输变电工程电磁环境影响及对策

1输变电工程电磁环境影响及对策摘要：本文针对目前日益突出的输变电工程环保问题和纠纷，主要从电磁场的角度，指出了环保纠纷问题的焦点所在，分析了输变电工程的电磁场水平、电磁影响的产生和有关研究的结论，介绍了相关的标准情况和指标，提出了解决和缓解环保问题的对策和技术措施。[关键词]电磁输变电工程环境1前言高压、超高压输变电工程的环境影响，一般包括对生态环境的影响、水土流失的影响，选线选址与相关规划的符合性和相容性，电磁环境影响，甚至景观影响等等。但是，当高压、超高压输变电工程建成投入运行后，其电磁现象成为主要的环境影响问题。从电磁角度主要有工频电、磁场，无线电干扰，电晕噪声等，从频率上说，这几方面覆盖了从低频50Hz到高频上百兆赫兹的范围，直流输电还存在离子流和合成常电尝磁场，无线电干扰均可能对人们的生活环境和生活质量，甚至安全与健康产生一定的影响，但是只要采取一定的技术措施，是可以降低影响程度的。上个世纪九十年代以来，国家发布了一系列的法规、条例，《电磁辐射环境保护管理办法》，把“100kV以上的送、变电系统”和“电流在100A以上的工频设备”纳入电磁辐射管理范围。2002年10月通过《中华人民共和国环境影响评价法》，而《建设项目环境保护分类管理名录》规定，500千伏及以上，500千伏以下在敏感区，要编2制环境影响报告书;500千伏以下，在非敏感区，要编制环境影响报告表。国家环保局发布的《建设项目环境保护设施竣工验收管理规定》，建设项目还要进行环保的竣工验收。高压、超高压输变电工程的环境影响及评价纳入了法制化管理。2越来越突出的输变电工程电磁环境影响问题近年来，输变电工程电磁环境引发问题越来越突出。北京百旺家苑居民和众多煤体聚集，是产生较大社会影响的一次环境纠纷问题。在全国各地不断有居民上访、阻挠施工、到供电部门静坐等的情况出现。2.1电磁场及健康影响问题电磁场及健康影响是目前环境纠纷第一的问题。由于人们对电磁场或电磁波的特性不了解，尤其对输变电工程产生的工频电、磁场的误解，把高压输电线与电磁“辐射”联系起来，甚至与核辐射形成联想。加上一些媒体的炒作和非本专业的学者的参与，对这些误解甚至恐惧起了推波助澜的作用。福建省的500kV泉厦II回线，因邻近当地农场的村民房舍，个别村民的房舍楼顶或平台的局部工频电场不超过4kV/m，有关村民曾阻挠厦门变#2主变运输。农场集体上访，把招商引资少、孩子升学率低、幼儿夭折作为电磁“辐射”的后果，村民要求拆迁，信访不断。该事件被厦门市列为信访滚动督办事件。还有福州220kV黎明变项目，居民处于对电磁辐射的担忧，对黎明变的选址反对态度，导致该工程无法如期进行。3浙江省的500kV杭瓶线在余杭区邻近8户农户，农户反映头痛、失眠、贫血等，甚至造成人身伤害事故，现在以人大代表的意见反映上来“要求对近高压线农户受强力电磁场影响进行勘测”。500kV同杆双回秦杭线路，竣工验收的环保监测时，距线路边相导线6m以外的二层居民楼，楼顶平台靠线路侧女儿墙处工频电场超过4kV/m，竣工验收尚未完成。湖北省黄石的某220kV线路施工时，数次受到罗桥镇吴天铺九组村民阻碍，影响了工程进展。为了保证工程的顺利进行，省输变电工程公司要求地方政府给予支持，大冶公安局民警进入施工现场维持工程的建设。村民继续阻止施工，民警将4位村民行政拘留，工程才得以完工。而另一条110kV线路，跨越一个处在山坡上的居民区，处在线路下方的居民房屋屋顶局部超过4kV/M，周围居民一起上告，围坐当地供电局，强烈要求给予拆迁补偿，同样也举出了影响小孩智力发展，造成成绩下降，妇女病增多等事例。2.2噪声问题出现噪声问题或噪声扰民有三种情况：1）高压或超高压设备、线路正常运行时产生的噪声超过现有国家标准；2）噪声符合昼间标准，但超过夜间标准；3）完全符合标准。±500kV龙政直流输电工程的龙泉换流站，围墙外噪声超过国家标准，据了解附近有村民的孩子不愿在家学习功课的情况。当地环保部门也受理了投诉。研究表明，在同一A计权下（噪声测量的一种方式，用dB（A）作单位），送电线路电晕噪声或电力设备产生的低频噪声（包括“嗡4嗡”交流声）比交通噪声更令人讨厌，而且在比普通公共噪声低10dB左右时，睡眠者获得的唤醒概率相同。这种噪声将使得高压线路附近居民以及在邻近线路处工作的人们感到烦躁和不安，严重时可使人们难以忍受。所以即使符合标准，也可能出现居民投诉的情况。2.3无线电干扰高压输电线路影响居民的无线电接收质量，造成收听效果差、电视图像模糊或出现雪花点等，是输变电工程电磁环境影响又一问题。虽然不时有抱怨或投诉，但是，由于输变电工程产生的无线电干扰的强度还远不足以引起健康问题，而且对无线电或电视接收的影响程度可以通过测量判断和直接观看得出结论，所以无线电干扰不如工频电、磁场的问题严重。2.4景观影响和心理因素由于输变电工程的大型构架矗立在风景区域或居民的习惯生活环境中，出现了“显眼”或“碍眼”的感觉，这就是景观影响，虽然这不属于电磁的范畴，但是这种“碍眼”，连同对电磁场的误解和担忧，对某些居民形成心理不快，房地产贬值，甚至影响地方的招商引资。这是一个已经存在、并可能将越来越多地出现的问题。由于这纯粹是一个主观评价的问题，目前国内外都无相应的标准，所以无法无量化标定。最近发生在北京地区的纠纷，在相当大的成分上属于这样的问题。3电磁现象的产生、水平和测量3.1电磁现象的产生5电磁场理论告诉我们，电荷或者带电导体周围存在着电场；有规则地运行的电荷或者流过电流的导体周围存在着磁场亦即电压产生电场而电流则产生磁场高压、超高压架空输电线路和高压设备带电运行时，周围就存在着交流50Hz的“工频电、磁潮，或者直流电场和磁场。按照麦克斯威理论，电场与磁场均应有三个分量，分别包含有正比于1/r3、正比于1/r2、正比有于1/r的项。下图画出了电场的这三个分量与距离的关系。3.2输变电工程产生的电磁场测量无论是工频电、磁场，无线电干扰，还是可听噪声，都有相应的标准测量仪表，比如无线电干扰测量接收机、噪声计等。由于工频电场很容易受到场中物体的影响，而分布发生变化，所以这里特别针对输电线路的工频电场的测量进行说明。一个三相输电线路的工频电场矢量在空间旋转可描述为一个椭圆。但是在地面上椭圆成为了一与地垂直的直线，在导线的正下方地面上0~2m之间电场垂直分量主要随水平位置而变化，它随高度的变化很小，可近似看作一个均匀常在这种条件下测量可以获得一致性的结果。当场中存在其它物体时，工频电场测量，应特别注意邻近物体对测量结果的影响，有研究表明，悬浮体型的场强仪，对近距离的测量观察者非常敏感，图3为探头分别置于1.0m、1.4m、1.6m时，1.8m的测量者与探头之间距离和测量结果的关系。和电场的情况相比，引起磁场干扰和测量误差的原因要少一些。测量6探头可以用一个小的电价质手柄支撑，对测量没有很大的影响。电介质和弱非磁性导体的临近效应忽略。3.3输电线路工频电、磁场水平架空输电线下的工频电场与导线参数，导线的相序排列以及导线高度有很大关系。理论计算和实际测量都可以得到工频电、磁场的数值。4电磁环境影响分析4.1电、磁场的影响作用电磁场对处在场中的人的作用，这就是通常所称的健康影响或生态效应，人处在电场之中，术语上称为“暴露”。工频电场与人体的作用将产生电荷在体内的流动，束缚电荷的极化（形成电偶极子）以及已经存在于组织中的电偶极子的转向。这些不同因素的相对大小决定于人体的电特性，即电导率（形成电流的大小）和电容率（决定极化幅度的大小）。电导率和电容率随人体组织的不同而变化，也随外加场的频率而变。人体外的电场在人体表面感应表面电荷；这将导致体内产生感应电流，其分布情况决定于暴露条件，人体的尺寸、形状及人体在电场中的位置.生态效应包括长期效应和暂态电击效应。长期效应是从生物学和病理学的角度来研究人或动物甚至植物长期经常性地在高场强区的反映，如行为表现、血象（包括白细胞增加）、生化指标、脏器病理变化。暂态电击效应是指人体接触金属物时，在接触瞬间，出现一小火花，同时在接触点会出现一种使人不快的刺痛感。这种现象常发生在7输电线下人接触的汽车、晾晒衣服的铁丝、打雨伞等等的时候。人们对“火花放电”的反应取决于开路电压（金属体的对地电位）及金属体对地电容，与接触金属体的面积、部位、接触情况，以及个人的心理因素及生理特点有关。但由于对暂态电击的反应纯属主观评价，故较难找到统一的标准。我国环境保护的标准指标，即HJ/T24-1998《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》规定“…推荐暂以4kV/m作为居民区工频电场评价标准，推荐应用国际辐射防护协会关于对公众全天辐射的工频限值0.1mT作为磁感应强度的评价标准。”事实上，DL/T5092-1999《110-500kV架空送电线路设计技术规程》对4kV/m的工频电场有更确切、科学的解释：第16.0.5条“500kV送电线路跨越非长期住人的建筑物或邻近民房时,房屋所在位置离地1m处最大未畸变电场不得超过4kV/m。”输电线路工程，在邻近居民区时，以kV/m为拆迁控制指标。5对策5.1遵守法规和履行环保程序在电网规划、设计、建设和运行各个阶段认真履行环保程序，是保障电网顺利发展的重要环节，可以认为遵守法规和履行环保程序是保护电力企业利益的前提。国家电网系统各级领导要重视环保工作，重视输变电工程的环境影响评价和环境监测，并且在人力、经费上加以保障，使环保工作落实到实处，保证电网建设与运行满足现行各项环保标准，也树立电网8企业在环保方面起良好的形象。信息来自:加强科普宣传由于对输变电工程产生的电磁场的误解，加上媒体误导和炒作，使得普通百姓心存担忧，甚至恐慌，这对处理输变电工程的环境纠纷很不利。加强科普宣传，以消除误解和恐慌：1）完整地介绍WHO的看法和观点、ICNIRP的研究及其导则的规定；2）让百姓了解输变电工程产生的电磁场的特性和水平，从而正确引导百姓理解低频电、磁场和高频电磁场的差别、电磁辐射和核辐射的差别。5.3规范测量方法工频电场很容易受邻近物体的影响而产生畸变，尤其是在凸出地面的物体的顶部或尖角附近,场强会很强、且集中。由前述已知，在导线的正下方地面上0~2m之间电场垂直分量主要随水平位置而变化，它随高度的变化很小，在导线的正下方电场的水平分量很小，这表明在这一范围的电场是均匀场或近似均匀场，这时的测量是比较准确的，也不会因测量仪的放置的小的变化而变化测量读数。但是在畸变场中的测量就不同了，一是在畸变场中测量仪的尺寸影响较大；二是在畸变场子中测量仪位置变化，测量读数就明显变化。所以在畸变场中存在测量不一致的问题。由于目前出现的邻近输电线路的民房的屋顶和阳台的工频电场测量读数超标的情况，其超标范围又很有限，所以规范测量方法，尤其在存在畸变场的情况下，对解决或缓解畸变场引发的环境纠纷，是非常有益的，也是必要的。95.4采取低场强的技术措施从目前的标准看，工频磁场的环保指标比输电线路下实际情况有较大裕度，所以工频磁场不是输变电工程环保问题所在，但是某些情况下降低输电线路下方的工频电场则是必须的。采用同杆多回架设，并且逆相序导线排列是降低工频电场的技术措施。三峡电站跨越船闸的同杆双回500kV架空送电线，离水面10m以内最大场强，同相序布置时为3.28kV/m，逆相序排列时为1.33kV/m，显然同相序时要大得多。同杆架设不同电压线路也是一项可行的技术措施，图6为500kV线路和110kV线路同杆的架设方案，在500kV输电线路下方加110kV线路，两种逆向序排列，电场强度分别如图7所示，可以看出，降低场强的作用很明显。在环境敏感地段采用架空屏蔽线，可以降低线下工频电常根据具体情况架设单根、双根或多根屏蔽线，并且屏蔽线的排列不同，可以获得不同的降低效果。另外，采取局部导线紧凑化排列，采用导线三角（尤其是倒三角）排列，适当提高导线高度，都可以在不同程度上降低地面场强。5.5积极开展电网环保新问题研究输变电工程的电磁环境影响还有需要研