姜 梅，李煒，高世剛，李小娟，馬少謙

(甘肅電力科學(xué)研究院，甘肅蘭州 730050)

甘肅地區(qū)750 kV變電站內(nèi)電磁環(huán)境分析研究

姜 梅，李煒，高世剛，李小娟，馬少謙

(甘肅電力科學(xué)研究院，甘肅蘭州 730050)

通過對甘肅境內(nèi)750kV變電站正常投運時產(chǎn)生的工頻電磁場強度、可聽噪聲現(xiàn)狀監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，了解掌握了750kV變電站(包括設(shè)備區(qū)、主控室)的電磁環(huán)境影響水平，為750kV變電站的設(shè)計、運行、電磁環(huán)境管理以及運行人員勞動防護提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和理論依據(jù)。

750kV變電站;工頻電磁場;可聽噪聲

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，電力輸變電設(shè)施的建設(shè)正在向大容量、高電壓等級的方向發(fā)展。近年來，為實現(xiàn)“西電東送、南北互供、全國聯(lián)網(wǎng)”和建立堅強的西北電網(wǎng)，750kV輸變電工程在西北四省區(qū)不斷增加。2010年底，甘肅河西750kV輸變電工程投產(chǎn)，實現(xiàn)西北主網(wǎng)與新疆電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)目標，西北電網(wǎng)750kV骨干網(wǎng)架結(jié)構(gòu)更加完善。目前，甘肅境內(nèi)已經(jīng)投運7座750kV變電站。為了了解其工頻電磁場分布狀況和整體水平，本文對甘肅境內(nèi)已運行的7座750kV變電站設(shè)備區(qū)和主控室的電磁環(huán)境進行測量分析，其結(jié)果可為今后同等級以及更高電壓等級變電站的合理規(guī)劃、設(shè)計、管理和運行提供科學(xué)依據(jù)。

1 測點布置、測試項目與測量方法

1.1 測點布置和測試項目

為了全面了解甘肅境內(nèi)750kV變電站的電磁環(huán)境影響水平，選定了已投入運行的7座750kV變電站進行電磁環(huán)境監(jiān)測。

750kV設(shè)備區(qū)測點布置:選擇巡檢路線和電氣設(shè)備(刀閘、斷路器、開關(guān)、避雷器、PT、電抗器和主變)下進行工頻電磁場強度、可聽噪聲測試。750kV變電站主控室內(nèi)測點布置:在750kV變電站主控室中央布點，進行工頻電磁場強度、可聽噪聲測試。

1.2 測量方法、儀器與標準

1.2.1 測量方法

根據(jù)文獻［1］、［2］中規(guī)定的方法，采取方格布點，將7座變電站內(nèi)750kV設(shè)備區(qū)劃分為5m×5m方格形子區(qū)，每個網(wǎng)格交叉點為測量點。

使用PMM8053工頻電磁場測試儀進行工頻電場強度、工頻磁感應(yīng)強度測試。測試儀用絕緣支架支撐，中心距地1.5m，測試人員離探頭不小于2m遠，盡量減小人體對所測點電場強度的影響。根據(jù)文獻［3］中規(guī)定的方法，使用AWA6270+型聲級計對各測點進行1min等效連續(xù)A聲級測量。

1.2.2 測量儀器

PMM8053工頻電磁場測試儀頻率范圍5Hz～100kHz，電場量程 0.001V/m ～ 100kV/m，分辨率0.001V/m;磁感應(yīng)強度 1nT ～10mT，分辨率 1nT。AWA6270+型聲級計頻率范圍10Hz～20kHz，量程10～130dB(A)，儀器準確度為 ±0.1dB(A)。

1.3 評價標準

(1)對于送電線路和變電站的電磁環(huán)境保護，我國已有相關(guān)的國家標準和行業(yè)標準［4］。《500kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評價技術(shù)規(guī)范》(HJ/T24－1998)推薦以4kV/m作為居民區(qū)工頻電場強度評價標準，以100μT作為公眾全天輻射時的工頻磁感應(yīng)強度限值。變電站設(shè)備區(qū)內(nèi)常以《作業(yè)場所工頻電場衛(wèi)生標準》(GB 16203－1996)中規(guī)定8h最高容許量5kV/m作為作業(yè)場所工頻電場強度評價標準，以文獻［1］中規(guī)定的100μT作為工頻磁感應(yīng)強度評價標準。

(2)設(shè)備區(qū)及主控室內(nèi)可聽噪聲按《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計規(guī)范》(GBJ 87－85)中的規(guī)定分別執(zhí)行90dB(A)及 60dB(A)的噪聲限值［8］。

2 測試結(jié)果與分析

2.1 750kV變電站設(shè)備區(qū)電磁環(huán)境分析

2.1.1 750kV變電站設(shè)備區(qū)電磁測試結(jié)果

甘肅省境內(nèi)已運行的7座750kV變電站中，變電站A和變電站D一次設(shè)備選用了GIS組合電器，其余5座均為常規(guī)的敞開式空氣絕緣開關(guān)設(shè)備。

GIS是SF6氣體絕緣金屬封閉組合電器的簡稱，它把斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器和連接件、電纜終端、進出線套管等元件，經(jīng)優(yōu)化組合，直接連接在一起，并封閉于一個金屬殼體中，其內(nèi)充入SF6氣體。由于其接地金屬外殼的屏蔽作用，較常規(guī)的敞開式空氣絕緣開關(guān)設(shè)備(AIS)產(chǎn)生的工頻電磁場明顯減小，可大大降低對運行人員的影響。

750kV設(shè)備區(qū)內(nèi)的工頻磁感應(yīng)強度和可聽噪聲監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計對比分析結(jié)果詳見表1。

表1 750kV變電站設(shè)備區(qū)磁場強度和可聽噪聲數(shù)據(jù)

2.1.2 750kV變電站設(shè)備區(qū)電磁場現(xiàn)狀分析

以文獻［1］中規(guī)定的作業(yè)場所工頻磁感應(yīng)強度100μT作為評價標準，從表1可知，7座750kV變電站750kV設(shè)備區(qū)內(nèi)的工頻磁感應(yīng)強度均遠低于100μT國家標準限值要求。

以文獻［5］中規(guī)定的作業(yè)場所工頻電場8h最高容許量5kV/m作為設(shè)備區(qū)工頻電場強度的評價標準，為便于比較，將電場強度分為﹤3kV/m，3～5kV/m，5～8kV/m，8～10kV/m，＞10kV/m 五檔，統(tǒng)計結(jié)果見表2及圖1。

表2 750kV變電站設(shè)備區(qū)工頻電場強度監(jiān)測數(shù)據(jù)對比分析

從表2可知，所測5座常規(guī)敞開式設(shè)計的變電站電場強度超過5kV/m的超標測試點較多，這些超標點多分布在刀閘、開關(guān)、PT、避雷器等電氣設(shè)備及其連接線附近區(qū)域內(nèi)。但隨著遠離這些區(qū)域，場強值會迅速降低。由于密集的電氣設(shè)備三相間的疊加作用，使更為靠近巡視走廊的外側(cè)相(A、C相)較中間相(B相)產(chǎn)生的工頻電磁場大。后期設(shè)計、建成的變電站F和變電站G注意到了這一點，加高了刀閘、開關(guān)、PT、避雷器等電氣設(shè)備帶電部位的對地距離，在有條件的地方加大了這些設(shè)備的間距，大大減少了高工頻電場(﹥8kV/m)區(qū)域的出現(xiàn)。

采用GIS750kV變電站A、D，由于GIS套管對刀閘、開關(guān)、PT、避雷器等電氣設(shè)備及其連接線的屏蔽作用，設(shè)備區(qū)中﹤3kV/m的低場強區(qū)域所占比例大大增多，但仍然在母線、線路出線等未使用GIS套管的區(qū)域出現(xiàn)﹥5kV/m的超標點。

圖1 750kV變電站設(shè)備區(qū)工頻電場強度測試結(jié)果

2.1.3 750kV變電站設(shè)備區(qū)可聽噪聲現(xiàn)狀分析

變電站內(nèi)噪聲主要是變壓器、電抗器運行時產(chǎn)生的電磁噪聲和機械噪聲。電磁噪聲主要是由硅鋼片的磁致伸縮和繞組中的電磁力引起的，機械噪聲則是設(shè)備振動、冷卻風(fēng)扇運轉(zhuǎn)引起的。變壓器、電抗器的本體振動產(chǎn)生的噪聲是不穩(wěn)定的，其主頻段噪聲為低頻噪聲。空載或運行功率低時，噪聲水平也較低;滿負荷運行時噪聲級較高，低頻噪聲可以傳遞很遠，并難以消除。而冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生的噪聲為高頻噪聲，衰減較快。帶電構(gòu)架下的噪聲遠小于主變壓器和電抗器噪聲，其測量結(jié)果會受到主變壓器和電抗器噪聲的影響［7］。

從表1可知，所測試的7座750kV變電站750kV設(shè)備區(qū)的可聽噪聲在44.8～79.7dB(A)范圍內(nèi)，最大值一般出現(xiàn)在主變壓器冷卻風(fēng)扇側(cè)和電抗器處。滿足文獻《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計規(guī)范》(GBJ 87 －85)中規(guī)定的噪聲限值［8］。

2.2 750kV變電站主控室電磁環(huán)境分析

甘肅省境內(nèi)的4座750kV變電站的主控室工頻電磁場強度和可聽噪聲監(jiān)測數(shù)據(jù)見表3。

表3 750kV變電站主控室電磁場和可聽噪聲結(jié)果

表3中數(shù)據(jù)顯示，4座750kV變電站的主控室內(nèi)的工頻電磁場強度遠遠小于相應(yīng)的4kV/m、100μT的國家標準要求。主控室內(nèi)可聽噪聲監(jiān)測值在40.5～44.6dB(A)，滿足 GBJ 87－85中規(guī)定的噪聲限值［8］。因此，750kV變電站主控室內(nèi)電磁環(huán)境良好，對運行人員影響不大。

3 建議

(1)合理規(guī)劃工作、巡檢時間，盡量減少作業(yè)人員在強工頻電磁場區(qū)域的工作時間和工作次數(shù)，盡量減少非作業(yè)停留時間。

(2)變電站內(nèi)電磁防護應(yīng)以個體防護為主，對在高工頻電場強度電氣設(shè)備下工作的檢修人員及巡檢人員應(yīng)配以防護服和防護頭盔。防護用品一般用金屬絲布、金屬膜布和金屬網(wǎng)等制作。

(3)根據(jù)電磁場強度隨距離的增加而衰減的原理，盡可能采用自動化設(shè)備進行遠距離操作，使作業(yè)人員遠離電磁污染源。

(4)在保證安全的情況下，在變電站及周圍種植樹木，利用樹木對電磁場進行吸收防護。在保證工作正常進行情況下，建議利用區(qū)域屏蔽的原理，在變電站電磁場超標區(qū)域內(nèi)檢修人員久留的地方增設(shè)簡易的屏蔽裝置，將電磁場強度控制在安全范圍內(nèi)。

(5)新、擴、改建變電站在設(shè)計時應(yīng)選擇低電磁場強方案，選擇低噪設(shè)備。

(6)定期監(jiān)測高壓電氣設(shè)備，在電磁場強度超標區(qū)域懸掛標識牌，提醒作業(yè)人員注意。

［1］DL/T 799.7 －2002，電力行業(yè)勞動環(huán)境檢測技術(shù)規(guī)范.［S］.

［2］DL/T 988－2005，高壓交流架空送電線路、變電站工頻電場和磁場測量方法［S］.

［3］GB 22075－2008，高壓直流換流站的可聽噪聲［S］.

［4］HJ/T 24－1998，500kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評價技術(shù)規(guī)范［S］.

［5］GB 16203－1996，作業(yè)場所工頻電場衛(wèi)生標準［S］.

［6］GB 12348－2008，工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準［S］.

［7］張志強，靳健龍，李振海，等.河北省南部電網(wǎng)輸變電工程可聽噪聲測量與分析［J］.河北電力技術(shù)，2009，28(2):29 －31.

［8］GBJ 87－85，工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計規(guī)范［S］.

Study on the electromagnetic environment level of 750 kV substation in Gansu territory

Through the statistical analysis of the monitoring data of 750kV substation frequency electromagnetic fields intensity，audible noise within the normal operation，in Gansu territory，the electromagnetic environment influence level of 750kV substation are researched，which including equipment area，control room.It provides the reliable data basis and theoretical basis for 750kV substation design，operation，electromagnetic environment management and operation people labor protection in the future.

750kV substation;frequency electromagnetic field;audible noise

X591

B

1674－8069(2012)02－004－03

2011-11-22;

2012-03-02

姜梅(1969-)，女，山東福山人，高級工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境影響評價、火電機組環(huán)保設(shè)施調(diào)試及電網(wǎng)環(huán)境保護監(jiān)督管理。E－mail:jm3479@126.com