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科学认识电磁场 畅享绿色电力生活
转自: 时间:2010年11月02日09:23

 

  随着国民经济持续发展和人民生活水平的不断提高,社会各行各业对电能的需求日益增长。据了解,2009年武汉市全社会用电量大约310亿千瓦时,是1999年全社会用电量的2.48倍,  2010年最大负荷已达683万千瓦。电能作为一种清洁、环保而且便利的能源,已与群众生活和城市发展密切相关。公众在享受电能带来的舒适生活的同时,对供电设施是否产生电磁辐射、是否影响人体健康也产生了很多疑虑。其实,电与电磁场并不神秘,在我们身边普遍存在。

科普知识——认识工频电磁场

畅享未来

——看武汉电网

发展与规范管理

1、 工频电场与工频磁场

电场是在带电体周围的空间,存在的一种看不见的特殊物质,对电荷有力的作用。电场在自然界普遍存在,人体在冬天将化纤及毛料衣服混合穿着,摩擦时就会产生较高静电场;带电云团对地也同样存在电场。当电气设备接通电源(即加上电压或称为带电)时,在其周围空间就形成了工频电场。电场强度的计量单位为伏每米(V/m)。

磁场是电流回路或永久磁铁周围空间存在的一种看不见的特殊物质,对运动电荷经过时有力的作用,人类生存的地球本身就是一个大磁场。电气设备工作或运转时,其电流便在周围空间产生磁场,称为工频磁场。磁感应强度的计量单位是特斯拉(T)。

交流电力设施产生的电场和磁场属于工频电场和工频磁场。工频的特点是频率低、波长长、衰减快。我国电力工频是50赫兹(Hz),波长是6000公里。

2、静电屏蔽原理

英国科学家法拉第曾经做过一个著名的实验——法拉第笼实验,法拉第把自己关在金属笼内,当外界对笼体发生强大的静电放电时,他并未受到任何影响,并且验电器也无任何显示。物理学将这种现象称为静电屏蔽。同样,带电体封闭在接地的金属容器内也会产生静电屏蔽,对金属容器外部不产生电场。

3、电磁辐射

电磁辐射是指电磁辐射源以电磁波的形式发射到空间的能量流,计量单位是:毫瓦/平方厘米。电磁辐射源发射的电磁波频率越高,它的波长就越短,电磁辐射就越容易产生。国际电磁标准规定,9000赫兹以上的频率称射频,即是说,频率在9000赫兹以下的电源,不会产生电磁辐射。

4、电能的输送

电力系统主要由发电厂、电力线路和变电站等送电系统和用户组成。发电厂发出的电,先由升压变电站的变压器升高电压后,经输电线路送到用电地区;到达用电地区后,由降压变电站的变压器降低电压,再经配电线路分送到各电力用户。

我国交流电压目前有:低压220/380伏,中压有1、3.5万伏,高压有11、22、33万伏,超高压有50、75万伏,特高压有100万伏等系列,分电压等级的目的就是满足不同输送距离和用户的用电需求。

1、展望武汉电力需求

随着武汉“两型社会”及“1+8”城市圈建设的不断深入,全社会用电量将呈现出持续稳定增长的态势。预计到2030年,武汉地区电力需求将达到3000万千瓦,必须建设更加强大的电网来满足电能输送和分配的要求。

2、电网项目的规范管理

从2004年起,国家对电网建设项目实行了核准制,项目核准必须具备三个最基本条件,一是城市规划行政主管部门出具的城市规划意见,二是国土资源行政主管部门出具的项目用地预审意见,三是环境保护行政主管部门出具的环境影响评价文件的审批意见。

据了解,武汉的变电站工程建设项已纳入城市总体规划和土地利用规划,项目核准除需具备上述三个条件外,还应对环境保护设施与主体工程实行同时设计、同时施工、同时投入使用。项目建成后,必须通过竣工环境保护验收,经环境影响评价报告审批的环境保护行政主管部门验收合格后,才能正式投产。

随着科学技术的不断发展和进步,更节能、更环保的高科技设备将被广泛应用于电网,在满足民众日益增长的用电需求的同时,使民众安全用电、健康用电,畅享绿色电力生活。

与周围环境相融的全户内变电站

释疑解惑——电网建设与可靠供电

家用电器

距离Z处的磁感应强度(微特)

Z=3厘米

Z=30厘米

Z=100厘米

电动剃须刀

真空吸尘器

荧光台灯

微波炉

电视机

洗衣机

电冰箱

15-1500

200-800

40-400

75-200

52.5-50

0.8-50

0.5-1.7

0.08-9

2-20

0.5-2

4-8

0.04-2

0.15-3

0.01-0.25

0.01-0.3

0.13-2

0.02-0.25

0.25-0.6

0.01-0.15

0.01-0.15

0.01

下表是几种家用电器的工频(50赫兹)磁感应强度值。

1、变电站为什么要建在居民区

随着城市经济建设的不断发展和人民生活水平的不断提高,居民住宅越来越密集,电能需求越来越大。80年代以前,一座变电站的供电范围是30-50平方公里,一台配电变压器供应500~800户居民用电;而在目前,中心城区一座变电站的供电范围只有2-10平方公里左右,供电半径约为0.5~2公里,一台配电变压器仅能提供150户左右的居民用电。

要保证供电可靠性和供电质量,就要兴建更多的变电站和配电变压器。在居民密集的小区的周边,必须新建变电站才能把高质量的电能输送到居民家中。

2、工频电磁场相关标准

国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)于1998年发布了《限制时变电场、磁场和电磁场曝露的导则(300GHz以下)》。在这个导则中,对公众的工频电场强度限值是5000伏/米,工频磁感应强度的限值是0.1毫特斯拉(即100微特斯拉)。此限值得到世界卫生组织(WHO)的认可与推荐,已被包括欧美发达国家在内的许多国家所采用。

中国国家环境保护总局对500千伏电压等级以下的输变电工程环境影响评价推荐标准为,对公众的工频电场强度限值是4000伏/米,工频磁感应强度限值是100微特斯拉。其工频电场强度限值较世界卫生组织的认可值更加严格。

3、变电站是否产生电磁辐射

变电站设施只产生工频电场和工频磁场。工频电、磁场的频率只有50赫兹,是极低频率,其衡量单位是:伏/米和特斯拉。由前面科普知识可知,变电站设施是不可能向其周围空间形成有效的能量辐射的。

空间的电场很容易被导电物质所屏蔽或削弱,磁感应强度随着与磁场源(载流的导体)距离的增加而迅速衰减。随着全金属封闭组合电器(GIS)、高压电缆等新技术在变电站的应用,屏蔽了电磁场对外的影响。在变电站周界或围墙外,由变电设备产生的电磁场水平已经很低。

下表是武汉市实测几座变电站附近的电场强度、磁感应强度值:

变电站名称

电场强度

(*1000伏/米)

磁感应强度

(微特斯拉)

变电站

外1米

变电站

外5米

变电站

外1米

变电站

外5米

国家推荐标准值

≤4

≤4

≤100

≤100

110kV某户内型变电站

0.015

0.014

0.064

0.052

110kV某户外型变电站

220kV某半户内型变电站

0.502

0.421

0.032

0.028
0.153

0.151

1.308

1.232

  引自中化人民共和国国标准化指导性技术文件GB/Z 18039.6-2005/IEC 6000-2-7:1998《电磁兼容 环境 各种环境中的低频磁场》。

  由以上数据对比可知,在居民区常见的110千伏户内式变电站周边1米处,实测电场强度只有国家标准的1/267,磁感应强度只有国家标准的1/1526,与是否建变电站基本上没有联系。变电站对外界的磁感应强度甚至比某些家用电器还低。

 


(编辑:杨秀恋)
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