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序論:在您撰寫電磁輻射對環境的影響時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
1.變電站的電磁污染
現代電力網的電磁效應主要通過電場、磁場和電暈三種形式發生的。
1.1電場特性
載流輸電線在周圍空間產生電場,有如下特性:①場強度與輸電線相對于大地的電壓成正比;②場中的導電物體(建筑物、樹林等)會使電場嚴重畸變,從而產生一定的屏蔽;③三相交流輸電排列方式不同,電場強度不同(導線水平排列,場強影響范圍最大;正三角排列次之;倒三角排列時最小)。提高輸電線架設高度、可減少地面強度。
1.2磁場特性
磁場強度的大小與電流大小有關,與電壓無關;50 Hz 或 60 Hz 的磁場能很容易穿透大多數物體(建筑物或人),且不受這些物體的干擾。從理論上講,由于三相變流輸電線中各相電流的有效值相等,相位互差 120°,所以在距輸電線較遠外產生的磁場相互抵消,近似為零。一般重點研究電場。
1.3電暈特性
當導線表面的電場強度超過空氣擊穿強度時,就產生電暈放電。這時,導線表面的電場強度一般達到 30kV/cm 以上,只有高壓輸電線路導線表面才有如此巨大的電場強度,因此,電暈放電多發生在高壓輸電線路上。電暈放電首先受線路自身狀況的影響,例如,電壓越高,電暈放電就越強;導線直徑越大,電暈放電就越弱;導線表面光潔度越高,放電也就越弱。其次,電暈放電還與環境因素有關,空氣污染越嚴重,電暈放電就越強;相對空氣濕度越大,風速越大,電暈放電就越強。在降雨、降雪時,電暈放電加劇。在環境空氣質量較差的天氣條件惡劣時,電暈放電總是比較強烈。
2.變電站電磁輻射對環境影響的研究
2.1測量方式
監測標準按《輻射環境保護管理導則電磁輻射監測儀器和方法》(H3lT 10.2-1996)執行。在送變電設施正常工作時間內進行測量,每測點連續測5 次,每次測量時間大于 15s,讀取穩定狀態的最大值。若指針擺動較大,適當延長測量時間。
2.2測量布點
站內布點在主控室操作人員的工作位置,測量部位距地面 1.5m。站外布點在圍墻四周 0、10m、20m、30m、40m、50m。測量每個距地面 1.5m 處測點電場強度的垂直分量和磁場強度的垂直分量和水平分量。對評價范圍內的環境電磁輻射水平進行定量分析評價,以及電磁輻射防護措施進行論證。對變電站及線路周圍的居民區、學校、機關、重要建筑物等環境敏感點,以及變電站內的工作人員進行調查。本次研究監測了深圳南京某 500kV 變電站。
2.3檢測結果分析
通過對南京某500kV 變電站環境電磁輻射測量,根據測試結果可以看出,所有測點的磁場強度均能滿足標準要求。
2.4變電站電磁輻射影響評價
測量結果反映了被測變電站及線路的電磁輻射現狀,包括工程電磁輻射的影響,也包括其他輻射及自然本地的影響。南京某 500kV 變電站,該變電站周圍的地形相對較為平坦,排除輸電線下方的測量值,墻外10m處測得得最大電場強度為3.91kV/m。50m 范圍內均小于 4kV/m,磁場強度最大值為 0.0013mT;電磁場隨距離呈下降趨勢。變電站的電場強度基本隨距離的增加而下降,磁場強度的環境影響甚微。
3.變電站電磁輻射的防護措施
當今,電力網電壓等級不斷提高,電磁污染潛在危害亦越來越受到重視。高壓和超高壓電力網的電磁污染防護措施主要有:
3.1對人體影響的減緩措施
為避免電磁輻射對人體的影響,應從輸變設計和勞動保護兩方面采取措施。例如,提高導線對地的高度,雙回路導線逆相布置,高低壓導線分層架設等措施,會獲得降低地面強度的效果。在運行中對工作人員采取局部屏蔽與限制工作時間等防護措施,以減少電磁輻射對人體的影響。
3.2對通信線路干擾的消除措施
對通信線路的影響有靜電感應和電磁應兩方面。輸電線路正常運行時,在鄰近的與其平行的通訊線路產生感應電荷。感應電荷與輸電電壓成正比,還與通訊線路與輸電線路的距離及相互位置有關。同樣,輸電線路的交變磁場也會在鄰近的平行通訊線路上產生互感電壓,其大小與電流強度和鄰近的平行通信線路的長度成正比。計算與實測表明,在正常情況下距輸電線 50m以內,電場影響較大,是干擾正常通訊的主要因素,而磁場影響很小。當間距增大,電場影響顯著下降,到 100m 之外時,磁場影響是主要因素。而電場影響可忽略不計。當通訊線上的感應電壓超過弱電設備絕緣的擊穿電壓時,就可能損害設備和人身安全。
3.3對無線電與電視的干擾
輸電線對無線電與電視的干擾主要是指電暈放電引起的干擾。一般在大于 200m 處,干擾電場可以忽略不計。無線電雜音的強度受天氣影響較大,一般只在惡劣的天氣條件下電網才會對距它很近且信號很弱的無線電與電視產生干擾。為了避免架空電力線對通信線的干擾,設計時應從導線選擇和連接等方面考慮,無論是單導線還是分裂導線,均應使導線半徑或等值半徑等于或大于引起電暈的半徑。
4.結論
從變電站周圍的電磁場強度的分布來看,變電站所處地形大多為坡地。地處城區的變電站周圍人口密集,高大建筑物參差不齊,地面場強分布不均勻,但從規律上看,場強隨遠離變電站的距離增加呈下降趨勢。在線監測說明超高壓變電站設施在正常運行時,周圍無進出線區域的電磁輻射小于環保評價標準,不會對操作人員和公眾的健康造成危害。在有線路進出較多的區域,其下方受高壓輸電線的影響,電場強度有超標現象,但超標點周圍無人員居住。
【參考文獻】
[1]郭偉強.當前電力規劃工作的思考[J].農村電氣化,2001,(1):ll-12.
【關鍵詞】高壓送變電;電磁輻射;環境影響
【中圖分類號】X591
【文獻標識碼】A
【文章編號】1672-5158(2012)10-0334-01
國家經濟在不斷發展,人們的生活質量也在不斷提高,人們對居住環境的要求也在不斷的提高。但是越來越多的高壓變電站造成的電磁輻射也在無形之中影響著人們的生活環境。電磁輻射在達到一定的限度之后就會對人體造成不同程度的危害,所以我們要采取一定的措施來減少電磁輻射對環境的影響,提高人們居住環境的質量。
1、電磁輻射及污染
電場和磁場在交互變化的時候產生的電磁波向空中發射的現象就是電磁輻射,電磁輻射是由空間共同移動的電能量和磁能量組成的,這些能量由電荷移動產生。電磁輻射是一種看不見摸不著的特殊物質。高壓送變電工程的過程中交變電流就是由磁場和電場交互變化產生的,所以就會產生電磁輻射。電磁輻射污染和電磁輻射是不一樣的,因為,任何帶電的物體都可以產生電磁輻射,但只有電磁輻射超過國家規定的標準時,才會對人體構成危害,也只有超過國家規定標準的電磁輻射才叫做電磁輻射污染。沒有超過國家規定標準的部分是可以轉化成能力起到積極的作用的,就如同噪聲的原理一樣。圖1是我國工業衛生組織對環境電磁場的限值。
2、電磁輻射的危害
電磁輻射是一種復合的電磁波,人的身體中含有一系列對環境的電磁波非常敏感的生物電活動,所以當人生存的環境中存在大量的電磁輻射時,對人體的危害是比較大的。人體中所含的電磁場比較微弱,還都是穩定的,如果受到外界電磁場的干擾,人體固有的微弱的電磁場將會被破壞,血液、淋巴液和細胞原生質都會發生相應的改變,同時也會影響人體的遺傳效應、神經系統、感覺系統、免疫系統和內分泌系統。不過只有大劑量的電磁輻射才會構成這樣嚴重的結果。我們生存的地球本身就是一個磁場,太陽光是電磁波的頻段,還有其他星球和雷電也會產生電磁波,但是這些都是自然環境產生的,我們人類就是從自然環境中進化過了的,所以對人體不會有任何危害。但是高壓線和變電站等利用電磁能工作的設施會向環境中發射電磁輻射,會使環境問題越來越嚴重,不過國家環境保護局的有關專家也提出,電磁輻射不是在任何時間,任何地方都會發生的,它也是可以進行屏蔽的。所以總的來說電磁輻射也沒有想象中的那么嚴重,他只有在超過一定數值的情況才會對人體產生不良反應,也跟個人的抵抗能力和跟電磁輻射接觸的時間的長短有關系。電磁波看不見,摸不著,也無處不在,它在給我們的生活帶來很多便利的同時,也帶給我們一定的損害,所以我們還應該采取相應合理的預防措施,在不給人們造成恐慌的前提下預防電磁輻射給我們的生活帶來影響,既可以有利的保護人民及生活環境的健康,也不會阻礙國家經濟產業的發展。
3、高壓送變電電磁輻射對環境影響的預防措施
高壓送變電工程的設計、建設都有一個規范的計劃,尤其是在設計階段,高壓送變電線路對交通,居民區,建筑物等都有一個充分的安全防護距離,以減少高壓送變電設備電磁輻射對環境的影響。
(1)建立一個高壓輸變電線路保護區,嚴禁在高壓輸變電設施的防護區內搭建居民住宅。
(2)嚴格按照標準對高壓輸電線路的路線保護區進行規劃,選用適當的塔型、塔高,以免降低線路,增大走廊下得電磁場強度。如果高壓輸電走廊的外側有居民區,應在居民區的周圍多種植高大的喬木,以此來減少工頻電磁輻射。
(3)在城市人口比較密集的地區建設高壓輸變電工程時,要考慮到電磁輻射的影響,高壓變電所盡量采用封閉式的結構,110KV以上的輸電線路在進出變電站時盡量采用地下電纜進出。
(4)設計高壓輸電線路時,盡量使用轉角塔線路繞過房屋,或者避免跨越高層的建筑物,對于已經跨越建筑物以及居民區的高壓架空輸電線路,在重建的時候一定要嚴格控制好新建筑物的高度,給建筑物和高壓輸變電線路之間預留一定的防護距離,以保證居民的安全。通常情況下,高壓輸電線路和被保護的目標之間的垂直高度應該在7米以上;如果是私人住宅,制定相應的政策,防止居民為了眼前的個人利益不斷增加房屋的高度,而影響了其他居民的生命安全,對城市的長期發展也不利。
【關鍵詞】高壓輸電線;電磁輻射;環境
隨著經濟的高速發展,工業化進程的加快,高壓輸電線路就不可避免地闖過人口密集區。高壓輸電線路電磁污染問題已經引起了人們的密切關注,它嚴重地威脅著經濟的可持續發展、和諧社會的創建、人類生存健康。文章主要闡述了高壓輸電線路電磁輻射對環境的影響,并且針對存在的問題提出了防治措施。
1.高壓輸電線路電磁輻射對環境造成的影響
1.1高壓輸電線路對周邊無線電裝置所產生的影響
高壓輸電線路所通過的區域在一定的程度上都會受到電磁的污染。正在運行的高壓輸電線路會產生電磁脈沖,會向空間輻射高頻電磁波。高頻電磁波沿著高壓輸電線路進行傳播,這樣就造成高壓輸電線路兩側的無線電設備在工作時接收信號的波形相位和波形峰值都會受到影響,從而造成信噪比達不到無線電接收設備正常工作的要求。高壓輸電線路造成的干擾主要有火花放電、電暈放電等引起?;鸹ǚ烹娭饕獣﹄娨曨l段的接收產生影響。電暈放電主要會對電視機、收音機等家用電器造成一定的影響,但是干擾不會對人身造成傷害。
1.2高壓輸電線路電磁輻射對周邊人和動物造成一定影響
高壓輸電線路電磁輻射對人體造成的影響主要有非熱效應、熱效應、累計效應等。在自然狀態下都存在著微弱的電磁場對人體的器官及組織產生作用,但是這種狀態是穩定的、有序的,一旦外界電磁場作用于人體,這種穩定、有序的狀態被打破,人體就會受到損傷,這就屬于非熱效應;在電磁的作用下人體內的水分子就會相互摩擦,引起體內水溫上升,影響到體內各器官的工作,這也就是熱效應。人體受到兩種效應作用后,如果人體損傷沒有恢復再次受到外界電磁輻射,損傷就會累積,長期就會造成永久性病態,甚至危及生命,這就是累積效應。
高壓輸電線路電磁輻射對動物也會產生影響。電磁輻射對大鼠的學習記憶、生殖系統、血液系統、心臟等方面產生一定的影響??茖W家經過試驗發現,高壓輸電線路電磁輻射會對大鼠心房肌細胞造成一定的影響,還會引起血紅蛋白分子結構發生一定的改變,對、腎、肺的組織結構造成不利影響。高壓輸電線路電磁輻射對人體造成的影響:(1)電磁輻射引起女性月經失調,分泌紊亂,男性下降。(2)電磁輻射會造成造血功能下降,導致肝病,視力下降,影響骨髓、大腦組織發育,嚴重者還會引起視網膜脫落。(3)電磁輻射會造成畸胎、不育、流產等病變的誘發因素。(4)電磁輻射對人體的免疫系統、神經系統、生殖系統會造成直接傷害。(5)電磁輻射是癌突變、糖尿病、心血管疾病的主要誘因。
1.3高壓輸電線路電磁輻射對通訊線路(包括光纜、直埋電纜、架空線)的影響
高壓輸電線路對通訊線路的影響主要表現在對架空鐵線的靜電干擾、對直埋式電纜、光纜、架空線的電磁輻射影響。如果通信線路上感應電壓形成短路電流,會對設備和人員的安全造成嚴重威脅,其造成的危害大小主要與作用時間和電流強度有關,如果作用時間較長,人體所能接受的電流強度就很小。一般情況下,只要平行接近段不是很長,是不會有什么危險的,但是在遭到雷擊、輸電線路短路時,輸電電流或者輸電電壓就很有可能瞬間升高很多倍,對一些電器設備以及人員造成嚴重危險。
1.4高壓輸電線路電暈可聽噪聲
一般情況下,高壓輸電線路噪聲產生原因主要是:(1)接觸不良或連接松動產生的間隙火花放電。(2)在金屬表面或導線表面處空氣中的電暈放電。電暈放電是線路的固有特性,是不可消除的,當運行電壓在100kV以上時,電暈放電占有重要地位。
2.高壓輸電線路電磁輻射可采取的防治對策
2.1高壓輸電線路的選線和設計單位要有強烈的環保意識
對于高壓線路走廊資源緊缺地區,應當研究采取少拆房、少砍樹的設計方案,盡量采取緊湊的塔型布置;要采取保護植被措施,盡量避免基面開挖,避免水土流失;在高壓輸電線路的下方的金屬物體必須接地良好;高壓輸電線的兩側250m的范圍內盡量避免建造房屋,避免人身健康造成影響;對高壓輸電線路進行設計時,導線距地面必須符合要求,另外,高壓輸電線與已建成房屋垂直距離不得小于5m;如果無線電設備在高壓輸電線路附近應當設立安全防護距離;當輸電電壓超過220kV時,需要設置防護走廊,走廊下不能有障礙物,走廊寬度在45m左右;當高壓輸電線路經過廣播收音臺或者電視差轉臺時,必須選擇從信號不重要的一側經過。從社會效益和環境保護方面考慮,為了加強環境保護而增加的線路工程投資,是科學合理的。
2.2針對高壓輸電線路電磁輻射對人體造成的危害應采取的措施
為了使高壓輸電線路電磁輻射對人體的影響降到最小,可以從勞動保護和輸電設計兩個方面采取措施。例如高低壓導線分層架設、雙回路導線逆向布置、導線對地高度提升等措施,會取得地面強度降低的效果。在高壓輸電線路運行中,對工作人員可以采取限制工作時間與局部屏蔽等防護措施,從而達到減少高壓輸電線路對人體傷害的目的。
2.3針對高壓輸電線路電磁輻射對通訊線路的干擾應采取的措施
高壓輸電線路對通訊線路的影響主要是電磁感應和靜電感應兩個方面。高壓輸電線路在正常運行時會對與它平行的鄰近通訊線路產生感應電荷。感應電荷與輸電線路、通訊線路以及相互位置有一定的關系,還與輸電電壓成正比。通訊線路與鄰近的平行高壓輸電線路的交變磁場產生互感電壓,其大小與通訊線路長度和電流強度成正比。
通過實驗發現,一般情況下在距高壓輸電線路50m以內的范圍受到電場的干擾是最大的,成為了干擾正常通訊的重要因素之一,但是磁場影響是比較小的。當與高壓輸電線路距離較遠時,電場的影響明顯下降,當距離達到100m以外時,磁場對正常通訊的影響成為主要因素,而電場對正常通訊造成的影響是極小的可以忽略不計。為了避免通訊受到影響可以采取如下措施:(1)裝設中和變壓器、屏蔽線、放電管。(2)對高壓輸電線進行科學合理的換位。(3)將受到影響的輸電線、信號線、通訊線改為電纜。
3.結語
高壓輸電線路在運行的過程中會影響到通信線路的正常工作以及無線電的正常工作,還會對周邊的居民造成一定的影響。高壓架空輸電線的可聽噪聲、無線電干擾、磁場、工頻電場對周邊設施以及人身安全和健康會造成一定危害,但是只要認真做好防護措施,就可以降低或避免其危害。目前高壓輸電線路所造成的電磁污染還沒有明確的定論,但是人們還是對高壓輸電線路的電磁輻射的危害心存恐慌。因此,電氣工程設計人員要認真研究防治措施,避免公眾對高壓輸電線路電磁輻射的投訴,為以后工作的順利開展創造條件。 [科]
【參考文獻】
[1]張雅卿.高壓輸電線路電磁輻射污染的評價及建議[J].科技資訊,2011(19).
關鍵詞:電力機車;電磁輻射;電磁環境;抗干擾
中圖分類號:U26 文獻標識碼:A
一、電力機車電磁輻射的形成
軌道機車要急速行駛,應當裝設功能強大的動力系統。當下,一般K字頭火車的動力系統的功率普遍為2W到3MW之間。根據國務院制定的中長期鐵路規劃,我國將開行時速達300公里以上的高速列車。行駛速度如此大的列車,需要的動力系統系統功率將達到10MW左右。就目前技術條件,為如此高功率的列車提供動力,一般均采用電動力系統。所以,在我國高速列車均采取電力機車。電力機車從供電網中獲取能量,電力機車本身不裝設功率產生設備,也不攜帶其他一次能源,其能量來源均由電力網提供。電能是有發電廠產生,利用升壓變電站升壓傳輸到降壓變電站,再引入到鐵道專用變電站。從鐵道專用變電站的出線端引出配線網絡到鐵道接觸網上端,利用回流連接線與受電弓、車輪及鐵軌,形成了電流流通路徑,此時電力機車通電。具體可參見圖1。
在傳統的電力機車的動力供配電系統中,曾有多種不同的供配電形式出現,主流的有供電方式有單相工頻交流方式、單相低頻交流方式、直流方式等。經過多年鐵路的工作者的實踐,最終確定電力機車的供配電的系統采用單相工頻交流方式。通過交流為電力機車的行駛提供動力有相比其他方式具有很多的優勢。但工頻交流電必然對外發射工頻電磁波,同時由于與鐵道附近的電磁環境相互影響,還必然發射高頻諧波輻射。這些電磁輻射對于周邊的電氣設備、通信設施必然會產生一定的影響。
二、電力機車形成電磁輻射的原因
電力機車行駛時形成的電磁輻射主要原因是受電弓與導線的聯系問題。受電弓與導線之間本來就存在著接觸電阻的問題。行駛中的電機機車受電弓和電網絡更加不可能嚴密的接觸。這個接觸面的等效電路模型,不能夠單純的是一個電阻模型,而是一個由電阻、電容和電感共同構成的模型。同時,由于電力機車在行駛時,受電弓與導線之間的接觸面的緊密程度在不斷地變化,它們之間的等效電路模型參數亦在不斷變化。這致使流過機車的電流產生高頻諧波分流,對外發射高頻電磁諧波。電力機車電磁輻射,大概有一下幾種形式。
(1)電力機車在啟動和進站時,時速相維持在低位,行駛相對穩定。此時受電弓在供電網導線下方平滑移動,銜接相對嚴密,基本未有形成顯然的縫隙,電磁輻射較弱。這時候機車通過電流波形產生畸變原因在于,導線和受電弓的表平面由于存在著損耗,相互的表面都不夠平滑。這種畸變電流在機車重載運行時,變現的愈加明顯?;冸娏鲗ν庖廊灰l射高頻電磁波,產生電磁輻射。相對而言,此類電磁電磁輻射的能量層級比較弱,同時隨著頻率的增大,幅值衰減得也比較厲害。
(2)電力機車在駛離車站開始高速運行時,因為導線表層存在許多的硬點,機車機車在經過這些硬點時,將完全與導線脫離。此時,供電網對機車的供能,將有電弧的參與。電弧的流經路徑和電流大小難以控制,時刻變化。電弧電流包含大量的的高次諧波分量,并且能量層級很高,對外將發生較為強烈的電磁輻射。
除此之外、電力機車裝設的其他設備,比如整流設備、變壓器等等都會形成一定的電磁輻射。整流設備是由非線性的電力電子器件構成,其工作形式是在電力電子器件不停在截止區和飽和區轉換,從而達到交直流轉換盒變頻的目的。在此過程中,必將產生高頻電磁輻射。變壓器采用了很多鐵磁材料構成,由于其鐵磁材料工作超過其線性區,使得不同相位的電流非等比例變化,從而造成高頻電磁諧波。此類電磁輻射,能量層級相對于受電弓與導線之間產生的電磁輻射而言較小,同時還受到機車的屏蔽,對周圍環境影響比較弱。
總之,電力機車電磁輻射產生原因主要是由于列車行駛時其受電弓與接觸網的銜接情況不斷變化,導致其等效電氣參數不斷變化,從而產生了不平衡電流,形成了對外發射和嚴接接觸網傳導的電磁輻射。電力機車電磁輻射的形成及傳導情況如圖2所示。
三、電力機車電磁輻射對周邊環境的影響及對策
電力機車在運行時,將產生一定的電磁輻射。而鐵道沿路有可能布置著各種電氣電信設備,例如超短波通信臺、廣播電視臺、雷達信號臺等等設施。電磁輻射不可避免會對此類設備構成干擾。為此,相關部委對不同的電氣設備制定了不同的國家標準,對電力機車及其相應的鐵道沿線的各類電氣設備的間隔距離做了詳細的規定,以避免互相干擾
鐵道建設是一個長期過程,部分由于歷史原因,嚴格按照國標建設有一定的困難。這需要充分比較平衡國防、人文、自然之間的相互影響。從鐵道自身建設的角度來說,要減少電力機車在急速行駛的過程中形成的電磁輻射,則應道使得鐵道路徑盡量平直,采用高質量的受電弓,協調弓網的聯絡,從而達到降低受電弓的瞬間的離線率。而從受干擾方的角度說,應當增加設備的可靠性,提高儀器的有效輻射率,糾正信號采樣功率因素,對部分采樣設備進行改造。
以下就電力機車軌道附近容易受到干擾的設施及其抗干擾措施作概括描述:
1民航航站樓
民航航站樓里面的導航裝置,是機場和航班進行通信的設施,向航班傳遞角度、航線和其他信息,以確保航班的平安運行。
電力機車在行駛過程中形成的電磁輻射,將干擾到航站樓讀取航班的信息,并在傳輸的數據的過程中造成信息的丟失,威脅航班的正常運行。
目前針對航站樓的電磁輻射主要可以采取以下措施
(1)增加電力機車的軌道與民航航站樓的相對距離,使得電力機車的產生的電磁輻射對航站樓的影響,降低到可接受水平。同時,依據先行建設單位優先的原則進行協調。
(2)由于接組網的電力分相屬于強輻射源,在航站樓附近,盡量不設置分相設備
(3)提高航站樓傳輸型號的能級強度,加強其抗干擾能力,增強其信噪比,以確保航班的安全穩定運行。
2信號雷達臺
信號雷達臺是國防對空作戰的情報收集的基本單元,是對空防控的信息中樞。電力機車行駛過程期間附帶形成的電磁干擾,容易使得雷達輸出畫面出現雪花,干擾情報人員對情報的準確判斷。對電力機車的電磁干擾問題,一般采取以下對策
(1)對等級較低、符合遷移標準的雷達臺,可對其實施遷移。
(2)對于核心中樞的重要雷達臺,可以與高鐵方面進行協商,從產生電磁輻射源頭降低干擾信號的強度。
(3)對雷達臺進行技術改造,提高屏蔽電氣輻射的技術條件,加強雷達的抗干擾能力。
3短波側向站
短波側向站一種運用信息傳輸與處理技術,采樣與收集短波信號,通過對信號的系統分析判斷信號的來源。電力機車行駛過程中形成的電磁輻射,本身就是一種無線干擾信號,尤其是其中的高頻輻射,會直接被側向站所采集,干擾測向的判斷。目前可以主要采取的對策如下:
(1)對于影響嚴重,干擾厲害的測向站,先考慮對測向站的信號采集系統進行遷移,但應當盡可能不對測向站整體進行遷移。從國防角度出發,信號測向是個系統工程,不應當進行遠遷。
(2)電力機車的軌道應當盡可能平直,降低電磁輻射的產生。
(3)提側向站高濾波、隔離及定位的能力,改進測向站的可靠性。
4收信站
收信站尤其是超短波授信站,負責國防、安全、海事等關鍵部門的信息傳遞任務。電力機車在行駛過程中將形成電磁輻射,高頻輻射將與短波信號進行疊加,使得信號丟失信息。對收信站可以采用以下措施:
(1)改造軌道建設,從源頭減少形成電磁輻射的因素
(2)提高收信站采集信號的能力、改變收信站分析信號的方法
(3)對收信站在一定地域內進行遷移
5廣播電視中繼站
廣播電視中繼站,是接收廣播電視信號,并通過相應的方法對信號的幅頻和相頻特性進行調整,增大信號的能將,并將廣播電死信號發送到地方發射臺,以供用戶接收。電力機車產生的電磁輻射會疊加到廣播信號中,使得用戶的電視畫面出現雪花,廣播聲音出現雜音。嚴重影響收聽收視效果。對電力機車的電磁干擾,可采取以下措施。
(1)提高濾波措施,濾除相應干擾
(2)增強信號信號傳輸的特征點,使得后繼信號站能夠更加容易得從噪聲信號中提取有用信號。
(3)另行選址建設新的廣播電視中繼站
電力機車在行駛過程中,將不可避免的產生電磁輻射。減少電磁輻射的干擾,最直接的措施是采用屏蔽的措施。最佳的屏蔽方式是在讓電力機車在完全封閉的、有鐵磁材料構成的隧道中運行。這方法成不過高,不易施行。但在對電氣環境要求較高的路段,進行半封閉的屏蔽建設,也能起到很好的屏蔽效果,同時還可以抑制噪音。此外、提高受電弓的質量、增加鐵道輸電功率的穩定性,都可以減少電力機車的電磁輻射。
(本文系重慶水利電力職業技術學院院級科研項目(K201212)“電力機車電磁輻射對周邊環境影響的研究”的研究成果)
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關鍵詞:110kV輸變電;電場;磁場;強度;無線電干擾
中圖分類號:X59 文獻標識碼:A
近年來,工業發展和社會用電的需求大大增加,為適應地區經濟發展的需要,電網建設急速發展。越來越多的電力工程深入到城市、鄉村,更接近人們的日常生活。但輸變電、變電所等電力工程在給當今社會帶來現代文明的同時,也伴隨著產生一種特殊的、看不見的污染-電磁輻射污染。由于這種電力工程環境問題所引發的糾紛與爭議也日益增多,一定程度上影響了社會主義和諧社會建設。為此,本文結合110kV輸變電工程,分析了電磁輻射對環境的影響程度,對搞好輸變電工程的環境保護工作至關重要。
1 輸變電工程環境污染主要因素
1.1 工頻電場和工頻磁場
電磁輻射(Electromagnetic Radiation)是帶凈電荷的粒子被加速時,所發出的輻射,又稱為電磁波。隨時間作工頻周期變化的電能量產生了工頻電場(power frequency electric field),隨時間作工頻周期變化的磁能量產生了工頻磁場(power frequency magnetic field)。電磁輻射對人體的危害,主要表現為熱效應和非熱效應兩大方面。
1.2 無線電干擾
輸電線路導線表面發生電暈及其他放電,電暈及其他放電的同時產生的效應之一就是無線電干擾(簡稱RI,Radio Interference縮寫),無線電干擾的實質,就是在電暈和放電的過程中,出現一些有害的電磁波,且頻帶相當寬,從頻率上說,從低頻50Hz到高頻上千兆赫茲的范圍。這些頻率會干擾周圍無線電通信設施的正常運行。
2 監測方案
2.1 方案原則
依據相關國家標準和電力標準對變電站和輸電線路的工頻電磁場、無線電干擾場強以及噪聲進行監測,根據現場考察和工程實際情況,以確定監測點位和選取敏感目標。
2.2 監測設備
本次監測采用設備見表1。
3 110kV輸變電工程電磁輻射對環境的影響分析
本次所有監測時的天氣均為天氣晴朗,溫度(8~19)℃,濕度52%~73%,天氣狀況符合DL/T988-2005《高壓交流架空送電線路、變電站工頻電場和磁場測量方法 》“工頻電場和磁場監測時的環境濕度應在80%以下”。對某110kV輸變電工程的工頻電磁場、無線電干擾場強和噪聲進行了實地監測,監測數據如下。
3.1 變電站周圍
表2監測數據顯示,變電站四周距地面1.5m處工頻電場強度和磁場強度均低于HJ/T24-1998中工頻電場4kV/m、工頻磁場強度0.1mT的推薦限值。0.5MHz頻率無線電干擾場強低于GB15707-1995中的限值46dB(μV/m)。
圖1監測數據顯示,由于受圍墻阻隔工頻電場強度在0m處低于距圍墻外5m處,變電站墻外工頻電磁場隨距離增大呈衰減趨勢。
3.2 輸電線路
輸電線路斷面選擇在地勢較平坦,遠離建筑物和樹木,沒有其他電力線和通訊、廣播線的地方。監測點位起始于在檔距中央附近,遠離線路交叉及轉角。
圖2監測數據顯示,工頻電場強度從距中相導線10m處開始衰減,工頻磁場強度從中相導線0m處開始衰減,數值隨監測點位距中相導線距離增加而衰減。
表3監測數據顯示,距中相導線20m處頻率為0.50MHz無線電干擾場強數值低于GB15707-1995中的限值46dB(μV/m),頻率為(0.15~30)MHz無線電干擾場強數值差異較大。
3.3 敏感目標
通過現場勘測和評估需求,對變電站或輸電線路距離較近、人口密集的居民區醫院學校等、群眾反映意見比較大、高架線路稠密區和跨越區進行布點。綜合考慮變電站(線路)工程與環境敏感目標的距離和敏感目標的結構特征,選取有代表性的敏感目標進行監測。同一地點,當敏感目標結構基本相同時,可先監測距離變電站(線路)工程最近的敏感目標,如果不超標,其他敏感目標可不進行監測。
監測數據顯示,變電站西側35m村莊的工頻電磁場強度遠遠低于國家限值,無線電干擾場強處于許可范圍內;輸電線路的3處敏感目標各項數據均達標,由于村莊距線路較近,工頻電磁場強度較其他敏感目標大,應當注意做好防護工作。
4 對建設好110kV輸變電工程的一些思考
目前,建設單位的環境保護意識逐步增強,能夠認真執行包括環境影響評價、竣工環保驗收等在內的環保制度,積極主動辦理各項環保手續。然而在輸變電環保驗收中也有諸多問題,主要體現在周邊群眾與輸變電工程的矛盾。現場監測往往需要向周邊群眾反復的解釋,主要集中在以下幾個方面。
4.1 無線電干擾限值
GB15707-1995《高壓交流架空送電線路無線電干擾限值》明確規定了距導線投影20m處0.5MHz無線電干擾限值(80%的時間、具有80%置信度),(0.15~30)MHz頻率中除0.5MHz外其它頻率可按照相應公式予以修正。隨著通訊工業的迅速發展,無線電各頻段被逐步占用,致使無線電環境趨于復雜。在實際測量中出現某些頻率超限值的情況,而這不僅僅是輸變電工程的影響所致,這類情況就難以辨別。
4.2 “壞天氣”環境影響
按照GB15707-1995中的“好天氣”要求,現場監測避開了陰雨大霧冰雪等“壞天氣”,然而“壞天氣”中空氣濕度增大會使電暈噪聲和靜電感應得到增強,這些影響比“好天氣”更大,因此建議增加“壞天氣”的監測。
4.3 房屋拆遷和占用土地糾紛
新建變電站站址和輸電線路塔基占用新征土地,賠償費用由建設單位與當地村委會協商后交付,群眾無參與權無知情權于是會產生猜疑。群眾猜疑產生抵觸心理,一定程度上影響建設單位的施工。賠償費用協商應該公開公正透明,杜絕此類弊端,此類糾紛以鄉村居多。
4.4 公眾參與問題和輸變電對環境影響的無知
在監測中,群眾最關心的是變電站和輸電線路產生的工頻電磁場對人的影響。群眾匱乏電磁輻射方面知識,久而久之對輸變電工程產生了恐懼心理。建議建設單位在施工之前對周邊群眾做好宣傳,可以出告示、專人現場答疑和出具相關國家標準等各種方式;環保驗收之后,建設單位可出示現場監測數據;協助周邊群眾正確認識輸變電工程消除恐懼心理。
結語
綜上所述,輸變電工程的電磁輻射會對環境造成不利影響是個不爭的事實。但根據上述分析,只要在輸變電工程設計時,履行環境保護手續,保護好敏感目標,電磁輻射對環境是安全的。另一方面,國家應該制定并出臺電磁輻射方面的有關法規,界定電磁輻射影響的范圍和具體標準要求,加大宣傳、普及電磁輻射及防護知識,引導公眾對電磁輻射的影響的正確了解,加強自身的保護意識,對減少電磁輻射對環境的影響顯然有著重要的意義。
參考文獻
【關鍵詞】電磁輻射 移動通信 基站 安全距離
1 引言
近幾年來,某些區域移動網絡信號差成為用戶投訴的焦點,可一旦運營商去這些區域增設移動通信基站,卻又遭到用戶集體反對。投訴多和建站難成為困擾電信運營商的兩難問題,電信運營商的通信保障能力正因基站建設難而下降。以上海移動為例,10年來手機用戶增長了10倍,話務量猛增了300%,但是移動基站數在內環線范圍只增加了10%左右。從2008年1月到2009年5月底,上海移動一共有177座基站因各種原因被迫關閉。造成這個兩難問題的原因之一是公眾對基站電磁輻射的恐懼。
隨著3G網絡的建設,更多的移動通信基站將架設在人口密集的城市上空。為了科學認識移動基站的電磁輻射,消除公眾對基站的不安,有必要對基站電磁輻射及其對環境的影響進行研究和分析。
2 移動通信基站的電磁輻射
電磁輻射,是指能量以電磁波的形式在空間傳播的現象?;倦姶泡椛湟话闶侵甘彝獠糠值碾姶泡椛?,室外部分主要由饋線(傳輸線)和天線組成。基站運行時,其發射天線將饋線中的高頻電磁能轉化成為自由空間的電磁波,電磁波承載著能量向周圍空間傳播,形成電磁輻射。
圖1是移動通信基站天線輻射電磁波的基本原理圖,導線載有交變電流時,就可以形成電磁波的輻射,輻射能力與導線形狀和長短有關。如果兩導線的距離很近,那么導線所產生的感應電動勢幾乎可以抵消,因而輻射很微弱;將兩導線逐漸張開,導線所產生的感應電動勢疊加,輻射隨之逐漸增強,直至兩導線電流方向一致時達到最強。當導線的長度遠小于波長時,導線的電流很小,輻射很微弱;當導線的長度等于1/4波長時,輻射最強,稱為半波對稱振子。實際的天線是由振子疊放而成的。
移動通信基站天線按照方向性可以分為全向天線和定向天線。方向性反映天線向一定方向輻射或接收電磁波的能力,天線方向性的獲得,是通過天線內部加反射板或振子疊放而實現的?;咎炀€方向性的選擇可以滿足不同區域的電磁輻射的需要,例如鄉村大區制的站型選用全向天線,而城區小區制的站型選用定向天線。
作為移動通信系統的重要組成部分,基站天線在提高移動通信網絡覆蓋范圍和網絡營運指標中起著重要作用,同時帶來的問題是公眾對基站電磁輻射的不安與恐懼。
3電磁輻射與健康及電磁輻射標準
電磁輻射是能量流,雖然看不見、聽不到、聞不著,但是電磁輻射可能引起裝置、設備、系統性能降低,還可能對有生命或無生命的物質產生損害,這就是電磁輻射污染。
當人體暴露在電磁波環境中,不同波段的電磁波會對人體產生不同的生物效應,可能會導致細胞損傷、變異或死亡。此外,人體的器官和組織存在微弱的電磁場,它們是穩定而有序的,如果受到外界電磁波的干擾就會遭到破壞,人體正常循環機能隨之遭到一定程度的損傷,長期接受電磁輻射會造成人體免疫力下降、新陳代謝紊亂、記憶力減退、提前衰老、心率失常、視力下降、聽力下降、血壓異常、皮膚產生斑痘等[1],公眾由此產生對電磁輻射的恐懼。
第5屆電磁輻射與健康國際研討會(2009,杭州)的會議報告指出,低強度電磁波的生物學效應及其作用機制至今還是一個困擾學術界的充滿爭議的問題,各國電磁輻射的衛生學標準還存在著甚至上百倍的差異。對照一些組織和國家的公眾照射限值[2,3],發現我國的標準更嚴格、更安全可靠。例如,在900MHz移動通信頻段,中國環保局制定的公眾照射限值(功率密度)是40μw/cm2,而歐洲電子技術標準委員會制定的公眾照射限值是450μw/cm2。國內目前使用的相關標準主要有:《電磁輻射防護規定》(GB8702-88)、《環境電磁波衛生標準》(GB9175-88)和《輻射環境保護管理導則-電磁輻射監測儀器和方法》(H J/T10.2-1996)。
4 移動通信基站電磁輻射對環境的影響因素
移動通信基站電磁輻射對環境的影響因素很復雜,包括天線性能、高度、距離、角度、環境背景、基站形狀、話務狀況等等。
為了分析移動通信基站對居民生活環境產生的電磁輻射污染狀況,胡冀等通過比較測量,得出的結論是[4]:電磁暴露小區的電磁輻射強度明顯高于對照小區,但平均值都在GB9175-88的一級安全范圍內(10μw/cm2);安裝鋁合金防盜網具有良好的電磁場屏蔽作用;同時建有兩個通信基站的小區,兩者所產生的電磁輻射在某一區域范圍可產生電磁場疊加現象,使輻射強度增加;個別與基站天線距離較近(小于20m)、窗戶與基站天線處于同一水平位置和與基站天線主瓣方向一致的居室內,電磁輻射功率密度遠遠超出一級安全范圍,可達到20.44μw/cm2,但也在GB9175-88的二級中間區容許范圍內(40μw/cm2)。
此外研究還發現,天線主瓣方向區域電磁輻射不一定較高,副瓣方向區域電磁輻射也不一定較低。這其實并沒有與理論相違背,因為環境地形、地貌、建筑物鋼筋水泥結構、空中架設的電線等等,都將對電磁波產生反射、繞射、折射、散射和吸收,從而使得電磁輻射強度的分布復雜化。
通過物理學的觀點分析,基站發射電磁波的功率密度隨距離的增大而減小,而事實并非如此,在近距離范圍(30m內),由于上述環境地形等因素的影響,電磁波的功率密度隨距離的變化規律很復雜,往往在某處達到最高值。以某移動基站為例[5],在不同時間對距離與功率密度的關系進行測量分析,關系曲線如圖2所示。對特定基站而言,在某一固定距離處,功率密度還與時間有關,也即與話務量有關,如圖3所示,凌晨話務量低,功率密度也低,功率密度整體上隨話務量的增加而增加。
5 移動通信基站安全距離的理論計算方法[6~8]
由于移動通信基站發射電磁波的功率密度分布不僅與基站性能指標有關,還與周邊環境、話務量因素等有關,因此,移動通信基站安全距離的計算一直是個復雜的問題。下面根據國家環保局的H J/T10.2-1996中關于微波遠場軸向功率密度計算公式進行理論分析,這個計算公式的表達式為:
(1)
式中,Pd(μw/cm2)為離基站天線水平距離為d處的電磁波功率密度,d(m)為離基站天線的水平距離,P(w)為機頂發射功率,G(倍數)為天線最大輻射方向的增益。
下面分析計算方法。圖4所示的一種基站天饋線系統,基站設備上每一塊載頻插板連接一根載頻輸出線,每根載頻輸出線含有兩個頻點,每個頻點有其固有的發射功率。載頻輸出饋線在需要耦合器時存在,耦合器的作用是將多個頻點的電磁波信號合到一根天線饋線上發送,具有一定的功率損耗。天線饋線一般比較長,也有一定的功率損耗,還需考慮避雷針和饋線接頭等帶來的損耗。天線向空間發射電磁波,天線的增益越大,發射電磁波的功率越強。
如前所述,每根載頻輸出線含有兩個頻點,A點處的信號功率為每個頻點固有功率的2倍,兩根載頻饋線的信號耦合到B點,耦合后的功率大小需考慮耦合器的損耗,兩個耦合器輸出的總信號經過天線饋線后將再次損耗。也即,載頻輸出信號在C點的總功率應考慮到耦合器與天線饋線的兩次損耗,式(1)中機頂發射功率P應為損耗后的功率。
根據H J/T10.2-1996中電磁輻射環境影響評價方法與標準,對單個項目的影響必須限制在《電磁輻射防護規定》(GB8702-88)公眾照射導出限值的若干分之一。在評價時,對于由國家環境保護局負責審批的大型項目可取GB8702-88中功率密度限值的1/2;其他項目則取功率密度限制值的1/5作為評價標準,即移動通訊基站的功率密度限值應是8μw/cm2,即式(1)中Pd=8μw/cm2,這樣就可根據式(1)計算基站最大輻射方向上的安全距離了。
應該指出,假如偏離最大輻射方向,天線增益將急劇下降,保護距離隨之急劇減小。假如有建筑物阻隔,電磁波穿過一般磚墻要衰減6dB左右(為原來功率的1/4),而穿過帶鋼筋的墻要衰減20dB(為原來功率的1/100);城市市區建筑物密集,安全距離應比理論計算值小很多。此外,由于基站設備容量足夠,加上GSM系統有功率控制和非連續發射功能,天線全方位全功率發射電磁波的可能性幾乎是沒有的,也即實際的天線輻射功率要小很多,實際的安全距離遠小于理論計算值,公眾不必對基站產生恐懼。
6 結束語
一方面,政府、企業和公眾應該對電磁輻射產生的環境影響引起足夠的重視;另一方面,媒體應該積極做好宣傳教育工作,消除公眾對電磁輻射的恐懼心理,使公眾合理科學地面對移動通信基站的電磁輻射;此外,專業技術人員應加快新技術研發,設計出更高標準的天線發射系統,最大限度降低電磁輻射污染。
為了消除公眾的不安,創建和諧城市生活環境,上海的做法值得借鑒,改“事后配套”為“事前介入”,基站選址遵循“政府大樓、企事業單位辦公大樓、公建配套設施、住宅建筑”的先后順序,將移動通信基站建設納入城市基礎設施建設和住宅建設的總體規劃中。
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【作者簡介】
【關鍵詞】移動基站環境安全電磁輻射模型軟件仿真
一、引言
隨著通信需求量的增加,為保證整個網絡的信號覆蓋和通信質量,興建了大量的基站,這同時增加了環境中電磁輻射水平,引起了社會對電磁輻射對公眾健康的影響的廣泛關注。因此,探究基站電磁輻射對環境及公眾健康的影響意義重大。對于處于不同的地形地貌、環境、地區等的不同類型的基站天線,電磁輻射也各不相同,實地測量費時費力,需要對于具體移動通信基站天線輻射的電磁場值的大小和分布情況,才能研究電磁污染程度,從而確定通信基站選址是否合適。本文從理論數值計算方面分析和研究,模擬基站天線電磁輻射過程。實用軟件進行仿真,節省更多的人力,物力,財力。更高效,合理,全面的建立基站。此模型的建立與推廣應用對通信基站的輻射環境管理,設計建設,環境影響預測和評估具有重要指導意義,對誠城市可持續發展,城市電磁輻射環境規劃和保護具有現實意義和深刻影響。
二、國家頒布的技術標準
國家環境保護局、衛生部頒發了《公眾照射導出限值》(GB8702-88)與《環境電磁波容許輻射強度分級標準》(GB9175-88)兩個主要技術標準,并頒布了《電磁輻射防護規定》、《環境電磁波衛生標準》兩項技術標準。1997年3月,又國家環境保護18號令及《電磁輻射環境保護管理辦法》等。
中華人民共和國國家標準“電磁輻射防護規定”(GB8702-88)規定:在一天24小時內,電磁輻射場量在任意連續6 min內的平均值應滿足(30~3000MHz):
職業照射≤2W/m2=200滋w/cm2
公眾照射≤0.4W/m2=40滋w/cm2
三、模型建立
3.1電磁輻射模型一:理論預測模型
自由空間是指一種理想、均勻的、各項同性的介質空間,當電磁波在該介質中傳播時,不發生反射、折射、散射和吸收現象,只存在電磁波能量擴散而引起的傳播損耗。
電磁波在自由空間中的傳播損耗公式為:
Ls=32.45+20lgr(Km)+20lgf(MHz)
式中:Ls―――電磁波在自由空間的損耗;r―――天線軸向與被測點的直線距離;f―――電磁波的頻率;
測試點實際接收的電磁波接受功率為:
從表四的預測結果中看出,當遠場軸向距離為14.63m時,符合國家一級標準,功率密度已下降到0.08W/m2以下。
兩個模型得到的安全距離大致吻合,也就是說,當場點距離大于14.63m以后,都符合國家一級標準,移動基站的電磁輻射不會對環境造成危害。
四、軟件仿真
在實際操作中,模型的計算比較繁瑣,而將理論模型導入軟件,制出專門分析移動基站電磁輻射的軟件,便于我們對移動基站的選址、估算。
我們利用VC++中MFC應用程序框架制作軟件進行仿真,將上述兩個模型導入軟件中,系統自動計算,只有當兩個模型的求解值都滿足國家一級標準時才輸出可以建立基站。
在圖3中輸入相應參數。
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