现代电力与电力污染

　

摘要：摘要：本文叙述了现代电力的特点，以及日益严重的电力污染。比较了电力污染与电磁污染的联系和区别。论述了一门新的边缘分支学科“电磁工程学”的形成过程概况。

关键词：电力污染 电磁工程学

　　《现代电力与电力污染》这个题目是现代工业引起环境污染这一现实引伸出来的。电能或电力是公认的清洁动力。但众所周知，它也存在着污染。在电能的形成过程中，如火力发电厂的烟气、灰渣造成的常规环境污染、核电站可能造成的核辐射污染，大型水电站的建设可能出现的生态平衡问题等等。电能形成后，在传递、变换过程中电磁波辐射造成的环境污染等等。
　　电能已成为经济发展、社会生活的重要部分。随着电磁能利用范围的扩大与利用能量的日益提高，存在于地球上的电磁波不断地增强而且频带极宽。这种电磁波与宇宙杂波相比较，对人类的社会生活和国民经济有着巨大的影响。它不仅直接影响到各个领域中电子设备的正常工作，使之信息失真，控制失控，更为严重的是，在大强度电磁辐射长期作用下，可使生物的生理、生态受到影响和危害，影响人的健康和活力。这也造成了环境污染，即所谓电磁烟雾。
　　电磁烟雾以及由电磁烟雾引起的电磁污染问题，早就引起了人们的重视、研究并运用工程技术手段来解决电磁干扰与危害问题，力图减少或消除污染。早在1903~1904年，瑞士在铁路部门就测出交流系统对电话的明显干扰。在第一次世界大战前，美国电机工程师协会(mEE)就制定了“波形标准”，1919年就算出了“电话干扰系数”来度量电力系统对电话的干扰。1934年成立了“国际无线电干扰特别委员会”(CISPR)。这个委员会下设A、B、C、D、E及F六个分委员会，分别研究与此有关的六类对象与内容，即检测方法、检测仪器；高频设备检测标准；高压线、发电站、变电站及其它电源；内燃机车、专用电气设备；电视机、收音机；其它家用电器。
　　CISPR建立后，首先在测定方法、干扰标准与抑制技术上，进行了长期的研究，重点探讨了电子设备与电气设备处于共存、互不干扰的条件，并取得了进展。
　　1958年一个名叫射频干扰组(Group on Radio Frequency Interference，即C-RFI)的组织将电力与电子工程师协会(即IEEE)所命名的电磁兼容性组(Group on Electromagnetic Compatibility，即G--EMC)的机构叫做无线电干扰。1964年又将G---EMC改为EMC。然而，几经推敲后，将“电磁廉容性”扩展到更加广泛的领域之中。同时将EMC作为电子装置与电力设备互不干扰相互共存的专用语了。
　　随着电磁污染问题的日益严重，研究的深入与发展，解决的工程技术手段的进展、发展与完善，近二三十年新创立了一门边缘学科“环境电磁工程学”或“环境电磁兼容学”，在电磁与电磁控制领域内进行广泛而深入地研究与探讨。
　　环境电磁学的研究内容，根据IEEE的G--EMC学报的概括，为(1)研究电磁检测方法和防止电磁干扰技术，以及有关仪器、仪表及设备的使用技术；(2)研究电子设备的灵敏度、衰减度以及兼容技术；p)研究若干干扰源及其特性。又如怀特(White)所著　　(一)研究由于电磁能的利用范围不断扩大和不断发展带来的变化；
　　(二)研究电磁辐射在环境中的分布特点与规律，电磁与高温、高湿、放射性等多项的作用；
　　(三)研究电磁场对人体的危害和对武器装备、可燃性油、气类等的潜在危险性；
　　(四)研究电磁辐射所引起的工业干扰及其干扰特性；
　　(五)研究电磁场强度测定仪器、标准计量理论以及检测方法与操作技术；
　　(六)研究电磁和谐条件，制订工业干扰与辐射安全卫生标准；
　　(七)研究电磁辐射作用区域，探讨电子敏感仪器、导弹等武器装备以及燃性油的安全放置位置与距离；
　　(八)研究抑制技术与防护方案；
　　(九)研究与上述内容相应的理论。
　　从以上内容可以看出，就电力系统而言，电磁污染，相应的电磁环境学研究的是电力设备对周围电子设备的影响与防护。
　　本文讲的“电力污染”与相应这一问题提出的“电力环境”这一概念是指电力系统内部(包括电力用户的用电器具)某些元件产生的污染对与系统相连接的电气设备(通过地相连接的金属管道及构件)的影响与防护，以及对周围通信系统的干扰与影响。
　　现代电力的超高电压，特大电流形成强大电磁场对环境的污染日趋严峻了。这是电磁环境工程学的任务。电力工业的发展出现了新的情况、出现了新的污染。
　　一、机电设备容量增大，应用广泛，节省材料变得十分有意义，如铁芯正常工作点选得比较饱和，设备工作于十分接近非线性状态。
　　二、电能的使用范围扩大，电力用户中涌进了大量的冲击、非线性负载及不平衡负荷，如电弧炉、电焊、电气化铁道等。
　　三、电力电子技术的发展，电力用户采用了大量时变控制的非线性元件，晶闸管自从1957年问世以来，由于它独特的优点，从上世纪六十年代开始逐渐取代了水银整流器，到七十年代就只用采半导体整流器了。除此之外，在逆变、变频和交流电压调整方面得到了很大的发展，使电力变换技术与控制技术发生了革命性的变化。目前在各工业、交通部门及家用电器都得到越来越广泛的应用。首先大功率整流装置既提高了变流效率，又提高了电解产品的质量，因而首先得到了发展。其次，在交流调速技术上广泛使用，如在风机、水泵类负载中用晶闸管串级调速技术，已是一项节电效果比较显著的措施。晶闸管脉冲调速的机车、晶闸管调速的矿山提升设备，隔爆型充电设备等的半导体装置，均因其安全、可靠、节能、便于控制等优点正在矿业部门广泛采用。晶闸管调压器和调功器与常用电磁型的同类产品比较，它具有节能、维修量少、运行可靠等优点，故已广泛应用于民用工业、机杨调光、国防设施等。为了改善电炉冶炼的负载特性，提高电炉冶炼的效率与冶炼产品质量，近年来发展了直流电弧炉，直流精炼炉也采用晶闸管换流装置。此外在金属轧制、轻纺、制糖、水泥等行业中的交直流拖动系统都广泛采用晶闸管。据1981年日本电力协调研究会对九个电力公司的调查，电力半导体装置所占负荷的比重已达总负荷的73％。我国国务院、国家科委已把推广使用电力电子技术作为我国的技术政策之一，这意味着我国供电系统的负荷已日趋非线性化与时变化。
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