甘肅地區(qū)750 kV變電站內(nèi)電磁環(huán)境分析研究

姜 梅，李煒，高世剛，李小娟，馬少謙

(甘肅電力科學(xué)研究院，甘肅蘭州 730050)

甘肅地區(qū)750 kV變電站內(nèi)電磁環(huán)境分析研究

姜 梅，李煒，高世剛，李小娟，馬少謙

(甘肅電力科學(xué)研究院，甘肅蘭州 730050)

通過對甘肅境內(nèi)750kV變電站正常投運(yùn)時(shí)產(chǎn)生的工頻電磁場強(qiáng)度、可聽噪聲現(xiàn)狀監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，了解掌握了750kV變電站(包括設(shè)備區(qū)、主控室)的電磁環(huán)境影響水平，為750kV變電站的設(shè)計(jì)、運(yùn)行、電磁環(huán)境管理以及運(yùn)行人員勞動防護(hù)提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和理論依據(jù)。

750kV變電站;工頻電磁場;可聽噪聲

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，電力輸變電設(shè)施的建設(shè)正在向大容量、高電壓等級的方向發(fā)展。近年來，為實(shí)現(xiàn)“西電東送、南北互供、全國聯(lián)網(wǎng)”和建立堅(jiān)強(qiáng)的西北電網(wǎng)，750kV輸變電工程在西北四省區(qū)不斷增加。2010年底，甘肅河西750kV輸變電工程投產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)西北主網(wǎng)與新疆電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)目標(biāo)，西北電網(wǎng)750kV骨干網(wǎng)架結(jié)構(gòu)更加完善。目前，甘肅境內(nèi)已經(jīng)投運(yùn)7座750kV變電站。為了了解其工頻電磁場分布狀況和整體水平，本文對甘肅境內(nèi)已運(yùn)行的7座750kV變電站設(shè)備區(qū)和主控室的電磁環(huán)境進(jìn)行測量分析，其結(jié)果可為今后同等級以及更高電壓等級變電站的合理規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理和運(yùn)行提供科學(xué)依據(jù)。

1 測點(diǎn)布置、測試項(xiàng)目與測量方法

1.1 測點(diǎn)布置和測試項(xiàng)目

為了全面了解甘肅境內(nèi)750kV變電站的電磁環(huán)境影響水平，選定了已投入運(yùn)行的7座750kV變電站進(jìn)行電磁環(huán)境監(jiān)測。

750kV設(shè)備區(qū)測點(diǎn)布置:選擇巡檢路線和電氣設(shè)備(刀閘、斷路器、開關(guān)、避雷器、PT、電抗器和主變)下進(jìn)行工頻電磁場強(qiáng)度、可聽噪聲測試。750kV變電站主控室內(nèi)測點(diǎn)布置:在750kV變電站主控室中央布點(diǎn)，進(jìn)行工頻電磁場強(qiáng)度、可聽噪聲測試。

1.2 測量方法、儀器與標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1 測量方法

根據(jù)文獻(xiàn)［1］、［2］中規(guī)定的方法，采取方格布點(diǎn)，將7座變電站內(nèi)750kV設(shè)備區(qū)劃分為5m×5m方格形子區(qū)，每個(gè)網(wǎng)格交叉點(diǎn)為測量點(diǎn)。

使用PMM8053工頻電磁場測試儀進(jìn)行工頻電場強(qiáng)度、工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度測試。測試儀用絕緣支架支撐，中心距地1.5m，測試人員離探頭不小于2m遠(yuǎn)，盡量減小人體對所測點(diǎn)電場強(qiáng)度的影響。根據(jù)文獻(xiàn)［3］中規(guī)定的方法，使用AWA6270+型聲級計(jì)對各測點(diǎn)進(jìn)行1min等效連續(xù)A聲級測量。

1.2.2 測量儀器

PMM8053工頻電磁場測試儀頻率范圍5Hz～100kHz，電場量程 0.001V/m ～ 100kV/m，分辨率0.001V/m;磁感應(yīng)強(qiáng)度 1nT ～10mT，分辨率 1nT。AWA6270+型聲級計(jì)頻率范圍10Hz～20kHz，量程10～130dB(A)，儀器準(zhǔn)確度為 ±0.1dB(A)。

1.3 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

(1)對于送電線路和變電站的電磁環(huán)境保護(hù)，我國已有相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)［4］?！?00kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T24－1998)推薦以4kV/m作為居民區(qū)工頻電場強(qiáng)度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以100μT作為公眾全天輻射時(shí)的工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度限值。變電站設(shè)備區(qū)內(nèi)常以《作業(yè)場所工頻電場衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 16203－1996)中規(guī)定8h最高容許量5kV/m作為作業(yè)場所工頻電場強(qiáng)度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以文獻(xiàn)［1］中規(guī)定的100μT作為工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

(2)設(shè)備區(qū)及主控室內(nèi)可聽噪聲按《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ 87－85)中的規(guī)定分別執(zhí)行90dB(A)及 60dB(A)的噪聲限值［8］。

2 測試結(jié)果與分析

2.1 750kV變電站設(shè)備區(qū)電磁環(huán)境分析

2.1.1 750kV變電站設(shè)備區(qū)電磁測試結(jié)果

甘肅省境內(nèi)已運(yùn)行的7座750kV變電站中，變電站A和變電站D一次設(shè)備選用了GIS組合電器，其余5座均為常規(guī)的敞開式空氣絕緣開關(guān)設(shè)備。

GIS是SF6氣體絕緣金屬封閉組合電器的簡稱，它把斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器和連接件、電纜終端、進(jìn)出線套管等元件，經(jīng)優(yōu)化組合，直接連接在一起，并封閉于一個(gè)金屬殼體中，其內(nèi)充入SF6氣體。由于其接地金屬外殼的屏蔽作用，較常規(guī)的敞開式空氣絕緣開關(guān)設(shè)備(AIS)產(chǎn)生的工頻電磁場明顯減小，可大大降低對運(yùn)行人員的影響。

750kV設(shè)備區(qū)內(nèi)的工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度和可聽噪聲監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)對比分析結(jié)果詳見表1。

表1 750kV變電站設(shè)備區(qū)磁場強(qiáng)度和可聽噪聲數(shù)據(jù)

2.1.2 750kV變電站設(shè)備區(qū)電磁場現(xiàn)狀分析

以文獻(xiàn)［1］中規(guī)定的作業(yè)場所工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度100μT作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，從表1可知，7座750kV變電站750kV設(shè)備區(qū)內(nèi)的工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度均遠(yuǎn)低于100μT國家標(biāo)準(zhǔn)限值要求。

以文獻(xiàn)［5］中規(guī)定的作業(yè)場所工頻電場8h最高容許量5kV/m作為設(shè)備區(qū)工頻電場強(qiáng)度的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，為便于比較，將電場強(qiáng)度分為﹤3kV/m，3～5kV/m，5～8kV/m，8～10kV/m，＞10kV/m 五檔，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2及圖1。

表2 750kV變電站設(shè)備區(qū)工頻電場強(qiáng)度監(jiān)測數(shù)據(jù)對比分析

從表2可知，所測5座常規(guī)敞開式設(shè)計(jì)的變電站電場強(qiáng)度超過5kV/m的超標(biāo)測試點(diǎn)較多，這些超標(biāo)點(diǎn)多分布在刀閘、開關(guān)、PT、避雷器等電氣設(shè)備及其連接線附近區(qū)域內(nèi)。但隨著遠(yuǎn)離這些區(qū)域，場強(qiáng)值會迅速降低。由于密集的電氣設(shè)備三相間的疊加作用，使更為靠近巡視走廊的外側(cè)相(A、C相)較中間相(B相)產(chǎn)生的工頻電磁場大。后期設(shè)計(jì)、建成的變電站F和變電站G注意到了這一點(diǎn)，加高了刀閘、開關(guān)、PT、避雷器等電氣設(shè)備帶電部位的對地距離，在有條件的地方加大了這些設(shè)備的間距，大大減少了高工頻電場(﹥8kV/m)區(qū)域的出現(xiàn)。

采用GIS750kV變電站A、D，由于GIS套管對刀閘、開關(guān)、PT、避雷器等電氣設(shè)備及其連接線的屏蔽作用，設(shè)備區(qū)中﹤3kV/m的低場強(qiáng)區(qū)域所占比例大大增多，但仍然在母線、線路出線等未使用GIS套管的區(qū)域出現(xiàn)﹥5kV/m的超標(biāo)點(diǎn)。

圖1 750kV變電站設(shè)備區(qū)工頻電場強(qiáng)度測試結(jié)果

2.1.3 750kV變電站設(shè)備區(qū)可聽噪聲現(xiàn)狀分析

變電站內(nèi)噪聲主要是變壓器、電抗器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的電磁噪聲和機(jī)械噪聲。電磁噪聲主要是由硅鋼片的磁致伸縮和繞組中的電磁力引起的，機(jī)械噪聲則是設(shè)備振動、冷卻風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)引起的。變壓器、電抗器的本體振動產(chǎn)生的噪聲是不穩(wěn)定的，其主頻段噪聲為低頻噪聲?？蛰d或運(yùn)行功率低時(shí)，噪聲水平也較低;滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)噪聲級較高，低頻噪聲可以傳遞很遠(yuǎn)，并難以消除。而冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生的噪聲為高頻噪聲，衰減較快。帶電構(gòu)架下的噪聲遠(yuǎn)小于主變壓器和電抗器噪聲，其測量結(jié)果會受到主變壓器和電抗器噪聲的影響［7］。

從表1可知，所測試的7座750kV變電站750kV設(shè)備區(qū)的可聽噪聲在44.8～79.7dB(A)范圍內(nèi)，最大值一般出現(xiàn)在主變壓器冷卻風(fēng)扇側(cè)和電抗器處。滿足文獻(xiàn)《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ 87 －85)中規(guī)定的噪聲限值［8］。

2.2 750kV變電站主控室電磁環(huán)境分析

甘肅省境內(nèi)的4座750kV變電站的主控室工頻電磁場強(qiáng)度和可聽噪聲監(jiān)測數(shù)據(jù)見表3。

表3 750kV變電站主控室電磁場和可聽噪聲結(jié)果

表3中數(shù)據(jù)顯示，4座750kV變電站的主控室內(nèi)的工頻電磁場強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于相應(yīng)的4kV/m、100μT的國家標(biāo)準(zhǔn)要求。主控室內(nèi)可聽噪聲監(jiān)測值在40.5～44.6dB(A)，滿足 GBJ 87－85中規(guī)定的噪聲限值［8］。因此，750kV變電站主控室內(nèi)電磁環(huán)境良好，對運(yùn)行人員影響不大。

3 建議

(1)合理規(guī)劃工作、巡檢時(shí)間，盡量減少作業(yè)人員在強(qiáng)工頻電磁場區(qū)域的工作時(shí)間和工作次數(shù)，盡量減少非作業(yè)停留時(shí)間。

(2)變電站內(nèi)電磁防護(hù)應(yīng)以個(gè)體防護(hù)為主，對在高工頻電場強(qiáng)度電氣設(shè)備下工作的檢修人員及巡檢人員應(yīng)配以防護(hù)服和防護(hù)頭盔。防護(hù)用品一般用金屬絲布、金屬膜布和金屬網(wǎng)等制作。

(3)根據(jù)電磁場強(qiáng)度隨距離的增加而衰減的原理，盡可能采用自動化設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作，使作業(yè)人員遠(yuǎn)離電磁污染源。

(4)在保證安全的情況下，在變電站及周圍種植樹木，利用樹木對電磁場進(jìn)行吸收防護(hù)。在保證工作正常進(jìn)行情況下，建議利用區(qū)域屏蔽的原理，在變電站電磁場超標(biāo)區(qū)域內(nèi)檢修人員久留的地方增設(shè)簡易的屏蔽裝置，將電磁場強(qiáng)度控制在安全范圍內(nèi)。

(5)新、擴(kuò)、改建變電站在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選擇低電磁場強(qiáng)方案，選擇低噪設(shè)備。

(6)定期監(jiān)測高壓電氣設(shè)備，在電磁場強(qiáng)度超標(biāo)區(qū)域懸掛標(biāo)識牌，提醒作業(yè)人員注意。

［1］DL/T 799.7 －2002，電力行業(yè)勞動環(huán)境檢測技術(shù)規(guī)范.［S］.

［2］DL/T 988－2005，高壓交流架空送電線路、變電站工頻電場和磁場測量方法［S］.

［3］GB 22075－2008，高壓直流換流站的可聽噪聲［S］.

［4］HJ/T 24－1998，500kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)規(guī)范［S］.

［5］GB 16203－1996，作業(yè)場所工頻電場衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［6］GB 12348－2008，工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［7］張志強(qiáng)，靳健龍，李振海，等.河北省南部電網(wǎng)輸變電工程可聽噪聲測量與分析［J］.河北電力技術(shù)，2009，28(2):29 －31.

［8］GBJ 87－85，工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

Study on the electromagnetic environment level of 750 kV substation in Gansu territory

Through the statistical analysis of the monitoring data of 750kV substation frequency electromagnetic fields intensity，audible noise within the normal operation，in Gansu territory，the electromagnetic environment influence level of 750kV substation are researched，which including equipment area，control room.It provides the reliable data basis and theoretical basis for 750kV substation design，operation，electromagnetic environment management and operation people labor protection in the future.

750kV substation;frequency electromagnetic field;audible noise

X591

B

1674－8069(2012)02－004－03

2011-11-22;

2012-03-02

姜梅(1969-)，女，山東福山人，高級工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境影響評價(jià)、火電機(jī)組環(huán)保設(shè)施調(diào)試及電網(wǎng)環(huán)境保護(hù)監(jiān)督管理。E－mail:jm3479@126.com