110KV 地下變電站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測與分析

高健博

中檢集團(tuán)理化檢測有限公司

一、電磁輻射的影響

作為兩個(gè)位置互相垂直、交叉的電磁場主要設(shè)備，變壓器與進(jìn)出輸送線路之間的距離應(yīng)適中，電磁波的交互變化應(yīng)與四周之間相互作用，以提升電磁波的傳播覆蓋面，對(duì)于形成電磁輻射，優(yōu)化電磁波發(fā)射能力等具有積極意義。

（一）對(duì)電子設(shè)備的干擾

根據(jù)研究表明，因電磁感應(yīng)影響，導(dǎo)線和電路會(huì)產(chǎn)生屏蔽信號(hào)的干擾現(xiàn)象，降低通信信號(hào)的接收質(zhì)量，因此電磁輻射會(huì)影響電視與廣播的正常播放，也會(huì)導(dǎo)致電子儀器失靈，嚴(yán)重的甚至?xí)蓴_醫(yī)院、工廠等精密設(shè)備的正常工作，從而對(duì)民眾的經(jīng)濟(jì)和生活造成較大影響。

（二）對(duì)人體的危害

人體是導(dǎo)體，電磁輻射會(huì)使人體產(chǎn)生電磁感應(yīng)，干擾心電和腦電等人體正常的生物電，影響心腦的正常運(yùn)行和功能；經(jīng)醫(yī)學(xué)證明，如果人體長期處于電磁場中時(shí)，會(huì)出現(xiàn)身體內(nèi)部器官衰竭、行為方式改變等有害影響，同時(shí)會(huì)增加血液、淋巴液及細(xì)胞發(fā)生改變的風(fēng)險(xiǎn)，誘發(fā)癌癥并加速癌細(xì)胞的增殖。

（三）電磁輻射的影響因素

眾所周知，電磁輻射可對(duì)人體產(chǎn)生傷害，人民群眾談之色變，隨著電磁輻射覆蓋面的加大，對(duì)于周邊居民的危害程度也越來越大，電磁輻射的殺傷力不斷加劇，從科學(xué)角度分析，電磁輻射對(duì)于人體的傷害，主要是由于電磁強(qiáng)度、輻射覆蓋面、電磁輻射的強(qiáng)度、頻率等多方面因素導(dǎo)致的，而周邊的生態(tài)環(huán)境、地理空間等也會(huì)影響到電磁輻射的傷害；同時(shí)，電磁輻射對(duì)人體的傷害也有個(gè)體差異，不同的人受輻射影響也有所不同。

二、地下變電站概況

本次分別選取了上海市寶山區(qū)某110 KV 全戶內(nèi)變電站和上海市青浦區(qū)某110 KV 全戶外變電站進(jìn)行監(jiān)測，并進(jìn)行分析：

1.上海市寶山區(qū)某 110 KV全域戶內(nèi)的變電站，從主容量上看，以2×50 MVA，110 KV 出線2回，變電站東側(cè)為居民區(qū)，南側(cè)和西側(cè)為空地，北側(cè)為公路；

2.上海市青浦區(qū)某 110 KV全戶外的變電站，主變?nèi)萘繛?×50 MVA，110 KV 出線2 回，變電站東側(cè)為河道，南側(cè)和西側(cè)均為農(nóng)田，北側(cè)為公路。

變電站在監(jiān)測期間均正常運(yùn)行。

三、監(jiān)測內(nèi)容與方法

（一）監(jiān)測方法

從監(jiān)測方法上看，對(duì)于變電站電磁輻射的監(jiān)測與控制指標(biāo)中，主要以工頻，單位（V/m）、工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度（μT）為主，兩者之間的數(shù)據(jù)分析極為關(guān)鍵。結(jié)合具體的監(jiān)測數(shù)據(jù)規(guī)范，以工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度的穩(wěn)定與數(shù)值的變化為核心，就監(jiān)測方法進(jìn)行優(yōu)化分析。在監(jiān)測方法中，選取實(shí)際應(yīng)用最為廣泛的電力線路、通信線路的空地最為關(guān)鍵，其中監(jiān)測儀器中的探頭需要架設(shè)在地面結(jié)構(gòu)上方1.5 m 的高度處，并且對(duì)應(yīng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)電磁場結(jié)構(gòu)，并結(jié)合具體的監(jiān)測工頻電磁場時(shí)所使用的探頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，其中探頭之間的距離應(yīng)保持在2.5 m，并且監(jiān)測過程中所使用的儀器應(yīng)與固定的物體之間距離保持在1 m 以內(nèi)，這樣對(duì)于優(yōu)化監(jiān)測結(jié)果，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性具有重要意義。

（二）監(jiān)測布點(diǎn)

為了研究變電站的工頻電磁場對(duì)周圍環(huán)境的影響以及其衰減情況，我們?cè)趦勺冸娬镜闹苓呍O(shè)置了監(jiān)測點(diǎn)位。這些監(jiān)測點(diǎn)位距離變電站的圍墻5 米，測量高度為離地面1.5 米處的工頻電磁場。為確保監(jiān)測點(diǎn)位的準(zhǔn)確性，敏感區(qū)域的監(jiān)測點(diǎn)位被設(shè)置在靠近變電站一側(cè)，并且與建筑物之間的距離不小于1 米。考慮到兩座變電站具備衰減斷面監(jiān)測的條件，我們選取了變電站周圍工頻電場和工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度最大的位置作為起點(diǎn)，然后沿著圍墻垂直向外布設(shè)了斷面監(jiān)測點(diǎn)位。這些監(jiān)測點(diǎn)位之間的間距保持在5 米，并且按順序一直測量到距離圍墻50 米的位置。我們對(duì)每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位分別測量了電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度。這樣的布設(shè)方案能夠幫助我們了解變電站周圍工頻電磁場的情況，并觀察其隨著距離的增加而衰減的情況。具體的監(jiān)測點(diǎn)位見圖1和圖2。

圖1 上海市寶山區(qū)某110KV 全戶內(nèi)變電站

圖2 上海市青浦區(qū)某110KV 全戶外變電站

（三）監(jiān)測日期和氣象條件

上海市寶山區(qū)某110 KV 全戶內(nèi)變電站：2022 年10 月29日，天氣多云，環(huán)境溫度：15.7 ℃～20.9 ℃，相對(duì)濕度：55%～69%。

上海市青浦區(qū)某110 KV 全戶外變電站：2022 年11 月6日， 天氣晴，環(huán)境溫度：13.2 ℃～18.7 ℃，相對(duì)濕度：46%～62%。

（四）監(jiān)測結(jié)果

監(jiān)測結(jié)果見表1 和表2

表1 寶山區(qū)某110KV 全戶內(nèi)變電站監(jiān)測結(jié)果

表2 青浦區(qū)某110KV 全戶外變電站監(jiān)測結(jié)果

備注：本次監(jiān)測使用的監(jiān)測儀器為德國Narda 公司生產(chǎn)的NBM-550 型電磁輻射分析儀，分析儀的探頭為EHP-50F。

根據(jù)表1 所示的監(jiān)測結(jié)果，我們可以進(jìn)行以下數(shù)據(jù)分析：

1.電場強(qiáng)度（V/m）方面：在變電站的不同邊界和角落位置，電場強(qiáng)度的數(shù)值略有變化，最大值為0.132 V/m，最小值為0.089 V/m。從序號(hào)1 到序號(hào)7，電場強(qiáng)度呈現(xiàn)一定的變化趨勢，但變化范圍相對(duì)較小。在序號(hào)8的居民樓西側(cè)空地上，距離變電站邊界更遠(yuǎn)一些（6 米），電場強(qiáng)度為0.097 V/m。序號(hào)9 和序號(hào)10 的監(jiān)測點(diǎn)位距離變電站邊界更遠(yuǎn)（10 米和15 米），電場強(qiáng)度分別為 0.102 V/m 和0.092 V/m。

2.磁感應(yīng)強(qiáng)度（μT）方面：

在變電站的不同邊界和角落位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度的數(shù)值也略有變化，最大值為0.3748 μT，最小值為0.0557 μT。與電場強(qiáng)度相比，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化范圍更大。序號(hào)5 處的變電站西側(cè)邊界中部外5 米位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到最大值0.3748 μT。序號(hào)9和序號(hào)10 的監(jiān)測點(diǎn)位距離變電站邊界更遠(yuǎn)（10 米和15 米），磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為0.3128 μT 和0.2246 μT。通過這些監(jiān)測數(shù)據(jù)，我們可以初步了解到該110KV 變電站的工頻電場和磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布情況。然而，更詳細(xì)和全面的數(shù)據(jù)分析還需要進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)和比較，并結(jié)合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)或限值來評(píng)估這些監(jiān)測結(jié)果對(duì)外界的影響和衰減情況。

四、結(jié)果分析

通過對(duì)比表1 和表2 的監(jiān)測結(jié)果可知，上海市青浦區(qū)某110 KV 全戶外變電站邊界外的工頻電場強(qiáng)度最大值為28.34 V/m，最小值為5.315 V/m，寶山區(qū)某110 KV 全戶外變電站邊界外的工頻電場強(qiáng)度最大值為0.132 V/m，最小值為0.089V/m；兩座變電站的工頻電場強(qiáng)度最大值相差約214 倍，最小值相差約60 倍，差距顯著，說明相比于全戶外變電站，全戶內(nèi)變電站的主變壓器和配電裝置均設(shè)置于室內(nèi)，由于墻壁等障礙物的遮擋，可對(duì)工頻電場強(qiáng)度起到良好的屏蔽作用，大幅度減小變電站產(chǎn)生的工頻電場強(qiáng)度對(duì)外界的影響。

上海市青浦區(qū)某110 KV 全戶外變電站周圍邊界的工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值為0.4416μT，最小值為0.0274μT，上海市寶山區(qū)某110 KV 全戶外變電站邊界外的工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值為0.3748μT，最小值為0.0557 μT，兩種變電站工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值和最小值相差不明顯，說明墻壁對(duì)于工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度的屏蔽效果有限，不能明顯地減弱變電站的工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)外界的影響。

根據(jù)圖3 和圖4 對(duì)比結(jié)果可知，工頻電場強(qiáng)度和工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度都隨著距離的增加而逐漸減弱，但全戶內(nèi)變電站的工頻電場強(qiáng)度在20 米處已經(jīng)衰減至最低水平，而全戶外變電站的工頻電場強(qiáng)度在50 米處依然有較明顯的衰減，可見全戶內(nèi)變電站對(duì)于電磁輻射的傳播距離也起到了很好的控制效果。

圖3 寶山區(qū)某110KV 全戶內(nèi)變電站衰減斷面趨勢

圖4 青浦區(qū)某110KV 全戶外變電站衰減斷面趨勢

五、環(huán)境電磁輻射的防護(hù)措施

為了減少變電站產(chǎn)生的電磁輻射對(duì)工作人員及周邊居民的影響，可采取以下措施：

1.變電站在建設(shè)選址時(shí)，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離居民生活和辦公等密集的區(qū)域。如果無法避免時(shí)，應(yīng)采取有效的措施，減小電磁輻射對(duì)周邊環(huán)境及人類的影響：例如將變電站設(shè)計(jì)成全戶內(nèi)或地下變電站等方式，通過圍墻或其他裝置屏蔽變電站產(chǎn)生的電磁輻射。

2.進(jìn)出變電站線路盡量避免采用架空線路的方式，應(yīng)使用電纜溝將進(jìn)線和出線等電纜線路埋于地下，從而降低產(chǎn)生的電磁輻射對(duì)周圍環(huán)境的影響。

3.變電站應(yīng)加強(qiáng)管理，減少變電站運(yùn)行時(shí)電暈、放電等問題的發(fā)生。變電站應(yīng)加強(qiáng)管理，應(yīng)定期委托有相應(yīng)檢測資質(zhì)的檢測機(jī)構(gòu)對(duì)變電站周邊的工頻電磁場進(jìn)行監(jiān)測，并將監(jiān)測結(jié)果對(duì)外界公布，消除變電站周邊居住的居民的疑慮。

4.加強(qiáng)變電站所有工作人員關(guān)于電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)文件和相關(guān)知識(shí)的培訓(xùn)，合理安排人員工作的時(shí)間，減少人員在受電磁輻射影響較大區(qū)域的停留時(shí)間，必要時(shí)應(yīng)穿戴防輻射服，減小對(duì)變電站內(nèi)工作人員的影響。

5.通過加強(qiáng)對(duì)周邊居民的宣傳，讓民眾更加了解電磁輻射的相關(guān)知識(shí)，減少變電站產(chǎn)生的電磁輻射對(duì)周邊居民的影響。

六、結(jié)束語

通過以上監(jiān)測結(jié)果可知，上述兩種類型的變電站邊界外的磁感應(yīng)強(qiáng)度和工頻電場均能達(dá)到《 電磁環(huán)境控制限值》（GB8702-2014）中控制限值要求。同時(shí)可看出，墻壁等障礙物對(duì)于工頻電場有著顯著的屏蔽效果。工頻電場、磁感應(yīng)強(qiáng)度會(huì)隨著輻射遠(yuǎn)距離的增大而逐漸減弱。在人口密集區(qū)域建設(shè)變電站時(shí)，可通過改變變電站的類型，采用科學(xué)合理的防護(hù)措施，將變電站產(chǎn)生的電磁輻射對(duì)周圍環(huán)境和居民的影響降到最低。