輸變電設施的電磁污染與環境保護

天然氣凈化總廠 周 暢 唐悅銘 鄭 杰 鄭 宇

電磁輻射污染已與放射污染、水質污染、大氣污染、燥聲污染等一起被確認為世界幾大污染之一。近年來隨著國民經濟的快速發展和電力生產行業的快速發展，越來越多的發電廠和變電站出現，越來越多的高壓、超高壓輸電線路穿越我們的生活環境，輸變電設施的低頻電磁污染逐漸進入了人們的討論和研究范疇。1998年世界衛生組織（WHO）調查顯示，電磁輻射對人體主要有五方面影響：是心血管疾病、糖尿病、癌突變的主要誘因；對人體生殖系統、神經系統和免疫系統造成直接傷害；是造成流產、不育、畸胎等病變的誘發因素；過量的電磁輻射直接影響大腦組織發育、骨髓發育、視力下降，導致肝病，造血功能下降，嚴重者可導致視網膜脫落；可使男性性功能下降，女性內分泌紊亂，月經失調。

1 輸變電設施電磁輻射的產生

電磁輻射是以電磁波形式通過空間傳播的能量流，在日常的生存空間電磁輻射無處不在。除太陽、雷電等自然因數外，交變電流的存在產生交變磁場，交變磁場反過來又會產生交變電場，因此只要有電流存在就一定會產生電磁波，也就一定會有電磁輻射存在。而在輸變電系統中，電磁輻射源主要是高壓輸電線路和高壓電力設備等產生的工頻電磁波和少量因高次諧波引起的高頻電磁波。電力系統是由發電廠、變電站、輸配電線路和用電設備組成。由于輸送電流的作用，輸電線路可在線路周圍及其地面產生一定的磁場，其水平與線路中的負荷電流的大小成正比例關系，此外還與同桿塔架設線路的回路數、導線的布置方式、相序和相間距等相關[1]。從電磁輻射影響大眾的方面來說，與居民臨近的主要是變電站和架空線路。

架空線路。輸電線路產生周圍產生的磁場水平與線路中負荷電流的大小成正比例關系，美國邦維爾電力局（BPA）和美國國家環境衛生科學研究院（NIEHS）通過研究和實際測試了常用高壓架空線路附近的磁場水平，其中110kV、220kV、500kV 線路各自以線路走廊中心為原點、分別在塔基正下方0米、15米、30米、60米、90米處的工頻磁感應強度（μT）分別為：2.97、5.75、8.67，0.65、1.95、2.94，0.17、0.71、1.26，0.04、0.18、0.32，0.02、0.08、0.14。可看出對于中、低壓架空配電線路來說，架空線路下方產生的工頻電場和磁場水平較低，架空配電線路正下方的工頻磁感應強度對于主干線路通常在1～2μT。

變電站周圍。在各種不同等級的變電站及各類配電變電站中，與居民生活或工作場所相對較近的多為110kV 電壓等級及其以下的受電端變電站。美國國家環境衛生科學研究院（NIEHS）研究結果顯示：環繞變電站外部的最強電磁場是由進站與出站的電力線路所產生，變電站內部設備產生的電磁場強度隨著距離的增加而快速下降。上海交通大學電氣工程系與杭州市供電局共同完成的《110kV 變電所環保化設計技術研究》針對目前運行的三類典型的110kV 變電站的磁場水平進行了測試發現，在較大負荷運行條件下，城市內部典型的110kV 變電站圍墻周圍的工頻磁場不超過3μT，在進線處產生的磁感應強度大約在20μT 左右，變電站圍墻外面10米處的工頻磁場均下降到低于1μT 以下。

變電站內部。在各級變電站中，在其內部產生最高磁感應強度的設備是各類高壓電抗器。電抗器周圍的工頻磁感應強度大小與電抗器類型、有無金屬外殼、外殼的材質、電抗器結構設計等有關系。根據實際測算，不論何種電抗器在距其中心10m 以外工頻磁感應強度一般已衰減到1μT 以下。在各等級的變電站中大電流母線也是較大的工頻磁場源，其中尤以距GIS（氣體絕緣設備）金屬筒1m 以內區域的磁場水平為高（可達到100μT 以上）。盡管GIS 金屬筒能有效屏蔽周圍磁場，但因其結構緊湊、人體可距離筒體內大電流母線較近，因而旁邊的電磁輻射水平遠大于戶外大電流母線。華東電力試驗研究院在輸變電設備工頻磁場環境影響評價報告中對典型的220kV 變電站內部進行了測試，結果如表2。

表1 工頻電場、磁場與接觸電流限值對照表

表2 工頻磁場與接觸電流限值對照表

2 關于電磁輻射強度的標準

不同頻率的電磁源對生物體作用的機理是不同的，電磁暴露（EMF）對生物體產生何種影響取決于電磁源的波長及其能量的大小。國際非電離輻射防護委員會（INIRC）發布的針對公眾和受控環境內的最大允許暴露值和2002年美國IEEE 批準發布的《IEEE 關于人體暴露于0～3kHz 電磁場的安全水平標準》作了規定（表3）。從目前研究來看，輸變電設施周圍的電磁強度低于人體安全標準，按照道理來說應不會對人體造成任何影響。但兩個機構同時指出，該導則所規定的暴露限值并不是根據長期暴露的潛在影響制定的，其制定是根據所有已發表科學文獻全面審核后的產物。

表3 工頻電場、磁場與接觸電流限值對照表

對于輸變電技術來講，高壓、大容量輸電技術是近20年逐漸迅速發展起來并大量應用的，因此在輸變電設施電磁污染對環境的影響研究評價都還在不斷進行中。再者人體組織病變的緩慢性，很多由于環境影響誘發的病癥可能延續數十年時間，因此輸變電設施電磁污染對人體的影響依然具有不確定性，不排除電磁輻射污染對公眾的身體健康有潛在的、長期的影響，甚至會造成災難性的后果。從其他區域或國家組織對工頻磁場暴露的限值規定來看，各國家制定的限值都不一樣，這也說明目前的限值規定在目前的研究結果上具有不確定性，就像污水排放一樣，達到了合格標準并不代表排放的污水不會對環境造成影響。

世界衛生組織（WHO）在一項研究《電磁場與公共健康》指出[2]，技術進步始終是與許多危害和風險相聯系的，必須明確健康危害和健康風險的區別。危害是對人體健康的一種潛在損害，而風險則只是一個人可能受到特定危害的可能性（或概率），沒有任何風險為零的事情。比如駕駛汽車時速度越快速風險就越高，EMF 暴露也一樣，超過一定的限制或時間EMF 可能是一種潛在的危害。因此，要徹底防止電磁輻射對環境的危害，還需在輸變電設施電磁研究上加大力度，在徹底研究清楚前應積極努力采取有效措施盡量降低輸變電設施電磁輻射對人體的影響。

3 輸變電設施電磁輻射的日常防護

技術方面。在供配電系統的建設上積極落實輸變電線路的走向通道優化，將供電經濟密度和環境影響結合考慮，在成本、效益合理的情況下積極改善輸變電工程的電磁環境；新建變電站特別是城市負荷中心變電站盡量遠離居民居住點，線路跨越民房時采用超標準設計，盡量拉開距離；加強在減小電力設施電磁輻射上面的投入，積極開展輸變電設施的電磁輻射研究。

個人方面。日常活動包括居住、生活等盡量遠離高壓輸變電設施，特別是高壓輸變電設施；變電站工作人員應加強自我防范，保持良好生活習慣，多吃一些胡蘿卜、豆芽、西紅柿、瘦肉、動物肝臟等富含維生素A 和C 及蛋白質的食物，注意鍛煉身體，這些習慣對于預防和減輕電磁輻射的影響有較大幫助。