水電站工程的電磁環境影響研究

強婧　賈傳釗　宋京川子

【摘 要】分析水電站工程的電磁污染，介紹了某水電站電磁環境污染的主要影響因素，并對該水電站的電磁污染狀況進行了分析。以水電站110kV輸電線路為例，進行了詳細的理論計算和類比分析，提出水電站工程電磁環境影響防治措施。

【關鍵詞】水電站；電磁環境；環境影響評價

【Abstract】The electromagnetic contamination of hydropower station was analyzed.The main electromagnetic influencing factors of a hydropower station were introduced，and the electromagnetic contamination of this hydropower station was analyzed in this paper.Took the example of a 110kV transmission line，this paper computed the electromagnetic environmental impact by detailed theoretical arithmetic and analogy.Meanwhile，the protection measures of electromagnetic environmental impact were briefly discussed.

【Key words】Hydropower station；Electromagnetic environmental；Environmental impact assessment

0 前言

水電是優質的可再生能源和清潔能源，具有污染低、運行費用低、便于進行電力調峰等優勢，有利于提高資源利用率。水電站的修建給人類帶來了巨大的經濟效益和社會效益[1]。如伏爾加河流域通過多個大中型水電站的建設使得該區成為前蘇聯經濟最為發達的地區之一。近年來，我國水電站的建設更是發展迅速，其中2003年開始運行的三峽水電站引起了世界的高度關注。不可否認，水電站的建設不僅產生了巨大的防洪、發電、航運等經濟效益，同時相對于火力發電，水電是一種更為清潔的發電模式，產生了巨大的環境效益[2-3]。

水電站在給人類帶來經濟和環境利益的同時，也對環境造成了多層次的負面影響?，F階段，對于水電站的環境影響研究主要側重于水電站對流域生態環境的影響方面，如水位、庫區水文情勢、大壩阻隔、水庫淹沒等的影響[4-5]，卻很少對其電磁環境影響作出相應的分析。電力工程作為水電送出的關鍵環節，保證了水電站所發電力的順利送出，滿足水電站的正常運行；同時，也伴隨產生一種特殊污染——電磁輻射。電力工程環境問題所引發的糾紛與爭議日益增多，生活在輸變電項目周圍的人們對其產生的電磁輻射危害具有一定的恐懼性[6]。因此，本研究針對四川省涼山州某水電站的電磁環境影響進行了分析，介紹了水電站電磁環境影響中的主要污染因素，并提出相應的電磁污染防治措施與建議，以期為水電站的電磁污染控制提供參考。

1 項目背景

格古河流域位于涼山州甘洛縣境內，甘洛縣水能資源豐富，理論蘊藏量979.9MW，可開發量556.29MW。本工程是格古河中上游規劃梯級水電站的互聯和電力送出工程。1號水電站位于甘洛縣尼日河右岸的甘洛河上游右岸的一級支流上，為引水式開發水電站，總裝機容量12000kW；2#水電站位于尼日河一級支流甘洛河的下游段，總裝機容量12000kW。格古河流域梯級電站互聯及電力送出方案為：1號水電站匯集電力后出一回110kV線路接入2號水電站，并通過2號水電站～220kV變電站的110kV線路接入國家電網。

2 項目概況

該項目建設內容為：110kV輸電線路以及通信系統新建工程、220kV變電站110kV間隔擴建工程。輸電線路全長31.59km，其中，1號水電站～2號水電站輸電線路長22.11km，2號水電站～220kV變電站輸電線路長9.48km。項目組成和主要環境問題見表1。

3 電磁環境影響因素分析

電磁輻射是帶凈電荷的粒子被加速時所發出的輻射，又稱為電磁波。隨時間作工頻周期變化的電能量產生工頻電場，隨時間作工頻周期變化的磁能量產生工頻磁場。我國電力系統高壓輸電線路與設備的工作頻率為50Hz，屬于低頻（工頻）電磁場[7-9]。

架空輸電線路在運營期間與大地之間的電位差，形成電場。當架空輸電線路有電流通過時，在載流導體周圍產生工頻磁場。輸電線路周圍的工頻電場強度、磁場強度隨著離線路距離的增加迅速減小[10]。

4 電磁環境影響評價因子、評價等級、評價范圍、評價標準和評價方法

4.1 評價因子

4.1.1 現狀評價因子

電磁環境：工頻電場、工頻磁場。

4.1.2 預測評價因子

1）施工期：無電磁環境影響。

2）營運期：工頻電場、工頻磁場。

4.2 評價等級

根據《環境影響評價技術導則—輸變電工程》（HJ24-2014）表2中對輸變電工程電磁環境影響評價工作等級的劃分，該項目輸變電工程包括110kV架空輸電線路、220kV變電站間隔擴建；本次不對220kV變電站擴建工程進行評價；經現場踏勘，該項目110kV輸電線路邊導線地面投影外兩側各10m范圍內無電磁環境敏感目標，因此，110kV架空輸電線路電磁環境影響評價等級為三級。

4.3 評價范圍

鑒于本輸變電工程電壓等級為110kV，根據《環境影響評價技術導則—輸變電工程》（HJ24-2014）的要求，確定該項目110kV輸電線路電磁環境影響評價范圍為邊導線地面投影外兩側各30m。

4.4 評價標準

執行《電磁環境控制限值》（GB8702-2014）表1中限值，頻率為50Hz時，工頻電場強度公眾曝露控制限值為4kV/m，工頻磁感應強度公眾曝露控制限值為0.1mT。

4.5 評價方法

根據《環境影響評價技術導則—輸變電工程》（HJ24-2014）的要求，確定該項目電磁環境影響評價方法如下：

110kV架空輸電線路評價等級為三級，其電磁環境影響評價采用模式預測的方式；根據《環境影響評價技術導則—輸變電工程》（HJ24-2014）附錄C、D推薦的計算模式對輸電線路的工頻電場、磁場進行計算，并根據評價標準進行評價。

5 電磁環境影響預測與評價

5.1 預測模型

根據《環境影響評價技術導則——輸變電工程》（HJ24-2014）附錄C、D推薦的計算模式對輸電線路的工頻電場、磁場進行預測。

5.1.1 工頻電場預測模型

1）單位長度導線上等效電荷的計算

高壓送電線上的等效電荷是線電荷，由于高壓送電線半徑遠小于架設高度，所以等效電荷可以認為是在輸電線的幾何中心。

5.1.2 工頻磁場預測模型

由于工頻情況下電磁性能具有準靜態特性，線路的工頻磁場僅由電流產生。應用安培定律，將計算結果按矢量相加，可得出導線周圍的工頻磁場強度。

在線路附近A點產生的磁場強度由下式計算：

5.2 預測參數

該項目輸電線路導線排列方式有三角排列、垂直排列兩種。其中，1號水電站110kV升壓站處的終端塔采用單回塔，塔型為1B-J4，導線為三角排列；2號水電站110kV升壓站處的終端塔采用雙回塔，塔型為1H-SJ4，導線為垂直排列；220kV變電站處的終端塔采用雙回塔，塔型為1H-SJ4，導線為垂直排列、單邊掛線；其余均為三角排列。終端塔的塔型已確定；對于三角排列，選取最不利的塔型進行預測。根據實踐，在其它條件相同的情況下，線路橫擔距離較大的塔型產生的工頻電場強度和工頻磁感應強度較大，據此選擇塔型進行預測。預測兩種導線對地高度下的電磁環境影響：6m（110kV輸電線路通過非居民區時對地面的最低允許高度）和7m（110kV輸電線路通過居民區時對地面的最低允許高度）。

該項目110kV輸電線路電磁環境影響預測所選取的塔型及參數見表2。

5.3 預測結果

以下預測結果均基于采用最不利塔型，導線對地高度取6m、7m兩種情況，計算高度取距地面1.5m。計算結果最大值如表3所示。

由表3可知，該項目輸電線路營運期產生的工頻電場強度、工頻磁感應強度均滿足評價標準要求。

5.4 預測結果驗證監測及分析

為了更好地驗證預測結果，選取電壓等級、建設規模、架線型式、輸送電流均類似的同類輸變電工程進行類比監測；選擇的類比監測線路為110kV代岳線（單回、三角排列）和110kV侯西二線（雙回、垂直排列）。

對110kV代岳線（單回、三角排列）和110kV侯西二線（雙回、垂直排列）進行類比監測和理論計算，結果對照如圖1～圖4所示。

從圖1～圖4可看出：1）線下1.5m高處工頻電場強度、工頻磁感應強度監測值和理論計算值的分布規律基本一致；2）線下1.5m高處工頻電場強度、工頻磁感應強度在高值區理論計算值高于監測值，說明工頻電場強度、工頻磁感應強度理論計算值更趨于保守。

類比監測結果不能反映輸電線路工程可能產生的最不利環境影響，但可以反映出輸電線路下工頻電場強度、工頻磁感應強度的分布規律。由于理論預測值高于類比監測值，用理論預測值可以比較保守地反映輸電線路運行時線路下的工頻電場強度、工頻磁感應強度水平。因此，該項目110kV輸電線路的電磁環境影響評價以模式預測為依據。

6 電磁環境影響防治措施

1）合理選擇路徑，盡量避讓居民集中點等重要區域；在與其它電力線、通信線、公路交叉跨越時應嚴格按規程要求留有凈空距離。

2）導線的架設對地最低高度滿足設計規程的要求：線路通過非居民區對地最低高度不小于6m，通過居民區對地最低高度不小于7m。

3）線路在與其它電力線交叉跨越時凈空距離滿足《110kV～750kV架空輸電線路設計規范》（GB50545-2010）要求。

4）雙回線路段采用逆相序架設。

7 結論與建議

7.1 結論

1）對格古河流域梯級電站互聯及電力送出工程的電磁環境影響計算結果表明，110kV輸電線路產生的工頻電場強度、工頻磁感應強度均滿足評價標準的要求；其電磁環境影響呈現出隨導線對地距離的增大而減小的特點。

2）通過實際監測發現，監測結果和理論預測結果基本吻合，預測結果更為保守。

3）輸電線路在建設中要嚴格按照相關規定、規范進行，保證線路架設高度，增大導線與地面的距離，以降低線路的電磁環境影響。

7.2 建議

1）建議建設單位開展對沿線居民輸變電工程環境保護和電磁環境影響防護等方面基礎知識的宣傳和教育，消除群眾畏懼心理，提高自身防護意識和能力。

2）建議建設單位根據實際情況或有群眾反映時委托有資質的單位對輸電線路的工頻電場、工頻磁場進行監測。

【參考文獻】

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[責任編輯：田吉捷]