发布时间:2023-10-11 17:27:30
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的5篇电磁辐射测量方法,期待它们能激发您的灵感。
摘要:
X波段测波雷达在海洋观测领域具有重要的应用价值,但其电磁辐射带来的影响也愈发值得关注。通过对X波段雷达工作特点进行分析,提出了使用频谱分析仪和对数周期天线组成测量系统的电磁辐射测试方案。参照国家标准对国家海洋局南澳、遮浪海洋环境监测站的X波段测波雷达电磁辐射功率密度进行了测量和分析,结果表明:X波段测波雷达对环境危害小,对公众安全性好。同时解释了短时曝露限值的含义,提出了要加强员工安全教育的建议。
关键词:
X波段测波雷达;电磁辐射测量;功率密度;频谱分析仪
X波段测波雷达是一种基于船用X波段导航雷达,利用海面回波图像分析波浪参数的遥感观测设备[1]。X波段测波雷达支持多个厂家不同型号的X波段雷达,以国家海洋局引进MIROS公司的WAVEX系统为例,其中X波段雷达使用的谷野雷达型号为FR-2127BB,天线型号为XN24AF,其主要参数如表1所示。该雷达发射功率较高,其瞬时功率可达到25kW,在波浪观测时一般为连续工作,因此其电磁辐射对人存在一定危险性,有必要对其辐射强度开展现场测量和分析。
1电磁辐射测量原理
在电磁辐射测量中,通常用功率密度来衡量电磁辐射的强弱。功率密度是描述单位时间内通过单位面积的电磁波能量的物理量,它是无线电计量中的一个重要参数[2]。要完成对X波段测波雷达电磁辐射的测量,需要根据其工作特点对测量仪器进行对比选型并使用合理的计算方法,从而获得其功率密度。
1.1仪器选型测量电磁辐射通常采用场强仪,但由于场强仪没有频率信息,在周边有其他设备时不容易判断辐射来源和占用频段。频谱仪可以用来测量所需频段的频谱信息,在进行测量时配以相应频段的天线便可组成测试系统。频谱仪优点在于能够直接对某一频段的信号进行测量,从而避免其它频段干扰信号带来的影响。测量设备选用Agilent公司生产的N9918A[3]型频谱仪;选用德国Annoni公司生产的HyperLog60100型对数周期天线,该天线在出厂时已经过专业校准,其天线频率与天线系数[4]的对应关系如表2所示。天线与频谱仪的连接馈线选用1m长专用射频电缆,经测试可知其在X波段雷达工作频段的线缆损耗约为0dB。
1.2计算方法
1.2.1X波段雷达输出的峰值功率与平均功率由雷达原理可知,雷达发射机的输出功率可分为峰值功率Pt和平均功率Pav,二者关系。
1.2.2频谱仪测量值与功率密度的关系频谱仪对信号的测量数值以功率(单位:dBm)或电压(单位:dBuV)的形式给出,若想获得对功率密度的测量结果,需要进行一定的公式换算和推导[6-7],其过程如下(各物理量的单位以下标形式给出):
2环境辐射分析
2.1环境控制限值2014年9月国家环境保护部和国家质量监督检验检疫总局了GB8702-2014“电磁环境控制限值”,代替GB8702-88“电磁辐射防护规定”和GB9175-88“环境电磁波卫生标准”。虽然旧标准中“适用于一切人群经常居住和活动场所的环境电磁辐射”[9-10]改为“公众曝露”[11],但是一般认为该限值规定的是居民区、学校、企事业单位等区域的电磁辐射限值。X波段导航雷达工作频率9410MHz,新标准中该频段的控制限值计算方法如表3所示,经计算得出其限值为1.25W/m2,由新标准中的定义可知,该限值是任意6min内的方均根值。此外,对于脉冲电磁波,其功率密度的瞬时峰值不应超过表3中所列限制的1000倍。对于X波段雷达,其峰值功率密度限制为1250W/m2。
2.2现场测量
2.2.1南澳海洋站测量结果南澳海洋站X波段雷达架设在海洋站的楼顶,气象观测场紧邻雷达,雷达天线高度与人体高度相仿,雷达安装位置和其中一个测量点位置如图1(a)。由于测试设备与雷达距离较近,为防止突发强信号对设备造成损坏,关闭了前置放大器功能,此时频谱仪的噪底为-70dBm,将频谱仪的检波方式设置为RMS(方均根值)。经测试,确定将中心频率设置为9410MHz,经过20min的测量后频谱仪的频谱及读数已基本没有变化,由图1(b)可知其平均功率为-37.4dBm,结合表2和公式可知,其平均功率密度和峰值功率密度分别为6.166×10-4W/m2和2.88W/m2。
2.2.2遮浪海洋站测量结果该站测波雷达安装位置距地面不小于10m,现场的一个测量点在距离雷达位置约36m,测量天线高度与正常人身高一致,约1.7~1.8m。由于测试设备与雷达距离比较远,为保证测量信号不会淹没在噪声中,打开了前置放大器功能,此时频谱仪的噪底为-95dBm,频谱仪的检波方式仍设置为RMS方式。经测试,确定将中心频率设置为9380MHz,经过20min的测量后频谱仪的频谱及读数已基本没有变化,由图2(b)可知其平均功率为-46.37dBm,结合表3和公式可知其平均功率密度和峰值功率密度分别为7.7625×10-5W/m2和0.363W/m2。
2.3长期照射安全性分析从以上两个海洋站实际测量的结果看,在测量点处X波段测波雷达信号的平均功率密度和峰值功率密度均远低于国家标准。这可能与大部分人的认识有所不同,造成这一现象有以下两个原因:(1)X波段测波雷达可以设置扫描范围。南澳站测波雷达设置了朝向海面的一侧发射信号,在雷达朝向观测场一侧时雷达发射机是不工作的;在海面一侧由于无遮挡,因此也没有近距离强反射信号,所以造成测试点雷达信号很弱,几乎测不到,测得的通道功率值大部分来自于带内噪声功率。(2)X波段测波雷达具有很好的方向性。X波段雷达天线的垂直波束宽度只有20°。遮浪海洋站的X波段雷达安装在支架上,距离地面不低于10m,测试时所用的对数周期天线虽然架设高度与人体高度一致,但仍不在雷达主波束辐射范围以内,虽然频谱仪可监测到雷达信号,但其辐射功率很低。人员在雷达所在地点周边活动不会受到雷达辐射危害。
3短时强辐射分析
3.1短时照射辐射限值从强电磁辐射设备旁经过或者短时间滞留,会受到短时间强辐射,超过一定限值时会直接造成伤害。对于短时间辐射情况,国际上最具权威性的标准应该是非电离辐射防护委员会(ICNIRP)颁布的“时变电场和磁场暴露限值的有关导则”[12]。该导则通过科学实验给出了职业照射最高限值为50W/m2,公众照射最高限值为10W/m2。特别需要注意,导则中指出在功率密度达到50W/m2时,对人的眼睛和生殖系统造成直接伤害,到100W/m2时会损伤人体皮肤。
3.2导航雷达限值距离一般导航雷达厂家会在说明书中提示X波段雷达三个关键功率密度限值所对应的距离,如表4所示,但多数都没有给出功率密度的意义。“时变电场和磁场暴露限值的有关导则”对这三个距离作出了解释。3.3短时照射的安全防护南澳和遮浪两个海洋站的测波雷达由于辐射方向和安装高度设置等原因,对于普通民众不会发生近距离受到雷达照射的情况。但是海洋站员工因工作关系,如设备检修调试等,受到雷达近距离辐射的可能性较大,应注意短时雷达照射的防护:首先在雷达工作时应避免近距离直视雷达,以防止眼睛受到伤害,同时应避免进入1m以内区域。此外,海洋站员工应加强电磁辐射有关安全知识的培训,提高安全意识。
4总结
【关键词】电磁辐射暴露限值标准测量
一、电磁辐射暴露相关概念和术语
1.基本限值和导出限值
科学实验表明,过量的电磁照射对人体有一定的伤害作用,许多国际的、国家的文件都规定了电磁暴露的人体安全限值。虽然这些文件在具体规定上有所不同,但大多数文件都使用了相同的方法:即用基本限值和导出限值给出电磁辐射限值。
基本限值是指判定人体对电磁场产生生理反应的基本量。基本限值适用于身体存在场中的情形。人体暴露的基本限值通常以比吸收率(Specific Absorption Rate,SAR)来表示。
导出限值是指可以产生与基本限值相应的电场、磁场和功率密度的值。由于基本量很难测出,大多数文件给出了电场、磁场和功率密度的导出(参考)限值。
2.环境电磁波辐射强度分级
以电磁波辐射强度及其频段特性对人体可能引起潜在性不良影响的阈下值为界,环境电磁波允许辐射强度在卫生部标准中按级分为一级和二级。在环保局GB8702-88中和军用领域,电磁辐射暴露安全标准则分别以职业照射和公众照射,作业区和生活区进行界定。一级为安全区,指在该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切人群(包括婴儿、孕妇和老弱病残者),均不会受到任何有害影响的区域;新建、改建或扩建电台、电视台和雷达站等发射天线,在其居民覆盖区内,必须符合“一级标准”的要求。二级为中间区,指在该环境电磁波强度下长期居住、工作和生活的一切人群(包括婴儿、孕妇和老弱病残者)可能引起潜在性不良反应的区域;在此区内可建造工厂和机关,但不允许建造居民住宅、学较、医院和疗养院,已建造的必须采取适当的防护措施。超过二级标准地区,对人体可带来有害影响,此区内可作绿化带或种植农作物,但禁止建造居民住宅及人群经常活动的一切公共设施,如机关、工厂、商店和影剧院;如在此区内已有这些建筑,则应采取措施,或限制辐射时间。二、电磁辐射标准国际上,在电磁辐射安全领域有两大主流标准,一个是ICNIRP标准,即国际非电离辐射防护委员会(The International Commission for Non-Ionizing Radiation Protection,ICNIRP)的标准,另一个标准是美国的IEEE标准。
在世界卫生组织等组织的推动下,IEEE标准的限值今后将统一到欧标(ICNIRP)的限值上。
在我国,由不同部门制定的多部电磁辐射国家标准同时并存。在民用领域主要有:
GB8702-88《电磁辐射防护规定》;
GB9715-88《环境电磁波卫生标准》;
GB12638-90《微波和超短波通信设备辐射安全要求》;
GB10436-89《作业场所微波辐射卫生标准》;
GB10437-89《作业场所超高频辐射卫生标准》;GB16203~96《作业场所工频电场卫生标准》等。
在军用电磁辐射防护领域,与电磁辐射相关的国家标准比较典型的有:
GJB5313-2004《电磁辐射暴露限值和测量方法》;
GJB1450-92《舰船总体射频危害电磁场强测量方法》;
GJB1446.40-92《舰船系统界面要求电磁环境电磁辐射对人员和燃油的危害》等。
目前,环保局执法一般按照GB8702-88来进行,其在30MHz~3GHz之间的公众导出限值为40mW/cm2。但是,国标委关于手机电磁辐射的标准采用了欧标限值(SAR限值为2.0W/kg)。
表1为一些组织和国家在移动通信频段的公众照射标准比较。
二、环境电磁辐射测量
1、测量方式
在调查辐射源周围环境电磁波辐射强度及其分布规律时,常以辐射源为中心,采用在不同方位取点的方式进行测量,简称点测。点测时以辐射源为中心,将待测区按一定角度划线,呈扇形展开,按一定距离选点测量。
全面调查某地区环境电磁波的背景值及按人口调查居民人群所受辐射强度的测量简称面测。面测量时,将待测地区(城市)按人口统计划分若干小区,并标明各小区居民中心地理坐标,从中选择若干有代表性的小区作为监测点,进行自动测量和实时处理,经过加权处理后,求出该地区(城市)居民环境电磁波暴露强度值。
2、测量仪器
在对辐射源周围测量和作业区进行测量时,测量仪器一般选用宽带辐射测量仪,包括具有各向同性响应或有方向性磁场探头/电场探头的宽频带电场、磁场设备。在对区域性背景场强和生活区进行测量时,一般选用窄带辐射测量仪,通常采用宽频带天线、频谱分析仪和计算机配套的自动测量系统。
三、国内电磁辐射暴露安全标准和测量的不足
由于环境电磁场的复杂性,国内外在电磁辐射安全标准上尚存在较大争议。就国内而言,相关标准的制定,对推动我国电磁防护设计、保障公众健康、控制电磁辐射水平起到了积极作用,但在实际使用中也逐渐暴露出一些明显不足,具体表现在:
1、标准分散,不统一。无论是军、民标,多个相关的国家标准同时并存,归口管理部门分散,即不利于选用,也不便于统一执法。
2、各标准规定宽严不一。以军标100MHz为例,不同标准电磁辐射暴露限值规定各异,宽严不一,缺乏必要的说明和协调,见表2。
3、量值不统一。各标准中电场强度、磁场强度、功率密度、暴露剂量、V/m、W/m2、W.h/m2、mW/cm2、A/m等同时并存,转换关系复杂,使用起来极不方便。
4、测试频率覆盖不够,不能反映实际情况。无论是军标还是民标,国内现有标准均仅关注了部分频段/频点,远远不能适应现代电子、通信技术的迅猛发展。图1为实测条件下的环境电平。
四、结束语
随着科学技术的发展,各种电子、电气设备在极大地丰富和提高了人们的物质、精神生活的同时,也带来了复杂、严重的电磁污染。加强电磁环境监控,延伸测试频段,加大对不同频率及不同幅照量电磁波对人生理影响基础研究,尤其是累计效应研究,强化归口管理,促成一部科学、安全、具有强制约束力的电磁辐射暴露限值标准任重而道远。
参考文献
[1]《超特高压环境电磁场测量、计算和生态效应》何为等
[2]《高压变电站对周围环境的影响与评估》宋福祥等
[关键词]电磁辐射 风险量 SAR 日常照射
中图分类号:U895 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)04-0185-02
前言
随着经济的快速发展,科学技术在给我们带来便利的同时也为我们的生活带来了一些潜在的风险。高压线、变电站、电台、电视台、雷达站、电磁波发射塔和电子仪器、医疗设备、办公自动化设备和微波炉、收音机、电视机以及手机等家用电器工作时,会产生各种不同频率的电磁波。这些电磁波充斥空间,无色、无味、无形,可以穿透人体,造成污染。随着电子技术的广泛应用,人为电磁能量迅速增长,电磁辐射已成为21世纪的主要污染源。由于目前国内的电测辐射标准还不完善,各方面关于电磁辐射的研究并不多见,仅在97年时出台了《电磁辐射环境保护管理办法》以及《环境保护法》中第二十四条进行了规定,我们对于电磁辐射的评估并没有特别科学明晰的方法。
虽然国际非电离协会为了对公众有着良好的保护,按全身平均比吸收率(SAR)取0.08w/kg剂量值制定国际标准我国的《电磁辐射防护规定》标准进一步严格,规定在一天24h内,任意连续6min按全身平均比吸收率(SAR)应小于0.02w/kg,相应于频率30M-3000MHz段电场强度限值为12V/m,为了更进一步加强管理,我国设定了普通项日环境影响评价管理值为5.4V/m,对应卫生标准中的一级标准为5 V/m。但事实上每个普通民众他们是无法准确的获得自己一天时间内吸收了多少剂量的电磁辐射的。
1、问卷调查概况
因此本文是一种对电磁辐射研究的新方法,本文随机选取了重庆市大学城区域内三所学校大学生作为研究对象,对其进行问卷调查,通过对大学生群体在日常生活中常接触的可能产生电磁辐射照射的设备设施进行测定,根据调查所得使用或接触设备设施种类及时间分配具体权重,进行数据统计,配合调查问卷所得数据即可对大学生群体当前所处生活环境中存在的日常电磁辐射风险量有一个较为科学直观的评估。
本次问卷调查的发放范围为重庆市沙坪坝区虎溪大学城的重庆大学、重庆师范大学、重庆科技学院三所高校。问卷的天蝎回收是通过委托专业问卷调查网站以及笔者本人现场现场发放回收实施开展,问卷开篇的指导语对电磁辐射对人体可能存在的风险以及本研究对评估大学生群体电测辐射风险量的意义进行了充分的阐述,最后完成有效问卷117份,有效率91%。参与本次调研的人群皆属于在校大学生群体,人群样本中男女性别比例为1:1,调研结果具有准确可靠性。
2、问卷调查结果
2.1 大学生日常电磁辐射风险要素
本次调查问卷采用自由开放式的问卷形式,通过对搜集到的问卷答案进行筛选、归类、统计超过10%的选项得出大学生日常电磁辐射风险要素共分为三类:第一类为家电类,如电吹风、台灯、无线路由器等;第二类为电子设备类,如移动电话、笔记本电脑、台式电脑等;第三类为交通工具类,如轻轨、地铁等。统计结果如图1所示:
2.2 电磁辐射风险设备设施使用时间
本次调查问卷采用自由开放式的问卷形式,通过对搜集到的问卷答案进行筛选、归类、统计得出可能具有电磁辐射风险的设备设施平均每日使用时间为:平均每日使用电吹风时间t1为6.68分钟;平均每日使用台灯时间t2为20.57分钟:平均每日使用无线路由器时间t3为2.61小时;平均每日使用手机时间t4为4.33小时;平均每日使用台式电脑时间t5为2.07小时;平均每日使用笔记本电脑时间t6为2.47小时。统计结果如表1所示:
3、电磁辐射风险设备设施实验测试结果
根据以上调研统计数据以及?《电磁辐射暴露限值和测量方法(GJB 5313-2004)》、《辐射环境保护管理导则 电磁辐射环境影响评价方法与标准(HJ/T 10.3-1996)》等标准的指导,本文实验选用了RJ-5工频场强仪进行各种类型品牌电测辐射风险设备的单位时间辐射量测量。
进行实验测量时均与辐射体正常工作时间内取一定的时间间隔进行测量,每个点测量观察时间均大于10S,读取本次测量的最大值。每种被测设备共测量5次取平均值。各种类各品牌设备单位时间内电磁辐射当量如表3所示:电吹风单位时间电磁辐射量α1为0.081 W/m2,台灯单位时间电磁辐射量α2为3.371 W/m2,无线路由器单位时间电磁辐射量α3为0.017 W/m2,手机单位时间电磁辐射量α5为0.492 W/m2,台式电脑单位时间电磁辐射量α5为0.313 W/m2,笔记本电脑单位时间电磁辐射量α6为0.813 W/m2,
4、大学生日常电磁辐射风险量评估
虽然国际非电离协会为了对公众有着良好的保护,按全身平均比吸收率(SAR)取0.08w/kg剂量值制定国际标准我国的《电磁辐射防护规定(GB 8702-1988)》进一步严格,规定在一天24h内,任意连续6min按全身平均比吸收率(SAR)应小于0.02w/kg,相应于频率30M-3000MHz段电场强度限值为12V/m,为了更进一步加强管理,我国设定了普通项日环境影响评价管理值为5.4V/m,对应卫生标准中的一级标准为5 V/m。但事实上每个普通民众他们是无法准确的获得自己一天时间内吸收了多少剂量的电磁辐射的。
W/m2是每平方米的功率,1W/m2照射1秒为1j/m2,因此按照《电磁辐射防护规定(GB 8702-1988)》中表3可以查到单位时间电磁辐射功率密度为0.4 W/m2,可以计算出每日电测辐射照射安全阈值为34.56kj/m2。根据上述各电磁辐射风险设施日均使用时间以及各设备设施单位时间电磁辐射量统计表可以计算得出大学生平均电磁辐射照射量为:t1*α1+ t2*α2+ t3*α3+ t4*α4+ t5*α5+ t6*α6=15.981 kj/m2,远低于国家标准规定的安全阈值,因此大学生日常电磁辐射照射处于安全范围内。
参考文献
[1] 中华人民共和国国家标准. GB8702-88电磁辐射防护规定第1、3条.国家环保局,1988.
[2] HJ/T10.2-1996辐射环境保护管理导则-电磁辐射监测仪器和方法[S].
[3] HJ/T 10.3-1996辐射环境保护管理导则-电磁辐射环境影响评价方法与标准[S].
[4] Vermeeren G.Joseph W,Olivier Cetal.Statistical multipath exposure of a human in a realistic electromagnetic environment[J].Health Phy,2008,94 (4):345-354.
[5] 杨红萍.电磁辐射的危害与防护 [J].科技信息,2007,6(33):47-87.
[6] 石伟力.电磁辐射的危害及其防护探析[J].环保与节能,2012,8
【关键词】输变电工程 电磁辐射 安全问题 建议
1 电磁辐射的危害
1.1 对人体和生物的危害
近年来,国内外研究对电磁辐射做了大量研究实验,得出的结论是电磁辐射影响人体或生物体的形式主要是热效应以及非热效应。热效应即是人体中的一些不均匀的电介质,如人体水分子及人体蛋白质在不断变化的电磁场中发生相应的运动,通过摩擦使得分子之间产生热量。人体虽然具有调节和扩散热量的功能,但如果分子运动太快,便会导致摩擦产生热量的速度也过快,热量速度超出一定的限值,人体的调节功能便大打折扣,那些来不及调节和扩散的热量将会在人体内积累,使得人体蛋白质温度过高。过高的温度持续时间超过限定值时,高温便会烧死人体蛋白分子,最后使组织坏死,导致某种生理体出现病症。电磁辐射热效应现象在我们生活中随处可见,比如用手机打电话,通话时间太长手机就会变热,挂掉电话后出现头晕或头痛的症状,这都是电磁辐射的影响。
非热效应指的是人体的温度不会发生升降变化,电磁场在这种情况下产生生理病变。人体在地磁场的作用下不断进化完善,过程中使得人体的神经系统与非热效应达到了某种程度上的和谐。比如,神经系统中的磁定向系统就可以根据地磁场来实现定向工作。但人体不能长期处于这种人为产生的强烈磁场中,这会导致环境周围的磁场与人体自身的磁场相悖,使人体的神经系统出现斋乱。如做噩梦,出现幻觉等都是这种症状的表现。但这种非热效应的研究结果目前只是定性不定量,要获得更加全面的认知,还需要一定的奋斗历程。体质不同的人对非热效应的反应也不同,身体素质好的人对此抵抗力强,但体制差的人则比较容易受影响,如病人、小孩、孕妇、老人等就是主要受害人群。并且人体的不同器官对电磁辐射的敏感度也不一样,如大脑、眼睛等比较脆弱的器官较其它器官的敏感度要大些。
1.2 影响电器设备的正常运行
电磁辐射可以产生无线电干扰,这会对电器设备的正常运行产生影响。而这种干扰的程度跟扰的电器设备频率息息相关。扰电器设备频率与电磁辐射频率越接近,干扰就越严重。反之,两种频率相差越大,干扰越轻微。无线电干扰使得测量仪器的性能变差,也使得继电器或电子开关运行失常。使得收音机,电视机等无线电接收设备收到干扰,出现噪音,电视屏幕失真,出现雪花或无信号现象。甚至会对党政机关无线电设备产生干扰,妨碍病人心脏起博器正常工作。这些干扰都给人们的生活或工作带来了麻烦或危害。
2 改进输变电工程的对策
2.1 合理选择,科学规划
高压输变电工程要在选线选址上慎重考虑,并进行科学的项目规划。选址要充分考虑民居集中程度、环境状况等因素,适当地设定与人流距离。同时,电网设计要遵守法律法规,加强环保意念,在规划、建设和运作方面有合理的程序可依,这是电网建设得以成功的重要保障。同时,培养一批专业的技术人员,在规划方面更具有可行性和操作性。同时,电网系统的领导要重视建设与环保相结合的发展理念,减少输变电过程对环境造成的负面影响。并定期进行质量评估及环境检测,投入足够的人力,物力和财力,使建设工作和环保工作落到实处,并保证建设运行符合环保标准。
2.2 改进测量方法
对于凸出地面的物体尖角或顶端位置,工频电场会受此影响使磁场变得强烈且集中。总结前述得出,在导线正下方的地面上,也即在0-2m之间的的电场垂直的分量会随着水平位置的变化而改变。但它随高度的变化不大,而导线正下方的电场水平份量比较小,这表示在这个范围之内,电场是均匀或者接近均匀的。这时候测量的数据就相对准确。而在畸变场磁场测量中,往往存在测量不一致的问题。而调查发现,很多输电站附近民居的屋顶或阳台上出现电场测量读数超标的情况。所以,规范测量方法,可以减少畸变场带来的环境纠纷问题,减少矛盾冲突。
2.3 采用低场强技术
目前标准看来,比起输电线路实际情况,工频磁场中的环保指标有更大的裕度,也就说明工频磁场在某些特殊情况下需要进行降低,但其不是实际意义上的环保问题范畴。通过同杆多回架设以及逆相序导线排列可以有效降低工频电场,这是技术上的一种突破和创新。比如,对于三峡电站跨越船闸同杆双回的500kV架空的送电线,在与水面距离小于或等于10m的时候磁场最大,同相序的布置时是3.28kV/m,逆相序的排列时是1.33kV/m,显然前者比后者大得多。在环境比较敏感的地段,通过采用架空屏蔽线的方式可以降低线下工频电场。同时,根据具体情况具体架设单根、双根以及多根屏蔽线, 保证屏蔽线排列不同,就可以得出不一样的降低效果。除此之外,将局部导线紧凑化进行排列,通过导线三角(特别是倒三角)的排列,可以适当提高导线的高度,这也便于在不同程度上达到降低地面场强的目的[3]。
3 结语
随着电网建设工作力度的加强和电网局势的改变,高压输变电工程也应该紧跟步伐,根据不同的发展阶段,不同的地域特征作出不同的改进。电磁辐射虽然在一定程度上给人体、生物和环境带来一定的影响,但这些影响是可以通过采取有效的措施来减少的,我们不必太过于担忧。我们可以通过合理选线选址、科学规划的方式来减少工程建设对周围环境的破坏,做到发展与环保同时进行。只要掌握专门技术,并遵循科学的建设程序,输变电工程将会大大促进电网建设工作的进程,造福于更多的家庭。
参考文献:
[1] 卢芳亭.高压输变电工程的电磁环境安全问题研究[J].广东科技,2011(22):12-13.
【关键词】电磁辐射污染;环境评价;监督;管理
跨入21世纪人类在享受电磁技术带来现代化生活的同时,也受到电磁辐射产生威胁和危害。电磁辐射无处不在与我们“形影相随”,当它的能量超过一定限度造成污染,而电磁污染是一种不易被人感知且危害置后的能量流。如何评价和判定电磁污染,进而防范和控制其不良影响和危害,正是本文主要讨论的内容。
1 电磁污染的主要危害
在电子电路中任何交变电路都会向其周围空间放射电磁能,形成交变电磁场。交变电磁场中,变化的电磁场与磁场交替地产生,由近及远以一定的速度在空间传播,形成电磁波。在电磁波向外传播的过程中会有电磁能输送出去,这种现象称为电磁辐射[1]。电磁辐射分为天然和人为电磁辐射两类。人类在进化过程中,已适应天然电磁辐射,因此,环境保护所关注的电磁辐射主要是人为的电磁辐射。有指人类活动所产生脉冲放电、工频交变磁场、射频电磁的辐射[2],主要来源无线电广播、电视、微波通信、电力、铁路、民航指挥塔及飞机等各种射频设备发射的电磁波。频率范围宽广,影响区域较大,能危害近场区的人员。
1.1 电磁辐射对信号接收的干扰
射频强电磁辐射,可以造成通信信息失误或中断;铁路自控信号失误;飞机飞行误航;甚至造成导弹与人造卫星失控,电磁辐射会对有线通信设备产生干扰。
1.2 强电系统对弱电系统的干扰和危险影响
对广播、电视、通信系统构成极大的威胁,使图像、信号失真;使电子仪器、精密仪器不能正常工作。
1.3 空间电磁场对人体健康的影响
表现在损害中枢神经系统,头部长期受电磁辐射影响后,轻则引起失眠多梦、头痛头昏、疲劳无力、记忆力减退、易怒、抑郁等神经衰弱症,重则使大脑皮细胞活动能力减弱,并造成脑损伤;非热效应能减少眼部血流量,引发视觉障碍,导致视觉疲劳和不舒适;长期接触低强度微波的人和同龄正常人相比,体液与细胞免疫指标中的免疫球蛋白降低,使体液与细胞免疫能力下降。
2 电磁辐射环境评价标准和卫生标准
2.1 我国目前已颁布的电磁环境评价的标准
主要有《高压架空送电线、变电站无线电干扰测量方法》GB 7349-2002;《电磁辐射防护规定》GB 8702-88;《辐射环境保护管理导则》HJ/T 10.2-1996;《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》HJ/T 24-1998。
2.2 我国电磁辐射卫生标准及防护规定
2.2.1 《环境电磁波卫生标准》(GB 9175─88)
以电磁波辐射强度及其频段特性对人体可能引起潜在性不良影响的阈值为界,将环境电磁波容许辐射强度标准分为二级。
一级标准小于5V/m为安全区,在该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切人群,不会受到任何有害影响。
二级标准为中间区,在该环境电磁波强度下长期居住、工作和生活的一切人群可能引起潜在性不良反应;在此区内可建造工厂和机关,但不许建造居民住宅、学较、医院和疗养院等,已建造的必须采取适当的防护措施。
超过二级标准(12V/m)地区,对人体可带来有害影响;在此区内可作绿化或种植农作物,但禁止建造居民住宅及人群经常活动的一切公共设施,已有这些建筑应采取措施。
2.2.2 《电磁辐射防护规定》
国际非电离协会为了对公众有着良好的保护,比吸收率(SAR)取0.08w/kg剂量值制定国际标准。我国的《电磁辐射防护规定》标准进一步严格,规定在一天24h内,任意连续6min按全身平均的比吸收率(SAR)应小于0.02w/kg,相应于频率30M-3000MHz段电场强度限值为12V/m,为了更进一步加强管理,我国设定了普通项目环境影响评价管理值为5.4V/m,对应卫生标准中的一级标准为5V/m。
3 电磁污染源调查与环境监测
3.1 调查目的
为了快速开展治理工作,切实保护环境,造福人类,对电磁污染进行调查研究,有利于找准污染源和电磁污染分布规律,为评价和污染防治提供依据。
3.2 调查内容及程序
电磁辐射对生物体作用与场强、频率、作用时间与作用周期、与辐射源的间距、振荡性质、作业现场环境温度和湿度等因素有关。电磁场的生物效应随频率的加大而递增,危害程度微波>超短波>短波>长波;脉冲波>连续波[3]。所以首先调查主要射频设备的分布使用情况、发射频率范围和额定功率,周围现场环境、人口分布等情况;再进行布点与监测,电磁污染源产生的场可分为近场和远场,衡量场的大小用电场强度E和磁场强度H。在近场区(与源的距离小于波长的约1/6),E与H之间无固定关系,必须分别加以考虑;当与源的距离大于波长的约1/6的远场区域,E与H的比值波阻抗为定值,测量了电场,就可以得到磁场数据,每个测量部位应有五次读数可求出平均场强值;根据各操作位置的电场强度、磁场强度和功率密度按《电磁辐射防护规定》标准进行比较、评价,并绘制辐射图;进行综合分析后得出结论。
3.3 电磁辐射环境监测的主要任务是:
(1)对环境中电磁辐射水平进行监测;
(2)对污染源进行监督性监测;
(3)为征收排污费或处理电磁辐射污染环境案件提供监测数据;
(4)为编制电磁辐射环境影响报告书(表)和编写环境质量报告书提供有关监测资料,进行有关电磁辐射环境保护的监测;
(5)对环境保护设施竣工验收的各环境保护设施进行监测。
3.4 电磁污染源监测方法
监测方法:根据不同目的,为调查辐射源周围环境电磁波辐射强度,及其分布规律,常以辐射源为中心,在不同方位取点的方式进行测量,简称点测;为全面调查某地区环境电磁波的背景值及按人口调查居民人群所受辐射强度的测量简称面测。还有近区场强的测量和远区场强的测量。
测量仪器:可使用各向同性响应或有方向性电场探头或磁场探头的宽带辐射测量仪。近区场强仪、超高频近区场强测量仪、远场仪与干扰仪、微波漏能测试仪。
测量位置:辐射体附近的固定哨位值班位置及各辅助设施(计算机房、供电室等)作业人员经常操作的位置,测量部位距地面0.5m、1.0m、1.7m三个部位。
测量时间:在电磁污染源正常工作时间内进行测量,每个测点连续测5次,每次测量时间不应小于15s,并读取稳定状态的最大值。若测量读数起伏较大时,应适当延长测量时间等。
环境条件:应符合行业标准和仪器标准中规定的使用条件。测量记录表应注明环境温度、相对湿度。
4 环境电磁污染的监督管理
任何单位和个人在从事电磁辐射的活动时,严格执行《中华人民共和国环境保护法》、《电磁辐射环境保护管理办法》、《电磁辐射防护规定》等相关的法规,电磁发射设备必须严格按照国家无线电管理委员会批准的频率范围和额定功率运行;设备和屏蔽体的结构的合理设计,元件与布线要合理;实行电磁屏蔽、接地等技术衰减源辐射或泄漏;制定防护措施,认真做好预测和测量并根据相关标准的限值确定电磁辐射危害区域,实行防护墙的设置距离应使墙外的电磁辐射被衰减到安全值;在可能产生危害的地方,应确保辐射危险警告标志的设置和使用;不仅需要设置永久性标志,而且在雷达辐射时还应该在某些区域,设置临时性禁止通行的标志;接受环境保护部门对其电磁辐射环境保护工作的监督管理和检查,做好各项电磁辐射活动污染环境的防治工作。
除加强对现有电磁辐射污染源的管理外,对新建、扩建的电磁设备严格按环境管理程序进行申报、登记、环境评价和验收。从事电磁辐射活动的单位和个人,必须对电磁辐射活动可能造成的环境影响进行评价,编制环境影响报告书(表),并按规定的程序报相应环境保护行政主管部门审批[4]。电磁辐射建设项目和设备环境影响报告书(表)确定需要配套建设的防治电磁辐射污染环境的保护设施,必须严格执行环境保护设施“三同时”制度。
5 结论和建议
管理部门加强电磁兼容性设计审查与管理,认真做好危害预测与分析;对本地区的新建电磁辐射设施的选址应合理规划、科学布局;对产生电磁辐射设备尽量避开人口稠密的区域;对于那些不得不安装在城区的设备,应当采取有效的防护措施避免电磁辐射污染的产生。
加强立法和执法监督,建立和健全电磁辐射建设项目的环境影响评价和审批制度。重点抓好城市市区和市郊的卫星地面站、移动通信、集群专业网通信、发射台站的审批验收工作和监督工作。
加强电磁辐射污染的环境监测工作。地市级辐射监测站对城市居住区进行重点监测和污染源普查,为电磁辐射污染的防治处理工作提供方向。
广泛开展宣传教育,大力普及电磁辐射对环境污染及危害的知识,让社会参与监督,调动各相关部门的积极性,控制和减少环境电磁辐射污染和突发事件产生。
【参考文献】
[1]李雅轩,袁秀英,刘南平.电磁辐射对人体的危害及预防[J].工业安全与环保,2003,29(9):22-24.
[2]王剑,陈强,杨起俊.电磁辐射污染及防治[J].山东环境,2000(1):42.