火电厂电磁辐射及其防护
6.电磁辐射影响
随着电力工业的发展,电网的容量越来越大,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、人体生态都可能存在危害和影响。
6.1高压(110220kV)输电线路的磁场特性
    高压输电线路的电磁效应主要是通过电场、磁场和电晕等三种形式来起作用的。
    输电线路的电场特性
    输电线路在运行时,输电导线上的电压会在周围空间产生磁场,一般在高压输电线路下的最大地面电场强度(离地面1m高处,下同)约为510kV/m。而在自然界,晴朗天气时大气中的电场强度仅为130V/m左右,只有在雷暴雨等恶劣天气条件下才会达到10kV/m。通常在我们居住环境的电场强度均在100V/m以下,因此输电线路所产生的电场强度比自然界和日常环境的大得多。
    输电线路的磁场特性
    当输电线路的导线中有电流通过时,就会在周围产生磁场。日常生活中,彩电视机或电炊具附近的磁场强度约为0.51.0mT。与之相比,500 kV输电线路下的最大地面磁场强度仅为0.035mT,要小12个数量级。所以,输电线路所产生的磁场是比较弱的。
    输电线路的电晕特性
当输电线路导线表面的电场强度超过空气击穿强度时,在导线表面就会产生电晕放电现象。这时,导线表面的电场强度一般要达到30kV/cm以上,
输电线路的电晕放电主要受线路本身特性的影响,例如:线路电压越高,电晕放电越强;导线的直径越大,电晕放电则越弱;导线的表面光洁度越高,电晕放电也越弱。同时,电晕放电还受到环境因素的影响,在空气质量较差的的地区和比较恶劣的天气,输电线路的电晕放电现象总是比较强烈的。
    输电线路电晕放电最重要的效应是产生无线电杂音,它的频谱范围约为0.1100MHz,已达到部分无线电、电视的广播频率。无线电杂音的强度是随电晕放电加剧而增大的。
6.2 超高压(500kV)输电线路的电磁辐射影响
    随着输电线路的电压等级不断提高,电磁辐射的影响也将日愈明显,例如:输电电压等级提高后,工作人员在输电线路下活动时毛发颤动的现象更为严重;在相同环境条件下,输电线路的电晕放电现象将会加剧,产生更多的无线电杂音;电磁场对人体健康的潜在影响已引起了人们更大的关注。
    超高压输电线路的电磁辐射影响主要有以下几个方面:
    对通信线路的危害干扰影响
    输电线路对通信线路的影响包括静电影响(静电感应)和磁影响(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讯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讯线路上产生感应电压。因为通讯线路音频通道的工作频率一般为3003400Hz,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:在距离输电线路50m以内,电场的影响较大,是干扰通讯的主要因素,而磁场的影响很小,相比之下可以忽略不计。随着距离增大,电场的影响显著下降,在距离100m以外磁影响就上升为主要因素,静电影响则可以忽略不计了。
    如果在通讯线路上感应电压形成短路电流的话,还可能危及人员、设备的安全。危害的程度主要取决于电流强度和作用时间,作用时间越长,人体所能承受的电流强度就越小。在正常情况下,如果平行接近段不是很长,一般不会有什么危险,但是在输电线路短路故障断路、短路以及遭到雷击时,输电电压或电流就可能瞬间升高几倍,其影响足以对人员、设备构成威胁。防止这类危险的有效办法主要是减小平行接近段长度和在系统中设置完善的保护装置。
    对无线电、电视的干扰影响
    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。交流输电线路就好像是个性能极差的“发射天线”,50Hz的低频功率是无法发射出去的。但是,输电线路电晕放电产生的无线电杂音则不然,它具有很高的频率,能传播较远的距离。
    我国的中波调幅广播频率范围为0.51.6MHz,电视广播频率范围为48.592MHz,而输电线路产生的无线电杂音频率范围为0.1100MHz,所以它主要影响的是中波无线电广播和电视的26频道。实测结果表明:在距离输电线路200m的地方,其干扰场强就小得可以忽略不计了。无线电杂音的强度受气象条件的影响很大,通常只有在恶劣的天气无线电杂音才会对距输电线路很近同时接收信号较弱的
    对人体的生态影响
    从保护环境和人体安全、健康的角度来看,输电线路对人体的生态影响应该是最关心的问题。国外的研究资料表明。输电线路的电磁场对人体的生态影响主要分为两类,一类是当人在电磁场中短期停留时可能受到的影响,即短期影响;另一类是人在电磁场中长期工作或生活时可能受到的影响,即长期影响。
  短期影响表现为两种形式:毛发颤动和电击。在外电场的强度增大时,人员的毛发颤动感亦随之增强,甚至产生刺痛感。根据调查统计,在9kV/m的场强下,大约有20%的人员会产生头发刺痛感;在23kV/m的场强下,能感觉到头发颤动的人员要少于5%。毛发颤动虽然不会造成人体损伤,但仍会对人员的心理造成一定的影响。
    电击现象又可分为暂态电击和稳态电击。暂态电击发生在感应带电物体与接地物体接触的一瞬间,带电物体上的积累电荷在瞬间释放而造成电击,即火花放电。暂态电击的水平主要取决于放电能量的大小。当放电能量大于0.1mJ时,就会使人感到刺痛;当放电能量达到0.51.5mJ时,则会引起不自觉的肌肉反应(如惊跳),但还不致于造成伤害;如果放电能量达到2550J时,就会对人体造成损伤(如烧伤);放电能量超过50J即有生命危险。在超高压输电线路下,由于人体的外形尺寸有限,产生的感应电压较低,接地时的电击通常是十分微弱的,小于人的感觉水平。但是,在距500kV输电线路中心35m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,接触大型车辆或其它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。当短路电流大于0.81.1mA,人员就会产生刺痛感;如果短路电流超过2mA,就会引起肌肉反应;当短路电流达到69mA时,就会造成人体损伤,但此时尚能自己摆脱,因而也称为摆脱电流。
超高压输电线路对人体的长期生态影响是个比较复杂的问题,要搞清楚其作用机理和影响
程度需要做长期的系统的辐射实验,而目前国内外所进行的此类研究还主要局限于动物实验和对受辐射人员的调查研究。我国的有关研究部门的实验表明,电场不会对动物的正常生长产生有害的影响。
    人们对在电场下可能受到生态影响的关注最初来自1960年前苏联关于在超高压开关站的运行人员健康问题的报告,在该报告中认为:受226kV/m电场影响的工作人员与对照组相比,有头痛、疲倦、性功能减退等症状。但是,美国电力公司、瑞典以及德国的研究结果又认为:在电场下工作人员的血液淋巴细胞染体破损率与对照组没有显著的差别。
    由于输电线路的磁场幅值很小,因此对人体的生态影响要比电场小得多。美国等国家的研究认为:在0.10.3mT的磁场作用下,没有发现对人员的身体产生有害影响。但也有研究则认为:在靠近高电流源(变压器)附近的儿童诱发癌症的危险性比较大,与靠近变压器线路的电流和由此产生的磁场最高有一定关系。
根据国内外所进行的人体模型试验结果表明:人在直立时,头部的外电场要比人体下部高得多,约为外部均匀电场的16倍,但是人体的内部电场则要小得多,仅为外部均匀电场的百万分之一。在10kV/m电场中,人体内部感应的电场强度约为0.78.0mV/m,电流密度
约为o.4A/cm2,要比反应最敏感的神经系统的临界电流密度0.11.0mA/cm2小得多。而输电线路的磁影响就更微弱了,500kV输电线路下的最大地面磁场强度0.05mT对人体所产生的效应仅与1.25kV/m的电场相当。
6.3 电磁辐射影响的防护
为了防治输电线路电磁辐射对环境和人员的危害,除了在选址时应加以考虑之外,还可以从线路结构和人员保护两个方面采取措施:在线路设计中采取提高导线对地高度、双回路导线逆相布置以及高、低压导线分层架设等措施,都会获得降低地面场强的效果;在运行中对工作人员采取局部屏蔽和限制工作时间等保护措施,也能起到减少电磁辐射影响的作用。
    国外对输电线路电磁辐射的危害和安全标准的研究工作开展得比较早。美国、日本等国家对高压架空送电线路下的地面允许场强做了规定。前苏联的开关站运行导则对不同场强下员工的工作时间都有详细的规定。
    我国虽然已经颁发了《电磁辐射防护规定》(GB8702—88)、《环境电磁波卫生标准》
GB9175—88)等标准,但它们主要是针对广播电视、微波通讯、雷达探测以及各类无线发射台站产生的电磁辐射制定的,适用范围为汽车辐射100kHz300GHz,目前还没有一个适用于工频(50Hz)电磁辐射的安全标准,只是在《110500kV架空送电线路设计技术规程》(送审稿)中提出“500kV送电线路邻近民房时,房屋所在位置离地1m处最大未畸变电场不得超过4kV/m。”,作为送电线路设计的暂行控制标准。
    近年来电磁辐射的影响在我国也开始为大家所关注,国家环保局于1997325日颁发了《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。