北京地鐵八通線(xiàn)電磁輻射污染的調(diào)查及控制

1、北京地鐵八通線(xiàn)電磁輻射污染的調(diào)查及控制        摘要基于對(duì)北京地鐵八通線(xiàn)電磁輻射的實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù),分析城市軌道沿線(xiàn)電磁輻射污染源對(duì)周?chē)h(huán)境及對(duì)人體可能產(chǎn)生的潛在危害,提出對(duì)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(xiàn)電磁輻射污染控制措施 1 北京地鐵八通線(xiàn)概況      北京地鐵八通線(xiàn)是北京市地鐵線(xiàn)網(wǎng)規(guī)劃中1號(hào)線(xiàn)的東延長(zhǎng)線(xiàn),起于朝陽(yáng)區(qū)八王墳東,止于通州區(qū)土橋,是地鐵線(xiàn)網(wǎng)規(guī)劃中東西方向的交通大動(dòng)脈。線(xiàn)路起點(diǎn)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(shù)站、梨園站、臨河里站、終點(diǎn)為土橋站,線(xiàn)路全長(zhǎng)18.964km,其中地面線(xiàn)7.911km,高架線(xiàn)11.053km;全線(xiàn)共設(shè)13站,線(xiàn)路雙向全封閉。車(chē)輛采用變頻變壓交流電動(dòng)列車(chē),全線(xiàn)共購(gòu)置24組新型機(jī)車(chē)輛。2 與電磁輻射相關(guān)的基本概念      常見(jiàn)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(tái)站、大型電力發(fā)電站、輸變電設(shè)備、高壓及超高壓輸電線(xiàn)、地鐵列車(chē)、電力機(jī)車(chē)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(qiáng)度的電磁輻射。電磁波會(huì)隨著距

3、離增加而快速衰減,建筑物及樹(shù)木等對(duì)電磁波有一定的阻擋作用,金屬門(mén)窗對(duì)電磁波有良好的屏蔽作用。      電磁輻射污染對(duì)人體具有潛在威脅。通過(guò)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(qiáng)電場(chǎng)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(guò)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(duì)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(huì)出現(xiàn)變異。   

4、60;  電磁輻射主要是通過(guò)電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電暈三種形式發(fā)生。電場(chǎng)的強(qiáng)度與輸電線(xiàn)相對(duì)于大地的電壓成正比,電壓越高電場(chǎng)強(qiáng)度就越大。電場(chǎng)強(qiáng)度集中在主變電和高壓輸電線(xiàn)路附近。磁場(chǎng)的強(qiáng)度僅與電流大小有關(guān),而與電壓無(wú)關(guān),一般變電所磁場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)較弱。當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)表面的電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)空氣擊穿強(qiáng)度時(shí),就會(huì)產(chǎn)生電暈放電。導(dǎo)線(xiàn)表面的電場(chǎng)強(qiáng)度一般要達(dá)到30kV/m以上。只有高壓輸電線(xiàn)路表面才具有如此大的電場(chǎng)強(qiáng)度,因此電暈放電多發(fā)生在高壓輸電線(xiàn)路上。3 電磁輻射的標(biāo)準(zhǔn)      根據(jù)1997年3月25日國(guó)家環(huán)境保護(hù)局第18號(hào)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(xiàn)電氣化鐵道”屬工頻強(qiáng)輻射系統(tǒng)。八通線(xiàn)運(yùn)行電力頻率為50Hz的工頻電場(chǎng),俗稱(chēng)市電頻率。      目前,我國(guó)對(duì)工頻電場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)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(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范提出了推薦性標(biāo)準(zhǔn),電場(chǎng)強(qiáng)度限值:4kV/m;磁感應(yīng)強(qiáng)度限值:0.1mT。對(duì)地鐵變電所內(nèi)環(huán)境采用GB162031996作業(yè)場(chǎng)所工頻電場(chǎng)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定工頻電場(chǎng)強(qiáng)度為5kV/m時(shí),工人可接觸時(shí)間為8h(見(jiàn)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(xiàn)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(xiàn)周?chē)h(huán)境(居民收看電視、收聽(tīng)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(xiàn)沿線(xiàn)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(guó)采用德國(guó)專(zhuān)利技術(shù)生產(chǎn)的樹(shù)脂澆注干式電力變壓器(見(jiàn)表2、表3)。4.2 電動(dòng)客車(chē)、無(wú)線(xiàn)通信等設(shè)備      北京地鐵八通線(xiàn)所選用的客車(chē)是型號(hào)為VVVF的變頻變壓電動(dòng)列車(chē),總計(jì)24列。八通線(xiàn)主要以有線(xiàn)通信為主,也備有無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng),該系統(tǒng)有發(fā)射機(jī)4套,電臺(tái)252臺(tái)(

7、見(jiàn)表4)。1          5 電磁輻射污染分析與評(píng)價(jià)5.1 變電所工頻電場(chǎng)的電場(chǎng)、磁場(chǎng)強(qiáng)度      2001年,在編制火電廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程中曾經(jīng)對(duì)某市30個(gè)110kV和220kV變電站廠界電磁輻射污染現(xiàn)狀進(jìn)行普測(cè)。普測(cè)結(jié)果:除兩座220kV變電站的電場(chǎng)強(qiáng)度超標(biāo)外,其他變電站的電場(chǎng)強(qiáng)度均可以達(dá)到4kV/m標(biāo)準(zhǔn)。所有變電站的磁場(chǎng)強(qiáng)度均低于0.01mT,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于0 1mT的標(biāo)準(zhǔn)。另外,我們?cè)趯?duì)兩座10kV變電站廠界測(cè)試,電場(chǎng)強(qiáng)度僅6V/m,磁場(chǎng)強(qiáng)度0.041.

8、5T,遠(yuǎn)低于0.1mT的標(biāo)準(zhǔn)。      地鐵八通線(xiàn)的所有變電所由北京市供電部門(mén)110kV變電站引入電源,地鐵變電所10kV母線(xiàn)為單母線(xiàn)分段,由地下輸入,使用750V及以下電壓工頻電場(chǎng)的電力。地鐵八通線(xiàn)的所有變電所運(yùn)行電流最大不超過(guò)200A,故完全可以達(dá)到電場(chǎng)強(qiáng)度4kV/m和磁場(chǎng)強(qiáng)度0.1mt的推薦標(biāo)準(zhǔn)。      另外,設(shè)在地鐵八通線(xiàn)各車(chē)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(gè)(通州北苑站、果園站、梨園站);距離在70100m的有3個(gè)(四惠站、廣播

9、學(xué)院站、管莊站);其余7個(gè)距離在100m以上。設(shè)在八通線(xiàn)土橋車(chē)輛段的2個(gè)變電所與最近居民點(diǎn)的距離更遠(yuǎn),超過(guò)700m,對(duì)周?chē)用癍h(huán)境的輻射污染更小。5.2 工頻電場(chǎng)的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)      GB162031996作業(yè)場(chǎng)所工頻電場(chǎng)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定工頻電場(chǎng)強(qiáng)度為5kV/m時(shí),工人可接觸時(shí)間為8h(見(jiàn)表1)。地鐵八通線(xiàn)的所有變電所設(shè)計(jì)建筑時(shí)采取了一些電磁輻射屏蔽措施。      (1)八通線(xiàn)牽引系統(tǒng)采用等效24脈波整流,經(jīng)北京供電局評(píng)估,其產(chǎn)生的諧波電流滿(mǎn)足國(guó)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(xiàn)采用的所有強(qiáng)弱電設(shè)備均符合國(guó)家GB68331993測(cè)量?jī)x器電磁兼容性試驗(yàn)方案標(biāo)準(zhǔn)對(duì)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(duì)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(gè)用戶(hù)的用電彼此獨(dú)立,互不影響。開(kāi)關(guān)柜及電纜均有金屬鎧裝保護(hù)。      (3)為防止雜散電流對(duì)結(jié)構(gòu)鋼筋的電腐蝕,八通線(xiàn)從設(shè)計(jì)到施工均采用了防迷流措施(全線(xiàn)11個(gè)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(guó)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(duì)雜散電流防護(hù)的要求。      (4)變電所設(shè)計(jì)為中長(zhǎng)期無(wú)人值守,值班人員在控制室監(jiān)控,自動(dòng)化控制。      變電所工頻電場(chǎng)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于GB162031996規(guī)定的5kV/m,同時(shí)在變電所工作的職工近距離接觸電磁輻射污染源時(shí)間小于8h規(guī)定。由于在變電所設(shè)計(jì)施工時(shí)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(chǎng)所工頻電場(chǎng)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),對(duì)變電所內(nèi)職工的健康不會(huì)造成危害,對(duì)周?chē)用癍h(huán)境的輻射污染更小。5.3 列車(chē)電磁輻射   

12、0;  地鐵八通線(xiàn)主要采用國(guó)內(nèi)外最先進(jìn)的車(chē)輛,其電氣牽引系統(tǒng)采用國(guó)外直交傳動(dòng)牽引系統(tǒng),該系統(tǒng)的VVVF逆變器采用IGBT模塊作為開(kāi)關(guān)元件,一臺(tái)逆變器驅(qū)動(dòng)一個(gè)動(dòng)車(chē)轉(zhuǎn)向架上的兩臺(tái)鼠籠式三相異步牽引電動(dòng)機(jī)。該型號(hào)列車(chē)的電磁輻射在地鐵列車(chē)中為最小。      經(jīng)列車(chē)型式試驗(yàn)報(bào)告得知,在列車(chē)客室內(nèi)測(cè)試磁場(chǎng)強(qiáng)度,符合距地面450mm時(shí)10G和距地面900mm時(shí)5G的列車(chē)磁場(chǎng)強(qiáng)度國(guó)標(biāo)要求。5.4 無(wú)線(xiàn)通信等設(shè)備電磁輻射      地鐵八通線(xiàn)的列車(chē)和無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備系統(tǒng)的電臺(tái)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(jī)器標(biāo)稱(chēng)功率與對(duì)半波天線(xiàn)而言的天線(xiàn)增益的乘積)為42W。車(chē)輛等設(shè)備上的移動(dòng)電臺(tái)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(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)工作頻率都在860MHz左右,與我國(guó)電視頻道的高端尚有距離,況且地鐵沿線(xiàn)居民多用有線(xiàn)電視天線(xiàn),故不會(huì)對(duì)地鐵八通線(xiàn)沿線(xiàn)居民收看電視有太大干擾。同時(shí),由于車(chē)站的設(shè)備房間距離居民聚居區(qū)均較遠(yuǎn),故不會(huì)對(duì)附近居民產(chǎn)生人體傷害。6 結(jié)語(yǔ)      通過(guò)以上對(duì)北京地鐵八通線(xiàn)供電、通信及車(chē)輛系統(tǒng)電磁輻射的測(cè)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(wèn)題。根據(jù)北京地鐵八通線(xiàn)所取得的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,在結(jié)合工程特點(diǎn)和周?chē)?/p>