高压交流电缆输电线路对周围的电磁影响分析

郑经纬1 薛飞2 李海平3 吴妃4 金凌雁5 张芳6（1.国网浙江省电力有限公司杭州供电公司，浙江 杭州 310009；2.杭州市生态环境局余杭分局，浙江 杭州 311100；3. 国网浙江省电力有限公司金华供电公司，浙江 金华 321000；4、5、6杭州旭辐检测技术有限公司，浙江 杭州 310022）

一、前言

输变电工程作为国家基础建设项目满足生产，生活的需要，变电所大多建在经济较发达地区的区域周边，此类区域也往往是人口密集区，而高压输电线路用与连接各电压等级的变电所，其影响范围相对变电所来说更广。而目前输电线路一般采用电缆或架空线两种方式，但考虑对城市规划、景观的影响，在城市中心区域或人口密集区域高压输电线路大部分采用电缆敷设，而因为电缆线路敷设在地下，看不见则关注的人不多，电缆输电线路对周围的电磁环境影响也容易让人忽视。

输变电设备工作时并不希望在周围环境产生电场和磁场，只是由于设备（如变压器、换流变、输电线）与周围环境存在电压差，无可避免产生电场，设备有电流流过，无可避免产生磁场【1】【2】。

而磁场非常难以通过墙体、土层或者其它屏蔽体进行有效屏蔽，通常只能靠距离的衰减来减少其对周围产生的磁场强度，而电缆线路因其埋设的深度相对架空线路对地面的距离更小，故其对地面产生的磁场强度影响往往要比架空线更大。

本文通过对交流电缆输电线路工程的电磁辐射环境现状监测数据进行统计分析评价，以求能较好的了解和掌握电缆线路对周围的电磁辐射影响【2】。

二、电缆工程概况

（一）工程规模

本文介绍的交流电缆线路工程规模见表2-1。

表2-1 交流电缆线路工程规模

（二）工艺流程

输电线路是从电厂向消费电能地区输送大量电能的主要渠道或不同电力网之间互送大量电力的联网渠道，是电力系统组成网络的必要部分。输电线路一般采用架空线和电缆线两种方式。电缆主要由电缆管廊(电缆沟)、电缆井、电缆等组成。

（三）电磁辐射污染因子

在电能输送过程中，高压输电线与周围环境存在电位差，形成工频（50Hz）电场；高压输电线路导线内通过较强电流，在其表面形成工频磁场，工频电场、磁场可能会影响周围环境。

三、测量仪器及方法

（一）测量仪器

为了解电缆输电线路工程周围电磁辐射环境质量现状，使用的测量仪器【3】见表3-1。

表3-1 测量仪器

（二）测量方法

按中华人民共和国国家标准《工频电场测量》（GB/T12720-91）、《交流输变电工程电磁环境监测方法（试行）》（HJ681-2013）。

（三）测量布点及环境要求

1.气候条件：气候条件首先要符合仪器和行业标准中规定的条件，在测量时应记录标明环境温度以及相对湿度。

2.测量高度：工频电磁场测量一般选取距离地面1.5m的距离，本文主要研究分析电缆周围的电磁场分布，故测量高度分别选择离地面0.5m、1m、1.5m三个高度。

3.测量点位选择：根据输变电评价导则，电缆线路的评价范围【4】【7】是电缆边界外两侧5m，本文适当增加测量距离至边界外15m【5】【6】。

四、监测结果及分析

（一） 110kV电缆线路

单回路110kV电缆线路周围工频电场监测结果见图4-1、磁感应强度监测结果见图4-2；双回路110kV电缆线路周围工频电场监测结果见图4-3、磁感应强度监测结果见图4-4。

由图4-1、4-3可见：

1.单、双回路110kV电缆线路周围电场强度与测量高度无关；

2单、双回路110kV电缆线路周围电场强度与电缆中心线距离无相关性，容易受外环境的影响；

3.110kV电缆线路周围的电场强度均接近或即环境本底水平，远低于《电磁环境控制限值》规定的公众曝露限值（4kV/m）【8】；

由图4-2、4-4可见：

4.单回路、双回路电缆线路周围磁感应强度与测量高度密切相关，测量高度越低磁感应强度越大；但所有测量值均远小于《电磁环境控制限值》规定的公众曝露限值（100μT）【8】；

2.单回路、双回路电缆线路周围电场强度随着测量点位与电缆中心线距离的增加，磁感应强度急速衰减，至中心线8m左右，衰减至环境背景水平。

（二）220kV电缆线路

单回路220kV电缆线路周围工频电场监测结果见图4-5、磁感应强度监测结果见图4-6；双回路220kV电缆线路周围工频电场监测结果见图4-7、磁感应强度监测结果见图4-8。

由图4-5、4-7可见：

1.单、双回路220kV电缆线路周围电场强度与测量高度无关；

2.单、双回路220kV电缆线路周围电场强度与电缆中心线距离无相关性，容易受外环境的影响；

3.220kV电缆线路周围的电场强度均接近或即环境本底水平，远低于《电磁环境控制限值》规定的公众曝露限值（4kV/m）；

由图4-6、4-8可见：

4.单回路、双回路电缆线路周围磁感应强度与测量高度密切相关，测量高度越低磁感应强度越大；但所有测量值均远小于《电磁环境控制限值》规定的公众曝露限值（100μT）；

5.单回路、双回路电缆线路周围电场强度随着测量点位与电缆中心线距离的增加，磁感应强度急速衰减，至中心线8m左右，衰减至环境背景水平。

（三）电缆隧道

电缆隧道周围工频电场监测结果见图4-9、磁感应强度监测结果见图4-10。

由图4-9、4-10可见：

1.电缆隧道周围电场强度与测量高度及与中心线距离无相关性，远低于《电磁环境控制限值》规定的公众曝露限值（4kV/m）；；

2.电缆隧道周围磁感应强度值与测量高度相关，测量高度越高则磁感应强度越小；而因电缆隧道宽度较大，故在中心线0-4m间变化不大，后急速下降，至10m处衰减至环境背景值。

（四）电缆输电线路对周围电磁场的影响分析

根据以上监测结果可知【6】：

1.采用电缆敷设的高压交流输电线路对周围的工频电场强度影响很小，其周围的电场强度基本维持在环境背景水平。

2.电缆输电线路对周围的磁感应强度较明显，离地面高度越高则磁感应强度测量值越小，故其对周围的磁感应强度与电缆埋深有非常密切的关系。

3.电缆输电线路对周围的磁感应强度影响范围一般至中心外8-10m处，影响范围较小。

4.电缆隧道因埋设较深，故其对周围的电磁影响更小。

五、小结

目前采用电缆输电线路敷设方式的主要位于城市中心、人口密集区域或环境敏感建筑区（医院、办公、住宅），而因其敷设在地下，其对周围产生的电磁影响往往容易被人忽视。通过本文的监测研究，建议：

1.电缆线路埋设深度尽可能超过1m，以减小对周围的磁感应影响。

2.电缆途经或穿越的区域周边不宜设置对磁感应较敏感的建筑或设施（如幼儿园、医院的核磁共振机房等）。