成都地区输变电工程电磁环境影响分析及其防护对策

时间：2024-07-28

南方，姜南希

(1.四川电力设计咨询有限责任公司，四川成都 610016;2.四川电力科学研究院，四川成都 610072)

0 引言

随着城市化进程的加快、经济的迅速发展以及居民生活水平的不断提高，成都地区社会用电量需求剧增。据统计，2009年、2010年成都主网最高负荷分别为5 074 MW和5 909 MW，截至2011年10月，成都主网最高负荷6 771 MW。2010年，成都中心城区最高负荷为2 527 MW，2011年高达3 196 MW，突破了成都电网的最高承载能力。由于对输变电工程电磁环境影响存在误解，担心输变电设施有“电磁辐射”，部分居民阻挠城区输变电工程的建设，导致成都中心城区5年未能新建变电站，严重影响了成都地区的电网安全运行水平。

目前，成都城区的输变电工程电压等级都为110 kV和220 kV。为准确了解城区输变电工程电磁环境影响状况，通过对成都地区110 kV、220 kV各类型变电站、多种架线形式的输电线路产生的工频电磁场、无线电干扰进行实测和分析，研究和讨论成都地区输变电工程产生的电磁环境影响，并对成都电网建设提出相应的建议。

1 输变电工程电磁环境监测内容及方案

1.1 变电站监测方案

变电站工频电磁场监测的布点方案是:变电站四周围墙外5 m处，以及以距围墙5 m为起点，直至监测到接近环境背景值为止的监测断面。无线电干扰监测的方案是:避开高压进出线的一侧围墙起，以2nm(n=1，2，3…)处为测量点，同时在离围墙20 m处布设一个测点，测量频率为 0.15、0.25、0.5、1.0、1.5、3.0、6.0、10、15、30 MHz。

1.2 输电线路监测方案

输电线路架空线路工频电磁场监测方案是:在档距中央导线弛垂最大处线路中心的地面投影点为测试原点，沿垂直于线路方向进行，测点间距为5 m，直至监测到接近环境背景值。无线电干扰监测方案是在上述路径上以2nm(n=1，2，3…)为测量点，测量频率为0.5 MHz;同时在离边线外20 m处布设一个测点，测量频率为0.15、0.25、0.5、1.0、1.5、3.0、6.0、10、15、30 MHz。

埋地电缆监测方案是:以电缆沟中心线为测试原点，沿垂直于电缆线路方向进行，测点间距为5 m，直至监测到接近环境背景值。无线电干扰监测方案是在上述路径上以2nm(n=1，2，3…)为测量点，测量频率为0.5 MHz;同时在离电缆沟边线20 m处布设一个测点，测量频率为 0.15、0.25、0.5、1.0、1.5、3.0、6.0、10、15、30 MHz。

2 输变电工程电磁环境影响评价标准

输变电工程在运行期间的主要环境影响因子为工频电磁场和无线电干扰。由于种种原因，中国高压输变电工程的相关环境标准尚未制定。依据国家环保部制定的《500 kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》(HJ/T 24－1998)，推荐以4 kV/m作为居民区工频电场强度评价标准;推荐以国际辐射保护协会(IRPA)关于公众全天辐射时的工频限值100 μT作为工频磁感应强度评价标准。

高压输电线路的无线电干扰限值执行《高压交流架空送电线无线电干扰限值》(GB 15707－1995)规定，在距线路边导线投影20 m、测试频率为0.5 MHz、好天气条件下的无线电干扰限值如表1所示。在输变电工程环境影响评价中，变电站的无线电干扰限值一般参照执行该标准。

表1 无线电干扰限值

3 成都地区电磁环境实测与分析

3.1 不同区域电磁环境背景值实测及分析

由于地球自身会产生一定的电磁场，再加上电磁科学技术的进步和应用，使得人类生活在一个电磁环境之中。若避开输变电、无线电干扰等设施，对成都地区不同区域的电磁环境背景进行了现场测量，数据见表2。

表2 不同区域电磁环境监测结果

监测数据表明，成都地区工频电磁场、无线电干扰背景值均处于较低水平，远远低于国家标准。中心城区的工频磁场较郊区大，这主要是因为中心城区经济发达，人口密集，各种家用电器、办公设备等都可能影响工频电磁场。

3.2 变电站周围电磁环境实测结果及分析

目前成都地区变电站按照建设形式可分为户外变电站和户内变电站。本次测量分别选取成都地区具有一定代表性、正常投入运行的220 kV和110 kV户外、户内变电站作为研究对象，变电站周围的电磁环境监测数据见表3，其中无线电干扰值为距离变电站围墙20 m处，频率为0.5 MHz、好天气条件下的监测值。各变电站监测断面上实测的工频电场强度和工频磁感应强度分别见图1、图2。

图1 变电站工频电磁监测结果

图2 变电站工频磁场监测结果

从监测结果可以看出，变电站外工频电磁场最大值的位置一般都位于其架空出线或电缆出线侧，这也说明了变电站周围较高的工频电磁场是由其高压出线引起的［1］。除因220 kV塘坎街户内变电站周围建筑物较多，监测断面无法避开电缆沟的影响外，户内变电站产生的工频电磁场比户外变电站小，且户内变电站外的工频电场很小，接近环境背景值，这主要是因为户内变电站设备都布置在室内，建筑物的屏蔽作用可有效降低工频电磁场，但无论是哪种变电站，其工频电场强度和工频磁感应强度都远小于国家标准限值，且随着距离的增加，工频电磁场衰减很快，在距离变电站围墙30 m外已基本相当于环境背景值。从监测数据还可看出，在距变电站围墙20 m处，频率为0.5 MHz、好天气条件下的无线电干扰值均小于相应的标准限值。

3.3 输电线路周围电磁环境实测结果及分析

目前成都地区的输电线路有架空线路和埋地电缆两种方式。架空线路有同塔双回、单回线路两种架线方式。随着城市中心城区土地资源的日益紧张，再加上架空线路难免会对城市景观产生一定的影响，成都市电力部门在中心城区逐渐采用埋地电缆方式来敷设高压线路。成都市埋地电缆目前主要埋设方式有电缆沟和电缆隧道两种。本次测量分别选取成都城区具有一定代表性、正常投入运行的220 kV和110 kV架空线路和埋地电缆作为研究对象，架空线路的电磁环境影响监测数据见表4，其中无线电干扰值为距线路边导线投影20 m、频率为0.5 MHz、好天气条件下的监测值。架空线路产生的工频电场、工频磁场变化趋势见图 3、图 4、图 5、图 6。埋地电缆的电磁环境影响监测值见表5，其中无线电干扰值为距电缆沟边线20 m、频率为0.5 MHz、好天气条件下的监测值。

表3 城区各类变电站周围电磁环境监测结果

表4 各类输电线路电磁环境监测结果

表5 埋地电缆电磁环境监测结果

从监测数据可以看出，架空输电线路产生的工频电磁场、无线电干扰最大值均小于国家标准限值。工频电场强度最大值一般出现在距离线路边导线5 m以内，工频磁感应强度最大值一般位于边导线内。工频电磁场随着距线路中心的距离增加而迅速衰减，当距线路中心30 m时已接近环境背景值。同塔双回输电线路的工频电场强度有可能比单回输电线路的小，甚至会出现220 kV同塔双回线路的工频电磁场比110 kV单回线路的工频电磁场小，这主要是因为架空输电线路的电场强度不仅取决于线路的电压等级，在很大程度上还受到塔型结构、导线类型、弧垂高度及导线相序等设计参数的影响，同塔多回路线路采用逆相序排列时，可显著降低地面工频电磁场［2－5］。

埋地电缆产生的工频电磁场、无线电干扰均满足国家标准要求。电缆周围的工频电场远小于架空线路，且不随距离电缆沟的距离变化，基本与环境背景值在同一个水平上，这是因为电缆外层的金属屏蔽层和铠装层可以有效地屏蔽电缆带电芯线在周围所产生的电场。埋地电缆产生的工频磁感应强度随着距电缆沟距离增加而迅速衰减，当距离电缆沟中心10 m时已经接近环境背景值。因此，埋地电缆基本不对环境产生影响。

图3 110 kV输电线路工频电场强度监测结果

图4 220 kV输电线路工频电场强度监测结果

图5 110 kV输电线路工频磁感应强度监测结果

图6 220 kV输电线路工频磁感应强度监测结果