正確測量變電站、輸變電線路產生的工頻電磁場的要領

中國電力工業（包括民用和工業用電）的標準頻率定為50赫茲，故50赫茲又被稱為工頻，因此，包括變電站、高壓輸變電設施等電力系統設置產生的電磁場又叫工頻電磁場。

近年來，隨著民眾環保意識的提高，對于生活中常見的變電站、輸變電線路產生的電磁輻射問題越來越關注，而在城市化的建設過程中,許多高壓輸變電設施又必須要進入城區,有的高壓線需要從居民住宅上方通過。當電流通過這些高壓輸變電線路時，就會產生感應電場和感應磁場，工頻電磁場的強度會隨著電流強度的增大而增大，這就使得這些進入民眾生活中來的高壓輸變電設施產生的工頻電磁場會不會超標、符不符合國家相關安全標準的問題越來受到民眾關注。為此，需要對這些高壓輸變電設施周圍電磁輻射環境進行監測。

目前，我們國家對于高壓輸變電設施的工頻電磁場強度限值進行了嚴格的設定，按照國家標準，工頻磁場強度應該在100微特（μT）以下，工頻電場強度應該在5Kv/m以下。所有這些高壓輸變電設施在正式投入運營之前，都必須要通過工頻電磁場的環保檢測。而要準確對工頻電磁場進行檢測，就要借助專業的工頻電磁場強度檢測儀。這類儀器結構較為復雜,對精度和性能要求高，因此，目前這類設備大多為進口產品,型號不一,款式多樣,操作技能要求較高,現場測量工作中需要熟悉和掌握其性能和操作方法,保證測量結果的準確和可靠。

不過，正是由于工頻電磁場檢測要求較高，加上許多機構的操作人員需要一定時間來熟悉自己的設備，導致在不少場合下，因為下正常的操作方式導致測量讀數的錯誤，因此，廣州極端科技有限公司結合自身多年的該類設備銷售和售后技術支持的經驗，總結了以下正確測量工頻電磁場的要領：

1.      正確選用儀器

工頻電磁場強度檢測的種類較多,不過，不管這些設備如何不同，它們都有幾個基本一致的結構：內置電場探頭和磁場探頭。而對于所檢測不管是工頻電場還是工頻磁場，二都都具有方向性，而且其強度大小在各個方向上是不同的，因此，測量時就要特別注意二者的方向性。一般來說，工頻電場強度測量儀器的探頭有單方向的和全方向的,如美國Holaday公司生產的HI3604工頻場強測量儀，其電場探頭就是單方向的，測量的時候要注意電場方向;而諸如德國納達（Narda）公司生產的EFA 300工頻、低頻場強測量儀和德國安諾尼公司生產的NF-3020、NF-5035工頻、低頻電磁輻射分析儀等，它們采用的探頭就是全向性的。用單方向探頭的儀器測量時操作簡單,但需分別對3個方向的場強進行測量;而用全方向性探頭的三維測量儀雖可1次測量3個方向的場強數值,但儀器操作稍復雜,在地表處測量工頻場強時操作有諸多注意事項。同樣道理，工頻磁場強度測量儀的探頭也有單方向的和全方向之分，比如上面提到的德國納達（Narda）公司生產的EFA 300工頻、低頻場強測量儀和德國安諾尼公司生產的NF-3020、NF-5035工頻、低頻電磁輻射分析儀等就是采用內置全向3D磁場探頭，而在操作方面，單向磁場強度測量和全向磁場強度測量亦跟電場強度測量儀類似，單向探頭的設備操作簡單，但是需要多次測量不同方向的工頻磁場強度，而全向探頭的設備雖然操作復雜，但是在操作者熟悉的基礎上，這類設備反而可以為工作帶來不錯的便利性，減少誤差以及大幅提高工作效率。

美國Holaday公司的HI-3604工頻電磁場強度測量儀

德國納達（Narda）公司的EFA-300工頻、低頻電磁輻射分析儀

德國安諾尼（Aaronia AG）SPECTRAN NF-3020及SPECTRAN NF-5035工頻、低頻電磁輻射分析儀（兩者外觀一樣，檢測范圍不同）

在輸變電線路測量中,參照國家環境保護局頒布的“HJ /T 24 - 1998 500 kV超高壓送變電工程電磁輻射環境影響評價技術規范”中的要求測1. 5 m處的工頻電場強度垂直分量、磁場強度垂直分量和水平分量,理論上使用一維探頭便能滿足要求。但在測量工頻電場總場強時,則三維探頭儀器更方便和準確。

2.      確定測量點位和高度

測量工頻電磁場時,要根據不同的監測要求選擇監測點位和高度。測量500 kV超高壓送變電線路的工頻電磁場強時,因沿垂直于導線水平方向場強變化較大,在現場測量工作中應注意點位和高度的選擇,準確定位,便于重復測量。

另外，當儀表介入到電場中測量時，測量儀表的尺寸應使產生電場的邊界面（帶電或接地表面）上的電荷分布沒有明顯畸變；測量探頭放入區域的電場應均勻或近似均勻。場強儀和鄰近固定物體的距離應該不小于1m，使固定物體對測量值的影響限制到可以接受的水平之內。測量正常運行高壓架空送電線路的工頻電場時，根據DL/Z 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》的要求，測量地點應選在地勢平坦、遠離樹木、沒有其他電力線路、通信線路及廣播線路的空地上，一般選擇在導線檔距中央弧垂最低位置的橫截面方向上，如圖4-6所示。單回送電線路應以中間相導線對地投影點為起點，同塔多回送電線路應以對應兩鐵塔中央連線對地投影點為起點，測量點應均勻分布在邊相導線兩側的橫截面方向上。對于以鐵塔對稱排列的送電線路，測量點只需在鐵塔一側的橫截面方向上布置。送電線路最大電場強度一般出現在邊相外。除此之外，在線下其他感興趣的位置進行測量，要詳細記錄測量點以及周圍的環境情況。

輸變電線路下方電場和磁場測量布點圖

若在民房內測量，應在距離墻壁和其他固定物體1.5m外的區域進行，并測出最大值，作為評價依據。如不能滿足上述與墻面距離的要求，則取房屋空間平面中心作為測量點，但測量點與周圍固定物體（如墻壁）間的距離至少1m。

若在民房陽臺上測量，當陽臺的幾何尺寸滿足民房內場強測量點布置要求時，陽臺上的場強測量方法與民房內場強測量方法相同；若陽臺的幾何尺寸不滿足民房內場強測量點布置要求，則應在陽臺中央位置測量。

民房樓頂平臺上測量，應在距離周圍墻壁和其他固定物體（如護欄）1.5m外的區域內進行，并得出測量最大值。若民房樓頂平臺的幾何尺寸不能滿足此條件，則應在平臺中央位置進行測量。

在此給出500kV線路下電場分布測量的例子。圖5為導線呈三角形排列的被測500kV線路的照片，圖6為電場分布的計算和實測結果，可以看出計算和實測的結果基本一致。圖7為典型的同塔雙回路500kV線路，表8為同塔雙回路500kV線路下的電場和磁場實測分布。

圖5 單回路500kV線路

圖6 單回路500kV線路的電場分布

圖7 同塔雙回路500kV線路

圖8 典型500kV同桿雙回線路附近工頻電、磁場的水平

3.      正確放置儀器

測量工頻電場垂直分量時, 如果是用類似HI-3604單向探頭的儀器，探頭平面應水平放置,以免測量數值受其他分量值的影響。而如果使用的是很類似NF-5035的采用三維探頭的設備，測對儀器的擺放無太大要求，但是就注意應分別讀出各軸向的分量值,使測量數據符合技術規范的要求。

4.      減少測量人員影響

對于工頻電磁場，在有導電物體介入的情況下，電場在幅值、方向上會改變，或者兩者都改變了，從而形成畸變場。同時，由于物體的存在，電場在物體的表面上通常會產生很大的畸變。

因此測量時，測試人員應離測量儀表的探頭足夠遠，一般情況下至少要2.5m，避免在儀表處產生較大的電場畸變。圖4-5比較測量人員與測量儀表的距離對測量結果的影響。橫坐標表示測量人員與測量儀表探頭的距離，縱坐標表示儀表讀數的變化，圖中示出的是儀表對地高度分別為1.0、1.4、1.6m時的測量結果。很明顯，測量人員與測量儀表探頭的距離大于2.5m后，讀數變化趨于0；而小于2.5m時，讀數有很大的變化。當測量儀表安置在較低位置（如1.4m以下）時，測量人員靠得過近，會使儀表受人體屏蔽，測得電場值偏低；而當測量儀表在較高位置（甚至由測量人員手持）時，則由于人體導致儀表所在空間電場的集中，往往使測試結果偏高。測量人員手持儀表進行測量是不對的，在極端情況下可能使測得的電場值成倍地偏高。

測量人員與儀表探頭的距離對測量結果的影響

5.      注意電力負荷變化

在進行工頻電磁場測量時,要及時掌握被測輸變電設施的工況負荷,如線路電壓和運行功率等。記錄工頻電磁場強測量結果對應被測輸變電設施的工況條件,便于追溯。

6.      避免環境影響

應在無雨、無雪、無濃霧,風力不大于三級的情況下測量。特別關注環境濕度的變化。測量時空氣相對濕度不宜超過80%,否則儀器部件可能形成凝結層,產生兩極泄漏,內部測量回路被部分地短接。絕緣支撐物會對測量結果產生影響,在環境潮濕時則影響更大。如有的工頻電場儀測量中木質支架使測量數值偏高,改用塑料支架后測量數據恢復正常。

7.      提高分析能力

測量儀器大多是進口設備,使用人員需加強理論學習和參加實際操作培訓,提高操作和數據分析的能力。

8.      加強儀器維護

儀器應經過有資質的單位定期檢定。對使用率低的儀器加強設備的保養工作。儀器放置環境要滿足溫度和濕度要求。定期對儀器通電檢查,保證其處于良好狀態。

編輯：廣州極端科技有限公司

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