嵌入式附建變電站電磁輻射實測分析*

楊 紅

嵌入式附建變電站電磁輻射實測分析*

楊 紅

（深圳職業技術學院 機電工程學院，廣東 深圳 518055）

文章分析了變電站電磁輻射的傳播特性，對比研究國內外多種用電設備和作業環境的電磁輻射的標準，對一種新型的嵌入式附建變電站內部和室外電磁輻射進行現場檢測：實際測點處的電場強度是國家標準值的2.3/10000～5.8/10000；磁場強度范圍是國家標準值的0.01/100～1.47/100，結果顯示，不管是在附建變電站內部還是外部，電場強度和磁場強度都遠低于國家標準限值，是安全的．

附建變電站；電磁輻射；電場強度；磁場強度；測試

隨著經濟發展，城市能源特別是電能需求越來越大．伴隨電力輸送與使用，輸電線路、變電設備和用電設施周圍的感應電場和磁場，是否會對人體健康產生影響，成為居民關心的問題．變電站等設施距離居民區越近，供電效率越高，但是居民對電磁輻射的擔憂也越來越大．研究[1-3]表明，戶內型變電站對周圍電磁環境的影響要明顯小于戶外型變電站（架空進線）．嵌入式附建式變電站是一種新型的變電站形式，無需獨立占地，可以有效節約土地，滿足建筑密集的城市中心區建筑用電．但是這類變電站與居民或辦公樓距離更近，在人員活動區域其電磁輻射是否能滿足國家標準的要求，本文將進行分析并通過實際項目實測，給出量化的結果．

1 變電站電磁輻射及環境影響

嵌入式附建變電站是將獨立占地變電站的主控樓作為一個模塊附建在民用建筑主體中．受限于電力設備制造技術，目前最適合附建的主要是110 kV變電站．

1.1 變電站內主要的電磁輻射源

嵌入式附建式變電站圍護結構四周都是帶有鋼筋網的混凝土墻體，對磁場的有屏蔽作用．更由于嵌入式變電站通常位于建筑的底層，混凝土結構較厚，鋼筋網的密度較大，理論上對電磁輻射的屏蔽效果更好．

嵌入式附建變電站內的主要設備有主變壓器、GIS設備、開關柜、無功補償電容器以及各電壓等級的導體，這些設備都是變電站電磁輻射源．

嵌入式變電站的進出線，均采用電纜溝敷設的方式，可以減少空間電場強度；同時電纜溝的頂部、溝蓋板和保護管都對電磁輻射有較強的屏蔽作用，降低電纜所產生的電磁輻射．所以站內最嚴重的輻射源即主變壓器．

1.2 電磁輻射的國內外標準

電磁污染被認為是排在大氣、水、噪聲之后又一種污染，聯合國環境大會將其列為必須控制的主要污染物之一[4]．世界衛生組織將交流輸變電設施產生的“電磁輻射”定義為“工頻電場”和“工頻磁場”．

《作業場所工頻電場衛生標準》GB16203-1996[5]規定，作業場所工頻電場8 h最高容許量為5 kV/m，其適用對象是交流輸電系統中接觸電場的電力作業人員及帶電作業人員．

《500 kV超高壓送變電工程電磁輻射環境影響評價技術規范》HJ/T24-1998[6]規定，該標準主要針對500 kV超高壓送變電工程，但也可以用110、220和330 kV送變電站工程電磁輻射環境影響的評價．該標準推薦以4 kV/m作為居民區工頻電場評價標準，推薦工頻限值0.1 mT作為磁感應強度的評價標準．

對于工頻電磁場的場強參數限值，目前還沒有統一的國際標準．為控制電場、磁場、電磁場所致公眾曝露，現行的《電磁環境控制限值》（GB 8702-2014）標準[7]適用于各種頻率電磁輻射環境中控制公眾曝露的評價和管理．根據標準中的圖1和圖2可以得出在工頻50 Hz電磁環境中，公眾曝露電場強度控制限值為4 kV/m，公眾曝露磁感應強度控制限值為100 μT．

2 嵌入式附建變電站電磁輻射的實測分析

在城市的輸電系統中，存在著高壓輸電到低壓輸電的變電站，在變電過程中，會產生的電磁輻射，也就是居民比較擔心的問題．因為變電站具有電場、磁場和電暈三種電磁場特性，能夠干擾無線電，對生態環境也會造成影響．針對嵌入式變電站的電磁輻射情況，我們針對深圳某110 kV變電站進行了電磁輻射實際測試．

2.1 測試項目概況

深圳某變電站項目等級為110 kV，裝設3組63 kVA主變壓器．無功補償采用10 kV戶內并聯補償電容組裝置．由于建筑密度高，變電站無法獨立建造，因此采用嵌入式附建變電站．

變電站設備布置采用戶內型式，其中一層為10 kV成套開關柜雙列布置高壓配電室、所變及接地變室；夾層為休息間及資料室；二層為GIS室、主控制室等；地下為電纜層，主變壓器和電容器室內布置，分設主變壓器室和電容器室．110 kV電纜進線，主變與GIS聯接通過套管用鋼芯鋁絞線聯接．

首層的主變設備選用SF6氣體變壓器，10/20 kV電容器選用SVG動態無功補償設備，10/20 kV配電裝置室內的主要電氣設備是金屬鎧裝移開式高壓開關柜，10/20 kV站用變、接地變均采用環氧樹脂澆注干式變壓器；110/220 kV配電裝置室位于建筑二層，內部的主要電氣設備是GIS組合電器，使用SF6作為絕緣氣體．

2.2 檢測方案和測點布置

檢測條件、設備和標準，均按照國家檢測標準《輻射環境保護管理導則》中的有關要求，電磁環境監測在每個監測點，白天晴好天氣情況下檢測一次．工頻電場、磁感應強度監測儀器采用WP400工頻電磁場測試儀，頻率響應為1 Hz～400 kHz，測量范圍為：電場0.01 V/m～120 kV/m，磁感應強度：5 nT～6 mT．

電磁輻射的監測在無雨、無霧、無雪的好天氣下進行．監測時記錄變電站運行工況、天氣狀況及氣象參數．現場監測時的環境條件見表1．

電磁輻射環境的監測一般采用畫網格布點的形式，將該區域劃分為若干個小的區域，并且在小區域中心布置監測點，對該區域進行統一監測．在進行劃區布點的時候，要考慮到樹木及一些建筑物的遮擋作用，對監測點進行適當調整．

在變電站內圍繞三臺主變壓器周圍、主控室內、GIS設備周邊進行布點，采樣可采取1～3 m（關鍵設備）和3～5 m（周邊無關鍵設備）間隔采樣的方式，或者移動測試儀表連續測試找最大值的方式進行．對工作人員較長時間停留的位置重點監測．根據變電站平面布置，在變電站圍墻四周，公眾能抵達的最近點進行工頻電場、工頻磁場的測試，采樣方式采取間隔5 m采樣的方式進行布點．

2.3 測試數據

嵌入式附建變電站主要設備的室內電場和磁場強度的測試布點（圖1-3）和結果見表2～4．

對于工頻電磁輻射，屏蔽的作用相當顯著．測試結果表明，GIS裝置對高壓母線輻射起到了很好的屏蔽作用．低壓10 kV母線在大多數場所都采用了封閉母線橋，裸露的部分已經很少．封閉母線橋的金屬外殼也對母線的電磁場具有很好的屏蔽作用．

表1 測量時現場的天氣情況

表5列出了在距離設備房1～5 m外的電場和磁場強度的測試數結果．

表2 變電站一層10 kV GIS室測試結果

表3 三臺主變壓器1 m處電場強度和磁場強度測試

注：2號和3號變壓器的磁場測點6位置在變壓器電纜處．

表4 主控室內電場強度和磁場強度測試

圖1 GIS室的10個測點布置

圖2 主變壓器的8個測點布置圖

圖3 主控室的6個測點布置

表5 主變室上空、主控室上空、GIS上空的電場強度和磁場強度

3 結 論

通過對建成的110kV嵌入式附建式變電站電磁輻射測試數據進行分析，可以得出如下結論：

1）實際測點處的電場強度范圍為0.91～2.34 V/m，是國家標準值4 kV/m的2.3/10000～ 5.8/10000；磁場強度范圍0.01～1.47 μT，是國家標準值100 μT的0.01/100～1.47/100．因此，不管是在變電站內部還是外部，其電場強度和磁場強度都是符合安全標準的．

2）主控室的電場強度和磁場強度較大，變壓器室磁場強度較大，但是均滿足國家標準的要求．GIS室因為采用氣體絕緣金屬封閉開關設備GIS成套裝置，把母線、斷路器、CT、PT、隔離開關、避雷器都組合在一起，外部由金屬包圍，有效地屏蔽控制母線產生的電磁場強度．所以，電場強度和磁場強度均較低．

3）嵌入式變電站因為有四周建筑混凝土中密集的鋼筋網屏蔽作用，因此相比于戶外變電站，其電場強度和磁場強度均較低．

[1] 陳寶才，吳慧體，許明發．城區中全戶內變電站電磁輻射環境影響分析研究[J]．環境科學與管理，2014，39（2）：182-184．

[2] 鄭絲雨，李錦林，何志輝．廣州市輸變電工程無線電干擾電磁輻射水平調查[J]．中國輻射衛生，2010．

[3] 麻桂榮．高壓變電站周圍環境的電磁輻射監測與分析[C]/2002全國電磁輻射環境學術會議論文集．北京，2002：64-67．

[4] 趙福祥，周楊，王文兵，等．城市變電站對電磁環境的影響探討[J]．電力科技與環保，2012，28（3）：11-12．

[5] GB16203-1996中華人民共和國國家標準，作業場所工頻電場衛生標準[S]．

[6] HJ/T24-1998中華人民共和國環境保護行業標準，500kV超高壓送變電工程電磁輻射環境影響評價技術規范[S]．

[7] GB8702-2014中華人民共和國國家標準，電磁環境控制限值[S]．

Measurement and Analysis of Electromagnetic Radiation of Embedded Substation

YANG Hong

（）

The article analyzes the propagation characteristics of electromagnetic radiation in substations. It studies the standards of electromagnetic radiation in a variety of electrical equipment and operating environment at home and abroad. Through on-site detection of electromagnetic radiation inside and outside of a new type of embedded attached substation, the electric field strength at the actual measuring point is 2.3/10000～5.8/10000 of the national standard value; the magnetic field strength range is 0.01/100～1.47/100 of the national standard value. Therefore, whether it is inside or outside the attached substation, the electric field strength and magnetic field strength are far lower than the national standard limit, which is safe.

attached substation; electromagnetic radiation; electric field strength; magnetic field strength; test

X837

A

1672-0318（2021）05-0015-04

10.13899/j.cnki.szptxb.2021.05.003

2021-03-15

深圳市節能專家聯合會橫向研究項目（6017-26K211394991）．

楊紅，女，安徽人，博士，副教授，研究方向：電機電器及其控制．

（責任編輯：王璐）