变电站周边的工频磁场有多大??

在各种不同电压等级的变电站(包括发电厂升压变电站、电网枢纽变电站、电网终端变电站)以及各类配电变电站(包括箱式变电站、杆式变压器等)中,与居民生活或工作场所相对较邻近的,多为110 kV电压等级以下(10~110 kV)的受端变电站。

关于变电站周围的工频电场与工频磁场(统称EMF)水平,美国全国环境卫生研究所(NIEHS)在其“电磁场研究与公众资料传播(EMF RAPID)”大型研究计划完成后,发布的结论是:“总的说来,环绕变电站外部的最强的电磁场(EMF)是由进站与出站的电力线路所产生的。变电站内部设备(例如:变压器、电抗器和电容器组)产生的EMF强度,随距离的增加而快速下降。在变电站栅栏或围墙之外,变电站设备所产生的EMF典型水平,通常与背景水平不能区别。

近年来,国内不少单位对变电站周边的工频电场与磁场水平曾进行过系统的实际测量。就磁场研究而言,上海交通大学电气工程系与杭州市电力局共同完成的《110 kV变电所环保化设计技术研究》课题,针对目前运行中的三类110 kV典型设计变电站(户外布置式变电站、户外设备户内布置式变电站以及全封闭气体绝缘GIS变电站)内、外的总体工频磁场水平进行了详细分析计算及全面实际测量。其研究结果表明:

(1)户外布置式变电站

即使在满负荷运行条件下,围墙周界处的工频磁场水平最大不超过3 μT。该类变电站周界处较高的磁场水平是由110 kV架空进线产生的,该项目在现场测得的最大磁感应强度值为17.2 μT(110 kV架空线与另一路110 kV电缆的共同影响);对采用110 kV电缆进线的户外布置式变电站,在110 kV进线电缆沟上方实测得的最大工频磁感应强度均小于5.5 μT。

(2)户外设备户内布置式变电站

在主变满负荷情况下,墙界处的工频磁场,除进线电缆沟上方(由地下电缆产生的磁场)外,均不超过2 μT(110 kV进线电缆沟上方产生的最大工频磁场水平不超过21 μT);

(3)气体绝缘(GIS)变电站

研究结果表明,GIS变电站由于大部分母线都有屏蔽,整个变电站总体的磁场水平较低。即使在满负荷运行时,除临近110 kV电缆进线部位以外,建筑物外5 m距离处的磁场水平不超过1 μT(110 kV电缆进线沟上方最大不超过10 μT)。

上述三种110 kV变电站中,空心电抗器(变电站内较高水平的磁场源)距离变电所边界都在5 m以上,因此所产生的磁场均低于10 μT。该研究报告的结论是:即使在满负荷运行条件下,三种典型设计的110 kV变电所周边的磁场水平都远低于曝露限值(国内、外保护公众健康的允许曝露限值均为100 μT)。报告认为,即使在有特殊要求的场合,也有足够的技术措施使变电站周界处的磁场水平,达到目前国内外产品和抗干扰度标准对工频磁场的最高要求。

1999年,上海市辐射环境监理所受环保管理部门委托,在上海市电力公司配合下,历时2年,对上海市内100余座10 kV配电站周界外的工频电场、磁场与噪声情况进行了实测。调查与实测分别针对:(1)具有独立建筑物的10 kV配电站;(2)位于大楼内的10 kV配电站;(3)10 kV预装式变电站(箱式变电站);(4)杆式变压器。其实测数据统计分析如下:

(1)具有独立建筑物的10 kV配电站

选择了Ⅰ型配电站14座,Ⅲ型配电站26座,大型配电站5座。配电变压器的容量为630~1 600 kVA,油浸、干式均有。其围墙周边外的工频磁场实测值如表1;磁感应强度垂直分量实测值随距离衰减趋势如图1(以变电站围墙边界为原点)。

1 独立建筑配电站外工频磁场实测值

配电站

工频磁感应强度/μT

水平分量

垂直分量

Ⅰ型

0.017~1.59

0.033~2.60

Ⅲ型

0.016~0.54

0.018~1.80

大型

0.012~0.38

0.028~4.35


1 磁感应强度垂直分量实测值随距离衰减趋势

(2)位于大楼内的10 kV配电站
选择了14座位于大楼内的配电站。配电变压器容量为800~1 250kVA其中,位于大楼底层地面的10座,测量配电站墙外环境中磁场;位于地下室的4座,测量相邻房间或地下走道内的磁场。实测统计结果如表2。

2 位于大楼内配电站周边工频磁场实测值

配电站

工频磁感应强度/μT

水平分量

垂直分量

大楼底层

0.018~4.36

0.042~10.34

地下室

0.039~11.54

0.050~11.69


(3)10 kV预装式变电站(箱式变电站)


选测了17座预装式变电站,配电变压器容量为500~800 kVA,箱体外围磁场实测统计结果如表3,磁感应强度总体上较小。

3  10 kV预装式变电站与杆式变压器周边工频磁场水平

配电站

工频磁感应强度/μT

水平分量

垂直分量

预装式变电站

0.018~1.36

0.020~2.12

杆式变压器

0.015~9.32

0.023~7.49


(4)杆式变压器
选测了17台杆式配电变压器,容量为400~500 kVA,均为油浸式变压器,其周边磁场实测统计结果如表3。
通过对不同布置方式、不同站体建筑结构的10 kV配电站工频磁场实测结果的统计、分析。报告认为:按照我国现行环境标准推荐的评价限值,10 kV配电站周围环境中的工频磁感应强度水平比限值低1个数量级以上。而且在距配电站约4~5 m处,电磁场已降至环境背景值。研究结果认为,担心配电站设备产生的工频磁场会对人体健康产生危害是没有依据的。
文献《高压变电站对周围环境的影响与评价》报道了北京市辐射环境管理中心对北京4座500 kV变电站、7座不同类型的220 kV变电站及3座不同类型的110 kV变电站内、外的工频电场、磁场、无线电干扰和噪声的监测结果。
(1)500 kV变电站
监测表明,500 kV变电站周围环境空旷,电磁场变化趋势明显,变电站外的电磁环境受进出线的影响非常大。就工频磁场而言,围墙外工频磁场小于0.3 μT。典型的500 kV变电站外工频磁场水平见下图。

(2)110~220 kV变电站

220 kV、110 kV变电站围墙外1 m处的磁感应强度一般小于1.25 μT。而且由于该类变电站多数位于市区,变电站外环境复杂,易受进出线和路边10 kV或380 V电力线路影响,很难看出变电站产生的电磁场的变化趋势。

报告监测的某220 kV变电站,与其220 kV带电构架和两回路220 kV架空线仅一墙之隔处,有六层楼的居民住宅楼,在该住宅楼1~6楼窗口测得的磁感应强度相差不大,实测值在0.375~6.0 μT之间。

该报告的结论是:变电站外工频电场和磁场均符合标准限值。报告建议在建设高压变电站时,要注意设计和布置好架空进出线的走向和位置,使之尽量避让民房。

信息来源:《输变电设施的电场、磁场及其环境影响》 中国电力出版社

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