Anlage
3 zum RdErl. vom 18.12.1998
(zu § 5)
Ermittlung der Feldstärke- und
Flussdichtewerte
- Anforderungen -
DIN VDE 0848-1 gilt für Mess- und Berechnungsverfahren zur Beurteilung der Sicherheit in elektrischen, magnetischen oder elektromagnetischen Feldern im Frequenzbereich von 0 Hz bis 300 GHz. Die folgenden Hinweise sind eine Anleitung zu einem praktischen und einheitlichen Vorgehen.
Die Einhaltung der Anforderungen nach der 26. BImSchV kann durch Berechnung, Messung, Herstellerangaben oder Vergleich erfolgen. Eine Übertragung von Ergebnissen bei vergleichbaren Anlagen ist dann möglich, wenn dies aufgrund von Anlagentyp und Randbedingungen begründbar ist (z.B. bei Standardanlagen).
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Rechnungen
Eine Reihe von Feldern, besonders im Rundfunkbereich
und bei Hochspannungsfreileitungen, lassen sich in der Regel mit guter
Genauigkeit berechnen. Dies gilt auch für komplexere Strukturen wie
Umspannwerke und Ortsnetzstationen, wenn die komplexen Randbedingungen
hinreichend bekannt sind.
Bei Berechnungsprogrammen ist die Genauigkeit der
Ergebnisse davon abhängig, wie gut Feldquellen und Randbedingungen in diesen
Programmen beschrieben sind. Für jedes verwendete Programm und jeden Typ von
Feldquelle muss mindestens einmal eine Vergleichsmessung vorgenommen worden
sein.
Die Beschreibbarkeit der Anlage durch die Rechnung für den
Einzelfall muss bei komplexen Randbedingungen durch stichprobenhafte
messtechnische Überprüfung sichergestellt werden. Rechnungen mit ausreichender
Genauigkeit sind nur mit den jeweiligen spezifischen Daten des Betreibers der
einzelnen Feldquelle durchführbar. Streufelder, wie sie im Arbeitschutzbereich
häufig auftreten, können in der Regel nicht berechnet werden.
Bei der Überlagerung von Feldern verschiedener Quellen
(z.B. mehrere Erdkabel in einer Trasse) ist zu beachten, dass eine
betragsmäßige Addition der Feldgrößen unrealistisch hohe Werte ergeben kann.
2
Messverfahren
2.1
Messgeräte
Die Messgeräte müssen den Anforderungen nach DIN VDE 0848-1
"Sicherheit in elektrischen, magnetischen und elektromagnetischen Feldern;
Mess- und Berechnungsverfahren", Beuth Verlag, Berlin (1995), genügen. Die
Messgeräte zur Beurteilung dieser Felder müssen je nach Frequenzbereich so eingerichtet
sein, dass sie die elektrische Feldstärke
E, die magnetische Feldstärke H,
die magnetische Flussdichte B oder
die Leistungsflussdichte S messen.
Die Messunsicherheit der Messgeräte sollte insgesamt +/- 25 % (+/- 2dB) nicht
überschreiten; Messgeräte für niederfrequente Magnetfelder sollten +/- 10 %
Messunsicherheit insgesamt nicht überschreiten.
2.2
Vorbereitung und Durchführung von Messungen
Zur Messvorbereitung empfiehlt sich folgende
Vorgehensweise:
- Einholen von technischen Angaben über die Feldquellen beim Betreiber
(Frequenzen, Generatorleistung, Strahlungseigenschaften, ggf. Modulation, Leiterströme
und -spannungen),
- Ermittlung von Expositionsbedingungen und Angaben zu den maßgebenden
Immissionsorten,
- Festlegung eines bewertbaren Betriebszustandes bei Anlagen mit wechselnden
Betriebsparametern,
- Auswahl von Messverfahren und -geräten entsprechend den technischen
Bedingungen,
- Abschätzung der zu erwartenden maximalen Feldstärke oder Leistungsflussdichte
vor Beginn der Messungen bzw. vor Inbetriebnahme einer Anlage,
- Messung, Protokollierung und Auswertung.
Die Messungen sind bei der höchsten betrieblichen
Anlagenauslastung durchzuführen; anderenfalls sind die Werte entsprechend
hochzurechnen.
Gemessen wird grundsätzlich ohne eine mögliche
Beeinflussung durch die Anwesenheit von Personen. Die Beurteilung der
Messergebnisse erfolgt auf der Basis der maximalen gemessenen Werte der
Feldstärke oder Leistungsflussdichte am Messort.
Die das Messgerät bedienende Person hat darauf zu achten, dass
sie sich während der Messung nicht zwischen Feldquelle und Feldsonde bzw.
Messantenne befindet und sich alle nicht mit der Messung beauftragten Personen
aus dem Bereich des Messortes entfernen.
Feldsonden mit isotroper Empfangscharakteristik, die durch
eine orthogonale Anordnung von drei Messwertaufnehmern / Detektorkombinationen
im Sondenkopf erzielt wird, liefern einen von Einfallsrichtung und Polarisation
des zu messenden Feldes weitgehend unabhängigen Messwert und sind Feldsonden
mit Richtcharakteristik vorzuziehen.
Feldsonden mit nur einem Messwertaufnehmer / einer
Detektorkombination oder Messantennen weisen eine Richtcharakteristik auf und
erfordern eine Orientierung der Sonde bzw. Antenne im Feld auf Maximumanzeige
am Messgerät. Dieser Maximalwert entspricht in vielen Fällen praktisch der
Ersatzfeldstärke nach DIN/VDE 0848-1 (Wenn der Quotient zwischen dem maximalen
und minimalen Messwert größer 3 ist, ist ein Fehler in der Größenordnung von
0,5 dB zu erwarten.). Bei bestimmten Feldkonfigurationen, z.B.
50-Hz-Drehstromfeldern, ist zur exakten Bestimmung der Ersatzfeldstärke die
Sonde nacheinander in x-, y- und z-Richtung auszurichten und aus den
EinzelMesswerten die Ersatzfeldstärke zu berechnen.
Treten am Messort gleichzeitig Felder von mehr als einer
Feldquelle auf, ist folgendes zu berücksichtigen:
- Sind die Grenzwerte im zu untersuchenden Frequenzbereich gleich, so können
die resultierenden Feldstärken mit breitbandigen Messeinrichtungen direkt
gemessen werden.
- Arbeiten die Feldquellen in Frequenzbereichen mit unterschiedlichen
Grenzwerten, so darf mit breitbandigen Geräten nur bei Einzelbetrieb der
Feldquellen gemessen werden, anderenfalls sind frequenzselektive Messsysteme
einzusetzen, oder es ist der niedrigste im Frequenzbereich vorkommende
Grenzwert zur Bewertung heranzuziehen.
- Bei Verwendung von Feldsonden oder Messantennen mit ausgeprägter
Richtcharakteristik sollte die Messung durch Abtastung des Raumes in Schritten
mit dem Öffnungswinkel der Antenne und Berücksichtigung der Polarisation mit
nachfolgender Berechnung der Feldstärke (Raumintegral) durchgeführt werden.
2.3
Besonderheiten in einzelnen Frequenzbereichen
2.3.1
Niederfrequenzbereich
Bei zeitabhängiger Richtung der Feldvektoren, z.B. Drehfelder von dreiphasigen
Leiteranordnungen, ist die mit eindimensionalen Messwertaufnehmern (Feldsonden
mit Richtcharakteristik) gemessene maximale Feldstärke immer kleiner als die
Ersatzfeldstärke. In diesem Fall muss in drei orthogonalen Achsen gemessen und
aus den Einzelmesswerten die Ersatzfeldstärke berechnet werden.
Es ist bei der Messung der elektrischen Feldstärke
besonders darauf zu achten, dass die Messergebnisse nicht durch die
feldverzerrende Wirkung von Personen oder Gegenständen, z.B. Messleitungen,
leicht veränderliche Bodenstrukturen und leichtveränderlicher Bewuchs,
unzulässig hoch beeinflusst werden. Objekte, die bei Messungen eine
unveränderliche Abschirmung hervorrufen (Bäume, Büsche), müssen berücksichtigt
und im Messprotokoll dargestellt werden. Deshalb werden die Geräte zur Messung
der elektrischen Feldstärke entweder an einer Isolierstange ins Feld gehalten
oder das Messgerät befindet sich auf einem Stativ, und die Messwertübertragung
erfolgt über einen Lichtwellenleiter zu einem abgesetzten Anzeigeteil. Auf
diesbezügliche Angaben des Geräteherstellers ist zu achten.
Bei inhomogenen elektrischen Feldern sind Verfahren zur
Bestimmung der elektrischen Ersatzfeldstärke (DIN VDE 0848-1) über die Messung des
Gesamtkörperableitstroms zugelassen, wenn der dabei entstehende Fehler bekannt
ist.
Bei inhomogenen magnetischen Feldern dürfen die maximalen
Feldstärken, gemittelt über eine kreisförmige Fläche von 100 cm², den
zulässigen Wert nicht überschreiten.
Nennenswerte Verzerrungen des magnetischen Feldes sind nur
durch Gegenstände aus ferromagnetischen Metallen (Stahlträger, Armierungen,
Blechtüren und -bedachungen, Fahrzeuge) zu erwarten. Personen beeinflussen das
magnetische Feld nicht, so dass die Messgeräte vom Messenden direkt ins Feld gebracht
werden dürfen.
Für die höchste betriebliche Anlagenauslastung sind die
Angaben aus der Anzeige nach § 7 zu verwenden. Dabei muss nur von einer
symmetrischen Strombelastung durch die Verbraucher und einer gleichmäßigen
Verteilung der Last ausgegangen werden. (In der Praxis ist dies nicht immer
gegeben, besonders bei Ortsnetzstationen kann die Unsymmetrie groß sein. Dies
wird aber weitgehend durch die Verwendung der höchsten betrieblichen
Anlagenauslastung berücksichtigt.) Wird die Anlage mit verschiedenen
Schaltzuständen betrieben, müssen alle Schaltzustände berücksichtigt werden,
die im Betrieb eine Wahrscheinlichkeit von über 5% pro Jahr haben.
Können die Messungen nicht bei der höchsten betrieblichen
Anlagenauslastung durchgeführt werden, muss bei Freileitungen mit einem
Feldberechungsprogramm auf diese Werte hochgerechnet werden, da z.B. die
Leiterseilhöhe nichtlinear vom Leiterstrom abhängt. Eine lineare Hochrechnung
mit dem Leiterstrom ist nur möglich, wenn sichergestellt ist, dass es keine
nichtlinearen Einflussgrößen gibt.
Werden für Standardanlagen (z.B. Kompaktstationen)
"Hersteller-Zertifikate" ausgestellt, so sind diese immer für die
höchsten betrieblichen Anlagenauslastungen zu berechnen oder bei diesen zu
messen. Die Bezugsebene für die Rechen- oder Messwerte bei
Elektroumspannanlagen liegt in 20 cm Abstand von der berührbaren und
zugänglichen Oberfläche.
Werden Messungen unter anderen als den höchsten
betrieblichen Anlagenauslastungen durchgeführt, ist zu berücksichtigen, dass
die Messgröße nicht immer eine reine Sinusschwingung ist. Im Hinblick auf die
Hochrechnung der Messergebnisse auf die höchste betriebliche Anlagenauslastung
müssen daher mögliche Oberwellen durch eine Spektralanalyse oder Breitbandmessung
berücksichtigt werden. Bei der Bestimmung der Gesamtexposition durch
verschiedene Anlagen einer Frequenz ist eine phasenrichtige Addition der
Feldgrößen einer betragsmäßigen vorzuziehen. Eine Addition der Beträge führt
immer zu einer konservativen Abschätzung der Gesamtexposition.
Liegen Felder von Anlagen der öffentlichen Stromversorgung
und Bahnstromanlagen gleichzeitig vor, so sind neben der Gesamtexposition auch
die Feldanteile für die jeweilige Frequenz anzugeben.
2.3.2
Hochfrequenzbereich
Für die Messung der elektrischen Feldstärke gelten nicht die
Abstandsforderungen von Personen und Gegenständen zur Feldsonde wie im
Niederfrequenzbereich. Ein Mindestabstand von 0,8 m zwischen Sondenkopf und
Messenden sollte allerdings nicht unterschritten werden.
In der Regel gibt es Probleme, wenn die Messung zur
Überprüfung der Einhaltung der Grenzwerte mit rundfunktechnischen Messgeräten
oder allgemeinen Messgeräten der EMV-Messungen durchgeführt werden, da von
diesen Geräten die Reflexionen nicht immer richtig berücksichtigt werden
können.
Die Reg TP verwendet für ihre Messungen im
Hochfrequenzbereich eigene Messvorschriften (BAPT 212 MV 20 "Selektive
Messung der örtlichen Amplitudenverteilung der elektromagnetischen Feldstärke
für Kontrolle der Feldstärkegrenzwerte nach DIN VDE 0848 T2 und T4", BAPT
212 MV 21 "Feldstärkemessungen für die Kontrolle der Feldstärkegrenzwerte
nach DIN VDE 0848 T2 und T4" und BAPT 212 MV 22 "Kontrolle der
Einhaltung der abgeleiteten Grenzwerte für direkt einwirkende Feldgrößen nach
DIN VDE 0848 T2 und T4 in Wohnungen und anderen Räumen", Reg TP, Mainz).
Wenn Berechnungen oder Messungen der Reg TP nachvollzogen oder überprüft werden
sollen, sind dabei diese Messvorschriften mit zu berücksichtigen. Die genannten
Messvorschriften können bei der Reg TP gegen ein Entgelt abgefordert werden.
Bei Immissionen durch Felder unterschiedlicher Frequenzen
sind die dafür vorgesehen Summenformeln zu verwenden (BAPT 212 MV 20 bzw. DIN
VDE 0848-2).
2.3.3
Gepulste Felder
Bei der Messung pulsmodulierter Felder mit Thermokoppler-Feldsonden,
insbesondere an Radaranlagen, sollte 1/10 des maximalen Messbereichs nicht
überschritten werden, da die Impuls-Spitzenleistung den Detektor zerstören kann
(Warnhinweise des Herstellers beachten!). Das gilt auch für Messungen mit
Kombinationen aus Höchstfrequenz-Leistungsmessern und angepassten Antennen,
sofern nicht zum Schutz des Leistungsmesskopfes und zur Messbereichserweiterung
zwischen Antenne und Leistungsmesskopf Dämpfungsglieder geschaltet wurden.
Dabei muss aber für die verwendeten Antennen die jeweils frequenzabhängige
Wirkfläche bekannt sein.
Die Messung der Exposition im Strahlungsbereich einer
Radaranlage ist z.B. wie folgt vorzunehmen:
- Die Rotations- oder Schwenkautomatik der Radarantenne wird außer Betrieb
gesetzt und die Antenne nacheinander so auf jeden der zu untersuchenden
Messorte gerichtet, dass sich dieser im Strahlungsmaximum befindet.
- Bei umschaltbarer Antennen- und Modulationscharakteristik ist diejenige mit
der höchsten Leistungsflussdichte am jeweiligen Messort zu wählen.
- Wenn keine dafür geeigneten Messgeräte zur Verfügung stehen, können zur
Kontrolle der Einhaltung der Spitzenwerte diese aus den Messwerten der mittleren
Leistungsflussdichte und den Parametern Impulsbreite und Pulsfolgefrequenz
errechnet werden.
Bei dem gleichzeitigen Vorliegen von Exposition durch
Feldstärken unterschiedlicher Frequenzen sind die dafür vorgesehen
Summenformeln zu verwenden (BAPT 212 MV 20 bzw. DIN VDE 0848-2).
2.4
Messorte und Messpunkte
Die Lage des Messortes sollte durch Entfernungsangaben zu mindestens zwei
Bezugspunkten und/oder Bezugslinien in horizontaler Ebene angegeben werden.
Messpunkte werden am jeweiligen Messort durch die Höhenangabe festgelegt.
Messorte und Messpunkte werden nach den jeweiligen
Erfordernis der maßgebenden Immissionsorte ausgewählt. Die Anzahl der
Messpunkte muss ausreichend sein, um alle für die Bewertung der Anlage
relevanten Inhomogenitäten des Feldes zu erfassen. Dabei ist davon auszugehen,
dass die Intensität des Feldes im Fernfeld mit der Funktion 1/r von der Quelle
abnimmt, wobei r den Abstand zur Quelle bezeichnet. Im Nahfeld ist eine
genauere Betrachtung erforderlich.
Bei Messungen niederfrequenter Felder im Freien unter
Hochspannungsleitungen und anderen homogenen Feldern genügt es im Allgemeinen,
an einem Messort einen Messpunkt in einer Höhe von 1 m über Standfläche und bei
Erdkabeln einen Messpunkt in einer Höhe von 20 cm vorzusehen.
Bei inhomogenen Feldern ist es in der Regel ausreichend,
Messungen in drei Höhen durchzuführen. Um die Vergleichbarkeit der
Messergebnisse zu gewährleisten, wird die Verwendung einheitlicher
Messpunkthöhen über der Standfläche (1,55 m, 0,90 m und 0,45 m) empfohlen.
2.5
Messprotokoll/Kontrollmessungen/Nachkalibrierungen
Messwerte sind mit der gesamten Messunsicherheit anzugeben.
Für
reproduzierbare Messergebnisse sollen im Messprotokoll folgende Angaben
enthalten sein:
- Standort/Betreiber
- Ort und Zeit der Messung
- Anlagenbezeichnung
- Typ, Fabriknummer
- Hersteller
- Baujahr
- Feldquelle
- Verwendungszweck
- Betriebsart
- HF-Arbeitsfrequenz, HF-Ausgangsleistung; NF-Amplitudenmodulation
- Betriebsspannung und -strom, Phasenlage, Mastbild und Bodenabstand der Seile
(Energieversorgungs- und Bahnstromanlagen)
- Expositionsdauer *)
- verwendete Messgeräte
- klimatische Bedingungen
- Lage der Messorte und Messpunkte
- Lageplan oder –skizze
- Messwerte mit Messunsicherheit
- Name des Messenden.
Die Einhaltung
eines Grenzwertes ist nur dann gegeben, wenn alle Messwerte zuzüglich der gesamten
Messunsicherheit unterhalb des Grenzwertes liegen.
Zur Sicherung korrekter Feldstärke- bzw. Leistungsflussdichtemessergebnisse sind in regelmäßigen Abständen Nachkalibrierungen der Messgeräte durch ein anerkanntes Kalibrierlabor oder durch den Hersteller zu veranlassen. Die Bescheinigung hierfür ist auf Verlangen vorzulegen.
*) Zur Beurteilung der Einhaltung der Anforderungen nach § 3 Satz 2 Nr. 1 ist die tatsächliche Einwirkungszeit der Messgröße am maßgebenden Immissionsort zu berücksichtigen und ggf. darzustellen