110kV输变电工程电磁辐射对环境的影响分析

陶玲

(甘南藏族自治州核与辐射环境监督监测管理站,甘肃省甘南藏族自治州 747000)

110kV输变电工程电磁辐射对环境的影响分析

陶玲

(甘南藏族自治州核与辐射环境监督监测管理站,甘肃省甘南藏族自治州 747000)

文章以110kV输变电工程为视角,首先对电磁辐射、电磁环境与电磁辐射监测技术展开论述,接着分析110kV输变电工程电磁辐射情况及其对环境的影响,然后对电磁辐射污染的治理对策展开讨论,以供参考。

110kV 输变电工程 电磁辐射 生态环境 影响

在我国电网建设事业的快速发展下,输变电工程项目建设也越来越多,其对满足人们日益增加的电能需求起到了十分积极的作用。但从另一方面来看,输变电线路在运行过程中会产生一定量的电磁辐射,电磁辐射对生态环境会造成污染,严重影响人们的正常生活与工作,这种输变电工程的电磁辐射污染,已经引起了社会的广泛关注。因此,分析电磁辐射对环境的影响程度,采取切实、可行、有效的措施进行治理,对搞好输变电工程的环境保护工作具有重要的意义。

1 电磁辐射与电磁环境

1.1 电磁辐射

电磁辐射又被称作电子烟雾,由空间共同移动的磁能量与电能量所组成。电场与磁场在交互变化下,会产生一定的电磁波,当电磁波向空中泄露或发射时,将其称作电磁辐射(电磁辐射见图1)。

1.2 电磁环境

电磁环境是存在于给定场所电磁现象的总称,其也属于生态环境的一部分,电磁环境与人类、其他生物、植物的关系是十分密切的。就人类来说,适量的电磁环境是人类生存中所需要的一种非生物环境,人必须要在一定辐射强度的电磁场中生存。但是,由于电磁场是摸不着、看不到的,在日常生活与工作中,人们往往会忽视电磁环境的恶化问题,以及其对有机体带来的危害,而导致电磁环境恶化的原因,主要便是电磁辐射[1]。

2 110kV输变电工程电磁辐射及其对环境的影响

主要以110kV输变电工程为例,分析输变电工程的电磁辐射情况以及其对环境造成的影响,具体如下:

2.1 110kV输变电工程电磁辐射情况

(1)无线电干扰。输电线路导线表面发生电晕与其他放电现象,同时产生的效应之一,便是无线电干扰。在电晕和放电的过程中会发生一些有害的电磁波,且频带相当宽。基于频率分析,无线电干扰是指从低频50Hz到高频上千赫兹的范围,这一范围内的频率对输变电工程中的无线电通信设备的正常运行造成干扰。

(2)工频磁场与工频电场。110kV输变电工程的电磁辐射是指带净电荷的粒子被加速时,所产生的辐射情况(电磁波)。而随时间作工频周期变化的磁能量便产生了工频磁场,随时间作工频周期变化的磁能量便产生了工频电场[2]。

2.2 110kV输变电工程电磁辐射对环境的影响

2.2.1 输变电工程电磁辐射对环境的影响

从实际情况来看,虽然按照我国标准建设的110kV输变电设施所带来的磁场与工频点不会导致严重的危害,但若施工建设不合理,对于相关干扰问题处理不当,电磁辐射仍会给生态环境造成影响。通过对110kV输变电工程电磁辐射污染问题深入分析可见,其对环境造成的影响主要体现在如下几方面:

(1)高压线、变电站、无限通信发射系统等变电工程设施,大量地向环境中发射电磁辐射时,会严重破坏生态环境。若电磁干扰比较严重,会对周围的建筑物与电气设施造成一定程度的毁坏。例如,在工频磁场的影响下,计算机显示器屏幕会发生一定程度的颤动,严重时会导致计算机发生崩溃。同理,其他电气设备或是多功能的建筑物,在电磁干扰下也会发生一定的损坏。(2)适量的电磁辐射可以起到促进生物生长的作用,但是,超量的电磁辐射也会严重破坏生态的平衡。例如,电磁感应可以非极性分子的电荷再分布产生极性,然后又使极性分子再分布生成偶极子,偶极子在电磁场作用下的取向,将会导致生物膜电位异常,干扰生物膜上受体表达酶活性,最终使得细胞状态与功能发生异常。当人体长期暴露在强电磁场中时,会出现白内障、热损伤、体温调节响应的过荷、痉挛、耐久力下降、行为形式改变等一系列的有害效应[3-4]。

2.2.2 输变电工程电磁辐射对环境污染的现状

近年来的调查数据显示,输变电工程电磁辐射能量的密度越来越大,我国自2000年起,随着大规横输变电工程的建设,电磁辐射强度也呈逐年上升趋势,使得电磁辐射能量的密度也越来越大。虽然110kV输变电工程是严格按照国家标准要求所建设,但随着人们对安全意识的提高,对于输变电工程产生的电磁辐射问题也越来越重视,尤其是居住在输变电工程周边的居民,对于电磁辐射的危害与防护意识也越来越强。这种形势下,由于110kV输变电工程电磁辐射引起的纠纷问题也越来越多。因此,针对输变电工程的电磁辐射问题,加强监测与治理,便也显得尤为重要。

表1 110kV变电站工程电磁辐射监测数据分析

3 电磁辐射监测技术及其应用

3.1 电磁辐射主要监测技术

随着我国电网建设运行的迅速发展,输变电工程建设也越来越多,这种情况下,使得输变电工程导致的电磁辐射污染问题也日益严重。为了能有效治理输变电工程电磁辐射对环境造成的影响,前期的电磁辐射监测技术必须提高重视。目前对于输变电工程电磁辐射的监测主要可分为近场区监测技术与远场区监测技术两类。

(1)近场区监测技术。近场区指感应场区,针对电压低而电流大的场源,感应场区内主要为磁场,测量时便主要测量磁场;针对电压高而电流小的场源,感应场区内主要为电场,测量时主要测量电场。近场区电磁辐射监测重点是作业人员的工作部位以及设备的射频部分。将作业人员经常和主要工作位置为基本测定区,测量高度取作业人员的立姿与坐姿的胸部、腹部、头部等几种高度进行测量,测量时需转动天线,取测定点上最强方向的最大值作为测量值,三维场强仪可以直接读数[5]。

(2)远场区监测技术。针对远场区(辐射场区)电磁辐射的治疗,国内一般采用北京市安全劳动保障所推荐的方法,采用方格法布点,进行整个区域空间场强分布测量,对各类主要射频设备的电磁辐射场强测量多采用“米”字形布点,测量高度一般取2m,进行24h或是某段时间的全天测量[6]。

3.2 电磁辐射监测技术在110kV输变电工程中的应用

以某110kV输变电工程为例,探讨输变电设备在运行过程中电磁辐射监测技术的应用对策,具体如下几点:

(1)方案确定。对110kV输变电工程的实际情况进行考察分析,结合国家相关标准及电力标准,输变电站的工频电磁场、无线电干扰场以及噪声进行监测,确定监测点位,并选取敏感目标。

(2)监测设备。工程监测主要用监测设备为:场强监测仪(规格型号为PMM8053B)、工频电磁场探头(规格型号为EHP-50C)、频谱分析仪(规格型号为FSH4)、全向天线(规格型号为RSEMF30)。

(3)监测数据。本110kV变电站工程电磁辐射的监测,选择日期在2014年4月,监测时天气晴朗,湿度在42～53%之间,温度在4～12℃之间(天气情况符合相关的电磁辐射监测要求)。该工程的工频电磁场、无线电干扰场以及噪声监测数据主要见表1所示。

(4)输变电站周围情况。通过表1的监测情况可见,输变电站周围距地面1.5m处的工频电场与磁场强度,均低于HJ/T24－1998中关于工频电场与磁场强度的推荐值,0.5MHz频率的无线电干扰场强度也低于GB15707-1995中的限值(46dB)。再分析输变电站工频磁场衰减趋势情况可见,该110kV输变电站周围有围墙阻隔,所以墙外工频电磁场随着距离的增大,也逐渐呈衰减趋势。

(5)输电线路情况。该工程的输电线路断面选择在地势较为平坦,远离建筑物与树木的地方,且周围也没有通讯、广播线以及其他电力线,可见电磁辐射对周围环境造成的影响不是很大。

(6)敏感目标。对该110kV输变电工程的整体情况进行分析,电磁辐射对环境、仪器设备及人们基本不会造成影响,但距离输变电站较近的居民区、医院、学校等人口密集区,仍有很多群众反映意见比较大。通过对各个输变电工程敏感目标的监测可见,80%左右的敏感区电磁辐射强度均低于国家限值,无线电干扰场强也在国家许可范围内,但仍有20%左右的区域由于距输变电线路较近,工频电磁场强度也比较大,再加上很多群众有较大疑虑,一些群众与110kV输变电工程存在矛盾。因此,进一步加强电磁辐射的防护,做好输变电工程电磁辐射污染的治理,也是很有必要的。

4 110kV输变电工程电磁辐射污染的治理对策

4.1 加强环境管理

我国已经出台了一系列关于输变电工程建设的规范、规程,例如颁布的《城市电力规划规范》中,就明确规定:规划新建的66kV及以上高压架空电力线路不得穿越城市中心地区或重要风景旅游区;不得在城市中心地区、市区主干道、高层建筑群区、繁华街道等处建设。因此,在110kV输变电工程建设中,必须严格按照国家已经出台的法律法规,以及其他规章制度进行。同时,在变电站及输配电线路投入运行后,一定范围内必须装设一定的监测装置,以便能及时发现电磁辐射超标问题,早期采取有效防护措施进行处理。

4.2 做好电磁干扰的消除工作

其一,电压越高,电晕放电就会越强;导致表面光洁度越高,导线直径越大,电晕放电便会越弱。而输配电工程对无线电与电气设备造成的干扰,主要是指电晕放电引起的干扰。通过监测数据可见,无线电杂音的强度,受天气影响较大,通常情况,恶劣的天气条件下,电网才会对距它很近,且信号很弱的无线电与电视造成干扰。为能有效避免电晕放电引起的干扰问题,在前期设计时,便应该从导线的选择与连接方面充分考虑,无论单导线和分裂导线,均应该使导线半径与等值半径≥引起电晕的半径[6]。

其二,输电线路在正常运行的情况下,邻近的与其平行的通信线路会产生感应电荷,感应电荷与输电电压成正比,并与输电线路及通信线路的距离及相互位置有关。若通信线上的感应电压超过弱电设备绝缘的击穿电压,便会对电气设备及人身安全造成危害。为能有效消除通信线路的电磁干扰现象,可以将有影响的输电线与通信信号线改成电缆,对输电线进行良好的换位,并装设中和变压器、放电管、屏蔽线等防干扰装置。

4.3 做好人体健康危害的处理

为避免110kV输变电工程电磁辐射对人体造成的影响,在工程建设时,输配电线路应该尽量避开或远离环境敏感区、居民区等人口密集区域。同时,在线路设计当中,应该严格按照规程执行,塔型与塔高的选择必须标准、合理,以便能尽量减少或降低线路走廊下的电磁场强度。还应该提高导线对地的高度,并通过双回路导线逆相布置,高低压导线架设等有效措施,降低地面的电磁辐射强度。此外,110kV输变电工程在运行过程中,还应该通过局部屏蔽措施,限制工作时间等措施做好防护工作,以减少电磁辐射对人体造成的影响[7-8]。

5 结语

通过综合分析可见,我们生活当中的电磁波辐射问题已是越来越严重,这对于人们的身体健康以及周围环境都造成了较为严重的影响。而在110kV输变电工程中所产生的电磁辐射问题也逐渐引起了人们的重视。通过有效的监测技术,对输变电工程的电磁辐射进行实时监测,同时针对电磁辐射污染,及时采取有效的措施进行治理,减少电磁辐射对环境的影响,从而创造出安全、可靠的电磁辐射环境。

[1]徐晓东.高压电输变电电磁辐射污染分析及防护研究[J].绿色科技,2013,5(5):250-251.

[2]林涛.高压输变电设施电磁辐射测试与环境影响分析[J].科技传播,2011,23(23):56-57.

[3]郭祖美.输变电工程电磁辐射的危害及防治措施[J].科技创新导报,2012,18(18):73-74.

[4]林拱光.浅谈输变电设施的电场、磁场及其环境影响[J].海峡科学,2014,3(3):34-35.

[5]靳彩萍,祖亘一.高压输变电项目电磁污染对环境的影响及其治理对策[J].城市建设理论研究,2013,32(32):133-134.

[6]李锦林,郑丝雨,何志辉.广州市部分高压输变电工程电磁辐射环境影响分析[J]中国辐射卫生,2012,21(2):122-123.

[7]李湘权,刘贵龙,傅宗,陆思全.我国首个全地下500kV输变电工程电磁环境监测分析[J].环保科技,2014,5(5):56-57.

[8]汤明旭.高压输变电对环境的危害和治理方式研究[J].科学导报, 2014,22(22):108-109.