输变电设施电磁辐射环境影响评价方法探讨

周 佳，贝新宇

（核工业北京地质研究院，北京 100029）

输变电设施电磁辐射环境影响评价方法探讨

周 佳，贝新宇

（核工业北京地质研究院，北京 100029）

结合输变电设施周围电磁环境特点，对其电磁辐射环境影响评价方法进行探讨，提出相应的电磁辐射污染防治措施与建议，消除公众疑虑。在此基础上，总结当前电磁辐射环评工作中存在的问题，以期为后续同类问题深入研究提供思路。

输变电设施；电磁场；无线电干扰；环境影响评价

输变电设施一般由变电站及高压输电线路组成。随着人民群众生活水平日益提高和环境质量意识不断增强，输变电设施产生的电磁场是否对健康造成潜在危害，是否对日常生活产生干扰，已成为公众关注的热点［1］。针对这一公众普遍关注的热点，我国出台了《500 kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》，并明确要求输变电项目建设必须通过环境影响评价。

1 输变电设施电磁环境特点

1.1 环境影响因子

环境影响评价因子的选取，由项目可能产生的潜在环境影响决定。输变电设施中的电荷在其周围产生电场，运动的电荷产生磁场。此外，带电导体由于电荷分布的不均匀性，导致局部电荷密度过大，电场强度高而引起电晕［2］，从而产生无线电干扰。因此对于输变电工程，根据 《500 kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》要求，电磁环境影响评价因子为：工频电场、工频磁场和无线电干扰。

输变电设施一般由变电站和高压输电线路组成，两者电磁场及无线电干扰强度的空间分布特点不尽相同，分别加以介绍。

1.2 输电线路

1.2.1 工频电场

输电线路产生的工频电场强度与电压等级、导线形式、排列方式、对地高度等因素有关， 主要特点是［2］： （1）距地面 0～2 m 空间内，近似均匀分布；（2）场强最大值一般出现在边导线外不远处，且随着与线路之间距离的增加，电场强度迅速降低；（3）空间任意一点场强大小和方向随时间周期性变化。典型的单回水平排列输电线路工频电场强度分布如图1所示。

1.2.2 工频磁场

输电线路产生的工频磁场强度与电流大小、布置方式、对地高度等因素有关，主要特点是：（1）强度随用电负荷变化而变化；（2）其强度随着与输电线路距离增加而快速下降，且与电场相比下降更快；（3）通常不会由于物体存在发生畸变。典型的单回水平排列输电线路工频磁场强度分布如图2所示。

1.2.3 无线电干扰

输电线路产生的无线电干扰主要由电晕放电产生，在不同环境、气候，以及不同的距离条件下，其干扰水平不同，主要特点是：（1）随天气变化而变化，对交流线路，雨天最强；（2）随海拔高度变化而变化，经验表明，高度每增加300 m，干扰值增加约1 dB（μV·m-1）； （3）随横向距离增加而减弱。

1.3 变电站

1.3.1 工频电场

变电站围墙外的电场水平主要由带电构架布置、对地距离、与围墙距离及围墙自身高度等方面决定。已有研究表明［3］，110 kV户外布置式变电站，较高的工频电场由高压架空进出线路产生，在架空进线下方局部区域内，最大值低于0.5 kV·m-1。

1.3.2 工频磁场

与电场类似，变电站围墙外工频磁场强度 很 小［2］。 以 110 kV 户 外式变 电 站 为 例［3］，即使在满负荷运行条件下，围墙周边处工频磁场强度最大不超过3 μT，较高的磁场同样由架空进线产生。

1.3.3 无线电干扰

变电站无线电干扰，主要影响评价范围内居民无线电信号的接收质量，以及各种无线电台站的正常工作。实测500 kV变电站无线电干扰表明，其干扰水平与相应电压等级线路的无线电干扰值相当，见表1。

2 输变电设施电磁辐射环评方法

2.1 理论计算

以输电线路为例，工频电磁场强度根据“国际大电网会议36.01工作组”推荐的方法计算［4］，无线电干扰采用国标 《高压交流架空送电线无线电干扰限值》（GB15707-1995）的附录计算。

表1 500 kV变电站无线电干扰测量结果Table 1 The monitoring results of radio frequency interference field strength of 500 kV transformer station

2.1.1 工频电场

（1）单位长度导线下等效电荷的计算

输电线路产生的等效电荷为线电荷，因线路架设高度远大于导线半径，可认为等效电荷位于导线几何中心。将地面视为良导体，并假设输电线路平行于地面且无限长，利用镜像法计算等效电荷。

多导线线路中导线上的等效电荷由下列矩阵方程计算：

式中：Ui——导线对地电压的单列矩阵；Qi——导线等效电荷的单列矩阵；λin——导线电位系数n阶方阵； i＝1， 2， …，n； ［U］可以由线路电压和相位确定，从环保角度考虑，计算电压取额定电压的1.05倍。

（2）计算由等效电荷产生的电场

求出各导线单位长度等效电荷后，根据叠加原理计算出空间任意一点的电场强度。点（x，y）的电场强度水平分量Ex和垂直分量Ey分别表示为:

式（2）、 （3）中：xi、yi——导线i的横、 纵坐标（i＝1，2， …，m）；m——导线数目； ε——介电常数；Li、Li′——导线i及镜像至计算点的距离，m。

2.1.2 工频磁场

导线下方A点处的磁场强度：

式中：I——导线i电流，A；h——P点距导线垂直距离,m；L——P点距导线的水平距离,m。

2.1.3 无线电干扰

0.5 MHz时输电线路的无线电干扰场强计算公式为：

式中：E——无线电干扰场强，dB（μV·m-1）；r——导线半径，cm；D——计算点距导线距离，m；gmax——导线表面最大电位梯度，kV·cm-1。

据此可计算出输电线路每一相导线在关心点产生的无线电干扰强度。

2.2 类比监测

2.2.1 类比原则

输变电工程的工频电场、工频磁场、无线电干扰等电磁环境影响预测，可以采用类比的方法，类比对象应与本工程应具有可比性。类比对象的选择原则如下：

（1）电压等级相同；

（2）建设规模、设备类型、运行负荷相同或类似；

（3）占地面积与平面布置相同或类似；

（4）周围环境、气候条件和地形相同或类似。

2.2.2 输电线路

（1） 电磁场

输电线路环境工频电场、磁场强度的测量起点选择导线弛垂最大处线路中心的地面投影，测量方向垂直于线路走向，测点间距为5 m，测至边导线地面投影点外50 m处。分别测量距地1.5 m处的电场强度垂直分量、磁场强度垂直分量和水平分量［4］，测试路径见图3。

在送变电设施正常工作时间内进行测量，若仪表读数稳定，测量读数为稳定时仪表读数；若仪表读数波动，则每一分钟读1个数，取 5 min的平均值为测量读数［5］。

（2）无线电干扰

无线电干扰值的监测与工频电场、磁场强度监测同步进行，在输电线路测试路径上以2nm处为测量0.5 MHz频率的干扰水平（其中n＝0，1，2，…，11等正整数）；在路径 20 m 处 监测 0.15、0.25、 1.0、 1.5、 3.0、6.0、10、15和30 MHz各频率的无线电干扰水平值。测试路径见图4。

在送变电设施正常工作时间内进行测量，若仪表读数稳定，测量读数为稳定时的仪表读数；若仪表读数波动，则每半分钟读1个数，取10 min的平均值为测量读数，并详细记录测量时的天气情况［6］。

2.2.3 变电站

（1） 电磁场

变电站的工频电场、磁场强度测量选择高压进线一侧，以变电站围墙为起点，测至围墙外500 m处，测点间距5 m。分别测量地表和距地面1.5 m高处的电场强度垂直分量、磁场强度垂直分量和水平分量。测试路径见图5。

（2）无线电干扰

在上述测试路径上，以2nm处测量0.5 MHz频率的干扰水平 （其中n＝0，1，2，…，11等正整数）；在路径 20 m处监测 0.15、0.25、 1.0、 1.5、3.0、 6.0、 10、15 和 30 MHz各频率的无线电干扰水平值。测试路径见图6。

3 电磁辐射污染防治对策

3.1 严格执行法律法规政策

严格执行电磁辐射污染防治政策法规是对各类电磁辐射源进行有效管理的前提［7］。应认真贯彻落实电磁辐射管理制度，实行严格的使用许可证制度，严厉查处无证单位违法行为，将所有电磁辐射体使用单位纳入辐射监管范围；并严格执行环境影响评价制度，加强环境监测及监理工作，确保环境影响评价中的有关防治措施落到实处，并把好验收关口。

3.2 优化输变电设施设计

合理布置主变压器位置，有效利用墙壁阻挡及距离衰减，合理选择导线排列相序和导线截面，使导线半径或等值半径不小于引起电晕的半径［8］，合理选择对地高度等，以减小工频电场、工频磁场、无线电干扰的影响。

3.3 加强输变电设施周围绿化

对运输道路等特殊地点，可通过种植物来减少线路产生的电场强度［2］。夏季时，树木和灌木枝具有显著导电性，实验表明，3～4 m高的植物可将地面1.8 m高处电场强度降低至 1/3～1/4。

3.4 合理选址选线

变电站布局和线路路径选择应充分考虑当地规划和周边环境要求，尽量避开沿民房、学校等环境保护目标。同时线路跨越公路、河流和其他线路时，严格按照 《110～500 kV架空送电线路设计技术规程》（DL/T5092—1999）要求进行跨越。

3.5 其他改善措施

加强施工管理；采用地下式变电站和入地光缆的供电方式等。

4 输变电设施电磁辐射环评中存在的问题

4.1 电磁场评价标准缺乏针对性

《500 kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》（HJ/T24-1998）分别以4 kV·m-1和0.1 mT作为工频电场和工频磁场的评价标准）。110、220及330 kV输变电工程参照此标准执行，即不同电压等级的输变电设施执行同一评价标准。

一般情况下，低电压等级输变电设施电磁场强度均小于500 kV的适用标准限值。为使评价标准更具针对性和参考性，不同电压等级应采用不同评价标准，低电压等级设施宜采用适当严格的评价标准。

4.2 对评价范围理解存在误区

《500 kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》（HJ/T24—1998）规定：输电线路评价范围为走廊两侧30 m带状区域。

要特别注意评价范围是 “走廊”两侧30 m带状区域，并非 “边导线”两侧30 m带状区域，两者概念有本质区别。《城市电力规划规 范 》 （GB50293—1999） 第 2.0.9 条 规 定［9］，“高压架空线路走廊”指在计算导线最大风偏和安全距离情况下，35 kV及以上高压架空电力线路两边导线向外侧延伸一定距离所形成的两条平行线之间的专用通道。

4.3 类比监测与理论计算值可能存在较大差异

以输电线路为例，电磁场强度与线路电流大小、布置方式、对地高度等多种因素有关。采用类比监测所得数据有可能不是最大运行电流下的场强数据，其结果的准确性受类比对象相似程度制约，可能导致与理论计算值的偏差。

为了尽量减小此种偏差，选择类比对象及测量条件时，必须遵循第2.2.1节中提到的类比对象选择原则。

4.4 对环境敏感点不同高度处电磁场强度分析不全面

输电线路附近工频电磁场强度随离地高度的增加先增大，后减小，因此，若评价范围内存在高层居民住宅或高层办公楼等具有一定高度的环境敏感点，应注意预测分析输变电设施在不同高度处产生的电磁场强度，以便更加全面准确地评价环境影响是否超过标准限值，不宜只预测距地1.5 m高处电磁场强度值。

5 结 论

针对公众普遍关注的输变电设施环境影响问题，我国出台了《500 kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》作为适用标准，并明确要求输变电项目建设必须通过环境影响评价。该技术规范推荐的工频电场强度、工频磁场强度限值严于大多数国家和国际组织的推荐限值，能够满足电磁安全要求）［10］。

输变电设施周围电磁环境受电压等级、架设方式、相序排列和导线对地高度等多种因素影响。其环境影响预测方法可分为理论计算和类比监测两种。一般只要落实环评报告中提出的各项控制措施，输变电设施周围的工频电场强度和无线电干扰都能满足推荐限值要求。

在理论分析及项目实践基础上，笔者对当前我国输变电设施电磁辐射环评工作中存在的问题进行了简要总结，如电磁场评价标准缺乏针对性、对评价范围理解存在误区、类比监测与理论计算值可能存在较大差异、对环境敏感点不同高度处电磁场强度分析不全面等，以期为后续同类问题深入研究提供思路。

［1］ 杨新村，沈 江，傅正财，等.输变电设施的电场、磁场及其环境影响［M］.北京：中国电力出版社，2007.

［2］ 邬 雄，万保权.输变电工程的电磁环境［M］.北京：中国电力出版社，2009.

［3］ 傅正财，宋春燕.110 kV变电所环保化设计技术研究 ［M］.杭州：杭州市电力局、上海交通大学电气工程系，2004.

［4］ 国家环境保护局.HJ/T24—1998 500 kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范［S］.北京：中国标准出版社，1998.

［5］ 国家发展和改革委员会.DL/T988—2005高压交流架空送电线路、变电站工频电场和磁场测量方法［S］.北京：中国标准出版社，2005.

［6］ 国家质量监督检验检疫总局.GB/T7349—2002高压架空送电线、变电站无线电干扰测量方法［S］.北京：中国标准出版社，2002.

［7］ 庞西通.浅谈电磁辐射污染的环境监测与管理防护［J］. 科学之友， 2010（9）:75-76.

［8］ 顾向阳.变电站电磁辐射对环境影响的实证研究［J］. 电气技术， 2008（8）:86-88.

［9］ 国家质量技术监督局.GB50293—1999城市电力规划规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，1999.

［10］ 郑立中.高压输变电设施电磁辐射及其环境影响评价研究 ［J］.宿州学院学报，2009，24（2）:125-127.

Discussion on electromagnetic radiation environmental impact assessment method of power transmission and transfer facilities

ZHOU Jia，BEI Xin-yu
（Beijing Research Institute of Uranium Geology， Beijing 100029， China）

Combined with the surrounding features of electromagnetic environment，methodologies of electromagnetic radiation environmentalimpactassessmentand the measuresto reduce the corresponding electromagnetic radiation pollution have been put forward.Based on the above discussion，the existing technical problems about electromagnetic radiation environmental assessment are summarized to promote the future study.

power transmission and transfer facilities； electromagnetic field； radio interference；environmental impact assessment

TL75+1；X837

A

1672-0636（2010）04-0233-06

10.3969/j.issn.1672-0636.2010.04.009

2010-09-15；

2010-11-18

周 佳（1973—），女，山西太原人，博士，高级工程师，从事环境保护与评价工作。E-mail：jia.zhou@cea.fr