電氣設備對環境的影響及防護措施

楊志良　鄧榮杰

摘 要：隨著工業產業升級，自動化程度的提高，供配電系統，生產設備所產生的電磁輻射對環境的影響、人體健康的危害值得研究，電磁輻射污染防治也必須提到正式日程。

關鍵詞：電氣設備；電磁污染；環境危害；防護

引言

隨我國經濟突飛猛進，科學技術飛躍進步，生產自動化程度快速提高。供配電系統，電氣設備、電子設備也隨之高速發展，為提高生產力起到了巨大作用。但是伴隨而來的電氣設備、電子設備對環境的影響也不容忽視。科學技術是一把雙刃劍，它在為我們創造高效率、高質量生活的同時，也毫不客氣地讓人類付出了環境的代價。

電氣設備對環境的影響主要有電磁污染、無線電干擾、電壓高次諧波、電流高次諧波、空氣污染、噪聲污染、事故及檢修對環境的污染、及腐蝕污染等。其中電磁污染已成為公認的繼大氣污染、水質污染、噪聲污染之后的第四大污染，倍受關注。

1 電磁污染

1.1 電磁污染的定義

電磁輻射是指能量以電磁波的形式通過空間傳播的現象。交流電在其周圍都要形成交變的電場，交變的電場又產生交變的磁場，交變的磁場又產生交變的電場，這種交變的電場與交變的磁場相互垂直，以源為中心向周圍空間交替地產生并以一定的速度傳播，即為電磁波。

電磁輻射達到一定量級時就形成電磁污染。我們工作生活的自動化程度非常高的工廠、車間，是一個變化多端的電磁環境。電磁輻射是以電磁波的形式在空間環境中傳播，它是一種運動著的物質，沒有靜止的質量。不像建筑物、機械設備、生產原材料那樣可以靜止的安放在某一空間，有其固定的體積和重量。電磁波是看不見、聽不著、摸不到的，但是卻確實存在，可以用儀器探測到。正是電磁波具有不獨占空間，不存在空間物理外形互斥這一特殊屬性，使得我們所處生產空間電磁環境錯綜復雜，可能形成明顯或嚴重的電磁輻射污染。

電磁污染包括各種天然的和人為的電磁波干擾和有害的電磁輻射。電磁輻射主要指射頻電磁輻射。電磁污染又被稱為頻譜污染或電噪聲污染。

1.2 電磁污染的來源

構成電磁污染的電磁輻射首先產生于天然的電磁環境，包括來自行星、恒星和銀河系即宇宙方面的電磁輻射；來自于大氣層、電離層、地面磁場和地球電磁輻射，如雷電、火山噴發、地震。人為電磁輻射，有電波發射設施，通信設施，各種高頻設備，交通設備，電力設備，家用電器等等。

這里主要研究供配電系統和電氣設備所產生的電磁污染及電噪聲。

1.2.1 輸配電系統、電氣設備放電所造成的污染源

（1）在送配電系統中，高壓線、大電流會引起的靜電感應、電磁感應、大地泄露電流等情況，使得周圍的電荷在空氣介質中發生移動，都會造成電暈放電污染。電暈放電，是電極間的氣體還沒有被擊穿，電荷在高電壓的作用下發生移動而進行的放電，放電的現象是：在黑暗中可以看到電極的尖端有藍色的光暈。

（2）輝光放電，在生產生活中用以照明的日光燈，裝飾用的霓虹燈，和氖穩壓管、氦氖激光管等設備在工作的過程中，都會產生輝光放電。輝光放電是指低壓氣體中顯示輝光的氣體放電現象。輝光放電包括正常輝光和反常輝光兩個過程階段。

（3）弧光放電，在工業上用于冶煉、金屬焊接和高熔點金屬的切割，在醫學上用作紫外線源（汞弧燈），在地鐵和電氣鐵路工作時，及等大電流電路開關接通、斷開時都會產生的弧光放電。弧光放電，呈現弧狀白光并產生高溫的氣體放電現象。無論在稀薄氣體、金屬蒸氣或大氣中，當電源功率較大，能提供足夠大的電流（幾安到幾十安），使氣體擊穿，發出強烈光輝，產生高溫（幾千到上萬度），這種氣體自持放電的形式就是弧光放電。

（4）火花放電，雷電就是自然界中大規模的火花放電。工業上各種燃油發動機的點火系統，應用電路的整流器，工業、科學實驗的放電管都會產生火花放電。當高壓電源的功率不太大時，高電壓電極間的氣體被擊穿，出現閃光和爆裂聲的氣體放電現象。由于氣體擊穿后突然由絕緣體變為良導體，電流猛增，而電源功率不夠，因此電壓下降，放電暫時熄滅，待電壓恢復再次放電。所以火花放電具有間隙性。火花放電時，碰撞電離并不發生在電極間的整個區域內，只是沿著狹窄曲折的發光通道進行，并伴隨爆裂聲。

1.2.2 工頻交變電磁場源

工頻電磁場，任何一種接通電源的交流電器設備周圍，輸電線、電線周圍都會產生工頻電磁場。如車間的機床、顯示屏，電視機、計算機等等。甚至是電器接通、關閉的時候，都會產生短暫的電磁場脈沖。這種電磁場是工作的工頻交流電產生的，頻率和工頻交流電相同，被稱作工頻電磁場。

1.2.3 射頻輻射場源

高頻熱處理、焊接、冶煉；半導體材料加工；食品工業用的高頻爐；塑料制品的熱合、木材、棉紗烘干，橡膠硫化等工業生產都會產生電磁射頻輻射。在我們的通信和生活中射頻波波段的電磁波更是比比皆是。如：雷達導航、探測、通訊、微波加熱（微波爐）、電視、核物理科學研究。

射頻輻射是非電離輻射的一部分，頻率在100kHz～300GHz的電磁輻射（高頻是頻率由100kHz～300MHz的電磁波；微波是頻率由300MHz～300GHz的電磁波。）又稱無線電波。

2 電磁輻射污染的危害

2.1 電磁輻射污染的特點

2.1.1 危害性

電磁輻射的危害性主要表現在對電磁環境內的電氣設備電子裝置產生干擾。對周圍人員的健康損害兩個方面。

2.1.2 潛伏性

電磁輻射污染屬于能量流污染，這一污染很難被人感知，部分電磁輻射污染的危害性仍然未被人們所認識，因此，其危害性或者說電磁輻射污染的特點存在危害的潛伏性。

2.1.3 不可預測性

關于電磁輻射與人體致病之間的致病機理還沒有科學上的定論。電磁輻射污染對人體的作用還沒有清楚的得到認識，具有一定的不可預測性。如國際輻射保護協會：“目前流行病學研究無法證實暴露在電磁場與癌癥有關聯。”；世界健康組織：“暴露在極低頻電磁場不會產生生理影響。”

2.1.4 隱蔽性

在我們工作、生活中，輻射源很多，輸配電線路、電氣設備、電腦、電視機、空調、微波爐、手機等等，都會產生電磁輻射，而電磁波是看不見、聽不著、摸不到的，但是卻確實存在，可以用儀器探測到。正是電磁波具有不獨占空間，不存在空間物理外形互斥這一特殊屬性電磁輻射污染常常被人們所忽視，具有一定的隱蔽性。

2.2 電磁污染對環境的影響

電磁污染環境產生電磁干擾，經過科學實驗和生產實踐證明可以使電氣設備、電子設備控制裝置及過程測量裝置性能下降、工作不正常或發生故障。高電平電磁感應和輻射可以引起易燃易爆物質、揮發性液體或氣體爆炸性介質發生意外爆炸或燃燒。電磁輻射對生態環境也有一定的危害。

2.3 電磁污染對人體的影響

電磁污染危害人體健康，特別是電磁輻射和微波對人體危害最大。若長期生活在電磁污染的環境中，由于磁場的改變，人會出現乏力、記憶力減退為主的神經衰弱癥候群和心悸、心前區疼痛、胸悶、易激動和月經紊亂等癥狀。

科學家經過15年的研究發現，細胞膜對電磁輻射相當敏感，由此會產生生物化學改變，導致細胞的激素、蛋白質等生產速度變化。不管這些細胞自身是否有危害，都對其他細胞的功能導致連鎖反應，出現功能障礙。引起眼部其他疾病等；破壞睪丸的生精能力，導致不孕癥；引起心血管功能改變。兒童的神經系統嬌嫩，若遭受到強大的電磁輻射后，使大腦發育遲緩，生物鐘調節紊亂，人會出現乏力、記憶力減退為主的神經衰弱癥候群。

3 電磁污染的防護措施

3.1 電磁污染的防護原理

3.1.1 嚴格執行國家有關設備輻射標準。國家環境保護局1988-03-11批準，1988-06-01實施了《國家電磁輻射防護標準》。

3.1.2 必須從產品設計、屏蔽及吸收等角度入手，采取治本與治標相結合的方案，減少污染源，防止電磁輻射污染與危害

3.1.3 加強電氣系統及裝置的抗干擾設計，使系統或裝置既不因外界電磁干擾、誤動作或喪失功能，也不向外界發送過大的電磁、電噪聲干擾。其設計原則為：（1）抑制噪聲源，直接消除干擾產生原因；（2）切斷電磁干擾的傳遞途徑，提高途徑對電磁干擾的衰減作用；（3）加強設備抗干擾能力，降低噪聲敏感度。

3.1.4 工業布局應當合理，使電磁污染源遠離居民稠密區和對電磁污染敏感的重要設備區。

3.2 電磁污染的防護措施

對已進入環境中的電磁污染采取技術防范措施，避免對生產和日常生活產生干擾。

3.2.1 工業、科學和醫學中應用的電磁輻射設備，出廠時必須具有滿足“無線電干擾限值”的證明書。運行時應定期檢查這些設備的漏能水平，不得在高漏能水平下使用，從根本上治理電磁污染源。如在變電所中，當電壓大于35kV時一般不采用矩形母線，而采用圓形或管形母線；在線路施工中，應避免造成導線的損傷，出現毛刺等。

3.2.2 合理布局，使污染源遠離居民稠密區，設置安全帶、植樹造林、用能吸收電磁輻射的材料進行屏蔽防護，提高途徑對電磁干擾的衰減作用。

3.2.3 加強個人防護，如穿具有屏蔽功能的工作服、戴具屏蔽功能的工作帽和眼鏡等一切必要的安全生產防護措施。

4 結束語

電氣設備、電子設備已經不可取代的廣泛應用于社會生產、生活的各個方面。它給人們創造物質文明的同時也帶來了電磁輻射污染，我們應該提高對電磁輻射危害性的認識，樹立防范意識，采取積極的、有針對性的、可行的防護措施。

參考文獻

[1]秦穎.電磁輻射及其防護的研究[J]中國科技信息，2008，（11）.

[2]汪麗媛，劉戀，丁凱.淺談電磁污染的危害及防護措施.