試論110kv輸變電工程電磁輻射污染

摘要 通過對(duì)110kV輸變電工程電磁輻射的實(shí)際測量，研究和討論了110kV輸變電工程產(chǎn)生的電磁輻射對(duì)環(huán)境的影響，并提出降低電磁輻射水平的對(duì)策與建議。

關(guān)鍵詞 輸變電工程 電磁輻射 環(huán)境保護(hù)

前言

隨著城市的現(xiàn)代化建設(shè)和人民生活水平的日益提高，大量的110kV及220kV電壓等級(jí)變電站逐漸深入到城區(qū)，高壓變電站鄰近居民區(qū)及城市公共設(shè)施，不斷地引發(fā)關(guān)于電磁輻射問題的種種爭議。由于對(duì)電磁輻射污染的知識(shí)普及不夠，群眾對(duì)其缺乏全面的認(rèn)識(shí)，出現(xiàn)對(duì)電磁輻射污染過度恐慌，給項(xiàng)目建設(shè)及國家經(jīng)濟(jì)造成巨大的損失。因此，了解和掌握不同電壓等級(jí)的高壓變電站和輸電線路運(yùn)行中實(shí)際電磁輻射污染的程度和范圍，提出有效的控制措施，降低輻射污染，對(duì)搞好高壓輸變電工程的環(huán)境保護(hù)工作十分重要。以下通過對(duì)承德地區(qū)部分110kV輸變電工程電磁輻射的實(shí)際測量，研究和討論110kV輸變電工程產(chǎn)生的電磁輻射對(duì)環(huán)境的影響。

1 電磁輻射的產(chǎn)生

1.1高壓變電站

變電站內(nèi)高壓設(shè)備的上層有互相交叉的帶電導(dǎo)線，下層有各種形狀高壓帶電的電氣設(shè)備以及設(shè)備連接導(dǎo)線，電極形狀復(fù)雜，數(shù)量很多，在它們周圍空間形成了一個(gè)比較復(fù)雜的高交變工頻電磁場。這種高電場的影響之一是對(duì)周圍地區(qū)產(chǎn)生靜電感應(yīng)，即變電站周圍存在一定的電磁輻射場。變電站布局和周圍環(huán)境協(xié)調(diào)不妥時(shí)，將會(huì)對(duì)其周圍環(huán)境產(chǎn)生一定的電磁輻射。

1.2高壓輸電線路

高壓輸電線路工作時(shí)，其電壓等級(jí)較高，相對(duì)地面將產(chǎn)生一定的靜電感應(yīng)，即產(chǎn)生一個(gè)交變電磁輻射場。

過量的輻射照射會(huì)對(duì)人的中樞神經(jīng)、末稍神經(jīng)系統(tǒng)、心臟血管系統(tǒng)、肌肉組織和其他器官產(chǎn)生直接的影響。變電站高壓構(gòu)架及輸電導(dǎo)線離地面的高度越大，相當(dāng)于帶電體離地面越遠(yuǎn)，則它在地面附近產(chǎn)生的電場強(qiáng)度就越小。因此，變電站高壓構(gòu)架附近和輸電線路導(dǎo)線下方場強(qiáng)具有最大值，且隨著距離加大，場強(qiáng)很快減小。由于導(dǎo)線弧垂影響，相應(yīng)的最大場強(qiáng)影響區(qū)域位于檔距中央，而最小場強(qiáng)影響區(qū)域在靠桿塔處，因?yàn)榇颂帉?dǎo)線懸掛高度較高，且桿塔自身也有一定的屏蔽作用。

2 電磁輻射的生態(tài)效應(yīng)

電磁輻射是以電磁波形式通過空間傳播的能量流，在人們?nèi)粘５纳婵臻g，電磁輻射無處不在。除太陽、雷電等自然因數(shù)外，交變電流的存在產(chǎn)生交變磁場，交變磁場反過來又會(huì)產(chǎn)生交變電場，因此只要有電流存在就一定會(huì)產(chǎn)生電磁波，也就一定會(huì)有電磁輻射存在。而在輸變電系統(tǒng)中，電磁輻射源主要是高壓輸電線路和高壓電力設(shè)備等產(chǎn)生的工頻電磁波和少量因高次諧波引起的高頻電磁波。

電磁波對(duì)于人類的影響可分為熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)(人體電磁場與外部電磁場的禍合)。人體的器官和組織均為具有一定的電容和電導(dǎo)的電介質(zhì)或?qū)w及半導(dǎo)體，當(dāng)人體處于外界電磁場中，會(huì)在體內(nèi)感應(yīng)出電荷，并產(chǎn)生一定的電流密度。在不同電磁頻率下人體各部分的電容和電導(dǎo)率各不相同，所產(chǎn)生的感應(yīng)電流也不盡相同。高頻電磁場在生物組織中最易產(chǎn)生感應(yīng)電流，電磁能轉(zhuǎn)化為作用于人體的熱量，由此產(chǎn)生的熱效應(yīng)將引起中樞神經(jīng)和植物神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)能障礙。當(dāng)生物體熱效應(yīng)達(dá)到一定程度時(shí)可以令生物組織受到損傷，并且與外界電磁場的禍合作用也將改變?nèi)梭w正常的電特性，對(duì)人體健康產(chǎn)生影響。

3 電磁輻射水平的測量

根據(jù)輸變電過程交變電磁場的特點(diǎn)，在正常運(yùn)行工況下，選擇測量工頻未畸變電場強(qiáng)度和工頻磁場強(qiáng)度。

3.1測量儀器

選用美國產(chǎn)H13604型工頻電磁場計(jì)作為測量儀器。

3.2測量布點(diǎn)與方法

變電站及輸電線路測量方法與布點(diǎn)均參照HJ／T 241998《500 kv超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行，并根據(jù)現(xiàn)場情況做部分調(diào)整。

測試路徑的選擇標(biāo)準(zhǔn)為：地形平坦、附近沒有高大構(gòu)筑物和樹木。各變電站均在變電站高壓構(gòu)架處圍墻外垂直方向(避開高壓進(jìn)線)，測點(diǎn)間距為5m，測至本底處。110kV線路測量點(diǎn)選擇在上板城變電所進(jìn)線第5～6塔檔距中央導(dǎo)線弧垂最大處線路中心的地面投影為測試原點(diǎn)，沿垂直于線路方向進(jìn)行，測點(diǎn)間距為5m，順序測到本底處。

4 測量結(jié)果分析

110 kV變電站

4.1工頻電場

通過對(duì)3個(gè)110kV變電站的工頻電場分析，最大值分別為124.2、20.6、17.3Wm，出現(xiàn)在距圍墻0、0、20m處。110kV變電站的工頻電場隨距離增加，測值逐漸降低。

4.2工頻磁場

110kv變電站工頻磁場垂直分量最大值出現(xiàn)在距圍墻0m處，為27.2nT，水平分量最大值出現(xiàn)在距圍墻5m和15m處，為14.4nT。其余隨著距離的增加，垂直磁場呈逐漸降低趨勢，水平磁場強(qiáng)度變化不明顯。

5 影響及對(duì)策

從測量結(jié)果可以得出，110kV變電站和輸電線路附近地面環(huán)境的工頻感應(yīng)電磁輻射強(qiáng)度相對(duì)較低，周圍環(huán)境電磁輻射水平符合HJ／T 241998《500kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》中4000V／m居民區(qū)工頻電場評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)公眾全天輻射時(shí)的工頻限值100μT磁感應(yīng)強(qiáng)度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。人們在110kv變電站圍墻外和輸電線路附近下方接觸金屬時(shí)亦沒有明顯的麻電感和電擊痛感。但110kV輸變電工程設(shè)計(jì)和建設(shè)運(yùn)行中，預(yù)防電磁輻射污染仍是不可忽略的問題，應(yīng)確保把電磁輻射降低到盡可能低的水平，確保公眾不受輻射影響。在變電站和線路選址時(shí)盡量遠(yuǎn)離敏感區(qū)，設(shè)計(jì)中盡量減少分相設(shè)備的使用，多采用三相設(shè)備、線路架設(shè)方式，最大可能采用倒三角形和三角形架線方式，充分利用三相電的特性，將其各相產(chǎn)生的電磁場相抵消，以降低總輻射水平；嚴(yán)格按規(guī)范設(shè)計(jì)施工，保證高壓構(gòu)架和線路架設(shè)高度，增大與地面距離，降低地面感應(yīng)輻射強(qiáng)度。

結(jié)論

電磁輻射同水、大氣等污染一樣已成為不可忽視的污染源，同樣應(yīng)引起大家的高度重視。輸變電工程設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮電磁輻射對(duì)環(huán)境的影響，應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用合理手段屏蔽電磁場，從源頭最大程度地減少污染。在正常運(yùn)行工況下，110kv變電站站界外和輸電線路走廊下附近環(huán)境工頻感應(yīng)電場強(qiáng)度小于1500Wm，工頻感應(yīng)磁場強(qiáng)度小于100nT，二者均小于相關(guān)環(huán)境保護(hù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)限值。但鑒于輻射污染的特殊性和輻射防護(hù)三原則的要求，在此電壓等級(jí)輸變電工程的設(shè)計(jì)和建設(shè)運(yùn)行中，應(yīng)確保高壓構(gòu)架和線路架設(shè)高度，使站界外和線路走廊附近環(huán)境(包括建筑物)感應(yīng)電磁輻射處于合理的水平，保護(hù)環(huán)境和公眾身體健康。

參考文獻(xiàn)：

1 HJ／T 241998，500 kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范

2 邵方殷，變電站靜電感應(yīng)的測量，電網(wǎng)技術(shù)，1981，(1)，河北電力技術(shù)