市區運行變電所的環境保護與技術監督

殷曉紅,劉建斌,王忠霞

(1.黑龍江省電力科學研究院,黑龍江哈爾濱 150030;2.黑龍江省電力勘察設計研究院,黑龍江哈爾濱 150010 3.華電招標有限公司,北京 100031))

隨著我國國民經濟的迅速發展,市區的用電負荷不斷增加,110 kV、220 kV乃至 500 kV輸電線引入到市區的高壓電網中,在市區建設了很多的 110 kV、220 kV和 500 kV變電所。然而,變電所產生的噪聲、無線電干擾,以及工頻電場和磁場形成的電磁輻射,特別是那些臨近居民區的變電所,對居民的生活和身體健康造成了一定的影響。因此,必須加強變電所的環境保護與技術監督,借以促進和諧社會的建設和發展。

1 變電所的環境因素和環境影響

ISO14001環境管理體系給出的“環境因素”定義為:“一個組織的活動、產品和服務中能與環境發生相互作用的因素。”環境要素作用于環境,產生環境影響。“環境影響”的定義為:“全部或部分地由組織的環境因素給環境造成的任何有害或有益的變化。”出于環境保護的目的,人們對于有害的環境變化更為關注。

1.1 變電所所址及其建筑物

變電所所址有可能影響生態環境和自然景觀,在其建設期造成水土流失,特別是市區變電所往往被四周的建筑物包圍,也可能處于繁華的商業區或風景名勝區,很可能造成與周圍環境的不協調。因此,在變電所的規劃和設計階段,必須注重變電所的選址、建筑物的造型與色調,乃至周圍的綠化。

1.2 變電所的噪聲

變電所的噪聲主要來源于斷路器的電沖擊或沖擊噪聲、變壓器的持續交流噪聲、冷卻風機的機械振動噪聲,造成了環境噪聲污染,干擾了變電所四周人群的生活、工作和學習。為了控制這些噪聲的產生,在變電所設備選型時,宜選用 SF6氣體絕緣組合電器、低噪聲自冷變壓器、低噪聲軸流風機等低噪聲設備,同時應控制噪聲的傳播途徑,加裝隔音板、消聲器或進行吸音處理。

1.3 無線電干擾

變電所內電氣設備產生的電磁場,以及電暈放電和間隙火花放電,都可能對無線電設備和電子裝置等產生無線電干擾。因此,在變電所的設計和技術改造中,應采取抑制無線電干擾的技術措施,如對變電所的輸電線路保持一定的防護間距,適當增大輸電線直徑等。

1.4 電磁輻射

帶電運行的變電所設備,在其周圍必然要產生電場;在電流流過導體時,其周圍又要產生磁場。這種隨時間變化的電場和磁場相互耦合,并形成了以一定速度傳播的電磁波,在空間傳遞的電磁效應即形成電磁輻射,包括電暈放電和火花間隙在內,統稱為環境電磁污染。工頻電磁場的生態效應主要是流過人體的電流密度,當外界電磁場大于一定值時,有可能對運行、檢修以及處在一定距離內的周邊地區人員身體健康構成威脅。因此,在變電所設計時應采取相應的靜電屏蔽措施,抬高導線的架設高度,降低地面場強。

2 變電所的環境評價

《中華人民共和國環境保護法》規定,建設污染環境的項目,必須提出環境影響報告書,對建設項目產生的污染和對環境的影響作出評價,規定防治措施。國家環境保護總局第 18號令規定,對于電壓在 100 kV以上的送、變電系統都應進行環境評價,委托具有相關環境影響評價證書的單位和有資格的技術人員編寫環境影響評價報告書。

2.1 變電所生態環境評價

評價變電所所址對生態環境的影響;評價變電所建設期施工時可能造成水土流失對生態環境的影響及所采取的水土保持措施的適宜性;評價變電所建筑與周圍環境的協調性;評價生活污水處理措施的適宜性。

2.2 變電所電磁環境評價

評價變電所運行時產生的可聽噪聲、工頻電場和磁場、無線電干擾對周圍環境可能產生的影響及其防治措施的適宜性。

3 變電所環境案例分析

為了說明變電所環境監測與評價的必要性,現對江蘇省及杭州市的變電所環境監測調查結果進行分析。

3.1 噪聲

GB3096—93《城市區域環境噪聲標準》規定值,如表1所示。

表1 城市區域環境噪聲標準值 dB

江蘇省城市 110～220 kV變電所環境現狀調查結果如下:

a.南京市區 2002年前投運的 41個變電所,測得其晝間廠界噪聲數據為 47.9～79.6 dB,有 25個變電所超標,占所調查總數的 61%;測得夜間廠界噪聲數據為 46.8～73.8 dB,有 38個變電所超標,占所調查總數的 93%。監測結果表明:現有變動所廠界噪聲普遍超標,少數變電所超標嚴重。

b.2004年通過環保竣工驗收的 63個市區變電所,其晝間廠界噪聲范圍為 34.5～63.7 dB,夜間廠界噪聲范圍為 32.2～54.6 dB。統計結果表明:新建市區變電所的噪聲不超標,部分變電所噪聲接近標準限值。

c.2004-2005年通過環保竣工驗收采用典型設計的部分市區新投運變電所共 23座,其廠界噪聲晝間為 36.3～62.5 dB,夜間為 34.0～54.7 dB,均不超標。但是,這些變電所驗收時的容量一般為初期容量,尚未達到規劃容量。根據計算,擴建一臺主變對廠界噪聲的貢獻值一般將達到 23 dB。因此,當達到規劃容量時,部分變電所廠界噪聲將出現超標。

3.2 無線電干擾

變電所對無線電干擾的控制指標,目前系按GB15707—1995《高壓交流架空送電線無線電干擾限值》的規定執行。在距邊相導線投影 20 m距離處,0.5 MHz和 1.0 MHz測試頻率的晴天條件,各電壓等級的無線電干擾限值,如表2、表3所示。

表2 0.5MHz測試頻率各電壓等線無線電干擾限值

表3 1.0MHz測試頻率各電壓等線無線電干擾限值

測試頻率越高時,無線電干擾限值越低。110 kV無線電干擾修正限值,如表4所示。

江蘇省對 2004年新投運的 63個市區變電所的監測數據表明,無線電干擾值均在限值之內。

表4 110 kV無線電干擾修正限值

杭州市新建的全戶內、110 kV GIS、電纜進出線的文化變電所無線電干擾磁場測量值最大點為1 MHz、38.3dB,運行的同類型的武林變電所最大點為 0.5 MHz、44.8 dB,110戶外布置、架空進線;10戶內布置、電纜出線的五福變電所最大點為 1MHz、44.8 dB,只有零點高于限值外,其它點均小于國家規定限值。杭州市 220 kV戶外布置的崇賢變電所,在監測頻率為 0.51MHz(或 0.5 MHz)時,四側圍墻外 20 m處的無線電干擾最大值為 39.2 dB。220 kV戶內布置的運河變電所為 0.5 MHz、27.4～38.3 dB。兩變電所的無線電干擾值均小于國家規定限值。

3.3 工頻電場和磁場

HJ/T24—1998《500 kV超高壓送變電工程電磁輻射環境評價技術規范》的推薦值:居民區工頻電場強度評價標準為 4 kV/m;磁場強度為 80 A/m,亦即公眾全天輻射的工頻限值。

江蘇省的普測調查結果如下:

a.南京城區 2002年以前投運的 41個變電所,共測得工頻電場數據 164個,范圍 0.001～7.350 kV/m,超過 4 kV/m的有 7個變電所共 10個測點,均在廠界進出線下方,無住戶;共測得工頻磁場數據 164個,范圍 0.000 8～0.004 0mT,均沒有超過0.1mT限值。統計數據表明,現有市區變電所工頻電場和磁場水平均不高,尤其是工頻磁場低于標準值 0.1mT的 2個數量級以上。

b.2004年通過環保竣工驗收的 63個新建市區變電所工頻電場為 0.007～4.612 0 kV/m,其中有 2個 220 kV變電所各有一測點超過 4 kV/m,但測點均在變電所進出線下方,而且無住戶;工頻磁場為0.008×10-3～76.100×10-3mT,均未超過標準限值。數據統計表明,新建區域變電所的工頻電場除位于進出線下方的個別測點外,均不超標;工頻磁場遠低于標準要求。

杭州市新建全戶內文化變電所電場強度在 0.5～29.0 V/m之間,磁場強度在 0.031～0.219 A/m之間。運行的全戶內武林變電所和大河變電所的電場強度在 1.2～29.0 V/m之間,磁場強度在0.080 5～0.950 0 A/m之間;運行的戶外五福變電所的電場強度在 1.2～2900 V/m之間,磁場強度在0.067～0.594 A/m之間。總的來看,均遠低于國家標準的限值。

杭州市 220 kV戶外崇賢變電所,110 kV出線方向的工頻電場強度最大,變化趨勢呈波浪值,但峰值均﹤ 200 V/m;220 kV進線和 35 kV出現方向的工頻電場強度次之,分別在圍墻外 40m和 35 m處達到最大值 115 V/m、100 V/m,然后呈減小趨勢;非進出線方向的工頻電場強度最小,且隨距離變化也減少,均在 20 V/m之內。220 kV進線方向的磁場強度最大,且隨距離增加而增加,至 45處達到最大值 1.06μT;110 kV出線方向的磁感應強度次之,且隨距離增加的變化不大,基本保持在 0.25 μT左右;35 kV出線方向的磁感應強度最小,基本保持在0.8μT以下;非進出線方向的最大值為0.37 μT,且隨距離的增加呈減少趨勢。對 220 kV戶內運河變電所的監測結果類同。其工頻電場強度和磁場強度均低于國家標準規定的限值。

4 對市區運行變電所環境保護建議

為了防治環境污染,保護和改善生活環境,保障人體健康,促進經濟的發展和和諧社會的建設,同時避免或減少超標排污費用,增進企業效益,作為產生環境噪聲污染和電磁污染的供電企業,有責任加強變電所的環境保護工作。

a.提高對變電所環境保護的認識。當前供電企業對于變電所對其環境影響的認識淡薄,加之政府環境保護行政主管部門對于變電所產生環境污染的執法力度的不夠,更使供電企業的認識淡化。隨著國家環境保護工作的強化,必然涉及到變電所的噪聲污染和電磁污染問題,因此,供電企業必須要提高認識,學習國家相關的法律與技術標準,高度重視變電所的環境保護工作。

b.建立起一支專業監測隊伍,即定期或不定期進行環境監測,形成制度化。同時,要求該隊伍具有相應機構頒發的電網環境保護檢測實驗室和環境評價資質。

c.將電網環境保護納入到技術監督范疇。技術監督是提高生產和管理水平的有效手段,這已為電力行業多年來實施的各項專業技術監督取得績效所證明。因此,有必要將電網環境保護納入到技術監督范疇,出臺并實施電網環境保護技術監督條例等規章制度。

d.開展電網環境監測工作。首先應進行變電所和輸電線路的環境監測試點,進而再進行全省性的普查監測,提出監測報告或評價報告,指導全局。在此基礎上,逐步實現電網環境監測的制度化、規范化。

e.積極采取防治措施。環境監測是手段,治理才是根本。針對環境監測發現的不良環境,積極地采取防治措施進行治理,確保噪聲污染、電磁污染等均不超過國家標準規定的限值。

f.積極開發、推廣電網環境保護的新技術、新措施。電網的環境保護,特別是電磁環境影響,尚有許多待開發研究的新問題,很值得立項研究。

5 結束語

變電所噪聲超標的問題確實存在,對于采用典型設計的并通過環保竣工驗收的新建變電所,由于在設計和施工中采取了相應防治措施,噪聲超標問題并不嚴重;對于已運行的非典型設計的變電所,由于未能充分地采取相應的防治措施,加之設備、設施的老化,噪聲超標的問題普遍存在。通過采取相應的抑制措施,無線電干擾均可控制在標準限值之內。工頻電場強度,特別是早期投運的變電所存在著超標問題;工頻磁場強度遠低于標準規定的限值,只要做好建筑屏蔽和電纜入地等工作,完全可降低變電所對周圍環境電磁輻射的影響。

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