物理性污染控制-第四章-电磁污染及其控制.ppt

物理性污染控制 主编 陈杰瑢 第四章 电磁辐射污染及其防治 第一节 概 述 第二节 电磁辐射基础 第三节 电磁辐射防护标准 第四节 电磁辐射污染防治技术 第四章 第一节 概 述 一、电磁环境和电磁辐射污染 二、电磁辐射污染源 三、电磁辐射污染的危害 一、电磁环境和电磁辐射污染 电磁环境 定义 ：某个存在电磁辐射的空间范围。 特点 ： 电磁辐射是以电磁波的形式在空间环 境中传播的，不能静止地存在于空间 某处。 人类工作和生活的环境充满电磁辐射。 电磁辐射污染 是指人类使用产生电磁辐射的器具而泄露 的电磁能量流传播到室内外空气中，其量 超出环境本底值，且其性质、频率、强度 和持续时间等综合影响而引起周围人群的 不适感，并使健康和福利受到损害。 二、电磁辐射污染源 （一） 电磁辐射污染源的种类 （二） 电磁辐射体与电磁辐射的产生 电磁场源 自然电磁场源（表 4-1） 人工电磁场源（表 4-2） 表 4-1 自然电磁场源分类 银河系恒星的爆发、宇宙间电子移动 宇宙电磁场源 太阳的黑点活动与黑体放射 太阳电磁场源 自然界的火花放电、雷电、台风、寒冷雪飘、火山喷烟 大气与空气污染源 来 源 分 类 （一） 电磁辐射污染源的种类 分 类 设 备 名 称 污 染 来 源 与 部 件 放 电 所 致 场 源 电晕放电 电力线（送配电线） 高电压、大电流而引起静电感应、电磁感应、 大地漏泄电流所造成 辉光放电 放电管 白炽灯、高压水银灯及其他放电管 弧光放电 开关、电气铁道、放电管 点活系统、发电机、整流装置 火花放电 电气设备、发动机、冷藏车、汽车 整流器、发电机、放电管、点火系统 工频感应场源 大功率输电线、电气设备、电气铁道、 无线电发射机、雷达 高电压、大电流的电力线场、电气设备、广 播、电视与通风设备的振荡与发射系统 射频辐射场源 高频加热设备、热合机、微波干燥 机 工业用射频利用设备的工作电路与振荡系统 理疗机、治疗机 医学用射频利用设备的工作电路与振荡系统 家用电器 微波炉、电脑、电磁灶、电热毯 功率源为主 移动通信设备 手机、对讲机 天线为主 建筑物反射 高层楼群以及大的金属构件 墙壁、钢筋、吊车 表 4-2 人工电磁场源分类 自然电磁场源 雷电 火山活动 太阳活动和宇宙射线 自然电磁场源 家用电器 人工电磁场源 电子设备 大功率输电线 人工电磁场源 （二） 电磁辐射体与电磁辐射的产生 电磁辐射体 定义 ：能产生电磁辐射的物体。 电力系统工业设备 电气化铁道系统 及设备 广播电视和微波发射系统及设备 电磁冶炼系统及电加热设备等 。 电磁辐射的产生 电磁辐射是一种物理现象，是能量以电 磁波形式由源发射到空间的现象。 输出功率 100kW，频率 200 300kHz的高 频冶炼机电磁辐射（表 4-3 ）。 表 4-3 冶炼机作业区电磁辐射产生状况 测试部位 电场强度 /Vm -1 磁场强度 /Am -1 距高频感应器 30 处 头部 75 80 0 胸部 55 85 1 5 腹部 50 90 2 7 距馈线 40 处 头部 18 35 0 胸部 8 30 0.5 1.0 腹部 3 25 0.5 0.6 距设备 30 处 头部 20 40 0.2 0.5 胸部 25 55 0.2 0.7 腹部 35 75 0.4 0.5 距设备 50 处 头部 10 25 0 胸部 8 18 0 腹部 5 12 0 距设备 1m处 头部 5 6 0 胸部 3 5 0 腹部 3 5 0 三、电磁辐射污染的危害 人体健康 生态环境 装置设备 对人体健康危 害的影响因素 三、电磁辐射污染的危害 周围环境 受体差异 辐射源 频率（波长） 电磁场强度 波形 照射时间 与辐射源距离 累计频次 波长对生物效应的影响 （ 表 4-4） 频率 /kHz 波长 / 受影响的 主要器官 主要的生物效应 100 300 穿透不受影响 150 1200 200 15 体内各器官 过热时引起各器官损伤 1000 3000 30 10 眼睛晶状体和睾丸 组织加热显著，眼睛晶状体混浊 3000 10000 10 3 表皮和眼睛晶 状体 伴有温热感的皮肤加热，白 内障患病率增高 10000 8 皮肤 表皮反射，部分吸收而发热 受检人员症状百分比与场强关系统计 （ 表 4-5） 场强 症 状 百分比 / % 对照组 V/m 20 50 100 300 300 头痛 22.45 24.38 25.93 27.27 28.15 14.12 头晕 40.80 41.88 45.21 51.25 51.71 27.06 乏力 17.35 21.65 23.20 23.75 28.25 7.84 多梦 46.44 49.04 52.50 54.08 56.72 31.76 记忆力减退 37.50 38.78 41.91 42.33 44.44 4.54 心悸 27.50 28.57 28.70 33.90 35.54 11.37 胸闷 12.92 12.98 13.27 14.19 16.24 6.41 窦性心律不齐 15.05 24.64 33.60 37.71 40.29 15.01 窦性心动过缓 5.26 7.25 9.42 9.68 10.72 5.89 窦性心动过速 0.91 1.45 1.75 2.10 0.39 脱发 16.52 16.98 17.54 18.13 24.49 7.84 月经紊乱 5.10 6.27 7.40 8.73 15.03 9.06 案例介绍 在斯德哥尔摩市 ， 生活在高压输电线区域内的市民 ， 因磁通密度 B 3mG（ 毫高斯 ） ， 癌症发病率为其他地 区的 3.8倍 ！ 1991年英国劳达公司一架民航机不幸坠毁 ， 电磁辐 射酿成了这场大祸 。 环境保护报 。 1993年 ， 瑞典等北欧三国的研究调查公布 ， 长期受 到 2mG以上的电磁辐射影响 ， 罹患白血病的机会是正常 人的 2 1倍 ， 罹患脑肿瘤的机会是正常人的 1.5倍 。 一、电场与磁场 二、电磁场与电磁辐射 三、射频电磁场 四、电磁辐射的量度单位 第二节 电磁辐射基础 （一）电场（ E） 带电荷的物体周围存在着电场。 静止电荷周围的电场称之为静电场。 运动电荷周围的电场则为动电场。 一、电场与磁场 （二）磁场（ H） 定义 ：在电流通过的导体周围所产生的具有 磁力的场 。 若通过导体的是直流电 ， 则产生恒定的磁场； 若通过导体的是交流电 ， 则产生变化的磁场 。 磁场频率随着电场频率的变化而改变 ， 两者呈正比 例关系 。 一、电场与磁场 二、电磁场与电磁辐射 电磁场 交变磁场周围会产生电场，交变电场周 围又会产生新的磁场，二者相互作用、相 互垂直，并与自身运动方向垂直。这种 交 替产生的具有电场与磁场作用的物质空间 称为电磁场。 电磁辐射 电磁场以一定速度在空间传播过程中不 断向周围空间辐射能量，此能量称为 电磁 辐射 ，亦称 电磁波 。 一、电场与磁场 二、电磁场与电磁辐射 三、射频电磁场 四、电磁辐射的量度单位 第二节 电磁辐射基础 二、电磁场与电磁辐射 （一）电磁波的周期（ T）、频率（ f）、 波长（ ）和波速（ V） （二）场区分类及其特点 （三）电磁场的能量 （四）电磁波的传播特性 周期 ：电磁波发生一次全振动所需要的时间 ，单位 s (秒 )。 频率 ：电磁场每秒振荡的次数，单位 Hz (赫兹 )；常用单位还有 kHz (千赫 )、 MHz (兆赫 )或 GHz (千兆赫 )。 周期与频率互为倒数 103 MHz = 106 kHz = 109 Hz （一）电磁波的周期（ T）、频率（ f）、 波长（ ）和波速（ V） 波长 ：电磁波在一个周期内所经过的距离，单 位有 nm (纳米 )、 m (微米 )或 m (米 )等。 换算关系 1m = 103mm = 106m =109nm 波速（ v ） ：电磁波在介质中的传播速度。 0v rr c (4-1) 真空光速 c0=2.993 108m/s3 108m/s 相对介电常数 相对导磁系数 【 讨论 】 在同一介质中，电磁波传播速度 是不变的，故波长与频率成反比 定义空气的 r和 r 的值均为 1，则电磁波在空 气中的波长和频率的关系可简化为 c f (4-2) 场区分类 （二）场区分类及其特点 定义 ：以场源为零点或 中心， 1/6波长范围之内 的区域。 作用方式 ：电磁感应 定义 ：相对于近区场， 1/6波长范围之外的区域 作用方式 ：电磁辐射 1.近区场（感应场） 2.远区场（辐射场） 场区特点 1.近区场（感应场） 电场强度 E与磁场强度 H间 无定量比例关 系。 近区场电磁场强度比远区场要大得多， 且衰减速度快。 近区场电磁感应现象与场源密切相关， 近区场不能脱离场源而独立存在。 2.远区场（辐射场） 电场强度与磁场强度的定量关系 电场 E与磁场 H互相垂直，且都与传播方向垂 直。 远区场电磁辐射强度随距离衰减比近区场缓 慢。 HHHE 3 7 71 2 0/ 00 （ 4-3） 电场的能量 ：用电场各点的能量密度表示 磁场的能量 ：用磁场各点的能量密度表示 电磁场的能量： 等于上述二者之和 2 2 1 Ew e 2 2 1 Hw m （三）电磁场的能量 （ 4-5） （ 4-6） （ 4-7） 22m 1 2e w w w E H （四）电磁波的传播特性 1.电场分量与磁场分量 2.电磁波的传播方向 3.波的极化 4.电磁波在不同介质中的衰减 5.电磁波的反射和透射 6.电磁波的相速与群速 7.电磁波谱 c o sxmE E t k z 作简谐振动的平面电磁波沿 z方向传播时， x方向 的电场强度 Ex为 1.电场分量与磁场分量 （ 4-8） 其中 o 2 2kf v y分 量的磁场 Hy为 yxHE （ 4-9） 其中 /xyEH 介质的本征阻抗 电场强度 E和磁场强度 H互相垂直的关系用右 手螺旋法则描述，即右手四指由电场强度方 向转向磁场强度方向时，垂直伸直的大拇指 的方向即为电磁波的传播方向。 电磁波的传播方向用矢量 S表示。 S = E H （ 4-10） 2.电磁波的传播方向 波的极化： 指电场 E的取向。 类型： 由电场的方向来决定 电场的水平分量和垂直分量的相位相同或相反时 为 直线极化波 ； 电场的水平分量和垂直分量振幅相等，而相位相 差 90或 270时为 圆极化波 ； 电场两个分量的振幅和相位都不相等，则为 椭圆 极化波 。 3.波的极化 4.电磁波在不同介质中的衰减 均匀介质（如空气）中，无能量损耗，电磁波的 波形不随距离改变。 电场和磁场在时间上同相，在空间上互相垂直， 均作正弦函数的周期性变化，而且也都与传播方 向垂直（图 4-1）。 电磁波在无损介质中的衰减 4.电磁波在不同介质中的衰减 金属等传导介质中，自由电子在电磁场的作用下定 向运动形成电流，引起电磁波能量的损耗、衰减。 电磁波只在传导介质的表面层或界面上传播。 波形为衰减正弦波 （图 4-2）。 电磁波在有损介质中的衰减 4.电磁波在不同介质中的衰减 趋肤厚度 （穿透深度 )： 电磁波能够穿入金属的深度。 电磁波在有损介质中的衰减 f 11 （ 4-11） 式中： 介质的电导率 介质的磁导率 频率越低，进入良导体的厚度即穿透深度越大。 5.电磁波的反射和透射 电磁波传播至分界面时，发生反射和透射 图 4-3 电磁波的反射和透射 反射系数 传输系数 (又称透射系数 ) 5.电磁波的反射和透射 当平面波在理想导电平面上垂直入射时 12 12 R 12 22 T （ 4-12） （ 4-13） 6.电磁波的相速与群速 电磁波相位变化的速度 。 相速 kv p pv （ 4-14） 电磁波能量传播（信号 传播 ）的速度 。 群速 dk dv g gv （ 4-15） 电磁波的角频率， rad/s 7.电磁波谱 电磁波（无线电 波、红外线、可 见光、紫外线、 x 射线和 射线等） 的频率 (或波长 ) 不同， 按其频率 (或波长 )的大小， 依次排列 谱图即 成电磁波谱 图 4-4 电磁波谱图 一、电场与磁场 二、电磁场与电磁辐射 三、射频电磁场 四、电磁辐射的量度单位 第二节 电磁辐射基础 三、射频电磁场 射频电磁场 :高频电流 周围形成的高频率电场和 磁场，也称高频电磁场。 每秒振荡十万次 以上的交流电 表 4-6 射频电磁场的频段 频段名称 对应波段 缩写名称 频率范围 甚低频 万米波（甚长波） VLF 3 30 kHz 低频 千米波（长波） LF 30 300 kHz 中频 百米波（中波） MF 300 3000 kHz 高频 十米波（短波） HF 3 30MHz 甚高频 米波（超短波） VHF 30 300 MHz 特高频 分米波 UHF 300 3000 MHz 超高频 厘米波 SHF 3 30 103MHz 极高频 毫米波、亚毫米波 EHF 30 300 103MHz 300 3000 103MHz 三、射频电磁场 射频电磁场 :高频电流 周围形成的高频率电场和 磁场，也称高频电磁场。 表 4-6 射频电磁场的频段 频段名称 对应波段 缩写名称 频率范围 甚低频 万米波（甚长波） VLF 3 30 kHz 低频 千米波（长波） LF 30 300 kHz 中频 百米波（中波） MF 300 3000 kHz 高频 十米波（短波） HF 3 30MHz 甚高频 米波（超短波） VHF 30 300 MHz 特高频 分米波 UHF 300 3000 MHz 超高频 厘米波 SHF 3 30 103MHz 极高频 毫米波、亚毫米波 EHF 30 300 10 3MHz 300 3000 103MHz 应用于无线电广播 三、射频电磁场 射频电磁场 :高频电流 周围形成的高频率电场和 磁场，也称高频电磁场。 表 4-6 射频电磁场的频段 频段名称 对应波段 缩写名称 频率范围 甚低频 万米波（甚长波） VLF 3 30 kHz 低频 千米波（长波） LF 30 300 kHz 中频 百米波（中波） MF 300 3000 kHz 高频 十米波（短波） HF 3 30MHz 甚高频 米波（超短波） VHF 30 300 MHz 特高频 分米波 UHF 300 3000 MHz 超高频 厘米波 SHF 3 30 103MHz 极高频 毫米波、亚毫米波 EHF 30 300 103MHz 300 3000 103MHz 应用于无线电广播 电视 三、射频电磁场 射频电磁场 :高频电流 周围形成的高频率电场和 磁场，也称高频电磁场。 表 4-6 射频电磁场的频段 频段名称 对应波段 缩写名称 频率范围 甚低频 万米波（甚长波） VLF 3 30 kHz 低频 千米波（长波） LF 30 300 kHz 中频 百米波（中波） MF 300 3000 kHz 高频 十米波（短波） HF 3 30MHz 甚高频 米波（超短波） VHF 30 300 MHz 特高频 分米波 UHF 300 3000 MHz 超高频 厘米波 SHF 3 30 103MHz 极高频 毫米波、亚毫米波 EHF 30 300 103MHz 300 3000 103MHz 应用于无线电广播 电视 微波技术 （一）电场强度 E 表示电场中各个点电场的强弱和方向的物 理量 。 用单个电荷在电场中所受到的力的大小来 衡量 。 单位 : V/m（ 伏 /米 ） 、 mV/m（ 毫伏 /米 ） 或 V/m （ 微伏 /米 ） 。 四、电磁辐射的量度单位 （二）磁场强度 H 磁场强度的大小在数值上等于该点单位磁极 所受力的大小 。 单位 : A/m（ 安 /米 ） 、 mA/m（ 毫安 /米 ） 、 A/m （ 微安 /米 ） 。 四、电磁辐射的量度单位 射频电磁场频段不同 ， 测量采用的单位不同 四、电磁辐射的量度单位 高频 (100kHz 30MHz) 甚高频 (30 300MHz) V/m、 mV/m、 V/m 或 dB（分贝） 特高频微波领域 （ 300MHz) 单位：功率密度 W/cm2、 mW/cm2或 W/cm 2 表示电场干扰大 小时，常用 dB（分 贝）来衡量 （三）复合场强 定义 ：两个或两个以上频率的电磁波复合在 一起的场强 。 计算式 （ 4-16） 式中： E 复合场强 ， V/m； E1， E2， ， En 各频率对应的电磁场强 。 四、电磁辐射的量度单位 22221 nEEEE 一、 电磁辐射评价标准 及相关计算方法 二、 电磁辐射评价测量范围 第三节 电磁辐射防护标准 一、 电磁辐射评价标准 及相关计算方法 （一） 我国电磁辐射标准 （二） 国际电磁辐射标准简介 分类 作业场所 电磁辐射安全卫生标准 电磁辐射环境安全卫生标准 干扰控制标准 （一） 我国电磁辐射标准 （一） 我国电磁辐射标准 1.电磁辐射防护规定（ GB8702-88） 2.环境电磁波卫生标准（ GB9174-3-88） 3.作业场所微波辐射卫生标准（ GB10346-89） 4.作业场所超短波辐射卫生标准（ GB1043-89） 5.作业场所工频电场卫生标准（ GB16203-1996） 6.工业企业设计卫生标准（ GBZ1-2002） 7.国家军用标准 国家环保总局和国家技术监督局联合发布 增加了 SAR（比吸收率）剂量的内容 规定在 24h以内任意连续 6min的平均 SAR应小于 0.02W/kg。 职业照射导出限值（表 4-7） 公众照射导出限值（表 4-8） 1.电磁辐射防护规定（ GB8702-88） 1.电磁辐射防护规定（ GB8702-88） 表 4-7 职业照射导出限值 f 150/ 0.40（ 0.5 （ 15 频率范围 / MHz 电场强度 /Vm 1 磁场强度 /Am 1 功率密度 /Wm 2 0.1 0.3 87 0.25 （ 20） 3 30 150/ 0.40 (60/f） 30 3000 （ 28） （ 0.075） 0.4 3000 15000 (0.5 ） (0.0015 ） f/1500 15000 30000 （ 61） （ 0.16） 10 ff f f 系平面波等效值，供对照参考。供对照参考，不作为限值； 表中 f是频率， MHz；表中数据作了取整处理。 1.电磁辐射防护规定（ GB8702-88） 表 4-8 公众照射导出限值 f 150/ 0.40（ 0.5 （ 15 频率范围 / MHz 电场强度 /Vm 1 磁场强度 /Am 1 功率密度 /Wm 2 0.1 0.3 40 0.1 （ 40） 3 30 67/ 0.17 (12/f） 30 3000 （ 12） （ 0.032） 0.4 3000 15000 (0.22 ） (0.001 ） f/7500 15000 30000 （ 27） （ 0.073） 2 ff f f 系平面波等效值，供对照参考。供对照参考，不作为限值； 表中 f是频率， MHz；表中数据作了取整处理。 本标准还规定 对于一个辐射体发射几种频率或存在多个辐射体时 ，其电磁辐射场的场量参数在任意连续 6min内的平 均值之和，应满足 Ai， j 第 i个辐射体受 j频段辐射的辐射水平； Bi， j， l 对应于 j频段的电磁辐射所规定的照 射限值。 1.电磁辐射防护规定（ GB8702-88） （ 4-16） , , 1ij ij i j l A B 适用范围 ：适用于一切人群经常居住和活动场所的 环境电磁辐射，不包括职业辐射和射频、微波治疗 需要的辐射。 内容： 二级容许限值 （表 4-9） I级标准安全区 ： 老弱病残孕婴儿公众在此区环境中 长期居住生活，不受电磁辐射影响的区域。 II级中间区 ： 长期居住生活在此区，有可能对易感人 群引起某些不良反应或影响，故必须加以限制。 2.环境电磁波卫生标准（ GB9174-3-88） 表 4-9 环境电磁波卫生标准（ GB9174-3-88） 频率 /MHz 强度 单位 容许限值 I级（安全区） II级（中间区） 0.1 30 Vm 1 10 25 30 300 Vm 1 5 12 300 300000 Vcm 2 10 40 混合 Vm 1 按主要波段场强，若各波段场强分散，则按复合场强加权确定 适用范围 ： 接触微波辐射的各类作业（除居民 所受环境辐射及接受微波诊断或治疗的辐射外 ）。 内容： 规定了作业场所微波辐射卫生标准及测 试方法 。 此标准规定的内容相对较多，详细可参见标准原件 （ GB10346-89）。 主要内容 （ 表 4-10） 。 3.作业场所微波辐射卫生标准（ GB10346-89） 辐射条件 8小时 /日容许 功率密度 /(Wcm -2) 剂量限值 /W.hcm -2) 8小时 /日的 容许功率密度 /Wcm -2) 连续波或脉冲 波非固定辐射 50 400 400/t 脉冲波固定辐射 25 200 200/t 仅肢体辐射 500 4000 4000/t 表 4-10 作业场所微波辐射卫生标准（ GB10346-89） 内容： 规定了作业场所超高频辐射（ 30 300MHz ）的容许限值及测试方法（表 4-11） 4.作业场所超短波辐射卫生标准（ GB1043-89） 表 4-11 作业场所超短波（ 30 300MHz）辐射卫生标准 （ GB10437-89） 辐射条件 辐射时间 容许功率密度值 /MV cm 2 相应电场强度 /V m 1 连续波 8小时 /日 0.05 14 4小时 /日 0.1 19 脉冲波 8小时 /日 0.025 10 8小时 /日 0.05 14 内容： 作业场所工频电场 8小时最高容许量为 5kV m。 因工作需要必须进入超过最高容许量的地点或延长 接触时间时，应采取有效防护措施。 带电作业人员应该在 “ 全封闭式 ” 的屏蔽装置中操 作，或应穿包括面部的屏蔽服。 5.作业场所工频电场卫生标准（ GB16203-1996） 6.工业企业设计卫生标准（ GBZ1-2002） 主要内容： （ 1）防非电离辐射 (射频辐射 ) 生产工艺过程防止电磁辐射能的泄漏措施； 工作地点微波辐射强度卫生限值 短时间接触时辐射强度卫生限值； 高频电磁辐射工作地点辐射强度卫生限值 产生非电离辐射的设备的屏蔽措施。 6.工业企业设计卫生标准（ GBZ1-2002） 主要内容： （ 2）工频超高压电场的防护 产生工频超高压电场的设备防护措施。 产生工频超高压电场的设备安装地址 (位 置 )的选择与辐射强度限值。 从事工频高压电作业场所的电场强度限值。 超高压输电设备的屏蔽要求。 超短波辐射作业区安全限值 GJB1002-90 辐射条件 辐射时间 容许平均电场强 度 /Vm -1 容许暴露电场强度上限 /Vm -1 脉冲波 8 h/d 10 87 连续波 8 h/d 14 123 7.国家军用标准 表 4-14 超短波（ 30 300MHz）辐射作业区安全限值 （ GJB1002-90） 当在脉冲条件下工作电场强度大于 10V/m，在连续波条件下工作电场强度大于 14V/m时，都必须采取有效防护措施。如实测数据以平均功率密度表示时，须 将数据按下式换算成等效值： 377pd ， 式中： E为电场强度，单位为 V/m； Pd为功率密度，单位为 W/m 。 水面舰艇磁场对人体作用安全限值 GJB2779- 96 舱室 最大允许磁 感应强度 /mT 允许暴露时间 生活舱 5 8小时 /日，每周 5日，连续不超过 4小时 一般工作舱 7 8小时 /日，每周 5日，连续不超过 4小时 强磁场 设备舱 40 连续不超过 4小时 40 1小时 /日，每周 5日，连续不超过 4周 80 30分钟 /日，每周 5日，连续不超过 4周 200 10分钟 /日，每周 5日，连续不超过 4周 7.国家军用标准 生活舱，系包括居住舱、会议室、餐厅等生活与休息舱室； 一般工作舱，指除强磁场设备舱以外的各种作业舱室。 表 4-15 水面舰艇磁场对人体作用安全限值 （ GJB2779-96） 1.工频电场卫生标准 2.工频磁场卫生标准 3.射频电磁辐射标准 4.无线通信标准 5.磁场标准 （二） 国际电磁辐射标准简介 表 4-16 各国工频电场强度限值 20 导则 西班牙 变电所 短期 20 变电所 长期 15 波兰 变电所 长期 15 国标 捷克 维护工作区 短期 30 长期 20 工业标准 前联邦 德国 维护区 短时 25 运行区 工作日 5 国标 前苏联 区域 暴露时间 容许场强 /(kVm -1) 类别 国别 1.工频电场卫生标准 目前约有 20个国家制定了工频电场电磁辐射标准； 多数标准是推荐值 。 表 4-17 IRPA/INIRC 50/60Hz电磁场限值 受照群体 电场强度 /(kVm -1), rms 磁通密度 /mT, rms 职业群体 整工作日内 10 0.5 短时间内 30 5 局限于四肢 - 25 公众群体 每天最多达 24小时内 5 0.1 每天数小时内 10 1 2.工频磁场卫生标准 国际辐射防护协会所属国际非电离辐射委员会 （ IRPA/INIRC） 于 1990年向各国推荐频率为 50/60Hz 电场和磁场限值临时导则 t 2.工频磁场卫生标准 （ 4-19） 职业照射 ： 受照射时间 t与电场强度 E的关系为 公众照射 ： 磁通量密度 1mT时，受照射时间 容许值限制在每天数分钟以内，且此时体内感 应电流密度 2mA/m 。 表 4-18 IRPA射频电磁辐射职业暴露限值 频率 /MHz 电场强度 /(Vm -1) 磁场强度 /(Am -1) 功率密度 /(mWcm -2) 0.1 1 614 1.6 - 1 10 614/f 1.6/f - 10 400 61 0.16 1 400 2000 3 f1/2 0.008 f1/2 5/4000 2000 30000 137 0.36 5 3.射频电磁辐射标准 国际辐射防护协会 （ IRPA） 对射频电磁辐射标准的修 改 （ 1988年 ） 表中 f为频率， MHz。 表 4-19 IRPA射频电磁辐射公众暴露限值 3.射频电磁辐射标准 表中 f为频率， MHz。 频率 /MHz 电场强度 / (Vm -1) 磁场强度 /(Am -1) 功率密度/(mWcm -2) 0.1 1 87 0.23 - 1 10 87/f 1/2 0.23/f - 10 400 27.5 0.073 0.2 400 2000 1.375 f1/2 0.0037 f1/2 f/2000 2000 30000 61 0.16 1 4.无线通信标准 无线通信容许限值 ：为保护无线通信环境中 工作和生活的职业人群和公众人群的安全与 健康的限值 。 国际非电离辐射防护委员会 （ ICNPR） 制定的 无线通信标准 被世界卫生组织和越来越多的 国家 、 地区逐步采用 。 国外研究机构已有研究报道 ， 对恒定磁场职 业暴露标准提出了一些建议或推荐限值 。 但 尚未得到公认 ， 仅具有参考价值 。 我国在磁场暴露卫生标准方面研究较少 。 5.磁场标准 表 4-20 电磁辐射评价测量范围 电磁辐射设备 防护测量范围 功率 P 200kW的 发射设备 以发射天线为中心，半径为 1km的范围；若最大辐射场强点处 于 1km外，则范围扩大至最大场强处直至场强值低于标准限值 功率 200kW P 100kW的发射 设备 以天线为中心半 径为 1km的范围 对于有方向性的天线，范围可从天线辐射 主瓣的半功率角内扩大到 0.5km；如有高层 建筑的部分楼层进入天线辐射主瓣的半功 率角内时，应选择不同高度对这些楼层进 行室内或室外的场强测量 100kW的发射设备 以天线为中心半径为 0.5km的范围 工业、科教、医 疗电磁辐射设备 以设备为中心半径 250m内。 高压输电线路和 电气化铁道 以有代表性为准，对具体线路作认真详尽分析后，确定其具体 范围。 可移动式电磁辐 射设备 一般按移动设备载体的移动范围来确定；对可能进入人口稠密 区的陆上可移动设备，需考虑对公众的影响，来确定具体范围 二、 电磁辐射评价测量范围 一、 电磁辐射防护基本原则 二、 电磁辐射防治的基本方法 三、 电磁辐射防治技术 四、 电磁辐射控制应用实例 第四节 电磁辐射污染防治技术 一、 电磁辐射防护基本原则 目标 ： 抑制电磁辐射源 具体做法 ： 设备的合理设计； 加强电磁兼容性设计的审查与管理； 做好模拟预测和危害分析工作等。 主动防护 与治理 被动防护 与治理 目标 ： 防护被辐射方 具体做法 ： 采用调频、编码等方法防治干扰； 对特定区域和特定人群进行屏蔽 保护。 基本 原则 在泄漏和辐射源层面采取防护措施 特点 ：着眼于设备的 电磁漏场和电磁漏能减少 ，使 泄漏到空间的电磁场强度和功率密度降低到最小程度 。 根据上述电磁辐射防护技术原则 ， 电磁辐射 防护形式分为两大类： 在作业人员层面（包括工作环境）采取 防护措施 特点 ：着眼于增加电波在介质中的 传播衰减 ，使到 达人体的场强和能量水平降低到卫生 标准 以下 。 （一） 屏蔽 （ 二） 接地技术 （三） 滤波 （四） 其他措施 二、 电磁辐射防治的基本方法 （一） 屏蔽 1.屏蔽的分类 2.电磁场屏蔽机理 3.电磁屏蔽室的设计制作 1.屏蔽的分类 屏蔽： 采取一切可能的措施将电磁辐射 的作用与影响限定在一个特定的区域 内。 1.屏蔽的分类 屏蔽分类 （ 1）按照屏蔽的方法 （ 2）按照屏蔽的内容 主动场屏蔽 被动场屏蔽 电磁屏蔽 静电屏蔽 磁屏蔽 屏蔽分类 （ 1）按照屏蔽的方法 （ 2）按照屏蔽的内容 主动场屏蔽 被动场屏蔽 电磁屏蔽 静电屏蔽 磁屏蔽 1.屏蔽的分类 场源位于屏蔽体之内 限制场源对外部空间 的影响 屏蔽分类 （ 1）按照屏蔽的方法 （ 2）按照屏蔽的内容 主动场屏蔽 被动场屏蔽 电磁屏蔽 静电屏蔽 磁屏蔽 场源位于屏蔽体之外 用于防治外界电磁场 对屏蔽室内的影响。 1.屏蔽的分类 屏蔽分类 （ 1）按照屏蔽的方法 （ 2）按照屏蔽的内容 主动场屏蔽 被动场屏蔽 电磁屏蔽 静电屏蔽 磁屏蔽 1.屏蔽的分类 采取一定的措 施以消除电磁感 应的影响 屏蔽分类 （ 1）按照屏蔽的方法 （ 2）按照屏蔽的内容 主动场屏蔽 被动场屏蔽 电磁屏蔽 静电屏蔽 磁屏蔽 1.屏蔽的分类 利用静电场的特性，使 电力线终止于屏蔽体的表 面上，抑制电场的干扰； 屏蔽分类 （ 1）按照屏蔽的方法 （ 2）按照屏蔽的内容 主动场屏蔽 被动场屏蔽 电磁屏蔽 静电屏蔽 磁屏蔽 1.屏蔽的分类 用高磁导率材料制 成的磁屏蔽体将磁场 封闭在内 屏蔽分类 （ 1）按照屏蔽的方法 （ 2）按照屏蔽的内容 主动场屏蔽 被动场屏蔽 电磁屏蔽 静电屏蔽 磁屏蔽 1.屏蔽的分类 实际防治工 作中采用最多 二、人工光环境的评价 影响电磁屏蔽室屏蔽效果的因素 (1) 孔洞及缝隙 影响 因素 2 5 3 4 1 (2) 屏蔽材料 (4) 混合屏蔽 及天线效应 (3) 空腔谐振 (5) 辐射源 二、人工光环境的评 价 屏蔽室结构设计一般要求 （ 1）屏蔽材料的选择 必须选用导电性和透磁性高的材料； 铜、铝、铁均具有较好的屏蔽效能； 超短波和微波频段，一般采用屏蔽材 料与吸收材料制成复合材料。 二、人工光环境的评 价 屏蔽室结构设计一般要求 （ 2）屏蔽结构的设计 尽量减少不必要的开孔、缝隙及尖端突出物； 孔洞上接金属套管可减小孔洞的影响； 套管与孔洞周围要有可靠的电气连接； 孔洞的尺寸要小于干扰电波的波长； 每条焊缝都应做到电磁屏蔽。 二、人工光环境的评 价 屏蔽室结构设计一般要求 （ 3）屏蔽厚度的选用 接地良好时，屏蔽效率随屏蔽厚度 的增加而增高。 鉴于射频 (特别是高频波段 )的特性， 厚度无需无限制地增加。 二、人工光环境的评 价 屏蔽室结构设计一般要求 （ 4）屏蔽网孔大小 (目数 )及间距的确定 对于中、短波，网孔目数小些即可保证屏 蔽效果； 对于超短波、微波，屏网目数一定要大； 适当增大屏蔽体与场源的间距，可提高 屏蔽效果。 将场源屏蔽体或屏蔽体部件内感应电流加以迅速引 流以形成等电势分布，避免屏蔽体产生二次辐射。 是实践中常用的一种方法。 射频接地 将设备屏蔽体和大地之间，或者与大地上可视为 公共点的某些构件之间，采用低电阻导体连接起 来，形成电气通路，使屏蔽系统与大地之间形成 一个等电势分布。 高频接地 （ 二） 接地技术 1.接地抑制电磁辐射的机理 2.接地系统的设计与实施 图 4-15 接地系统结构组成 射频设备 接地线 接地极 2.接地系统的设计与实施 （ 1）接地线 设备的接地： 原则上要求每台设备应当有各 自的接地连接，不应采用汇流排线，以避免引起干 扰的耦合效应的发生。 屏蔽部件的接地： 屏蔽部件应使用宽金属带 作接地线，多点接地，与接地极良好连接。 屏蔽电缆的接地： 电缆的屏蔽外皮要妥善 接地。 2.接地系统的设计与实施 （ 2）接地极 接地极的结 构设计型式 埋置接地铜板 埋置接地格网铜板 埋置嵌入接地棒 竖立埋 横立埋 平埋 埋置接地铜板 将约 2m2的铜板埋在土壤中，接地线良好 地连接在接地铜板上。 埋置接地铜板 竖立埋（图 4-6） 图 4-6 竖立埋铜板 埋置接地铜板 横立埋（图 4-7） 图 4-7 横立埋铜板 埋置接地铜板 平埋（图 4-8） 图 4-8 平埋铜板 埋置接地格网铜板 （图 4-9） 在一块 2m2的铜板上立焊 # 字形 铜板，使其成为格网结构，而后埋入 土壤中。 埋置接地格网铜板 （图 4-9） 图 4-9 接地格网铜板 埋置嵌入接地棒 （图 4-10） 一般将长度为 2m、直径为 5 10cm的金属 铜棒或铁棒打进土壤中，或挖坑埋置，然 后将各接地棒上端连接在一起，并与屏蔽 体相连接。 埋置嵌入接地棒 （图 4-10） 图 4-10 接地棒埋置示意图 多片（根）单一接地极之间的屏蔽问题 板与板 （ 或棒与棒 ） 间存在着相互屏蔽 效应 ， 接地极附近的土壤得不到充分利用 ， 泄流面积变小 ， 流散电阻变大 ， 复合接地极中的各个单一接地体间距要 大 ， 考虑到施工方便 ， 一般以 3m 5m间距 为宜 。 2.接地系统的设计与实施 （ 3）单点接地与多点接地 通常采用 单点接地 ， 对射频设备本身进 行 “ 接地 ” 处理 。 采用 多点接地 ，对射频场源本身实行屏蔽 无论采取单点接地或多点接地，都须 注意 接地体本身所具有的天线效应问题。 2.接地系统的设计与实施 射频接地系统设计时的注意点 接地线要尽可能短 ， 以保证接地系统的 阻抗足够低； 要保证接地系统有良好的作用 ， 接地应 避开 1/4波长的奇数倍； 无论何种接地方式都要求有足够厚度， 以维持一定的机械强度和耐腐蚀性。 3.接地效果 中、短波段 ：接地对电场屏蔽效果的 影响很大；对磁场屏蔽效能则无明显影 响（表 4-21）。 短波段 ：特别是 20 30MHz频段以上， 接地作用不太明显（表 4-22）。 微波段 ：屏蔽接地作用更小。 （三） 滤波 1. 滤波的机理 机理： 在电磁波的所有频谱中分离出 一定频率范围内的有用波段 。 作用： 保证有用信号通过的同时阻截 无用信号通过 ， 是抑制电磁干扰最有效手 段之一 。 2. 滤波器 滤波器是由电阻 、 电容和电感组成 的一种网络器件 。 功能： 具有分离频带作用的无源选择性网络 ， 能够从输 入端 （ 或输出端 ） 电流的所有频谱中分离出一定频 率范围内有用电流的能力； 可有效对付电磁干扰信号的传导和某些辐射干扰 注意点： 电源网络的所有引入线在屏蔽室入口处必须装设 滤波器 。 若导线分别引入屏蔽室 ， 则要求对每根导线都必 须进行单独滤波 。 2. 滤波器 3. 滤波器的设计要点 （ 1） 截止频率的确定 选定原则： 为保证得到尽可能大的衰减常 数 ， 截止频率一定要取低些 。 （ 2） 阻抗的确定 选定原则： 在保证最大衰减值的条件下 ， 滤波器的对象阻抗要取最小数值 。 （ 3） 阻频带宽的确定 选定原则： 为了获得较宽的阻抗带 ， k值 的选择必须大一些 。 k为 型网络的旁路电容与总分布电容的比 值 。 （ 4） 线圈 Q值的确定 选定原则： 相移系数 和衰减常数 与 Q的 关系是 Q 2 （ 4-20） （四） 其他措施 采用电磁辐射阻波抑制器 ， 在一定程度上抑制无 用的电磁辐射； 新产品和新设备的设计制造时 ， 尽可能使用低辐 射产品； 从规划着手 ， 对各种电磁辐射设备进行合理安排 和布局 ， 并采用机械化或自动化作业 ， 减少作业人员 直接进入强电磁辐射区的次数或工作时间 。 三、 电磁辐射防治技术 （一） 高频设备的电磁辐射防护 （二） 广播、电视发射台的电磁辐射防护 （三） 微波设备的电磁辐射防护 （四） 静电防治 （一） 高频设备的电磁辐射防护 高频范围 :0.1 300MHz 防护技术 : 电磁屏蔽 接地技术 滤波 （ 1）降低辐射强度 在条件许可的情况下，采取措施，减 少对人群密集居住方位的辐射，降低辐 射强度，如改变发射天线的结构和方向 角。 （二） 广播、电视发射台的电磁辐射防护 （ 2）加强绿化 中波发射天线周围场强约为 15V/m， 短波场强为 6 V/m的范围设置一片绿化带， 有助于减轻电磁辐射的影响。 （ 3）调整住房用途 将中波发射天线周围场强大约为 10 V/m 短波场源周围场强为 4 V/m范围内的住房 改作非生活用房。 （ 4）恰当选材 利用建筑材料对电磁辐射的吸收或反射， 选择不同的建筑材料衰减室内场强。 1.减少辐射源的直接辐射 或 泄漏 2.屏蔽辐射源及其附近的工作地点 3.加大工作点与辐射源的距离 4.采用个人防护用品及有效安全措施 （三） 微波设备的电磁辐射防护 1.防止或减少静电的产生 2.各种油料的防静电措施 3.加速静电泄放 4.防止放电着火 （四） 静电防治 四、 电磁辐射控制应用实例 （一） 高频感应加热设备的屏蔽防护 （二） 电力机车辐射的抑制技术 （一） 高频感应加热设备的屏蔽防护 屏蔽防护措施 局部屏蔽 整体屏蔽 远程操作 对高频设备主要辐射部件，如 高频馈线、感应线圈等用铝板 或铜网等屏蔽起来，并对屏蔽 罩采取良好接地。 把整个高频设备或若干台高频设备 放在一个金属网屏蔽室内，对屏蔽 室采取良好接地。人员一般不进入 屏蔽室，控制台放在屏蔽室外。 利用电波随距离加大而衰减的 特性，把控制台放在远离设备 的低场强区域，通过远程控制 进行操作。 屏蔽装置构成及主要技术参数 GP-100-C3型高频感应加热设备 淬火变压器屏蔽罩 馈线屏蔽罩 感应器屏蔽板 窥视窗及散热窗屏蔽网 屏蔽装置接地线 表 4-24 GP-100-C3型高频感应加热设备的屏蔽性能与效率 测试部位距离 测试高度 屏蔽前 屏蔽后 屏蔽效率 V m-1 A m-1 V m-1 A m-1 E/% H/% 头部 75 0.5 1 未测出 98.6 100 淬火变压器 30m处 胸部 100 0.5 1 未测出 99 100 下腹部 50 0.5 1 未测出 98 100 头部 40 0.5 1 未测出 97.5 100 工人操作位 胸部 50 0.5 1 未测出 99 100 下腹部 75 0.5 0.5 未测出 99 100 头部 9 未测出 1 未测出 67 振荡器柜 20 处 胸部 10 未测出 1 未测出 70 下腹部 8 未测出 1 未测出 75 淬火变压器 10 处 上部 1500 未测 1 未测出 99.6 胸部 750 未测 1 未测出 99.5 （二） 电力机车辐射的抑制技术 1.高频铁氧体磁环对电磁辐射的抑制作用 技术 要点 ：在电力机车受电弓上套装一种高频 铁氧体磁环，磁环可以抑制因机车受电弓离线 产生的部分干扰电磁波辐射。 特征 ： 是一种从源头降低无线电干扰的方法。 作用机制 :利用铁氧体高频区域的畴壁共振损耗 来抑制电磁波的辐射。 2.高频铁氧体磁环的抑制效果 效果 ：可有效减轻电气化铁道对沿线两侧无线 电设施的影响。 影响因素 ：磁环加装的位置及数量。 提高抑制效果的措施 ：改进受电弓的电气、机 械结构，减少导电通路，提高铁氧体磁环对导 电体的覆盖率。