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永不消逝的无线电波:高压输电线辐射无须担忧

时间:2023-10-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:也就是说’输变电设施产生的是工频电场和工频磁场’而非电磁辐射。所谓“工频电磁辐射”的不确切概念,长期被国内一些文件引用并在社会上传播,很大程度上增加了公众对低频场的误解与担忧。

永不消逝的无线电波:高压输电线辐射无须担忧

1.“按国家标准和WHO推荐的国际标准,我国的电力设施都是安全的”

对高压电线等输变电设施所谓“电磁辐射”的担忧,其实早已有之。

在美国、加拿大、西欧和日本等发达国家和地区,对电磁场和人类生活关系的研究很早就开始,诸如无线电射频微波炉手机等,都在受关注之列,电力系统当然也不能例外。在国内,随着公众环境意识的提高,进入21世纪以来,针对输变电设施“电磁污染”的疑虑乃至恐慌时有发生,而且,以经济发达地区如北京、上海、广州等地尤为突出,甚至酿成多起“居民阻建变电站”的纠纷。

北京市科委2O1O年立项“北京地区居住环境电磁水平调查研究”课题’该课题研究结论说明“无论按照我国现行标准还是参照世界卫生组织WHO)推荐的健康标准’我国的电力设施都是安全的”。

2.输变电设施产生工频电场和工频磁场,而非电磁辐射

感应电场和磁场有辐射作用吗?

在临近输电线路或电力设施的环境中’电场和磁场单独存在’并不像高频电磁场那样以电磁波(如无线电波、微波等)形式形成有效的电磁能量辐射或形成体内能量吸收。也就是说’输变电设施产生的是工频电场和工频磁场’而非电磁辐射。

我国及世界上多数国家,电力频率都采用50赫(也有部分国家采用60赫)。因此,在电力或动力领域中,通常将50赫(或60赫)频率称之为“工业频率”(简称“工频”)。工业频率会不会产生电磁场?这一点,其实我们在中学物理课本就可以读到,电力输送与使用过程中,输电线路、变电设备和用电设施的周围,都会存在感应电场和磁场。电场是由电压所产生,电压升高时电场强度会增大,电场强度以伏/米(V/m)来表示;磁场是由电流通过导线或电气装置时发生的,当电流增加时磁场强度也会加大,磁场强度用特(T)来表示,但“特是一个很大的‘单位’,多数情况下只用微特(微特,即百万分之一特)来计量”。

所谓“工频电磁辐射”的不确切概念,长期被国内一些文件引用并在社会上传播,很大程度上增加了公众对低频场的误解与担忧。有鉴于此,WHO及诸如美国国家环境卫生科学研究院(NIEHS)、国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)等权威机构,在电磁环境和公众健康领域中,均无一例外地严格统一采用“EMF”(即电场、磁场和电磁场)这一术语,拒绝使用“电磁辐射”的不适当的概念。

3.我国现行标准比国际标准偏严

据悉,目前,我国在工频领域(频率为50~60赫)所执行的公众暴露控制国家标准,见于原国家环保总局发布的环保行业标准《500千伏超高压输变电工程电磁“辐射”环境影响评价技术规范》,具体限值为:在交流输变电设施周围环境工频电场强度小于或等于4千伏/米(kV/m);交流输变电设施周围环境工频磁场强度小于或等于100微特。从这个数据来看,我国的现行标准符合国际标准,而且略偏严格。WHO推荐的标准——ICNIRP公布的《电磁场暴露限值导则》规定:“输电线路的感应电场”(简称工频电场)的限值标准是5千伏/米(kV/m);“输电线路的感应磁场”(简称工频磁场)的限值标准是100微特。但值得注意的是,根据新的研究进展,2010年该导则规定的磁场限值标准已调整为200微特。

高压线辐射的安全距离是多少

1千伏以下高压线的安全距离为4米;1~1O千伏高压线的安全距离为6米;35~11O千伏高压线的安全距离为8米;154~22O千伏高压线的安全距离为1O米;35O~5OO千伏高压线的安全距离为15米。

4.感应电磁场强度随距离增加而降低

如果把电断开,电磁场就会变得非常低;当离开产生电磁场源的物体距离增加时,可测知的电场强度和磁场强度迅速降低。就工程技术而言,电能要靠“连着线”来输送,不是靠“辐射”来传递的;真正表现出“电磁波”特征的是无线电频段,比如手机、电视及无线电广播,在“没有连着线”的塔架上,装着无线发射天线或接收天线,靠电磁辐射传递信号,它们是有“电磁辐射”的。当然,在我们国家,这些辐射都严格限定在国家标准范围内,所以也是安全的。

输电线路辐射能量比月光小2000倍(www.xing528.com)

“计算表明,输电线路电磁场的等效平面波功率密度Seq)小于O.OOO1微瓦/平方厘米(μW/cm2),比晴朗的夜晚由满月送到地球表面的辐射能量(O.2μW/cm2)还小2OOO倍。”相比于研究的大量专业表述,这是一个可以让公众明白而放心的数据。

但对于110千伏及以上的输电线路来说,由于电压很高,在其运行中,特别是在天气不好情况下,其导线表面会有“电晕”放电现象,并伴有“呲呲”的可听噪声。这的确是一种高频放电,但频率也仅在0.15~30兆赫之间,其唯一效应是会对无线电中波产生干扰,但其强度在无线电中波的千万倍之下,否则就不会仅仅是干扰,而会完全听不到无线电广播。如果说它对人体有害,那么无线电广播就是不可接触的了。

5.输电线路辐射能量比月光小2000倍

工频50赫的频率太低,波长为6000千米。如果把电力线路看成一根“发射天线”,它的“发射”能力几乎为零,电磁辐射与月光相比都是微不足道的,实际上形不成向外“辐射”;人体处在电力线路附近几米到几十米的地方,这里电场和磁场在空间是静止不动的,不可能存在电磁波发射现象。另外,即使在300千兆赫(吉赫)以下的高频范围内,电磁粒子能量太小,远不能使物质产生电离(断开细胞间的化学键),这一点与“核辐射”有着本质的区别。

“高压走廊”下的种种奇特现象

比如’在5OO千伏及以上输电线路走廊下’特殊情况下’如碰到接地金属物体’极少数敏感人群可能因接触电流流过人体’会有轻微电刺激感觉;如碰到不接地的大型金属物体’部分人会感到有轻微的电刺激感。这些电刺激感’强度可能比冬天脱毛衣时的静电感还要低一些’但毕竟引发体感不适。所以’国际标准规定5千伏/米的电场限值’就是保证绝大多数人在碰到接地金属物体时不会感到不愉快的电刺激感。

6.“高压走廊”下的种种奇特现象

输变电设施既然对人体是安全的,为什么国家规定不得在输电线路的“高压走廊”范围内修建住房、或将“高压走廊”地面移做他用?主要是出于电气安全考虑——高压电线距地面的最小悬垂高度有数十米,正常情况下是安全的;但如果在其下有违法活动,比如吊车臂举升超高、钓鱼竿甩线等,有可能造成触电的严重后果。近年来,此类事故屡见不鲜。

在高压输电线路的电场中,如手持感应式电笔,它会发亮;在超高压电力线下,手持荧光灯管,它可能会发荧光。这些现象往往引起不了解情况的人担忧。这其实是简单的物理现象,与“健康影响”并无关联——“这些只是告诉你上面的线路有电而已,感应式电笔在感应电场中若不发亮,倒是不正常了”。

7.高压输电线路的电磁辐射影响的防护

为了防治输电线路电磁辐射对环境和人员的危害,除了在选址时应加以考虑之外,还可以从线路结构和人员保护两个方面采取措施:在线路设计中采取提高导线对地高度、双回路导线逆相布置以及高、低压导线分层架设等措施,都会获得降低地面场强的效果;在运行中对工作人员采取局部屏蔽和限制工作时间等保护措施,也能起到减少电磁辐射影响的作用。

线路保护区设计标准

对于工频为50赫的电磁辐射的安全标准,原国家环保局HJ/T24—1998《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》推荐以4千伏/米作为居民区工频电场评价标准,推荐应用国际辐射保护协会关于公众全天辐射时的工频限值100微特作为磁感应强度的评价标准。在2014年颁布的《电磁环境控制限值》中,规定了包括50赫在内的低频电磁辐射的公众暴露控制限值,明确“对于架空输电线路线下的耕地、园地、牧草地、畜禽饲养地、养殖水面、道路等场所,其频率50赫的电场强度控制限值为10千伏/米,且应给出警示和防护指示标志”。

高压输变电线路与无线电中心的最小距离

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