變電站站界電磁輻射影響分析

摘要：以不同電壓等級(jí)變電站為研究對(duì)象，在工頻電磁場(chǎng)強(qiáng)度現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，分析了變電站電磁輻射強(qiáng)度及其隨距離衰減的變化規(guī)律。結(jié)果表明，3座不同電壓等級(jí)變電站站界四周的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度均滿足相應(yīng)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的要求;電壓等級(jí)越高，站界工頻電磁場(chǎng)強(qiáng)度越高。工頻電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度也呈正相關(guān)性。變電站周邊電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度均隨測(cè)量距離增大而減小，40m后趨于穩(wěn)定。采取相應(yīng)措施后，變電站電磁輻射可得到有效的控制。

關(guān)鍵詞：變電站;電磁輻射;工頻電場(chǎng);工頻磁場(chǎng)

中圖分類號(hào)：X837? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：2095-672X（2021）01-0151-04

DOI.10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2021.01.025

Analysis of electromagnetic radiation around substation

Pan Wei

（Jiangsu Fuhuan Environmental Science and Technology CO.， Ltd.， Nanjing Jiangsu 210019，China）

Abstract：Based on the field monitoring of power frequency electromagnetic intensity， the electromagnetic radiation intensity and its variation rule with distance attenuation of three different voltage level substations were analyzed. The results showed that both the power frequency electric field intensity and magnetic induction intensity around the boundary of three substations with different voltage levels all meet the requirements of the corresponding environmental assessment standards. The higher the voltage level was， the higher the power frequency electromagnetic field intensity was. There was a positive correlation between power frequency electric field intensity and magnetic induction intensity. The electric field intensity and magnetic field induction intensity around the substation decreased with the increase of measurement distance， and tend to be stable after 40m. The electromagnetic radiation in substation can be effectively controlled by taking appropriate measures.

Key words：Substation; Electromagnetic radiation; Power frequency electric field; Power frequency magnetic field

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的日益提升，電力工業(yè)也得到了快速發(fā)展，越來(lái)越多的大型變電站和高壓輸電線路也深入到城市，近距離接觸人們的日常生活[1]。但高壓變電站、輸電線路在給當(dāng)今社會(huì)帶來(lái)現(xiàn)代文明的同時(shí)，也產(chǎn)生了一種特殊的、看不見(jiàn)的污染——電磁福射[2]。為了使公眾對(duì)輸變電工程環(huán)境影響有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)，幫助公眾消除對(duì)電磁環(huán)境的恐懼心理，目前已有部分城市在變電站設(shè)置電磁在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并公示監(jiān)測(cè)結(jié)果，對(duì)引導(dǎo)公眾客觀了解變電站電磁環(huán)境影響起到了一定的作用。本論文以不同電壓等級(jí)變電站為對(duì)象，開(kāi)展其站界周邊環(huán)境電磁輻射強(qiáng)度及其隨距離變化規(guī)律的實(shí)測(cè)與分析，以期為有效控制變電站周邊區(qū)域電磁輻射污染提供技術(shù)參考。

1? ? 變電站電磁輻射影響

根據(jù)麥克斯維爾電磁場(chǎng)理論，隨時(shí)間變化的電流可產(chǎn)生磁場(chǎng)，隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)也能產(chǎn)生電場(chǎng)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)間的相互轉(zhuǎn)化則可形成在空間中傳播電磁波。輻射源以電磁波的形式發(fā)射到空間的能量流稱作電磁輻射[3]。變電站是輸變電工程中的主要輻射源，變電站中的變壓器、高壓斷路器、隔離開(kāi)關(guān)以及互感器等設(shè)備在運(yùn)行時(shí)均會(huì)產(chǎn)生電磁波，進(jìn)而產(chǎn)生電磁輻射。研究表明，人體在接受高強(qiáng)度、長(zhǎng)時(shí)間、近距離的電磁輻射時(shí)，均可能會(huì)受到危害，其對(duì)人體的作用主要包括熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)[4]。熱效應(yīng)即受到電磁波輻射后，人體內(nèi)水分子相互摩擦，引起機(jī)體升溫、破壞熱平衡而損害人體健康。非熱效應(yīng)指的是外界電磁波干擾、破壞原本處于平衡狀態(tài)的人體自有微弱電磁場(chǎng)，進(jìn)而影響到人體的健康[5]。長(zhǎng)期暴露于高強(qiáng)度的電磁輻射中，可能會(huì)造成人體免疫系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)及代謝功能的損害，誘發(fā)白血病和腫瘤等嚴(yán)重疾病[6]。因此，對(duì)變電站產(chǎn)生的電磁輻射影響進(jìn)行調(diào)研分析，并提出適當(dāng)?shù)碾姶泡椛浞雷o(hù)措施，可有效預(yù)防和降低電磁輻射產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)。

2? ? 研究對(duì)象與方法

2.1? ? 研究對(duì)象

選取江蘇省內(nèi)電壓等級(jí)分別為500kV、220kV、110kV的3座正常運(yùn)行的變電站為研究對(duì)象，開(kāi)展其站界周邊環(huán)境工頻電磁場(chǎng)強(qiáng)度的監(jiān)測(cè)，各變電站基本信息見(jiàn)表1。

2.2? ? 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與方法

按照《交流輸變電工程電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)方法（試行）》（HJ681-2013）中的要求，采用德國(guó)Narda NBM-550電磁輻射分析儀測(cè)定各變電站周邊環(huán)境中工頻電場(chǎng)和工頻磁場(chǎng)強(qiáng)度。

2.3? ? 監(jiān)測(cè)布點(diǎn)

站界電磁強(qiáng)度測(cè)量：在變電站站界圍墻外5m、高度1.5m處，按不同方向分別設(shè)置4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，測(cè)量變電站周圍電磁輻射強(qiáng)度。

電磁強(qiáng)度隨距離衰減測(cè)量：選擇在無(wú)進(jìn)出線或遠(yuǎn)離進(jìn)出線（距離邊導(dǎo)線地面投影不少于20m）的圍墻外工頻電場(chǎng)和工頻磁場(chǎng)監(jiān)測(cè)最大值處為起點(diǎn)，按監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距為5m向外延伸，測(cè)定工頻電場(chǎng)強(qiáng)度和工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度變化;測(cè)點(diǎn)高度1.5m。實(shí)際測(cè)量中發(fā)現(xiàn)，變電站產(chǎn)生的工頻電磁場(chǎng)強(qiáng)度隨距離衰減迅速，到圍墻外40m以后降幅趨于穩(wěn)定，故監(jiān)測(cè)距離至50m處為止。

3? ? 結(jié)果與討論

3.1? ? 變電站站界電磁輻射強(qiáng)度分析

3座變電站站界圍墻外5m處不同方位工頻電場(chǎng)與磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果，見(jiàn)表2所示。

由表2可以看出，不同電壓等級(jí)的變電站站界工頻電磁場(chǎng)強(qiáng)度存在著一定差異，變電站電壓等級(jí)越高，其產(chǎn)生的工頻電磁場(chǎng)強(qiáng)度也越高;高電壓變電站可能引起更為顯著的電磁輻射環(huán)境影響。500kV、220kV、110kV變電站圍墻外5m處工頻電場(chǎng)強(qiáng)度水平分別在289.9～1678.2 V/m、18.2～967.7 V/m、3.3～396.5 V/m之間，均低于《電磁環(huán)境控制限值》（GB8702-2014）中4kV /m的公眾曝露控制限值要求;500kV、220kV、110kV變電站圍墻外5m處工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度水平分別在0.19～0.89?T、0.05～0.79?T、0.02～0.27?T之間，均遠(yuǎn)低于《電磁環(huán)境控制限值》中100?T的公眾曝露控制限值要求。由此可見(jiàn)，現(xiàn)有正常運(yùn)行的不同電壓等級(jí)的變電站產(chǎn)生的工頻電磁場(chǎng)強(qiáng)度均可滿足相關(guān)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求。

變電站周邊工頻電場(chǎng)強(qiáng)度與工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度相關(guān)性分析，如圖1所示。可以看出，變電站周邊環(huán)境中工頻電場(chǎng)強(qiáng)度與工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度間呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)（R2=0.63569），表明兩者間存在著相互關(guān)聯(lián)。另一方面，當(dāng)工頻電場(chǎng)強(qiáng)度大于500V/m后，兩者間的相關(guān)性變差，則表明高工頻電場(chǎng)強(qiáng)度條件下，電場(chǎng)和磁場(chǎng)間的相互作用關(guān)系會(huì)發(fā)生一定的變化。

3.2? ? 變電站電磁輻射隨距離變化

3個(gè)不同電壓等級(jí)變電站周邊環(huán)境中的電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度隨距離衰減的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，如圖2所示。

由圖可以看出，不同電壓等級(jí)變電站周邊電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度均隨測(cè)量距離增大而減小，且均低于《電磁環(huán)境控制限值》中工頻電場(chǎng)強(qiáng)度4kV/m，工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度100?T的標(biāo)準(zhǔn)限值。500kV、220kV、110kV變電站監(jiān)測(cè)距離由0m增大至50m時(shí)，工頻電場(chǎng)強(qiáng)度分別由1098V/m衰減至44.1V/m、430V/m衰減至18.2V/m、240V/m衰減至3.3V/m，工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度分別由0.43?T衰減至0.11?T、0.27?T衰減至0.02?T、0.21?T衰減至0.02?T。其中，工頻電場(chǎng)強(qiáng)度隨距離延長(zhǎng)先快速下降（0～10m）、再緩速下降（10～40m）、后穩(wěn)定于背景值（>40m）;工頻磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度呈0～40m范圍內(nèi)逐步下降、40m后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。總體來(lái)看，變電站站界外電磁輻射強(qiáng)度將隨距離快速衰減，經(jīng)過(guò)一定安全距離后將不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

電壓等級(jí)分別為500kV、220kV和110kV的3座變電站周邊工頻電磁場(chǎng)強(qiáng)度均能滿足國(guó)家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)限值要求，工頻電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度間呈正相關(guān)性。變電站周邊電場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度均隨測(cè)量距離增大而減小，40m后趨于穩(wěn)定。同時(shí)，在變電站規(guī)劃、選址、設(shè)計(jì)建設(shè)過(guò)程中，建議優(yōu)先采取合理布置高壓設(shè)備、建設(shè)站區(qū)綠化帶、屏蔽高壓線和電器元件、設(shè)置安全防護(hù)距離等措施，以有效減少變電站電磁輻射產(chǎn)生的危害。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2020-09-16

作者簡(jiǎn)介：潘葳（1984-），男，漢族，研究方向核與輻射項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)及水土保持