电力电缆高频辐射电磁场防治对策.doc
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1、电力电缆高频辐射电磁场防治对策經濟部標準檢驗局台南分局技正林昆平 经济部标准检验局台南分局技正林昆平 摘要 摘要 國內變電所設置引來強大抗爭,這是大家在新聞上常看到的,不過民眾似乎把焦點放在 国内变电所设置引来强大抗争,这是大家在新闻上常看到的,不过民众似乎把焦点放在 圍牆内的變電設備,而忽略了傳導電荷的高壓輻射電纜,一般高壓設備均有金屬外殼, 围墙内的变电设备,而忽略了传导电荷的高压辐射电缆,一般高压设备均有金属外壳, 本身就有屏蔽效果,因此高頻輻射電磁場的傳送,主要元兇在電纜,而不是變電設備。 本身就有屏蔽效果,因此高频辐射电磁场的传送,主要元凶在电缆,而不是变电设备。 本文除了介紹環境電
2、磁場的國內外標準外,把相當大的篇幅擺在高低壓電纜及控制電纜 本文除了介绍环境电磁场的国内外标准外,把相当大的篇幅摆在高低压电缆及控制电缆 電磁輻射防治對策,不管在材料上或是電纜配置,多所註解,希望對變電站的設計工程 电磁辐射防治对策,不管在材料上或是电缆配置,多所注解,希望对变电站的设计工程 師,在阻隔電磁場輻射上,有所助益。 师,在阻隔电磁场辐射上,有所助益。 一、前言 一、前言 電力電纜為本局檢驗項目之一,其配置方式通常有兩種,一種為架空高壓電纜, 电力电缆为本局检验项目之一,其配置方式通常有两种,一种为架空高压电缆, 一種為地上工廠大樓配電用高低壓電纜,前者作大功率電力傳送,後者則為一般
3、民生供 一种为地上工厂大楼配电用高低压电缆,前者作大功率电力传送,后者则为一般民生供 電用。 电用。 電纜由於傳送大量負載電流,因此四周有電磁場的存在,致癌之說喧囂塵上,只 电缆由于传送大量负载电流,因此四周有电磁场的存在,致癌之说喧嚣尘上,只 要有台電架空電纜經過及變電所興建的地方,無不遭受村民強大阻力。 要有台电架空电缆经过及变电所兴建的地方,无不遭受村民强大阻力。 高壓電纜一般電 高压电缆一般电 壓都很高(345KV、161KV、69KV、24KV、12KV),但電流卻很小,因此電場較強,磁 压都很高(345KV、161KV、69KV、24KV、12KV),但电流却很小,因此电场较强,磁
4、 場較弱。 场较弱。 低壓電纜則電壓較低(440V,380V,220V,120V),但電流卻很大,因此電場較弱, 低压电缆则电压较低(440V,380V,220V,120V),但电流却很大,因此电场较弱, 磁場較強。 磁场较强。 電纜的最外層一般均包有銅帶,其主要功能提供洩漏電流導至大地的管道, 电缆的最外层一般均包有铜带,其主要功能提供泄漏电流导至大地的管道, 故最後都會以接地端子接地,以維護使用上的安全,但也因這層銅帶,使得電場無法輻 故最后都会以接地端子接地,以维护使用上的安全,但也因这层铜带,使得电场无法辐 射出來,故這銅帶又稱遮蔽銅帶。 射出来,故这铜带又称遮蔽铜带。 因此探討電力電
5、纜的電磁輻射問題,主要對像就 因此探讨电力电缆的电磁辐射问题,主要对像就 只剩下磁場了。 只剩下磁场了。 工廠大樓由配線電纜所引發的磁場干擾案例,80%是電腦螢幕閃爍,造成業務停 工厂大楼由配线电缆所引发的磁场干扰案例,80%是电脑萤幕闪烁,造成业务停 擺,由於電纜必需與各樓層負載分電箱連結,因此建築物天花板、高架地板及牆壁內, 摆,由于电缆必需与各楼层负载分电箱连结,因此建筑物天花板、高架地板及墙壁内, 幾乎都可發現它的蹤跡,對擺設在鄰近的電腦產生干擾,就在所難免了。 几乎都可发现它的踪迹,对摆设在邻近的电脑产生干扰,就在所难免了。 一般電腦螢幕 一般电脑萤幕 大約810mG(毫米高斯)磁場
6、干擾,即產生晃動;3040mG 磁場,則顏色變調;而電纜 大约810mG(毫米高斯)磁场干扰,即产生晃动;3040mG磁场,则颜色变调;而电缆 匯集地-變電站,是另一個關注的焦點,尤其門口四個大字高壓危險,更是讓民眾 汇集地-变电站,是另一个关注的焦点,尤其门口四个大字高压危险,更是让民众 危恐避之,深怕電磁效應傷身致癌。 危恐避之,深怕电磁效应伤身致癌。 為了釐清疑義,本文首先就國際環境電磁場輻射標 为了厘清疑义,本文首先就国际环境电磁场辐射标 準作一番介紹,其次討論電力電纜及變電站的磁場遮蔽技術,最後以一實際案例,說明 准作一番介绍,其次讨论电力电缆及变电站的磁场遮蔽技术,最后以一实际案例
7、,说明 改善成效 ,相信對讀者於工廠大樓電力電纜衍生之電磁輻射問題上,有新的認知。 改善成效 ,相信对读者于工厂大楼电力电缆衍生之电磁辐射问题上,有新的认知。 二、環境電磁場管制標準推薦值 12 二、环境电磁场管制标准推荐值 12 電磁輻射依頻率波段分級約有三種 ,第一種頻率波段3x10 电磁辐射依频率波段分级约有三种 ,第一种频率波段游离辐射能量最强,可破壞生物細胞份子;第二種頻率波段3x10 可破坏生物细胞份子;第二种频率波段非游离辐射能量弱,有热效应,不會破壞生物細胞份子,第三種頻率波段0HZ3x10会破坏生物细胞份子,第三种频率波段非游离辐射能量最弱,无热效应且不会破壞生物細胞份子。破
8、坏生物细胞份子。 電線電纜由於輸送60HZ 頻率電力,產生電磁場波段應屬第三種,會致癌 电线电缆由于输送60HZ频率电力,产生电磁场波段应属第三种,会致癌尚無定論,實在沒必要過度反應。 尚无定论,实在没必要过度反应。 至於國際上對60Hz 或50Hz 環境電場及磁場限制推薦值, 至于国际上对60Hz或50Hz环境电场及磁场限制推荐值, 如表一及表二所示,原則上一般民眾全天曝露在1000mG 磁場環境,對健康比較有影響, 如表一及表二所示,原则上一般民众全天曝露在1000mG磁场环境,对健康比较有影响, 曝露10000mG,最好在數小時內離開,至於其它頻段,依行政院環保署公告第 號文, 曝露10
9、000mG,最好在数小时内离开,至于其它频段,依行政院环保署公告第号文, 非職業場所之一般民眾於環境中曝露非游離輻射之電磁場環境建議值,如表三所示。 非职业场所之一般民众于环境中曝露非游离辐射之电磁场环境建议值,如表三所示。 表一 60HZ/50HZ環境電場強度(kv/m)安全承受推薦值 表一 60HZ/50HZ环境电场强度(kv/m)安全承受推荐值 表二 60HZ/50HZ環境磁場強度(mG)安全承受推薦值 表二 60HZ/50HZ环境磁场强度(mG)安全承受推荐值 表三各頻段環境電磁場限制建議值 表三各频段环境电磁场限制建议值 三、電線電纜電磁干擾防治技術介紹 456 三、电线电缆电磁干扰
10、防治技术介绍 456 3-1 遮蔽架空電力傳輸線磁場策略 3-1遮蔽架空电力传输线磁场策略 在架空電力傳輸線下方,安置金屬遮蔽線並將兩端以接地電阻與大地連接,形成回 在架空电力传输线下方,安置金属遮蔽线并将两端以接地电阻与大地连接,形成回 路,該回路受上頭電力傳輸線磁場感應,會產生一大小相同,方向相反的電流,並在金 路,该回路受上头电力传输线磁场感应,会产生一大小相同,方向相反的电流,并在金 屬遮蔽線四周建立反向磁場,與原傳輸線磁場抵消,此原理稱為楞次定理,國中物理大 属遮蔽线四周建立反向磁场,与原传输线磁场抵消,此原理称为楞次定理,国中物理大 家都上過,圖1 是其整個架構,至於提高遮蔽效果,
11、主要四點: 家都上过,图1是其整个架构,至于提高遮蔽效果,主要四点: (1)金屬遮蔽線密度: 同時採用多條遮蔽線並排,遮蔽效果越好 (1)金属遮蔽线密度:同时采用多条遮蔽线并排,遮蔽效果越好 (2)金屬遮蔽線範圍: 遮蔽線配置範圍越廣,遮蔽效果越好 (2)金属遮蔽线范围:遮蔽线配置范围越广,遮蔽效果越好 (3)金屬遮蔽線高度: 離電力傳輸線越近,遮蔽效果越好 (3)金属遮蔽线高度:离电力传输线越近,遮蔽效果越好 (4)金屬遮蔽線兩端接地電阻:接地電阻越小(一般5 以下),遮蔽效果越好 (4)金属遮蔽线两端接地电阻:接地电阻越小(一般5以下),遮蔽效果越好 圖1 架空電力傳輸線磁場遮蔽模型 图1
12、架空电力传输线磁场遮蔽模型 3-2 遮蔽地面高低壓電纜磁場策略 3-2遮蔽地面高低压电缆磁场策略 地上電纜在大樓工廠處處可見,主要將三相電力由變電站傳送到負載上,理論上 地上电缆在大楼工厂处处可见,主要将三相电力由变电站传送到负载上,理论上 三相電力是平衡的,磁場應被抵消;但實際上各相供電負載容量並不同,已破壞 三相电力是平衡的,磁场应被抵消;但实际上各相供电负载容量并不同,已破坏 平衡關係,因此抵消,是不可能的事,是故電纜所產生的磁場干擾,就不得忽視, 平衡关系,因此抵消,是不可能的事,是故电缆所产生的磁场干扰,就不得忽视, 目前遮蔽策略有二法: 目前遮蔽策略有二法: (1)電纜緊緊相靠:電
13、纜線間所形成的封閉面積變小,減少彼此間的磁場耦和。 (1)电缆紧紧相靠:电缆线间所形成的封闭面积变小,减少彼此间的磁场耦和。 (2)電纜以鋁匯流排代替:圖2 所示為鋁匯流排(BUS WAY),它可承受大量負載 (2)电缆以铝汇流排代替:图2所示为铝汇流排(BUS WAY),它可承受大量负载 電流,使得每相只需安裝一片,大大減少採用多條電纜 电流,使得每相只需安装一片,大大减少采用多条电缆 並聯,所衍生彼此間磁場耦和問題,又因外殼結構為鋁 并联,所衍生彼此间磁场耦和问题,又因外壳结构为铝 材,屬高導電易感應反向電流材質,易建立反向磁通, 材,属高导电易感应反向电流材质,易建立反向磁通, 把內部負
14、載電流產生的磁場,抵消掉。 把内部负载电流产生的磁场,抵消掉。 圖 2具有遮蔽本身磁場輻射的鋁匯流排 图 2具有遮蔽本身磁场辐射的铝汇流排 3-3 防止監控電纜線遭磁場干擾對策 3-3防止监控电缆线遭磁场干扰对策 監控電纜在控制上用很多,其傳送受微弱電流信號而非大電力,因此本身幾無產生磁 监控电缆在控制上用很多,其传送受微弱电流信号而非大电力,因此本身几无产生磁 場輻射問題,主要電磁干擾來自別人,容易導致監控信號失真,設備誤動作,為解決 场辐射问题,主要电磁干扰来自别人,容易导致监控信号失真,设备误动作,为解决 此問題,控制電纜通常採用下面兩種策略(圖3 內部結構) 此问题,控制电缆通常采用下
15、面两种策略(图3内部结构) (1)信號線外層包鋁箔:利用鋁箔高導電係數,易產生反向感應電流,建立反向磁場來抵 (1)信号线外层包铝箔:利用铝箔高导电系数,易产生反向感应电流,建立反向磁场来抵 消干擾磁場源。 消干扰磁场源。 (2)導體芯線採絞線:減少芯線間回路面積,降低外來干擾磁場耦合效應。 (2)导体芯线采绞线:减少芯线间回路面积,降低外来干扰磁场耦合效应。 圖 3監控電纜線的遮蔽 图 3监控电缆线的遮蔽 3-4 變電站整體遮蔽3 3-4变电站整体遮蔽3 電力電纜的匯集地在變電站,因此變電站的電磁遮蔽,顯得特別重要,目前的遮蔽方法 电力电缆的汇集地在变电站,因此变电站的电磁遮蔽,显得特别重要
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- 电力电缆 高频 辐射 电磁场 防治 对策
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