電場(chǎng)、磁場(chǎng)與變電站的電磁環(huán)境影響

凌云霄

(成都市實(shí)驗(yàn)外國(guó)語學(xué)校，四川 成都 611731)

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電場(chǎng)、磁場(chǎng)與變電站的電磁環(huán)境影響

凌云霄

(成都市實(shí)驗(yàn)外國(guó)語學(xué)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(chǎn)生工頻電場(chǎng)和工頻磁場(chǎng)，從而對(duì)附近區(qū)域產(chǎn)生電磁環(huán)境影響，但不會(huì)產(chǎn)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(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查發(fā)現(xiàn)，變電站站界的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度和工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度是完全滿足世界衛(wèi)生組織(WHO)和我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)—公眾曝露控制限值要求的。只要將工頻電場(chǎng)、工頻磁場(chǎng)控制在標(biāo)準(zhǔn)限值內(nèi)就不會(huì)對(duì)公眾健康產(chǎn)生影響。

電磁輻射；電磁環(huán)境影響；變電站；標(biāo)準(zhǔn)

1　引言

最近在成都市中心一塊空地上，電力部門準(zhǔn)備修一座220 kV的變電站。周圍居民知道情況以后堅(jiān)決反對(duì)在附近建變電站。他們認(rèn)為，變電站、輸電線路會(huì)產(chǎn)生“電磁輻射”，影響他們的身體健康。電視上，專家和環(huán)境影響評(píng)估單位的代表表示，變電站產(chǎn)生的電磁環(huán)境影響是滿足國(guó)家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的，周圍居民可以放心居住。在杭州、北京、上海等全國(guó)很多地方都發(fā)生過反對(duì)在居民區(qū)附近建設(shè)變電站的情況，居民反對(duì)的理由基本上都是擔(dān)心“電磁輻射”影響身體健康，還有就是認(rèn)為變電站建在居民區(qū)附近影響美觀。

2　變電站和輸電線路產(chǎn)生的電磁環(huán)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(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng)。電磁和磁場(chǎng)屬于感應(yīng)場(chǎng)，其對(duì)環(huán)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(guó)巴黎建成世界上第一座發(fā)電廠開始，人類進(jìn)入電力時(shí)代，1879年上海公共租界點(diǎn)亮了中國(guó)第一盞電燈。輸變電工程是電能傳輸?shù)妮d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(jù)《電磁環(huán)境控制限值》(GB8702-2014)，100 kV以下電壓等級(jí)的交流輸變電設(shè)施，可以免于管理其產(chǎn)生的電磁環(huán)境影響，也就是說這些交流輸變電設(shè)施產(chǎn)生的電磁環(huán)境影響很小。所以，人們擔(dān)心產(chǎn)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(gè)電壓等級(jí)，其中高壓指110～220 kV電壓等級(jí)、超高壓指330～750 kV電壓等級(jí)、特高壓是指1000 kV及以上電壓等級(jí)。家用電器使用的220伏電壓電都是由高電壓等級(jí)的電經(jīng)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(diǎn)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(chǎn)生的電場(chǎng)和磁場(chǎng)

當(dāng)輸電線路和變電站等交流輸變電設(shè)施上加有電壓后，帶電導(dǎo)線就載有電荷，在導(dǎo)線周圍就會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)—工頻電場(chǎng)。工頻電場(chǎng)的強(qiáng)度是用沿某方向單位距離內(nèi)的電位差(即“電壓”)來度量，它的度量單位為V/m或kV/m?？臻g的電場(chǎng)很容易被導(dǎo)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(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度一般很小。

當(dāng)交流輸變電設(shè)施上流有工頻電流，則在載流導(dǎo)體周圍就會(huì)感應(yīng)出工頻磁場(chǎng)，表示磁場(chǎng)能力的物理量稱為磁場(chǎng)強(qiáng)度H，以A/m為計(jì)量單位。而同樣大小的磁場(chǎng)強(qiáng)度在周圍空間中產(chǎn)生相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B則取決于周圍空間介質(zhì)磁導(dǎo)率，對(duì)于空氣，磁導(dǎo)率μ0是常數(shù)，μ0=4π×10-7Wb/A。磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位為T，一般采用mT或μT來計(jì)量(1T=103mT=106μT)。

我國(guó)交流輸變電工程的工作頻率是50Hz。對(duì)頻率為50Hz的電場(chǎng)或磁場(chǎng)，若將其看成空間發(fā)散的“電磁波”的話，它在空間行進(jìn)的一個(gè)波長(zhǎng)λ達(dá)6000 km(λ=C/f，C為電流輸送速度300000 km/s，f為我國(guó)交流電的工作頻率50Hz)。相對(duì)于如此長(zhǎng)的“波”而言，輸電線路本身的長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以構(gòu)成有效的“發(fā)射天線”，不能形成輻射。

就低頻電場(chǎng)與磁場(chǎng)的存在形式看，人處于科學(xué)上稱之為的“近場(chǎng)區(qū)”，相對(duì)于此波長(zhǎng)，生物體的尺寸微不足道，這個(gè)區(qū)域工頻電場(chǎng)和工頻磁場(chǎng)是分別存在、分別起作用的，沿傳播方向上電場(chǎng)和磁場(chǎng)無固定關(guān)系，而不像高頻“遠(yuǎn)場(chǎng)”情況下那樣，電場(chǎng)、磁場(chǎng)以波阻抗關(guān)系緊密耦合，形成“電磁輻射”，并穿透物體。低頻電場(chǎng)、磁場(chǎng)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(chǎn)生的工頻電場(chǎng)和工頻磁場(chǎng)在電磁頻譜中屬于極低頻場(chǎng)，不產(chǎn)生有效電磁輻射。它們產(chǎn)生的環(huán)境影響不同于無線通信等電磁能量發(fā)射設(shè)施帶來的電磁輻射影響，更不同于核領(lǐng)域的電離輻射影響。

3　變電站的電磁環(huán)境影響

3.1電磁環(huán)境影響控制標(biāo)準(zhǔn)

世界衛(wèi)生組織(WHO)推薦國(guó)際非離子輻射委員會(huì)(ICNIRP) 和美國(guó)電氣與電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度和工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度的控制標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)值見表1。

表1　磁感應(yīng)控制標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)家環(huán)境保護(hù)部和國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局2014年9月發(fā)布的《電磁環(huán)境控制限值》(GB8702-2014)參考了ICNIRP 《限制時(shí)變電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁場(chǎng)(300 GHz及以下)曝露導(dǎo)則,1998》和IEEE《關(guān)于人體曝露到0～3 kHz電磁場(chǎng)安全水平的IEEE標(biāo)準(zhǔn)》，并考慮了我國(guó)的電磁環(huán)境保護(hù)工作實(shí)踐。根據(jù)《電磁環(huán)境控制限值》和輸變電工程的工作頻率(50 Hz)，我國(guó)的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度公眾曝露控制限值為4000 V/m，工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度公眾曝露控制限值為100 μT(微特斯拉)。

綜上，我國(guó)的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度和工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度的控制標(biāo)準(zhǔn)比世界衛(wèi)生組織的推薦標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格。

世界衛(wèi)生組織認(rèn)為，只要將工頻電場(chǎng)、工頻磁場(chǎng)控制在標(biāo)準(zhǔn)限值內(nèi)就不會(huì)對(duì)公眾健康產(chǎn)生影響。

3.2變電站的電磁環(huán)境影響

引起社會(huì)廣泛關(guān)注的變電站究竟是什么樣？變電站周圍的電磁環(huán)境狀況如何？為了增加對(duì)變電站的感官映象，筆者到成都的幾個(gè)變電站進(jìn)行了實(shí)地考察。表2是成都市內(nèi)的4個(gè)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(gè)變電站都是室內(nèi)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(jìn)出的電力線(據(jù)說都建成地下電纜了)，也聽不到令人煩躁的電磁噪聲和風(fēng)機(jī)聲。玉林110 kV變電站建于20世紀(jì)80、90年代，是室外布置，看起來確實(shí)沒有前三個(gè)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(chǎng)和工頻磁場(chǎng)究竟有多大？以下是幾個(gè)成都市近幾年建成變電站站界的電磁環(huán)境狀況監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，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(chǎng)強(qiáng)度和工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度比室內(nèi)布置變電站站界略大。但無論是室內(nèi)布置還是室外布置的110 kV和220 kV變電站站界測(cè)得的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度和工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值都不足標(biāo)準(zhǔn)份額的5%，屬于很低水平。

圖1　成都變電站電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度

其它幾個(gè)成都市擬建變電站站址的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度和工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見表4。

表2　成都4個(gè)變電站基本情況

表3　成都變電站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

注：①E—工頻電場(chǎng)強(qiáng)度；②B—工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度； ③以上數(shù)據(jù)為變電站站界四周監(jiān)測(cè)點(diǎn)最大監(jiān)測(cè)值

表4　成都變電站電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

從表4中可以看到，沒有建設(shè)變電站的地方的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度監(jiān)測(cè)值和室內(nèi)布置變電站站界工頻電場(chǎng)強(qiáng)度監(jiān)測(cè)結(jié)果差別不大。說明建構(gòu)筑物能有效屏蔽工頻電場(chǎng)。工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度后者大于前者。但所有的監(jiān)測(cè)結(jié)果和公眾曝露控制限值相比都微不足道。

4　結(jié)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(shí)現(xiàn)的。它們?cè)谶\(yùn)行過程中會(huì)對(duì)周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng)。通過對(duì)成都市幾個(gè)110 kV和220 kV變電站周圍工頻電場(chǎng)和工頻場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析可以看出，它們與我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和世界衛(wèi)生組織推薦標(biāo)準(zhǔn)相比都是非常小的。只要將工頻電場(chǎng)、工頻磁場(chǎng)控制在國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)限值內(nèi)，就不會(huì)對(duì)公眾健康產(chǎn)生影響。

[1]孫昕, 陳維江, 陸家榆,等.交流輸變電工程環(huán)境影響與評(píng)價(jià)[M].北京：科學(xué)出版社， 2015: 1～6.

[2]國(guó)際非離子輻射防護(hù)委員會(huì)(ICNIRP). 限制時(shí)變電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁場(chǎng)(300GHz及以下)曝露導(dǎo)則[S]. 斯德哥爾摩，ICNIRP，1998(4).

[3]美國(guó)電氣與電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE). 關(guān)于人體曝露到0-3kHz電磁場(chǎng)安全水平的IEEE標(biāo)準(zhǔn)[S]. 紐約：IEEE，1995.

[4]中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部.GB8702-2014. 電磁環(huán)境控制限值[S]. 北京：中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部，2014.

[5]四川省輻射環(huán)境管理監(jiān)測(cè)中心站. 成都電業(yè)局“成都110kV龍?zhí)豆I(yè)園輸變電工程”等6個(gè)項(xiàng)目竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收[R]. 成都：四川省輻射環(huán)境管理監(jiān)測(cè)中心站，2013.

[6]四川省輻射環(huán)境管理監(jiān)測(cè)中心站. 國(guó)網(wǎng)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(gè)110kV、220kV項(xiàng)目竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收監(jiān)測(cè)表[R].成都：四川省輻射環(huán)境管理監(jiān)測(cè)中心站，2015.

[7]四川省輻射環(huán)境管理監(jiān)測(cè)中心站.成都華陽東220kV輸變電工程竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收調(diào)查表[R].成都：四川省輻射環(huán)境管理監(jiān)測(cè)中心站，2015.

[8]四川省輻射環(huán)境管理監(jiān)測(cè)中心站. 成都蒲陽220kV輸變電工程竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收調(diào)查表[R].成都：四川省輻射環(huán)境管理監(jiān)測(cè)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(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012(18):1～2.

[10]王穎.電磁輻射對(duì)人體健康的危害及防護(hù)[J].本溪冶金高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，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(shí)驗(yàn)外國(guó)語學(xué)校學(xué)生。

X591

A

1674-9944(2016)14-0177-03