北京地铁八通线电磁辐射污染的调查及控制

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

2、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

3、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)强电场可能导致人体某些体征的改变。主要表现在:中枢神经系统(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。   

4、60;  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

5、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

6、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,该系统有发射机4套,电台252台(

7、见表4)。1          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.

8、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50m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

9、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

10、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

11、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造成危害,对周围居民环境的辐射污染更小。5.3 列车电磁辐射   

12、0;  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

13、群基站<1000MHz,辐射等效功率(机器标称功率与对半波天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