电力线路的电磁辐射污染与仪器监测
2014-10-30车艳红程慧青陈永锔
车艳红 程慧青 陈永锔
摘 要：为了解决目前电磁辐射日益严重的问题，文章首先分析了电磁辐射带来的危害，其次对电磁辐射的影响进行了理论预测，再次对电磁辐射污染的仪器监测进行了探究，最后通过实例监测进行验证，结果表明理论预测和实测结果基本吻合。
关键词：电力线路；电磁辐射污染；仪器监测
中图分类号：TM15 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）29-0075-03
随着经济的发展，人们对电的需求量日益增加，为了满足人们的需要，电网建设急速发展，随着电网的持续发展，电力线路已经延伸到多个地区。然而，电力系统在给人们带来便利的同时，也会产生一种特殊的、看不见的污染——电磁辐射污染，长期处于电磁辐射下会带来极大的危害，带来很多问题。基于此，分析电磁辐射污染的危害、特征及仪器监测方法对将来的预防和消除污染具有重要意义。
1 电磁辐射的危害
1.1 对无线电信号及通信造成干扰
电力线路产生的电磁辐射污染会对处于附近的广播、通信、电视信号等造成一定影响，严重者可能会导致其难以正常工作。
1.2 对人体的影响
研究发现，若人们长期受到电磁辐射的影响，会出现心动过缓及过速的现象；通过心电图发现会出现T波低压、ST波下降等供血不足现象；还会影响人们的神经功能，使其紊乱，主要表现症状为疲劳、神经衰弱、忧郁等；会导致人的中枢神经出现障碍及神经紧张失调等。
1.3 对电脑系统的影响
电脑在人们的生活中日益普及，若在运行过程中受到微弱的电磁辐射，会造成电脑高灵敏度接收系统接受失灵，从而引发巨大的损失。
1.4 具有很强的信号干扰和破坏作用
电磁辐射能够直接影响电力装置的正常工作，导致其信息传输出现失误、控制失灵等，使电子设备难以正常工作。
2 电力线路中电磁辐射的影响预测
2.1 预测内容
根据工频电流的特点，为了预测其对周围环境的辐射污染影响，通常选择测量工频的电场强度、磁场强度及干扰场强。
2.2 预测方法
2.2.1 电力线路电场强度的分布预测
为了明确所在位置电场强度的分布特点，通常根据国际大电网会议工作组提出的方法来进行计算，取夏天满负荷有最大弧垂时导线的最小对地高度，通过采用等效电荷法进行计算。等效电荷可通过下列矩阵方程进行计算，如下式（1）所示：
U1U2…U3=？姿11 ？姿12 … ？姿1n？姿21 ？姿22 … ？姿2n… … … …？姿n1 ？姿n2 … ？姿nnQ1Q2…Q3（1）
式（1）中，Ui、Qi、？姿1n分别表示各电力导线对地电压、等效电荷及电位系数的矩阵。若电力线路导线的单位长度电荷量求出后，任意点的场强可根据叠加原理计算。任意点（x，y）的电场强度分量可用Ex，Ey（kV/m）表示如下式（1）所示：
2.2.2 电力线路磁场强度的分布特征预测
任意点的磁场强度的分布特征可通过下式（3）进行计算。
式（3）中，H，I，h，L分别表示计算出的磁场强度、电力线路中的电流大小、导线架设高度及计算位置和电力线路中导线的水平距离。为了使计算符合通常的单位规范，在实际应用中通常转换为磁感应强度表示。在对电力线路的磁感应强度进行计算时，要注意对线路中220～500 kV同塔双回线路，由于其各存在三相导线，在其线路两侧所假设导线的以下几个特征也完全相同：电压等级、相间距离、对地距离等，从本质上说，为垂直同相序，因此具体计算时，务必要考虑所有产生场强的合成，合成结果如图1所示。
上图中，角标1、2分别表示两条回路，则计算如下式（4）所示：
2.2.3 电力线路干扰场强的分布特性
电力线路在传输电能过程中，会产生无线电干扰场强，干扰场强的分布状况可按照相关部门规定的《高压交流架空送电无线电干扰线路》附录规定计算，具体计算方法如下式（6）所示：
式（6）中，E，r，D，gmax分别表示电力线路中无线电干扰场强、导线半径、所在处距导线的距离及导线表面的最大电位梯度。
3 电磁辐射污染仪器监测
为了对所在区域的预测结果进行验证，通过仪器对所在处的电磁辐射污染进行测量，在进行测量时可按照以下步骤进行：制定测量方案、选择测量仪器、对测量数据进行分析。
3.1 制定测量方案
在进行测量之前，要根据实地考察和现场检测，首先确定检测区域、布点原则进行测量。布点时要考虑以下因素：①根据研究需要布点；②对于不同布点，必须选择有代表性的测量点及敏感点，尽量避免离开那些影响监测数据的因素，例如：电力设施、数木、高层建筑等。
3.2 测量仪器的选择
目前用于测量工频电场电磁辐射常用的仪器根据测量区域的不同选择不同，对于近场的测量，可选择德国Narda生产的工频电磁场分析仪、美国HOLADYAN生产的工频电磁场分析仪；对于远场电磁辐射的测量，可选择德国Narda生产的PMM系列电磁干扰测量接收机、美国的NM系列场强仪等。
电磁辐射检测仪。在进行具体测量过程中，为了尽量减少受到外界因素的干扰，通常选在无风、无雪及无雨的外界环境下来进行。
3.3 测量时间和数据处理
若是对近场区进行测量，原则上取现场测定的时间，仪器测量的数值就是该点处的综合场强值，无需对数据进行重新分析和计算。
若对远场区进行测量，测量时间原则上为9：00～24：00时，若在主要居住区、辐射体附近区域等，必须进行全天24 h的测量。测量获得的数据可按照下述方法进行数据处理：
第一步，将测量数据按照时间、场强等进行归类，并进行列表；第二步，对整理结果按照下式（7）首先求出每个测量点上、各个频率场强的平均值；
第三步，根据下式（8）计算每个测量点的综合场强值（忽略相位差的影响）：
式（8）中，Ep1-Ep2，Ez分别表示测量点不同频率的平均值和综合场强值。
根据上述测量结果，分别列出频率-场强、时间-场强、时间-频率的对应值列表，绘制图相应的曲线图。再经过相关软件对数据进行处理，求出综合场强值，并绘制出相应的电磁辐射污染图。
4 实测验证
为了验证预测结果的准确性，笔者对某变电站进行测量。变电站参数为，测量外界温度为25 ℃，仪器常规高度为1.5 m，测量仪器为EFA-300电磁场分析仪，PMM9010电磁干扰测量接收机，PMMRA-01HV鞭状天线，计算和检测结果如下文所述。
4.1 计算结果
进行测量的具体参数见表1。
预测结果见表2。
4.2 实测结果
实际测量结果见表3～5。
4.3 结果分析
根据上表结果可知，在误差允许的范围之内，预测结果和实际测量结果相同。从结果可知，本地电场强度增加值很少，增量主要来源于变电站运行后而产生的，变电站自身的电磁辐射污染并不多，辐射污染的主要来源是高压架空进线。因此，要有效减少电磁辐射的污染，可以将其设计为埋地线，最大限度地减少污染，同时还能有效除去视觉污染，保护环境。
5 结 语
随着用电量的增加，电磁辐射污染日益严重，被认为是四大污染之一。对于其它污染的控制技术已经有了相当大的进展，然而由于电磁辐射污染的隐蔽性特点，人们对其特性、危害及相关的控制技术研究还处于探索阶段。由于此污染和别的污染具有较大的区别，属于“看不见、摸不着、闻不到”，难以察觉，极易被人们忽略。如何减少电磁辐射污染对人们造成的危害，是目前相关工作者亟待解决的主要问题。各相关部门和工作人员要更深研究，着力开展电磁辐射污染分布特性及监测，为电磁辐射污染的治理提供科学依据。
参考文献：
[1] 徐鹏，张建春.电磁辐射污染对人的危害与防护[J].中国个体防护装备，2011，（5）.
[2] 姚宝军，张哲瑞，马玉梅，等.电磁辐射污染及防护探索[J].中国环境管理干部学院学报，2011，（3）.
[3] 张建宏.电磁辐射污染与电磁环境监测[J].电力学报，2009，（1）.
[4] 侯喜程.电磁辐射污染与监测综述[J].能源与节能，2011，（3）.
[5] 张邦俊，仇丰.居住区内输电线路工频电磁污染分布研究[J].中国环境科学，2010，（3）.
[6] 张启春，阮江军.高压架空线附近的工频磁场[J].电力环境保护，2008，（6）.
第三步，根据下式（8）计算每个测量点的综合场强值（忽略相位差的影响）：
式（8）中，Ep1-Ep2，Ez分别表示测量点不同频率的平均值和综合场强值。
根据上述测量结果，分别列出频率-场强、时间-场强、时间-频率的对应值列表，绘制图相应的曲线图。再经过相关软件对数据进行处理，求出综合场强值，并绘制出相应的电磁辐射污染图。
4 实测验证
为了验证预测结果的准确性，笔者对某变电站进行测量。变电站参数为，测量外界温度为25 ℃，仪器常规高度为1.5 m，测量仪器为EFA-300电磁场分析仪，PMM9010电磁干扰测量接收机，PMMRA-01HV鞭状天线，计算和检测结果如下文所述。
4.1 计算结果
进行测量的具体参数见表1。
预测结果见表2。
4.2 实测结果
实际测量结果见表3～5。
4.3 结果分析
根据上表结果可知，在误差允许的范围之内，预测结果和实际测量结果相同。从结果可知，本地电场强度增加值很少，增量主要来源于变电站运行后而产生的，变电站自身的电磁辐射污染并不多，辐射污染的主要来源是高压架空进线。因此，要有效减少电磁辐射的污染，可以将其设计为埋地线，最大限度地减少污染，同时还能有效除去视觉污染，保护环境。
5 结 语
随着用电量的增加，电磁辐射污染日益严重，被认为是四大污染之一。对于其它污染的控制技术已经有了相当大的进展，然而由于电磁辐射污染的隐蔽性特点，人们对其特性、危害及相关的控制技术研究还处于探索阶段。由于此污染和别的污染具有较大的区别，属于“看不见、摸不着、闻不到”，难以察觉，极易被人们忽略。如何减少电磁辐射污染对人们造成的危害，是目前相关工作者亟待解决的主要问题。各相关部门和工作人员要更深研究，着力开展电磁辐射污染分布特性及监测，为电磁辐射污染的治理提供科学依据。
参考文献：
[1] 徐鹏，张建春.电磁辐射污染对人的危害与防护[J].中国个体防护装备，2011，（5）.
[2] 姚宝军，张哲瑞，马玉梅，等.电磁辐射污染及防护探索[J].中国环境管理干部学院学报，2011，（3）.
[3] 张建宏.电磁辐射污染与电磁环境监测[J].电力学报，2009，（1）.
[4] 侯喜程.电磁辐射污染与监测综述[J].能源与节能，2011，（3）.
[5] 张邦俊，仇丰.居住区内输电线路工频电磁污染分布研究[J].中国环境科学，2010，（3）.
[6] 张启春，阮江军.高压架空线附近的工频磁场[J].电力环境保护，2008，（6）.
第三步，根据下式（8）计算每个测量点的综合场强值（忽略相位差的影响）：
式（8）中，Ep1-Ep2，Ez分别表示测量点不同频率的平均值和综合场强值。
根据上述测量结果，分别列出频率-场强、时间-场强、时间-频率的对应值列表，绘制图相应的曲线图。再经过相关软件对数据进行处理，求出综合场强值，并绘制出相应的电磁辐射污染图。
4 实测验证
为了验证预测结果的准确性，笔者对某变电站进行测量。变电站参数为，测量外界温度为25 ℃，仪器常规高度为1.5 m，测量仪器为EFA-300电磁场分析仪，PMM9010电磁干扰测量接收机，PMMRA-01HV鞭状天线，计算和检测结果如下文所述。
4.1 计算结果
进行测量的具体参数见表1。
预测结果见表2。
4.2 实测结果
实际测量结果见表3～5。
4.3 结果分析
根据上表结果可知，在误差允许的范围之内，预测结果和实际测量结果相同。从结果可知，本地电场强度增加值很少，增量主要来源于变电站运行后而产生的，变电站自身的电磁辐射污染并不多，辐射污染的主要来源是高压架空进线。因此，要有效减少电磁辐射的污染，可以将其设计为埋地线，最大限度地减少污染，同时还能有效除去视觉污染，保护环境。
5 结 语
随着用电量的增加，电磁辐射污染日益严重，被认为是四大污染之一。对于其它污染的控制技术已经有了相当大的进展，然而由于电磁辐射污染的隐蔽性特点，人们对其特性、危害及相关的控制技术研究还处于探索阶段。由于此污染和别的污染具有较大的区别，属于“看不见、摸不着、闻不到”，难以察觉，极易被人们忽略。如何减少电磁辐射污染对人们造成的危害，是目前相关工作者亟待解决的主要问题。各相关部门和工作人员要更深研究，着力开展电磁辐射污染分布特性及监测，为电磁辐射污染的治理提供科学依据。
参考文献：
[1] 徐鹏，张建春.电磁辐射污染对人的危害与防护[J].中国个体防护装备，2011，（5）.
[2] 姚宝军，张哲瑞，马玉梅，等.电磁辐射污染及防护探索[J].中国环境管理干部学院学报，2011，（3）.
[3] 张建宏.电磁辐射污染与电磁环境监测[J].电力学报，2009，（1）.
[4] 侯喜程.电磁辐射污染与监测综述[J].能源与节能，2011，（3）.
[5] 张邦俊，仇丰.居住区内输电线路工频电磁污染分布研究[J].中国环境科学，2010，（3）.
[6] 张启春，阮江军.高压架空线附近的工频磁场[J].电力环境保护，2008，（6）.
