1、北京地鐵八通線電磁輻射污染的調查及控制        摘要基于對北京地鐵八通線電磁輻射的實地調查數據,分析城市軌道沿線電磁輻射污染源對周圍環境及對人體可能產生的潛在危害,提出對城市軌道交通產生的電磁輻射污染進行有效控制的不同方法。關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規劃中1號線的東延長線,起于朝陽區八王墳東,止于通州區土橋,是地鐵線網規劃中東西方向的交通大動脈。線路起點為四惠站,途經四惠

2、東站、高碑店站、廣播學院站、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 與電磁輻射相關的基本概念      常見的雷達系統、電視和廣播發射系統、微波醫療設備、各種電加工設備、通信發射臺站、大型電力發電站、輸變電設備、高壓及超高壓輸電線、地鐵列車、電力機車以及大多數家用電器等都能產生各種形式、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。通過大量的衛生學和流行病學調查初步表明,電力頻段(50Hz)強電場可能導致人體某些體征的改變。主要表現在:中樞神經系統(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(如血壓不穩、心律過緩、心電圖改變等癥狀);血液系統(如常出現多核白細胞、嗜中性白細胞和網狀紅細胞增多,而淋巴細胞相對減少的現象),另外在內分泌系統、生殖系統和遺傳效應方面也會出現變異。   

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,而與電壓無關,一般變電所磁場強度相對較弱。當導線表面的電場強度超過空氣擊穿強度時,就會產生電暈放電。導線表面的電場強度一般要達到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,因此電暈放電多發生在高壓輸電線路上。3 電磁輻射的標準      根據1997年3月25日國家環境保護局第18號局令電磁輻射環境保護管理辦法的附件規定,“輕軌

5、和干線電氣化鐵道”屬工頻強輻射系統。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布有關的環境標準。HJ/T241998500kV超高壓送變電工程電磁輻射環境影響評價技術規范提出了推薦性標準,電場強度限值:4kV/m;磁感應強度限值:0.1mT。對地鐵變電所內環境采用GB162031996作業場所工頻電場衛生標準規定工頻電場強度為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的電氣設備      以北京地鐵八

6、通線為例,城市軌道交通產生電磁輻射的設備主要有變電設備、通信設備,輻射范圍一是沿線周圍環境(居民收看電視、收聽廣播),二是變電所職工工作環境。4.1 變電室設備      地鐵八通線沿線設有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生產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,該系統有發射機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準過程中曾經對某市30個110kV和220kV變電站廠界電磁輻射污染現狀進行普測。普測結果:除兩座220kV變電站的電場強度超標外,其他變電站的電場強度均可以達到4kV/m標準。所有變電站的磁場強度均低于0.01mT,遠遠低于0 1mT的標準。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,遠低于0.1mT的標準。      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,故完全可以達到電場強度4kV/m和磁場強度0.1mt的推薦標準。      另外,設在地鐵八通線各車站內的變電所邊界與最近居民區的距離一般都在50m以上。經調查,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、學院站、管莊站);其余7個距離在100m以上。設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,超過700m,對周圍居民環境的輻射污染更小。5.2 工頻電場的衛生標準      GB162031996作業場所工頻電場衛生標準規定工頻電場強度為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)八通線牽引系統采用等效24脈波整流,經北京供電局評估,其產生的諧波電流滿足國標GB/T145491993電能質量公用電網諧波限值

10、規定,符合入網要求。      (2)八通線采用的所有強弱電設備均符合國家GB68331993測量儀器電磁兼容性試驗方案標準對電磁兼容性的要求,不僅有效保證了本系統不受外界電磁輻射的干擾,而且對其他系統的電磁輻射也降到了最低,從而使供電網中各個用戶的用電彼此獨立,互不影響。開關柜及電纜均有金屬鎧裝保護。      (3)為防止雜散電流對結構鋼筋的電腐蝕,八通線從設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置了排流裝置),雜散電流防護符合國家行業GJJ491992地鐵雜散電流腐蝕防

11、護技術規程標準及地鐵對雜散電流防護的要求。      (4)變電所設計為中長期無人值守,值班人員在控制室監控,自動化控制。      變電所工頻電場強度遠遠低于GB162031996規定的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規定。由于在變電所設計施工時采取了相應的電磁輻射屏蔽措施,可以達到GB162031996作業場所工頻電場衛生標準,對變電所內職工的健康不會造成危害,對周圍居民環境的輻射污染更小。5.3 列車電磁輻射   

12、0;  地鐵八通線主要采用國內外最先進的車輛,其電氣牽引系統采用國外直交傳動牽引系統,該系統的VVVF逆變器采用IGBT模塊作為開關元件,一臺逆變器驅動一個動車轉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。      經列車型式試驗報告得知,在列車客室內測試磁場強度,符合距地面450mm時10G和距地面900mm時5G的列車磁場強度國標要求。5.4 無線通信等設備電磁輻射      地鐵八通線的列車和無線通信設備系統的電臺輸出功率最大為6W。該系統的集

13、群基站<1000MHz,輻射等效功率(機器標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GB87021988電磁輻射防護規定規定,屬于電磁輻射體可以免于管理的設備。      八通線無線通信系統工作頻率都在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,由于車站的設備房間距離居民聚居區均較遠,故不會對附近居民產生人體傷害。6 結語      通過以上對北京地鐵八通線供電、通信及車輛系統電磁輻射的測試、分析和研究,筆者認為,城市軌道中因電磁輻射而產生的污染是必須要引起足夠重視和妥善解決的問題。根據北京地鐵八通線所取得的經驗來看,在結合工程特點和周圍