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關(guān)鍵詞 輸變電工程 電磁輻射 環(huán)境保護(hù)
前言
隨著城市的現(xiàn)代化建設(shè)和人民生活水平的日益提高,大量的110kV及220kV電壓等級(jí)變電站逐漸深入到城區(qū),高壓變電站鄰近居民區(qū)及城市公共設(shè)施,不斷地引發(fā)關(guān)于電磁輻射問題的種種爭(zhēng)議。由于對(duì)電磁輻射污染的知識(shí)普及不夠,群眾對(duì)其缺乏全面的認(rèn)識(shí),出現(xiàn)對(duì)電磁輻射污染過度恐慌,給項(xiàng)目建設(shè)及國(guó)家經(jīng)濟(jì)造成巨大的損失。因此,了解和掌握不同電壓等級(jí)的高壓變電站和輸電線路運(yùn)行中實(shí)際電磁輻射污染的程度和范圍,提出有效的控制措施,降低輻射污染,對(duì)搞好高壓輸變電工程的環(huán)境保護(hù)工作十分重要。以下通過對(duì)承德地區(qū)部分110kV輸變電工程電磁輻射的實(shí)際測(cè)量,研究和討論110kV輸變電工程產(chǎn)生的電磁輻射對(duì)環(huán)境的影響。
1 電磁輻射的產(chǎn)生
1.1高壓變電站
變電站內(nèi)高壓設(shè)備的上層有互相交叉的帶電導(dǎo)線,下層有各種形狀高壓帶電的電氣設(shè)備以及設(shè)備連接導(dǎo)線,電極形狀復(fù)雜,數(shù)量很多,在它們周圍空間形成了一個(gè)比較復(fù)雜的高交變工頻電磁場(chǎng)。這種高電場(chǎng)的影響之一是對(duì)周圍地區(qū)產(chǎn)生靜電感應(yīng),即變電站周圍存在一定的電磁輻射場(chǎng)。變電站布局和周圍環(huán)境協(xié)調(diào)不妥時(shí),將會(huì)對(duì)其周圍環(huán)境產(chǎn)生一定的電磁輻射。
1.2高壓輸電線路
高壓輸電線路工作時(shí),其電壓等級(jí)較高,相對(duì)地面將產(chǎn)生一定的靜電感應(yīng),即產(chǎn)生一個(gè)交變電磁輻射場(chǎng)。
過量的輻射照射會(huì)對(duì)人的中樞神經(jīng)、末稍神經(jīng)系統(tǒng)、心臟血管系統(tǒng)、肌肉組織和其他器官產(chǎn)生直接的影響。變電站高壓構(gòu)架及輸電導(dǎo)線離地面的高度越大,相當(dāng)于帶電體離地面越遠(yuǎn),則它在地面附近產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度就越小。因此,變電站高壓構(gòu)架附近和輸電線路導(dǎo)線下方場(chǎng)強(qiáng)具有最大值,且隨著距離加大,場(chǎng)強(qiáng)很快減小。由于導(dǎo)線弧垂影響,相應(yīng)的最大場(chǎng)強(qiáng)影響區(qū)域位于檔距中央,而最小場(chǎng)強(qiáng)影響區(qū)域在靠桿塔處,因?yàn)榇颂帉?dǎo)線懸掛高度較高,且桿塔自身也有一定的屏蔽作用。
2 電磁輻射的生態(tài)效應(yīng)
電磁輻射是以電磁波形式通過空間傳播的能量流,在人們?nèi)粘5纳婵臻g,電磁輻射無(wú)處不在。除太陽(yáng)、雷電等自然因數(shù)外,交變電流的存在產(chǎn)生交變磁場(chǎng),交變磁場(chǎng)反過來(lái)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng),因此只要有電流存在就一定會(huì)產(chǎn)生電磁波,也就一定會(huì)有電磁輻射存在。而在輸變電系統(tǒng)中,電磁輻射源主要是高壓輸電線路和高壓電力設(shè)備等產(chǎn)生的工頻電磁波和少量因高次諧波引起的高頻電磁波。
電磁波對(duì)于人類的影響可分為熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)(人體電磁場(chǎng)與外部電磁場(chǎng)的禍合)。人體的器官和組織均為具有一定的電容和電導(dǎo)的電介質(zhì)或?qū)w及半導(dǎo)體,當(dāng)人體處于外界電磁場(chǎng)中,會(huì)在體內(nèi)感應(yīng)出電荷,并產(chǎn)生一定的電流密度。在不同電磁頻率下人體各部分的電容和電導(dǎo)率各不相同,所產(chǎn)生的感應(yīng)電流也不盡相同。高頻電磁場(chǎng)在生物組織中最易產(chǎn)生感應(yīng)電流,電磁能轉(zhuǎn)化為作用于人體的熱量,由此產(chǎn)生的熱效應(yīng)將引起中樞神經(jīng)和植物神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)能障礙。當(dāng)生物體熱效應(yīng)達(dá)到一定程度時(shí)可以令生物組織受到損傷,并且與外界電磁場(chǎng)的禍合作用也將改變?nèi)梭w正常的電特性,對(duì)人體健康產(chǎn)生影響。
3 電磁輻射水平的測(cè)量
根據(jù)輸變電過程交變電磁場(chǎng)的特點(diǎn),在正常運(yùn)行工況下,選擇測(cè)量工頻未畸變電場(chǎng)強(qiáng)度和工頻磁場(chǎng)強(qiáng)度。
3.1測(cè)量?jī)x器
選用美國(guó)產(chǎn)H13604型工頻電磁場(chǎng)計(jì)作為測(cè)量?jī)x器。
3.2測(cè)量布點(diǎn)與方法
變電站及輸電線路測(cè)量方法與布點(diǎn)均參照HJ/T 241998《500 kv超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行,并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況做部分調(diào)整。
測(cè)試路徑的選擇標(biāo)準(zhǔn)為:地形平坦、附近沒有高大構(gòu)筑物和樹木。各變電站均在變電站高壓構(gòu)架處圍墻外垂直方向(避開高壓進(jìn)線),測(cè)點(diǎn)間距為5m,測(cè)至本底處。110kV線路測(cè)量點(diǎn)選擇在上板城變電所進(jìn)線第5~6塔檔距中央導(dǎo)線弧垂最大處線路中心的地面投影為測(cè)試原點(diǎn),沿垂直于線路方向進(jìn)行,測(cè)點(diǎn)間距為5m,順序測(cè)到本底處。
4 測(cè)量結(jié)果分析
110 kV變電站
4.1工頻電場(chǎng)
通過對(duì)3個(gè)110kV變電站的工頻電場(chǎng)分析,最大值分別為124.2、20.6、17.3Wm,出現(xiàn)在距圍墻0、0、20m處。110kV變電站的工頻電場(chǎng)隨距離增加,測(cè)值逐漸降低。
4.2工頻磁場(chǎng)
110kv變電站工頻磁場(chǎng)垂直分量最大值出現(xiàn)在距圍墻0m處,為27.2nT,水平分量最大值出現(xiàn)在距圍墻5m和15m處,為14.4nT。其余隨著距離的增加,垂直磁場(chǎng)呈逐漸降低趨勢(shì),水平磁場(chǎng)強(qiáng)度變化不明顯。
5 影響及對(duì)策
從測(cè)量結(jié)果可以得出,110kV變電站和輸電線路附近地面環(huán)境的工頻感應(yīng)電磁輻射強(qiáng)度相對(duì)較低,周圍環(huán)境電磁輻射水平符合HJ/T 241998《500kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》中4000V/m居民區(qū)工頻電場(chǎng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)公眾全天輻射時(shí)的工頻限值100μT磁感應(yīng)強(qiáng)度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。人們?cè)?10kv變電站圍墻外和輸電線路附近下方接觸金屬時(shí)亦沒有明顯的麻電感和電擊痛感。但110kV輸變電工程設(shè)計(jì)和建設(shè)運(yùn)行中,預(yù)防電磁輻射污染仍是不可忽略的問題,應(yīng)確保把電磁輻射降低到盡可能低的水平,確保公眾不受輻射影響。在變電站和線路選址時(shí)盡量遠(yuǎn)離敏感區(qū),設(shè)計(jì)中盡量減少分相設(shè)備的使用,多采用三相設(shè)備、線路架設(shè)方式,最大可能采用倒三角形和三角形架線方式,充分利用三相電的特性,將其各相產(chǎn)生的電磁場(chǎng)相抵消,以降低總輻射水平;嚴(yán)格按規(guī)范設(shè)計(jì)施工,保證高壓構(gòu)架和線路架設(shè)高度,增大與地面距離,降低地面感應(yīng)輻射強(qiáng)度。
結(jié)論
電磁輻射同水、大氣等污染一樣已成為不可忽視的污染源,同樣應(yīng)引起大家的高度重視。輸變電工程設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮電磁輻射對(duì)環(huán)境的影響,應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì),采用合理手段屏蔽電磁場(chǎng),從源頭最大程度地減少污染。在正常運(yùn)行工況下,110kv變電站站界外和輸電線路走廊下附近環(huán)境工頻感應(yīng)電場(chǎng)強(qiáng)度小于1500Wm,工頻感應(yīng)磁場(chǎng)強(qiáng)度小于100nT,二者均小于相關(guān)環(huán)境保護(hù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)限值。但鑒于輻射污染的特殊性和輻射防護(hù)三原則的要求,在此電壓等級(jí)輸變電工程的設(shè)計(jì)和建設(shè)運(yùn)行中,應(yīng)確保高壓構(gòu)架和線路架設(shè)高度,使站界外和線路走廊附近環(huán)境(包括建筑物)感應(yīng)電磁輻射處于合理的水平,保護(hù)環(huán)境和公眾身體健康。
參考文獻(xiàn):
北京居民郝小喬就有這種擔(dān)心,她說(shuō)現(xiàn)在家用電器這么多,電磁輻射會(huì)不會(huì)很大呢?(圖1)
我們天天和電冰箱、微波爐、電磁爐、音響、電腦、手機(jī)等各種各樣的家用電器打交道,電磁輻射問題的確值得關(guān)注。
普通百姓對(duì)家用電器的電磁輻射是怎樣認(rèn)識(shí)的?調(diào)查結(jié)果:1、微波爐等大電器輻射高;2、小家電沒什么輻射;3、看不見,摸不著,不知如何防范。
針對(duì)公眾對(duì)電磁場(chǎng)是否影響健康的關(guān)注,世界衛(wèi)生組織自1996年始,組織60多個(gè)國(guó)家及相關(guān)國(guó)際組織,開展了全球性的“國(guó)際電磁場(chǎng)計(jì)劃”,目前已經(jīng)完成極低頻場(chǎng)的全面健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。2007年6月正式了《“國(guó)際電磁場(chǎng)計(jì)劃”的評(píng)估結(jié)論和建議》。這份文件指出,高水平磁場(chǎng)曝露,也就是顯著高于一百微特斯拉的磁場(chǎng)強(qiáng)度,會(huì)導(dǎo)致對(duì)神經(jīng)和肌肉的刺激,并引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)中神經(jīng)細(xì)胞興奮性的變化。(圖2)
日常生活中,人們接觸到的電磁場(chǎng)主要有兩種,一種是工頻電磁場(chǎng),即照明和家電所用的頻率為五十赫茲的交流電產(chǎn)生的電磁場(chǎng),測(cè)量單位為微特斯拉;第二種是射頻電磁場(chǎng),比如微波爐、手機(jī)基站、無(wú)線路由器等頻率高于一百千赫的電流產(chǎn)生的電磁場(chǎng),測(cè)量單位是微瓦每平方厘米。由于工作頻率不同,工頻和射頻電磁場(chǎng)使用的測(cè)量工具也不同,但工作原理都是通過前端的接收電路接收相應(yīng)的頻率,然后將接收到的信號(hào)經(jīng)過放大處理后以指針或者數(shù)字的方式顯示出來(lái)。(圖3)(圖4)
根據(jù)世界衛(wèi)生組織“國(guó)際電磁場(chǎng)計(jì)劃”的評(píng)估結(jié)論和建議,歐盟2008年12月1日正式公布最新文件,對(duì)家用以及類似用途電器的電磁輻射給出了測(cè)量方法和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。比如電視機(jī)電磁輻射的測(cè)量方法是在屏幕正面50厘米處測(cè)得的數(shù)據(jù)。微波爐的測(cè)量方法是微波爐在工作狀態(tài)下正面30厘米處測(cè)得的數(shù)據(jù)。對(duì)于工頻電磁場(chǎng)可能對(duì)人體造成影響的參考值是100微特斯拉。對(duì)于射頻電磁場(chǎng)我國(guó)的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)是40微瓦每平方厘米。(圖5)
為了解郝女士家中電磁輻射處于何種水平,對(duì)生活到底有沒有影響,電磁輻射檢測(cè)專家,帶著專業(yè)檢測(cè)設(shè)備到實(shí)地進(jìn)行檢測(cè)。(圖6)
根據(jù)專家建議,為準(zhǔn)確測(cè)定電磁輻射水平,首先在沒有開啟任何電器的情況下,測(cè)定郝女士家中電磁輻射基礎(chǔ)值。專業(yè)儀器顯示的數(shù)據(jù)最高是0.018微特斯拉。
這是對(duì)比實(shí)驗(yàn),檢測(cè)家用電器工作狀態(tài)下的電磁輻射水平,首先要測(cè)量電器未打開時(shí)周圍電磁輻射水平的基礎(chǔ)值。
其實(shí),電磁輻射在生活中每時(shí)每刻都無(wú)所不在。有人類活動(dòng)而產(chǎn)生的,還有自然界本身就存在的。
人類本就生活在電磁輻射環(huán)境中。自然界的太陽(yáng)光本來(lái)就是能量巨大的電磁波,只不過在穿越地球大氣層時(shí),大多數(shù)能量被吸收和消耗而變得柔和,不會(huì)對(duì)地球上生物造成傷害。雷電也是自然界的電磁輻射之一,它的能量大得驚人。
電場(chǎng)和磁場(chǎng)的交互變化產(chǎn)生電磁波,電磁波向空中發(fā)射或者匯聚的現(xiàn)象就是電磁輻射,它是以一種看不見摸不著的特殊形態(tài)存在的物質(zhì)。
在一百九十多年前,英國(guó)人邁克爾·法拉第發(fā)現(xiàn),如果電路中有電流通過,它附近的羅盤指針就會(huì)發(fā)生偏移。之后通過研究發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。如今各種用電設(shè)備和家用電器越來(lái)越多,已經(jīng)深入到人類生活各個(gè)方面。由于所有用電設(shè)備在工作時(shí)都會(huì)產(chǎn)生電磁輻射,人們開始擔(dān)心這些便捷的家用電器帶來(lái)的影響。
在郝女士家中,靠近電視屏幕大約10厘米的地方,顯示的最高數(shù)值是0.113微特斯拉;音響在10厘米距離上測(cè)得的數(shù)據(jù)隨著音量的增加,數(shù)值從0.037微特斯拉逐漸增加到最大的0.101微特斯拉。
在工作中的微波爐正面1厘米處,測(cè)得的數(shù)據(jù)最高達(dá)到了30.11微瓦每平方厘米。
這些電磁輻射對(duì)于人體有沒有影根據(jù)世界衛(wèi)生組織的研究文件,高水平的電磁輻射會(huì)產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng),換句話說(shuō),高水平超標(biāo)的電磁輻射肯定會(huì)影響到人體健康。
用一臺(tái)電磁能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的裝置演示電磁輻射作用在被輻射體上的情況。其原理是:電磁能越強(qiáng)轉(zhuǎn)換的動(dòng)能越大,電機(jī)軸上的砂輪轉(zhuǎn)速越快。標(biāo)尺上的游標(biāo)代表電視機(jī),標(biāo)尺的刻度代表電視機(jī)的數(shù)量。火柴代表人體細(xì)胞,火柴被砂輪摩擦點(diǎn)著,說(shuō)明人體細(xì)胞受到了傷害。
人體百分之七十以上是水,當(dāng)人體受到高強(qiáng)度電磁輻射之后,體內(nèi)的水分子會(huì)在電磁輻射能量作用下運(yùn)動(dòng)加劇、相互摩擦,從而使體溫升高,影響到身體各個(gè)器官的正常工作。這就是電磁輻射對(duì)生物體的熱效應(yīng)。
演示開始。先放一臺(tái)電視機(jī)。砂輪轉(zhuǎn)動(dòng),火柴往上一蹭,砂輪迅速停轉(zhuǎn),火柴未著。說(shuō)明電磁輻射非常微弱,動(dòng)能很小。
把電視機(jī)的數(shù)量增加到十。砂輪轉(zhuǎn)動(dòng),火柴往上一蹭,砂輪緩速停轉(zhuǎn),火柴未著。說(shuō)明電磁輻射不強(qiáng),動(dòng)能不大。
把電視機(jī)的數(shù)量增加到一千。砂輪快速啟動(dòng),轉(zhuǎn)速極快,火柴被砂輪點(diǎn)著。說(shuō)明電磁輻射較強(qiáng),已對(duì)人體產(chǎn)生傷害。
計(jì)算一下,用在郝女士家測(cè)得的結(jié)果0.113微特斯拉乘以1000是113微特斯拉,也就是說(shuō),一千臺(tái)電視機(jī)加起來(lái)的輻射量,并且距離它還要只有10厘米,這時(shí)輻射強(qiáng)度才達(dá)到世界衛(wèi)生組織公布的電磁輻射危害標(biāo)準(zhǔn)。
一般情況下電磁輻射不易達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),并且隨著距離的增加,電磁輻射還急速下降。
在距離電視機(jī)屏幕50厘米的地方,儀器顯示的數(shù)值迅速降低到0.021微特斯拉,與先前測(cè)量的基礎(chǔ)輻射值基本相同,也就是說(shuō)在距離電視機(jī)兩米以外的沙發(fā)上看電視,不會(huì)受到來(lái)自電視機(jī)的電磁輻射影響。
對(duì)工作中的微波爐,在1厘米處測(cè)得的數(shù)據(jù)高達(dá)30.09微瓦每平方厘米,在50厘米的地方,這個(gè)數(shù)值迅速降低到0.409微瓦每平方厘米,在1米的距離上,已經(jīng)檢測(cè)不到。
實(shí)驗(yàn)充分說(shuō)明家電的電磁輻射強(qiáng)度隨著距離的增加而迅速下降。這就給人們提供了一個(gè)防范家電電磁輻射的重要方法,那就是保持足夠的距離。距離家電一米以上屬于非常安全的距離。
距離不但能產(chǎn)生美,還能產(chǎn)生安全。但有一些電器,你不得不和它保持親密接觸。如電吹風(fēng),剃須刀、電熱毯,還有手機(jī)。
手機(jī)在通話時(shí)的輻射會(huì)比較強(qiáng),但可以用耳機(jī)通話來(lái)解決。
體積小,功率也小,電磁輻射是否也就小呢?測(cè)試結(jié)果讓人出乎意料。
剃須刀的功率只有1.5瓦,但經(jīng)過測(cè)量,儀器顯示的輻射值最高達(dá)到0.195微特斯拉,比距離電視機(jī)10厘米處測(cè)得的數(shù)值將近大了一倍。
電吹風(fēng)的結(jié)果又會(huì)怎樣呢?背面有電機(jī)的地方達(dá)到了0.852微特斯拉。即使是出風(fēng)口2厘米處也高達(dá)0.5微特斯拉,但是在距離出風(fēng)口10厘米處測(cè)得的數(shù)值迅速下降到0.085微特斯拉。
電熱毯在插電情況下,測(cè)得數(shù)值最高達(dá)到0.777微特斯拉。
這些小家電的電磁輻射數(shù)值明顯高于電視機(jī)、音響等大個(gè)兒電器,但是仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界衛(wèi)生組織公布的100微特斯拉的標(biāo)準(zhǔn)。
【關(guān)鍵詞】電氣設(shè)備;電磁輻射;環(huán)境影響
1.變電站的電磁污染
現(xiàn)代電力網(wǎng)的電磁效應(yīng)主要通過電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電暈三種形式發(fā)生的。
1.1電場(chǎng)特性
載流輸電線在周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng),有如下特性:①場(chǎng)強(qiáng)度與輸電線相對(duì)于大地的電壓成正比;②場(chǎng)中的導(dǎo)電物體(建筑物、樹林等)會(huì)使電場(chǎng)嚴(yán)重畸變,從而產(chǎn)生一定的屏蔽;③三相交流輸電排列方式不同,電場(chǎng)強(qiáng)度不同(導(dǎo)線水平排列,場(chǎng)強(qiáng)影響范圍最大;正三角排列次之;倒三角排列時(shí)最小)。提高輸電線架設(shè)高度、可減少地面強(qiáng)度。
1.2磁場(chǎng)特性
磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小與電流大小有關(guān),與電壓無(wú)關(guān);50 Hz 或 60 Hz 的磁場(chǎng)能很容易穿透大多數(shù)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(yuǎn)外產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消,近似為零。一般重點(diǎn)研究電場(chǎng)。
1.3電暈特性
當(dāng)導(dǎo)線表面的電場(chǎng)強(qiáng)度超過空氣擊穿強(qiáng)度時(shí),就產(chǎn)生電暈放電。這時(shí),導(dǎo)線表面的電場(chǎng)強(qiáng)度一般達(dá)到 30kV/cm 以上,只有高壓輸電線路導(dǎo)線表面才有如此巨大的電場(chǎng)強(qiáng)度,因此,電暈放電多發(fā)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(qiáng);導(dǎo)線直徑越大,電暈放電就越弱;導(dǎo)線表面光潔度越高,放電也就越弱。其次,電暈放電還與環(huán)境因素有關(guān),空氣污染越嚴(yán)重,電暈放電就越強(qiáng);相對(duì)空氣濕度越大,風(fēng)速越大,電暈放電就越強(qiáng)。在降雨、降雪時(shí),電暈放電加劇。在環(huán)境空氣質(zhì)量較差的天氣條件惡劣時(shí),電暈放電總是比較強(qiáng)烈。
2.變電站電磁輻射對(duì)環(huán)境影響的研究
2.1測(cè)量方式
監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)按《輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則電磁輻射監(jiān)測(cè)儀器和方法》(H3lT 10.2-1996)執(zhí)行。在送變電設(shè)施正常工作時(shí)間內(nèi)進(jìn)行測(cè)量,每測(cè)點(diǎn)連續(xù)測(cè)5 次,每次測(cè)量時(shí)間大于 15s,讀取穩(wěn)定狀態(tài)的最大值。若指針擺動(dòng)較大,適當(dāng)延長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間。
2.2測(cè)量布點(diǎn)
站內(nèi)布點(diǎn)在主控室操作人員的工作位置,測(cè)量部位距地面 1.5m。站外布點(diǎn)在圍墻四周 0、10m、20m、30m、40m、50m。測(cè)量每個(gè)距地面 1.5m 處測(cè)點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的垂直分量和磁場(chǎng)強(qiáng)度的垂直分量和水平分量。對(duì)評(píng)價(jià)范圍內(nèi)的環(huán)境電磁輻射水平進(jìn)行定量分析評(píng)價(jià),以及電磁輻射防護(hù)措施進(jìn)行論證。對(duì)變電站及線路周圍的居民區(qū)、學(xué)校、機(jī)關(guān)、重要建筑物等環(huán)境敏感點(diǎn),以及變電站內(nèi)的工作人員進(jìn)行調(diào)查。本次研究監(jiān)測(cè)了深圳南京某 500kV 變電站。
2.3檢測(cè)結(jié)果分析
通過對(duì)南京某500kV 變電站環(huán)境電磁輻射測(cè)量,根據(jù)測(cè)試結(jié)果可以看出,所有測(cè)點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
2.4變電站電磁輻射影響評(píng)價(jià)
測(cè)量結(jié)果反映了被測(cè)變電站及線路的電磁輻射現(xiàn)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(duì)較為平坦,排除輸電線下方的測(cè)量值,墻外10m處測(cè)得得最大電場(chǎng)強(qiáng)度為3.91kV/m。50m 范圍內(nèi)均小于 4kV/m,磁場(chǎng)強(qiáng)度最大值為 0.0013mT;電磁場(chǎng)隨距離呈下降趨勢(shì)。變電站的電場(chǎng)強(qiáng)度基本隨距離的增加而下降,磁場(chǎng)強(qiáng)度的環(huán)境影響甚微。
3.變電站電磁輻射的防護(hù)措施
當(dāng)今,電力網(wǎng)電壓等級(jí)不斷提高,電磁污染潛在危害亦越來(lái)越受到重視。高壓和超高壓電力網(wǎng)的電磁污染防護(hù)措施主要有:
3.1對(duì)人體影響的減緩措施
為避免電磁輻射對(duì)人體的影響,應(yīng)從輸變?cè)O(shè)計(jì)和勞動(dòng)保護(hù)兩方面采取措施。例如,提高導(dǎo)線對(duì)地的高度,雙回路導(dǎo)線逆相布置,高低壓導(dǎo)線分層架設(shè)等措施,會(huì)獲得降低地面強(qiáng)度的效果。在運(yùn)行中對(duì)工作人員采取局部屏蔽與限制工作時(shí)間等防護(hù)措施,以減少電磁輻射對(duì)人體的影響。
3.2對(duì)通信線路干擾的消除措施
對(duì)通信線路的影響有靜電感應(yīng)和電磁應(yīng)兩方面。輸電線路正常運(yùn)行時(shí),在鄰近的與其平行的通訊線路產(chǎn)生感應(yīng)電荷。感應(yīng)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(guān)。同樣,輸電線路的交變磁場(chǎng)也會(huì)在鄰近的平行通訊線路上產(chǎn)生互感電壓,其大小與電流強(qiáng)度和鄰近的平行通信線路的長(zhǎng)度成正比。計(jì)算與實(shí)測(cè)表明,在正常情況下距輸電線 50m以內(nèi),電場(chǎng)影響較大,是干擾正常通訊的主要因素,而磁場(chǎng)影響很小。當(dāng)間距增大,電場(chǎng)影響顯著下降,到 100m 之外時(shí),磁場(chǎng)影響是主要因素。而電場(chǎng)影響可忽略不計(jì)。當(dāng)通訊線上的感應(yīng)電壓超過弱電設(shè)備絕緣的擊穿電壓時(shí),就可能損害設(shè)備和人身安全。
3.3對(duì)無(wú)線電與電視的干擾
輸電線對(duì)無(wú)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(chǎng)可以忽略不計(jì)。無(wú)線電雜音的強(qiáng)度受天氣影響較大,一般只在惡劣的天氣條件下電網(wǎng)才會(huì)對(duì)距它很近且信號(hào)很弱的無(wú)線電與電視產(chǎn)生干擾。為了避免架空電力線對(duì)通信線的干擾,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從導(dǎo)線選擇和連接等方面考慮,無(wú)論是單導(dǎo)線還是分裂導(dǎo)線,均應(yīng)使導(dǎo)線半徑或等值半徑等于或大于引起電暈的半徑。
4.結(jié)論
從變電站周圍的電磁場(chǎng)強(qiáng)度的分布來(lái)看,變電站所處地形大多為坡地。地處城區(qū)的變電站周圍人口密集,高大建筑物參差不齊,地面場(chǎng)強(qiáng)分布不均勻,但從規(guī)律上看,場(chǎng)強(qiáng)隨遠(yuǎn)離變電站的距離增加呈下降趨勢(shì)。在線監(jiān)測(cè)說(shuō)明超高壓變電站設(shè)施在正常運(yùn)行時(shí),周圍無(wú)進(jìn)出線區(qū)域的電磁輻射小于環(huán)保評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),不會(huì)對(duì)操作人員和公眾的健康造成危害。在有線路進(jìn)出較多的區(qū)域,其下方受高壓輸電線的影響,電場(chǎng)強(qiáng)度有超標(biāo)現(xiàn)象,但超標(biāo)點(diǎn)周圍無(wú)人員居住。
【參考文獻(xiàn)】
[1]郭偉強(qiáng).當(dāng)前電力規(guī)劃工作的思考[J].農(nóng)村電氣化,2001,(1):ll-12.
關(guān)鍵詞:移動(dòng)通信基站;電磁輻射
中圖分類號(hào):X591 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
電磁輻射早在1969年就被聯(lián)合國(guó)列為必須嚴(yán)格控制的現(xiàn)代公害之一。隨著21世紀(jì)的到來(lái),電磁波被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、科研、醫(yī)療、通信、廣播等領(lǐng)域。一種無(wú)形的環(huán)境污染電磁輻射對(duì)環(huán)境造成的污染變得日益嚴(yán)重。當(dāng)電荷、電流隨時(shí)間變化時(shí),在其周圍就產(chǎn)生電磁波,在電磁波向外傳播的過程中會(huì)有電磁能輸送出去,能量以電磁波的形式通過空間傳播的現(xiàn)象稱為電磁輻射[1]。其來(lái)源途徑分為天然型和人工型兩大類。隨著大量電視發(fā)射塔,移動(dòng)通信基站等產(chǎn)生電磁輻射的設(shè)備越來(lái)越多,這些設(shè)備雖對(duì)人類的生活和發(fā)展起到了重要作用,但也造成環(huán)境中電磁能量密度增大,頻譜增寬,無(wú)線電噪聲水平增高。
目前,移動(dòng)通信網(wǎng)影響面最廣的是移動(dòng)電話網(wǎng)。由于各無(wú)線電通信網(wǎng)覆蓋的面積增大,造成了各基站發(fā)射機(jī)設(shè)備功率增大,基站數(shù)目也相距增多。為了提高通信質(zhì)量,市區(qū)內(nèi)高層建筑上基站臺(tái)越建越多。移動(dòng)電話基站天線的高度,也因?yàn)榉涓C網(wǎng)不斷分裂,蜂窩變小,天線高度也在降低。以錦州市的移動(dòng)通信基站為研究對(duì)象,對(duì)其產(chǎn)生的電磁輻射進(jìn)行科學(xué)、公正的論證。
1 移動(dòng)通信基站概況
移動(dòng)通信基站由室內(nèi)與室外兩部分組成。室內(nèi)部分有基站控制器、收發(fā)射機(jī)、功率放大器、合路器、耦合器、雙工器及饋線等信號(hào)收發(fā)設(shè)備、電源柜、空調(diào)器及備用電源等輔助設(shè)備所組成。這些設(shè)備都采取了嚴(yán)密的屏蔽措施,不會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生電磁波漏泄,實(shí)測(cè)結(jié)果很小。室外部分有饋線和收發(fā)天線等。天線類型可收發(fā)3個(gè)板狀天線,安裝天線的支架高為4m,天線離地高度為25~30m。基站運(yùn)行時(shí),其發(fā)射天線向周圍發(fā)射電磁波,使天線周圍環(huán)境功率密度增高。
2 錦州市發(fā)射基站在市區(qū)的分布狀況
基站主要分布在居民區(qū),學(xué)校,火車站、商業(yè)區(qū)等人口密集和人流量大的地區(qū)。架設(shè)方式為樓頂豎立發(fā)射鐵塔和利用建筑物自身高度直接設(shè)立發(fā)射天線。市區(qū)中2個(gè)發(fā)射基站的距離一般在500m左右,有的采用3個(gè)面板發(fā)射天線對(duì)360?空間立體發(fā)射。
3 測(cè)量結(jié)果及數(shù)據(jù)分析
以發(fā)射天線為中心經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量,選擇幾組具有代表性的基站,測(cè)量?jī)x器為PMM8053A電磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng),以輻射功率密度表示,測(cè)量結(jié)果如表1、表2。
由上表可看出:市區(qū)基站天線塔基地面半徑20m以內(nèi)輻射功率值為0.015~0.059μW/cm2;半徑20~100m為0.020~0.097μW/cm2;半徑100m以外為0.010~0.034μW/cm2。市區(qū)基站對(duì)建筑物的輻射功率值為0.057~0.34μW/cm2。根據(jù)《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》(GB8702-88),對(duì)于基站的發(fā)射頻率公眾照射限值為:環(huán)境電磁輻射功率密度在任意連續(xù)6min內(nèi)的平均值應(yīng)小于0.4W/m2。即所有測(cè)量值均小于國(guó)家最低限值。
4 發(fā)射基站電磁波的形態(tài)與對(duì)環(huán)境的影響
電磁波在環(huán)境空間中有陰影效應(yīng)、疊加現(xiàn)象及快速衰落現(xiàn)象[2]。電磁波遇到高大障礙物的阻擋,會(huì)造成此障礙物以下無(wú)電磁信號(hào),即常稱的“盲點(diǎn)”。電磁波在空間傳播的過程中會(huì)在某處和其他電磁設(shè)備產(chǎn)生多頻信號(hào)疊加,即所說(shuō)的“干擾”。當(dāng)天線高度越高和下傾角越小,最大值點(diǎn)離基站的水平距離越大,反之越小。電磁輻射對(duì)人體健康的影響主要是軀體熱效應(yīng)和神經(jīng)效應(yīng)。
5 減少發(fā)射基站電磁輻射污染的有效措施
5.1 合理選址
在移動(dòng)通信基站選址時(shí),盡可能使其主射束方向避開居民樓,辦公樓等。
5.2 增加發(fā)射天線的高度
增加發(fā)射天線的高度,在保證正常通信的情況下,盡可能減少發(fā)射功率和天線增益,使電磁輻射降低到最小。
5.3 改變發(fā)射天線的下傾角
改變發(fā)射天線的下傾角,可以降低地面上的電磁輻射水平。
5.4 大面積種植樹木
在天線周圍或電磁場(chǎng)區(qū),大面積種植樹木,增加電磁波在媒介中的傳播衰減,防止人體受到輻射。
5.5 電磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的房間盡量不用作生活用房
在中波發(fā)射天線周圍電磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大約為10V/m,短波場(chǎng)源周圍電磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大約為4V/m的范圍內(nèi)的房間盡量不用作生活用房。
6 結(jié)語(yǔ)
高強(qiáng)度的電磁場(chǎng)是一重要的環(huán)境污染要素,而電磁波是能量流污染,看不到、聽不到、嗅不著、摸不著,但卻充滿了環(huán)境空間。所以,我們要加強(qiáng)相應(yīng)的科學(xué)管理,將其負(fù)面效應(yīng)控制在最小的影響程度。錦州市區(qū)數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)發(fā)射基站產(chǎn)生的電磁輻射低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值,不會(huì)對(duì)其周圍環(huán)境造成電磁輻射污染,也不會(huì)給人體造成不良影響。
參考文獻(xiàn)
[1] 趙家升,楊顯清,王園等.電磁場(chǎng)與波[M].成都,電子科技大學(xué)出版社,1997.
【關(guān)鍵詞】城市 電磁輻射 污染問題 防治對(duì)策
隨著城市化進(jìn)程的加快和現(xiàn)代電磁技術(shù),各種頻率的廣泛應(yīng)用城市空域電磁相互作用。公共建筑和甚至住宅,包括每個(gè)人類居住的地方受到了電磁輻射的侵?jǐn)_。目前,大多數(shù)城市電磁輻射環(huán)境質(zhì)量量總體上是好的,但超短波和微波輻射到周圍的環(huán)境造成一定的污染,電磁輻射水平接近上限,甚至社區(qū)綜合功率密度值出現(xiàn)嚴(yán)重超標(biāo)過的個(gè)別現(xiàn)象。
1 城市的電磁輻射源
電磁輻射被分為天然存在和人為產(chǎn)生兩個(gè)類別。超標(biāo)的自然和人為電磁波輻射會(huì)導(dǎo)致電磁輻射污染。在一般情況下,城市污染主要是指人為的電磁輻射污染,根據(jù)電磁的大小波頻率,人為電磁輻射可分為工頻輻射和射頻輻射,射頻電磁輻射釋放和比較寬譜的電磁輻射,影響范圍也大。在城市中,人們常說(shuō)的電磁輻射污染常常是指由人為污染的電磁輻射,由于不一致頻率的電磁波,電磁輻射的人可分為兩種輻射源,射頻和工頻。射頻輻射的一個(gè)更大的范圍內(nèi)的電磁輻射源,所述電磁波譜由廣泛,高頻發(fā)射。在城市,各種電磁發(fā)射系統(tǒng),工頻輻射系統(tǒng),利用電磁能量的工業(yè),科學(xué),醫(yī)療設(shè)備,甚至包括一些設(shè)備,都是潛在的城市污染或電磁輻射源。
從表1可以看出,對(duì)干城市來(lái)說(shuō),電磁輻射污染源的分布廣泛、品種多,與人們的日常生活息息相關(guān),移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、雷達(dá)等,在電磁輻射水平上作出了不小的貢獻(xiàn),而對(duì)于我們經(jīng)常所處的室內(nèi)空間來(lái)說(shuō),室內(nèi)線路的布置、所使用的電子設(shè)備等,都是我們電磁輻射污染的來(lái)源。
2 城市電磁輻射污染現(xiàn)狀
2.1 城市電磁輻射糾紛逐漸增多
隨著安全意識(shí),人們輻射防護(hù)意識(shí)也越來(lái)越強(qiáng),電磁輻射對(duì)生活和周邊環(huán)境存在嚴(yán)重的影響,引起了人們的重視。因此,關(guān)于電磁輻射污染引起的糾紛呈現(xiàn)出上升趨勢(shì),其中包括:高壓輸電建立在居住擁擠的地方,移動(dòng)通信基站建設(shè)中的社區(qū),電磁輻射污染造成的人身傷害等。所有這些情況,使電磁輻射污染糾紛越來(lái)越多。
2.2 電磁輻射源離居民的活動(dòng)距離越來(lái)越近
在城市建設(shè),發(fā)展和建設(shè)的速度不斷加快,和電磁輻射設(shè)施是分不開的,電磁輻射設(shè)施和人的關(guān)系越來(lái)越密切。例如,廣播電視,建在城市的無(wú)線通信,使社區(qū)輻射強(qiáng)度增加。城市電網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目的建設(shè),特高壓輸變電設(shè)備接近住宅區(qū),電壓增加,由危害人們的身體健康。不僅如此,高層建筑的衛(wèi)星天線,高層建筑還會(huì)產(chǎn)生電磁污染;此外,電磁噪聲對(duì)人體的健康有著很大的影響。
2.3 城市電磁輻射設(shè)施的逐漸增加環(huán)境的敏感性
電磁輻射設(shè)施的城市和廣播通訊技術(shù)的發(fā)展,縮短與市民的距離,電磁輻射的敏感性變得增強(qiáng)。主要表現(xiàn)為:城市擴(kuò)張使得一些廣播電視和無(wú)線電通信發(fā)射臺(tái)逐漸新城被住宅區(qū)包圍,引起局部生活輻射強(qiáng)度高;城市用電需求的增加和電網(wǎng)改造工程的實(shí)施,使大量的高壓輸變電設(shè)施納入城市地區(qū),電壓等級(jí)不斷升高,產(chǎn)生高頻電磁場(chǎng)可能會(huì)對(duì)公眾健康產(chǎn)生不利影響,除了其產(chǎn)生的噪聲可能與廣播和無(wú)線電通訊造成干擾;通信技術(shù)的發(fā)展使得通信基站被居民區(qū)所包圍,雖然單個(gè)基站的功率小,但它將使這個(gè)城市有很多通信基站電磁領(lǐng)空的增長(zhǎng),此外,一些高層建筑建在微波定向天線衛(wèi)星天線等的頂部,很容易導(dǎo)致電磁污染的高層建筑;城市交通交通要道的電磁噪聲的快速發(fā)展不斷增加,交通路口在高峰時(shí)段的交通,電磁噪聲值可達(dá)40―50dBμv/m。
3 對(duì)策與建議
(1)進(jìn)一步完善城市電磁輻射管理的法律制度。為規(guī)范電磁輻射設(shè)施的輻射水平,提高電磁輻射環(huán)境監(jiān)管能力,并為解決電磁糾紛提供標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)支持,應(yīng)加快出臺(tái)統(tǒng)一的電磁輻射防護(hù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)電磁輻射的危害性,并借鑒國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)限值,在總結(jié)電磁輻射設(shè)施的輻射水平及我國(guó)城市電磁輻射環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上,同時(shí),還應(yīng)出臺(tái)相關(guān)電磁輻射安全管理導(dǎo)則,明確主要輻射設(shè)施的建造使用規(guī)范,管理要求,環(huán)境影響評(píng)價(jià)范圍等內(nèi)容。(2)加強(qiáng)電磁輻射環(huán)境管理。為保護(hù)環(huán)境安全和公眾健康,促進(jìn)各類電磁輻射設(shè)施的規(guī)范”有序發(fā)展,需切實(shí)加強(qiáng)對(duì)電磁輻射環(huán)境的管理。首先要嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家相關(guān)法律法規(guī)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,落實(shí)電磁輻射設(shè)施環(huán)境影響評(píng)價(jià)制度、審批制度、“三同時(shí)”制度、監(jiān)測(cè)制度、公眾參與制度等。其次要明確城市空域電磁波發(fā)展規(guī)劃,并將其納人城市建設(shè)總體規(guī)劃,合理布局電磁發(fā)射設(shè)備,防止造成城市空域局部電磁污染,實(shí)施區(qū)域電磁輻射環(huán)境容量控制措施,對(duì)可能造成周邊輻射環(huán)境污染的中短波發(fā)射臺(tái)實(shí)施異地搬遷,對(duì)微波天線等輻射源周圍的建筑物高度予以限制,控制室內(nèi)微蜂窩基站天線的懸掛高度及影響半徑。
參考文獻(xiàn):
【關(guān)鍵詞】電磁輻射 移動(dòng)通信 基站 安全距離
1 引言
近幾年來(lái),某些區(qū)域移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)差成為用戶投訴的焦點(diǎn),可一旦運(yùn)營(yíng)商去這些區(qū)域增設(shè)移動(dòng)通信基站,卻又遭到用戶集體反對(duì)。投訴多和建站難成為困擾電信運(yùn)營(yíng)商的兩難問題,電信運(yùn)營(yíng)商的通信保障能力正因基站建設(shè)難而下降。以上海移動(dòng)為例,10年來(lái)手機(jī)用戶增長(zhǎng)了10倍,話務(wù)量猛增了300%,但是移動(dòng)基站數(shù)在內(nèi)環(huán)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(dòng)一共有177座基站因各種原因被迫關(guān)閉。造成這個(gè)兩難問題的原因之一是公眾對(duì)基站電磁輻射的恐懼。
隨著3G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè),更多的移動(dòng)通信基站將架設(shè)在人口密集的城市上空。為了科學(xué)認(rèn)識(shí)移動(dòng)基站的電磁輻射,消除公眾對(duì)基站的不安,有必要對(duì)基站電磁輻射及其對(duì)環(huán)境的影響進(jìn)行研究和分析。
2 移動(dòng)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(xiàn)象。基站電磁輻射一般是指室外部分的電磁輻射,室外部分主要由饋線(傳輸線)和天線組成。基站運(yùn)行時(shí),其發(fā)射天線將饋線中的高頻電磁能轉(zhuǎn)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(dòng)通信基站天線輻射電磁波的基本原理圖,導(dǎo)線載有交變電流時(shí),就可以形成電磁波的輻射,輻射能力與導(dǎo)線形狀和長(zhǎng)短有關(guān)。如果兩導(dǎo)線的距離很近,那么導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)幾乎可以抵消,因而輻射很微弱;將兩導(dǎo)線逐漸張開,導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)疊加,輻射隨之逐漸增強(qiáng),直至兩導(dǎo)線電流方向一致時(shí)達(dá)到最強(qiáng)。當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí),導(dǎo)線的電流很小,輻射很微弱;當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度等于1/4波長(zhǎng)時(shí),輻射最強(qiáng),稱為半波對(duì)稱振子。實(shí)際的天線是由振子疊放而成的。
移動(dòng)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(nèi)部加反射板或振子疊放而實(shí)現(xiàn)的。基站天線方向性的選擇可以滿足不同區(qū)域的電磁輻射的需要,例如鄉(xiāng)村大區(qū)制的站型選用全向天線,而城區(qū)小區(qū)制的站型選用定向天線。
作為移動(dòng)通信系統(tǒng)的重要組成部分,基站天線在提高移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和網(wǎng)絡(luò)營(yíng)運(yùn)指標(biāo)中起著重要作用,同時(shí)帶來(lái)的問題是公眾對(duì)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(biāo)準(zhǔn)
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(shè)備、系統(tǒng)性能降低,還可能對(duì)有生命或無(wú)生命的物質(zhì)產(chǎn)生損害,這就是電磁輻射污染。
當(dāng)人體暴露在電磁波環(huán)境中,不同波段的電磁波會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不同的生物效應(yīng),可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)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(chǎng),它們是穩(wěn)定而有序的,如果受到外界電磁波的干擾就會(huì)遭到破壞,人體正常循環(huán)機(jī)能隨之遭到一定程度的損傷,長(zhǎng)期接受電磁輻射會(huì)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(chǎn)生斑痘等[1],公眾由此產(chǎn)生對(duì)電磁輻射的恐懼。
第5屆電磁輻射與健康國(guó)際研討會(huì)(2009,杭州)的會(huì)議報(bào)告指出,低強(qiáng)度電磁波的生物學(xué)效應(yīng)及其作用機(jī)制至今還是一個(gè)困擾學(xué)術(shù)界的充滿爭(zhēng)議的問題,各國(guó)電磁輻射的衛(wèi)生學(xué)標(biāo)準(zhǔn)還存在著甚至上百倍的差異。對(duì)照一些組織和國(guó)家的公眾照射限值[2,3],發(fā)現(xiàn)我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格、更安全可靠。例如,在900MHz移動(dòng)通信頻段,中國(guó)環(huán)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)制定的公眾照射限值是450μw/cm2。國(guó)內(nèi)目前使用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要有:《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》(GB8702-88)、《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB9175-88)和《輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則-電磁輻射監(jiān)測(cè)儀器和方法》(H J/T10.2-1996)。
4 移動(dòng)通信基站電磁輻射對(duì)環(huán)境的影響因素
移動(dòng)通信基站電磁輻射對(duì)環(huán)境的影響因素很復(fù)雜,包括天線性能、高度、距離、角度、環(huán)境背景、基站形狀、話務(wù)狀況等等。
為了分析移動(dòng)通信基站對(duì)居民生活環(huán)境產(chǎn)生的電磁輻射污染狀況,胡冀等通過比較測(cè)量,得出的結(jié)論是[4]:電磁暴露小區(qū)的電磁輻射強(qiáng)度明顯高于對(duì)照小區(qū),但平均值都在GB9175-88的一級(jí)安全范圍內(nèi)(10μw/cm2);安裝鋁合金防盜網(wǎng)具有良好的電磁場(chǎng)屏蔽作用;同時(shí)建有兩個(gè)通信基站的小區(qū),兩者所產(chǎn)生的電磁輻射在某一區(qū)域范圍可產(chǎn)生電磁場(chǎng)疊加現(xiàn)象,使輻射強(qiáng)度增加;個(gè)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(nèi),電磁輻射功率密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一級(jí)安全范圍,可達(dá)到20.44μw/cm2,但也在GB9175-88的二級(jí)中間區(qū)容許范圍內(nèi)(40μw/cm2)。
此外研究還發(fā)現(xiàn),天線主瓣方向區(qū)域電磁輻射不一定較高,副瓣方向區(qū)域電磁輻射也不一定較低。這其實(shí)并沒有與理論相違背,因?yàn)榄h(huán)境地形、地貌、建筑物鋼筋水泥結(jié)構(gòu)、空中架設(shè)的電線等等,都將對(duì)電磁波產(chǎn)生反射、繞射、折射、散射和吸收,從而使得電磁輻射強(qiáng)度的分布復(fù)雜化。
通過物理學(xué)的觀點(diǎn)分析,基站發(fā)射電磁波的功率密度隨距離的增大而減小,而事實(shí)并非如此,在近距離范圍(30m內(nèi)),由于上述環(huán)境地形等因素的影響,電磁波的功率密度隨距離的變化規(guī)律很復(fù)雜,往往在某處達(dá)到最高值。以某移動(dòng)基站為例[5],在不同時(shí)間對(duì)距離與功率密度的關(guān)系進(jìn)行測(cè)量分析,關(guān)系曲線如圖2所示。對(duì)特定基站而言,在某一固定距離處,功率密度還與時(shí)間有關(guān),也即與話務(wù)量有關(guān),如圖3所示,凌晨話務(wù)量低,功率密度也低,功率密度整體上隨話務(wù)量的增加而增加。
5 移動(dòng)通信基站安全距離的理論計(jì)算方法[6~8]
由于移動(dòng)通信基站發(fā)射電磁波的功率密度分布不僅與基站性能指標(biāo)有關(guān),還與周邊環(huán)境、話務(wù)量因素等有關(guān),因此,移動(dòng)通信基站安全距離的計(jì)算一直是個(gè)復(fù)雜的問題。下面根據(jù)國(guó)家環(huán)保局的H J/T10.2-1996中關(guān)于微波遠(yuǎn)場(chǎng)軸向功率密度計(jì)算公式進(jìn)行理論分析,這個(gè)計(jì)算公式的表達(dá)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(jī)頂發(fā)射功率,G(倍數(shù))為天線最大輻射方向的增益。
下面分析計(jì)算方法。圖4所示的一種基站天饋線系統(tǒng),基站設(shè)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(gè)頻點(diǎn),每個(gè)頻點(diǎn)有其固有的發(fā)射功率。載頻輸出饋線在需要耦合器時(shí)存在,耦合器的作用是將多個(gè)頻點(diǎn)的電磁波信號(hào)合到一根天線饋線上發(fā)送,具有一定的功率損耗。天線饋線一般比較長(zhǎng),也有一定的功率損耗,還需考慮避雷針和饋線接頭等帶來(lái)的損耗。天線向空間發(fā)射電磁波,天線的增益越大,發(fā)射電磁波的功率越強(qiáng)。
如前所述,每根載頻輸出線含有兩個(gè)頻點(diǎn),A點(diǎn)處的信號(hào)功率為每個(gè)頻點(diǎn)固有功率的2倍,兩根載頻饋線的信號(hào)耦合到B點(diǎn),耦合后的功率大小需考慮耦合器的損耗,兩個(gè)耦合器輸出的總信號(hào)經(jīng)過天線饋線后將再次損耗。也即,載頻輸出信號(hào)在C點(diǎn)的總功率應(yīng)考慮到耦合器與天線饋線的兩次損耗,式(1)中機(jī)頂發(fā)射功率P應(yīng)為損耗后的功率。
根據(jù)H J/T10.2-1996中電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn),對(duì)單個(gè)項(xiàng)目的影響必須限制在《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》(GB8702-88)公眾照射導(dǎo)出限值的若干分之一。在評(píng)價(jià)時(shí),對(duì)于由國(guó)家環(huán)境保護(hù)局負(fù)責(zé)審批的大型項(xiàng)目可取GB8702-88中功率密度限值的1/2;其他項(xiàng)目則取功率密度限制值的1/5作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),即移動(dòng)通訊基站的功率密度限值應(yīng)是8μw/cm2,即式(1)中Pd=8μw/cm2,這樣就可根據(jù)式(1)計(jì)算基站最大輻射方向上的安全距離了。
應(yīng)該指出,假如偏離最大輻射方向,天線增益將急劇下降,保護(hù)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(lái)功率的1/4),而穿過帶鋼筋的墻要衰減20dB(為原來(lái)功率的1/100);城市市區(qū)建筑物密集,安全距離應(yīng)比理論計(jì)算值小很多。此外,由于基站設(shè)備容量足夠,加上GSM系統(tǒng)有功率控制和非連續(xù)發(fā)射功能,天線全方位全功率發(fā)射電磁波的可能性幾乎是沒有的,也即實(shí)際的天線輻射功率要小很多,實(shí)際的安全距離遠(yuǎn)小于理論計(jì)算值,公眾不必對(duì)基站產(chǎn)生恐懼。
6 結(jié)束語(yǔ)
一方面,政府、企業(yè)和公眾應(yīng)該對(duì)電磁輻射產(chǎn)生的環(huán)境影響引起足夠的重視;另一方面,媒體應(yīng)該積極做好宣傳教育工作,消除公眾對(duì)電磁輻射的恐懼心理,使公眾合理科學(xué)地面對(duì)移動(dòng)通信基站的電磁輻射;此外,專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)加快新技術(shù)研發(fā),設(shè)計(jì)出更高標(biāo)準(zhǔn)的天線發(fā)射系統(tǒng),最大限度降低電磁輻射污染。
為了消除公眾的不安,創(chuàng)建和諧城市生活環(huán)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(yè)單位辦公大樓、公建配套設(shè)施、住宅建筑”的先后順序,將移動(dòng)通信基站建設(shè)納入城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和住宅建設(shè)的總體規(guī)劃中。
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【作者簡(jiǎn)介】
摘要:電磁輻射;危害;防護(hù)
1 電磁輻射及其污染
1.1 電磁輻射的定義電磁輻射的定義
一般情況下,電磁輻射通常是指被定義為能量以電磁波的形式通過空間傳播的現(xiàn)象。
。電磁波有不同頻率,可以按照頻率分類,從低頻率到高頻率,包括有無(wú)線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和γ射線等。
電磁波傳播的能量量子即光子的能量與電磁波的頻率成正比,γ射線、X射線頻率很高,其光子能量也很高,與物質(zhì)相互作用時(shí)能夠使原子電離,對(duì)人類健康和環(huán)境影響主要是以電離輻射的形式。所以將γ射線、X射線歸類到核輻射(電離輻射),我們通常所說(shuō)的電磁輻射應(yīng)當(dāng)是指可見光頻段及以下的電磁波,與物質(zhì)相互作用時(shí)不能夠直接使物質(zhì)發(fā)生電離。
《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》(GB 8702-88)中規(guī)定的適用頻率范圍為100kHz~300GHz。國(guó)標(biāo)《電磁兼容術(shù)語(yǔ)》GBT4365中也注釋“也可將電磁感應(yīng)引申包括在電磁輻射中”,所以在環(huán)境保護(hù)中有時(shí)也將高壓輸變電產(chǎn)生等電磁環(huán)境污染也納入電磁輻射中,但其本質(zhì)上并不是能量以已電磁波形式傳播的電磁輻射環(huán)境。
1.2 電磁輻射輻射污染
電磁輻射污染是指電磁場(chǎng)的能量流或電磁場(chǎng)強(qiáng)度超過國(guó)家規(guī)定的電磁環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),并影響他人健康或干擾他人正常生活、工作的現(xiàn)象。并非所有的電磁輻射對(duì)人類都是有害的。電磁輻射對(duì)人類生存所必須的,如太陽(yáng)光。電磁輻射來(lái)源主要有兩種,一種是自然本底電磁輻射,另一種是人類活動(dòng)產(chǎn)生的電磁輻射。電磁輻射防護(hù)主要是防止防護(hù)因人類活動(dòng)產(chǎn)生的電磁輻射污染的危害。
1.3 電磁輻射危害
電磁輻射對(duì)人的健康的危害主要有以下3種:
(1)對(duì)生物的熱效應(yīng)危害
主要是對(duì)生命體的蛋白質(zhì)和水分子等電解質(zhì)在變化的電磁場(chǎng)隨變化的電磁場(chǎng)組織振動(dòng)產(chǎn)生熱量,原理與微波爐加熱一樣。對(duì)熱效應(yīng)的科學(xué)研究已經(jīng)取得定量結(jié)果。
(2)對(duì)生物的非熱效應(yīng)危害。
如對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)的影響等。對(duì)非熱效應(yīng)的研究目前還只是定性的結(jié)果。
(3)對(duì)電子電器設(shè)備的干擾、損壞。
對(duì)于50Hz的工頻高壓輸變電系統(tǒng),能量要以電磁波形式以光速傳播,其波長(zhǎng)將達(dá)到幾千公里,遠(yuǎn)超過一般的輸變電線路長(zhǎng)度,難以形成有效的輻射系統(tǒng),所以其電磁環(huán)境影響主要不是電磁輻射,而是高壓準(zhǔn)靜電場(chǎng)和磁場(chǎng)以及放電產(chǎn)生的無(wú)線電干擾。我國(guó)《電磁輻射環(huán)境保護(hù)管理辦法》不將電壓在100千伏以下的送、變電系統(tǒng)和電流100安培以下的工頻系統(tǒng)列入電磁輻射建設(shè)項(xiàng)目和設(shè)備名錄。
1.4常見電磁輻射源
(1)(1)日常生活中的電磁輻射
存在電場(chǎng)、磁場(chǎng)變化的系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。家庭日常生活中接觸的常用家用電器,其電源頻率為50Hz,除了專門產(chǎn)生電磁輻射或者以電磁輻射為工作機(jī)理的電器設(shè)備外,其他設(shè)備產(chǎn)生的對(duì)人體有害的電磁輻射是可以忽略的。日常家庭生活接觸到的電磁輻射源主要任何電器只要通上電流就有電磁輻射,大到空調(diào)、電視機(jī)、電腦、為微波爐、加濕器,小到吹風(fēng)機(jī)、手機(jī)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等,像空調(diào)、電風(fēng)扇等設(shè)備是不會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有害的電磁輻射的、充電器,甚至接線板都會(huì)產(chǎn)生電磁輻射,但各種電器產(chǎn)生的輻射量不盡相同。依照《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》(GB8702-88) 等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的實(shí)測(cè)方法,采用EMR-300輻射測(cè)量?jī)x,在屏蔽的條件下,檢測(cè)出被測(cè)物品在最大輸出功率狀態(tài)下的電磁輻射量如表1所示。
(2)強(qiáng)主要的電磁輻射系統(tǒng)行業(yè)
IT:大量的計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不斷的向四周發(fā)射大量電磁波;雷達(dá)系統(tǒng);廣電:廣播、電視臺(tái)站的微波發(fā)射和接受系統(tǒng)大量的產(chǎn)生電磁波塔臺(tái);電信:為手機(jī)、小靈通及筆記本服務(wù)的移動(dòng)通訊基站等無(wú)線通訊系統(tǒng)也會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁輻射;電力:高壓輸電線路、變電站、發(fā)電廠以及其他電力設(shè)施周圍也會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁輻射;醫(yī)療:各種醫(yī)療、科研、衛(wèi)生和工業(yè)生產(chǎn)使用的高頻、超短波、微波理療設(shè)備,如工業(yè)高頻感應(yīng)爐等及各類頻譜儀都會(huì)產(chǎn)生大量的電磁污染。;交通:民航、鐵路以及遠(yuǎn)洋運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)動(dòng)力設(shè)備,信號(hào)接收設(shè)備也會(huì)生產(chǎn)大量的電磁污染;科研:很多實(shí)驗(yàn)設(shè)備裝置在試用過程中會(huì)發(fā)射能量驚人的電磁波。
2電磁輻射的危害
(1)影響生物組織
擾亂人體的自然生理節(jié)律。電磁波可擾亂人體的自然生理節(jié)律,引起頭痛、失眠、健忘等神經(jīng)衰弱癥狀;電磁波還能使人體熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)失調(diào),從而導(dǎo)致心率加快、呼吸障礙,對(duì)心血管疾病的發(fā)生發(fā)展起著“推波助瀾”的作用。由于電磁波具有穿透力,故不僅作用于體表,還可殃及深層組織和器官,往往人體還未感到體表組織疼痛,深層組織或器官已受到損傷。
干擾生物體的免疫功能。電磁波能干擾生物體的免疫功能,助長(zhǎng)癌細(xì)胞生長(zhǎng),使癌癥發(fā)病率增高。研究表明:電磁波與癌癥,尤其是腦痛和兒童白血病有一定聯(lián)系。
影響動(dòng)物生殖系統(tǒng)的功能。電磁波也能抑制動(dòng)物生殖細(xì)胞的發(fā)育,影響其生殖系統(tǒng)的功能。研究表明,功率密度為30~40Mv/cm2的微波照射對(duì)小白鼠生殖細(xì)胞有明顯的破壞作用,發(fā)育遲緩,曲細(xì)精管的細(xì)胞層次減少,發(fā)生過程障礙;有研究對(duì)視屏作業(yè)工人健康狀況的調(diào)查表明,視屏作業(yè)女工月經(jīng)異常發(fā)生率及異常妊娠經(jīng)過與結(jié)局的發(fā)生率明顯高于對(duì)照組,支持視屏作業(yè)可影響女工生殖機(jī)能的觀點(diǎn)。日本曾對(duì)電腦操作員作過調(diào)查,發(fā)現(xiàn)每周在電腦屏幕前工作20h以上的孕婦,比一般孕婦流產(chǎn)率高2倍。
(2)導(dǎo)致人體病變
對(duì)眼球晶狀體的影響:強(qiáng)功率電平微波照射可導(dǎo)致晶狀體蛋白質(zhì)凝固,形成白內(nèi)障。對(duì)血液生成的影響:表現(xiàn)為白血球總數(shù)的波動(dòng)及淋巴細(xì)胞和嗜酸性細(xì)胞減少。對(duì)內(nèi)分泌的影響:在性機(jī)能上男性表現(xiàn)為陽(yáng)痿,女性出現(xiàn)月經(jīng)周期紊亂,其他方面有甲狀腺腫大、碘攝取率增高、婦女乳汁分泌機(jī)能下降、糖代謝內(nèi)分泌紊亂等。對(duì)免疫力的影響:微波照射抑制了抗體形成甚至球蛋白抗體完全消失,還可以是機(jī)體的血清補(bǔ)體率升高和免疫球蛋白含量下降。
對(duì)心血管系統(tǒng)的影響:反映在心電圖上的一些指標(biāo)的改變,如心動(dòng)過緩、心動(dòng)過速、R波變寬、K值減少、局限性心室傳導(dǎo)阻滯增加、血壓波動(dòng)等。
對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響:除了改變大腦對(duì)體溫調(diào)節(jié)的控制功能外,主要還表現(xiàn)在:頭痛、全身無(wú)力、易疲勞、睡眠障礙、記憶力減退、易沖動(dòng)等。
電磁輻射對(duì)現(xiàn)代人心理的負(fù)面影響:許多作業(yè)人員知道自己所處工作環(huán)境存在一定程度的電磁輻射,但是不知道實(shí)際的輻射水平,產(chǎn)生了心理壓抑或者心理恐懼。
3電磁輻射防護(hù)
對(duì)電磁輻射的防護(hù)策略主要有四種:削減電磁輻射發(fā)射源強(qiáng),采取屏蔽措施,遠(yuǎn)離電磁輻射源,減少接觸時(shí)間。對(duì)不同頻段的輻射防護(hù)需要采用不同的方法。人類每天都在不斷接受大自然背景的電磁輻射,對(duì)日常生活中的電磁輻射不必談?shì)椛渥兩D壳皼]有確實(shí)的科學(xué)研究結(jié)果表明
3.1避免電器集中擺放
其實(shí)最簡(jiǎn)單的防輻射方法就是與家用電器、辦公設(shè)備、移動(dòng)電話等放射源保持適當(dāng)距離,不要把家用電器集中擺放形成“大輻射磁場(chǎng)”,同時(shí)減少與這些放射源的接觸頻率。各種家用電器、辦公設(shè)備、移動(dòng)電話等都應(yīng)盡量避免長(zhǎng)時(shí)間操作,同時(shí)盡量避免多種辦公和家用電器同時(shí)使用。
3.2避免置身電腦背面
電腦的擺放位置很重要。盡量別讓屏幕的背面朝著有人的地方,因?yàn)殡娔X輻射最強(qiáng)的是背面,其次為左右兩側(cè),屏幕的正面反而輻射最弱。
3.3 用水吸電磁波
室內(nèi)要保持良好的工作環(huán)境,如舒適的溫度、清潔流通的空氣等。因?yàn)樗俏针姶挪ǖ淖詈媒橘|(zhì),可在電器的周邊多放幾瓶水。不過,必須是塑料瓶和玻璃瓶的才行,絕對(duì)不能用金屬杯盛水。
3.4多吃抵御輻射的食品
人們?nèi)粘?yīng)該多吃一些綠色蔬菜。這是因?yàn)樾迈r蔬菜的堿性成分可使血液呈堿性,溶解沉淀于細(xì)胞內(nèi)的毒素,使之隨尿液排泄掉;海帶-海帶中含有一種海帶膠質(zhì)的物質(zhì),可促使侵入人體的放射性物質(zhì)從腸道排出;豬血-豬血的血漿蛋白豐富,血漿蛋白經(jīng)消化酶分解后,可與進(jìn)入人體的粉塵、有害金屬微粒發(fā)生反應(yīng),變成難以溶解的新物質(zhì)沉淀下來(lái),然后排出體外;綠豆-民間素有“綠豆湯解百毒”之說(shuō)。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究證實(shí),綠豆含有幫助排泄體內(nèi)毒物,加速新陳代謝的物質(zhì),可有效抵抗各種形式的污染;黑木耳-黑木耳的最大優(yōu)勢(shì)在于可以幫助排出纖維素物質(zhì),使這些有害纖維在體內(nèi)難以立足。
3.5嚴(yán)把采購(gòu)關(guān)
目前,國(guó)內(nèi)對(duì)電子產(chǎn)品的輻射有了嚴(yán)格的規(guī)定,如強(qiáng)制執(zhí)行的3C認(rèn)證就是其中之一,但該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于零售的機(jī)箱產(chǎn)品是無(wú)效的(機(jī)箱本身并不是輻射源),而且從實(shí)際情況來(lái)看,要在電腦等產(chǎn)品設(shè)計(jì)中完全杜絕輻射是不現(xiàn)實(shí)的。因此,我們?cè)谫?gòu)買電器時(shí)一定要選擇通過質(zhì)量認(rèn)證的品牌產(chǎn)品。比如,顯示器可以購(gòu)買通過TCO認(rèn)證的、機(jī)箱選擇大品牌廠商的。
3.6使用防輻射裝備
現(xiàn)在市場(chǎng)上推出了一些民用防電磁輻射產(chǎn)品,正常人群在普通的家庭和辦公場(chǎng)所需要采取特別的電磁輻射防護(hù)措施。
對(duì)于手機(jī)不要長(zhǎng)期近距離放在頭部接聽;對(duì)微波爐保持一定距離并關(guān)閉微波爐門;無(wú)線路由器、無(wú)線網(wǎng)卡不使用時(shí)關(guān)閉。對(duì)于普通的無(wú)線通信基站,一般不要和基站天線處于同一高度,應(yīng)當(dāng)?shù)陀诨咎炀€并保持30米以上的距離。如孕婦防輻射服,防輻射馬甲、防輻射襯衫、防輻射圍裙、防輻射屏、防輻射眼鏡等。我們可以根據(jù)自己的情況加以選用。如果在強(qiáng)輻射區(qū)工作或需要特殊保護(hù)的人,就要選擇專業(yè)防輻射產(chǎn)品來(lái)避免電磁輻射。盡管電磁輻射無(wú)時(shí)不在、無(wú)處不在,但只要掌握足夠的輻射知識(shí)和電器產(chǎn)品的正確使用方法,
我們完全不用為周圍的電磁輻射感到恐慌。根據(jù)國(guó)家環(huán)境保護(hù)部的《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》,電場(chǎng)強(qiáng)度如果低于每米40伏應(yīng)該就是安全的。即使超過這個(gè)數(shù)值也不一定產(chǎn)生危害,這根據(jù)個(gè)人的抵抗力和接觸的時(shí)間、距離等情況而定。所以說(shuō)我們只要正確對(duì)待,合理利用,采取適當(dāng)?shù)钠帘畏雷o(hù)措施,就可以大大降低電磁輻射影響,盡情享受它給我們的生活帶來(lái)的無(wú)限便利。
4結(jié)語(yǔ)
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,各種產(chǎn)生電磁輻射的設(shè)備無(wú)線電技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于國(guó)防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、通訊、信息產(chǎn)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域并深入到千家萬(wàn)戶,它給人類創(chuàng)造了巨大的物質(zhì)文明,但同時(shí)也把人們帶進(jìn)了一個(gè)充滿人造電輻射的環(huán)境也不可避免的對(duì)電磁環(huán)境產(chǎn)生一定不利影響。它是續(xù)廢水、廢氣、噪聲污染之后的又一大影響居民身體健康環(huán)境的重要污染但只要科學(xué)合理地采取防護(hù)措施,電磁輻射的環(huán)境影響是可以控制的,是安全的。
參考文獻(xiàn):
【關(guān)鍵詞】模擬小信號(hào) 電磁兼容 稱重系統(tǒng)
電磁兼容性(EMC)是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行并不對(duì)其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無(wú)法忍受的電磁干擾的能力。因此,EMC包括兩個(gè)方面的要求:一方面是指設(shè)備在正常運(yùn)行過程中對(duì)所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過一定的限值;另一方面是指設(shè)備對(duì)所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度,即電磁敏感性[1-2]。
公路用稱重設(shè)備所使用的電磁環(huán)境較為復(fù)雜。一方面,設(shè)備工作在公路旁要承受各種車輛發(fā)出電磁干擾;另一方面,隨著車輛的增多車載通訊設(shè)備(車載電臺(tái)、對(duì)講機(jī))日益增多也對(duì)稱重設(shè)備的電磁兼容提出了較高的要求。因此,國(guó)家相關(guān)管理部門對(duì)稱重設(shè)備也作出了相應(yīng)的國(guó)標(biāo)要求,即中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程JJG907-2006《動(dòng)態(tài)公路車輛自動(dòng)衡器》中作出了明確的要求[3],所有銷售設(shè)備須滿足IEC 61000-4中的電磁兼容要求。
1 稱重設(shè)備原理
稱重設(shè)備要通過國(guó)標(biāo)的電磁兼容,須從設(shè)備的組成入手,了解設(shè)備的工作原理、信號(hào)傳輸及易受電磁影響的電路,故須先了解分析各種稱重設(shè)備的工作原理。
目前市場(chǎng)上在售的公路動(dòng)態(tài)稱重設(shè)備主要有寬彎板動(dòng)態(tài)秤、窄彎板動(dòng)態(tài)秤、石英動(dòng)態(tài)秤、單臺(tái)面動(dòng)態(tài)秤、整車式動(dòng)態(tài)秤、雙臺(tái)面動(dòng)態(tài)秤、軸組式動(dòng)態(tài)秤等,雖然各種秤的外觀不同,但其稱重原理框相同,稱重設(shè)備的原理框圖如圖1所示:
圖1 稱重原理框圖
從電壓信號(hào)傳輸?shù)慕嵌葋?lái)分析,壓力傳感器由電壓激勵(lì)輸出電壓,最大輸出電壓值在幾十毫伏,且實(shí)際應(yīng)用中壓力傳感器到信號(hào)放大器的距離較遠(yuǎn)(10米以上),之后經(jīng)放大傳輸至AD數(shù)字轉(zhuǎn)換器、CPU、顯示輸出。
2 電磁兼容檢測(cè)
依據(jù)國(guó)標(biāo)JJG907-2006要求稱重設(shè)備的電磁兼容檢測(cè)包含短時(shí)電源電壓降低、電快速瞬變脈沖群、浪涌電壓、靜電放電、抗電磁場(chǎng)輻射、直流供電的抗干擾 兩項(xiàng)檢測(cè)內(nèi)容,其中抗電磁場(chǎng)輻射是最難通過的,其余檢測(cè)項(xiàng)在選擇有EC、FC認(rèn)證的電源基本就可以通過。
抗電磁場(chǎng)輻射試驗(yàn)須在微波暗室進(jìn)行。微波暗室可隔離外界紛雜的電磁信號(hào),同時(shí)可提供單一源的、指定頻率的電磁輻射。微波暗室,為了檢測(cè)產(chǎn)品的電磁兼容性,產(chǎn)品必須在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試。理想的輻射場(chǎng)地是無(wú)限大的良好的導(dǎo)電地平面構(gòu)成的,這是因?yàn)榻饘倬W(wǎng)(板)對(duì)電波產(chǎn)生全反射。在一定條件下,即反射角較小時(shí),反射系數(shù)|R|≈1 ,不同介質(zhì)平面的反射系數(shù)值也不同,故用金屬地平面可使測(cè)量數(shù)據(jù)可靠,也使不同地區(qū)測(cè)量的數(shù)據(jù)具有可比性。國(guó)際上是以開闊測(cè)試場(chǎng)作為電磁輻射的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地,但是,由于現(xiàn)代生活環(huán)境中很難找到理想的開闊場(chǎng),因此,微波暗室,就成為一種非常普及的代替環(huán)境。隨著微波技術(shù)的發(fā)展,為了進(jìn)行各種微波測(cè)量,要求模擬電磁波在自由空間傳播的環(huán)境條件,微波無(wú)反射室即微波暗室也正是針對(duì)這一需要而研制的。電波暗室主要用于輻射無(wú)線電騷擾(EMI)和輻射敏感度(EMS)測(cè)量,電波暗室的尺寸和射頻吸波材料的選用主要由受試設(shè)備(EUT)的外形尺寸和測(cè)試要求確定,分3m法或10m法。微波暗室可以用于天線、電磁兼容、雷達(dá)截面測(cè)量、無(wú)線電控制設(shè)備的對(duì)接試驗(yàn),以及各種類型的電磁模擬試驗(yàn)等[4-5]。
3 電磁兼容試驗(yàn)及分析
試驗(yàn)前須準(zhǔn)備場(chǎng)地及調(diào)試測(cè)試區(qū)域的場(chǎng)強(qiáng)符合IEC 61000-4-3要求,試驗(yàn)時(shí)稱重設(shè)備距離輻射天線3m處放置,第一次測(cè)試稱重的結(jié)果受電磁輻射的影響很大,分析其主要原因是壓力傳感器、信號(hào)放大器、AD轉(zhuǎn)換器、、數(shù)據(jù)處理模塊都是通過一根線連接,造成單端接地的現(xiàn)象,且設(shè)備外殼和大地沒有嚴(yán)格的隔離開。所以在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了改進(jìn):①放大器與AD轉(zhuǎn)換器的屏蔽外殼與電源地嚴(yán)格分開;②壓力傳感器電纜外加金屬屏蔽網(wǎng),并與其他設(shè)備的屏蔽外殼相連;③所有的模擬、數(shù)字模塊共地,并用同一屏蔽殼屏蔽;④模擬模塊和數(shù)字模塊電源分開獨(dú)立供電;⑤放大器模塊前端加RC、LC濾波電路。經(jīng)過上述改進(jìn)后,再次測(cè)試設(shè)備的電磁兼容性,經(jīng)試驗(yàn)滿足國(guó)標(biāo)要求。
4 結(jié)語(yǔ)
稱重設(shè)備中存在模擬小信號(hào)極易受到干擾,其抗電磁輻射干擾是個(gè)難點(diǎn);但只要做到有與電壓負(fù)極隔離的封閉嚴(yán)密屏蔽外殼;減小或消除模擬與數(shù)字信號(hào)的串?dāng)_以及嚴(yán)密的濾波電路;與大地的良好接觸、選擇較好的認(rèn)證電源等措施,稱重的電磁兼容也是可以做到的。
參考文獻(xiàn):
[1]錢振宇.3C認(rèn)證中的電磁兼容測(cè)試和對(duì)策[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004.
[2]劉培國(guó),侯冬云.電磁兼容基礎(chǔ)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2008.
[3]陳淑鳳,馬曉慶 等.電磁兼容試驗(yàn)技術(shù)[M].北京:北京郵電大學(xué)出版社,2001.
關(guān)鍵詞:電氣設(shè)備;電磁污染;環(huán)境危害;防護(hù)
引言
隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn),科學(xué)技術(shù)飛躍進(jìn)步,生產(chǎn)自動(dòng)化程度快速提高。供配電系統(tǒng),電氣設(shè)備、電子設(shè)備也隨之高速發(fā)展,為提高生產(chǎn)力起到了巨大作用。但是伴隨而來(lái)的電氣設(shè)備、電子設(shè)備對(duì)環(huán)境的影響也不容忽視。科學(xué)技術(shù)是一把雙刃劍,它在為我們創(chuàng)造高效率、高質(zhì)量生活的同時(shí),也毫不客氣地讓人類付出了環(huán)境的代價(jià)。
電氣設(shè)備對(duì)環(huán)境的影響主要有電磁污染、無(wú)線電干擾、電壓高次諧波、電流高次諧波、空氣污染、噪聲污染、事故及檢修對(duì)環(huán)境的污染、及腐蝕污染等。其中電磁污染已成為公認(rèn)的繼大氣污染、水質(zhì)污染、噪聲污染之后的第四大污染,倍受關(guān)注。
1 電磁污染
1.1 電磁污染的定義
電磁輻射是指能量以電磁波的形式通過空間傳播的現(xiàn)象。交流電在其周圍都要形成交變的電場(chǎng),交變的電場(chǎng)又產(chǎn)生交變的磁場(chǎng),交變的磁場(chǎng)又產(chǎn)生交變的電場(chǎng),這種交變的電場(chǎng)與交變的磁場(chǎng)相互垂直,以源為中心向周圍空間交替地產(chǎn)生并以一定的速度傳播,即為電磁波。
電磁輻射達(dá)到一定量級(jí)時(shí)就形成電磁污染。我們工作生活的自動(dòng)化程度非常高的工廠、車間,是一個(gè)變化多端的電磁環(huán)境。電磁輻射是以電磁波的形式在空間環(huán)境中傳播,它是一種運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì),沒有靜止的質(zhì)量。不像建筑物、機(jī)械設(shè)備、生產(chǎn)原材料那樣可以靜止的安放在某一空間,有其固定的體積和重量。電磁波是看不見、聽不著、摸不到的,但是卻確實(shí)存在,可以用儀器探測(cè)到。正是電磁波具有不獨(dú)占空間,不存在空間物理外形互斥這一特殊屬性,使得我們所處生產(chǎn)空間電磁環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜,可能形成明顯或嚴(yán)重的電磁輻射污染。
電磁污染包括各種天然的和人為的電磁波干擾和有害的電磁輻射。電磁輻射主要指射頻電磁輻射。電磁污染又被稱為頻譜污染或電噪聲污染。
1.2 電磁污染的來(lái)源
構(gòu)成電磁污染的電磁輻射首先產(chǎn)生于天然的電磁環(huán)境,包括來(lái)自行星、恒星和銀河系即宇宙方面的電磁輻射;來(lái)自于大氣層、電離層、地面磁場(chǎng)和地球電磁輻射,如雷電、火山噴發(fā)、地震。人為電磁輻射,有電波發(fā)射設(shè)施,通信設(shè)施,各種高頻設(shè)備,交通設(shè)備,電力設(shè)備,家用電器等等。
這里主要研究供配電系統(tǒng)和電氣設(shè)備所產(chǎn)生的電磁污染及電噪聲。
1.2.1 輸配電系統(tǒng)、電氣設(shè)備放電所造成的污染源
(1)在送配電系統(tǒng)中,高壓線、大電流會(huì)引起的靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)、大地泄露電流等情況,使得周圍的電荷在空氣介質(zhì)中發(fā)生移動(dòng),都會(huì)造成電暈放電污染。電暈放電,是電極間的氣體還沒有被擊穿,電荷在高電壓的作用下發(fā)生移動(dòng)而進(jìn)行的放電,放電的現(xiàn)象是:在黑暗中可以看到電極的尖端有藍(lán)色的光暈。
(2)輝光放電,在生產(chǎn)生活中用以照明的日光燈,裝飾用的霓虹燈,和氖穩(wěn)壓管、氦氖激光管等設(shè)備在工作的過程中,都會(huì)產(chǎn)生輝光放電。輝光放電是指低壓氣體中顯示輝光的氣體放電現(xiàn)象。輝光放電包括正常輝光和反常輝光兩個(gè)過程階段。
(3)弧光放電,在工業(yè)上用于冶煉、金屬焊接和高熔點(diǎn)金屬的切割,在醫(yī)學(xué)上用作紫外線源(汞弧燈),在地鐵和電氣鐵路工作時(shí),及等大電流電路開關(guān)接通、斷開時(shí)都會(huì)產(chǎn)生的弧光放電。弧光放電,呈現(xiàn)弧狀白光并產(chǎn)生高溫的氣體放電現(xiàn)象。無(wú)論在稀薄氣體、金屬蒸氣或大氣中,當(dāng)電源功率較大,能提供足夠大的電流(幾安到幾十安),使氣體擊穿,發(fā)出強(qiáng)烈光輝,產(chǎn)生高溫(幾千到上萬(wàn)度),這種氣體自持放電的形式就是弧光放電。
(4)火花放電,雷電就是自然界中大規(guī)模的火花放電。工業(yè)上各種燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng),應(yīng)用電路的整流器,工業(yè)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)的放電管都會(huì)產(chǎn)生火花放電。當(dāng)高壓電源的功率不太大時(shí),高電壓電極間的氣體被擊穿,出現(xiàn)閃光和爆裂聲的氣體放電現(xiàn)象。由于氣體擊穿后突然由絕緣體變?yōu)榱紝?dǎo)體,電流猛增,而電源功率不夠,因此電壓下降,放電暫時(shí)熄滅,待電壓恢復(fù)再次放電。所以火花放電具有間隙性。火花放電時(shí),碰撞電離并不發(fā)生在電極間的整個(gè)區(qū)域內(nèi),只是沿著狹窄曲折的發(fā)光通道進(jìn)行,并伴隨爆裂聲。
1.2.2 工頻交變電磁場(chǎng)源
工頻電磁場(chǎng),任何一種接通電源的交流電器設(shè)備周圍,輸電線、電線周圍都會(huì)產(chǎn)生工頻電磁場(chǎng)。如車間的機(jī)床、顯示屏,電視機(jī)、計(jì)算機(jī)等等。甚至是電器接通、關(guān)閉的時(shí)候,都會(huì)產(chǎn)生短暫的電磁場(chǎng)脈沖。這種電磁場(chǎng)是工作的工頻交流電產(chǎn)生的,頻率和工頻交流電相同,被稱作工頻電磁場(chǎng)。
1.2.3 射頻輻射場(chǎng)源
高頻熱處理、焊接、冶煉;半導(dǎo)體材料加工;食品工業(yè)用的高頻爐;塑料制品的熱合、木材、棉紗烘干,橡膠硫化等工業(yè)生產(chǎn)都會(huì)產(chǎn)生電磁射頻輻射。在我們的通信和生活中射頻波波段的電磁波更是比比皆是。如:雷達(dá)導(dǎo)航、探測(cè)、通訊、微波加熱(微波爐)、電視、核物理科學(xué)研究。
射頻輻射是非電離輻射的一部分,頻率在100kHz~300GHz的電磁輻射(高頻是頻率由100kHz~300MHz的電磁波;微波是頻率由300MHz~300GHz的電磁波。)又稱無(wú)線電波。
2 電磁輻射污染的危害
2.1 電磁輻射污染的特點(diǎn)
2.1.1 危害性
電磁輻射的危害性主要表現(xiàn)在對(duì)電磁環(huán)境內(nèi)的電氣設(shè)備電子裝置產(chǎn)生干擾。對(duì)周圍人員的健康損害兩個(gè)方面。
2.1.2 潛伏性
電磁輻射污染屬于能量流污染,這一污染很難被人感知,部分電磁輻射污染的危害性仍然未被人們所認(rèn)識(shí),因此,其危害性或者說(shuō)電磁輻射污染的特點(diǎn)存在危害的潛伏性。
2.1.3 不可預(yù)測(cè)性
關(guān)于電磁輻射與人體致病之間的致病機(jī)理還沒有科學(xué)上的定論。電磁輻射污染對(duì)人體的作用還沒有清楚的得到認(rèn)識(shí),具有一定的不可預(yù)測(cè)性。如國(guó)際輻射保護(hù)協(xié)會(huì):“目前流行病學(xué)研究無(wú)法證實(shí)暴露在電磁場(chǎng)與癌癥有關(guān)聯(lián)。”;世界健康組織:“暴露在極低頻電磁場(chǎng)不會(huì)產(chǎn)生生理影響。”
2.1.4 隱蔽性
在我們工作、生活中,輻射源很多,輸配電線路、電氣設(shè)備、電腦、電視機(jī)、空調(diào)、微波爐、手機(jī)等等,都會(huì)產(chǎn)生電磁輻射,而電磁波是看不見、聽不著、摸不到的,但是卻確實(shí)存在,可以用儀器探測(cè)到。正是電磁波具有不獨(dú)占空間,不存在空間物理外形互斥這一特殊屬性電磁輻射污染常常被人們所忽視,具有一定的隱蔽性。
2.2 電磁污染對(duì)環(huán)境的影響
電磁污染環(huán)境產(chǎn)生電磁干擾,經(jīng)過科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐證明可以使電氣設(shè)備、電子設(shè)備控制裝置及過程測(cè)量裝置性能下降、工作不正常或發(fā)生故障。高電平電磁感應(yīng)和輻射可以引起易燃易爆物質(zhì)、揮發(fā)性液體或氣體爆炸性介質(zhì)發(fā)生意外爆炸或燃燒。電磁輻射對(duì)生態(tài)環(huán)境也有一定的危害。
2.3 電磁污染對(duì)人體的影響
電磁污染危害人體健康,特別是電磁輻射和微波對(duì)人體危害最大。若長(zhǎng)期生活在電磁污染的環(huán)境中,由于磁場(chǎng)的改變,人會(huì)出現(xiàn)乏力、記憶力減退為主的神經(jīng)衰弱癥候群和心悸、心前區(qū)疼痛、胸悶、易激動(dòng)和月經(jīng)紊亂等癥狀。
科學(xué)家經(jīng)過15年的研究發(fā)現(xiàn),細(xì)胞膜對(duì)電磁輻射相當(dāng)敏感,由此會(huì)產(chǎn)生生物化學(xué)改變,導(dǎo)致細(xì)胞的激素、蛋白質(zhì)等生產(chǎn)速度變化。不管這些細(xì)胞自身是否有危害,都對(duì)其他細(xì)胞的功能導(dǎo)致連鎖反應(yīng),出現(xiàn)功能障礙。引起眼部其他疾病等;破壞的生精能力,導(dǎo)致不孕癥;引起心血管功能改變。兒童的神經(jīng)系統(tǒng)嬌嫩,若遭受到強(qiáng)大的電磁輻射后,使大腦發(fā)育遲緩,生物鐘調(diào)節(jié)紊亂,人會(huì)出現(xiàn)乏力、記憶力減退為主的神經(jīng)衰弱癥候群。
3 電磁污染的防護(hù)措施
3.1 電磁污染的防護(hù)原理
3.1.1 嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家有關(guān)設(shè)備輻射標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)家環(huán)境保護(hù)局1988-03-11批準(zhǔn),1988-06-01實(shí)施了《國(guó)家電磁輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》。
3.1.2 必須從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、屏蔽及吸收等角度入手,采取治本與治標(biāo)相結(jié)合的方案,減少污染源,防止電磁輻射污染與危害
3.1.3 加強(qiáng)電氣系統(tǒng)及裝置的抗干擾設(shè)計(jì),使系統(tǒng)或裝置既不因外界電磁干擾、誤動(dòng)作或喪失功能,也不向外界發(fā)送過大的電磁、電噪聲干擾。其設(shè)計(jì)原則為:(1)抑制噪聲源,直接消除干擾產(chǎn)生原因;(2)切斷電磁干擾的傳遞途徑,提高途徑對(duì)電磁干擾的衰減作用;(3)加強(qiáng)設(shè)備抗干擾能力,降低噪聲敏感度。
3.1.4 工業(yè)布局應(yīng)當(dāng)合理,使電磁污染源遠(yuǎn)離居民稠密區(qū)和對(duì)電磁污染敏感的重要設(shè)備區(qū)。
3.2 電磁污染的防護(hù)措施
對(duì)已進(jìn)入環(huán)境中的電磁污染采取技術(shù)防范措施,避免對(duì)生產(chǎn)和日常生活產(chǎn)生干擾。
3.2.1 工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)中應(yīng)用的電磁輻射設(shè)備,出廠時(shí)必須具有滿足“無(wú)線電干擾限值”的證明書。運(yùn)行時(shí)應(yīng)定期檢查這些設(shè)備的漏能水平,不得在高漏能水平下使用,從根本上治理電磁污染源。如在變電所中,當(dāng)電壓大于35kV時(shí)一般不采用矩形母線,而采用圓形或管形母線;在線路施工中,應(yīng)避免造成導(dǎo)線的損傷,出現(xiàn)毛刺等。
3.2.2 合理布局,使污染源遠(yuǎn)離居民稠密區(qū),設(shè)置安全帶、植樹造林、用能吸收電磁輻射的材料進(jìn)行屏蔽防護(hù),提高途徑對(duì)電磁干擾的衰減作用。
3.2.3 加強(qiáng)個(gè)人防護(hù),如穿具有屏蔽功能的工作服、戴具屏蔽功能的工作帽和眼鏡等一切必要的安全生產(chǎn)防護(hù)措施。
4 結(jié)束語(yǔ)
電氣設(shè)備、電子設(shè)備已經(jīng)不可取代的廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面。它給人們創(chuàng)造物質(zhì)文明的同時(shí)也帶來(lái)了電磁輻射污染,我們應(yīng)該提高對(duì)電磁輻射危害性的認(rèn)識(shí),樹立防范意識(shí),采取積極的、有針對(duì)性的、可行的防護(hù)措施。
參考文獻(xiàn)
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:北大期刊
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