高压输电线路电磁辐射与防护.docx
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高压输电线路电磁辐射与防护
嘉应学院毕业论文
摘要……………………………………………………………………………2
前言……………………………………………………………………………3
一高压输电线路电磁辐射对人体健康的不良影响………………………3
二高压输电线路电磁辐射安全标准的制订………………………………4
三高压输电线路电磁辐射对无线电及通信线路的干扰…………………5
(一)对无线电的干扰…………………………………………………..5
(二)对通信线路的干扰………………………………………………..6
四高压输电线路工频电磁场强度分布……………………………………7
五梅州城区部分高压输电线路实测结果分析……………………………8
(一)测试结果的分析与电磁辐射方面国标的选用…………………..8
(二)实测数据分析………………………….. …………………………9
六高压输电线路电磁辐射污染减缓措施…………………………………10
七结语………………………………………………………………………12
参考文献………………………………………………………………………12
致谢……………………………………………………………………………13
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嘉应学院毕业论文
高压输电线路电磁辐射与防护
物理系物理学教育袁飞
指导老师蒋毅
摘要:
随着电网容量的不断增大,输送的距离越来越远,输电线路的电压等级也在不断
提高。
高压输电线路产生的电磁辐射对通信线路、广播电视、人体生态是否存在
影响,越来越受到人们的关注。
根据研究及相关测试表明,变压器、超高压配电
装置和超高压电线在运行中,会形成一定强度的工频电磁辐射。
为此,本文结合
我国制订的高压输电线路电磁辐射安全标准,探讨高压输电线路电磁辐射对周围
环境、人体健康的影响及对无线电的干扰,通过对梅州市梅江区东郊镇周溪村高
压输电线路电磁辐射进行实地监测,并对实测结果进行分析比较,提出减轻和防
护电磁辐射污染的相关措施和建议。
关键词:
高压输电线路 工频电磁场 电磁辐射 防护措施
Abstract:
With constant increase, electric wire netting of capacity, distance
that transport more and more far, voltage grade of transmission line of
electricityimproveconstantlytoo.High-pressureelectromagnetic
radiation that transmission line of electricity produce is it influence to
store to communication line , broadcast and television , human ecology in,
paid close attention to more and more by people. Indicate according to
research and relevant test , voltage transformer , supervoltage
distribution device and supervoltage electric wire are in running , will
form the electromagnetic radiation frequently of engineering of certain
intensity. For this reason, this text combines the high-pressure
transmission line of electricity electromagnetic radiation safety standard
that our country makes, probe into the impact on surrounding
environment , health of electromagnetic radiation of the high-pressure
transmission line of electricity and interference to the radio, Through
small stream village high-pressure transmission line of electricity
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electromagnetic radiation go on on the spot monitoring to east week such
as town such as suburb such as district such as river such as plum such as
city such as Meizhou, and to survey result is it is it compare to analyse to
go on , is it lighten and protect relevant measures and suggestions ,
electromagnetic radiation of pollution to put forward.
Keywords:
high-voltagetransmissionlinespowerfrequency
electromagnetic fieldElectromagnetic radiationprotection measure
前言
由于高压输电线路下存在着电力频率(俗称工频)电场强度,故必定会对周围环境
带来一定的危害,在高压走廊的分布区域内必然会出现高压输电线路周围环境电磁场对
人体健康的影响以及对无线电的干扰。
近 30 多年来,世界各国对工频电磁场的生物效应
进行了大量的试验研究,上述问题目前仍处在研究之中。
因此,对高压输电线路走廊的
磁场强度要给予一定限制,对人员来往频繁的地方或某些线路附近存在计算机控制机房
等特殊场所,则要求采取一定措施来降低场强,尽量减少工频电磁场对周围环境和邻近
设备的影响。
据相关资料显示[来自网络资源],550KV 输电线的工频电场辐射在距地面
1.5m 处可以达到 9.7KV/m 之高。
工频磁场对计算机显示器偏转系统可能产生较严重的干
扰,具体现象是,使显示器的显示画面发生抖动,显示器边缘可能出现色斑。
高强度的
工频电磁辐射还可能造成计算机死机。
为此,本文结合梅州城区高压输电线路电磁场强分布进行研究,通过实地监测,得
出场强的一般分布规律,并概述其防护措施,对进一步研究城区电磁污染的影响将起到
积极作用。
一、高压输电线路电磁辐射对人体健康的不良影响
一般而言,电磁辐射对人体及其它生物的危害程度,主要取决于电磁辐射的频率、
强度和照射时间。
电磁辐射能量越大,照射时间越长,对生物体的影响也就越大。
据资
料报道[1999.9 电力环境保护 第 15 卷第三期],我国学者曾对 500kV 超高压输电线路走廊
进行卫生学和流行病调查,发现线路周围的居民有明显的不愉快效应和头晕、头痛、失
眠、疲倦、乏力等主诉特异性症状,并普遍反映线路经常有放电声和打火现象,阴雨天
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尤为明显。
线路下打伞会在撑开的伞上产生强烈的感应,使人产生不愉快的“麻电”感
觉。
并且在距 500kV 输电线路中心 35 m 的范围内,人若接触对地绝缘的小汽车就会产生
有刺痛感的电击,接触大型车辆或其他大型绝缘体则会达到引起惊跳的电击水平。
如果
在发生暂态电击后,人体与感应带电导体继续牢固接触,就会由于在人体中持续流过短
路电流而造成电击,即稳态电击。
根据实测资料[1999.9 电力环境保护 第 15 卷第三期],
500kV 输电线路下的大型卡车的短路电流为 2.2mA,小于可能导致人体伤害和危险的摆
脱电流(6~9mA)。
我国 70 年代模拟 220kV 超高压线路进行的动物实验也表明,当辐
射强度超过一定的限值后,较长时间的作用可导致中枢神经系统、心血管系统等机能障
碍。
高压输电线路电磁辐射污染的危害表现为热效应、非热效应和累积效应三个方面。
人体接受电磁辐射后,体内水分子会随电场方向的转换快速运动而使人体升温,这就是
电磁辐射的热效应。
热效应会引起中枢神经和植物神经系统的机能障碍,主要症状为神
经衰弱综合症和植物神经功能紊乱,如心动过缓、血压下降等,特别是能加速晶体状正
常体的老化过程。
非热效应是指吸收的辐射能量不足于引起体温升高,但的确出现了生
理变化和反应。
因为人体的器官和组织都存在微弱的电磁场,它们是稳定和有序的,一
旦受到外界电磁场的干扰,处于平衡状态的微弱电磁场即将遭到破坏,人体也会遭受损
伤。
累积效应是指热效应和非热效应作用于人体后,对人体的伤害尚未来得及自我修复
之前(通常所说的人体承受力---内抗力),再次受到电磁波辐射时,其伤害程度就会发生
累积,久之会成为永久性病态,危及生命。
对于长期接触电磁波辐射的群体,即使功率
很小,频率很低,也可能会诱发想不到的病变,应引起警惕。
国外研究还发现:
高压强辐射还可以使人体血清中性脂肪浓度异常升高,这是中风
和心脏冠状动脉异常的症状。
如动物实验中,猴子的行为反常,对时间的感觉发生错乱;
狗的血压升高;昆虫的遗传发生突变;鸭、鹅失去平衡感觉等。
这些都证明了高压输电
线放射的电磁能量对人类和动植物都会产生危害。
超高压输电线路对人体的长期生态影响,目前国内外所进行的研究还主要局限于动
物实验和对受辐射人员的调查研究。
二、高压输电线路电磁辐射安全标准的制订
近年来一些国家对容易接近高压输电线路环境场强规定了适当的阈限值。
日本规定
为 3kV/m,前苏联规定为 5kV/m,我国在这方面起步较晚,环境标准(安全标准)尚未
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制定。
在国家环保总局 HJ/T24-1998《500kV 超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价
技术规范》中,推荐暂以 4kV/m 作为居民区工频电磁场评价标准,推荐应用国际辐射环
保协会关于对公众全天辐射的工频限值为 0.1mT(80A/m)作为磁感应强度的标准。
[齐义禄
电力线路技术手册 兵器工业出版社 1993]我国已建成 500kV 超高压输电线路常用铁塔,
塔高设计值一般为 36m~56m,并建立了卫生防护带走廊,走廊宽度为 30m,在这种对地
高度和走廊宽度下,塔附近房屋的电场强度随距离增加而减小。
对于住在高压线路附近
的居民,由于房屋屋顶,室内金属构件,树木等物体对工频电磁场具有良好的屏蔽作用,
可以大大降低生活环境中电磁场的强度,达到 GB9175-88《环境电磁波卫生标准》中二
级容许场强。
电磁辐射污染的影响近年来在我国也开始为大家所关注,国家环保局于 1997 年 3 月
25 日颁发《电磁辐射环境保护管理办法》,已正式将电磁辐射管理纳入环境保护管理的范
畴。
三、 高压输电线路电磁辐射对无线电及通信线路的干扰
高压输电线路作为一种无线电及通信线路的干扰源,在它所经过的地方,都可能造
成不同程度的电磁污染。
高压输变电在运行时,不断产生一些电磁脉冲,向空间辐射各
种频带的高频电磁波。
这些电磁波沿着输电线路两侧横向传播,使沿线一定的范围内的
无线电接收设备,在正常工作时所接收的有用信号的波形幅值和相位受到影响,导致这
些无线电接收设备达不到正常工作所需的信噪比. 而且电力线路和变电站占地大,尤其是
电力线路长度可能达几百公里,导致影响范围非常广。
(一)对无线电的干扰
高压输电线路无线电干扰主要是电晕放电、间隙放电(火花放电)等引起的。
这种
干扰多发生在 50Hz 工作工频电压的正半周,其电晕脉冲是突发型的,非常不规则,持续
时间一般为十几 µs 到几百 µs 不等,脉冲电流的幅值约几十 mA。
输电线路电晕干扰电平
主要造成附近居民的收音机、电视机等电器的干扰,对电视频段接收产生干扰的主要是
火花放电。
输电线路产生的工频交变电磁场随距离而衰减是很快的,它的波长与电视、
微波相比要大得多。
我国的中波调幅广播频率范围为 0.5~1.6MHz,电视广播频率范围
为 48.5~92 MHz,而输电线路产生的无线电杂音频率范围为 0.1~100 MHz,所以它主要
影响的是中波无线电广播和电视的 2~6 频道。
5
频段
200~330kV
500 kV
VHF(Ⅰ)/dB
30
31.8
VHF(Ⅲ)/dB
21
23.0
频段
200~330kV
500 kV
VHF(Ⅰ)/m
400
500
VHF(Ⅲ)/m
250
350
项目
200~330kV
500 kV
干扰场强/ dB
40
47.7
频段
200~330kV
500 kV
VHF(Ⅰ、Ⅲ)/m
1300
1800
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通常高压输变电线路所产生的无线电干扰用干扰电平来评价,干扰电平越大影响的
范围就越宽。
我国在 500kV 输电线路、变电站建设时制订的无线电干扰控制指标为目前
输电线路、变电站无线电干扰参考标准 I20m ≤50dB。
GB15707-1995《高压交流架空送电
线无线电干扰限值》则规定在距边相导线投影 20m 处,测试频率为 0.5MHz 的晴天条件
下不大于 55 dB(µv/m)。
根据我国广播、电视播出的现状,选用 40dB 的信噪比是比较合
适的。
架空电力线、变电站对 VHF 频段电视(中波、短波段)接收的干扰统计结果见表
1 与表 2。
表 1 架空电力线对无线电干扰统计结果
表 2 变电站 I20m 的实测统计结果
根据上述参数提出架空电力线路和变电站的无线电干扰防护间距见表 3 和表 4。
由表
3 和表 4 可见,在 200kV 、500kV 架空电力线路及 200kV 、500kV 变电站满足中、短波
电视波段 2 个防护间距国家标准 GB7495《架空电力线路与调幅广播收音台无线电干扰防
护间距》后,其输电线路、变电站无线电干扰标准干扰电平 I20m ≤50dB,对广播电视干扰影
响很小。
表 3 架空电力线路无线电干扰防护间距
表 4 变电站无线电干扰防护间距
6
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(二)对通信线路的干扰
高压输电线路对通信线路的影响包括静电感应和电磁感应。
由于静电耦合作用,输
电线路的电场会在邻近的通信线路上产生感应电压,即静电感应。
同样,输电线路的磁
场也会在邻近的通信线路上产生感应电压。
因为通信线路音频通道的工作频率一般为
300~3400 Hz,而输电线路中的许多谐波正好落在这个频率范围内,所以一般规定系统中
的谐波等效干扰电压值应低于系统额定电压值的 1%才能符合要求。
实测和计算结果表明:
在距输电线路 50 m 以内,电场的影响较大,是干扰通信的主要因素;而在距离 100 m 以
外,静电影响可以忽略不计。
磁场的影响很小,相比之下可以忽略不计。
四、 高压输电线路工频电磁场强度分布
以梅州市县江段 131 线为主要监测对象,该线负荷电压为 110kV,贯穿于梅州市东
郊镇周溪村,自西向东延伸,呈三相双回路六角形布置,相间垂直距离为 2.5m,1、3 相
回路间的距离约为 3m,2 相线回路间水平距离约为 4.5m。
采用美国 Holaday Industries Ins 的 HI-3604 型工频电磁场测量仪,按照工频电磁场测
量的标准方法进行。
监测地点在梅州市梅江区东郊镇周溪村,测试路径选择地形平坦,
附近没有高大构筑物及树木。
根据测量条件和该地区 110kV 线路环境特征,选择了
11、12、13 号铁塔,对地高度约为 16m,其中 11 号铁塔位于嘉应学院北区运动场附近,
四周为群众居民区;12 号铁塔位于周溪村村道入口段,旁边有居民楼房,部分楼房顶层
与高压输电线路距离不到 4m;13 号铁塔位于梅州市农业学校侧校门,该输电线离学校建
筑物的水平距离约为 3~20m。
监测时仪器的对地高度均在 1.5m 左右。
对于工频电磁场强度的监测布点共设三条线路,考虑到铁塔对高压电磁场强度分布
的影响,线路一选择在距离 11 号铁塔大概 10m 处,垂直输电线路的地面投影以 5m 间隔
往南布点,一直测量至 50m 处。
线路二选择在 12 号铁塔附近,离附近居民楼顶的垂直距
离均不超过 5m,并于垂直输电线路的投影以 5m 往北布点,一直测量至 30m 处。
线路三
选择在梅州市农业学校侧校门校道旁,距离 13 号铁塔约 8m。
线路对地最小距离约
13m,采用同样方式进行布点,测至离地面垂直投影 45m 处。
实测结果详见表 5。
表 5110 kV 高压输电线路工频电磁场强度监测结果
距线路一线路二线路三
7
离
(m)
Ey H y H x
kV/m A/m A/m
Ey H y H x
kV/m A/m A/m
Ey H y H x
kV/m A/m A/m
0
1.982 1.078 3.778
3.421 2.676 9.112
1.809 0.046 0.962
5
1.617 0.974 2.445
1.856 1.003 5.473
1.469 0.276 0.586
10
0.769 0.756 1.002
1.130 0.896 1.899
0.698 0.615 0.423
15
0.839 0.608 0.754
0.887 0.705 0.965
0.528 0.436 0.297
20
0.102 0.307 0.665
0.756 0.523 0.752
0.364 0.216 0.118
25
0.069 0.224 0.147
0.421 0.405 0.468
0.102 0.114 0.098
30
0.078 0.136 0.121
0.292 0.295 0.392
0.086 0.079 0.076
35
0.063 0.099 0.085
---- ---- ----
0.067 0.058 0.060
40
0.051 0.085 0.081
---- ---- ----
0.043 0.039 0.052
45
0.064 0.043 0.070
---- ---- ----
0.019 0.032 0.051
50
0.042 0.041 0.065
---- ---- ----
---- ---- ----
波长
单位
容许场强
一级(安全区)
二级(中间区)
长、中、短波
V/m
< 10
< 25
超短波
V/m
< 5
< 12
微波
μW/cm2
< 10
< 40
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注:
上述测量数值受测量条件、操作方法、地理环境等因素的影响,在一定程度上存
在相对的误差,但对下文的分析不会带来较大的影响。
五、 梅州城区部分高压输电线路实测结果分析
(一)测试结果的分析与电磁辐射方面国标的选用
在对辐射源周围环境进行电磁辐射测试之后,应将电磁测试结果与相应的国标做对照,
我国已经颁布的电磁兼容方面的环境标准及法规有数十项,根据现场的情况,采用适合
此环境的国标或行业标准。
最常用的电磁方面的标准是《电磁辐射防护规定》(GB8702-
88)、《环境电磁波卫生标准》(GB9175-88)。
标准限值如下。
表 6 环境电磁波容许辐射强度分级标准(GB9175-88)
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混合V/m按主要波段场强;若各波段场强分散,则按复
合场强加权确定。
在对一般环境的电磁辐射分析中,主要选用《环境电磁波卫生标准》(GB9175-88),
根据辐射源的主要辐射频率,参照表 6,找到其辐射强度限值。
注意掌握三个标准限值,
一般我们把居民居住的环境按一级安全区处理,则其标准限值为:
在长、中、短波电场
强度应小于 10V/m;在超短波段,电场强度应小于 5V/m;在微波波段,其辐射功率密度
应小于 10μW/cm2。
考虑对电磁辐射环境内工作人员的保护,在职业安全卫生领域,应
采用《电磁辐射防护规定》(GB8702-88)的相应限值。
(二)实测数据分析
(1)对线路一进行分析。
通过表 5 的数据我们可以看到,从高压输电线路在地面
垂直投影处至 15m 处,电场强度呈线性变化,最大值为 1.982kV/m,比我国规定电磁辐射
标准的数值 4kV/m 小了五十个百分点,属安全范围值。
但出于对人体健康和安全角度考
虑,应避免长时间在高压输电线路下面活动。
在距离地面垂直投影 20m 处,电场强度出
现大幅值衰减,从 1.982kV/m 衰减至 0.102kV/m,衰减率高达 94.5%。
观察测量现场发现,
在电场发生大幅度衰减处附近 20m 处长有几棵树木同时旁边还有一些金属建筑物,势必
会对电场强度起到强烈衰减。
从 25m 处开始地势比较平整,是运动场的边缘,通过测量
发现,电场强度不出现有规律变化,并且变化幅值不大。
通过表 5 的数值我们也可以发
现,磁场强度在水平方向和竖直方向都呈线性的衰减,最大值也仅为 1.078A/m 和
3.778A/m,均不超过国际辐射环保协会关于对公众全天辐射磁感应强度的工频限值为
0.1mT(80A/m)的标准。
(2)对线路二进行分析。
线路二的监测地点选择在高压输电线路下方的一幢三层
高居民楼房的楼顶,高压输电线路与楼顶的垂直距离约 5m 左右,从测量数值我们可以发
现,电场强度的最大值高达 3.421kV/m,与居民区工频电磁场 4kV/m 评价标准很接近,
达到对人体健康有危害的范围。
据了解,该楼为出租屋,楼内的群众常在天台晾晒衣物
等。
为避免高压电磁辐射带来的影响,楼内的居民应该采取相应的措施来保护自身的健
康,如尽量避免到楼顶活动、在楼顶多栽种一些花草、搭建塑料天棚等措施来减弱高压
输电线路的电磁辐射。
磁场强度
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- 高压 输电 线路 电磁辐射 防护
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