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12 Deutsche Bahn AG Forschungs- und Technologie-Zentrum BT 412 Völckerstr München 26. BlmSchV Nachweis der Grenzwerteinhaltung an an Schaltposten der 16 2/3-Hz-Energieversorgung

13 1 Inhaltsverzeichnis Seite Anlagen 1 Allgemeines 2 (Anlage 1) 2 Bauliches Konzept 2 (Anlage 2) 3 Entstehung elektrischer und magnetischer 3 Felder an Sp 3.1 Elektrisches Feld Magnetisches Feld 3 4 Messung des magnetischen Feldes Rundummessung an der Gebäudekante 4 (Anlage 3) 4.2 Messung am Abzweis Fernbahn 4 (Anlage 4) 4.3 Messung am Abzweig S-Bahn 4 (Anlage 5) 4.4 Auswertung der Messung Hochrechnung und Übertragbarkeit auf andere Sp 5 5. Vergleich mit den Grenzwerten 5 nach der 26. BImSchV 6. Zusammenfassung 5

14 2 1. Allgemeines Schaltposten (Sp) sind im Gegensatz zu Unterwerken (Uw) keine aktiv Energie einspeisenden Einrichtungen. Sie dienen lediglich dazu, größere Speiseabschnitte zwischen zwei Uw selektiv aufzutrennen bzw. befinden sich immer dort, wo weitere Strecken abzweigen bzw. getrennt mit Energie versorgt werden (siehe Prinzipschaltbild Anlage 1). Man mindert dadurch u.a. weitreichendere, betriebliche Auswirkungen von Oberleitungskurzschlüssen in einzelnen Speiseabschnitten. Da sich einspeisende Uw in mehr oder weniger größerer Entfernung von den Sp befinden, sind die am Sp zu messenden Abzweigströme zumeist deutlich niedriger als bei Uw. Wegen der linearen Abhängigkeit wirkt sich dies in gleicher Weise auf die magnetische Feldstärke (bzw. Flußdichte), die am Sp gemessen werden kann, aus. Alle aus dem Sp ausgeleiteten 15-kV-Einspeisekabel erzeugen jedoch weitgehend unkompensierte Magnetfelder, da in den Sp keine Kabel mit Schienenrückströmen eingeleitet werden. Bei einem Sp handelt es sich somit um eine einpolige Schaltanlage, in der sich prinzipiell keine kompensierenden Gegenmagnetfelder aufbauen können. 2. Bauliches Konzept Das Grundkonzept aller Sp ist gleich. An einen sog. Eigenbedarfs- und Fernwirkraum schließt sich die 15 kv-schaltanlage mit 6 bis 12 Schaltzellen an (siehe Grundriß, Anlage 2).

15 3 Aus den einzelnen Abzweigzellen werden die 15 kv-streckenspeisekabel durch das Fundament herausgeführt. Alle Streckenspeisekabel treten überwiegend auf der Gleisseite, d.h. auf Bahngrund, allenfalls an einer Stirnseite des Sp aus. Von dort verlaufen sie wiederum auf gleisnahem Bahngrund zum nächstgelegenen Einspeisemast mit Kabelendverschluß. 3. Entstehung elektrischer bzw. magnetischer Felder an Sp 3.1 Das spannungsabhängige elektrische Feld, das in den Schaltzellen die Größenordnung von 2 kv/m erreichen kann, wird durch das Gebäude um den Faktor abgeschirmt. D.h., an der Gebäudeaußenkante treten nur noch etwa 100 V/m auf. Eine noch größere Abschirmwirkung tritt auch an den einpoligen Kabeln mit hohem Dielektrikum und geerdeten Schirmmantel auf. In Anbetracht eines Grenzwertes von 10 kv/m bei Dauerexposition gemäß 26. BlmSchV kann das elektrische Feld folglich vernachlässigt werden. 3.2 Das linear stromabhängige magnetische Feld schwankt in gleichem Maße wie der Strom eines in der Nähe befindlichen elektrischen Leiters (Kabels). Für das magnetische Feld bedeuten metallene Schaltzellen sowie das Schaltpostengebäude kein Hindernis. Magnetische Felder unterschiedlicher Intensität sind deshalb auch außen rund um das Sp-Gebäude meßbar. 4. Messung des magnetischen Feldes Das magnetische Feld läßt sich an Schaltanlagen nicht berechnen, da die Stromschwankungen aller Abzweige zu groß sind. Zum pauschalen Nachweis der Grenzwerteinhaltung gemäß 26. BlmSchV wurde deshalb an einem ausgewählten, charakteristischen Sp eine Rundummessung vorgenommen. Der gewählte Sp speist in beiden Richtungen eine stark frequentierte, 2- gleisige Fernbahnstrecke sowie eine besonders stark belastete 2-gleisige S-

16 4 Bahn-Strecke (ET Triebwagen) mit 20-min-Takt. Die dabei auftretenden maximalen Abzweigströme sind bekannt. 4.1 Bei der Rundummessung außen entlang des Gebäudes treten Maxima nur im Bereich der Schaltzellen mit Kabelausleitungen auf. Dazwischen gibt es immer wieder Magnetfeld-Senken. Im Bereich des Eigenbedarf- und Fernwirkaumes waren die gemessenen Werte deutlich niedriger (siehe Meßwerte im Grundrißplan, Anlage 3) und wurden möglicherweise sogar von der nächstgelegenen Oberleitung beeinflußt. 4.2 Messungen am Abzweig Fernbahn Die Meßsonde wurde an der Gebäudeaußenkante in 1 m Höhe positioniert. Der horizontale Abstand zu den Kabeln im Zelleninnern betrug rd. 1 m. Bei einem Maximalstrom von etwa 400 A erreichte das magnetische Feld Spitzenwerte von rd. 44 μt (siehe Meßschrieb, Anlage 4). 4.3 Messung am Abzweig S-Bahn Durch den Einsatz von Wechselstrom-Triebwagen ET 420 als Vollzüge bzw. im Berufsverkehr als Langzüge wurde bei bekanntem, maximalen Abzweigstrom von rd. 760 A ein kurzzeitiges, maximales magnetisches Feld von etwa 115 μt gemessen (siehe Meßschrieb, Anlage 5). 4.4 Auswertung der Messung Aus den Messungen, die bei etwa gleichen Abständen zu den Kabeln durchgeführt wurden, läßt sich ein spezifischer Wert von etwa 11 bis 15 μt pro 100 A an der Gebäudeaußenkante bestimmen.

17 5 4.5 Hochrechnung und Übertragbarkeit auf andere Sp Aus den vorliegenden, bundesweiten 48-Std.-Jahresmessungen an allen Uw und Sp ist bekannt, daß Abzweigströme selbst an höchstbelasteten Sp kaum den Spitzenwert von 1000 A überschreiten. Hochgerechnet mit dem ermittelten maximalen spezifischen Wert ergäben sich somit maximal denkbare magnetische Feldstärken (Flußdichten) von etwa 150 μt Die Abstandsabhängigkeit für größere Entfernungen ergibt sich bei einpoligen Kabeln aus der Beziehung 1 : a. 5. Vergleich mit den Grenzwerten nach 26. BlmSchV Dieser maximal denkbare kurzzeitige Spitzenwert von etwa 150 μt ist somit nur halb so groß wie der Dauerexpositionsgrenzwert von 300 μt und nur ¼ des zulässigen Kurzzeit-Grenzwertes von 600 μt (in Summe über 1,2 Stunden pro Trag). Es ergeben sich somit zu den Vorsorge-Grenzwerten gemäß 26. BlmSchV nochmals zusätzliche Sicherheitsfaktoren. 6. Zusammenfassung Die Grenzwerte für das elektrische und magnetische Feld nach 26. BImschV werden selbst im unmittelbaren Nahbereich eines Schaltpostens sicher eingehalten. Diese charakteristische Betrachtung und Messung eines Schaltpostens ist praktisch auf alle anderen Sp Bauarten und -größen übertragbar.

18 6 Einzelfallbetrachtungen erübrigen sich. Die Protokolle aller Messungen können beim Forschungs- und Technologie-Zentrum eingesehen werden. Aufgestellt: München, den FTZ, BT 412

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