電力線路的電磁輻射污染與儀器監(jiān)測(cè)

車(chē)艷紅　程慧青　陳永鋦

摘 要：為了解決目前電磁輻射日益嚴(yán)重的問(wèn)題，文章首先分析了電磁輻射帶來(lái)的危害，其次對(duì)電磁輻射的影響進(jìn)行了理論預(yù)測(cè)，再次對(duì)電磁輻射污染的儀器監(jiān)測(cè)進(jìn)行了探究，最后通過(guò)實(shí)例監(jiān)測(cè)進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明理論預(yù)測(cè)和實(shí)測(cè)結(jié)果基本吻合。

關(guān)鍵詞：電力線路；電磁輻射污染；儀器監(jiān)測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM15 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）29-0075-03

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)電的需求量日益增加，為了滿(mǎn)足人們的需要，電網(wǎng)建設(shè)急速發(fā)展，隨著電網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展，電力線路已經(jīng)延伸到多個(gè)地區(qū)。然而，電力系統(tǒng)在給人們帶來(lái)便利的同時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生一種特殊的、看不見(jiàn)的污染——電磁輻射污染，長(zhǎng)期處于電磁輻射下會(huì)帶來(lái)極大的危害，帶來(lái)很多問(wèn)題?；诖耍治鲭姶泡椛湮廴镜奈：?、特征及儀器監(jiān)測(cè)方法對(duì)將來(lái)的預(yù)防和消除污染具有重要意義。

1 電磁輻射的危害

1.1 對(duì)無(wú)線電信號(hào)及通信造成干擾

電力線路產(chǎn)生的電磁輻射污染會(huì)對(duì)處于附近的廣播、通信、電視信號(hào)等造成一定影響，嚴(yán)重者可能會(huì)導(dǎo)致其難以正常工作。

1.2 對(duì)人體的影響

研究發(fā)現(xiàn)，若人們長(zhǎng)期受到電磁輻射的影響，會(huì)出現(xiàn)心動(dòng)過(guò)緩及過(guò)速的現(xiàn)象；通過(guò)心電圖發(fā)現(xiàn)會(huì)出現(xiàn)T波低壓、ST波下降等供血不足現(xiàn)象；還會(huì)影響人們的神經(jīng)功能，使其紊亂，主要表現(xiàn)癥狀為疲勞、神經(jīng)衰弱、憂(yōu)郁等；會(huì)導(dǎo)致人的中樞神經(jīng)出現(xiàn)障礙及神經(jīng)緊張失調(diào)等。

1.3 對(duì)電腦系統(tǒng)的影響

電腦在人們的生活中日益普及，若在運(yùn)行過(guò)程中受到微弱的電磁輻射，會(huì)造成電腦高靈敏度接收系統(tǒng)接受失靈，從而引發(fā)巨大的損失。

1.4 具有很強(qiáng)的信號(hào)干擾和破壞作用

電磁輻射能夠直接影響電力裝置的正常工作，導(dǎo)致其信息傳輸出現(xiàn)失誤、控制失靈等，使電子設(shè)備難以正常工作。

2 電力線路中電磁輻射的影響預(yù)測(cè)

2.1 預(yù)測(cè)內(nèi)容

根據(jù)工頻電流的特點(diǎn)，為了預(yù)測(cè)其對(duì)周?chē)h(huán)境的輻射污染影響，通常選擇測(cè)量工頻的電場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度及干擾場(chǎng)強(qiáng)。

2.2 預(yù)測(cè)方法

2.2.1 電力線路電場(chǎng)強(qiáng)度的分布預(yù)測(cè)

為了明確所在位置電場(chǎng)強(qiáng)度的分布特點(diǎn)，通常根據(jù)國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議工作組提出的方法來(lái)進(jìn)行計(jì)算，取夏天滿(mǎn)負(fù)荷有最大弧垂時(shí)導(dǎo)線的最小對(duì)地高度，通過(guò)采用等效電荷法進(jìn)行計(jì)算。等效電荷可通過(guò)下列矩陣方程進(jìn)行計(jì)算，如下式（1）所示：

U1U2…U3=？姿11 ？姿12 … ？姿1n？姿21 ？姿22 … ？姿2n… … … …？姿n1 ？姿n2 … ？姿nnQ1Q2…Q3（1）

式（1）中，Ui、Qi、？姿1n分別表示各電力導(dǎo)線對(duì)地電壓、等效電荷及電位系數(shù)的矩陣。若電力線路導(dǎo)線的單位長(zhǎng)度電荷量求出后，任意點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)可根據(jù)疊加原理計(jì)算。任意點(diǎn)（x，y）的電場(chǎng)強(qiáng)度分量可用Ex，Ey（kV/m）表示如下式（1）所示：

2.2.2 電力線路磁場(chǎng)強(qiáng)度的分布特征預(yù)測(cè)

任意點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度的分布特征可通過(guò)下式（3）進(jìn)行計(jì)算。

式（3）中，H，I，h，L分別表示計(jì)算出的磁場(chǎng)強(qiáng)度、電力線路中的電流大小、導(dǎo)線架設(shè)高度及計(jì)算位置和電力線路中導(dǎo)線的水平距離。為了使計(jì)算符合通常的單位規(guī)范，在實(shí)際應(yīng)用中通常轉(zhuǎn)換為磁感應(yīng)強(qiáng)度表示。在對(duì)電力線路的磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算時(shí)，要注意對(duì)線路中220～500 kV同塔雙回線路，由于其各存在三相導(dǎo)線，在其線路兩側(cè)所假設(shè)導(dǎo)線的以下幾個(gè)特征也完全相同：電壓等級(jí)、相間距離、對(duì)地距離等，從本質(zhì)上說(shuō)，為垂直同相序，因此具體計(jì)算時(shí)，務(wù)必要考慮所有產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)的合成，合成結(jié)果如圖1所示。

上圖中，角標(biāo)1、2分別表示兩條回路，則計(jì)算如下式（4）所示：

2.2.3 電力線路干擾場(chǎng)強(qiáng)的分布特性

電力線路在傳輸電能過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生無(wú)線電干擾場(chǎng)強(qiáng)，干擾場(chǎng)強(qiáng)的分布狀況可按照相關(guān)部門(mén)規(guī)定的《高壓交流架空送電無(wú)線電干擾線路》附錄規(guī)定計(jì)算，具體計(jì)算方法如下式（6）所示：

式（6）中，E，r，D，gmax分別表示電力線路中無(wú)線電干擾場(chǎng)強(qiáng)、導(dǎo)線半徑、所在處距導(dǎo)線的距離及導(dǎo)線表面的最大電位梯度。

3 電磁輻射污染儀器監(jiān)測(cè)

為了對(duì)所在區(qū)域的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，通過(guò)儀器對(duì)所在處的電磁輻射污染進(jìn)行測(cè)量，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)可按照以下步驟進(jìn)行：制定測(cè)量方案、選擇測(cè)量?jī)x器、對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

3.1 制定測(cè)量方案

在進(jìn)行測(cè)量之前，要根據(jù)實(shí)地考察和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，首先確定檢測(cè)區(qū)域、布點(diǎn)原則進(jìn)行測(cè)量。布點(diǎn)時(shí)要考慮以下因素：①根據(jù)研究需要布點(diǎn)；②對(duì)于不同布點(diǎn)，必須選擇有代表性的測(cè)量點(diǎn)及敏感點(diǎn)，盡量避免離開(kāi)那些影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的因素，例如：電力設(shè)施、數(shù)木、高層建筑等。

3.2 測(cè)量?jī)x器的選擇

目前用于測(cè)量工頻電場(chǎng)電磁輻射常用的儀器根據(jù)測(cè)量區(qū)域的不同選擇不同，對(duì)于近場(chǎng)的測(cè)量，可選擇德國(guó)Narda生產(chǎn)的工頻電磁場(chǎng)分析儀、美國(guó)HOLADYAN生產(chǎn)的工頻電磁場(chǎng)分析儀；對(duì)于遠(yuǎn)場(chǎng)電磁輻射的測(cè)量，可選擇德國(guó)Narda生產(chǎn)的PMM系列電磁干擾測(cè)量接收機(jī)、美國(guó)的NM系列場(chǎng)強(qiáng)儀等。

電磁輻射檢測(cè)儀。在進(jìn)行具體測(cè)量過(guò)程中，為了盡量減少受到外界因素的干擾，通常選在無(wú)風(fēng)、無(wú)雪及無(wú)雨的外界環(huán)境下來(lái)進(jìn)行。

3.3 測(cè)量時(shí)間和數(shù)據(jù)處理

若是對(duì)近場(chǎng)區(qū)進(jìn)行測(cè)量，原則上取現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定的時(shí)間，儀器測(cè)量的數(shù)值就是該點(diǎn)處的綜合場(chǎng)強(qiáng)值，無(wú)需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新分析和計(jì)算。

若對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量時(shí)間原則上為9：00～24：00時(shí)，若在主要居住區(qū)、輻射體附近區(qū)域等，必須進(jìn)行全天24 h的測(cè)量。測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)可按照下述方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理：

第一步，將測(cè)量數(shù)據(jù)按照時(shí)間、場(chǎng)強(qiáng)等進(jìn)行歸類(lèi)，并進(jìn)行列表；第二步，對(duì)整理結(jié)果按照下式（7）首先求出每個(gè)測(cè)量點(diǎn)上、各個(gè)頻率場(chǎng)強(qiáng)的平均值；

第三步，根據(jù)下式（8）計(jì)算每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的綜合場(chǎng)強(qiáng)值（忽略相位差的影響）：

式（8）中，Ep1-Ep2，Ez分別表示測(cè)量點(diǎn)不同頻率的平均值和綜合場(chǎng)強(qiáng)值。

根據(jù)上述測(cè)量結(jié)果，分別列出頻率-場(chǎng)強(qiáng)、時(shí)間-場(chǎng)強(qiáng)、時(shí)間-頻率的對(duì)應(yīng)值列表，繪制圖相應(yīng)的曲線圖。再經(jīng)過(guò)相關(guān)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，求出綜合場(chǎng)強(qiáng)值，并繪制出相應(yīng)的電磁輻射污染圖。

4 實(shí)測(cè)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，筆者對(duì)某變電站進(jìn)行測(cè)量。變電站參數(shù)為，測(cè)量外界溫度為25 ℃，儀器常規(guī)高度為1.5 m，測(cè)量?jī)x器為EFA-300電磁場(chǎng)分析儀，PMM9010電磁干擾測(cè)量接收機(jī)，PMMRA-01HV鞭狀天線，計(jì)算和檢測(cè)結(jié)果如下文所述。

4.1 計(jì)算結(jié)果

進(jìn)行測(cè)量的具體參數(shù)見(jiàn)表1。

預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

4.2 實(shí)測(cè)結(jié)果

實(shí)際測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表3～5。

4.3 結(jié)果分析

根據(jù)上表結(jié)果可知，在誤差允許的范圍之內(nèi)，預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)際測(cè)量結(jié)果相同。從結(jié)果可知，本地電場(chǎng)強(qiáng)度增加值很少，增量主要來(lái)源于變電站運(yùn)行后而產(chǎn)生的，變電站自身的電磁輻射污染并不多，輻射污染的主要來(lái)源是高壓架空進(jìn)線。因此，要有效減少電磁輻射的污染，可以將其設(shè)計(jì)為埋地線，最大限度地減少污染，同時(shí)還能有效除去視覺(jué)污染，保護(hù)環(huán)境。

5 結(jié) 語(yǔ)

隨著用電量的增加，電磁輻射污染日益嚴(yán)重，被認(rèn)為是四大污染之一。對(duì)于其它污染的控制技術(shù)已經(jīng)有了相當(dāng)大的進(jìn)展，然而由于電磁輻射污染的隱蔽性特點(diǎn)，人們對(duì)其特性、危害及相關(guān)的控制技術(shù)研究還處于探索階段。由于此污染和別的污染具有較大的區(qū)別，屬于“看不見(jiàn)、摸不著、聞不到”，難以察覺(jué)，極易被人們忽略。如何減少電磁輻射污染對(duì)人們?cè)斐傻奈：?，是目前相關(guān)工作者亟待解決的主要問(wèn)題。各相關(guān)部門(mén)和工作人員要更深研究，著力開(kāi)展電磁輻射污染分布特性及監(jiān)測(cè)，為電磁輻射污染的治理提供科學(xué)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐鵬，張建春.電磁輻射污染對(duì)人的危害與防護(hù)[J].中國(guó)個(gè)體防護(hù)裝備，2011，（5）.

[2] 姚寶軍，張哲瑞，馬玉梅，等.電磁輻射污染及防護(hù)探索[J].中國(guó)環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，（3）.

[3] 張建宏.電磁輻射污染與電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)[J].電力學(xué)報(bào)，2009，（1）.

[4] 侯喜程.電磁輻射污染與監(jiān)測(cè)綜述[J].能源與節(jié)能，2011，（3）.

[5] 張邦俊，仇豐.居住區(qū)內(nèi)輸電線路工頻電磁污染分布研究[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2010，（3）.

[6] 張啟春，阮江軍.高壓架空線附近的工頻磁場(chǎng)[J].電力環(huán)境保護(hù)，2008，（6）.

第三步，根據(jù)下式（8）計(jì)算每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的綜合場(chǎng)強(qiáng)值（忽略相位差的影響）：

式（8）中，Ep1-Ep2，Ez分別表示測(cè)量點(diǎn)不同頻率的平均值和綜合場(chǎng)強(qiáng)值。

根據(jù)上述測(cè)量結(jié)果，分別列出頻率-場(chǎng)強(qiáng)、時(shí)間-場(chǎng)強(qiáng)、時(shí)間-頻率的對(duì)應(yīng)值列表，繪制圖相應(yīng)的曲線圖。再經(jīng)過(guò)相關(guān)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，求出綜合場(chǎng)強(qiáng)值，并繪制出相應(yīng)的電磁輻射污染圖。

4 實(shí)測(cè)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，筆者對(duì)某變電站進(jìn)行測(cè)量。變電站參數(shù)為，測(cè)量外界溫度為25 ℃，儀器常規(guī)高度為1.5 m，測(cè)量?jī)x器為EFA-300電磁場(chǎng)分析儀，PMM9010電磁干擾測(cè)量接收機(jī)，PMMRA-01HV鞭狀天線，計(jì)算和檢測(cè)結(jié)果如下文所述。

4.1 計(jì)算結(jié)果

進(jìn)行測(cè)量的具體參數(shù)見(jiàn)表1。

預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

4.2 實(shí)測(cè)結(jié)果

實(shí)際測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表3～5。

4.3 結(jié)果分析

根據(jù)上表結(jié)果可知，在誤差允許的范圍之內(nèi)，預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)際測(cè)量結(jié)果相同。從結(jié)果可知，本地電場(chǎng)強(qiáng)度增加值很少，增量主要來(lái)源于變電站運(yùn)行后而產(chǎn)生的，變電站自身的電磁輻射污染并不多，輻射污染的主要來(lái)源是高壓架空進(jìn)線。因此，要有效減少電磁輻射的污染，可以將其設(shè)計(jì)為埋地線，最大限度地減少污染，同時(shí)還能有效除去視覺(jué)污染，保護(hù)環(huán)境。

5 結(jié) 語(yǔ)

隨著用電量的增加，電磁輻射污染日益嚴(yán)重，被認(rèn)為是四大污染之一。對(duì)于其它污染的控制技術(shù)已經(jīng)有了相當(dāng)大的進(jìn)展，然而由于電磁輻射污染的隱蔽性特點(diǎn)，人們對(duì)其特性、危害及相關(guān)的控制技術(shù)研究還處于探索階段。由于此污染和別的污染具有較大的區(qū)別，屬于“看不見(jiàn)、摸不著、聞不到”，難以察覺(jué)，極易被人們忽略。如何減少電磁輻射污染對(duì)人們?cè)斐傻奈：?，是目前相關(guān)工作者亟待解決的主要問(wèn)題。各相關(guān)部門(mén)和工作人員要更深研究，著力開(kāi)展電磁輻射污染分布特性及監(jiān)測(cè)，為電磁輻射污染的治理提供科學(xué)依據(jù)。

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[6] 張啟春，阮江軍.高壓架空線附近的工頻磁場(chǎng)[J].電力環(huán)境保護(hù)，2008，（6）.

第三步，根據(jù)下式（8）計(jì)算每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的綜合場(chǎng)強(qiáng)值（忽略相位差的影響）：

式（8）中，Ep1-Ep2，Ez分別表示測(cè)量點(diǎn)不同頻率的平均值和綜合場(chǎng)強(qiáng)值。

根據(jù)上述測(cè)量結(jié)果，分別列出頻率-場(chǎng)強(qiáng)、時(shí)間-場(chǎng)強(qiáng)、時(shí)間-頻率的對(duì)應(yīng)值列表，繪制圖相應(yīng)的曲線圖。再經(jīng)過(guò)相關(guān)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，求出綜合場(chǎng)強(qiáng)值，并繪制出相應(yīng)的電磁輻射污染圖。

4 實(shí)測(cè)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，筆者對(duì)某變電站進(jìn)行測(cè)量。變電站參數(shù)為，測(cè)量外界溫度為25 ℃，儀器常規(guī)高度為1.5 m，測(cè)量?jī)x器為EFA-300電磁場(chǎng)分析儀，PMM9010電磁干擾測(cè)量接收機(jī)，PMMRA-01HV鞭狀天線，計(jì)算和檢測(cè)結(jié)果如下文所述。

4.1 計(jì)算結(jié)果

進(jìn)行測(cè)量的具體參數(shù)見(jiàn)表1。

預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

4.2 實(shí)測(cè)結(jié)果

實(shí)際測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表3～5。

4.3 結(jié)果分析

根據(jù)上表結(jié)果可知，在誤差允許的范圍之內(nèi)，預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)際測(cè)量結(jié)果相同。從結(jié)果可知，本地電場(chǎng)強(qiáng)度增加值很少，增量主要來(lái)源于變電站運(yùn)行后而產(chǎn)生的，變電站自身的電磁輻射污染并不多，輻射污染的主要來(lái)源是高壓架空進(jìn)線。因此，要有效減少電磁輻射的污染，可以將其設(shè)計(jì)為埋地線，最大限度地減少污染，同時(shí)還能有效除去視覺(jué)污染，保護(hù)環(huán)境。

5 結(jié) 語(yǔ)

隨著用電量的增加，電磁輻射污染日益嚴(yán)重，被認(rèn)為是四大污染之一。對(duì)于其它污染的控制技術(shù)已經(jīng)有了相當(dāng)大的進(jìn)展，然而由于電磁輻射污染的隱蔽性特點(diǎn)，人們對(duì)其特性、危害及相關(guān)的控制技術(shù)研究還處于探索階段。由于此污染和別的污染具有較大的區(qū)別，屬于“看不見(jiàn)、摸不著、聞不到”，難以察覺(jué)，極易被人們忽略。如何減少電磁輻射污染對(duì)人們?cè)斐傻奈：Γ悄壳跋嚓P(guān)工作者亟待解決的主要問(wèn)題。各相關(guān)部門(mén)和工作人員要更深研究，著力開(kāi)展電磁輻射污染分布特性及監(jiān)測(cè)，為電磁輻射污染的治理提供科學(xué)依據(jù)。

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