根據高壓變電站的監測、調查與分析,依據國家關於電磁輻射環境評價要求,對深圳鵬城變電站在運行期間引起的電磁輻射水平進行評價,得出結論500kV高壓輸電線路兩側25m範圍內對環境有一定的影響,並提出環境保護汙染防治措施與建議,以達到防止電磁輻射汙染、保護環境和保護從業人員及公眾健康。
隨著我國電力工業的發展,500kV變電站(所)建設規模不斷擴大,近年來許多城市進行供電電力網的改建擴建,由高壓輸電線路產生的電磁輻射必然對環境造成汙染。因此,電磁輻射對環境影響的研究具有非常重要的工程應用價值和學術意義。
1變電站的電磁汙染
現代電力網的電磁效應主要通過電場、磁場和電暈三種形式發生的。
①電場特性:載流輸電線在周圍空間產生電場,有如下特性:場強度與輸電線相對於大地的電壓成正比;場中的導電物體(建築物、樹林等)會使電場嚴重畸變,從而產生一定的屏蔽;三相交流輸電排列方式不同,電場強度不同(導線水平排列,場強影響範圍最大;正三角排列次之;倒三角排列時最小)。提高輸電線架設高度、可減少地面強度。
②磁場特性:磁場強度的大小與電流大小有關,與電壓無關;50Hz或60Hz的磁場能很容易穿透大多數物體(建築物或人),且不受這些物體的幹擾。從理論上講,由於三相變流輸電線中各相電流的有效值相等,相位互差120°,所以在距輸電線較遠外產生的磁場相互抵消,近似為零。一般重點研究電場。
③電暈特性:當導線表面的電場強度超過空氣擊穿強度時,就產生電暈放電。這時,導線表面的電場強度一般達到30kV/cm以上,只有高壓輸電線路導線表面才有如此巨大的電場強度,因此,電暈放電多發生在高壓輸電線路上。電暈放電首先受線路自身狀況的影響.
例如,電壓越高,電暈放電就越強;導線直徑越大,電暈放電就越弱;導線表面光潔度越高,放電也就越弱。其次,電暈放電還與環境因素有關,空氣汙染越嚴重,電暈放電就越強;相對空氣溼度越大,風速越大,電暈放電就越強。在降雨、降雪時,電暈放電加劇。在環境空氣品質較差的天氣條件惡劣時,電暈放電總是比較強烈。
2變電站電磁輻射對環境影響的實證研究
2.1測量方式
監測標準按《輻射環境保護管理導則電磁輻射監測儀器和方法》(H3lT 10.2-1996)執行。在送變電設施正常工作時間內進行測量,測點連續測5次,每次測量時間大於15s,讀取穩定狀態的最大值。若指針擺動較大,適當延長測量時間。
2.2測量布點
站內布點在主控室操作人員的工作位置,測量部位距地面1.5 m。站外布點在圍牆四周0m、10m、20m、30m、40m、50m。
測量每個距地面1.5m處測點電場強度的垂直分量和磁場強度的垂直分量和水平分量。 對評價範圍內的環境電磁輻射水平進行定量分析評價,以及電磁輻射防護措施進行論證。 對變電站及線路周圍的居民區、學校、機關、重要建築物等環境敏感點,以及變電站內的工作人員進行調查。本次研究監測了深圳鵬城500kv變電站。
2.3檢測結果分析
根據測試結果,所有測點的磁場強度均能滿足標準要求。
2.4變電站電磁輻射影響評價
以上測量結果反映了被測變電站及線路的電磁輻射現狀,包括工程電磁輻射的影響,也包括其他輻射及自然本地的影響。
鵬城500 kV變電站,該變電站周圍的地形相對較為平坦,排除輸電線下方的測量值,牆外10m處測得得最大電場強度為3.91kV/m。50m範圍內均小於4kV/m,磁場強度最大值為0.0013mT;電磁場隨距離呈下降趨勢。變電站的電場強度基本隨距離的增加而下降,磁場強度的環境影響甚微。
3變電站電磁輻射的防護措施
當今,電力網電壓等級不斷提高,電磁汙染潛在危害亦越來越受到重視。高壓和超高壓電力網的電磁汙染防護措施主要有:
①對人體影響的減緩措施:為避免電磁輻射對人體的影響,應從輸變設計和勞動保護兩方面採取措施。例如,提高導線對地的高度,雙迴路導線逆相布置,高低壓導線分層架設等措施,會獲得降低地面強度的效果。在運行中對工作人員採取局部屏蔽與限制工作時間等防護措施,以減少電磁輻射對人體的影響。
②對通訊線路幹擾的消除措施:對通訊線路的影響有靜電感應和電磁應兩方面。輸電線路正常運行時,在鄰近的與其平行的通訊線路產生感應電荷。感應電荷與輸電電壓成正比,還與通訊線路與輸電線路的距離及相互位置有關。
同樣,輸電線路的交變磁場也會在鄰近的平行通訊線路上產生互感電壓,其大小與電流強度和鄰近的平行通訊線路的長度成正比。 計算與實測表明,在正常情況下距輸電線50m以內,電場影響較大,是幹擾正常通訊的主要因素,而磁場影響很小。
當間距增大,電場影響顯著下降,到100m之外時,磁場影響是主要因素。而電場影響可忽略不計。當通訊線上的感應電壓超過弱電設備絕緣的擊穿電壓時,就可能損害設備和人身安全。
③對無線電與電視的幹擾:輸電線對無線電與電視的幹擾主要是指電暈放電引起的幹擾。一般在大於200m處,幹擾電場可以忽略不計。無線電雜音的強度受天氣影響較大,一般只在惡劣的天氣條件下電網才會對距它很近且信號很弱的無線電與電視產生幹擾。
為了避免架空電力線對通訊線的幹擾,設計時應從導線選擇和連接等方面考慮,無論是單導線還是分裂導線,均應使導線半徑或等值半徑等於或大於引起電暈的半徑。
4 小結
從變電站周圍的電磁場強度的分布來看,變電站所處地形大多為丘陵地帶和坡地。地處城區的變電站周圍人口密集,高大建築物參差不齊,地面場強分布不均勻,但從規律上看,場強隨遠離變電站的距離增加呈下降趨勢。
在線監測說明超高壓變電站設施在正常運行時,周圍無進出線區域的電磁輻射小於環保評價標準,不會對操作人員和公眾的健康造成危害。在有線路進出較多的區域,其下方受高壓輸電線的影響,電場強度有超標現象,但超標點周圍無人員居住。
據理論模式計算,500kV的線路在走廊兩側25m以外,電場強度滿足評價標準;500kV高壓輸電線路兩側25m範圍內對環境有一定的影響,但線路一般位於農村地帶,對人群健康無重大影響。
(本文選編自《電氣技術》,原文標題為「變電站電磁輻射對環境影響的實證研究」,作者為顧向陽。)