תחום התדרים הנמוכים

שדות חשמליים ומגנטיים בתחום התדרים הנמוכים

הקרינה האלקטרומגנטית היא צירוף של שדות חשמליים ומגנטיים (שדות אלקטרומגנטיים) הנוצרים ע"י מטענים וזרמים חשמליים. בתדרים נמוכים, ובפרט בתדרי רשת החשמל, שני השדות (החשמלי והמגנטי) מתנהגים באופן עצמאי יותר, ונהוג להתייחס אליהם בנפרד.

השדה החשמלי תלוי בגודל המתח החשמלי. הוא קטן יותר בקרבת קווי מתח נמוך (ביתי) ועבור ציוד חשמלי ביתי, והוא גדול יותר בקרבת קווי מתח גבוה, עליון ועל.

השדה המגנטי תלוי בגודל הזרם החשמלי. הוא גדול יותר בקרבת מקומות בהם עוברים זרמים גדולים - כגון לוחות (ארונות) חשמל וקווי מתח ראשיים, ובקרבת מכשירים חשמליים שהינם "צרכנים" גדולים יותר של חשמל. השדה המגנטי גדול יותר גם ככל שמספר הליפופים (הכריכות) של החוטים בהם עובר הזרם גדל, ולכן קיימים שדות מגנטיים גבוהים בקרבת מכשירים בעלי מנועים חשמליים ושנאים – מייבשי שיער, מכונות גילוח חשמליות, מפזרי חום, מאווררים ועוד. 

• תחום התדרים הנמוכים ותדרי השדות החשמליים והמגנטיים מרשת החשמל, מתשתית החשמל במבנים וממכשירים חשמליים ואלקטרוניים
• רשת החשמל: מבנה וחשיפות
  
  • המלצות להפחתת החשיפות מרשת החשמל
• תשתית החשמל במבנים: מבנה וחשיפות
  
  • המלצות להפחתת החשיפות מתשתית החשמל במבנים
• חשיפות ממכשירים חשמליים ואלקטרוניים
  • ​המלצות להפחתת החשיפות לשדה מגנטי ממכשירים חשמליים ואלקטרוניים
• שימושים

תחום התדרים הנמוכים ותדרי השדות החשמליים והמגנטיים מרשת החשמל, מתשתית החשמל במבנים וממכשירים חשמליים ואלקטרוניים

• השדות החשמליים והמגנטיים מרשת החשמל, מתשתית החשמל במבנים וממכשירים חשמליים ואלקטרוניים משתייכים לספקטרום הקרינה האלקטרומגנטית בתחום התדרים הנמוכים עד 300 הרץ.
• בפרסומים שונים בנושא סיכוני קרינה ושדות, ובהתייחסויות בעבר של גופים כגון ה-WHO, המונח ELF (Extremely Low Frequency) התייחס לתחום התדרים 0 – 300 Hz, וכלל את השדות בתדר רשת החשמל. כיום, תחום ה-ELF מוגדר על ידי ה-ITU כתחום התדרים שבין 3 – 30 Hz בלבד, ועל כן השימוש בו נעשה פחות נפוץ בהיבט של סיכוני חשיפה בתדר רשת החשמל.
• השדות מרשת החשמל נוצרים ע"י רשת הייצור, ההולכה והחלוקה של רשת החשמל, ומתשתית החשמל במבנים (שנתייחס אליה באופן נפרד). כמו כן, נוצרים שדות ע"י מכשירים חשמליים המחוברים לרשת ופועלים במתח הרשת.
• רשת החשמל מספקת חשמל בזרם חילופין (AC – Alternating Current), כלומר, חשמל שאינו מסופק במתח חשמל ישר (קבוע, כמו בסוללה) אלא מחליף את כיוונו במחזוריות של 50 פעמים בשנייה (בישראל) או 60 פעמים בשנייה (בארה"ב למשל). לכן, השדות החשמליים והמגנטיים הנוצרים בקרבת רשת החשמל ובקרבת מכשירים חשמליים, ושאליהם יכול האדם להיחשף, הינם שדות חילופין בתדר של 50 (או 60) הרץ. אורך הגל בתדרים אלו הוא עצום – 6,000 ק"מ לתדר של 50 הרץ, ולכן בתדרים אלו לא מקובל להתייחס לחשיפה לקרינה אלא לחשיפה למרכיבי השדות החשמליים והמגנטיים, באופן  נפרד.

החשיפות העיקריות של האדם הן למרכיבי רשת החשמל במתח נמוך (230 וולט בישראל), לתשתית החשמל במבנים ולמכשירים חשמליים ואלקטרוניים הפועלים במתח זה. מסיבות פיזיקליות שונות, נהוג להתייחס בעיקר לסיכון הבריאותי הנובע ממרכיב השדה המגנטי של חשיפות אלו, שהינו משמעותי יותר, בפרט עבור חשמל במתח נמוך.   

חזור

רשת החשמל: מבנה וחשיפות

המושג "רשת החשמל" מתייחס בעיקר לתשתיות שהינן באחריות חברת החשמל, האחראית לייצור החשמל, להולכתו ולחלוקתו. תשתיות חברת החשמל מתחילות בתחנות ייצור החשמל ומסתיימות בקצה תהליך אספקת החשמל, במונה החשמל אצל הצרכנים (בתים, מקומות עבודה, מפעלים ועוד). תשתית החשמל אצל הצרכנים, פרט למונה החשמל, אינה באחריות חברת החשמל אלא באחריות הצרכנים (לוחות חשמל, קווי חשמל בכתלים, שקעים ועוד).  

רשת החשמל מתבססת על מספר עקרונות:

• אספקת חשמל בזרם חילופין (AC – Alternative Current) – מתח וזרם חשמליים המחליפים את כיוונם (בישראל, בתדירות של 50 הרץ). דרך אספקה זו של החשמל הינה יעילה יותר מאספקת חשמל במתח ישר (DC – Direct Current), מאחר והיא מאפשרת אספקת חשמל למרחקים ארוכים באובדן אנרגיה קטן יחסית. בסוף המאה ה-19 התחוללה "מלחמת הזרמים" בין המפתחים של שתי השיטות לאספקת החשמל, והאספקה בשיטת זרם החילופין הפכה לשיטה המקובלת בכל העולם בשל יתרונותיה.
  ​חסרונותיה הבריאותיים והבטיחותיים של השיטה הינם:
  • היכולת לגרום לעירור עצבי ועצבי שרירי, עד לפרפור חדרים בלב ולמוות, עקב התחשמלות. יצוין שעירור זה אפשרי גם בחשיפה לשדות מגנטיים בעוצמה גבוהה בתדר רשת החשמל, גם ללא מגע ישיר עם מוליכי החשמל.
  • שדות מגנטיים בתדר רשת החשמל מסוגלים לחדור לגוף האדם הנחשף אליהם ולהשרות בו מתחים וזרמים חשמליים (בד"כ בעוצמה נמוכה) – תופעה שאינה משמעותית  עבור חשמל בזרם ישר, בחשיפות שכיחות.
• ייצור חשמל במתח גבוה מאד (מאות אלפים של וולטים), הולכתו והפחתתו ("הורדתו") למתח נמוך יותר במספר שלבים, בכל שלב של חלוקת החשמל, עד להפיכתו למתח נמוך (מאות של וולטים) לצריכה ע"י הצרכנים.  שיטה זו נועדה לספק חשמל באופן יעיל יותר וכדי להתגבר על התופעה של הקטנת ("נפילת") המתח החשמלי לאורך קווי חשמל ארוכים. החסרונות הבריאותיים והבטיחותיים של השיטה הינם סכנת התחשמלות מקווי מתח גבוה, חשיפה לשדות חשמליים גבוהים בקרבת קווי מתח גבוה, יצירת אוזון וגזים נוספים עקב פריצה חשמלית של האוויר ואפשרות ליצירת פיצוץ ובעירה במצבים מסוימים.
• ייצור והולכה של החשמל במספר פאזות (בד"כ שלוש). הדבר מאפשר יצירה של מספר מעגלים של חשמל, וגם אספקת חשמל תלת פאזי ל"צרכני-חשמל" (לדוגמה, מזגנים, מנועים גדולים ומכונות בתעשייה) הפועלים באופן זה.

מרכיביה העיקריים של רשת החשמל הם ייצור, רשת ההולכה, תחנות מיתוג ותחנות משנה ורשתות החלוקה:

ייצור 

• הפקת החשמל נעשית בד"כ ע"י מתקן המכונה גנרטור (מחולל), ההופך אנרגיה מכנית של סיבוב לאנרגיה חשמלית. לצורך הנעתו של המחולל וייצור אנרגיית חשמל דרושה אנרגיה מכנית גדולה המופקת ע"י מספר טכנולוגיות (כמפורט בהמשך), במקרים רבים באמצעות טורבינה אשר ממירה זרימה של נוזל או גז לתנועה סיבובית הדרושה לסיבוב הגנרטור. ייצור חשמל ע"י אנרגיה סולרית או כימית, נעשה בשיטות אחרות.
• ייצור חשמל נעשה בעיקר בתחנות כוח גדולות, בטכנולוגיות שונות וממקורות אנרגיה שונים, כדלהלן: תחנות כוח אלקטרו-מכניות המפיקות אנרגיה חשמלית מנפט, מגז או מפחם, וממירות אנרגיה תרמית (חום) לאנרגיה חשמלית תוך הסתייעות בטורבינות מסוגים שונים. ייצור החשמל בישראל נעשה ברובו בתחנות כוח אלה; תחנות כוח הידרואלקטריות, הממירות אנרגיה הידרו-גרביטציונית לחשמל (תחנות כוח ההופכות אנרגיה שמקורה במפלי מים לאנרגיה חשמלית); תחנות כוח גרעיניות הממירות אנרגיה גרעינית מכורים אטומיים לחשמל.
• מקורות אנרגיה נוספים ליצירת חשמל הם תחנות רוח, אנרגיה סולרית (שמש) ואנרגיה כימית – המצומצמים יותר בהיקף התפוקה העולמית. חשמל מיוצר בקנה מידה קטן יותר גם באמצעות גנרטורים קטנים, לפי צורך, לדוגמה: ביישובים מרוחקים, כמו גם במערכות גיבוי לתקופות קצרות במקרים של תקלות חשמל (כמו בבתי חולים ובמפעלים גדולים).

תחנת כוח לייצור חשמל		מרכיב הדינמו בגנרטור חשמל

רשת ההולכה

• רשת שייעודה העברת החשמל המיוצר בתחנות הכוח למרחקים ארוכים, באמצעות קווי מתח בעלי המתח הגבוה ביותר – קווי מתח על וקווי מתח עליון.
• קווים אלו פרושים לאורכה ולרוחבה של המדינה, וניתן לזהות אותם לפי מימדיהם הגדולים של עמודי המתח.
• בישראל, בקווי מתח העל קיים מתח חשמלי של 400 קילו-וולט (400 אלף וולט), ובקווי המתח העליון קיים מתח של 161 קילו-וולט.

תחנות מיתוג ותחנות משנה – תפקידן להוריד את המתח המתקבל מרשת ההולכה למתח נמוך יותר (מתח עליון או מתח גבוה) לצורך חלוקתו בהמשך. תחנות אלו הן תחנות גדולות הממוקמות באזורים נפרדים, בתוך מבנים יעודיים, או פתוחות ומגודרות.

רשתות חלוקה – תפקיד רשתות אלו הוא להעביר את החשמל מתחנות המשנה לצרכן, ברמה של היישוב והרחוב.

רשתות החלוקה כוללות:

• קווי חלוקה – קווי מתח גבוה וקווי מתח נמוך, עיליים (מעל האדמה ועל גבי עמודי חשמל) או תחתיים (כבלי חשמל שהונחו מתחת לאדמה). המתח של קווי המתח הגבוה בישראל הינו 12.6, 22 ו-33 קילו-וולט, בעוד שהמתח של קווי המתח הנמוך הינו של 400 וולט (230 וולט בכל פאזה). נציין שבתוך ישובים קטנים נמצא פחות קווי מתח גבוה (או כלל לא), וקווי המתח הנמוך הם אלו אשר בד"כ מזינים ישירות את הצרכנים, לאחר חלוקה ובאמצעות מתקני חיבור.
• תחנות השנאה ושנאים - תפקידם להוריד (להקטין) את המתח ממתח גבוה למתח נמוך. תחנות ההשנאה קיימות כמבנים נפרדים (מעין ביתנים) הנמצאים בסמיכות לשכונות או בתוכן ואשר ניתן לזהותם באמצעות שילוט וסימון אזהרה, ולעיתים בסמיכות למבנים או כחלק מהם. השנאים – הרכיבים המורידים את המתח - משמשים כחלק מתחנות ההשנאה, ולעיתים ממוקמים על עמודי חשמל. שמות נוספים לתחנות השנאה – תחט"פ (תחנת טרנספורמציה פנימית), תט"ז (תחנת טרנספורמציה זעירה).
• תחנות מיתוג – משמשות למיתוג, לבקרה ולמניה של מתח גבוה, בד"כ לצרכנים המשתמשים במתח גבוה. קיימות כמבנים נפרדים, או בסמיכות למבנים או כחלק מהם.
• ארונות חלוקה וארונות שכונתיים – מתקנים המשמשים לחלוקת המתח הנמוך לצרכנים, לרבות מתקנים הנמצאים בתוך "פילרים" המוצבים ברחוב, או בסמיכות למקבצי בתים או לבניינים.
• מתקני חיבור לבתים – החלק הסופי של רשת החלוקה, כוללים את מוני החשמל, נתיכי הגנה ועוד. הם ממוקמים בצמידות לבתים (כגון בתוך "פילרים"), שייכים לחברת החשמל ונמצאים באחריותה.

בסוף תהליך החלוקה, הצרכנים מקבלים את החשמל בד"כ כחשמל במתח נמוך (230 וולט בכל פאזה) – המתח החשמל הביתי המוכר לנו.

חזור

המלצות להפחתת החשיפות מרשת החשמל

החשיפות העיקריות מרשת החשמל הן בסמיכות למרכיבי הרשת. השדה המגנטי דועך בחדות רבה ככל שהמרחק גדל (במקרים רבים, לפי ריבוע המרחק לערך), ולכן חשיפה משמעותית תתרחש רק בקרבת מרכיבי הרשת.

• החשיפות בקרבת מתקני הייצור, תחנות המיתוג הגדולות ותחנות המשנה, הן בעיקרן חשיפות תעסוקתיות של האוכלוסייה העובדת בהם.
• בקרבת רשת ההולכה ורשתות החלוקה, תתכן חשיפה של האוכלוסייה המתגוררת בסמיכות לקווי מתח, לתחנות השנאה, לשנאים ועוד.
• מידת החשיפה לשדה מגנטי מקווי מתח תלויה בעצמת הזרם החשמלי הזורם בהם. בקווי מתח ראשיים המשרתים מספר רב של צרכנים, זורם זרם גבוה יותר מאשר בקווי מתח בקצה החלוקה, המשרתים צרכנים מועטים.
• ההמלצות בישראל לרמת חשיפה מירבית מותרת לקרינה ממתקני חשמל מפורטות בכתבה "מדיניות בישראל"; ההמלצה המשותפת של המשרד להגנת הסביבה ושל משרד הבריאות היא 4 מיליגאוס בממוצע ביממה ביום העמוס ביותר (חשיפה רצופה וממושכת). ​לצורך כך נקבעו מרחקי ההפרדה מהתשתיות השונות, אשר פורסמו ע"י המשרד להגנת הסביבה ומפורטות בסעיפים הבאים.
• באתר המשרד להגנת הסביבה ניתן לבדוק מהם  מרחקי ההפרדה בין קווי מתח מסוגים שונים לבין בניינים. עוד פורסמו באתר מרחקי ההפרדה עבור שנאי חלוקה. להלן מרחקי ההפרדה העקרוניים בין מתקני חשמל לקו בניין (הערכים בסוגרים הם למתכננים של שימושי קרקע רגישים עבור הפחתת החשיפה באזורים שנועדו לשהייה ממושכת):
  • קו מתח נמוך – 2 מטר ממוליך הפאזה הקרוב (3 מטר).
  • קו מתח גבוה (12.6, 22 ו-33 קילו-וולט) -  3 מטר ממוליך הפאזה הקרוב (5 מטר).
  • קו מתח עליון (161 קילו-וולט) – 20 מטר מציר הקו (30 מטר).
  • קו מתח על (400 קילו-וולט) – 35 מטר מציר הקו (50 מטר).
  • שנאי חלוקה – 3 מטר מכל חלק של השנאי ושל הכבלים היוצאים ממנו (5 מטר).
• המשרד להגנת הסביבה מקיים פיקוח על מתקני חשמל, ונותן עבורם היתרים לפי סוגי מתקנים. בהיתרים מפורטים האמצעים הדרושים להפחתת רמות החשיפה לשדות מגנטיים, לרבות מרחקי ההפרדה הדרושים בין כל מתקן ובין מבנים מאוכלסים, אופן הצבת המתקן ועוד. להלן מספר דוגמאות למרחקי ההפרדה הדרושים עבור מתקנים שונים:
  • כבלי חלוקה תת קרקעיים במתח נמוך – 0.5 מטר (ועומק מזערי של 0.6 מטר).
  • כבלי חלוקה תת קרקעיים במתח גבוה – 3 מטר (ועומק מזערי של 0.7 מטר).
  • רשת מתח גבוה חשופה – 6 מטר (מהחוט הקרוב), גובה מזערי של 5 מטר מהקרקע.
  • ארונות חלוקה וארונות שכונתיים – 1 מטר.
  • תחנות השנאה ומיתוג מסוגים שונים – 3-6 מטר, כתלות בסוג המתקן.
  • שנאים על גבי עמוד – 5 מטר לשנאי אחד ו-6 מטר לשני שנאים

חזור