高壓交流電纜輸電線路對周圍的電磁影響分析

鄭經緯1 薛飛2 李海平3 吳妃4 金凌雁5 張芳6（1.國網浙江省電力有限公司杭州供電公司，浙江 杭州 310009；2.杭州市生態環境局余杭分局，浙江 杭州 311100；3. 國網浙江省電力有限公司金華供電公司，浙江 金華 321000；4、5、6杭州旭輻檢測技術有限公司，浙江 杭州 310022）

一、前言

輸變電工程作為國家基礎建設項目滿足生產，生活的需要，變電所大多建在經濟較發達地區的區域周邊，此類區域也往往是人口密集區，而高壓輸電線路用與連接各電壓等級的變電所，其影響范圍相對變電所來說更廣。而目前輸電線路一般采用電纜或架空線兩種方式，但考慮對城市規劃、景觀的影響，在城市中心區域或人口密集區域高壓輸電線路大部分采用電纜敷設，而因為電纜線路敷設在地下，看不見則關注的人不多，電纜輸電線路對周圍的電磁環境影響也容易讓人忽視。

輸變電設備工作時并不希望在周圍環境產生電場和磁場，只是由于設備（如變壓器、換流變、輸電線）與周圍環境存在電壓差，無可避免產生電場，設備有電流流過，無可避免產生磁場【1】【2】。

而磁場非常難以通過墻體、土層或者其它屏蔽體進行有效屏蔽，通常只能靠距離的衰減來減少其對周圍產生的磁場強度，而電纜線路因其埋設的深度相對架空線路對地面的距離更小，故其對地面產生的磁場強度影響往往要比架空線更大。

本文通過對交流電纜輸電線路工程的電磁輻射環境現狀監測數據進行統計分析評價，以求能較好的了解和掌握電纜線路對周圍的電磁輻射影響【2】。

二、電纜工程概況

（一）工程規模

本文介紹的交流電纜線路工程規模見表2-1。

表2-1 交流電纜線路工程規模

（二）工藝流程

輸電線路是從電廠向消費電能地區輸送大量電能的主要渠道或不同電力網之間互送大量電力的聯網渠道，是電力系統組成網絡的必要部分。輸電線路一般采用架空線和電纜線兩種方式。電纜主要由電纜管廊(電纜溝)、電纜井、電纜等組成。

（三）電磁輻射污染因子

在電能輸送過程中，高壓輸電線與周圍環境存在電位差，形成工頻（50Hz）電場；高壓輸電線路導線內通過較強電流，在其表面形成工頻磁場，工頻電場、磁場可能會影響周圍環境。

三、測量儀器及方法

（一）測量儀器

為了解電纜輸電線路工程周圍電磁輻射環境質量現狀，使用的測量儀器【3】見表3-1。

表3-1 測量儀器

（二）測量方法

按中華人民共和國國家標準《工頻電場測量》（GB/T12720-91）、《交流輸變電工程電磁環境監測方法（試行）》（HJ681-2013）。

（三）測量布點及環境要求

1.氣候條件：氣候條件首先要符合儀器和行業標準中規定的條件，在測量時應記錄標明環境溫度以及相對濕度。

2.測量高度：工頻電磁場測量一般選取距離地面1.5m的距離，本文主要研究分析電纜周圍的電磁場分布，故測量高度分別選擇離地面0.5m、1m、1.5m三個高度。

3.測量點位選擇：根據輸變電評價導則，電纜線路的評價范圍【4】【7】是電纜邊界外兩側5m，本文適當增加測量距離至邊界外15m【5】【6】。

四、監測結果及分析

（一） 110kV電纜線路

單回路110kV電纜線路周圍工頻電場監測結果見圖4-1、磁感應強度監測結果見圖4-2；雙回路110kV電纜線路周圍工頻電場監測結果見圖4-3、磁感應強度監測結果見圖4-4。

由圖4-1、4-3可見：

1.單、雙回路110kV電纜線路周圍電場強度與測量高度無關；

2單、雙回路110kV電纜線路周圍電場強度與電纜中心線距離無相關性，容易受外環境的影響；

3.110kV電纜線路周圍的電場強度均接近或即環境本底水平，遠低于《電磁環境控制限值》規定的公眾曝露限值（4kV/m）【8】；

由圖4-2、4-4可見：

4.單回路、雙回路電纜線路周圍磁感應強度與測量高度密切相關，測量高度越低磁感應強度越大；但所有測量值均遠小于《電磁環境控制限值》規定的公眾曝露限值（100μT）【8】；

2.單回路、雙回路電纜線路周圍電場強度隨著測量點位與電纜中心線距離的增加，磁感應強度急速衰減，至中心線8m左右，衰減至環境背景水平。

（二）220kV電纜線路

單回路220kV電纜線路周圍工頻電場監測結果見圖4-5、磁感應強度監測結果見圖4-6；雙回路220kV電纜線路周圍工頻電場監測結果見圖4-7、磁感應強度監測結果見圖4-8。

由圖4-5、4-7可見：

1.單、雙回路220kV電纜線路周圍電場強度與測量高度無關；

2.單、雙回路220kV電纜線路周圍電場強度與電纜中心線距離無相關性，容易受外環境的影響；

3.220kV電纜線路周圍的電場強度均接近或即環境本底水平，遠低于《電磁環境控制限值》規定的公眾曝露限值（4kV/m）；

由圖4-6、4-8可見：

4.單回路、雙回路電纜線路周圍磁感應強度與測量高度密切相關，測量高度越低磁感應強度越大；但所有測量值均遠小于《電磁環境控制限值》規定的公眾曝露限值（100μT）；

5.單回路、雙回路電纜線路周圍電場強度隨著測量點位與電纜中心線距離的增加，磁感應強度急速衰減，至中心線8m左右，衰減至環境背景水平。

（三）電纜隧道

電纜隧道周圍工頻電場監測結果見圖4-9、磁感應強度監測結果見圖4-10。

由圖4-9、4-10可見：

1.電纜隧道周圍電場強度與測量高度及與中心線距離無相關性，遠低于《電磁環境控制限值》規定的公眾曝露限值（4kV/m）；；

2.電纜隧道周圍磁感應強度值與測量高度相關，測量高度越高則磁感應強度越小；而因電纜隧道寬度較大，故在中心線0-4m間變化不大，后急速下降，至10m處衰減至環境背景值。

（四）電纜輸電線路對周圍電磁場的影響分析

根據以上監測結果可知【6】：

1.采用電纜敷設的高壓交流輸電線路對周圍的工頻電場強度影響很小，其周圍的電場強度基本維持在環境背景水平。

2.電纜輸電線路對周圍的磁感應強度較明顯，離地面高度越高則磁感應強度測量值越小，故其對周圍的磁感應強度與電纜埋深有非常密切的關系。

3.電纜輸電線路對周圍的磁感應強度影響范圍一般至中心外8-10m處，影響范圍較小。

4.電纜隧道因埋設較深，故其對周圍的電磁影響更小。

五、小結

目前采用電纜輸電線路敷設方式的主要位于城市中心、人口密集區域或環境敏感建筑區（醫院、辦公、住宅），而因其敷設在地下，其對周圍產生的電磁影響往往容易被人忽視。通過本文的監測研究，建議：

1.電纜線路埋設深度盡可能超過1m，以減小對周圍的磁感應影響。

2.電纜途經或穿越的區域周邊不宜設置對磁感應較敏感的建筑或設施（如幼兒園、醫院的核磁共振機房等）。