发布时间:15-08-19 11:02分类:技术文章 标签:电磁污染 响大环境的污染源可分为天然型和人为型两类。 天然型电磁污染源有:大气层雷电,太阳黑子爆发,银河系射电,地球磁场波动,火山喷发和地震等。 人为型电磁污染源:大中型电磁发射系统,大型工业、科学和医疗射频设备,高压大容量电力系统和电气化铁道,偶发性的核弹爆炸产生的脉冲电磁场。 一、电磁发射系统的电磁辐射与污染 电磁发射系统是以发射无线电波为目标的设备群体,以广播电视发射系统和微波发射系统为主。 广播是使广大公众接受信号的电波发射,不同于无线电通信和导航(特定对象接受信号)。广播分为声音广播和电视广播。 声音广播又细分为中波、短波调幅和甚高频调频广播。 微波辐射电磁污染源包括:雷达天线、工作电路、磁控管、速调管和敞开的波导管等。 根据*标准GB 8702—88《电磁辐射防护规定》:输出功率等于和小于15W的移动式无线电通讯设备和向没有屏蔽空间的辐射等效功率小于表5—3—9所列数值可以免于管理。 国际大电网会议36.04工作组编写的《发电厂和变电站电磁兼容导则》,给出了授权的无线电发射装置的一些技术参数,包括:辐射功率、在居民区典型的发射—接受距离、计算电场强度,见表5—3—10。表中电场强度按下式计算*大值 工业、科学和医疗用频率:无线电行政会议划定11个窄频段,供工业、科学和医疗使用。见表5—3—11 二、电力系统的电磁污染 高压与超高压输配电线路导体表面电场强度很强,常引发电晕放电和间隙放电,产生射频电磁辐射。导致周围伴有工频电场和工频磁场。工频电场与线路电压有关;工频磁场与线路电流有关。 1、电晕放电和间隙放电 电晕放电是指通过导线表面向空间放电的现象。对地为正电位时,称为正电晕;它具有幅值大和脉冲波顶较平缓的特点;对地为负电位时,称为负电晕,其脉冲波顶为瞬间的尖脉冲。重复产生的结果*形成了高频电波,并且频率范围分布较宽,常以0.5MHz作中心值。电晕主要构成对通讯系统的干扰,如有线电话、无线电接受和电视等。 2、工频电场 架空电力线路施加电压后,导体表面必带电荷。电荷在地面以上空气中产生工频电场,距离线路越近越强,电压越高越强,尤以超高压电力线路*为突出。利用等效电荷法计算单相或三相送电线下空间工频电场强度。 3、工频磁场 架空电力线路在地面空气中还产生工频磁场,电流越大越强,距离线路越近越强。应用安培定律和叠加原理可计算单相或三相送电线周围的工频磁场强度。 输电线塔型:酒杯型铁塔,导线按水平布置;猫头型铁塔,导线按正三角形布置;紧凑型铁塔,导线按三角形布置;双回路鼓型铁塔,导线按鼓型布置。 4、电力线路对平行接近的通信线路的危险影响 危险影响:通信线路遭受电力线路感应产生的电压和电流,足以危害电信运行围护人员的生命安全;损坏通信线路或设备;引起构筑物火灾以及铁路信号设备误动而危及行车安全。对电力线路与通信线路间可能发生的危险影响应有评估,包括: (1)中性点直接接地系统的三相对称电力线路发生单相接地短路时对通信线路的电感性耦合影响。 (2)中性点不直接接地系统的三相对称电力线路两相在不同地点同时发生短路时对通信线路的电感性耦合影响。 (3)中性点不直接接地系统的三相对称电力线路发生单相接地短路时对通信线路的电容性耦合影响。 (4)不对称电力线路在正常运行和接地短路状态下对通信线路的电感性耦合、电容性耦合影响,对单线通信线路的电阻性耦合影响。 (5)发电厂和变电站地电位升对通信线路和人体的电阻性耦合影响。 三、电气化铁道产生的电磁污染 电气化铁道产生的电磁污染有无线电辐射的影响和对通信线的干扰。无线电辐射来自电力机车的受电弓接触点与接触网局部放电处。前者的辐射发生于电力机车运行时刻;后者的辐射则伴生于整个供电期内。 接触网的供电方式有单向供电制和双向供电制。双向供电制在正常运行时对通信线路的影响必单向供电制小。电力牵引正常运行时,采用双向供电。 接触网的短路电流值取决于牵引变电所与短路点之间的距离。 在分析评估电气化铁道对通信线路的影响时,可采用评估电力线路的方法。 牵引网电流一般用等效电流表示 四、电磁污染的主要危害 电磁污染造成的主要后果:电磁辐射对信号接收的干扰,强电系统对弱电系统的干扰和危险影响,空间电磁场对人体健康的影响。 1、电磁辐射对信号接收的干扰 射频强电磁辐射,可以造成通信信息失误或中断;使电子仪器、精密仪器不能正常工作;铁路自控信号失误;飞机飞行误航;甚至造成导弹与人造卫星失控。电磁辐射会对有线通信设备产生干扰。 2、强电系统对弱电系统的干扰和危险影响 3、空间电磁场对人体健康的影响

发布时间:15-08-18 16:05分类:技术文章 标签:电磁辐射 能量以电磁波的形式通过空间传播的现象称为电磁能辐射或电磁辐射。当电磁辐射强度超过人体或仪器设备所能容许的限度时将产生电磁污染和对其他系统的干扰。 1、电磁辐射 这里研究单元辐射子的电磁辐射规律。有电偶极子型和磁偶极子型两类。 传导电流与位移电流共同激励磁场,磁场变化与库仑电荷共同激励电场,而电磁场以波的方式传播。 电磁波是横波,电磁场分布具有方向特性。 电磁功率的面密度为坡印亭矢量,单位是W/m2 2、射频电磁场 无线电波按其频率和波长可以分为八大类。其频率从3kHz至3000GHz,波长对应于100km至0.1mm。射频电磁场通常是指100kHz以上的无线电波。微波是分米波、厘米波和毫米波的统称。继无线电波之后是红外线、可见光、紫外线、χ射线和γ射线。 影响场强的因素有两类:一类是场源分布;另一类是介质的分布。 电磁耦合途径 电磁耦合途径分为三类:辐射耦合、传导耦合、感应耦合(电感应耦合、磁感应耦合)。 一、辐射耦合 辐射耦合:射频设备所形成的电磁场,在半径为一个波长的范围之外是以空间辐射的方式将能量传播出去的;射频设备视为发射天线。 而在半径为一个波长的范围之内则主要是以感应的方式将能量施加于附近的设备和人体上的。 借助单元辐射子理论,分析射频电路所产生的辐射耦合影响,无论是小段电路单元还是小型回路,辐射电场强度均与1/r成比例。 二、传导耦合 传导耦合:通过电路回路间公共阻抗或互阻抗形成的耦合。 借助电路理论可以直接计算传导耦合的影响。若回路1和2各自*立,互不影响,回路1中有电流,回路2中无电流。若回路1和2有公共阻抗,回路1有电流则回路2也有电流,形成传导耦合。 典型的共阻抗耦合发生于接同一地网的两回路之间。如回路1为工频电力线路,接地网阻抗可视为电阻,则共阻抗耦合成为电阻性耦合。 降低耦合的两种思路:“短路”和“断路”。电磁污染电源和感受设备之间的相互作用可表述为一个双端口网络,其间经由阻抗ZA、ZB、ZC形成的T型网络相连。如果ZC=0即短路,则发送端向感受端输送的能量为零。如果ZA、ZB为无限大,即开路,发送端向感受端输送的能量也为零。实际应用中,根据短路的概念尽量降低接地电阻;根据开路的概念尽量隔开发送与感受的两端,距离越远越好,或者在其间加入屏蔽,减少耦合。 三、电感应耦合 以平行接近的架空电力线路与通信线路为例。高压架空线路对地电压U1很高。其导线上充有电荷,并在周围建立有强电场。处于该电场中的通信线路导线上将感应有对地电压U2。通信线路导线表面靠近电力线路一侧感应有异号电荷;另一测感应出同号电荷。通过库仑电场产生耦合,称为电感应耦合。若站在地上的人接触通信线路,则将有电流流过人体,电流过大,可能产生危险。 四、磁感应耦合 两对短传输线平行并接近,当回路1中有交流电流I1时,由于两回路间互磁链的存在,在回路2中将产生互感电压。若回路2是通路,将产生电流。这*是电磁感应耦合,简称磁感应耦合。通过互感产生耦合,又称电感性耦合。耦合的强弱与互感量的大小相关;如果互感量为零,将无电感性耦合。

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电力,使我们在远离动力源的地方建起工厂,使我们的城市旧貌换新颜,使我们的工作更加快捷,生活更加丰富多彩,它作为重要能源已经渗透到人类生活和工作的每一个环节,地位不可或缺。然而近年来,电力输送网络的建设却陷入了两难的困境:一方面,社会经济快速发展,急待加快电网建设,保障电力供应,另一方面公众对电力设施心存疑虑,担心电磁辐射对人体造成不良影响,阻挠电力设施的建设。

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一.电磁辐射的若干基本概念

经济的快速发展和气温的持续上升,使得广州的用电负荷不断攀升。八九月电力负荷最大缺口在110130万千瓦之间。目前,广州电力进入全年最紧张的时期,然而在电力供应的关键时期,电网建设却屡遭挫折,使电力紧缺的状况雪上加霜。不久前的广州地铁三号线变电站电磁辐射事件也从一个侧面说明市民对电磁辐射问题有了更高的关注度。不少人担心建在自家门口的电力设施会产生电磁辐射,纷纷向电力企业和有关部门投诉。有关数据表明:目前针对电力设施电磁辐射问题的来信、来访、来电逐年增多。

为了满足大范围、远距离、大容量、低损耗的电能传输要求,中国正在大力发展特高压输电技术,并且在世界范围内处于领先地位。

1.常见的电磁辐射源

按照国家规定,拟建的电力设施必须经过国家权威部门严格的电磁环评后才能上马,实际上从目前已经建成的电力设施的电磁测量数据来看,其电磁辐射值均低于国家的限值标准。由于居民对电磁辐射知识的缺乏,往往易产生误解,从而导致许多电力设施无法如期开工,如果这些计划建设的电力设施再不动工,目前电网的输电瓶颈问题将更为严重,将会出现有电用不上的状况。

然而,伴随着高压线路的大量铺设,另外一些问题也自然而然摆在人们面前:高压线会产生辐射吗?对人体有害吗?

一般来说,雷达系统、电视和广播发射系统、射频感应及介质加热设备、射频及微波医疗设备、各种电加工设备、通信发射台站、卫星地球通信站、大型电力发电站、输变电设备、高压及超高压输电线、地铁列车及电气火车以及大多数家用电器等都是可以产生各种形式、不同频率、不同强度的电磁辐射源。

电磁辐射不等于电磁污染,只有科学厘清概念才能消除不必要的恐慌

高压线是怎样的存在?

2.电磁辐射场区的划分

我们人类本身就处在各种电磁辐射的包围之中,天然磁场、太阳光等都会发出强度不同的辐射,不过只有当辐射强度超过一定数值时才会对人体产生危害,也就是我们通常所说的电磁污染。

按照高矮个排队,目前主要有1000kV,750kV,500kV,220kV,110kV,35kV,10kV这几位。

电磁辐射场区一般分为远区场和近区场。

影响人类生活环境的电磁污染主要来自于天然的和人为的两大电磁污染源。天然的电磁污染是由某些自然现象引起的。最常见的是雷电,除了可能对电气设备、飞机、建筑物等直接造成危害外,还会对从几千赫兹到几百兆赫兹以上的极宽频率范围内的广大地区产生严重的电磁干扰。火山喷发、地震和太阳黑子活动引起的磁暴等现象也会产生电磁干扰,天然的电磁污染对短波通信的干扰尤为严重。

500kV及以上的高压电可以大容量远距离输送,用铁塔输电。而220kV及以下就是我们在城市中经常见到的,它们用铁塔或水泥杆输电,也会有深埋地下的高压电缆,至于10kV和35kV的则几乎每个居民小区周围都缠绕着若干。

2.1近区场及特点

人为的电磁辐射为分两类:一类是X射线等电磁的辐射,它们能使被激发物质产生自由电子,使原子成为带电离子,此种辐射称为电离辐射,如核设施、放射性同位素及各类放射性废物等产生的辐射,它们对人体的损伤是巨大的:另一类是射频、微波等电磁辐射,它们不会使电介质的原子产生自由电子而电离,只是通过电子能级的跃迁而吸收能量,这种辐射称为非电离辐射。

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以场源为中心,在一个波长范围内的区域,通常称为近区场,也可称为感

非电离辐射根据其辐射频率又可分为微波辐射射频辐射和工频辐射三类。其中无线电广播、电视、无线电通信发射台等各种射频设备的辐射,影响区域较大,已经成为电磁污染环境的主要因素。

高压电会“害人”吗?

应场。近区场通常具有如下特点:

高电压设备不是电磁污染源,居民不必担心遭受电磁辐射危害

《电力安全工作规程》中规定,110kV和220kV的安全距离分别是1.5米和3米,而目前的输电铁塔就有40-90米高,远远高于安全距离。

l近区场内,电场强度与磁场强度的大小没有确定的比例关系。即:E1377H。一般情况下,对于电压高电流小的场源(如发射天线、馈线等),电场要比磁场强得多,对于电压低电流大的场源(如某些感应加热设备的模具),磁场要比电场大得多。

正常运行条件下的高电压设备,特别是输电线路附近所产生的辐射主要为50 HZ工频电磁辐射。根据大量的现场实测资料表明,工频电磁辐射的影响范围十分有限,变电站较大的工频电场强度集中在进出线附近,其它方位的工频电场强度在2KV/m以下。而对于输电线路而言,在离开边导线10-15m的范围以外,工频电场强度小于居民区工频电场强度推荐标准4KV/m。

下面再来说电磁辐射。

l近区场的电磁场强度比远区场大得多。从这个角度上说,电磁防护的重点应该在近区场。

近几十年来国际大电网发表的大量科学证据表明,在20KV/m以下的工频电磁辐射对人体健康没有不良影响,因此对于居住在离开变电站或输电线路上述距离以外的居民而言,完全没有必要担心变电站或输电线路电磁辐射对人体的伤害。

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l近区场 的电磁场强度随距离的变化比较快,在此空间内的不均匀度较大。

事实上,一些引起邻近居民争议,认为存在电磁污染的新建变电所和输电线,事后通过权威部门的实地电磁监测,不仅没有发现一例超标的情况,而且测量数据往往远远低于国家推荐的限值标准。

(电磁波的磁场H、电场E及其行进方向v三者互相垂直)

2.2远区场及特点

在《GB/T4365-1995电磁兼容术语》中,电磁辐射是指能量以电磁波形式由源发射到空间的现象,或能量以电磁波形式在空间传播。

在以场源为中心,半径为一个波长之外的空间范围称为远区场,也可称为辐射场。远区场的主要特点如下:

构成电磁辐射最关键的一点,就是必须是很大的能量通过电磁波形式传播,而高压线上传输的电能虽然很大,但显然并没有全部传播到空中。这是因为高压线传输的电能频率极低,只有50赫兹,这一频率几乎不能以电磁波形式在空间传递能量。

l在远区场中,所有的电磁能量基本上均以电磁波形式辐射传播,这种场辐射强度的衰减要比感应场慢得多。

而自然界中真正对人体伤害比较大的是射频电磁场,即高频的电磁场,比如X射线,它的能量很高,辐射极强。官方描述是,当电磁波频率低时,主要藉由有形的导电体才能传递;当频率渐提高时,电磁波就会外溢到导体之外,不需要介质也能向外传递能量,这就是辐射。

l在远区场,电场强度与磁场强度有如下关系:在国际单位制中,E=377H,电场与磁场的运行方向互相垂直,并都垂直于电磁波的传播方向。

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l远区场为弱场,其电磁场强度均较小。

上数据,科学揭秘高压线的真相

2.3近区场与远区场划分的意义

高压线产生的电场和磁场是感应电场、感应磁场,因为它的波长非常长,所以不会像电磁辐射那样被人体直接吸收,但是会在人体内感应出电流来,这个感应电流我们需要控制。控制就需要量化,科学上一般用电场强度(单位,伏每米,V/m)和磁感应强度来衡量电场强度和磁场强度。

通常,对于一个固定的可以产生一定强度的电磁辐射源来说,近区场辐射

国际非电离辐射防护委员会曾在1998年发布了一个导则,规定工频电场强度对公众的安全值是5000V/m,工频磁感应强度对公众的限值是100mT。

的电磁场强度较大,所以,我们应该格外注意对电磁辐射近区场的防护。对电磁辐射近区场的防护,首先是对作业人员及处在近区场环境内的人员的防护,其次是对位于近区场内的各种电子、电气设备的防护。而对于远区场,由于电磁场强较小,通常对人的危害较小,这时我们应该考虑的主要因素就是对信号的保护。另外,应该有对近区场一个概念,对我们最经常接触的从短波段30MHz到微波段的3000MHz的频段范围,其波长范围从10米到1米。

本着安全第一的原则,目前中国对高压输电线路电磁环境的评价是参照《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》(HJ/T24-198)居民区工频电场限值和磁感应强度限值设定的,即居民区工频电场强度≤4000V/m,磁感应强度≤100。

二.电磁辐射污染的简单测试

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1.根据测试对象及环境选用测试仪器

(不同国家电磁负荷临界标准)

在对某电子、电气设备的电磁辐射进行测试时,需要注意以下问题。尽可

国家环保部、辐射环境监测技术中心工作人员曾在220kV的高压线正下方约10米处进行测量,测得结果是488.8V/m,0.65。电场强度离超限还差8倍,磁感应强度甚至差100多倍,均远低于国家规定的标准,要知道这可是直接在高压线底下,因此应该是很安全了。

能多的了解此电子、电气设备的各种电气指标、运行参数,在此前提下,确定采用不同的测试仪器。一般来说,对近区场的电磁测试,如果测试频段在短波段或微波段,可选用国产的701型三维场强计或其它三维场强计,其测试频率范围大致在几百KHz至1GHz左右。对变电站或高压、超高压输电线进行测试时,应选用工频电磁场测试设备。对远场区测试时,根据不同的测试频段,可选用频谱仪或干扰场强测试仪。测试时,应按照《辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器和方法》HJ/T10.2-1996的要求进行测试。

1、500千伏线路能产生较高电磁强度,但离线30米外是安全的

2.电磁辐射测量采用的计量单位

500kV线路的确会产生较高的电磁场强度,但那是离线很近的室外,有学者以下图搭建三维模型集群迭代计算,求解出理论上房屋内外的电磁场强度。

通常,对大于300MHZ的微波频段,采用平均功率密度mW/cm2作为计量单位,

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小于300MHZ的频段,采用电场强度V/m和磁场强度A/m作为计量单位。在进行电磁环境测量时,干扰场强国家计量标准采用单位为mV/m,用分贝表示时,1mV/m=0dB。

钢筋混凝土结构的房屋可视为接地导体,可以看出,屋内外部电流感应的电场很小,但是屋顶1米高处电场强度确实有点大,接近4000V/m的界限,不过考虑到房屋棱角对电场的畸变效果,电场强度急剧下降。

三.电磁辐射危害人体的机理

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电磁辐射危害人体的机理主要是热效应、非热效应和累积效应等。

(复杂钢筋混凝土房顶上方1m处电场强度)

1.热效应:人体70%以上是水,水分子受到电磁波辐射后相互摩擦,引起机体升温,从而影响到体内器官的正常工作。

再看农村常见的砖瓦房,此时就可以计算屋内离地1米高处的电场强度了,我们可以看到,即使是离线最近处,电磁强度也不超过1500V/m,而且有了房子之后,电场强度得到了衰减,说明房子起到了一定屏蔽作用。

2.非热效应: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。

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3.累积效应: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,再次受到电磁波辐射的话,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。

(砖瓦结构有无房屋电场强度比较)

多种频率电磁波特别是高频波和较强的电磁场作用人体的直接后果是在不知不觉中导致人的精力和体力减退,容易产生白内障、白血病、脑肿瘤,心血管疾病、大脑机能障碍以及妇女流产和不孕等,甚至导致人类免疫机能的低下,从而引起癌症等病变。

所以,不论住楼房还是住砖瓦房,即使离线30米也是很安全的,况且实际住宅离高压线远不止30米,嗯,看来500kV的应该问题不大。

权威统计数字表明:经常在显示器前工作的人群中,上述疾病的发病率明显高于普通人群。电磁辐射是主要原因之一。

接着,我们再来看看220kV的高压线路。

四.测试结果的分析及不同类型防护设备的选用

2、归功于树木和建筑的屏蔽,220千伏线路电磁强度在安全范围内

1.测试结果的分析与电磁辐射方面国标的选用

有学者曾测算过距220kV同塔双回架空线路不同距离的各点的电场强度和磁场强度,并与理论计算结果对比,发现由于建筑和树木对电场有很强的屏蔽作用,现场监测的电场强度值明显受到周围植被的削减。这又一次证明住在一个树木植被茂盛的、坚固厚实的房子里是很安全的这一经典结论!

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

从监测结果来看,220kV同塔双回架空线路周围的电场强度最大值为810V/m,30米开外甚至不足13V/m,远小于4000V/m的标准。

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,应根据现场的情况,采用适合此环境的国标或行业标准。

磁感应强度的理论值与监测值相差不大,主要因为树木、砖瓦等物体的磁导率与空气差别很小,磁力线基本不会因此产生畸变或削弱。从监测结果来看,磁感应强度0.69~1.85同样远远小于100的标准。

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)、 工业、科学、医疗射频设备无线电干扰辐射允许值(GB4824.1-84)。各标准限值如下。

嗯,看来500kV和220kV都没啥问题了。