變電箱的 電磁波 其實很低-實際測量最知道

講到變電箱大家都害怕,因為有電磁波,但各位真的知道變電箱的電磁波是多少嗎? 如果電磁波不大,那為何要害怕? 實際上變電箱的電磁波其實很低,比家裡的電風扇還要低,若真的要擔心你可能還比較需要擔心你家的電風扇。

說到這裡我要先感謝信義房屋石牌行義店借我這個磁場計,後面所有的實驗都靠它了。

實際測量變電箱

實際來測量變電箱,這個在馬路邊的龐然大物竟然只有0.5mG,G是磁場單位Gauss,m是千分之一念做”毫”,所以mG稱為毫高斯。那你說0.5mG到底大還是小? 我們繼續看下去,事實上我在馬路上測試了電線杆、電線、電塔,各位可以看最剛剛的影片,我全部收錄在裡面。

亭置式變壓器-只散發很少的電磁波 0.5毫高斯
亭置式變壓器-只散發很少的電磁波 0.5毫高斯

家中電器測量

家裡的電風扇每到夏天一定需要它,各位應該也吹了幾十年了,它的電磁波是多少呢? 看看下圖就知道了,答案是81mG,遠遠大於外面變電箱的電磁波。

電風扇馬達的磁場-很高的磁場81mG
電風扇馬達的磁場-磁場是81mG

你以為電風扇的電磁波這樣已經很大了嗎? 還沒呢。如果是從OFF到ON的那一瞬間,由於磁場是由0到非零,時間間距又很短,啟動瞬間的電磁波測起來就很大,約208mG,但這個機會相對少,而且距離一拉長,其實也量不到甚麼東西。

電風扇啟動時會產生很大的瞬間電磁波
電風扇啟動時會產生很大的瞬間電磁波

家裡的液晶電視測量起來也只有1mG,以前笨重的映像管電視可能電磁波會較大,因為它需要用2.5萬伏的高壓驅動電子槍產生電子束,讓它打在螢幕的螢光劑上發光,但現在在省電訴求之下,這種映像管電視已經走入歷史了。其餘像是筆記型電腦、數據機、Wifi AP分享器、機上盒、吹風機等,全部都有測量,我都放在前面的影片內,大家一定要看。

LCD液晶電視的電磁波-測得1mG
LCD液晶電視的電磁波-測得1mG

距離越遠,電磁波越小

根據電場或磁場的公式,它都告訴我們電磁波的場強會隨著距離平方成反比,舉例來說在1cm距離測得10mG的磁場,到了10cm的距離時,磁場會變為原來的1/100,因此剩下0.1mG。

\(E=\frac{1}{4\pi \epsilon _{0}}\frac{Q}{r^{2}}\) … 電場公式

我實際做一次給各位看,剛剛貼在馬達上是81mG,當我距離馬達大約15cm的時候,磁場只剩下1mG。當然這個距離是我目測的距離,而且馬達裡面的線圈是一坨一坨的,線圈體積很大,測量上會有些誤差,但是距離平方反比的趨勢是存在的。

除非你會貼在馬達上睡覺,否則我不認為電風扇馬達的電磁波會影響到任何人。

距離風扇馬達15cm的磁場-測得1mG
距離風扇馬達15cm的磁場-測得1mG

電磁波是甚麼

剛剛先秀結論給各位熱身一下,現在要來給大家科普一下,到底電磁波是甚麼? 電磁波就是擾動的電場與磁場,而且電波與磁波是伴隨而生的,這個從馬克斯威爾電磁方程式的法拉第定律與安培定律的公式就能看出來。

所以手上拿著磁鐵晃兩下,基本上你就在發射電磁波了,差別在於用手晃動的頻率很低,而且很不穩定。用儀器就能收到這種手動的磁場擾動,下圖我拿了一個強力磁鐵,在磁場計上方稍稍晃動,就可以感應到很大的電場。

另外一種方式是在空間中,快速挪動磁場計也能測到磁場,因為空間中存在各種大小磁場,移動磁場計的瞬間就等同於磁場變化,於是磁場計便視為電磁波出現。

晃動磁鐵就能產生電磁波
晃動磁鐵就能產生電磁波

頻率範圍

我們今天的主角是變電箱,所以才拿這台磁場計來用,它只能測300Hz以下的頻率,如果各位要測量手機基地台的電磁波,它們的頻率高到1800MHz不等,則要換別種磁場計才能測量到。

磁場計是利用與電磁波的共振來做為偵測原理的,頻率不同感測元件的尺寸也不同,因此每種磁場計一定有它的工作頻段,我們要測量60Hz的電磁波,就得使用能涵蓋這個頻率的儀器,這個道理跟收音機是完全一樣的,頻率對不上甚麼都收不到。

常用的頻率如下

  • 市區用電-50Hz/60Hz
  • 手機-1800MHz/1900MHz/2100MHz/2600MHz
  • FM廣播-88MHz~108MHz
  • 藍芽/微波爐-2400MHz
  • Wifi-2400MHz/5000MHz~5800MHz

要測量變電箱的電磁波,當然要搞清楚待測對象是甚麼特性,萬一拿基地台的磁場計來測量變電箱,那就鬧笑話了。

電線的間距很有差

一般家電電源線的電流有兩條,以電壓來說稱為火線L與中性線N,以電流來說則是一進一出,它們分別產生了順時針與逆時針的螺旋磁場,如下圖所示。若兩根導線很靠近,兩個方向不同的螺旋磁場會互相抵消。若導線距離越遠,抵銷的程度便會降低,所以磁場會變大。

相反電流造成的磁場-向量與場強圖
相反電流造成的磁場-左邊是向量圖、右邊只是把向量連起來而已

我實際拿電風扇的電源線來做實驗,因為電源線都是火線L與中性線N併再一起,利用這一點我們來觀察它合併與分開的電磁波強度個是如何。

當兩根導線合併時,基本上磁場是互相抵銷的,由於彼此的位置不可能完全重疊,因此在非常靠近電線的地方才會有一些電磁波大約3mG。

一般L/N黏在一起的電源線-電磁波較小
一般L/N黏在一起的電源線-電磁波較小

當我把電源線撥開,刻意拉開距離時,導線產生的磁場無法完全彼此抵消,因此總和電磁波就變大了,測得25mG。

把L/N撥開之後-電磁波就變大了
把L/N撥開之後-電磁波就變大了

其實高壓電塔的電磁波也是一樣的道理,越靠近電塔電磁波會越強,因為高壓電線彼此有間距,在電線附近的電磁波無法抵銷,但只要觀測距離越遠,在比例上電塔上的電線就漸漸可以視為在同一位置彼此抵消。

所以高壓電塔都刻意做得非常高,一方便是安全考量免得有瘋子想爬上去,另一方面是距離遠可以降低電磁波的影響,因為電磁波會干擾電器。

馬路對面有電桶-有影響嗎?

不少人對於住家附近有電線桿很有意見,尤其是上面還有變壓器的桿子,因為據說對人體健康有影響,但看看我上面測量的例子,甚至我下方的影片連結,裡面測量了更多東西,顯示出來的結論是變電箱的電磁波其實很低,反而是家裡的電風扇發出的電磁波最高,這還是貼在馬達上的測量值。

不管是哪種電波,只要距離一拉開,幾乎甚麼都沒了,對於變電箱具有強烈電磁波的說法其實是不存在的。若真的要挑毛病的話,變壓器運作時所發出的低頻噪音才是大家要注意的點,雖然不是每具變壓器都會有噪音,但是只要機器沒安裝好或是老化就可能會有電弧聲、震動聲,如果你真的對這種音頻很敏感,關窗後十公尺之外的低頻聲你都聽得見,那就真的不要選這樣的房子。

住家旁的電線杆變壓器
住家旁的電線杆變壓器

那有人說變壓器會爆炸,是的,變壓器若沒有安裝好或是工作超負荷確實可能有爆炸的情況,因為桿上變壓器有些是油浸式,桶子裡面滿滿裝的都是絕緣油,溫度過高之下油還是會燒起來的,電視新聞上應該大家也看過。但我要說的是比起擔心變壓器爆炸起火,你可能更要擔心自己或鄰居是否會因為忘記關瓦斯而引發火災,或者是否有人放天燈把人家的屋頂燒了。

無論以科學的角度或是統計的角度,我們都不需要過分擔心變壓器。我想唯一需要擔心的是有礙觀瞻,滿滿的電線桿與電線確實有礙市容,若你對於生活的視覺環境很挑剔,那才真是個問題,至於所謂電磁波對健康的影響,目前沒有正式報告,以電磁波強度來說,除非你可以不使用電風扇、吹風機,不然自家的電磁波都比外面的變電箱還高。

變電所的電磁波

趁著歸還儀器的前幾天,我想再做一個測量,一定有人想知道變電所附近的電磁波是如何? 為了公平起見,我一定要用同一台磁場計來測量,由於變電所面積廣大,我只能挑一個地方測量。如果你認為測量值可能有偏差,你可以自行乘以某個倍數,當作自己認可的值。

第一站來到北投仙渡超高壓變電所,所謂超高壓就是將35萬伏特,變電所的任務就是往下降一級到特高壓也就是16萬伏特。但仙渡變電所整個都是水泥建築封起來,只有外面立了一支小電塔,所以就只好在唯一的小電塔前面測量了一下,得到4.5mG。

仙渡超高壓變電所-345KV轉161KV
仙渡超高壓變電所-345KV轉161KV

再來要去松山一次變電所,因為它是開放式的場地,周圍剛好有馬路可以繞,我可以挑想測量的地方。一次變電所用來把16萬伏特降為6.9萬伏特,我特別找了變壓器附近來測量,下圖右方軍綠色的東西就是變壓器,得到0.8mG。

松山一次變電所-161KV轉69KV
松山一次變電所-161KV轉69KV

我在附近又繞了一下,竟然發現有這個牌子,原來路面下方有特高壓電纜,不確定是161KV還是69KV,把磁場計往腰部靠去,哇! 量到10mG本日最高。但為了要跟告示牌合照,稍微抬高了一點距離,當下是8.3mG。這種高壓電纜挖斷可不是開玩笑的,現場的人都會有危險,可參考這篇步間電壓 真要命-高壓電線掉落如何保命

松山變電所周圍的特高壓地下電纜
松山變電所周圍的特高壓地下電纜

各位有沒有發現,不管怎麼量,電磁波好像都不是電風扇的對手。當然,以上的測量其實並沒有很嚴謹,只是讓大家有個概念而已,真的要認真測量起來需要全天候紀錄,因為有離峰與尖峰的用電時間,才能得到較為客觀的數值。

事實上台電也自己測量了各變電所的電磁波,數值比我測量的要高很多,我猜可能台電是在變電所內部測量的吧,測量的數值範圍很大,我猜可能有長期監控做測量,大家參考看看台北市地區變電所電磁場量測結果

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