深圳一号线变电所内电磁辐射检测及防护
摘 要 基于对深圳地铁一号线电磁辐射的检测数据， 分析城市轨道交通供电系统变电所内的电磁辐射， 提出对变电所产生的电磁辐射污染进行有效控制及防护。
关键词 地铁变电所 电磁辐射 检测 防护 措施
深圳地铁一号线一期工程于 2004 年正式运营，其供电系统采取 110 / 35 / 0. 4 kV 两级供电， 共设有2 座 110 kV 主变电所、 8 座 35 kV 降压变电所、 8 座35 kV 牵引变电所 。 地铁一号线供配电设备大部分都处于地下有限的封闭空间内， 主要有变压器、 整流器、 35kV GIS、 1500V 直流开关柜、 交直流电源屏、OV 柜 （轨电位限制装置）、 排流柜等， 由此带来的电磁辐射问题不容忽视。 HJ / T 24 - 1998 《500 kV 超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》给出的推荐评价标准： 工频电场强度限值为 4 kV / m，磁感应强度限值为 0. 1 mT； GB 16203 - 1996 《作业场所工频电场卫生标准》 规定： 作业场所工频电场8 h 最高容许量为 5 kV / m。 作为常年工作在地下的地铁运行人员， 对工作环境的电磁辐射进行检测并采取防护措施是很有必要的。
1 电磁辐射的表现形式及危害
1. 1 电磁辐射的表现形式
电磁辐射主要是通过电场、 磁场和电晕 3 种形式发生。 电场强度与输电线相对于大地的电压成正比，电压越高电场强度就越大， 电场强度集中在变电所和高压输电线路附近； 磁场的强度仅与电流大小有关，而与电压无关， 变电所里的变压器低压侧电压低、 电流大， 磁场相对高压侧而言较强； 当导线表面的电场强度超过空气击穿强度时， 就会产生电晕放电， 而要产生电晕放电导线表面的电场强度一般要达到 30 kV / m以上， 只有高压输电线路表面才具有如此大的电场强度， 因此电晕放电多发生在高压输电线路上。 综上所述在地铁变电所中， 对于此 3 种电磁辐射形式， 电晕可以忽略， 而电场和磁场则需要重点检测和防护。
1. 2 电磁辐射的的危害
研究表明， 当人体受到电磁辐射的反复作用并达到一定辐射量后， 对神经系统、 心脑血管系统、生殖系统等都有不同程度的影响， 同时还可能致癌，导致正常细胞变为癌细胞并加速其增长。
2 深圳地铁一号线变电所内电磁辐射检测
2. 1 检测仪器
检测仪器采用美国 HOLADAY 的 HI3604 电磁场强度测试仪， 单台仪器即可实现电场和磁场的测试，可用于检测 50 / 60 Hz 电力线、 用电设备和设施等周围的电磁场强度。
电场的测量依靠转移电流传感器， 它由两个相互电气连接、 可分离的导电盘组成。 当把它置于电场中时， 两个相互平行的导电盘上的电荷重新分布，使得两个盘之间的电场保持为零。 这种与外部电场强度有关的电荷重新分布将反映为转移电流， 可以进行测量。
环绕转移电流感应盘绕有数百匝的线圈， 线圈采用良好品质的导线。 当把它放入交流磁场时， 线圈中出现的感应电流与所施加的磁场强度成比例。 磁场强度的确定通过测量线圈 末端的感应电压来实现 。HI3604 技术参数见表 1。
2. 2 检测数据
变电所电磁辐射测量参照 HJ / T 10. 2 - 1996 《辐射环境保护管理导则 电磁辐射监测仪器和方法》、GB / T 12720 - 1991 《工频电场测量》、 GB / T 7349- 2002 《高压架空送电线、 变电站无线电干扰测量方法》 进行。
按照上述测量方法， 笔者对深圳地铁一号线的2 座 110 kV 主变电所、 6 座 35 kV 牵引变电所、 4 座35 kV 降压变电所进行检测， 检测点 683 个， 其中不达标的检测点 38 个， 不合格率为 5. 564 %， 表 2 列出了罗湖牵引变电所的检测数据。
2. 3 电磁辐射检测分析与评价
由深圳地铁一号线检测数据可知：
a. 不达标的检测点绝大多数在变压器附近测得。 其中， 整流变压器室高于网栅处的空间电场强度最高； 动力变压器室低压侧中间区域和 110 kV 主变压器低压侧出线磁场强度较高。
b. 变电所建筑物墙体 、 设备金属外壳 、 GIS 密闭设计及网栅对工频电磁辐射具有较好的屏蔽作用，设备金属壳内和壳外、 网栅内和网栅外的电磁辐射强度相差较大。
c. 所有变电所围墙外工频电磁辐射强度均符合现行国家标准， 所以不存在变电所对其外部环境造成电磁辐射污染的情况。
d. 变电所的控制室工频电磁场强度最低， 电磁辐射强度远低于国家标准， 达标； 巡视路线中 95 %的巡视区域均达标， 个别站点的个别测试点不达标。
3 防护和改进措施
针对地铁不同的设备用房提出防护措施如下。
3. 1 设备屏蔽
屏蔽措施：
a. 在高压设备的周围设置金属网， 金属网上产生的感应电流在其周围产生与设备电磁场方向相反的电磁场， 两者叠加后可抵消部分由高压设备产生的电磁辐射。
b. 电磁吸收和电磁泄漏抑制用石墨粉 、 炭粉 、合成树脂等材料制成吸收材料， 利用吸收材料在电磁波作用下达到匹配或发生谐振把电磁波的能量消耗掉。
c. 设备外壳的屏蔽应良好接地。
3. 2 电缆采用地下敷设方式
由于电缆本身结构和材料的原因， 与架空输电线路相比， 大大抑制了电场强度； 同时由于电缆或敷设于电力隧道中， 或敷设于电缆沟中， 或敷设于电缆排管中， 都有与地面隔离的措施， 电缆隧道外壁、 电缆沟盖板和电缆排管都对电磁辐射有较强的屏蔽作用。
3. 3 充分利用三相交流电的特性
三相交流电在负荷平衡时， 其矢量和为零。 尽量减少单相设备的使用， 而多采用三相设备， 使其各相产生的电磁场相互抵消。 即便采用单相设备， 在设计时亦需平衡各相负荷、 尽量缩短相间距离， 最大限度抵消各相设备产生的电磁场。
4 结语
由检测数据可知， 地铁变电所对周围环境的影响微乎其微， 跟大气环境本身的电磁辐射相当， 并无大碍。 但由于其处于地下， 且高压设备比较密集， 易产生强电场， 而变化的电流又会交变出变化的磁场， 虽然设备有外壳和屏蔽接地等防护措施， 经实际检测还是有部分区域的电磁辐射强度不达标。 变电所应在设计初期就将电磁辐射防护设置到相应的设备和场所处， 运营后应检测电磁辐射数据， 使其处于国标规定的限值内， 以保障工作人员的身体健康。
参考文献
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d. 在变电所的设计过程中落实电磁环境的影响， 并设置相应的降低电磁辐射强度的措施。
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