變電站電磁污染分布特性及防控措施研究

摘要：變電站產生的電磁輻射強度越來越大，威脅著環境與居民的安全，故提出變電站電磁污染分布特性及防控措施研究。選取某500 kV變電站作為研究對象，EFA-300型號電磁場強分析儀器作為測試儀器，依據制定變電站電磁輻射強度檢測流程與電磁輻射強度測量點布置結果，獲取電磁輻射強度測量結果。通過分析可知：變電站配電區域電磁污染中心強、周圍弱；電氣設備區域一次設備輻射高、二次設備低；空地、建筑、植被區域距離增加，輻射逐漸減小。制定措施包括完善法律體系、合理技術應用與有效屏蔽電磁場，助力電磁污染治理。

關鍵詞：電磁污染；電場強度；防控措施；變電站；分布特性

中圖分類號：X837 文獻標志碼：B

前言

為了滿足日益增長的電力能源需求，輸變電壓不斷提升，以此來提升電力系統的電力能源輸送性能。變電站是電力能源輸送過程中的關鍵場所，主要由一次設備（隔離開關、變壓器、避雷器、高壓斷路器、電容器、母線、電抗器等）與二次設備（繼電保護裝置、測控裝置、直流設備、自動裝置、計量裝置、自動化設備等）構成。根據調查研究數據表明：中國現有變電站以電壓等級進行劃分，分別為10 kV變電站、35kV變電站、110 kV變電站、220 kV變電站、500 kV變電站與1 000 kV變電站。變電站電壓的升高使得其運行產生的電磁強度也隨之加大，不但會干擾周圍電氣設備的正常運行，也會對人體健康產生一定的影響，將此種現象稱之為電磁輻射。當變電站電磁輻射強度超過周邊環境、人體所能承受的體量時，環境、人體就會遭受到一定程度的傷害，此時電磁輻射達到污染級別，需要對其進行治理與管控。

變電站一般建設在主要用電用戶附近，并且與公路進行連接，方便大型電氣設備的運輸與安裝，這使得變電站與用電用戶之間的距離并不遠，雖然隨著距離的增加，電磁強度會出現一定的衰減，但依然會對用電用戶健康產生一定的不利影響。為此，提出變電站電磁污染分布特性及防控措施研究。

1變電站電磁污染分布特性分析

1.1研究對象與測試儀器選取

以某500 kV變電站作為研究對象，采用測試儀器對變電站內部與周邊的電磁強度進行檢測與測量，為變電站電磁污染分布特性提供數據支撐。研究對象——500 kV變電站中主要包含3組主變壓器，分別為T1-1000型號，額定電壓為1000 V，額定電流為50 A，損耗為100W；MPT-200型號，額定電壓為200 V，額定電流為20 A，損耗為50 W；VTX-500型號，額定電壓為500 V，額定電流為30A，損耗為80 W。輸電線路共為8條，由于研究篇幅的限制，不對變電站具體結構進行詳細的描述與展示。

測試儀器是變電站電磁強度檢測及其測量的主要工具。依據研究需求，選取EFA-300型號電磁場強分析儀器作為主要測試儀器，是一種專門用于電場強度、磁場強度測定的儀器設備，被廣泛地應用到多個領域，例如環境保護領域、勞動保護領域等。EFA-300型號電磁場強分析儀器內部共有兩路獨立的通道，標準頻率為12 Hz，測量誤差達到了1‰，符合變電站電磁強度測量需求。為了保障EFA-300型號電磁場強分析儀器功能的正常發揮，對電磁場強分析儀器基礎參數進行合理設置。

上述過程完成了研究對象與測試儀器的選取，并對研究對象內部情況、測試儀器基礎參數進行了簡單說明，為后續電磁輻射強度檢測流程制定奠定堅實的基礎。

1.2電磁輻射強度檢測流程制定

參考國家制定的變電站電磁污染測量條例與規則，制定變電站電磁輻射強度檢測流程，具體如下所示：

步驟一：將EFA-300型號電磁場強分析儀器架設在地面上方1.5 m的位置，并將檢測現場溫度保持在0℃-50℃，濕度保持在lt;80％ rh范圍內，以此來提升電磁強度測量的精準度；

步驟二：EFA-300型號電磁場強分析儀器測量探頭與電氣設備外殼邊界之間保持著1-2.5 m的距離，具體距離數值需要根據電氣設備安裝位置來決定；

步驟三：根據變電站電磁輻射方向布置測量點，并設置相鄰測量點間距為5m，以多次測量結果平均值為最終的電磁輻射強度檢測結果。

上述過程完成了變電站電磁輻射強度檢測流程的制定，為后續電磁輻射強度測量結果獲取提供助力。

1.3電磁輻射強度測量點布置

將EFA-300型號電磁場強分析儀器測量范圍劃分為兩個區域，分別為變電站內部區域與變電站外部區域。其中，變電站內部區域細分為配電區域與主要電氣設備區域，變電站外部區域細分為空地區域、建筑物區域與植被區域。每個區域電磁輻射強度測量點布置要求及其結果均存在著一定的差異性，以此來滿足不同區域電磁強度的測量需求，為電磁污染分布特性分析提供精準的數據支撐。

依據變電站及其外部環境實際情況，布置每個區域電磁輻射強度測量點，具體測量點布置結果如下所示：

（1）配電區域：該區域電磁輻射強度測量點布置數量為14個，布置間距為3m，布置位置為區域巡視道路中間；

（2）主要電氣設備區域：該區域電磁輻射強度測量點布置數量為20個，布置間距為5m，布置位置為電氣設備四周；

（3）空地區域：該區域電磁輻射強度測量點布置數量為10個，布置間距為7m，布置位置為垂直變電站圍墻方向；

（4）建筑物區域：該區域電磁輻射強度測量點布置數量為15個，布置間距為10 m，布置位置為建筑物周圍；

（5）植被區域：該區域電磁輻射強度測量點布置數量為10個，布置間距為5m，布置位置為垂直變電站圍墻方向。

上述過程完成了電磁輻射強度測量點的科學布置，為研究目標實現提供支撐。

1.4電磁污染分布特性分析

在變電站電磁輻射強度測量期間，環境濕度維持在55.7％ th水平，環境溫度維持在27℃-31℃范圍內，大氣壓強為1014 kPa，非常適合電磁輻射強度的測量與電磁污染的檢測。與此同時，研究目標——變電站運行正常，負荷約為30萬kW。為了保障變電站電磁污染分布特性分析結果的準確性，在一個測量時間間隔中采樣5次，以5次測量結果的平均數值作為最終的電磁輻射強度測量結果，以此為基礎，對電磁污染分布特性進行深入的分析。

1.4.1配電區域電磁污染分布特性分析

通過測試獲得配電區域電磁輻射強度見表1。

如表1數據所示，配電區域電磁輻射強度數值范圍為5-50 uT。隨著測量點序號的增加，電磁輻射強度數值呈現先上升后下降的趨勢。其中，最大電磁輻射強度主要出現在配電區域的中間，往兩邊延伸電磁輻射強度逐漸降低。

1.4.2主要電氣設備區域電磁污染分布特性分析

通過測試獲得主要電氣設備區域電磁輻射強度見表2。

如表2數據所示，一次設備（隔離開關、變壓器、避雷器、高壓斷路器、電容器、母線、電抗器）電磁輻射強度數值范圍為20-49 uT。二次設備（繼電保護裝置、測控裝置、直流設備、自動裝置、計量裝置、自動化設備）電磁輻射強度數值范圍為10-17 uT。通過上述數據可知，一次設備電磁輻射強度明顯高于二次設備電磁輻射強度，主要是因為一次設備布局較為緊密，電氣設備產生的電磁場之間相互作用，使得電磁輻射強度疊加變大。

1.4.3空地區域電磁污染分布特性分析

通過測試獲得空地區域電磁輻射強度見圖1。

如圖1所示，空地區域電磁輻射強度數值范圍為3-30 uT。隨著測量點序號的增加，電磁輻射強度數值呈現逐漸下降的趨勢。這主要是因為隨著測量點與變電站距離的增加，電磁輻射能量呈現逐漸衰減的現象，電磁輻射強度數值也隨之減小。

1.4.4建筑物區域電磁污染分布特性分析

通過測試獲得建筑物區域電磁輻射強度見表3。

如表3數據所示，建筑物區域電磁輻射強度數值范圍為0.1-10 uT。前4個測量點位于建筑物側面，測量點呈現豎直排布，電磁輻射強度數值相差不大，表明縱向距離不會對電磁輻射強度產生較大的影響。測量點5-15垂直變電站圍墻方向，隨著測量點序號的增加，電磁輻射強度數值呈現逐漸下降的趨勢，其與建筑物與變電站距離有著緊密的聯系，即建筑物與變電站距離越大，則電磁輻射強度數值越小。

2變電站電磁污染防控措施制定

2.1電磁污染防控法律體系完善

中國關于電磁污染防控方面的法律體系較為缺乏，是影響電磁污染防控效果的關鍵因素之一。因此，需要對電磁污染防控法律體系進行完善，具體措施如下：

一是制定專項電磁污染防控法律體系，對相關條例與規則進行詳細與周到的規定，使得電磁污染防控有法可依，發揮較強的現實可操作性。

二是確定電磁污染的民事責任，對于造成電磁污染的變電站進行重點關注，對電磁污染程度進行精準地測量，確定變電站需要承擔的民事賠償責任。

三是建立統一的國家標準體系。中國現存電磁污染標準并不一致，甚至存在自相矛盾的地方，使得變電站電磁污染防控沒有一個固定的標準，極大地降低了電磁污染防控效果。

2.2電磁污染防控技術合理應用

電磁污染防控技術主要包括濾波技術、植物綠化技術、防護材料使用技術與個體防護技術。其中，濾波技術是現今抑制電磁干擾的有效手段之一，主要是對電氣設備進行保護，阻截電磁信號的通過；植物綠化技術主要是栽種具有電磁能量吸收作用的植被，增加電磁能量傳播衰減力度，防止周邊環境與人體受到電磁污染；防護材料使用技術主要是在建筑物、電氣設備等表面采用防護材料，以此來反射或者吸收電磁能量，降低電磁污染程度；個體防護技術主要是提高居民的自我保護意識，防止電磁污染對于人體健康的傷害。通過上述電磁污染防控技術的合理應用，可以有效提升電磁污染防控效果。

2.3變電站電磁場有效屏蔽

變電站運行過程中電磁場無法避免，電磁輻射也是必然存在的。因此，為了使電磁輻射強度低于周邊環境、人體所能承受的體量，需要安裝屏蔽設備，從源頭上阻礙電磁輻射的傳播。電磁屏蔽主要分為兩種模式，分別為被動屏蔽與主動屏蔽。前者主要是在變電站主要電氣設備周圍安裝金屬網，會產生與變電站電磁場相反的電磁場強，能夠有效削減電磁輻射強度；后者主要是采用有源設備自動產生大小相同、方向相反的電磁場，從而達到電磁屏蔽的目的。

3結束語

中國電力能源需求量持續增加，變電站輸送電壓也隨之增加，產生的電磁輻射強度越來越大，對周圍環境、居民造成了極大的不利影響，故提出變電站電磁污染分布特性及防控措施研究，為變電站的穩定運行提供有效的助力。選取某500 kV變電站為研究對象，使用EFA-300型電磁場強分析儀器進行測試，按照檢測流程和布置的測量點獲取了電磁輻射強度測量結果。分析發現，變電站配電區域的中心輻射強度高，周圍輻射強度較低；電氣設備區域一次設備周圍輻射較高，二次設備周圍輻射較低；空地、建筑和植被區域的輻射強度隨著距離增加逐漸減小。為防控變電站電磁污染問題，建議完善法律體系、合理應用技術手段并采取有效的電磁場屏蔽措施，以促進電磁污染治理工作的開展。