北京地鐵八通線電磁輻射污染的調(diào)查及控制

1、北京地鐵八通線電磁輻射污染的調(diào)查及控制        摘要基于對北京地鐵八通線電磁輻射的實地調(diào)查數(shù)據(jù),分析城市軌道沿線電磁輻射污染源對周圍環(huán)境及對人體可能產(chǎn)生的潛在危害,提出對城市軌道交通產(chǎn)生的電磁輻射污染進(jìn)行有效控制的不同方法。關(guān)鍵詞北京地鐵八通線電磁輻射污染控制措施 1 北京地鐵八通線概況      北京地鐵八通線是北京市地鐵線網(wǎng)規(guī)劃中1號線的東延長線,起于朝陽區(qū)八王墳東,止于通州區(qū)土橋,是地鐵線網(wǎng)規(guī)劃中東西方向的交通大動脈。線路起點為四惠站,途經(jīng)四惠

2、東站、高碑店站、廣播學(xué)院站、雙橋站、管莊站、八里橋站、通州北苑站、果園站、九棵樹站、梨園站、臨河里站、終點為土橋站,線路全長18.964km,其中地面線7.911km,高架線11.053km;全線共設(shè)13站,線路雙向全封閉。車輛采用變頻變壓交流電動列車,全線共購置24組新型機車輛。2 與電磁輻射相關(guān)的基本概念      常見的雷達(dá)系統(tǒng)、電視和廣播發(fā)射系統(tǒng)、微波醫(yī)療設(shè)備、各種電加工設(shè)備、通信發(fā)射臺站、大型電力發(fā)電站、輸變電設(shè)備、高壓及超高壓輸電線、地鐵列車、電力機車以及大多數(shù)家用電器等都能產(chǎn)生各種形式、不同頻率、不同強度的電磁輻射。電磁波會隨著距

3、離增加而快速衰減,建筑物及樹木等對電磁波有一定的阻擋作用,金屬門窗對電磁波有良好的屏蔽作用。      電磁輻射污染對人體具有潛在威脅。通過大量的衛(wèi)生學(xué)和流行病學(xué)調(diào)查初步表明,電力頻段(50Hz)強電場可能導(dǎo)致人體某些體征的改變。主要表現(xiàn)在:中樞神經(jīng)系統(tǒng)(如頭暈、頭痛、記憶力減退、腦電圖頻率改變、臉顫等癥狀);心血管系統(tǒng)(如血壓不穩(wěn)、心律過緩、心電圖改變等癥狀);血液系統(tǒng)(如常出現(xiàn)多核白細(xì)胞、嗜中性白細(xì)胞和網(wǎng)狀紅細(xì)胞增多,而淋巴細(xì)胞相對減少的現(xiàn)象),另外在內(nèi)分泌系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)和遺傳效應(yīng)方面也會出現(xiàn)變異。   

4、60;  電磁輻射主要是通過電場、磁場和電暈三種形式發(fā)生。電場的強度與輸電線相對于大地的電壓成正比,電壓越高電場強度就越大。電場強度集中在主變電和高壓輸電線路附近。磁場的強度僅與電流大小有關(guān),而與電壓無關(guān),一般變電所磁場強度相對較弱。當(dāng)導(dǎo)線表面的電場強度超過空氣擊穿強度時,就會產(chǎn)生電暈放電。導(dǎo)線表面的電場強度一般要達(dá)到30kV/m以上。只有高壓輸電線路表面才具有如此大的電場強度,因此電暈放電多發(fā)生在高壓輸電線路上。3 電磁輻射的標(biāo)準(zhǔn)      根據(jù)1997年3月25日國家環(huán)境保護(hù)局第18號局令電磁輻射環(huán)境保護(hù)管理辦法的附件規(guī)定,“輕軌

5、和干線電氣化鐵道”屬工頻強輻射系統(tǒng)。八通線運行電力頻率為50Hz的工頻電場,俗稱市電頻率。      目前,我國對工頻電場的磁場強度尚未發(fā)布有關(guān)的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。HJ/T241998500kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評價技術(shù)規(guī)范提出了推薦性標(biāo)準(zhǔn),電場強度限值:4kV/m;磁感應(yīng)強度限值:0.1mT。對地鐵變電所內(nèi)環(huán)境采用GB162031996作業(yè)場所工頻電場衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定工頻電場強度為5kV/m時,工人可接觸時間為8h(見表1)。4 軌道交通工程中與電磁輻射有關(guān)的電氣設(shè)備      以北京地鐵八

6、通線為例,城市軌道交通產(chǎn)生電磁輻射的設(shè)備主要有變電設(shè)備、通信設(shè)備,輻射范圍一是沿線周圍環(huán)境(居民收看電視、收聽廣播),二是變電所職工工作環(huán)境。4.1 變電室設(shè)備      地鐵八通線沿線設(shè)有15座變電所,選用的配電變壓器和牽引變壓器是由我國采用德國專利技術(shù)生產(chǎn)的樹脂澆注干式電力變壓器(見表2、表3)。4.2 電動客車、無線通信等設(shè)備      北京地鐵八通線所選用的客車是型號為VVVF的變頻變壓電動列車,總計24列。八通線主要以有線通信為主,也備有無線通信系統(tǒng),該系統(tǒng)有發(fā)射機4套,電臺252臺(

7、見表4)。1          5 電磁輻射污染分析與評價5.1 變電所工頻電場的電場、磁場強度      2001年,在編制火電廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)過程中曾經(jīng)對某市30個110kV和220kV變電站廠界電磁輻射污染現(xiàn)狀進(jìn)行普測。普測結(jié)果:除兩座220kV變電站的電場強度超標(biāo)外,其他變電站的電場強度均可以達(dá)到4kV/m標(biāo)準(zhǔn)。所有變電站的磁場強度均低于0.01mT,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于0 1mT的標(biāo)準(zhǔn)。另外,我們在對兩座10kV變電站廠界測試,電場強度僅6V/m,磁場強度0.041.

8、5T,遠(yuǎn)低于0.1mT的標(biāo)準(zhǔn)。      地鐵八通線的所有變電所由北京市供電部門110kV變電站引入電源,地鐵變電所10kV母線為單母線分段,由地下輸入,使用750V及以下電壓工頻電場的電力。地鐵八通線的所有變電所運行電流最大不超過200A,故完全可以達(dá)到電場強度4kV/m和磁場強度0.1mt的推薦標(biāo)準(zhǔn)。      另外,設(shè)在地鐵八通線各車站內(nèi)的變電所邊界與最近居民區(qū)的距離一般都在50m以上。經(jīng)調(diào)查,距離在5070m的有3個(通州北苑站、果園站、梨園站);距離在70100m的有3個(四惠站、廣播

9、學(xué)院站、管莊站);其余7個距離在100m以上。設(shè)在八通線土橋車輛段的2個變電所與最近居民點的距離更遠(yuǎn),超過700m,對周圍居民環(huán)境的輻射污染更小。5.2 工頻電場的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)      GB162031996作業(yè)場所工頻電場衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定工頻電場強度為5kV/m時,工人可接觸時間為8h(見表1)。地鐵八通線的所有變電所設(shè)計建筑時采取了一些電磁輻射屏蔽措施。      (1)八通線牽引系統(tǒng)采用等效24脈波整流,經(jīng)北京供電局評估,其產(chǎn)生的諧波電流滿足國標(biāo)GB/T145491993電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波限值

10、規(guī)定,符合入網(wǎng)要求。      (2)八通線采用的所有強弱電設(shè)備均符合國家GB68331993測量儀器電磁兼容性試驗方案標(biāo)準(zhǔn)對電磁兼容性的要求,不僅有效保證了本系統(tǒng)不受外界電磁輻射的干擾,而且對其他系統(tǒng)的電磁輻射也降到了最低,從而使供電網(wǎng)中各個用戶的用電彼此獨立,互不影響。開關(guān)柜及電纜均有金屬鎧裝保護(hù)。      (3)為防止雜散電流對結(jié)構(gòu)鋼筋的電腐蝕,八通線從設(shè)計到施工均采用了防迷流措施(全線11個牽引降壓混合變電所設(shè)置了排流裝置),雜散電流防護(hù)符合國家行業(yè)GJJ491992地鐵雜散電流腐蝕防

11、護(hù)技術(shù)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)及地鐵對雜散電流防護(hù)的要求。      (4)變電所設(shè)計為中長期無人值守,值班人員在控制室監(jiān)控,自動化控制。      變電所工頻電場強度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于GB162031996規(guī)定的5kV/m,同時在變電所工作的職工近距離接觸電磁輻射污染源時間小于8h規(guī)定。由于在變電所設(shè)計施工時采取了相應(yīng)的電磁輻射屏蔽措施,可以達(dá)到GB162031996作業(yè)場所工頻電場衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),對變電所內(nèi)職工的健康不會造成危害,對周圍居民環(huán)境的輻射污染更小。5.3 列車電磁輻射   

12、0;  地鐵八通線主要采用國內(nèi)外最先進(jìn)的車輛,其電氣牽引系統(tǒng)采用國外直交傳動牽引系統(tǒng),該系統(tǒng)的VVVF逆變器采用IGBT模塊作為開關(guān)元件,一臺逆變器驅(qū)動一個動車轉(zhuǎn)向架上的兩臺鼠籠式三相異步牽引電動機。該型號列車的電磁輻射在地鐵列車中為最小。      經(jīng)列車型式試驗報告得知,在列車客室內(nèi)測試磁場強度,符合距地面450mm時10G和距地面900mm時5G的列車磁場強度國標(biāo)要求。5.4 無線通信等設(shè)備電磁輻射      地鐵八通線的列車和無線通信設(shè)備系統(tǒng)的電臺輸出功率最大為6W。該系統(tǒng)的集

13、群基站<1000MHz,輻射等效功率(機器標(biāo)稱功率與對半波天線而言的天線增益的乘積)為42W。車輛等設(shè)備上的移動電臺輸出功率等于和小于15W,集群基站工作頻率范圍大于3300000MHz,輻射等效功率小于100W,根據(jù)GB87021988電磁輻射防護(hù)規(guī)定規(guī)定,屬于電磁輻射體可以免于管理的設(shè)備。      八通線無線通信系統(tǒng)工作頻率都在860MHz左右,與我國電視頻道的高端尚有距離,況且地鐵沿線居民多用有線電視天線,故不會對地鐵八通線沿線居民收看電視有太大干擾。同時,由于車站的設(shè)備房間距離居民聚居區(qū)均較遠(yuǎn),故不會對附近居民產(chǎn)生人體傷害。6 結(jié)語      通過以上對北京地鐵八通線供電、通信及車輛系統(tǒng)電磁輻射的測試、分析和研究,筆者認(rèn)為,城市軌道中因電磁輻射而產(chǎn)生的污染是必須要引起足夠重視和妥善解決的問題。根據(jù)北京地鐵八通線所取得的經(jīng)驗來看,在結(jié)合工程特點和周圍