工频磁场（精选4篇）
工频磁场 篇1
摘要：本文结合配电线路设计的实际问题, 通过对单芯电缆工频磁场的理论分析及计算, 探讨其对于并联电缆排列方式、载流量、电动力等诸多方面的影响, 以利于更好地理解执行规范。补充设计手册中单芯电缆电压损失计算数据的不足。
关键词：单芯电缆,磁场,排列方式,载流量,电动力
1 引言
单芯电缆相对于多芯电缆而言, 具有多种显著的优点:载流量大;弯曲半径小, 重量轻, 便于施工安装;可减少备料品种及规格, 减少施工废弃的短电缆;制造工艺简便、生产率高, 多根单芯电缆价格之和往往低于一根多芯电缆, 经济性高。因此, 单芯电缆在大电流配电中得以广泛使用。
当多芯电缆中通过三相对称交流电流时, 由于其载流导体在空间上也对称, 三相电流矢量和为零, 电缆周围的磁场矢量和也为零。而单芯电缆通过工频交变电流时在电缆周围必然产生工频磁场, 配电设计时必须考虑其工频磁场对配电线路的影响。下文尝试就此进行分析总结。
2 并联单芯电缆的排列方式
工程设计中经常使用单芯电缆同相多根并联的方式来承载大电流。鉴于低压800A以上时并联电缆相对于母线槽的价格优势已不再显现[2], 本文仅讨论单芯电缆同相两根并联时由于排列方式不同导致的电流分配不均匀现象。常见的四种排列方式见图1。
并联电缆的端电压相同, 每根电缆的载流量与其单位长度阻抗Z成反比。
Z=R+j2πf (Li+Le) (1)
式中:R——导体的交流电阻值, Ω/m;
f——工作频率, 工频为50Hz;
Li——导体线芯内感, H/m;
Le——电缆导体间互感, H/m。
同型号并联电缆的材料与结构相同, 导体的交流电阻值R基本相等[4]。
在工频条件下, 电磁波的波长λ为6000公里, 因此在考虑工频激励源附近几十公里范围内的磁场时, 都可按恒定磁场的规律进行分析和计算[1]。从安培环路定律可知, 半径为R的长直圆导体, 在导体内部距轴芯半径为r处的磁感应强度为:
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式中:B—磁感应强度, 特斯拉 (T) ;
μ0—真空的磁导率, 其值为4π×10-7H/m;
I—导体通过的电流, A;
则导体内由轴向长度 (导体长度) l、宽为dr构成的矩形元面积 (ldr) 上穿过的元磁通为[1]:
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圆导体中的自感磁链总量为:
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则可求得单位长度的内感为:
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可知Li为固定值, 影响并联电缆阻抗Z的因素就只有互感Le了。多回路线路的Le定量计算非常烦琐, 相关文献[3,4]均通过大量的简化及计算机辅助运算方得出其近似值, 算出排列方式1的电流分配不平衡度可能高达14%～24%。高不平衡度电流的存在会大大降低整体电缆回路的输送能力。
其实对于低压配电线路的敷设, 改变单芯电缆的排列方式并不增加任何工程造价, 工程设计中只需定性掌握何种排列方式不会导致较大的感应电流即可。本文尝试改变思路, 从电磁感应的角度进行分析, 可以直观地把各种各样的排列方式简单划分为以下两类进行讨论:
2.1 空间上不对称的排列方式
以图1中排列方式1的A1、A2电缆并联而成的回路为例, 其他四条单芯电缆的交流电流IB1、IB2、IC1、IC2所产生的时变磁场穿过该回路。根据楞次定律, 感应电势e及其所产生的电流总是企图阻止与回路相交链的磁通Ψ的变化[1]。
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IB1产生的与A相回路相交链的磁通:
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IB2产生的与A相回路相交链的磁通:
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B相电流产生的与A相回路相交链的总磁通:
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上列各式中ldr为由轴向长度l、宽为dr构成的矩形元面积;IB1=IB2 =0.5IB; 磁链 (磁通) 的加减以电流的右螺旋关系来确定;积分上下限以电缆与回路的相对位置确定;详图2所示。
可见, ΨB会随B相电流的变化而变化, 则必然在A相回路中产生感应电流。同理可证C相电流也会在A相回路中产生感应电流。
图1中的排列方式3同样会引起感应电流, 限于篇幅不再骜述。
2.2 空间上对称的排列方式
以图1中排列方式2的A1、A2电缆并联而成的回路为例:
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ΨB=ΨB1+ΨB2=0, 就无感应电流产生。
同理可证图1中的排列方式4由于空间上是对称的, 也不会产生感应电流。
所以, 单芯并联电缆回路配电线路设计时应摒弃排列方式1、3这类空间上不对称的排列方式, 采用空间上对称的排列方式2、4。
3 载流量与电压损失校验
既然排列方式2、4都可不计及工频磁场产生的感应电流的影响, 那么哪种排列方式更理想呢?笔者认为可以从载流量的角度来选择。以导体截面240mm2的YJV-0.6/1kV电缆为例, 下表摘自《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007表C.0.1-3:
载流量差别为什么如此之大, 这还得从单芯电缆工频磁场的角度来解读:
a.品字形排列的单芯电缆工频磁场与多芯电缆类似, 载流量大的优点并未充分体现, 且应计及电缆叠放时的温度校正系数, 配电线路设计不推荐采用。
b.水平形排列时, 如果金属层两侧接地, 金属层会通过大地形成了闭合回路。上节中述及的感应电势会在金属层中产生环流损耗而大大降低了载流能力, 配电线路设计不推荐采用。
显然, 采用金属层单侧接地的水平形排列方式载流量最大, 是单芯电缆低压配电线路的最优选择。至于无金属层单芯电缆的载流量, 笔者没有查到权威的数据, 日常设计均套用金属层单侧接地的水平形排列的载流量数据。
笔者查阅各种设计手册、规范、专业期刊, 目前尚无简易可行的方法可用于YJV-0.6/1kV单芯电缆水平排列线路的电压损失校验, 下文试推导之。电压损失的计算式为[6]:
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式中:Un—标称线电压, kV;
cosφ—功率因数;
I—负荷计算电流, A;
l—电缆长度, km;
f—工作频率, 工频为50Hz;
R0—三相线路单位长度的电阻, Ω/km;
上式中Un、cosφ、I、l可知, 上节中已述及R0可查、Li为常量。对于平行敷设的三相单回路单芯电缆, 如果电缆中心距S远大于线芯直径D, 可近似认为三相的互感Le (uH/m) 相等且[5]:
Le=0.2ln (2S/D)
通过 (3) 式就可方便地算出电压损失。
4 电动力与电缆噪音
电力电缆由于机械强度足够, 一般不需要进行短路动稳定校验。但单芯电缆通过正常工作电流时, 处于工频交变磁场中的电缆要受到电动力的作用, 引起振动而产生噪音, 对配电线路的安全运行、环境保护有一定的影响。
以图1中水平排列方式2的单回路电缆为例, 电缆所受的工频磁场电动力可以根据毕奥-萨法定律[1]进行定量计算。B相电缆对A相电缆的电动力:
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同理可得, C相电缆对A相电缆的电动力:
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则A相电缆的所受的电动力合力:
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以三相平衡电流ia=Im·sinω
ib=Im·sin (ωt-120°)
ic=Im·sin (ωt+120°) 代入上式, 经三角运算可得:
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上列各式中l为电缆固定节长 (m) ; S为电缆中心距 (m) 。可见各条电缆所受电动力的波形均为正弦波, 频率为2倍工频 (即100Hz) 。当分别达到波峰值时, 中间的B相所受的电动力最大, 为0.433×10-7Im2l/S (牛顿) ;A、C相所受的电动力为0.233×10-7Im2l/S (牛顿) 。
正是由于周期性波动的单芯电缆间电动力的作用, 引起电缆振动而产生噪音。工程设计时必须采取针对性的措施, 如:采用尼龙扎带或绳索等柔性束缚进行绑扎固定;采用隔振材料隔离振动;避免选用固有振动频率接近100Hz的桥架以免共振;鉴于电动力大小与电缆长度成正比, 参照密集式母线槽的标准节长, 建议固定长度为1.2米左右;大电流单芯电缆桥架以及竖井位置宜避开对低频噪音敏感的区域如卧室、宾馆客房等。
5 几点结论
众所周知, 电磁场的计算相当复杂, 相关的文献也非常浩繁。本文试图能去繁存简, 结合一些必要的推算, 提取对日常电气设计有助的方法及结论:
a.从抑制感应电流的角度出发, 单芯电缆并联时应优先采用空间上对称的水平或品字形排列方式。
b.从提高载流量的角度考虑, 应优先采用水平排列方式。
c.采用水平排列方式时, 只要电缆的中心距S设计得足够大 (一般为电缆外径D的2倍以上) , 可利用本文提供的方法简便地进行电压损失校验。
d. 周期性波动的单芯电缆间电动力是单芯电缆的固有特性, 虽无法消除但应采取各种有效措施来减轻由此引起的噪音污染。
参考文献
[1]冯慈璋.电磁场[M].高等教育出版社.
[2]邵颋.分支电缆与紧密式母线槽的比较和分析[J].电气工程应用, 2003 (1) :37-39.
[3]柴进爱等.三相电缆并联导体间电流分布的研究[J].电力设备, 2007 (9) :16-18.
[4]师宁等.同相大截面并联电缆敷设对其电流分布的研究[J].邢台职业技术学院学报, 2010 (3) :44-47.
[5]刘子玉.电气绝缘结构设计原理-上册-电力电缆[M].机械工业出版社.
[6]中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册 (3版) [M].中国电力出版社.
工频磁场 篇2
关键词：变电站,工频电磁场,职业健康风险
工频电磁场(power frequency electromagnetic fields)是电荷量和电流量随时间作50 Hz/60 Hz周期变化产生的电场和磁场,是极低频电磁场中的一种。虽然工频电磁场致癌性等慢性健康影响仍没有明确,但短期、高水平工频电磁场接触对人体的神经肌肉刺激效应已被广泛认识[1]。国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)、国际电子工程师协会(IEEE)、美国工业医师协会(ACGIH)等重要的国际电磁辐射健康相关组织以及日本、美国等很多国家均依据急性健康效应制定了工频电磁场的短时接触限值[2,3,4]。这要求存在工频电磁场的作业场所作业环境需要严格控制其工频电磁场水平,才能降低作业人员在作业环境中产生急性健康效应的风险。变电站内布满高电压和强电流设备或装置,是存在较高工频电磁场的作业场所,本研究于2011年对不同电压等级变电站工频电磁场强度的比较和分析,有利于分析这类工频电磁场高接触人群的健康危害风险,为该类职业危害的控制提供相应策略。
1对象与方法
1.1 研究对象
典型抽取110 kV和220 kV变电站各2个, 500 kV变电站1个,以其变电站及所属高压线作业环境作为研究对象,对其作业环境所有作业点进行布点检测。
1.2 方法
1.2.1 现场职业卫生调查
通过现场职业卫生调查,收集变电站位置、电压等级、负荷、面积、工频电磁场设备布局、工艺流程、作业人员作业情况等资料。
1.2.2 作业环境电磁场强度的检测与评定
1.2.2.1 测量仪器
采用德国 PMM8053电磁场测量仪和EHP-50工频电磁场探头进行布点检测。
1.2.2.2 布点
在每个等级变电站相对高压区、相对低压区、变压器进出线两侧及其他特殊设备(电抗器和电容器等)进行布点检测。作业区域按每5 m 1个测点进行布点测量,测点设置在高压线下,开关、刀闸等设备附近,变压器分别测量进线、出线两侧,特殊设备测量其巡视点或作业点。测量的高度按GBZ/T 189.3-2007[5]要求,测定距地面高1.5 m 的电磁场强度。
1.2.2.3 测量及数据记录
测量在晴朗少风的气候进行,每个点测量3次,每次时间不小于6 min,记录电场和磁场的最小值、最大值及均方根值,取均方根值作为该测点工频电磁场场强值。统一的记录表格记录测量日期、测量时间、气象条件、测量地点、测量仪器型号、测量数据、测量人员等。
1.2.3 统计学分析
用均数和标准差描述资料的集中趋势和离散趋势,Kruskal-Wallis非参数检验分析三组电场强度和磁场强度有无统计学差异。依据ICNIRP“1～100 kHz电磁场接触限值导则”(职业接触50 Hz电场强度限值为10 kV/m[2],磁场强度限值为1 mT)职业接触限值计算各等级变电站超标率,用χ2检验分析各组间的差异性。
2结果
本次研究共对192作业点进行工频电磁场的测量,其中110 kV变电站共测量52个作业点,220 kV变电站共测量60个作业点,500 kV变电站共测量了80个作业点。结果192个作业点电场强度最小值为0.12×10-3kV/m,最大值为18.07 kV/m,中位数为0.98 kV/m;磁场强度最小值为0.04 μT,最大值为1.13×103μT,中位数为0.93 μT。其中110 kV变电站52个作业点电场强度最小值为0.12×10-3kV/m,最大值为2.38 kV/m,中位数为0.20 kV/m;磁场强度最小值为0.18 μT,最大值为5.66 μT,中位数为0.69 μT。220 kV变电站60个作业点电场强度最小值为0.12×10-3kV/m,最大值为13.58 kV/m,中位数为0.34 kV/m;磁场强度最小值为0.04 μT,最大值为163 μT,中位数为0.34 μT。500 kV变电站80个作业点电场强度最小值为1.32×10-2kV/m,最大值为18.07 kV/m,中位数为2.52 kV/m;磁场强度最小值为0.15 μT,最大值为1.13×103 μT,中位数为3.26 μT。经Kruskal-Wallis非参数检验,3组电场强度和磁场强度χ2分别为57.11和55.83,P值均<0.01,差异有统计学意义。结果见表1。
依据ICNIRP 2010年“1～100 kHz电磁场接触限值导则”,职业接触50 Hz电场强度限值为10 kV/m,磁场强度限值为1 mT(1 mT =1 000 μT),结果所有被测192个作业点,16.67% 32个作业点电场强度超过限值为10 kV/m的要求,磁场强度除500 kV变电站有1个作业点磁场强度为1.13 mT外,其余均符合限值1 mT的要求。110 kV变电站52个作业点电场强度均<10 kV/m,符合限值要求;220 kV变电站8.3%(5个作业点)电场强度超过限值要求;550 kV变电站32.5%(26个作业点)电场强度超过限值的要求。经χ2检验,3组超标率有显著性差异(χ2=28.52,P<0.01)。经Spearman相关性分析,电压等级越高超标率越高,相关系数为0.38(P<0.01)。结果见表2。
3讨论
虽然工频电磁场是人类可疑致癌物,但是由于缺乏好的流行病学研究和动物实验研究数据,其致癌性等慢性健康影响尚未明确,甚至连工频电磁场的靶器官也是众多研究者疑惑的问题。因此,针对工频电磁场所属的低频电磁场,国际上众多国际组织和国家均是依据已知的急性健康效应制订了相应的接触限值。ICNIRP制定的电磁辐射限值导则是全球众多电磁辐射专家共同协作研制的限值,世界上其他组织或国家制定限值多数参考ICNIRP制定的限值导则。2010年该组织特别针对1～100 kHz电磁场的健康影响进行了进一步的综述,并重新编写了“1～100 kHz电磁场接触限值导则”,将工频电磁场职业接触限值电场强度确定为10 kV/m,磁场强度确定为1 mT。按照ICNIRP,由于职业接触限值依据急性健康影响,所取值为短时最大值,这提示所有作业工人能接触的作业环境均需要符合限值的要求,才能避免急性健康危害的风险。因此,本研究选择了对作业环境所有作业工人的作业点进行检测,从而可以全面评估作业人员可能存在的健康风险。
针对变电站及其线路作业环境的工频电磁场,众多学者进行了相应的调查研究,对750 kV、500 kV、220 kV及35 kV等各等级变电站的工频电磁场均有相应的报道[6,7,8],并发现变电站往往存在高强度的电场强度。本次研究结果表明电压等级越高的变电站作业环境工频电场强度往往越高,当电压等级为220 kV及以上时,变电站作业环境存在工频电场超标作业点,作业人员在此作业点作业时,存在健康风险。特别是在500 kV的超高压变电站,作业点电场强度最高值为18.07 kV,超标率达到32.5%,作业人员在500 kV超高压变电站作业时健康风险较普遍。虽然陈宇民[9]研究认为无论是输电线路还是变电站,其磁感应强度都很小,远小于100 μT。但本次研究还是发现了2个作业点磁场强度>100 μT,甚至1个作业点超过1 mT限值的要求,这些点处在变电站电抗器和电容器周围,存在一定的健康风险,需要严格进行相应的防护和管理。
总之,工频电场广泛存在于高压变电站,电压等级越高,健康风险越大,500 kV超高压变电站电场强度超标现象普遍,存在较大的职业健康风险,需要采取相应的防控措施。磁场强度虽有部分测点超过限值要求,但存在较高磁场强度的作业位置多局限在电抗器和电容器周围,可加强对局部区域的防控,可降低职业危害发生的风险。
参考文献
(1)WHO,ILO,ICNIRP.Environmental health criteria 238 extremelylow frequency fields(M).Spain,WHO.2007:349-356.
(2)Health Physics.International Commission on Non-Ionizing Radi-ation Protection.Guidelines for limiting exposure to time-varyingelectric and magnetic fields(1 to 100 GHz)(S).2010.
(3)ACGIH.Sub-radiofrequency(30kHz and below)magneticfields.7th edition documentation of the threshold limit values forphysical agents(M).America,ACGIH,2006:1-12.
(4)陈青松,李涛,黄汉林,等.极低频电磁场职业接触限值研究概况(J).中国职业医学,2011,38(1):72-74.
(5)中华人民共和国卫生部.GBZ/T189.3-2007工作场所物理因素测量第3部分:工频电场(S).北京:人民卫生出版社,2008.
(6)万保权,张广洲,路遥,等.750kV兰州东官亭输变电工程工频电磁场测量(J).高电压技术,2007,33(5):41-45.
(7)刘嘉文,李丽.变电站220kV及以上区域工频电磁场强度特性分析(J).广东电力,2011,24(1):7-9.
(8)陈青松,杨晓瑛,李润琴,等.供电企业工频电磁场职业暴露现况(J).中华劳动卫生职业病杂志,2012,30(8):575-578.
工频磁场 篇3
关键词：发电,输变电,电磁环境,标准,防护对策
0 引言
随着我国经济的不断发展和社会的不断进步,环境污染的加剧,人们的环保意识逐渐加强,所以环保成为热门的研究课题。在电力系统中,由于发电和输变电的电磁环境会产生辐射,人们产生质疑,所以它成为制约电网发展的一个因素。因此,研究发电和输变电的电磁环境及其防护措施,可以有效降低辐射所引起的环境污染。
1 发电与高压输变电工程的电磁环境
1.1 电磁场的产生与特点
电路和大地之间由于存在电位差会形成电场,此外,交流电路会放射磁能,形成交变磁场 ;交变磁场随着时间的推移又会产生电场,所以,在电路周围存在电磁场。我国的输变电、发电机供电频率都是50Hz,所以在其输电线路下会存在工频电磁场。因为工频电磁场电子场不会使原子和人体组织产生电离,所以,工频电磁场属于非电离辐射的范畴,如果根据频段进行划分,工频电磁场属于极低频的电磁场。但是电磁场强度也会受其他因素的影响,主要包括与场源的距离 ;接地和屏蔽 ;功率 ;空间内有无电的良导体。
由于输变电设备、发电设备及线路附近由于功率的原因会产生高强度的工频电磁场,但是随着距离的不断增加其电磁场强度会急剧下降。国家为了确保公众的权益和保证输变电设施在安全范围内运行,制定并颁布了《110KV-750KV架空输电线路设计规范》,规定的具体内容如表1所示。
1.2 发电与高压输变电工程电磁场强度测量
通常情况下,工频场内的物体很容易影响空间工频电场,使其产生畸变,变得十分复杂,会给评价工频电场对人体的影响造成一定的困难,所以,在进行评价时,一定要保证场强测量的精准性。
1.2.1 测量仪器
测量时,选取的测量仪器为EHP50B电磁场探头和PMM8053A电磁场测量系统,并且符合测量标准GB12720-1991《工频电厂测量》中的要求。
1.2.2 测量高度
我国现在实行的工频电磁场测量标准包括《作业场所工频电场卫生标准》、《电力行业劳动环境监测技术规范》测量时要求测量仪的探头距离地面的高度分别为0.5 m、1 m和1.7 m,《电磁辐射暴露限值和测量方法》中规定测量工频电磁场时的高度为1.7m,《500 k V超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》根据HJ/T24-1998的技术标准也要求测量时距离地面1.5m。不同的标准选取的测量高度也不一样。
1.2.3 布点原则
选择作业场中工频电磁场的测量位置时,一般选择工作人员的操作位置或者是经常停留的地方。在选择输电线路下工频电磁场的测点时,其档距的选择要具有代表性,测试原点就是档距中央导线弧垂最大处线路中心的地面投影点,测量的边缘为距离边相导线地面投影点外50 m的地方,选择5 m为测点间距。
1.2.4 测试结果
典型的发电机组作业场所的工频电磁场强度测量结果如表1所示,不同电压等级的变电站工作场所的工频电磁场强度测量结果如表2所示,不同高压架空输电线路的工频电磁场强度测量结果如表3所示。
2 发电与高压输变电工程的工频电磁场现状评价
2.1 作业场所的工频电磁场现状评价
作业场所工频电场强度根据技术标准GB16203 1996《作业场所工频电场卫生标准》进行评价,也就是在作业场所中工频电场8 h最高容许量为5 kV/m。目前国家还没有颁布工频磁场强度安全卫生限值的标准,根据DL/T799.7- 2002《电力行业劳动环境监测技术规范》,极低频磁场作业场所的最高容许量推荐一般为100μT。
单一按照工频电磁场的标准为 :磁场100μT和电场5 kV/m,进行高压输变电及发电工程作业场所电磁情况评价,得出如下结论 :发电机组作业场所的附近的磁场超标的可能性较低,电场都不超标 ;500 kV变电站电场和磁场远远高出了标准要求,220 kV及330 kv变电站的磁场不超标、电场略微超标,10 kV变电站电场、磁场都不超标,需要注意的是,现行标准只给出了8 h的最高容许量,但没有低于8 h时的最高容许量。而实际情况是,有人值班变电站,对于高于5 k V/m工频电场,工作人员接触的时间极其短暂。无人值守变电站,暴露的时间非常短,只是定时巡检或检修。
2.2 高压架空送电线路工频电磁场环境评价
目前没有关于高压架空送电设施的工频电磁场强度限值的国家标准。《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》主要针对500 kV的电磁评价,也可应用于330 kV、220 kV、110kV送变电工程电磁辐射的评价。按照此规范,高压输变电工程在居民区产生的工频电场不能超过4 kV/m ;磁感应强度不能超过0.1 mT。根据表3可知 :距离投影点几十米以外的,一般110 kV-500 kV高压输电线路的工频电场、磁感应强度都能满足标准要求,距导线对地投影20- 30 m之外属于低水平工频电磁场区域 ;但在500kV高压输电线路最大弧垂处正下方电场强度大大超过了标准限值。
3 防护对策
综上所述,发电机组和输变电工程的工频电磁场现状较低,电场强度在国家规定的标准范围之内,磁感应的强度则远远低于国家的标准,其水平和家用电器差不多。但是为了尽量避免电磁环境对人们产生的影响,电力企业要采取有效的措施,将电磁强度控制在最低。
3.1 主动防护
应用电缆。因为电缆外层具有一层恺装层及金属屏蔽层,对于电缆带电芯线产生的电场可以进行有效屏蔽,所以,在一些人口密度大的区域,可以通过敷设电缆的方式来屏蔽电场,降低其强度。
使导线的排列尽量紧凑 :在达到电气绝缘要求的情况下,使导线尽量排列的紧凑,比如应用单回路采用倒三角形布置等,在削弱工频电场的同时,还能够充分利用线路走廊,以此来节约土地资源。
3适当提高导线和地面之间的距离 :导线和地面之间的距离增大,可以显著降低工频电磁场。
4双回导线采用逆相序进行布置可以显著降低工频电场。
3.2 被动防护
种植树木。树木能够非常容易的使空间电场发生变形,使其遮蔽空间内的电场被削弱,导电物质能够很容易削弱或者是屏蔽空间电场。根据梁保英等的研究结果,在存在高大树木的情况下,与没有高大树木相比,工频电场可以削弱98% 以上。所以,在存在高压线路的居民区可以栽种一些树木,有效降低工频电场的强度,并且这部分费用可以纳入环保投资预算。
穿戴防护服。随着科学技术的发展,现在已经研究出了电磁辐射屏蔽服,该衣服的面料是金属丝纤维混纺面料、纤维金属化导电布、多离子纤维屏蔽面料、纳米吸波材料、多离子织物等材料研制而成的。它对电磁辐射具有显著的屏蔽作用,可以屏蔽95%-99% 的电磁辐射,其屏蔽效能能够达到20-40dB。
架设屏蔽线。根据张利庭等的研究了100kV特高压相导线下架设屏蔽线对工频电磁场的影响,其研究结果表明,离地面15m的距离,在架设2根屏蔽线时比没有架设屏蔽线工频电场强度降低了2kV/m、架设3根时降低了2.375kV/m、架设5根时降低了3.492kV/m、架设7根屏蔽线时降低了4.064kV/m。因此,架设屏蔽线也是一种有效的削弱工频电磁场的方法。
4 结束语
工频磁场 篇4
1 监测对象的选取
城市中最常见的高压输电线路的电压等级一般为110k V, 因此选取某市一条已运行的110k V输电线路为监测对象, 该线路采用LGJ-240/40导线, 全长30km, 其中28km采用架空方式, 进入市区的2km部分采用地埋式。架空线路主导杆型为φ300钢筋混凝土等径杆, 呼称高为15m;地埋线路为2.0m×2.1m钢筋混凝土电缆隧道, 钢筋混凝土厚度为200mm。该线路运行工况为116k V、170A, 温度2 1℃、湿度20%。
2 监测仪器及方法
监测仪器使用意大利PMM8053B电磁辐射分析仪, 配EHP-50C探头, 频率响应范围5Hz~100k Hz, 量程0.0 1 V/m~100k V/m, 测量精度为0.0 5 V/m;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) 和《交流输变电工程电磁环境监测方法》 (试行) (HJ681—2013) 进行监测。
3 监测因子及布点
监测因子为工频电场、工频磁场 (磁感应强度) , 监测架空线路时, 自两杆中央导线弧垂对地投影点起, 至10m止的垂直断面上间隔2m布设1个点, 共6个点位;监测地埋线路时, 自电缆隧道正上方地面中心线起, 至10m止的垂直断面上间隔2m布设1个点, 共6个点位。以上监测, 仪器探头与地面距离均为1.5m。
4 监测结果及分析
4.1 监测结果
分别对架空线路和地埋线路进行工频电磁场监测, 监测结果见表1和表2。
4.2 对比分析
从监测结果来看, 在0~10m的距离范围内, 架空输电线路内产生的工频电场为“792.7~890”V·m-1, 处在“百位”量级, 而地埋输电线路产生的工频电场为“0.67~0.91”V·m-1, 小于“个位”量级, 如图1所示。相同工况下, 地埋输电线路的工频电场减小为架空输电线路的0.85‰~1.03‰, 可见电缆隧道采用钢筋混凝土结构, 对工频电场具有良好的屏蔽作用。
架空输电线路内产生的磁感应强度为“0.060~0.091”μT, 而地埋输电线路产生的工频电场为“0.013~0.023”μT, 如图2所示。相同工况下, 地埋输电线路的磁感应强度减小为架空输电线路的21.7%~30.8%。
结语
通过实例分析, 在相同工况下, 地埋式输电线路相比架空输电线路产生的工频电磁场大大减小, 其对城市电磁环境的影响程度最低, 因此从电磁辐射环境保护角度出发, 今后在城市中心地区、高层建筑群区、市区主干道、繁华街道等新建110k V输电线路时, 宜优先采用地埋方式建设。
摘要：本文以同一条输电线路为监测对象, 分别测量其不同的建设方式下, 即架空线路和地埋线路产生的工频电磁场, 以此比较在相同工况下架空输电线路和地埋式输电线路的工频电磁场大小。
关键词：输电线路,工频电磁场,环境保护
参考文献
[1]GB50293-1999, 城市电力规划规范[S].
[2]HJ/T10.2-1996, 辐射环境保护管理导则-电磁辐射监测仪器和方法[S].