周 佳，貝新宇

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029）

輸變電設(shè)施電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法探討

周 佳，貝新宇

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029）

結(jié)合輸變電設(shè)施周圍電磁環(huán)境特點(diǎn)，對(duì)其電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法進(jìn)行探討，提出相應(yīng)的電磁輻射污染防治措施與建議，消除公眾疑慮。在此基礎(chǔ)上，總結(jié)當(dāng)前電磁輻射環(huán)評(píng)工作中存在的問題，以期為后續(xù)同類問題深入研究提供思路。

輸變電設(shè)施；電磁場(chǎng)；無線電干擾；環(huán)境影響評(píng)價(jià)

輸變電設(shè)施一般由變電站及高壓輸電線路組成。隨著人民群眾生活水平日益提高和環(huán)境質(zhì)量意識(shí)不斷增強(qiáng)，輸變電設(shè)施產(chǎn)生的電磁場(chǎng)是否對(duì)健康造成潛在危害，是否對(duì)日常生活產(chǎn)生干擾，已成為公眾關(guān)注的熱點(diǎn)［1］。針對(duì)這一公眾普遍關(guān)注的熱點(diǎn)，我國(guó)出臺(tái)了《500 kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》，并明確要求輸變電項(xiàng)目建設(shè)必須通過環(huán)境影響評(píng)價(jià)。

1 輸變電設(shè)施電磁環(huán)境特點(diǎn)

1.1 環(huán)境影響因子

環(huán)境影響評(píng)價(jià)因子的選取，由項(xiàng)目可能產(chǎn)生的潛在環(huán)境影響決定。輸變電設(shè)施中的電荷在其周圍產(chǎn)生電場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生磁場(chǎng)。此外，帶電導(dǎo)體由于電荷分布的不均勻性，導(dǎo)致局部電荷密度過大，電場(chǎng)強(qiáng)度高而引起電暈［2］，從而產(chǎn)生無線電干擾。因此對(duì)于輸變電工程，根據(jù) 《500 kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》要求，電磁環(huán)境影響評(píng)價(jià)因子為：工頻電場(chǎng)、工頻磁場(chǎng)和無線電干擾。

輸變電設(shè)施一般由變電站和高壓輸電線路組成，兩者電磁場(chǎng)及無線電干擾強(qiáng)度的空間分布特點(diǎn)不盡相同，分別加以介紹。

1.2 輸電線路

1.2.1 工頻電場(chǎng)

輸電線路產(chǎn)生的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度與電壓等級(jí)、導(dǎo)線形式、排列方式、對(duì)地高度等因素有關(guān)， 主要特點(diǎn)是［2］： （1）距地面 0～2 m 空間內(nèi)，近似均勻分布；（2）場(chǎng)強(qiáng)最大值一般出現(xiàn)在邊導(dǎo)線外不遠(yuǎn)處，且隨著與線路之間距離的增加，電場(chǎng)強(qiáng)度迅速降低；（3）空間任意一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小和方向隨時(shí)間周期性變化。典型的單回水平排列輸電線路工頻電場(chǎng)強(qiáng)度分布如圖1所示。

1.2.2 工頻磁場(chǎng)

輸電線路產(chǎn)生的工頻磁場(chǎng)強(qiáng)度與電流大小、布置方式、對(duì)地高度等因素有關(guān)，主要特點(diǎn)是：（1）強(qiáng)度隨用電負(fù)荷變化而變化；（2）其強(qiáng)度隨著與輸電線路距離增加而快速下降，且與電場(chǎng)相比下降更快；（3）通常不會(huì)由于物體存在發(fā)生畸變。典型的單回水平排列輸電線路工頻磁場(chǎng)強(qiáng)度分布如圖2所示。

1.2.3 無線電干擾

輸電線路產(chǎn)生的無線電干擾主要由電暈放電產(chǎn)生，在不同環(huán)境、氣候，以及不同的距離條件下，其干擾水平不同，主要特點(diǎn)是：（1）隨天氣變化而變化，對(duì)交流線路，雨天最強(qiáng)；（2）隨海拔高度變化而變化，經(jīng)驗(yàn)表明，高度每增加300 m，干擾值增加約1 dB（μV·m-1）； （3）隨橫向距離增加而減弱。

1.3 變電站

1.3.1 工頻電場(chǎng)

變電站圍墻外的電場(chǎng)水平主要由帶電構(gòu)架布置、對(duì)地距離、與圍墻距離及圍墻自身高度等方面決定。已有研究表明［3］，110 kV戶外布置式變電站，較高的工頻電場(chǎng)由高壓架空進(jìn)出線路產(chǎn)生，在架空進(jìn)線下方局部區(qū)域內(nèi)，最大值低于0.5 kV·m-1。

1.3.2 工頻磁場(chǎng)

與電場(chǎng)類似，變電站圍墻外工頻磁場(chǎng)強(qiáng)度 很 小［2］。 以 110 kV 戶 外式變 電 站 為 例［3］，即使在滿負(fù)荷運(yùn)行條件下，圍墻周邊處工頻磁場(chǎng)強(qiáng)度最大不超過3 μT，較高的磁場(chǎng)同樣由架空進(jìn)線產(chǎn)生。

1.3.3 無線電干擾

變電站無線電干擾，主要影響評(píng)價(jià)范圍內(nèi)居民無線電信號(hào)的接收質(zhì)量，以及各種無線電臺(tái)站的正常工作。實(shí)測(cè)500 kV變電站無線電干擾表明，其干擾水平與相應(yīng)電壓等級(jí)線路的無線電干擾值相當(dāng)，見表1。

2 輸變電設(shè)施電磁輻射環(huán)評(píng)方法

2.1 理論計(jì)算

以輸電線路為例，工頻電磁場(chǎng)強(qiáng)度根據(jù)“國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議36.01工作組”推薦的方法計(jì)算［4］，無線電干擾采用國(guó)標(biāo) 《高壓交流架空送電線無線電干擾限值》（GB15707-1995）的附錄計(jì)算。

表1 500 kV變電站無線電干擾測(cè)量結(jié)果Table 1 The monitoring results of radio frequency interference field strength of 500 kV transformer station

2.1.1 工頻電場(chǎng)

（1）單位長(zhǎng)度導(dǎo)線下等效電荷的計(jì)算

輸電線路產(chǎn)生的等效電荷為線電荷，因線路架設(shè)高度遠(yuǎn)大于導(dǎo)線半徑，可認(rèn)為等效電荷位于導(dǎo)線幾何中心。將地面視為良導(dǎo)體，并假設(shè)輸電線路平行于地面且無限長(zhǎng)，利用鏡像法計(jì)算等效電荷。

多導(dǎo)線線路中導(dǎo)線上的等效電荷由下列矩陣方程計(jì)算：

式中：Ui——導(dǎo)線對(duì)地電壓的單列矩陣；Qi——導(dǎo)線等效電荷的單列矩陣；λin——導(dǎo)線電位系數(shù)n階方陣； i＝1， 2， …，n； ［U］可以由線路電壓和相位確定，從環(huán)保角度考慮，計(jì)算電壓取額定電壓的1.05倍。

（2）計(jì)算由等效電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)

求出各導(dǎo)線單位長(zhǎng)度等效電荷后，根據(jù)疊加原理計(jì)算出空間任意一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。點(diǎn)（x，y）的電場(chǎng)強(qiáng)度水平分量Ex和垂直分量Ey分別表示為:

式（2）、 （3）中：xi、yi——導(dǎo)線i的橫、 縱坐標(biāo)（i＝1，2， …，m）；m——導(dǎo)線數(shù)目； ε——介電常數(shù)；Li、Li′——導(dǎo)線i及鏡像至計(jì)算點(diǎn)的距離，m。

2.1.2 工頻磁場(chǎng)

導(dǎo)線下方A點(diǎn)處的磁場(chǎng)強(qiáng)度：

式中：I——導(dǎo)線i電流，A；h——P點(diǎn)距導(dǎo)線垂直距離,m；L——P點(diǎn)距導(dǎo)線的水平距離,m。

2.1.3 無線電干擾

0.5 MHz時(shí)輸電線路的無線電干擾場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算公式為：

式中：E——無線電干擾場(chǎng)強(qiáng)，dB（μV·m-1）；r——導(dǎo)線半徑，cm；D——計(jì)算點(diǎn)距導(dǎo)線距離，m；gmax——導(dǎo)線表面最大電位梯度，kV·cm-1。

據(jù)此可計(jì)算出輸電線路每一相導(dǎo)線在關(guān)心點(diǎn)產(chǎn)生的無線電干擾強(qiáng)度。

2.2 類比監(jiān)測(cè)

2.2.1 類比原則

輸變電工程的工頻電場(chǎng)、工頻磁場(chǎng)、無線電干擾等電磁環(huán)境影響預(yù)測(cè)，可以采用類比的方法，類比對(duì)象應(yīng)與本工程應(yīng)具有可比性。類比對(duì)象的選擇原則如下：

（1）電壓等級(jí)相同；

（2）建設(shè)規(guī)模、設(shè)備類型、運(yùn)行負(fù)荷相同或類似；

（3）占地面積與平面布置相同或類似；

（4）周圍環(huán)境、氣候條件和地形相同或類似。

2.2.2 輸電線路

（1） 電磁場(chǎng)

輸電線路環(huán)境工頻電場(chǎng)、磁場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)量起點(diǎn)選擇導(dǎo)線弛垂最大處線路中心的地面投影，測(cè)量方向垂直于線路走向，測(cè)點(diǎn)間距為5 m，測(cè)至邊導(dǎo)線地面投影點(diǎn)外50 m處。分別測(cè)量距地1.5 m處的電場(chǎng)強(qiáng)度垂直分量、磁場(chǎng)強(qiáng)度垂直分量和水平分量［4］，測(cè)試路徑見圖3。

在送變電設(shè)施正常工作時(shí)間內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，若儀表讀數(shù)穩(wěn)定，測(cè)量讀數(shù)為穩(wěn)定時(shí)儀表讀數(shù)；若儀表讀數(shù)波動(dòng)，則每一分鐘讀1個(gè)數(shù)，取 5 min的平均值為測(cè)量讀數(shù)［5］。

（2）無線電干擾

無線電干擾值的監(jiān)測(cè)與工頻電場(chǎng)、磁場(chǎng)強(qiáng)度監(jiān)測(cè)同步進(jìn)行，在輸電線路測(cè)試路徑上以2nm處為測(cè)量0.5 MHz頻率的干擾水平（其中n＝0，1，2，…，11等正整數(shù)）；在路徑 20 m 處 監(jiān)測(cè) 0.15、0.25、 1.0、 1.5、 3.0、6.0、10、15和30 MHz各頻率的無線電干擾水平值。測(cè)試路徑見圖4。

在送變電設(shè)施正常工作時(shí)間內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，若儀表讀數(shù)穩(wěn)定，測(cè)量讀數(shù)為穩(wěn)定時(shí)的儀表讀數(shù)；若儀表讀數(shù)波動(dòng)，則每半分鐘讀1個(gè)數(shù)，取10 min的平均值為測(cè)量讀數(shù)，并詳細(xì)記錄測(cè)量時(shí)的天氣情況［6］。

2.2.3 變電站

（1） 電磁場(chǎng)

變電站的工頻電場(chǎng)、磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量選擇高壓進(jìn)線一側(cè)，以變電站圍墻為起點(diǎn)，測(cè)至圍墻外500 m處，測(cè)點(diǎn)間距5 m。分別測(cè)量地表和距地面1.5 m高處的電場(chǎng)強(qiáng)度垂直分量、磁場(chǎng)強(qiáng)度垂直分量和水平分量。測(cè)試路徑見圖5。

（2）無線電干擾

在上述測(cè)試路徑上，以2nm處測(cè)量0.5 MHz頻率的干擾水平 （其中n＝0，1，2，…，11等正整數(shù)）；在路徑 20 m處監(jiān)測(cè) 0.15、0.25、 1.0、 1.5、3.0、 6.0、 10、15 和 30 MHz各頻率的無線電干擾水平值。測(cè)試路徑見圖6。

3 電磁輻射污染防治對(duì)策

3.1 嚴(yán)格執(zhí)行法律法規(guī)政策

嚴(yán)格執(zhí)行電磁輻射污染防治政策法規(guī)是對(duì)各類電磁輻射源進(jìn)行有效管理的前提［7］。應(yīng)認(rèn)真貫徹落實(shí)電磁輻射管理制度，實(shí)行嚴(yán)格的使用許可證制度，嚴(yán)厲查處無證單位違法行為，將所有電磁輻射體使用單位納入輻射監(jiān)管范圍；并嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)制度，加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測(cè)及監(jiān)理工作，確保環(huán)境影響評(píng)價(jià)中的有關(guān)防治措施落到實(shí)處，并把好驗(yàn)收關(guān)口。

3.2 優(yōu)化輸變電設(shè)施設(shè)計(jì)

合理布置主變壓器位置，有效利用墻壁阻擋及距離衰減，合理選擇導(dǎo)線排列相序和導(dǎo)線截面，使導(dǎo)線半徑或等值半徑不小于引起電暈的半徑［8］，合理選擇對(duì)地高度等，以減小工頻電場(chǎng)、工頻磁場(chǎng)、無線電干擾的影響。

3.3 加強(qiáng)輸變電設(shè)施周圍綠化

對(duì)運(yùn)輸?shù)缆返忍厥獾攸c(diǎn)，可通過種植物來減少線路產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度［2］。夏季時(shí)，樹木和灌木枝具有顯著導(dǎo)電性，實(shí)驗(yàn)表明，3～4 m高的植物可將地面1.8 m高處電場(chǎng)強(qiáng)度降低至 1/3～1/4。

3.4 合理選址選線

變電站布局和線路路徑選擇應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)匾?guī)劃和周邊環(huán)境要求，盡量避開沿民房、學(xué)校等環(huán)境保護(hù)目標(biāo)。同時(shí)線路跨越公路、河流和其他線路時(shí)，嚴(yán)格按照 《110～500 kV架空送電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DL/T5092—1999）要求進(jìn)行跨越。

3.5 其他改善措施

加強(qiáng)施工管理；采用地下式變電站和入地光纜的供電方式等。

4 輸變電設(shè)施電磁輻射環(huán)評(píng)中存在的問題

4.1 電磁場(chǎng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)缺乏針對(duì)性

《500 kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T24-1998）分別以4 kV·m-1和0.1 mT作為工頻電場(chǎng)和工頻磁場(chǎng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)）。110、220及330 kV輸變電工程參照此標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，即不同電壓等級(jí)的輸變電設(shè)施執(zhí)行同一評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

一般情況下，低電壓等級(jí)輸變電設(shè)施電磁場(chǎng)強(qiáng)度均小于500 kV的適用標(biāo)準(zhǔn)限值。為使評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)更具針對(duì)性和參考性，不同電壓等級(jí)應(yīng)采用不同評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，低電壓等級(jí)設(shè)施宜采用適當(dāng)嚴(yán)格的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 對(duì)評(píng)價(jià)范圍理解存在誤區(qū)

《500 kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T24—1998）規(guī)定：輸電線路評(píng)價(jià)范圍為走廊兩側(cè)30 m帶狀區(qū)域。

要特別注意評(píng)價(jià)范圍是 “走廊”兩側(cè)30 m帶狀區(qū)域，并非 “邊導(dǎo)線”兩側(cè)30 m帶狀區(qū)域，兩者概念有本質(zhì)區(qū)別?！冻鞘须娏σ?guī)劃規(guī) 范 》 （GB50293—1999） 第 2.0.9 條 規(guī) 定［9］，“高壓架空線路走廊”指在計(jì)算導(dǎo)線最大風(fēng)偏和安全距離情況下，35 kV及以上高壓架空電力線路兩邊導(dǎo)線向外側(cè)延伸一定距離所形成的兩條平行線之間的專用通道。

4.3 類比監(jiān)測(cè)與理論計(jì)算值可能存在較大差異

以輸電線路為例，電磁場(chǎng)強(qiáng)度與線路電流大小、布置方式、對(duì)地高度等多種因素有關(guān)。采用類比監(jiān)測(cè)所得數(shù)據(jù)有可能不是最大運(yùn)行電流下的場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)，其結(jié)果的準(zhǔn)確性受類比對(duì)象相似程度制約，可能導(dǎo)致與理論計(jì)算值的偏差。

為了盡量減小此種偏差，選擇類比對(duì)象及測(cè)量條件時(shí)，必須遵循第2.2.1節(jié)中提到的類比對(duì)象選擇原則。

4.4 對(duì)環(huán)境敏感點(diǎn)不同高度處電磁場(chǎng)強(qiáng)度分析不全面

輸電線路附近工頻電磁場(chǎng)強(qiáng)度隨離地高度的增加先增大，后減小，因此，若評(píng)價(jià)范圍內(nèi)存在高層居民住宅或高層辦公樓等具有一定高度的環(huán)境敏感點(diǎn)，應(yīng)注意預(yù)測(cè)分析輸變電設(shè)施在不同高度處產(chǎn)生的電磁場(chǎng)強(qiáng)度，以便更加全面準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)環(huán)境影響是否超過標(biāo)準(zhǔn)限值，不宜只預(yù)測(cè)距地1.5 m高處電磁場(chǎng)強(qiáng)度值。

5 結(jié) 論

針對(duì)公眾普遍關(guān)注的輸變電設(shè)施環(huán)境影響問題，我國(guó)出臺(tái)了《500 kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》作為適用標(biāo)準(zhǔn)，并明確要求輸變電項(xiàng)目建設(shè)必須通過環(huán)境影響評(píng)價(jià)。該技術(shù)規(guī)范推薦的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度、工頻磁場(chǎng)強(qiáng)度限值嚴(yán)于大多數(shù)國(guó)家和國(guó)際組織的推薦限值，能夠滿足電磁安全要求）［10］。

輸變電設(shè)施周圍電磁環(huán)境受電壓等級(jí)、架設(shè)方式、相序排列和導(dǎo)線對(duì)地高度等多種因素影響。其環(huán)境影響預(yù)測(cè)方法可分為理論計(jì)算和類比監(jiān)測(cè)兩種。一般只要落實(shí)環(huán)評(píng)報(bào)告中提出的各項(xiàng)控制措施，輸變電設(shè)施周圍的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度和無線電干擾都能滿足推薦限值要求。

在理論分析及項(xiàng)目實(shí)踐基礎(chǔ)上，筆者對(duì)當(dāng)前我國(guó)輸變電設(shè)施電磁輻射環(huán)評(píng)工作中存在的問題進(jìn)行了簡(jiǎn)要總結(jié)，如電磁場(chǎng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)缺乏針對(duì)性、對(duì)評(píng)價(jià)范圍理解存在誤區(qū)、類比監(jiān)測(cè)與理論計(jì)算值可能存在較大差異、對(duì)環(huán)境敏感點(diǎn)不同高度處電磁場(chǎng)強(qiáng)度分析不全面等，以期為后續(xù)同類問題深入研究提供思路。

［1］ 楊新村，沈 江，傅正財(cái)，等.輸變電設(shè)施的電場(chǎng)、磁場(chǎng)及其環(huán)境影響［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2007.

［2］ 鄔 雄，萬保權(quán).輸變電工程的電磁環(huán)境［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2009.

［3］ 傅正財(cái)，宋春燕.110 kV變電所環(huán)?；O(shè)計(jì)技術(shù)研究 ［M］.杭州：杭州市電力局、上海交通大學(xué)電氣工程系，2004.

［4］ 國(guó)家環(huán)境保護(hù)局.HJ/T24—1998 500 kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1998.

［5］ 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).DL/T988—2005高壓交流架空送電線路、變電站工頻電場(chǎng)和磁場(chǎng)測(cè)量方法［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005.

［6］ 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB/T7349—2002高壓架空送電線、變電站無線電干擾測(cè)量方法［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.

［7］ 龐西通.淺談電磁輻射污染的環(huán)境監(jiān)測(cè)與管理防護(hù)［J］. 科學(xué)之友， 2010（9）:75-76.

［8］ 顧向陽(yáng).變電站電磁輻射對(duì)環(huán)境影響的實(shí)證研究［J］. 電氣技術(shù)， 2008（8）:86-88.

［9］ 國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.GB50293—1999城市電力規(guī)劃規(guī)范［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999.

［10］ 鄭立中.高壓輸變電設(shè)施電磁輻射及其環(huán)境影響評(píng)價(jià)研究 ［J］.宿州學(xué)院學(xué)報(bào)，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，高級(jí)工程師，從事環(huán)境保護(hù)與評(píng)價(jià)工作。E-mail：jia.zhou@cea.fr