 kV Onderstation A4-zone - 100 microtesla magneetveldcontour

26-01-2021

Pagina 26 van 29

150/20 kV Onderstation A4-zone - 100 microtesla magneetveldcontour

26-01-2021

Pagina 27 van 29

150/20 kV Onderstation A4-zone - 100 microtesla magneetveldcontour

26-01-2021

Pagina 28 van 29

150/20 kV Onderstation A4-zone - 100 microtesla magneetveldcontour

26-01-2021

Pagina 29 van 29