電場、磁場與變電站的電磁環境影響

凌云霄

(成都市實驗外國語學校，四川 成都 611731)

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電場、磁場與變電站的電磁環境影響

凌云霄

(成都市實驗外國語學校，四川 成都 611731)

指出了由于交變電壓和交變電流的作用，交流輸變電工程在周圍空間產生工頻電場和工頻磁場，從而對附近區域產生電磁環境影響，但不會產生電磁輻射。通過在成都市布置110 kV和220 kV變電站站界的電磁環境現狀調查發現，變電站站界的工頻電場強度和工頻磁感應強度是完全滿足世界衛生組織(WHO)和我國國家標準—公眾曝露控制限值要求的。只要將工頻電場、工頻磁場控制在標準限值內就不會對公眾健康產生影響。

電磁輻射；電磁環境影響；變電站；標準

1　引言

最近在成都市中心一塊空地上，電力部門準備修一座220 kV的變電站。周圍居民知道情況以后堅決反對在附近建變電站。他們認為，變電站、輸電線路會產生“電磁輻射”，影響他們的身體健康。電視上，專家和環境影響評估單位的代表表示，變電站產生的電磁環境影響是滿足國家環境標準的，周圍居民可以放心居住。在杭州、北京、上海等全國很多地方都發生過反對在居民區附近建設變電站的情況，居民反對的理由基本上都是擔心“電磁輻射”影響身體健康，還有就是認為變電站建在居民區附近影響美觀。

2　變電站和輸電線路產生的電磁環境影響

電能的輸送需要變電站和輸電線路。電能在輸送過程中在周圍局部空間會產生電場和磁場。電磁和磁場屬于感應場，其對環境的影響不同于一般的廢氣、廢水、固體廢棄物以及放射性等影響，不具有累積性。

2.1電能的輸送方式

自從1875年法國巴黎建成世界上第一座發電廠開始，人類進入電力時代，1879年上海公共租界點亮了中國第一盞電燈。輸變電工程是電能傳輸的載體，包括交流輸變電工程和直流輸電工程。交流輸變電工程主要包括變電站和輸電線路。根據《電磁環境控制限值》(GB8702-2014)，100 kV以下電壓等級的交流輸變電設施，可以免于管理其產生的電磁環境影響，也就是說這些交流輸變電設施產生的電磁環境影響很小。所以，人們擔心產生“電磁輻射”的交流輸變電工程包括高壓、超高壓和特高壓三個電壓等級，其中高壓指110～220 kV電壓等級、超高壓指330～750 kV電壓等級、特高壓是指1000 kV及以上電壓等級。家用電器使用的220伏電壓電都是由高電壓等級的電經過降壓得來的，這就需要變壓器。變壓器可以把高壓降為低壓，供直接利用，也可以用變壓器把低壓電升為更高電壓的電送到需要電的地方。用高電壓輸電可以減少送電過程中的電損耗，提高電力利用效率，這一點從公式W損=I2R(W損為輸電線路損耗電能，I2為輸電線路通過電流，R為輸電線路電阻)就可以看出來，在輸送電量一定的情況下，電壓越高，電流就越小，輸電線路損耗電能就越少。

2.2交流輸變電工程產生的電場和磁場

當輸電線路和變電站等交流輸變電設施上加有電壓后，帶電導線就載有電荷，在導線周圍就會產生電場—工頻電場。工頻電場的強度是用沿某方向單位距離內的電位差(即“電壓”)來度量，它的度量單位為V/m或kV/m。空間的電場很容易被導電物體所屏蔽或削弱。由于建筑物墻體的有效屏蔽作用，室內的電場強度一般很小。

當交流輸變電設施上流有工頻電流，則在載流導體周圍就會感應出工頻磁場，表示磁場能力的物理量稱為磁場強度H，以A/m為計量單位。而同樣大小的磁場強度在周圍空間中產生相應的磁感應強度B則取決于周圍空間介質磁導率，對于空氣，磁導率μ0是常數，μ0=4π×10-7Wb/A。磁感應強度的單位為T，一般采用mT或μT來計量(1T=103mT=106μT)。

我國交流輸變電工程的工作頻率是50Hz。對頻率為50Hz的電場或磁場，若將其看成空間發散的“電磁波”的話，它在空間行進的一個波長λ達6000 km(λ=C/f，C為電流輸送速度300000 km/s，f為我國交流電的工作頻率50Hz)。相對于如此長的“波”而言，輸電線路本身的長度遠遠不足以構成有效的“發射天線”，不能形成輻射。

就低頻電場與磁場的存在形式看，人處于科學上稱之為的“近場區”，相對于此波長，生物體的尺寸微不足道，這個區域工頻電場和工頻磁場是分別存在、分別起作用的，沿傳播方向上電場和磁場無固定關系，而不像高頻“遠場”情況下那樣，電場、磁場以波阻抗關系緊密耦合，形成“電磁輻射”，并穿透物體。低頻電場、磁場與高頻電磁波相比，在存在形式存在很大的差別。交流輸變電工程產生的工頻電場和工頻磁場在電磁頻譜中屬于極低頻場，不產生有效電磁輻射。它們產生的環境影響不同于無線通信等電磁能量發射設施帶來的電磁輻射影響，更不同于核領域的電離輻射影響。

3　變電站的電磁環境影響

3.1電磁環境影響控制標準

世界衛生組織(WHO)推薦國際非離子輻射委員會(ICNIRP) 和美國電氣與電子工程師協會(IEEE)的工頻電場強度和工頻磁感應強度的控制標準。標準值見表1。

表1　磁感應控制標準

國家環境保護部和國家質量監督檢驗檢疫總局2014年9月發布的《電磁環境控制限值》(GB8702-2014)參考了ICNIRP 《限制時變電場、磁場和電磁場(300 GHz及以下)曝露導則,1998》和IEEE《關于人體曝露到0～3 kHz電磁場安全水平的IEEE標準》，并考慮了我國的電磁環境保護工作實踐。根據《電磁環境控制限值》和輸變電工程的工作頻率(50 Hz)，我國的工頻電場強度公眾曝露控制限值為4000 V/m，工頻磁感應強度公眾曝露控制限值為100 μT(微特斯拉)。

綜上，我國的工頻電場強度和工頻磁感應強度的控制標準比世界衛生組織的推薦標準更嚴格。

世界衛生組織認為，只要將工頻電場、工頻磁場控制在標準限值內就不會對公眾健康產生影響。

3.2變電站的電磁環境影響

引起社會廣泛關注的變電站究竟是什么樣？變電站周圍的電磁環境狀況如何？為了增加對變電站的感官映象，筆者到成都的幾個變電站進行了實地考察。表2是成都市內的4個變電站的基本情況表。

在大源110 kV變電站、銅牌220 kV變電站、安順橋220 kV變電站和玉林110 kV變電站中，前三個變電站都是室內布置變電站，它們看起來分別就是一棟3、4層樓高的普通居民房屋，周圍看不到進出的電力線(據說都建成地下電纜了)，也聽不到令人煩躁的電磁噪聲和風機聲。玉林110 kV變電站建于20世紀80、90年代，是室外布置，看起來確實沒有前三個變電站漂亮，但它周圍都是高大的樹木。

變電站周圍的工頻電場和工頻磁場究竟有多大？以下是幾個成都市近幾年建成變電站站界的電磁環境狀況監測數據，具體見表3。

從圖1和表3中可以看到，室外布置變電站站界工頻電場強度和工頻磁感應強度比室內布置變電站站界略大。但無論是室內布置還是室外布置的110 kV和220 kV變電站站界測得的工頻電場強度和工頻磁感應強度最大值都不足標準份額的5%，屬于很低水平。

圖1　成都變電站電場強度和磁感應強度

其它幾個成都市擬建變電站站址的工頻電場強度和工頻磁感應強度監測數據見表4。

表2　成都4個變電站基本情況

表3　成都變電站監測數據

注：①E—工頻電場強度；②B—工頻磁感應強度； ③以上數據為變電站站界四周監測點最大監測值

表4　成都變電站電場強度和磁感應強度監測數據

從表4中可以看到，沒有建設變電站的地方的工頻電場強度監測值和室內布置變電站站界工頻電場強度監測結果差別不大。說明建構筑物能有效屏蔽工頻電場。工頻磁感應強度后者大于前者。但所有的監測結果和公眾曝露控制限值相比都微不足道。

4　結語

電能的輸送是依靠輸變電工程的變電站和輸電線路來實現的。它們在運行過程中會對周圍空間產生電場和磁場。通過對成都市幾個110 kV和220 kV變電站周圍工頻電場和工頻場監測數據的分析可以看出，它們與我國的國家標準和世界衛生組織推薦標準相比都是非常小的。只要將工頻電場、工頻磁場控制在國家規定的標準限值內，就不會對公眾健康產生影響。

[1]孫昕, 陳維江, 陸家榆,等.交流輸變電工程環境影響與評價[M].北京：科學出版社， 2015: 1～6.

[2]國際非離子輻射防護委員會(ICNIRP). 限制時變電場、磁場和電磁場(300GHz及以下)曝露導則[S]. 斯德哥爾摩，ICNIRP，1998(4).

[3]美國電氣與電子工程師協會(IEEE). 關于人體曝露到0-3kHz電磁場安全水平的IEEE標準[S]. 紐約：IEEE，1995.

[4]中華人民共和國環境保護部.GB8702-2014. 電磁環境控制限值[S]. 北京：中華人民共和國環境保護部，2014.

[5]四川省輻射環境管理監測中心站. 成都電業局“成都110kV龍潭工業園輸變電工程”等6個項目竣工環境保護驗收[R]. 成都：四川省輻射環境管理監測中心站，2013.

[6]四川省輻射環境管理監測中心站. 國網四川省電力公司成都供電公司“成都石化基地110kV輸變電工程”等6個110kV、220kV項目竣工環境保護驗收監測表[R].成都：四川省輻射環境管理監測中心站，2015.

[7]四川省輻射環境管理監測中心站.成都華陽東220kV輸變電工程竣工環境保護驗收調查表[R].成都：四川省輻射環境管理監測中心站，2015.

[8]四川省輻射環境管理監測中心站. 成都蒲陽220kV輸變電工程竣工環境保護驗收調查表[R].成都：四川省輻射環境管理監測中心站， 2015.

[9]郭祖美.輸變電工程電磁輻射的危害及防治措施[J]. 科技創新導報，2012(18):1～2.

[10]王穎.電磁輻射對人體健康的危害及防護[J].本溪冶金高等專科學校學報，2002(4):4.

Electromagnetic Environmental Impact on Electromagnetic Field of Substation

Ling Yunxiao

(ChengduExperimentalForeignLanguageSchool,Chengdu,Sichuan611731，China)

Due to alternating voltage and alternating current, AC power transmission and transformation project produce the power frequency electric field and magnetic field in the surroundings to bring electromagnetic impact on environment. However, it won’t produce electromagnetic radiation. By investigating the present situation of electromagnetic environmentamong several indoor and outdoor decorating circles of 110 kV and 220 kV substation station, the survey found that power frequency electric field intensity and power frequency magnetic induction intensity at substation station boundary fully met the world health organization (WHO) standard and national standard, public exposure control limit. As long as the power frequency electric field and power frequency magnetic field were controlled within the standard limit, there would be no influence on public health.

electromagnetic radiation; electromagnetic environmental impact; substation; standards

2016-06-06

凌云霄(1999—)，男，成都市實驗外國語學校學生。

X591

A

1674-9944(2016)14-0177-03