輸變電工程電磁環(huán)境影響因素分析與對(duì)策

張友泉 ，王 飛 ，王紹燦 ，王 慶

（1.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司，山東 濟(jì)南 250001；2.泰安供電公司，山東 泰安 271000）

0 引言

目前，山東電網(wǎng)已形成以500 kV為主網(wǎng)架、220 kV為市域電網(wǎng)主網(wǎng)架的超高壓、大容量、高參數(shù)、高自動(dòng)化的大型現(xiàn)代化電網(wǎng)。 到2020年，山東電網(wǎng)將依托國(guó)家特高壓工程主網(wǎng)架，建成以特高壓交直流落點(diǎn)為重要支撐，以覆蓋全省所有市地的500 kV電網(wǎng)為主網(wǎng)架、220 kV電網(wǎng)為市域電網(wǎng)主網(wǎng)架的智能電網(wǎng)。近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)工程的環(huán)保要求越來(lái)越嚴(yán)格，民眾的環(huán)保意識(shí)增強(qiáng)，輸變電工程的環(huán)評(píng)工作越來(lái)越得到重視，主要針對(duì)500 kV輸變電工程的電磁環(huán)境影響因素進(jìn)行分析，并提出相關(guān)措施。

1 500 kV輸變電工程環(huán)境影響因素

500 kV輸變電工程環(huán)境影響主要因素是工程運(yùn)行期產(chǎn)生的工頻電場(chǎng)、工頻磁場(chǎng)、無(wú)線電干擾和噪聲。而電力建設(shè)項(xiàng)目區(qū)別于一般建設(shè)項(xiàng)目的最主要的特點(diǎn)為電磁對(duì)環(huán)境的影響，本文主要指工頻電場(chǎng)、工頻磁場(chǎng)及無(wú)線電干擾對(duì)環(huán)境的影響［1］。

2 評(píng)價(jià)范圍及標(biāo)準(zhǔn)

2.1 評(píng)價(jià)范圍

變電站工頻電場(chǎng)、工頻磁場(chǎng)的評(píng)價(jià)范圍為變電站圍墻外500 m范圍內(nèi)區(qū)域，重點(diǎn)評(píng)價(jià)圍墻外100 m范圍內(nèi)的區(qū)域；無(wú)線電干擾站址圍墻外2 000 m內(nèi)的區(qū)域，重點(diǎn)評(píng)價(jià)圍墻外100 m范圍內(nèi)的區(qū)域。

輸電線路工頻電場(chǎng)、工頻磁場(chǎng)的評(píng)價(jià)范圍為以輸電線路邊導(dǎo)線外50 m為界的帶狀區(qū)域，無(wú)線電干擾為以輸電線路兩側(cè)2 000 m帶狀區(qū)域，重點(diǎn)評(píng)價(jià)邊導(dǎo)線兩側(cè) 100 m 帶狀區(qū)域［2］。

2.2 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

工頻電場(chǎng)、工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度執(zhí)行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》推薦的4 kV/m、0.1 mT的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求；無(wú)線電干擾值按照GB15707—1995《高壓交流架空送電線無(wú)線電干擾限值》的規(guī)定，在距邊相導(dǎo)線投影20 m距離處、測(cè)試頻率為0.5 MHz晴好天氣條件下，500 kV輸電線路無(wú)線電干擾值小于55 dB（μV/m）的限值要求，500 kV變電站參照該標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

3 500 kV變電站的環(huán)境影響

由于電力設(shè)施在空間產(chǎn)生的電磁影響較為復(fù)雜，目前國(guó)家也沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)范的計(jì)算模式。目前，我國(guó)的500 kV變電站的設(shè)計(jì)大部分采用國(guó)家電網(wǎng)公司的通用設(shè)計(jì)規(guī)范，變電站的布置型式在一定程度上有相似性，規(guī)模、布局及采用的設(shè)備型號(hào)也類似。因此，針對(duì)500 kV變電站運(yùn)行期產(chǎn)生的電磁影響，主要通過(guò)類比一個(gè)已經(jīng)運(yùn)行的類似規(guī)模、地形條件相似的變電站來(lái)預(yù)測(cè)［2］。如山東省平原地區(qū)建設(shè)規(guī)模為2×1 000 MVA主變，500 kV、220 kV均采用GIS配電裝置的500 kV變電站，就可采用位于江蘇省蘇州市的500 kV木瀆變電站進(jìn)行類比預(yù)測(cè)。

監(jiān)測(cè)斷面選擇木瀆變電站高壓配電裝置出線側(cè)圍墻外。工頻電場(chǎng)、工頻磁場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)以圍墻外5 m為起點(diǎn)，每隔5 m布設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)至圍墻外60 m。

圖1 500 kV木瀆變電站工頻電場(chǎng)強(qiáng)度變化趨勢(shì)圖

圖2 500 kV木瀆變電站工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度變化趨勢(shì)圖

無(wú)線電干擾監(jiān)測(cè)點(diǎn)以圍墻外1m為起點(diǎn)，每隔2n（n 取 0～6）布設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)至圍墻外 64 m［3］。

從圖1～3的監(jiān)測(cè)結(jié)果可見，隨著距離的增加，500 kV變電站圍墻外的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度、工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化呈衰減的趨勢(shì)，變電站圍墻外其監(jiān)測(cè)值均能滿足4 kV/m、0.1 mT的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求。變電站圍墻外20 m處的無(wú)線電干擾監(jiān)測(cè)值可滿足55 dB的限值要求。 因此，500 kV變電站圍墻外一般不需要采取設(shè)計(jì)規(guī)范以外的技術(shù)措施來(lái)滿足環(huán)境影響評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

圖3 500 kV木瀆變電站無(wú)線電干擾變化趨勢(shì)圖

4 500 kV輸電線路的環(huán)境影響

500 kV輸電線路運(yùn)行產(chǎn)生的工頻電場(chǎng)、工頻磁場(chǎng)、無(wú)線電干擾主要由導(dǎo)線的線間距離、導(dǎo)線對(duì)地高度、導(dǎo)線型式和線路運(yùn)行工況（電壓、電流等）決定的。 考慮線路對(duì)地面人員的影響，結(jié)合周圍環(huán)境保護(hù)目標(biāo)高度，預(yù)測(cè)離地面1.5 m處的工頻電場(chǎng)、工頻磁場(chǎng)及離地面2 m處的無(wú)線電干擾［2］。

預(yù)測(cè)計(jì)算采用HT/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》中推薦的計(jì)算方法，以典型設(shè)計(jì)的塔型SZ1為例，選擇SZ1設(shè)計(jì)塔型的典型計(jì)算參數(shù)（圖4）代入計(jì)算。

圖4 SZ1塔型的參數(shù)

線路的導(dǎo)線按4×JL/LB20A-630/45導(dǎo)線外徑33.6 mm，分裂間距500 mm選取，排列相序按A-BC、C-B-A考慮。 電壓按525 kV（額定電壓上浮5%），電流按1 100 A考慮。線路的架設(shè)高度按居民區(qū)的架設(shè)高度導(dǎo)線對(duì)地高度14 m、非居民區(qū)的架設(shè)高度11 m進(jìn)行考慮計(jì)算其運(yùn)行產(chǎn)生的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度、工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度及無(wú)線電干擾。計(jì)算結(jié)果分別見圖5、圖6、圖7所示。輸變電工程在設(shè)計(jì)中，常采用多個(gè)塔型，計(jì)算時(shí)，不需要將每個(gè)塔型都進(jìn)行計(jì)算。由于較大的塔型工頻電場(chǎng)計(jì)算值較大，較小的塔型無(wú)線電干擾計(jì)算值較大，而工頻磁場(chǎng)一般不會(huì)成為制約因素，因此在具體工程的理論計(jì)算時(shí)，只需選擇較大和較小各一種塔型進(jìn)行計(jì)算。

圖5 500 kV線路工頻電場(chǎng)強(qiáng)度預(yù)測(cè)分布曲線

圖6 500 kV線路工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度預(yù)測(cè)分布曲線

圖7 500 kV線路無(wú)線電干擾預(yù)測(cè)（80%）分布曲線

由圖5可見，線路按照設(shè)計(jì)規(guī)程中要求的居民區(qū)14 m的架設(shè)高度架設(shè)時(shí)，由于500 kV輸電線路工程拆遷的控制要求為線路兩側(cè)邊導(dǎo)線5 m范圍內(nèi)的民房，而線路邊導(dǎo)線外5 m范圍外部分區(qū)域地面1.5 m高度處的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度大于4 kV/m，不能滿足4 kV/m的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求，因此僅按500 kV設(shè)計(jì)規(guī)程要求進(jìn)行500 kV輸電線路架設(shè)不能滿足4 kV/m的環(huán)境影響評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求。到距線路中心19 m（即邊導(dǎo)線外9.35 m）時(shí)，地面1.5 m高度處的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度方可滿足4kV/m的環(huán)境影響評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求。

由圖6、圖7可見，500 kV輸變電線路的工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度遠(yuǎn)小于0.1 mT，線路邊導(dǎo)線外20 m（即距線路中心29.65 m）處的無(wú)線電干擾也遠(yuǎn)小于55 dB（μV/m），工頻磁場(chǎng)及無(wú)線電干擾不會(huì)成為其環(huán)保制約因素。

5 500 kV線路工程所采取的環(huán)保措施分析

由于500 kV線路按照居民區(qū)14 m的架設(shè)高度要求架設(shè)時(shí)，線路邊導(dǎo)線外5 m范圍外部分區(qū)域地面1.5 m高度處的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度大于4 kV/m，為使線路邊導(dǎo)線外5 m范圍之外，線路下方地面1.5 m高度處的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度能滿足環(huán)保要求，需提高導(dǎo)線架設(shè)高度［5］。

圖8為線路導(dǎo)線提高到17 m后線路下方的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算結(jié)果。

圖8 500 kV線路工頻電場(chǎng)強(qiáng)度預(yù)測(cè)分布曲線

由圖8可見，當(dāng)線路導(dǎo)線高度提高到17 m后，線路邊導(dǎo)線外5 m（即距線路中心14.65 m）范圍內(nèi)地面1.5 m高度處的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度可全部滿足4 kV/m的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求。由于目前針對(duì)500 kV輸變電工程的拆遷主要有工程拆遷及環(huán)保拆遷2個(gè)手段。工程拆遷的控制要求為線路兩側(cè)邊導(dǎo)線5 m范圍內(nèi)的民房，環(huán)保拆遷的范圍為線路運(yùn)行時(shí)的場(chǎng)強(qiáng)超標(biāo)區(qū)域（大于4 kV/m的區(qū)域）。在提高了線路架設(shè)高度后，工程拆遷之外的區(qū)域其運(yùn)行的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度將全部滿足4 kV/m的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求，工程將不存在環(huán)保拆遷。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)500 kV輸變電工程的理論分析計(jì)算和類比監(jiān)測(cè)得知，500 kV變電站圍墻外一般不需要采取設(shè)計(jì)規(guī)范以外的技術(shù)措施來(lái)滿足環(huán)境影響評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。500 kV輸電線路在將導(dǎo)線架設(shè)高度提高至居民區(qū)17 m以上時(shí)，按照線路設(shè)計(jì)規(guī)程拆遷線路兩側(cè)邊導(dǎo)線5 m范圍內(nèi)民房后，線路的工頻電場(chǎng)、工頻磁場(chǎng)和無(wú)線電干擾均能滿足環(huán)境影響評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，不需要再采取加大拆遷范圍等其他措施，有效減少了環(huán)保拆遷時(shí)的民事糾紛和拆遷時(shí)的投資。

［1］趙剛，楊光俊，李曉琴.輸變電工程電磁影響及其環(huán)境影響評(píng)價(jià)問(wèn)題的探討［J］.電力環(huán)境保護(hù)，2007，23（4）：16-19.

［2］HJ/T24—1998 500kV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］.

［3］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］.

［4］GB/T7349—2002高壓架空送電線、變電站無(wú)線電干擾測(cè)量方法［S］.

［5］王守禮.高壓輸電線路的環(huán)境保護(hù)［J］.云南電力技術(shù)，2004，32（2）：13-16.