變電站作業場所電磁環境分析與評價

殷曉紅，王立杰，佟 瑤，張金麗，張 亮

(1．黑龍江省電力科學研究院，哈爾濱150030;2．哈爾濱電業局，哈爾濱150010)

目前，影響變電站作業環境的主要因素是高壓電氣設備運行中產生的工頻電場、工頻磁場和噪聲，當其強度超過國家標準規定的限值時，將會不利于作業人員的身體健康。隨著電網的發展，變電站數量的不斷增加，越來越多的電網員工要從事變電站的運行與檢修工作，因此，為了確切地評估變電站作業場所的電磁環境，增加變電站作業環境的透明度，對危險源更好地進行排查和治理，本文通過對黑龍江省17座變電站作業場所的電磁環境進行調查分析，提出了加強變電站作業環境防護工作的建議。

1 變電站作業場所電磁環境實測與評價

1.1 檢測環境條件

按照規定［1－2］，檢測工作均選擇在晴朗天氣下進行，無雨雪、無雷電，環境溫度在0～40℃范圍內，相對濕度在5%～80%范圍內進行。

1.2 檢測方法

按照標準規定［1］，工頻電磁場測點位置選擇在作業人員因工作需要經常停留的地方。控制室內測點選擇在中央位置或位于中央位置兩側的位置(2個測點時)，室外設備區測點選擇在作業人員巡視路線上距離帶電設備2.5 m或設備周圍設置屏蔽柵處或隔離欄外。檢測工頻電磁場時，測量天線距離地面1.5 m，測量人員及作業人員距離測量儀器5.0 m之外，不使用有任何產生電磁的設備。在變電站設備正常運行時，分別測量工頻電場、工頻磁場強度。根據檢測數據，計算出測點位置處平均場強值，試驗的標準誤差按通用公式計算。

變電站室外設備區噪聲的測量，將傳聲器設置在距離設備1.5 m處，控制室內將聲級計的傳聲器設置在距離設備1.1 m或1.0 m處。將聲級計固定在三腳架上或手持，高度為1.5 m，測量人員與傳聲

器的間距大于0.5 m。每個測點測量3次，取平均值，并計算8 h等效聲級。

1.3 評價標準

綜合國家、行業相關標準的要求［3－5］，確定變電站作業場所電磁環境的職業接觸限值如下:

1)工頻電場強度為5 kV/m(曝露8 h)。

2)工頻磁場強度為100 μT(曝露8 h)。

3)噪聲8 h等效聲級為85 dB(A)。

對作業場所工頻電磁場強度職業曝露限值劃分為3個預警級別:

1)0級:作業點工頻電磁場強度＜5 kV/m或磁場強度＜100 μT，可以安全持續作業。

2)Ⅰ級:作業點工頻電磁場強度5～10 kV/m或磁場強度100～500 μT，應控制每次接觸作業的時間不超過2 h。

3)Ⅱ級:作業點工頻電磁場強度或磁場強度超過ICNIRP標準(＞10 kV/m或＞500 μT)必須控制每次接觸作業的時間不超過30 min。

1.4 實測結果與評價

根據上述的檢測環境條件、選擇的測點和檢測方法，對12座220 kV變電站、4座110 kV變電站和1座66 kV變電站作業場所電磁環境進行了實測。戶外設備區的檢測結果如表1所示，控制室戶內的檢測結果如表2所示。

表1 變電站戶外設備區作業環境檢測結果

從表1、表2 可以看出，除220 kV A、B、C、D 變電站設備區作業場所某些測點的工頻電場強度超標外，均滿足標準規定的要求，作業環境安全。

表2 變電站控制室等戶內作業環境檢測結果

2 變電站作業場所電磁環境和噪聲影響分析

2.1 設備區電磁環境分析

在220 kV A變電站設備區作業環境28個測點中，有7點工頻電場強度超標，分別為7條線路的開關處，最低的為6.6 kV/m，最高的達到11.3 kV/m，即6處屬于Ⅰ級預警區，1處屬于Ⅱ級預警區。

在220 kV B變電站設備區作業環境10個測點中，有1點工頻電場強度超標，為某甲線4212東刀閘處，達6.02 kV/m，屬Ⅰ級預警區。

在220 kV C變電站設備區作業環境22個測點中，有4點工頻電場強度超標，其中1號主變乙刀閘處為9.011 kV/m，屬Ⅰ級預警區;1號主變開關處為11.092 kV/m，220 kV某線甲刀閘處為13.390 kV/m，開關處為15.520 kV/m，均屬Ⅱ級預警區。

在220 kV D變電站設備區作業環境28個測點中，有7點工頻電場強度超標，其中220 kV某線開關A處為8.88 kV/m，開關C處為8.72 kV/m，220 kV 1號主變開關A處為9.49 kV/m，開關B處為6.19 kV/m，屬Ⅰ級預警區;另1條220 kV線路乙刀閘處為12.132 kV/m，開關C處為11.580 kV/m，1號主變開關C處為16.070 kV/m，均屬Ⅱ級預警區。

上述A、B、C、D變電站電磁環境的超標點主要位于線路的開關、刀閘處，而開關、刀閘通常位于母線下方，由于電場強度的大小取決于母線的電壓等級與其對地距離之比，變電站內220 kV母線電壓等級較高，對地距離相對220 kV架空線路偏低，故220 kV母線覆蓋的下方區域會產生較大的電場，導致個別點的電場強度超過國家標準規定的限值。

對于工頻電磁場強度超標的Ⅰ、Ⅱ級預警區，均應設置警示標志，提示作業人員應盡量減少在此區域的停留時間。在超標預警的情況下，設備區巡視的運行人員停留的時間很短，不會對身體健康造成傷害，檢修維護人員則應控制帶電作業停留時間，并穿戴防護服。

2.2 室內作業環境分析

從表2所示的室內作業環境檢測結果看，室內作業環境是安全的，測得的工頻電場強度最大值達不到限值5 kV/m的1%，工頻磁場強度最大值僅為限值100 μT的0.071%，噪聲低于限值85 dB(A)。這主要是因為控制室等距帶電高壓設備較遠，加之建筑物、樹木等都可以使空間電磁場畸變，并削弱其遮蔽空間或鄰近區域內的電磁場和噪聲，而且室內都是弱電設備，不會產生較強的電磁場和噪聲。

2.3 電壓等級與工頻電場強度

高壓設備電壓等級越高，其形成的電場強度越高。從變電站電壓等級來看，電壓等級高的變電站電場強度要高于電壓等級低的變電站電場強度。如220 kV E變電站設備區工頻電場強度為52.7～3 710 V/m，110 kV P變電站則為388～1 260 V/m，66kV Q變電站僅為4.442～6.062 V/m。高電壓等級設備的工頻電場強度大多數高于低電壓等級設備的工頻電場強度。以220 kV K變電站為例，220 kV刀閘、開關處的工頻電場強度為610～2 680 V/m，66 kV刀閘、開關處的工頻電場強度為610～1 990 V/m。

上述的超標現象均存在于220 kV變電站及220 kV設備處。因此，對電壓等級越高的變電站和設備應加強監測和防護。

2.4 GIS組合電器的電磁強度

SF6氣體絕緣金屬封閉組合電器 GIS，將斷路器、隔離開關、接地開關、電壓互感器、電流互感器、避雷器和連接件、電纜終端、進出線套管等元件，經優化組合，直接連接在一起，并封閉于1個金屬殼體中，其內充入SF6氣體。由于其接地金屬外殼的屏蔽作用，其工頻電磁場強度比常規的敞開式空氣絕緣開關設備AIS明顯減少，而且噪聲小，降低了對作業人員的影響。從作業環境的影響來看，GIS宜于推廣應用，實測結果如表3所示。

表3 GIS工頻電磁場強度及噪聲檢測數據

2.5 作業場所的噪聲

變電站噪聲主要是變壓器、電抗器運行時產生的電磁噪聲和機械噪聲。電磁噪聲主要由硅鋼片磁致伸縮和繞組中的電磁力引起，機械噪聲則由設備振動、冷卻風扇運轉引起。變壓器、電抗器本體振動產生的噪聲是不穩定的，其主頻段噪聲為低頻噪聲。空載或運行功率低時，噪聲水平也較低;滿負荷運行時噪聲級較高。低頻噪聲可以傳遞很遠且難以消除，而冷卻風扇產生的噪聲為高頻噪聲，衰減很快。帶電構架處的噪聲遠小于變壓器和電抗器處的噪聲，其測量結果還會受到變壓器和電抗器噪聲的影響。

從實測的17座變電站設備區作業場所的噪聲數據看，其8 h等效聲級為35.3～74.0 dB(A)，小于標準規定的85 dB(A)限值。從實測等效聲級看，其值為44.3～83.0 dB(A)，也在標準規定的85 dB(A)限值內。因此，設備區作業場所的噪聲并不會對作業人員造成有害影響。

2.6 作業環境與周界環境

實測的變電站作業電磁環境和周界電磁環境數據對比如表4所示，周界值均小于作業場所值。

表4 變電站作業場所(設備區)與周界電磁環境數據對比

變電站內的高壓設備是周界電磁環境影響之源。標準對變電站周界環境的限值:工頻電場4 kV/m;工頻磁場 100 μT;廠(周)界噪聲，由于黑龍江省內變電站所建地，多數屬Ⅱ類地區(城鎮規劃中確定的居住區，商業交通混合區、文化區一般工業區和農村地區)，其限值為每日6時至22時為60 dB(A)，22時至次日6時為50 dB(A)。與變電站內作業場所電磁環境限值差不多(作業場所工頻電場強度為5 kV/m，工頻磁場強度100 μT，噪聲按8 h等效聲級為85 dB(A)，變電站內作業場所的電場和噪聲受變電站四周圍墻及樹木的遮蔽而削弱，并隨著與高壓設備距離的增加而削弱，只要作業場所電磁環境在限值之內，周界電磁環境必然滿足標準規定。即使作業場所電磁環境有超標現象，由于上述兩個削弱作用，周界電磁環境也基本上不會出現超標現象，不會對周圍居民區等造成影響。通常情況下，工頻電場、工頻磁場都遠低于標準限值，不會對周界環境造成影響，唯一可能是廠界噪聲的影響。

2.7 變電站作業場所電磁環境的防護

從保護作業人員職業健康安全和周界環境的角度出發，可采取在電磁環境超標區域設置防護柵及警示標識、控制作業人員在戶外設備區的停留時間、通過或停留在工頻電場強度較強區域時應穿戴防護服、加強變電站作業場所電磁環境的檢測與技術監督等防護措施，

3 結論

綜上所述，本文根據17座變電站作業場所工頻電場、工頻磁場和噪聲的檢測結果得出如下結論:

1)控制室等室內作業環境是絕對安全的，多數220 kV及以下等級的變電站設備區電磁環境及噪聲也是安全的，但是有部分220 kV變電站設備區的工頻電場強度存在超標現象。

2)電壓等級高的變電站電場強度要高于電壓等級低的變電站電場強度。

3)GIS組合電器的電磁強度降低了對作業人員的影響，設備區作業場所的噪聲并不會對作業人員造成有害的影響。

4)周界電磁環境值均小于作業場所值，可通過加強作業人員電磁防護工作，保證職業健康安全的實現。

［1］ DL/T799.7－2010，電力行業勞動環境監測技術規范 (第7部分):極低頻電磁場監測［S］．

［2］ GBZ/T189.8－2007，工作場所物理因素測量 (噪聲)［S］．

［3］ GB16203－1996，作業場所工頻電場衛生標準［S］．

［4］ GBZ/T189.3－2007，工作場所物理因素測量 (工頻電場)［S］．

［5］ GBZ2.2－2007，工作場所有害因素職業接觸限值 (第2部分):物理因素［S］．