工頻電磁場概念,主要來源,物理特性,監測方法,
工頻電磁場概念
工頻電磁場(power frequency electromagnetic field)是由50~60Hz動力電系統產生的電磁場,工頻是指其工作頻率,它是由各種電壓等級的輸電線及各種用電器所產生的一種頻率為50Hz(美國、加拿大等為60Hz)的極低頻電磁場,其波長達6000km。工頻電磁場為感應場,該區域內的電場與磁場無固定關係,且分別與人體耦合,在人體中產生感應電流。
主要來源
(1)高壓輸電線及電力設備。如高壓輸電線路、高壓變電站、電氣化鐵道、大容量的工頻電力設備等。升壓變壓器、高壓傳輸線周圍有較強的電場,大功率電器及其電源線附近有較強的磁場。下表1為高壓輸電線不同電力線最大電場強度值,下表2為不同電力設施所產生的工頻電磁場強度和人體可接受的強度值。
表1 不同高壓電力線結構的最大電場強度值
高壓系統電壓/kV | 中距線下電場強度/(kV/m) |
123 | 1~2 |
245 | 2~3 |
420 | 5~6 |
800 | 10~12 |
1200 | 15~17 |
表2 不同電力設施所產生的工頻電磁場強度和人體可接受的強度值
對象名稱或參數 | 電場強度/(V/m) | 磁場強度/(A/m) |
500kV及750kV戶外配電裝置 | 103~5×104 | 10~100 |
380kV架空輸電線路 | 103~104 | 1~40 |
330kV架空輸電線路 | 103~5×103 | 10~100 |
110kV架空輸電線路 | 102~3×103 | 0.1~2.0 |
6~35kV架空線路 | 10~5×102 | 0.1~2 |
6kV母線橋 | 103 | 40~100 |
6kV戶內配電裝置 | — | 200 |
住宅、樓房 | 1~100 | 0.01~0.5 |
家用電器 | 5~500 | 0.1~300 |
人體可接受的極限 | 104~2×104 | 3×103~3×104 |
心臟肌肉收縮節律破壞 | 5×107 | 106 |
空氣間隙絕緣強度 | 5×105~3×106 | — |
按器官細胞受激條件得出的安全場強計算值和試驗值 | 2×104 | 4×103 |
按DINVDE的場強標準 | 7×103 | 320 |
按GOCT的場強標準 | 5×103 | — |
(2)日常生活電器。日常生活中,無論工作單位、家庭或學校里,凡有電線、電動機、電子電器設備的地方都有電、磁場。使用著的家用電器附近、工作著的電子設備附近、乘坐電力交通工具等都存在工頻電、磁場。常用家用電器的磁感應強度值見下表。
表 常用家庭電器的磁感應強度值 單位:µT
電器名稱 | 距3cm處 | 距30cm處 | 距1m處 |
剃鬚刀 | 15~150 | 0.08~9 | 0.01~0.03 |
吸塵器 | 200~800 | 2~20 | 0.13~2 |
攪拌器 | 60~700 | 0.6~10 | 0.02~0.25 |
微波爐 | 75~200 | 4~8 | 0.25~0.6 |
電視機 | 2.5~50 | 0.04~2 | 0.01~0.15 |
洗衣機 | 0.8~50 | 0.15~3 | 0.01~0.15 |
電熨斗 | 8~30 | 0.12~0.3 | 0.01~0.25 |
咖啡壺 | 1.8~25 | 0.08~0.15 | >0.01 |
烤麵包片機 | 7~18 | 0.06~0.7 | 0.01 |
電冰櫃 | 0.5~1.7 | 0.01~0.25 | >0.01 |
物理特性
工頻電磁波的波長很長(50Hz的波長為6000km),沒有方向性,幾乎可以穿透任何金屬,因此,無法將它限制在某個空間,也無法把人群禁止隔離。在導線上加上電壓後,周圍就會產生電場。在輸電線路和電器設備附近存在電磁場,而電場引起的物理效應主要為放電、電暈及空氣粒子濃度的改變。
(1)放電。是一種電能降低或損失的現象,可分為空氣放電和接觸放電。接觸放電現象取決於接觸瞬間的儲能大小。人體能感覺,但無危險的最大蓄能約為2.5mJ,對人有危險的放電蓄能為1J。
(2)電暈。電暈的產生是由於不平滑的導體(如導線上的水滴或灰塵)產生不均勻的電場,在不均勻的電場周圍曲率半徑小的電極附近當電壓升高到一定值時,因為空氣游離就會產生放電,形成電暈。電暈會引起電能的損耗,會對通信和廣播發射干擾。
(3)空氣中離子濃度的改變。空氣中離子指帶電的原子或原子團。在有內場的密閉環境內,空氣中的自然離子濃度會減少。但在空氣流通環境,如高壓線附近的空氣粒子濃度的變化並不易觀察到。
監測方法
(1)測量方法。詳見《工作場所物理因素測量第3部分工頻電場》(GBZ/T189.1—2007)。
(2)測量儀器。採用高靈敏度球形(球直徑為12cm)偶極子場強儀進行測量,場強儀測量範圍為0.003~100kV/m。其他類型場強儀的最低檢測限應低於0.05kV/m。
(3)測量對象。相同型號、相同防護的工頻設備選擇有代表性的設備及其接觸人員進行測量;不同型號或相同型號不同防護的工頻設備及其接觸人員應分別測量。