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1、1北京地铁八通线电磁辐射污染的调查及 控制摘 要 基于对北京地铁八通线电磁辐射的实地调查数据,分析城市轨道交通沿线电磁辐射污染源对周围环境及对人体可能产生的潜在危害,提出对城市轨道交通产生的电磁辐射污染进行有效控制的不同方法。关键词 北京地铁八通线 电磁辐射 污染 控制措施1 北京地铁八通线概况北京地铁八通线是北京市地铁线网规划中 1 号线的东延长线,起于朝阳区八王坟东,止于通州区土桥,是地铁线网规划中东西方向的交通大动脉。线路起点为四惠站,途经四惠东站、高碑店站、广播学院站、双桥站、管庄站、八里桥站、通州北苑站、果园站、九棵树站、梨园站、临河里站、终点为土桥站,线路全长 18.964km,其
2、中地面线 7.911km,高架线 11.053km;全线共设 13 站,线路双向全封闭。车辆采用变频变压交流电动列车,全线共购置 24 组新型机车辆。2 与电磁辐射相关的基本概念常见的雷达系统、电视和广播发射系统、微波医疗设备、各种电加工设备、通信发射台站、大型电力发电站、输变电设备、高压及超高压输电线、地铁列车、电力机车以及大多数家用电器等都能产生各种形式、不同频率、不同强度的电磁辐射。电磁波会随着距离增加而快速衰减,建筑物及树木等对电磁波有一定的阻挡作用,金属门窗对电磁波有良好的屏蔽作用。电磁辐射污染对人体具有潜在威胁。通过大量的卫生学和流行病学调查初步表明,电力频段(50Hz)强电场可能
3、导致人体某些体征的改变。主要表现在:中枢神经2系统(如头晕、头痛、记忆力减退、脑电图频率改变、脸颤等症状);心血管系统(如血压不稳、心律过缓、心电图改变等症状);血液系统(如常出现多核白细胞、嗜中性白细胞和网状红细胞增多,而淋巴细胞相对减少的现象),另外在内分泌系统、生殖系统和遗传效应方面也会出现变异。电磁辐射主要是通过电场、磁场和电晕三种形式发生。电场的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。电场强度集中在主变电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,一般变电所磁场强度相对较弱。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。导线表面的电场
4、强度一般要达到 30kV/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。3 电磁辐射的标准根据 1997 年 3 月 25 日国家环境保护局第 18 号局令电磁辐射环境保护管理办法的附件规定,“轻轨和干线电气化铁道”属工频强辐射系统。八通线运行电力频率为 50Hz 的工频电场,俗称市电频率。目前,我国对工频电场的磁场强度尚未发布有关的环境标准。HJ/T241998500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范提出了推荐性标准,电场强度限值:4kV/m;磁感应强度限值:0.1mT。对地铁变电所内环境采用 GB162031996作业场所工频电场卫
5、生标准规定工频电场强度为 5kV/m 时,工人可接触时间为 8h(见表 1)。4 轨道交通工程中与电磁辐射有关的电气设备 以北京地铁八通线为例,城市轨道交通产生电磁辐射的设备主要有变电设备、通3信设备,辐射范围一是沿线周围环境(居民收看电视、收听广播),二是变电所职工工作环境。4.1 变电室设备地铁八通线沿线设有 15 座变电所,选用的配电变压器和牵引变压器是由我国采用德国专利技术生产的树脂浇注干式电力变压器(见表 2、表 3)。4.2 电动客车、无线通信等设备北京地铁八通线所选用的客车是型号为 VVVF 的变频变压电动列车,总计 24 列。八通线主要以有线通信为主,也备有无线通信系统,该系统
6、有发射机 4 套,电台 252台(见表 4)。 5 电磁辐射污染分析与评价5.1 变电所工频电场的电场、磁场强度2001 年,在编制火电厂污染物排放标准过程中曾经对某市 30 个 110kV 和 220kV变电站厂界电磁辐射污染现状进行普测。普测结果:除两座 220kV 变电站的电场强度超标外,其他变电站的电场强度均可以达到 4kV/m 标准。所有变电站的磁场强度均低于 0.01mT,远远低于 0 1mT 的标准。另外,我们在对两座 10kV 变电站厂界测试,电场强度仅 6V/m,磁场强度 0.041.5T,远低于 0.1mT 的标准。地铁八通线的所有变电所由北京市供电部门 110kV 变电站
7、引入电源,地铁变电所 10kV 母线为单母线分段,由地下输入,使用 750V 及以下电压工频电场的电力。地铁八通线的所有变电所运行电流最大不超过 200A,故完全可以达到电场强度4kV/m 和磁场强度 0.1mt 的推荐标准。另外,设在地铁八通线各车站内的变电所边界与最近居民区的距离一般都在 50m4以上。经调查,距离在 5070m 的有 3 个(通州北苑站、果园站、梨园站);距离在70100m 的有 3 个(四惠站、广播学院站、管庄站);其余 7 个距离在 100m 以上。设在八通线土桥车辆段的 2 个变电所与最近居民点的距离更远,超过 700m,对周围居民环境的辐射污染更小。5.2 工频电
8、场的卫生标准GB162031996作业场所工频电场卫生标准规定工频电场强度为 5kV/m 时,工人可接触时间为 8h(见表 1)。地铁八通线的所有变电所设计建筑时采取了一些电磁辐射屏蔽措施。(1)八通线牵引系统采用等效 24 脉波整流,经北京供电局评估,其产生的谐波电流满足国标 GB/T145491993电能质量公用电网谐波限值规定,符合入网要求。(2)八通线采用的所有强弱电设备均符合国家 GB68331993电子测量仪器电磁兼容性试验方案标准对电磁兼容性的要求,不仅有效保证了本系统不受外界电磁辐射的干扰,而且对其他系统的电磁辐射也降到了最低,从而使供电网中各个用户的用电彼此独立,互不影响。开
9、关柜及电缆均有金属铠装保护。(3)为防止杂散电流对结构钢筋的电腐蚀,八通线从设计到施工均采用了防迷流措施(全线 11 个牵引降压混合变电所设置了排流装置),杂散电流防护符合国家行业GJJ491992地铁杂散电流腐蚀防护技术规程标准及地铁对杂散电流防护的要求。(4)变电所设计为中长期无人值守,值班人员在控制室监控,自动化控制。变电所工频电场强度远远低于 GB162031996 规定的 5kV/m,同时在变电所工作的职工近距离接触电磁辐射污染源时间小于 8h 规定。由于在变电所设计施工时采取了相应的电磁辐射屏蔽措施,可以达到 GB162031996作业场所工频电场卫生标准,对变电所内职工的健康不会
10、造成危害,对周围居民环境的辐射污染更小。55.3 列车电磁辐射地铁八通线主要采用国内外最先进的车辆,其电气牵引系统采用国外直交传动牵引系统,该系统的 VVVF 逆变器采用 IGBT 模块作为开关元件,一台逆变器驱动一个动车转向架上的两台鼠笼式三相异步牵引电动机。该型号列车的电磁辐射在地铁列车中为最小。经列车型式试验报告得知,在列车客室内测试磁场强度,符合距地面 450mm 时10G 和距地面 900mm 时5G 的列车磁场强度国标要求。5.4 无线通信等设备电磁辐射地铁八通线的列车和无线通信设备系统的电台输出功率最大为 6W。该系统的集群基站1000MHz,辐射等效功率(机器标称功率与对半波天
11、线而言的天线增益的乘积)为 42W。车辆等设备上的移动电台输出功率等于和小于 15W,集群基站工作频率范围大于 3300000MHz,辐射等效功率小于 100W,根据 GB87021988电磁辐射防护规定规定,属于电磁辐射体可以免于管理的设备。八通线无线通信系统工作频率都在 860MHz 左右,与我国电视频道的高端尚有距离,况且地铁沿线居民多用有线电视天线,故不会对地铁八通线沿线居民收看电视有太大干扰。同时,由于车站的设备房间距离居民聚居区均较远,故不会对附近居民产生人体伤害。6 结语通过以上对北京地铁八通线供电、通信及车辆系统电磁辐射的测试、分析和研究,笔者认为,城市轨道交通中因电磁辐射而产生的污染是必须要引起足够重视和妥善解决的问题。根据北京地铁八通线所取得的经验来看,在结合工程特点和周围环境情况的基础上,通过严格控制设备制造标准,采用国内外先进技术以及设置屏蔽设6施等,能够有效地使城市轨道交通中供电、通信和车辆系统的电磁辐射降到最低。参考文献1杨哲,杨生岗.电磁污染的危害与预防J.家用电器,2002(3):47.2陈学敏.环境卫生学M.北京:人民卫生出版社,2001.3蒋展鹏.环境工程学M.北京:高等教育出版社,2005.4国家环境保护局.第十八号局令 1997 电磁辐射环境保护管理办法S.北京,1997.
