殷曉紅，王立杰，佟 瑤，張金麗，張 亮

(1．黑龍江省電力科學研究院，哈爾濱150030;2．哈爾濱電業(yè)局，哈爾濱150010)

目前，影響變電站作業(yè)環(huán)境的主要因素是高壓電氣設(shè)備運行中產(chǎn)生的工頻電場、工頻磁場和噪聲，當其強度超過國家標準規(guī)定的限值時，將會不利于作業(yè)人員的身體健康。隨著電網(wǎng)的發(fā)展，變電站數(shù)量的不斷增加，越來越多的電網(wǎng)員工要從事變電站的運行與檢修工作，因此，為了確切地評估變電站作業(yè)場所的電磁環(huán)境，增加變電站作業(yè)環(huán)境的透明度，對危險源更好地進行排查和治理，本文通過對黑龍江省17座變電站作業(yè)場所的電磁環(huán)境進行調(diào)查分析，提出了加強變電站作業(yè)環(huán)境防護工作的建議。

1 變電站作業(yè)場所電磁環(huán)境實測與評價

1.1 檢測環(huán)境條件

按照規(guī)定［1－2］，檢測工作均選擇在晴朗天氣下進行，無雨雪、無雷電，環(huán)境溫度在0～40℃范圍內(nèi)，相對濕度在5%～80%范圍內(nèi)進行。

1.2 檢測方法

按照標準規(guī)定［1］，工頻電磁場測點位置選擇在作業(yè)人員因工作需要經(jīng)常停留的地方?？刂剖覂?nèi)測點選擇在中央位置或位于中央位置兩側(cè)的位置(2個測點時)，室外設(shè)備區(qū)測點選擇在作業(yè)人員巡視路線上距離帶電設(shè)備2.5 m或設(shè)備周圍設(shè)置屏蔽柵處或隔離欄外。檢測工頻電磁場時，測量天線距離地面1.5 m，測量人員及作業(yè)人員距離測量儀器5.0 m之外，不使用有任何產(chǎn)生電磁的設(shè)備。在變電站設(shè)備正常運行時，分別測量工頻電場、工頻磁場強度。根據(jù)檢測數(shù)據(jù)，計算出測點位置處平均場強值，試驗的標準誤差按通用公式計算。

變電站室外設(shè)備區(qū)噪聲的測量，將傳聲器設(shè)置在距離設(shè)備1.5 m處，控制室內(nèi)將聲級計的傳聲器設(shè)置在距離設(shè)備1.1 m或1.0 m處。將聲級計固定在三腳架上或手持，高度為1.5 m，測量人員與傳聲

器的間距大于0.5 m。每個測點測量3次，取平均值，并計算8 h等效聲級。

1.3 評價標準

綜合國家、行業(yè)相關(guān)標準的要求［3－5］，確定變電站作業(yè)場所電磁環(huán)境的職業(yè)接觸限值如下:

1)工頻電場強度為5 kV/m(曝露8 h)。

2)工頻磁場強度為100 μT(曝露8 h)。

3)噪聲8 h等效聲級為85 dB(A)。

對作業(yè)場所工頻電磁場強度職業(yè)曝露限值劃分為3個預(yù)警級別:

1)0級:作業(yè)點工頻電磁場強度＜5 kV/m或磁場強度＜100 μT，可以安全持續(xù)作業(yè)。

2)Ⅰ級:作業(yè)點工頻電磁場強度5～10 kV/m或磁場強度100～500 μT，應(yīng)控制每次接觸作業(yè)的時間不超過2 h。

3)Ⅱ級:作業(yè)點工頻電磁場強度或磁場強度超過ICNIRP標準(＞10 kV/m或＞500 μT)必須控制每次接觸作業(yè)的時間不超過30 min。

1.4 實測結(jié)果與評價

根據(jù)上述的檢測環(huán)境條件、選擇的測點和檢測方法，對12座220 kV變電站、4座110 kV變電站和1座66 kV變電站作業(yè)場所電磁環(huán)境進行了實測。戶外設(shè)備區(qū)的檢測結(jié)果如表1所示，控制室戶內(nèi)的檢測結(jié)果如表2所示。

表1 變電站戶外設(shè)備區(qū)作業(yè)環(huán)境檢測結(jié)果

從表1、表2 可以看出，除220 kV A、B、C、D 變電站設(shè)備區(qū)作業(yè)場所某些測點的工頻電場強度超標外，均滿足標準規(guī)定的要求，作業(yè)環(huán)境安全。

表2 變電站控制室等戶內(nèi)作業(yè)環(huán)境檢測結(jié)果

2 變電站作業(yè)場所電磁環(huán)境和噪聲影響分析

2.1 設(shè)備區(qū)電磁環(huán)境分析

在220 kV A變電站設(shè)備區(qū)作業(yè)環(huán)境28個測點中，有7點工頻電場強度超標，分別為7條線路的開關(guān)處，最低的為6.6 kV/m，最高的達到11.3 kV/m，即6處屬于Ⅰ級預(yù)警區(qū)，1處屬于Ⅱ級預(yù)警區(qū)。

在220 kV B變電站設(shè)備區(qū)作業(yè)環(huán)境10個測點中，有1點工頻電場強度超標，為某甲線4212東刀閘處，達6.02 kV/m，屬Ⅰ級預(yù)警區(qū)。

在220 kV C變電站設(shè)備區(qū)作業(yè)環(huán)境22個測點中，有4點工頻電場強度超標，其中1號主變乙刀閘處為9.011 kV/m，屬Ⅰ級預(yù)警區(qū);1號主變開關(guān)處為11.092 kV/m，220 kV某線甲刀閘處為13.390 kV/m，開關(guān)處為15.520 kV/m，均屬Ⅱ級預(yù)警區(qū)。

在220 kV D變電站設(shè)備區(qū)作業(yè)環(huán)境28個測點中，有7點工頻電場強度超標，其中220 kV某線開關(guān)A處為8.88 kV/m，開關(guān)C處為8.72 kV/m，220 kV 1號主變開關(guān)A處為9.49 kV/m，開關(guān)B處為6.19 kV/m，屬Ⅰ級預(yù)警區(qū);另1條220 kV線路乙刀閘處為12.132 kV/m，開關(guān)C處為11.580 kV/m，1號主變開關(guān)C處為16.070 kV/m，均屬Ⅱ級預(yù)警區(qū)。

上述A、B、C、D變電站電磁環(huán)境的超標點主要位于線路的開關(guān)、刀閘處，而開關(guān)、刀閘通常位于母線下方，由于電場強度的大小取決于母線的電壓等級與其對地距離之比，變電站內(nèi)220 kV母線電壓等級較高，對地距離相對220 kV架空線路偏低，故220 kV母線覆蓋的下方區(qū)域會產(chǎn)生較大的電場，導(dǎo)致個別點的電場強度超過國家標準規(guī)定的限值。

對于工頻電磁場強度超標的Ⅰ、Ⅱ級預(yù)警區(qū)，均應(yīng)設(shè)置警示標志，提示作業(yè)人員應(yīng)盡量減少在此區(qū)域的停留時間。在超標預(yù)警的情況下，設(shè)備區(qū)巡視的運行人員停留的時間很短，不會對身體健康造成傷害，檢修維護人員則應(yīng)控制帶電作業(yè)停留時間，并穿戴防護服。

2.2 室內(nèi)作業(yè)環(huán)境分析

從表2所示的室內(nèi)作業(yè)環(huán)境檢測結(jié)果看，室內(nèi)作業(yè)環(huán)境是安全的，測得的工頻電場強度最大值達不到限值5 kV/m的1%，工頻磁場強度最大值僅為限值100 μT的0.071%，噪聲低于限值85 dB(A)。這主要是因為控制室等距帶電高壓設(shè)備較遠，加之建筑物、樹木等都可以使空間電磁場畸變，并削弱其遮蔽空間或鄰近區(qū)域內(nèi)的電磁場和噪聲，而且室內(nèi)都是弱電設(shè)備，不會產(chǎn)生較強的電磁場和噪聲。

2.3 電壓等級與工頻電場強度

高壓設(shè)備電壓等級越高，其形成的電場強度越高。從變電站電壓等級來看，電壓等級高的變電站電場強度要高于電壓等級低的變電站電場強度。如220 kV E變電站設(shè)備區(qū)工頻電場強度為52.7～3 710 V/m，110 kV P變電站則為388～1 260 V/m，66kV Q變電站僅為4.442～6.062 V/m。高電壓等級設(shè)備的工頻電場強度大多數(shù)高于低電壓等級設(shè)備的工頻電場強度。以220 kV K變電站為例，220 kV刀閘、開關(guān)處的工頻電場強度為610～2 680 V/m，66 kV刀閘、開關(guān)處的工頻電場強度為610～1 990 V/m。

上述的超標現(xiàn)象均存在于220 kV變電站及220 kV設(shè)備處。因此，對電壓等級越高的變電站和設(shè)備應(yīng)加強監(jiān)測和防護。

2.4 GIS組合電器的電磁強度

SF6氣體絕緣金屬封閉組合電器 GIS，將斷路器、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1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，其工頻電磁場強度比常規(guī)的敞開式空氣絕緣開關(guān)設(shè)備AIS明顯減少，而且噪聲小，降低了對作業(yè)人員的影響。從作業(yè)環(huán)境的影響來看，GIS宜于推廣應(yīng)用，實測結(jié)果如表3所示。

表3 GIS工頻電磁場強度及噪聲檢測數(shù)據(jù)

2.5 作業(yè)場所的噪聲

變電站噪聲主要是變壓器、電抗器運行時產(chǎn)生的電磁噪聲和機械噪聲。電磁噪聲主要由硅鋼片磁致伸縮和繞組中的電磁力引起，機械噪聲則由設(shè)備振動、冷卻風扇運轉(zhuǎn)引起。變壓器、電抗器本體振動產(chǎn)生的噪聲是不穩(wěn)定的，其主頻段噪聲為低頻噪聲?？蛰d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且難以消除，而冷卻風扇產(chǎn)生的噪聲為高頻噪聲，衰減很快。帶電構(gòu)架處的噪聲遠小于變壓器和電抗器處的噪聲，其測量結(jié)果還會受到變壓器和電抗器噪聲的影響。

從實測的17座變電站設(shè)備區(qū)作業(yè)場所的噪聲數(shù)據(jù)看，其8 h等效聲級為35.3～74.0 dB(A)，小于標準規(guī)定的85 dB(A)限值。從實測等效聲級看，其值為44.3～83.0 dB(A)，也在標準規(guī)定的85 dB(A)限值內(nèi)。因此，設(shè)備區(qū)作業(yè)場所的噪聲并不會對作業(yè)人員造成有害影響。

2.6 作業(yè)環(huán)境與周界環(huán)境

實測的變電站作業(yè)電磁環(huán)境和周界電磁環(huán)境數(shù)據(jù)對比如表4所示，周界值均小于作業(yè)場所值。

表4 變電站作業(yè)場所(設(shè)備區(qū))與周界電磁環(huán)境數(shù)據(jù)對比

變電站內(nèi)的高壓設(shè)備是周界電磁環(huán)境影響之源。標準對變電站周界環(huán)境的限值:工頻電場4 kV/m;工頻磁場 100 μT;廠(周)界噪聲，由于黑龍江省內(nèi)變電站所建地，多數(shù)屬Ⅱ類地區(qū)(城鎮(zhèn)規(guī)劃中確定的居住區(qū)，商業(yè)交通混合區(qū)、文化區(qū)一般工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(qū))，其限值為每日6時至22時為60 dB(A)，22時至次日6時為50 dB(A)。與變電站內(nèi)作業(yè)場所電磁環(huán)境限值差不多(作業(yè)場所工頻電場強度為5 kV/m，工頻磁場強度100 μT，噪聲按8 h等效聲級為85 dB(A)，變電站內(nèi)作業(yè)場所的電場和噪聲受變電站四周圍墻及樹木的遮蔽而削弱，并隨著與高壓設(shè)備距離的增加而削弱，只要作業(yè)場所電磁環(huán)境在限值之內(nèi)，周界電磁環(huán)境必然滿足標準規(guī)定。即使作業(yè)場所電磁環(huán)境有超標現(xiàn)象，由于上述兩個削弱作用，周界電磁環(huán)境也基本上不會出現(xiàn)超標現(xiàn)象，不會對周圍居民區(qū)等造成影響。通常情況下，工頻電場、工頻磁場都遠低于標準限值，不會對周界環(huán)境造成影響，唯一可能是廠界噪聲的影響。

2.7 變電站作業(yè)場所電磁環(huán)境的防護

從保護作業(yè)人員職業(yè)健康安全和周界環(huán)境的角度出發(fā)，可采取在電磁環(huán)境超標區(qū)域設(shè)置防護柵及警示標識、控制作業(yè)人員在戶外設(shè)備區(qū)的停留時間、通過或停留在工頻電場強度較強區(qū)域時應(yīng)穿戴防護服、加強變電站作業(yè)場所電磁環(huán)境的檢測與技術(shù)監(jiān)督等防護措施，

3 結(jié)論

綜上所述，本文根據(jù)17座變電站作業(yè)場所工頻電場、工頻磁場和噪聲的檢測結(jié)果得出如下結(jié)論:

1)控制室等室內(nèi)作業(yè)環(huán)境是絕對安全的，多數(shù)220 kV及以下等級的變電站設(shè)備區(qū)電磁環(huán)境及噪聲也是安全的，但是有部分220 kV變電站設(shè)備區(qū)的工頻電場強度存在超標現(xiàn)象。

2)電壓等級高的變電站電場強度要高于電壓等級低的變電站電場強度。

3)GIS組合電器的電磁強度降低了對作業(yè)人員的影響，設(shè)備區(qū)作業(yè)場所的噪聲并不會對作業(yè)人員造成有害的影響。

4)周界電磁環(huán)境值均小于作業(yè)場所值，可通過加強作業(yè)人員電磁防護工作，保證職業(yè)健康安全的實現(xiàn)。

［1］ DL/T799.7－2010，電力行業(yè)勞動環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范 (第7部分):極低頻電磁場監(jiān)測［S］．

［2］ GBZ/T189.8－2007，工作場所物理因素測量 (噪聲)［S］．

［3］ GB16203－1996，作業(yè)場所工頻電場衛(wèi)生標準［S］．

［4］ GBZ/T189.3－2007，工作場所物理因素測量 (工頻電場)［S］．

［5］ GBZ2.2－2007，工作場所有害因素職業(yè)接觸限值 (第2部分):物理因素［S］．