正确测量变电站、输变电线路产生的工频电磁场的要领

中国电力工业（包括民用和工业用电）的标准频率定为50赫兹，故50赫兹又被称为工频，因此，包括变电站、高压输变电设施等电力系统设置产生的电磁场又叫工频电磁场。

近年来，随着民众环保意识的提高，对于生活中常见的变电站、输变电线路产生的电磁辐射问题越来越关注，而在城市化的建设过程中,许多高压输变电设施又必须要进入城区,有的高压线需要从居民住宅上方通过。当电流通过这些高压输变电线路时，就会产生感应电场和感应磁场，工频电磁场的强度会随着电流强度的增大而增大，这就使得这些进入民众生活中来的高压输变电设施产生的工频电磁场会不会超标、符不符合国家相关安全标准的问题越来受到民众关注。为此，需要对这些高压输变电设施周围电磁辐射环境进行监测。

目前，我们国家对于高压输变电设施的工频电磁场强度限值进行了严格的设定，按照国家标准，工频磁场强度应该在100微特（μT）以下，工频电场强度应该在5Kv/m以下。所有这些高压输变电设施在正式投入运营之前，都必须要通过工频电磁场的环保检测。而要准确对工频电磁场进行检测，就要借助专业的工频电磁场强度检测仪。这类仪器结构较为复杂,对精度和性能要求高，因此，目前这类设备大多为进口产品,型号不一,款式多样,操作技能要求较高,现场测量工作中需要熟悉和掌握其性能和操作方法,保证测量结果的准确和可靠。

不过，正是由于工频电磁场检测要求较高，加上许多机构的操作人员需要一定时间来熟悉自己的设备，导致在不少场合下，因为下正常的操作方式导致测量读数的错误，因此，广州极端科技有限公司结合自身多年的该类设备销售和售后技术支持的经验，总结了以下正确测量工频电磁场的要领：

1.      正确选用仪器

工频电磁场强度检测的种类较多,不过，不管这些设备如何不同，它们都有几个基本一致的结构：内置电场探头和磁场探头。而对于所检测不管是工频电场还是工频磁场，二都都具有方向性，而且其强度大小在各个方向上是不同的，因此，测量时就要特别注意二者的方向性。一般来说，工频电场强度测量仪器的探头有单方向的和全方向的,如美国Holaday公司生产的HI3604工频场强测量仪，其电场探头就是单方向的，测量的时候要注意电场方向;而诸如德国纳达（Narda）公司生产的EFA 300工频、低频场强测量仪和德国安诺尼公司生产的NF-3020、NF-5035工频、低频电磁辐射分析仪等，它们采用的探头就是全向性的。用单方向探头的仪器测量时操作简单,但需分别对3个方向的场强进行测量;而用全方向性探头的三维测量仪虽可1次测量3个方向的场强数值,但仪器操作稍复杂,在地表处测量工频场强时操作有诸多注意事项。同样道理，工频磁场强度测量仪的探头也有单方向的和全方向之分，比如上面提到的德国纳达（Narda）公司生产的EFA 300工频、低频场强测量仪和德国安诺尼公司生产的NF-3020、NF-5035工频、低频电磁辐射分析仪等就是采用内置全向3D磁场探头，而在操作方面，单向磁场强度测量和全向磁场强度测量亦跟电场强度测量仪类似，单向探头的设备操作简单，但是需要多次测量不同方向的工频磁场强度，而全向探头的设备虽然操作复杂，但是在操作者熟悉的基础上，这类设备反而可以为工作带来不错的便利性，减少误差以及大幅提高工作效率。

美国Holaday公司的HI-3604工频电磁场强度测量仪

德国纳达（Narda）公司的EFA-300工频、低频电磁辐射分析仪

德国安诺尼（Aaronia AG）SPECTRAN NF-3020及SPECTRAN NF-5035工频、低频电磁辐射分析仪（两者外观一样，检测范围不同）

在输变电线路测量中,参照国家环境保护局颁布的“HJ /T 24 - 1998 500 kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范”中的要求测1. 5 m处的工频电场强度垂直分量、磁场强度垂直分量和水平分量,理论上使用一维探头便能满足要求。但在测量工频电场总场强时,则三维探头仪器更方便和准确。

2.      确定测量点位和高度

测量工频电磁场时,要根据不同的监测要求选择监测点位和高度。测量500 kV超高压送变电线路的工频电磁场强时,因沿垂直于导线水平方向场强变化较大,在现场测量工作中应注意点位和高度的选择,准确定位,便于重复测量。

另外，当仪表介入到电场中测量时，测量仪表的尺寸应使产生电场的边界面（带电或接地表面）上的电荷分布没有明显畸变；测量探头放入区域的电场应均匀或近似均匀。场强仪和邻近固定物体的距离应该不小于1m，使固定物体对测量值的影响限制到可以接受的水平之内。测量正常运行高压架空送电线路的工频电场时，根据DL/Z 988—2005《高压交流架空送电线路、变电站工频电场和磁场测量方法》的要求，测量地点应选在地势平坦、远离树木、没有其他电力线路、通信线路及广播线路的空地上，一般选择在导线档距中央弧垂最低位置的横截面方向上，如图4-6所示。单回送电线路应以中间相导线对地投影点为起点，同塔多回送电线路应以对应两铁塔中央连线对地投影点为起点，测量点应均匀分布在边相导线两侧的横截面方向上。对于以铁塔对称排列的送电线路，测量点只需在铁塔一侧的横截面方向上布置。送电线路最大电场强度一般出现在边相外。除此之外，在线下其他感兴趣的位置进行测量，要详细记录测量点以及周围的环境情况。

输变电线路下方电场和磁场测量布点图

若在民房内测量，应在距离墙壁和其他固定物体1.5m外的区域进行，并测出最大值，作为评价依据。如不能满足上述与墙面距离的要求，则取房屋空间平面中心作为测量点，但测量点与周围固定物体（如墙壁）间的距离至少1m。

若在民房阳台上测量，当阳台的几何尺寸满足民房内场强测量点布置要求时，阳台上的场强测量方法与民房内场强测量方法相同；若阳台的几何尺寸不满足民房内场强测量点布置要求，则应在阳台中央位置测量。

民房楼顶平台上测量，应在距离周围墙壁和其他固定物体（如护栏）1.5m外的区域内进行，并得出测量最大值。若民房楼顶平台的几何尺寸不能满足此条件，则应在平台中央位置进行测量。

在此给出500kV线路下电场分布测量的例子。图5为导线呈三角形排列的被测500kV线路的照片，图6为电场分布的计算和实测结果，可以看出计算和实测的结果基本一致。图7为典型的同塔双回路500kV线路，表8为同塔双回路500kV线路下的电场和磁场实测分布。

图5 单回路500kV线路

图6 单回路500kV线路的电场分布

图7 同塔双回路500kV线路

图8 典型500kV同杆双回线路附近工频电、磁场的水平

3.      正确放置仪器

测量工频电场垂直分量时, 如果是用类似HI-3604单向探头的仪器，探头平面应水平放置,以免测量数值受其他分量值的影响。而如果使用的是很类似NF-5035的采用三维探头的设备，测对仪器的摆放无太大要求，但是就注意应分别读出各轴向的分量值,使测量数据符合技术规范的要求。

4.      减少测量人员影响

对于工频电磁场，在有导电物体介入的情况下，电场在幅值、方向上会改变，或者两者都改变了，从而形成畸变场。同时，由于物体的存在，电场在物体的表面上通常会产生很大的畸变。

因此测量时，测试人员应离测量仪表的探头足够远，一般情况下至少要2.5m，避免在仪表处产生较大的电场畸变。图4-5比较测量人员与测量仪表的距离对测量结果的影响。横坐标表示测量人员与测量仪表探头的距离，纵坐标表示仪表读数的变化，图中示出的是仪表对地高度分别为1.0、1.4、1.6m时的测量结果。很明显，测量人员与测量仪表探头的距离大于2.5m后，读数变化趋于0；而小于2.5m时，读数有很大的变化。当测量仪表安置在较低位置（如1.4m以下）时，测量人员靠得过近，会使仪表受人体屏蔽，测得电场值偏低；而当测量仪表在较高位置（甚至由测量人员手持）时，则由于人体导致仪表所在空间电场的集中，往往使测试结果偏高。测量人员手持仪表进行测量是不对的，在极端情况下可能使测得的电场值成倍地偏高。

测量人员与仪表探头的距离对测量结果的影响

5.      注意电力负荷变化

在进行工频电磁场测量时,要及时掌握被测输变电设施的工况负荷,如线路电压和运行功率等。记录工频电磁场强测量结果对应被测输变电设施的工况条件,便于追溯。

6.      避免环境影响

应在无雨、无雪、无浓雾,风力不大于三级的情况下测量。特别关注环境湿度的变化。测量时空气相对湿度不宜超过80%,否则仪器部件可能形成凝结层,产生两极泄漏,内部测量回路被部分地短接。绝缘支撑物会对测量结果产生影响,在环境潮湿时则影响更大。如有的工频电场仪测量中木质支架使测量数值偏高,改用塑料支架后测量数据恢复正常。

7.      提高分析能力

测量仪器大多是进口设备,使用人员需加强理论学习和参加实际操作培训,提高操作和数据分析的能力。

8.      加强仪器维护

仪器应经过有资质的单位定期检定。对使用率低的仪器加强设备的保养工作。仪器放置环境要满足温度和湿度要求。定期对仪器通电检查,保证其处于良好状态。

编辑：广州极端科技有限公司

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