Teema on aktuaalne ja kütab kirgi. 5G-tehnoloogia arutelu on isegi riigijuhtide tähelepanu elektromagnetväljadele tõmmanud.
Terviseohuna kahtlustatud tehnoloogia tegelikult ilmselt mingit täiendavat füsioloogilist mõju ei tekita. Seda juba seetõttu, et 5G-süsteemid on inimesest piisaval kaugusel, nii et elektromagnetvälja tugevus on inimeseni jõudes päris palju hajunud.
Selle kõrval on aga teenimatult tähelepanuta üks hoopis tehismaailmalikum aspekt, kus hetkel pigem moodsa maailma kummitusefekte toovad ilmingud võivad tööstuses olla halvava, isegi potentsiaalselt letaalse mõjuga seadmetele.
- Eestis tuvastatud juhtumis hakkasid ise sisse ja välja lülituma puutetundliku lülitiga LED-valgustid. Põhjustajaks oli võrguettevõtja poolt rakendatud signaal arvestite lugemiseks, mis oli igati normide piires. LED-lambid tuvastasid juhuslikel olukordadel ka juhtmes oleva suhteliselt väikese signaali aktiveerimiskäsuna.
- Personaalse raadiosaatja kasutamisel veesõlmes sooritas veesüsteemi kontroller algkäivituse ja põhjustas mahutite tühjendamise (ohutusprotseduur). Süsteemi tühjendamine piiras selle kasutamist.
- Juuksuritöökojas Saksamaal hakkasid ise suvalisel ajal sisse ja välja lülituma elektroonse juhtimisplokiga föönid. Põhjustajaks osutus kõrvalhoone töökojas olev uus tööpink. Tööpink tekitas elektrivõrgu kaudu föönidesse jõudnud häiringud, mida fööni süsteem tuvastas kui sisselülituskäskusid.
Kirjeldatud häiringuolukorrad olid põhjustatud millestki, mis on suures plaanis tühine tegevus. Nimelt tehakse täna erinevate kriitiliste funktsioonidega seadmestike planeerimisel või üleandmisel elektromagnetilise keskkonna häiringutaseme kontrolli üliharva. Väljaehitatud paigaldistes on sageli olukord veelgi kehvem – ka paigaldusjuhistes järgimiseks kirjeldatud töövõtteid ja ühendusviise ei rakendata. „Hea majandustava“ tulemuseks on süsteemide töö häirimine, mis võib viia seiskumiseni või seadmete riketeni.
Tööstus- ja olmekeskkond
Üks olulisimaid piiritlusi, mis näitab süsteemide võimalikku mõjuefekti elektromagnetkeskkonnale, on nende elektromagnet(EM)-kasutuskeskkonna määratlus.
Tööstuskeskkonnale sobilikud seadmed põhjustavad tüüpilisi kõrgema intensiivsusega häiringuid. Olmekeskkonna seadmed ise eraldavad vähem EM-kiirgust, kuid samas on neid kergem ka rivist välja viia. Laialt pakutakse ka seadmeid, mis on tööstusliku EM-häiringukindlusega, kuid olmekeskkonna emissioonitasemega.
Tööstuskeskkonna seadmetele lubatakse enam kui kolm korda kõrgemaid näitajaid kui olmeseadmetele. Tööstus- ja olmeseadmete koos kasutamisel võivad aga tekkida konfliktid, seega on korrektne juba projekteerimisetapis analüüsida EM-keskkonda, et ühtede seadmete müra ei hakkaks teisi segama. Halvemal juhul võib ebaõigelt paigaldatud või valitud seade mõjutada ümbritsevate süsteemide, aga ka naabruses olevate tarbijate funktsioone.
Olulised kokkupuutekohad tööstus- ja olmekeskkonna vahel on näiteks töötleva tööstuse ettevõtetes, kus tsehhis olevad süsteemid on õigustatult tööstuslikus EM-keskkonnas, kuid samast elektrivõrgust saavad toite kontoriruumid, mis on tootmisseadmetele lähedal. Sellisel juhul võivad tsehhis toimivad protsessid mõjutada kontoriseadmete tööd. Kontoriseadmed on üldjuhul olmekeskkonna EM-tingimusi vajavad. Sagedased näited probleemidest on valgustuse värelus, arvutite ja printerite juhuslikud taaskäivitused jmt. Parim oleks probleeme ennetada ning juba projekteerimise faasis esitada nõuded, seejärel kavandada ka ehitusjärgne kontroll ja ka EM-keskkonna kontrollmõõtmised. Probleemide ilmnemisel tuleb arvestada, et lahenduseks võib olla seadmete ümberühendus või hoopis elektripaigaldise ümberehitus.
EM-keskkonna tingimused, millega ehitusel tuleb arvestada, saab määratleda projekteerimistingimustes ja elektripaigaldise ehitusel. Nii on võimalik ka tagada järelevalve. Näiteks saab kirja panna konkreetsed EM-suuruste piirtasemed, millest lähtuda elektripaigaldise kavandamisel.
Tuleb rõhutada, et hoone EM-keskkonna määravad nii kasutatavate seadmete valik kui ka hoone elektrisüsteemi ehitusel kasutatavad võtted. Näiliselt triviaalne küsimus on, kuidas paigaldada kaablid ja erinevate tarindite maan-damine. EM-keskkonna jaoks on aga ehitusvõtted väga olulised – üks kaablite geomeetriline paigutusviis võib anda hoopis suurema häiringutaseme samade seadmete ühendamisel.
Tööstuslike paigaldiste väljaehitamisel saab EM-keskkonna määratluse kirja panna kohustusena projekteerimisel. Tööstuslike EM-keskkonna seadmete kasutamisel on igal juhul suurem tähelepanu kohustus paigaldise valdajal, kelle ülesanne on vajadusel seadmed asjakohaste filtritega varustada, infot leiab muu hulgas ka paigaldusjuhistest. Samas on tavaline filtrite kõrvalejätmine, kuna filtri kasutamine on lisakulu.
EM-keskkonna seire
Õigeim viis probleeme ennetada on lisaks sobivate seadmete valikule läbi viia ka tulevase paigaldise või süsteemi EM-keskkonna seire. EM-seire enne projekteerimise algust aitab planeerida EM-keskkonda, kavandada ja nõuda sobilikke ehitusvõtteid. Seire tulemusena selguvad tegelikud EM-häiringusuurused selles asukohas. Selle alusel on võimalik kinnitada, et valitud seadmed sobivad tööks antud asukohas, või osutada, et asukoht ei ole süsteemide rajamiseks sobilik.
EM-keskkonna parameetrid on näiteks elektrivõrgu toitekvaliteet ning keskkonna EM-välja intensiivsus. Mõlemal juhul on mitmed parameetrid sagedusest sõltuvad. Näiteks läheduses olev ringhäälingusaatja põhjustab kõrgenenud raadiosagedusliku EM-välja esinemise asukohas, kuid seda raadiojaama sagedusel. Elektrivõrku ühendatud suure võimsusega tarvitid võivad enda ühenduskaablite juures aga omada sellise tugevusega EM-välja, mis põhjustab muude seadmete ühenduskaablites täiendavaid signaalina tuvastatavaid pingesuuruseid.
Ka elektromagnetkeskkonna lihtsam seire aitab saada aimu, milline on tegelik olukord ja kas on kaalutlusi elektrisüsteemi parandamiseks. Suuremad murekohad avalduvad ka kiirematel mõõtmistel, kuna üldjuhul on tegemist püsiva ilminguga. Siiski, lühikesemad impulsid või katkestused elektrivõrgus vajavad tabamiseks pikemaajalist jälgimist.
Seire kestku vähemalt ööpäev
EM-keskkonna seire läbiviimiseks on vaja põhjalikumat lähenemist kui elektripaigaldiste tüüpiliste mõõtmisviisidega tavaks. Vahelduvvoolu-toiteahelate seireks on vajalik kasutada elektrikvaliteedi analüsaatoreid, mis on võimelised tuvastama põhjalikumat ülevaadet pinge- ja voolusuurustest, sh pingemoonutustegurid, ebasümmeetria tase jt. Pingekvaliteedi seire peaks kestma tüüpiliselt vähemalt ööpäeva, et tabada erinevate päevaste tarbijate poolt kaasa toodud nähtuseid.
EM-kõrgsagedusnähtuste tuvastamine toimub erinevaid antenne kasutades, nendega mõõtmine annab piisavalt hea ülevaate EM-välja kujundavatest eri sagedusega komponentidest. Laialdasemalt pruugitavad töökeskkonna EM-taseme hindajad selleks ei sobi, sest nende poolt antud tulemus iseloomustab üldist kaalutud taset, kuid ei võimalda hinnata erinevate sagedustega komponentide rolli. Seepärast on EM-keskkonna seireks vajalik rakendada sagedusspektri analüüsi meetodeid, milleks kasutatakse spetsiaalsed laiaribalisi analüsaatoreid.
Eestis on elektrivõrgu kvaliteedi analüüsiteenus saadaval paljude ettevõtete teenusena. Võimekate analüsaatoritega teevad tööd näiteks TalTech elektroenergeetika ja mehhatroonika instituut, Kiwa Inspecta, KH-Energia konsult jpt.
Põhjaliku elektrikvaliteedi seire tulemuseks on sageli soovitused jaotusvõrgu teenusepakkujale, et parandada teenuse tarbijale pakutava toiteteenuse taset. Selguda võivad nii ala- kui ülepingete esinemine, aga ka pingekõikumised ja moonutuste kõrge tase. Viimati loetletud võivad suure tõenäosusega viia ka seadmete ülekoormamiseni ja riketeni.
EM-välja sageduseristuslikku seiret teostab TalTechi Elektriliste Tehnoloogiate Mõõtekeskus, millel on Eestis unikaalsena olemas võimekus EM-väljade analüüsiks sagedusvahemikus 10 Hz–3 GHz. See katab nii elektrivõrgu talitlussageduslike (50 Hz) väljade ala kuni mobiilsidevõrkude sagedusaladeni (2,8 GHz). EM-keskkonna seire tulemusel saab anda soovitusi filtrite paigaldamiseks, et nii luua ohutut töökeskkonda.
Hea teada
- Elektromagnetkeskkond kirjeldab meie ümber olevate elektromagnetvälja (näiteks elektri- ja magnetväljad), aga ka juhtmetes olevate suuruste (näiteks pingetase ja pingelainekuju parameetrid jt) tasemeid.
- Inimese töökeskkonna tingimusi hinnatakse EM-väljade suhtes, kehtestatud on piirtasemed, mis on seadmetele lubatud tasemetest erinevad. Seadmete töökeskkonna jaoks on oluline ka juhtmete kaudu nendeni jõudvate häiringute tase.
- Toimivate elektromagnetkeskkonna tingimuste tagamiseks tuleks esitada nõuded juba projekteerimistingimustes. Arvestada tuleb nii nõudeid seadmetele kui ka mõju inimestele ja kavandada asjakohased elektrisüsteemi ehitusvõtted.
- Projekteerimisel tuleb lähtuda normdokumentidest
EVS-EN IEC 61000-6-3,
EVS-EN IEC 61000-6-4,
EVS-HD 60364-4-444,
EVS-EN 50160.
- EM-keskkonna erinevate nähtuste suhtes arvestatavaid näitajaid on selgitatud näiteks dokumendis IEC TR 61000-2-5 (saadaval eestikeelse tõlkega). Dokumendid on leitavad Eesti standardimis- ja akrediteerimiskeskuse kaudu, vt veebilehelt www.evs.ee.
Allikas: Tallinna Tehnikaülikooli elektroenergeetika ja mehhatroonika instituut
