直流电场的曝露限值是如何规定??
国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)1998年发布了用于限制暴露于300GHz及以下的电磁场的导则。该导则指出,对暴露在100kHz以下的电场和磁场下的有关的生物和健康影响,有很多的研究及其结果,包括流行病学研究、居民的癌症研究等,电磁场主要的相互作用的机制是感应在组织中的电流。对于频率从大于零到1Hz,作为制定人体暴露的基本限值和导出限值的生物学基础由ICNIRP提供。该导则给出的适用于一般公众的暴露的导出限值中虽没有直接给出1Hz以下的电场强度的水平值,但在其有关注释中指出,“频率低于1Hz的电场强度值,因为它实际上属静电场,对大多数人来说因表面电荷而引起的烦恼的感觉不会发生在25kV/m场强之下。引起紧张或烦恼的火花放电应该避免”。
美国邦维尔电力局(BPA)的500kV试验段的试验表明(计算的最大标称电场为9.8kV/m,最大合成电场为30kV/m):
——位于直流线路附近的绝缘物体上将会有积累电荷,而且产生对地的电位差。直流电压时电荷累积的函数,但它不能超过物体的临界电晕电压。例如,刺蒺藜栅栏不会产生25kV以上的电压,因为在这个电压下铁线上的毛刺会产生电晕,从而使电压保持稳定。即使这样的电压也是极少见的,因为这需要极干燥的条件。
——典型电流水平和存储能量仅能到有电击感觉的火花放电的程度。各种储存能量与人在尼龙地毯上走动后接触门把手的直流电击相近。这种电击的能量水平一般约为3~4.5mJ。因此,在线路走廊内,长40m的栅栏仅在天气十分干燥的条件下才可能达到这个储存水平。在线路走廊内,与线路平行,距离导线4.6m的240m栅栏可以产生50mJ的电击能量,可划入产生烦恼感觉的一类。250mJ的电击是使人非常不舒服的,在线路走廊内1500m与线路平行的栅栏才能产生这样的能量。然而这种情况是很少见的。在任何情况下,只要栅栏有一个金属桩子,起释放电荷的作用,就足以将能量降低到“感觉”水平以下。面积为186m2的房屋,距线路30m,假设屋顶是金属的,那么就它储存能量及短路电流的大小来说是没有任何问题的。 ——在相对湿度60%的条件下,用9个人做感受试验,结果表明,当人对地绝缘良好时,22kV/m的直流电场可以产生人头皮轻微刺痛的感觉,试验人员认为,无论感觉的程度还是电场强度都与湿度有关。试验人员报道,穿普通的鞋,在线路附近只在极少数情况下电场强度大于30kV/m,发根才有刺痛感。
——进行试验的研究人员在直流线路走廊内停留过数百小时,没有感受到电场和经受过任何电击。 ——有些人还认为,负离子至少对某些人可能有治疗作用。事实上,作为商品出售的负离子发生器被认为对家庭和办公室环境是有益的。
部分国家关于直流线路电场和离子流密度以及静电场的限值为:
美国:能源部:直流线路下的地面合成电场限值为30kV/m,;North Dakota 州:地面合成电场限值为33kV/m。
加拿大:规定直流输电线路下最大合成电场为25kV/m;线下离子流密度限值为100nA/m2。
巴西:伊泰普±600kV直流输电线路地面最大合成电场取40 kV/m。
俄罗斯:将允许电场强度E、离子流密度j和允许停留时间t一并考虑,见表1。在设计±750kV直流输电线路时规定了不同情况下的地面最大合成电场,无人居住时取25kV/m,有人居住时取10kV/m。
在我国,中国电力科学研究院曾有试验:在-17~-28.6kV(负极线下的电场高于正极线下的电场),部分人的头发有向上竖起的情况,但没有不舒服的感觉,但是出现过个别的电击刺痛感。
早在上世纪八十年代后期,我国建设第一条直流输电工程——±500kV葛洲坝-上海直流输电工程时,由国际知名的咨询公司提供的设计咨询中,指出了线下最大合成场强为30kV/m的控制值,随着该工程的建成和运行,我国出版了电力的行业标准DL436-91《高压直流架空送电线路技术导则》,该标准采纳了30kV/m作为线下合成电场的控制值。我国500kV直流线路的合成场强实测数据,合成场强最大值低于25kV/m。
另外,从保护环境和保护人的角度,应该考虑邻近民房处的合成场强的控制。现在我国已有5条±500kV直流输电工程在运行,在对其中4条的全线环境影响调查情况,无健康影响的反映,无引起恼人的电击投诉。
由前述生态影响可知,虽然目前尚无关于直流电场限值有关标准,但是在电场强度30kV/m以下的电场中引起刺痛感电击是存在的,这与人体对地绝缘和空气干燥程度密切相关。
我国在800 kV云广特高压直流输电工程环境影响评价中,国家环境保护总局批示的关于该工程环境控制指标中规定在居民区的合成场强最大值为25 kV/m,并同时满足在测量时间内80%的测量值不超过15 kV/m。
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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