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EMF von Stromtechnologien
Die Abstrahlung einer 1000 kVA Anlage – auf der Niederspannungsseite /Kabelausleitung – kann ma-
ximale Felder in der Grössenordnung von typischerweise 50 μT bis 200 μT aufweisen, ausserhalb der Unterstation aber fallen die Werte auf 1 μT (Said et al., 2010). Bei entsprechender Auslegung/Materi- alwahl kann eine um Faktor 10 reduzierte Emission nachgewiesen werden: Merkpunkte und Grunds- ätze werden erarbeitet, um bei einem typ. 30 kVA, 20 kV/400 V Trafo in Häusern möglichst geringe EMF-Emissionen zu verursachen bzw. Immissionen zu vermeiden (Seymenliyski et al., 2018).
2.1.6 EMF der Wechselstrombahnen und deren Stromversorgung
Das Übertragungsnetz der Eisenbahnen weist eine Länge von ca. 2‘300 km auf. Seine Spannung ist mit 132 kV niedriger als im 50-Hz-Höchstspannungsnetz und wird durch zahlreiche Bahnkraftwerke (Fluss - und Hochdruckkraftwerke) sowie Frequenzumformwerke aus dem 50-Hz-Netz gespeist. Das Stromnetz der Bahnen wird mit 16.7 Hz betrieben. Die Fahrleitungsspannung beträgt 15 kV. Für das 132-kV-Hochspannungsnetz der SBB und die Unterwerke gelten die gleichen Aussagen wie in den Kapiteln 2.1.3 und 2.1.5. Die dreimal tiefere Frequenz der Magnetfelder führt zu entsprechend gerin- geren induzierten Spannungen. Deshalb gilt in nach NISV ein dreimal höherer Immissionsgrenzwert von 300 μT für 16.7 Hz-Magnetfelder.
Der vermehrte Einsatz von Leistungselektronik in Form von Frequenzumrichtern zur Deckung des steigenden Energiebedarfes der Bahn- und Elektrizitätsnetze, verursacht allerdings höhere Fre- quenzanteile als nur die Netzfrequenzen 16.7 Hz bzw. 50 Hz. Hochfrequente, überlagerte Ströme und Spannungen und daraus resultierende elektrische und magnetische Felder treten bis in den MHz-Be- reich auf (vgl. Kapitel 2.2.2). Dieser Befund wird auch durch die Vermessung eines italienischen Hoch- geschwindigkeitszuges (2-gleisig, AC 25 kV Trasse) bestätigt (Bellan et al., 2013). Die Stromquelle sitzt im Zug (Triebeinheit); die Resultate erlauben nun die max. Ströme zu bestimmen, welche ge- mäss, IEC 62236-2, 20083 die Feld-Limiten im Frequenzband von 60 bis120 kHz nicht überschreiten. Die Messungen zeigen allerdings auch, dass sowohl im unteren Frequenzband bis 160 kHz und wei- ter bis zu 1 GHz die EM-Felder nicht die obige IEC-Norm überschreiten. Die Emissionen sind stark vom Triebsatz / Leistung und vom Layout der Bahninfrastruktur abhängig (Einspeisung, Feeder, Erd- leitungen / Beiseil, Masterdung, Schiene usw.).
Die bauliche Infrastruktur des Schienennetzes bildet eine besondere Quelle für ausgedehnte magneti- sche Streuflussdichten, die aufgrund des Fahrbetriebs mit sich zeitlich und örtlich bewegenden Las- ten, grosse Strom-Schwankungen mit kurzzeitigen Maximalwerten aufweisen. Der Traktionsstrom wird einphasig über eine Fahrleitung zur Lokomotive herangeführt und der Rückstrom zum Unterwerk er- folgt über Schiene, Erdreich und Rückleiter-Erdungsseile entlang der Fahrmasten. Die Tatsache, dass der Betriebsstrom teilweise über das Erdreich geführt wird, ist bei Bahnen einzigartig und hat prinzipi- ell ein langsameres Abklingen der Magnetfelder mit zunehmenden Abstand r vom Gleis zur Folge (im Nahbereich proportional zu 1/r, vgl. Abbildung 1). Dieser Aspekt ist besonders bei Spitalinfrastrukturen nahe dem Geleise im Hinblick auf einen störungsfreien Betrieb von medizinischen Geräten wichtig, bei welchem das Layout der Trassen der Bahn einen entscheidenden Einfluss hat. So kann die fehlerfreie Funktion eines ECG-Gerätes (0.2 bis 0.4 μT) nur bei einer Distanz von 300 m gewährt werden (ohne Erdleiter), bei entsprechender Ausrüstung mit 2 Erdrückleitern verkleinert sich die Distanz auf 190 m (Schmautzer et al., 2010).
Die Reduktion des B-Feldes wird durch die Anbringung eines Erdrückleiters gemäss den rumänischen Staatsbahnen nachweislich reduziert. Das elektrische Layout der Elektrifizierung - mit/ohne Längs- booster und Erdrückleiter hat entscheidenden Einfluss auf die Reduktion der peripheren Magnetfelder
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