（环境工程专业论文）电网电磁环境评价指标及预测模型的研究.pdf

华北电力大学硕士论文摘要 摘要 随着国内电力需求的增加，推动了电网建设向更大规模发展。随之产生的 电磁环境问题就受到了社会各界广泛的重视，结合当前国内高压输电线下电磁 辐射环境影响指标不完善的情况，本研究参阅了国内外现行的电磁辐射标准和 计算方法，使用ma t l a b自 行设计开发计算软件，计算高压输电线下的电磁辐射 强度，通过与漫昆输变电工程实测和理论数据对比，并根据实际数据预测分析 了湛江中粤能源有限公司5 0 0 k v奥港线以双回路输电线下电磁环境指标， 分别验证 了软件对单、双回路预测计算的可靠性和准确性. ， 结合软件计算得出的数据和 线下横向分布图，确定关键参数，分析高压输电线下电磁辐射环境影响评价指 标。 关键词:电磁辐射，高压输电线路，电磁环境评价指标 abs t ract wi t h t h e i n c r e a s e o f n a t i o n a l e l e c t r i c p o w e r d e m a n d , w h i c h p r o m o t e s t h e e l e c t r i c n e t w o r k e s t a b l i s h t o d e v e l o p l a r g e r s c a l e . f o l l o w i n g a s t h e e l e c t r o m a g n e t i s m e n v i r o n m e n t p r o b l e m w i l l b e r e g a r d e d b y s o c i e t y e x t e n s i v e l y . a s s o c i a t e d w i t h t h e i n c o m p l e t e c o n d i t i o n o f e l e c t r o m a g n e t i s m r a d i a t i o n e n v i r o n m e n t e f f e c t i n d e x o f h i g h v o l t a g e t r a n s mi s s i o n l i n e , t h e e l e c t r o m a g n e t i s m r a d i a t i o n s t a n d a r d a n d c a l c u l a t i o n me t h o d t h a t c a r r i e d o u t h o me a n d a b r o a d a r e c o n s u l t e d i n t h i s w o r k . t h e c a l c u l a t i o n s o f t w a r e i s d e s i g n e d a n d d e v e l o p e d t o c a l c u l a t e t h e e l e c t r o m a g n e t i s m r a d i a t i o n i n t e n s i t y a b o v e h i g h v o l t a g e t r a n s m i s s i o n l i n e . wi t h t h e c o m p a r i s o n o f a c t u a l m e a s u r e m e n t i n ma n k u n t r a n s f o r m a t i o n p r o j e c t a n d t h e o r y d a t a a n d a c c o r d i n g t o t h e a c t u a l d a t a p r e d i c t e d , t h e e l e c t r o m a g n e t i s m e n v i r o n m e n t i n d e x o f t w o - c i r c u i t t r a n s m i s s i o n l i n e o f 5 0 0 k v y u e g a n g l i n e o f z h a n j i a n g z h o n g y u e e n e r g y c o m p a n y l i m i t e d i s a n a l y z e d , i t s a u t h e n t i c i t y a n d a c c u r a c y a r e a l s o v e r i f i e d . t h e c r i t i c a l p a r a m e t e r i s d e f i n e d a s s o c i a t e d w i t h t h e c a l c u l a t e d d a t a a n d b e l o w - t h e - l i n e c r o s s p r o f i l e . .e l e c t r o m a g n e t i s m r a d i a t i o n e n v i r o n m e n t e f f e c t e v a l u a t e i n d e x o f h i g h v o l t a g e t r a n s m i s s i o n l i n e i s a n a l y z e d . j i n x u - d o n g ( s c h o o l o f e n v i r o n m e n t a l s c i e n c e 学校可允许学位论文被查阅或借阅; 学校可以 学术交流为 目 的， 复制赠送和交换学位论文; 同意学校可以 用不同 方式在不同 媒体上发表、 传播学 位论文的全部或部分内容。 港密的学位论文在解密后遵守此规定 ) 作者签名: 导师签名: 日期:日期: 华北电 力大学硕士学位论文 第一章 引 言 1 . 1 研究背景 一个经济高度发展的国家， 必然有强大的输配电线路作为基础保障， 即雄厚的 动力保障。据相关部门统计 2 0 0 6 年上半年我国社会用电量共 1 3 1 1 1 .2 3 亿千瓦时， 比2 0 0 5 年同期增长 1 2 . 8 9 %。其中，第一、二、三产业和城乡居民生活用电量分别 增长9 . 3 1 %, 1 3 . 2 8 %, 1 0 . 3 9 % 和 1 3 .4 3 % 。 工业用电量为9 8 3 1 . 1 1 亿千瓦时， 其中轻、 重工业用电量同比分别增长9 . 6 9 % 和1 4 .2 0 %。 最高用电负荷增长率比用电量增长率 高2 个百分点。 全国统调最高用电负荷合计3 4 6 9 3 万千瓦，同比增长1 5 . 7 9 % ; 统调 用电量为 1 1 0 2 5 . 9 5亿千瓦时，同比增长 1 3 . 7 8 %。以上数据表明，我国正处于用电 负荷高速增长时期。 然而，电力需求的不断增加， 必将推动电力技术日 益向高电 压、 大机组、 大电 网发展。理论上，输电线路的输电能力与输电电压的平方成正比，输电电 压提高一 倍，输送功率的能力将提高4 倍。电网的发展历史表明，各国在选择更高一级电压 时， 通常使相邻两个输电电压之比 等于 2 ，多数是大于 2 ，这样可使输电网的输送 能力提升4 倍以上。实践证明，以 这样的电 压级差构成的电网才可能经济合理，并 适宜于电网的 发展和服务区域范围 的 扩大川 . 用电负荷的强劲增长和电力规模的经济性是输电网从高压电网到超高压电网， 再到特高压电网发展的动力。高效率的大型、特大型发电机的建造和运行，以其为 基础建设的大容量规模的水电、火电和核电站 ( 厂)及其发电基地，需要大规模的 输电网络，并相应地提高输电电压才能更为有效的将电力从远方发电厂输送到负荷 中心。由于输电电压的提高，必然导致导线表面电场强度以及输电线路及设备周围 的空间电场强度有所提高，从而会因电晕现象和电场效应引起一系列“ 环境影响问 题”: ( 1 )在强电场中的生理、心里影响 ( 2 )无线电干扰: ( 3 )可听噪声: ( 4 )线路走廊问题; ( 5 )对空气的污染: ( 6 )对周围景色和市容的影响。 其中 主要对人影响大的是前四 个问 题2 1 工频电磁场对于人体健康的影响一直是一个有争议的问题，看法不一。在 加 华北电力大学硕士学位论文 世纪8 0 年代国际大电网会议 ( c i g r e ) 提出 对于电 场的 危险影响作了过高的 估计， 曾一时引起极大的反响，但是没有影响到这方面的工作的继续研究。 电磁波作为一种能量的传输方式， 照射到人的身体上， 必然是要有危害的， 电 磁辐射危害的一般规律是随着波长的缩短， 对人体的作用加大。研究发现，电磁场 的生物学活性随频率加大而递增，就频率对生物学活性而言，即微波超短波短 波中波长波，频率与危害程度成正比关系。现在的问题就是属于极低频( e l f ) 的工频电磁场 ( 5 0 -6 0 1 1 z ) 对人体影响有多大?多大的剂量和多久的时间作用在人 体是有害的?生活中极低频电磁波主要来源于不同电压等级的高压线和高压变电 站。在这些高压设施的周围存在着不同强度的极低频电磁波。表 1 - 1 列出某高压输 电线不同电力线最大场强值，表 1 - 2 为某高压送变电的最大场强值，通过表 1 - 1 和 表1 - 2 不难看出 一般情况3 1 表 1 - 1 不同高压电力线结构的最大场强 高压系统电压 瓜v 中心线下电场强度/ ( k v / m) 高压系统电压 / k v 中心线下电场强度/ ( k v/ m) 1 2 31 - 28 0 01 0 - 1 2 2 4 52 - 31 2 0 01 5 - 1 7 4 2 05 - 6 表 1 - 2 高压送变电站最大场强 最高系统电压 几v 母线下电场强度1 ( k v/ m) 最高系统电压 / k v 母线下电场强度1 ( k v / m) 5 -64 2 01 4 - 1 6 1 2 4 5 1 9 - 1 0 1 8 0 01 4 -1 6! 到目 前为止，工频电磁场对于人体健康的影响的研究方向主要是以下5 种: 1 ) 、对中枢神经的影响; 2 ) 、对心血管的影响; 3 ) 、对生育能力的影响; 4 ) 、对人的肿瘤的影响; 5 ) 、对心脏起搏器的影响。 同济医科大学在这方面作了大量的工作，其中，他们对于 1 5 0 名高压输电职工 进行8 年的动态观察，对2 6 7 名高压电作业的职工进行脑血流图检查，没有发现有 显著的变化。但是我国东北某市的一晚报 1 9 9 7年 6月曾报道的有关三姐妹因住在 高压输电线路附近而导致精神失常的事例，是我国首例工频电磁场与神经健康问 题 方面的报道。 国外的一些学者对于这方面也有很多的研究， p e r ry调查研究了高层楼 房居住的居民患精神忧郁症的居多， wi l s o n 认为长期接触工频电磁场是诱发精神忧 华北电力大学硕士学位论文 郁症的一个外部因素。 w e rt h e i m e r 和l e e p e r 的研究发现， 住在高压输电 线附近的儿 童患白 血病的多，也就是高压输电线的工作人员活着在高压输电线路附近长期工作 的人员的后代，患白血病的多，这就间接的说明了工频电磁辐射对于人类的遗传基 因染色体有影响。 在现代医学中认为，肿瘤的发生发展与细胞凋亡有很大的关系。北京市电力医 院在这方面进行了研究，对职业人员进行了检查，结果为，观察组的淋巴细胞凋亡 率最高7 4 %，最低3 4 %，平均 5 1 . 4 0 -+ 1 1 . 5 8 %;而对照组最高4 2 %，最低5 %,平均 2 6 .3 0 1 1 1 .8 2 %,观察组中工龄 1 1 -1 5 年6 例，淋巴细胞凋亡率为4 1 . 0 0 1 3 . 7 4 %, 1 6 年以上4 例，淋巴细胞凋亡率为5 5 . 8 7 1 1 0 . 9 2 %，两组比较有显著差异。这一结果说 明了长期工作在5 0 0 k v高压，电场强度为2 4 -4 2 k v / m的环境条件下，对淋巴细胞 凋亡有显著影响。在此基础上，北京市电力医院还对 1 2名志愿者做了两组淋巴细 胞均培养 7 2小时的电磁辐射试验，得到了与调查职业人员相同的结果，说明了工 频电磁场会导致淋巴细胞凋亡率的升高。也就是说，工频电磁场会导致肿瘤的发生 1 3 1 工频电磁辐射的环境问题是不容忽视的。高压电网电磁辐射问题，是在二十世 纪中期，由于电磁辐射的影响越来越明显，才逐渐被人们重视和进行研究。我国真 正意义上的电网环保是在2 0 0 0 年才刚刚起步，直到2 0 0 3 年，国家电网公司才组织 起草了 国家电网公司环境保护工作管理办法 ( 试行) 、 国家电网公司电网建设 项目 环境影响评价管理规定 ( 试行)，以及 输变电工种环境影响评价技术导则 ， 力争使电网环保工作逐步走向制度化、规范化的轨道。 由高压输变电带来的问题，今后将会是人们关注的焦点，即要保障电网建设的 顺利进行，同时又对人们自身和生活的环境带来最小危害。需从环境角度确立一些 指标来描述和判定电网对人和环境是否会有影响，对高压输电线路电磁辐射进行评 价。据调查，目前并没有完整的、侧重对人和生存环境的评价指标，现有的标准各 国并不统一。现在对于电网的电磁辐射，没有研究能确切说明到底多少的限值是对 人体和环境安全的， 国际非电力辐射防护委员会( i c n i r p ) 的标准4 k v / m和o . i m t 的电场强度和磁场强度，以及我国g b 8 7 0 2 -8 8 电磁辐射的防护规定都一直沿 用至今，且后者针对的频率范围并没有包括工频在内。直到2 0 0 1 年 1 2月2 0日， 国家质检总局发布的 电磁辐射暴露限值和测量方法强制性国家标准意见稿中， 才把工频频率包括在限值的标准内，其中电场强度和磁场强度的导出限值分别为 6 k v / m和0 . 0 7 8 m t ， 基本限值为2 . 5 m a / m ， 这是职业暴露的数据， 对于公众暴露， 电场强度和磁场强度的导出限值分别为4 k v / m和0 . 0 2 2 m t o 随着我国电力事业的高速发展， 高压与超高压输配电网的架设与投入运行必将 与日 俱增，这些问题将会对我们的生活产生巨大的影响。作为一种新的对人类健康 有影响的无形污染，大量的研究是需要的。 华北电力大学硕士学位论文 1 .2高压输电线路电磁辐射的影响 1 . 2 . 1高压输电线路下电场的影响 由于电压等级的提高，输电线路附近的最大电场强度有所增加，大的电场强度 对人和环境产生的影响，是人们十分关心的问题。 输电线路下的电场强度进行了测量，其结果如表 使用工频场强测量仪对某 5 0 0 k v 1 -3 ，不难看出: 表1 -3 某5 0 0 k v输电线路下的电场强度分布 输电线路与地面垂直距离 ( m)输电线路与测点水平距离 ( m) 实测电场强度 ( k v / m) 1 91 1 0 . 8 1 92 8 . 2 1 93 6 . 5 1 945 . 2 1 9 1 04 . 1 随着电压等级的升高，架空输电线路下电场强度能超过晴天时自然电场强度 ( 0 . 1 -0 . 1 5 k v / m) 的几十倍以上以至达到上百倍。 在高压输电线路下人会产生一些 毛发竖立、皮肤刺痛、火花放电和电击引起的刺痛等直接感受到的效应。此外，最 引起普遍关注的还是电场长期作用对生态的影响，对在高压输电线路下工作和生活 的人们， 国内外专家进行了关于其中枢神经系统、 心血管系统、 生育和肿瘤的研究， 发现高压输电线路对在其一定范围内工作和生活的人们，在不同程度上都受到影 响，体现在精神抑郁症发病率高，生育功能减退和生男孩几率降低，患白血病儿童 增多等方面。例如:原苏联的k o r o b k o v a 夫人曾向c i g r e( 国际大电网委员会)提 交了报告， 介绍原苏联对在4 0 0 -5 0 0 k v级变电站内工作人员进行健康诊断的情况， 在平均电 场强度为7 . 8 - 1 0 k v / m直接感应电 流为1 2 0 w m环境中的工作人员， 有 2 6 人患有精神衰弱、中枢神经机能障碍等疾病，有 1 2 人患有心血管系统失调等疾 病，1 4 人心电图异常， 4 1 人诉说有头痛、疲劳、失眠、消化系统失调等疾病13 1 1 . 2 . 2高压输电线路下磁场的影响 一条输电线路下的磁场与普通的家用电 器附近的磁场相比是很弱的。 5 0 0 k v输 电线路下最大磁场小于0 . 0 5 m t 。 与电场不同的是， 工频磁场很容易穿过大多数物体， 包括建筑物和人，也不受大多数物体存在的干扰。 在目 前所进行的研究中， 例如瑞士为了 验证架空高压输电线路对附近居民身体 健康的影响，进行了大规模的流行病学调查，此项研究于 1 9 9 2年结束，瑞士的这 次普查涉及的范围包括沿2 0 0 k v至4 0 0 k v高压输电线5 0 4 m范围内居住1 2 5 年的 华北电力大学硕士学位论文 所有居民，总共为 5 0万人。通过对调查资料所作的细致的统计分析表明:肿瘤、 特别是儿童白 血病的发生与高压电线磁场有直接的关系，磁场强度每高出 。 . 1 i .t , 致病概率就高出3倍之多。丹麦也曾 对居住在高压输电 线路附近的 1 7 0 7 名分别患 有脑瘤、恶性淋巴和白血病的 1 6岁以下儿童进行了调查与研究，结果表明:磁场 强度的均值在0 . 3 . 0 . 4 p t以上居所里居住的儿童易患癌症. 磁场效应可以归纳为两种方式: a 、由于接触到物体 ( 该物体上由磁场感应电流 产生了电压)引起的电击;b 、由感应的人体电压、电场和电流引起的可能长期生 态效应。交变磁场能够在生物体内部感应产生电场和电流。但是这些电场和电流比 输电 线路的电 场产生的内部场和电流更弱。 一个0 . 1 m t的工频磁场， 在人体内感应 的电流密度，在数量上近似于由2 . 5 k v / m电场产生的电流密度。由于输电线路磁场 幅值很小，可能有长期生态效应的担心也就少的多。因此，目前对于工频磁场还没 有像对电场那样进行很多的研究. 1 . 3高压输电线路电晕放电带来的影响 电晕是带电体表面在气体或液体介质中局部放电的现象，常发生在不均匀电场 中电场强度很高的区域内。当导线表面的电场强度超过电晕起始场强时，在输电线 路导线表面就形成电晕放电。电晕影响主要表现为空气污染、无线电干扰，电视干 扰和可听噪声。当导线发生电晕的时候，直接包围导线的小体积内的空气中会发生 化学反应， 会产生少量的仇和n o , ， 可能对生态会有影响，目 前还没有证据显示影 响的严重程度。电晕放电产生的高频电磁场引起的电波杂音，对无线电设施的正常 受信产生的影响，2 2 0 k v以下的线路就已经很明显了，现在的超高压和特高压的出 现，这种影响就更加的显著。 1 .3 . 1高压输电线路的无线电干扰 高压输电线路的无线电千扰指的是在无线电频段可能对有用信号造成损害的 电磁干扰，它是任何传输通道或装置中不希望出现的电磁现象。具有非常清洁的导 线及良 好金具的典型超高压线路，在好天气期间，并不出现无线电干扰问题。不过 经验证明，线路导线总是不清洁的。导线运输过程中因相互摩擦等原因产生的机械 缺陷，使导线表面出现棱角以及其他表面损伤点的存在，构成了最初的无线电于扰 产生源。 输电线路产生的无线电干扰场强随离线路距离的增加而衰减， 且衰减很快; 其干扰范围一般只有1 0 0 -2 0 0 m。同时无线电干扰场强也会受季节和天气的影响; 对于交流输电线路， 好天气时的无线电千扰场强比大雨时的约低 1 7 -2 4 d b 。 世界上 许多国家的输电线路无线电干扰限值往往根据电压等级不同而取不同的值。 在这里，我们着重考虑的是，调幅广播频带 ( 5 3 5 - 1 6 0 5 k h z ) 和电视广播低频 华北电力大学硕士学位论文 段 ( 4 $ . 5 - 9 2 mh z )的干扰，通常用无线电干扰 ( r i ) 和电视千扰 ( t v i )这两个术 语来称呼。电网由于其本身的原因，存在有各种电磁发射;另外，由于外界信号、 无线电噪声作用于线路及铁塔，还将引起反射、传导或再辐射，形成无用信号。当 它们进入信号传输通道或无线电设施时，如果强度足够大，条件又合适，就将损坏 有用信号，使无线电设施不能正常工作或降级. 在众多的电磁辐射污染源中，无线电 发射塔的辐射是最严重的，高压输电线路 的辐射没有它的辐射强，但是会对其产成影响，使发射和接收信号产生千扰，这就 让人们必须考虑高压输电线路距离周围的无线电发射和接收塔的安全距离问题。 输电线路的电晕放电是产生无线电干扰的根源，不只是高压输电线路，所有的 干扰源对无线电接收质量的不良影响是由于无线电噪声叠加到有信号载波上引起 的，干扰效应主要取决于信号于噪声各自 的强度之比 ( 称为信噪比 s n r ) ，信噪比 指的是用一个特定的仪表测出的信号场强与在同一地点使用同一仪表测出的噪声 场强之比。其单位以分贝 ( d b )表示，换算使用下式: s n r = 2 0 1 g ( x ) 括号中的x指的是计算出来的无量纲的s n r值。 在输电线系统产生的无线电噪声中，目 前仅有输电线路电晕产生的无线电噪声 水平有可供使用的计算方法。方法有两种:一是比较法，二是分析法。 对于设计中的输电线路，通常是计算出它的干扰场的横向分布，以便确定允许 的 干扰水平来确定其影响范围闭。 1 . 3 .2高压输电线路可听噪声对环境的影响 高压交流输电线路电晕放电产生的可听噪声可分为宽频带噪声和纯音两部分。 宽频带噪声由电源放电产生的杂乱无章的脉冲所引起:纯音由导线附近的带电离子 往返运动产生.纯音的频率是工频的倍数，若电源频率是 5 0 h z ，对应 i o o h z的分 量最明显。输电线路电晕噪声的频谱比环境噪声宽的多，因而容易使人听起来产生 异常感，使 ( 超)高压线路附近的居民以 及在邻近线路处工作的人们感到烦躁和不 安，严重时可使人们难以忍受，可听噪声和无线电干扰一样，随着导线表面电场强 度的增加而增大，但是随着距离的增加，可听噪声比无线电干扰衰减慢的多。国外 研究表明， 对7 5 0 k v以上的特高压线路， 可听噪声将成为很突出的矛盾， 导线的最 小截面往往需要按这个条件来决定。 要确定容许输电线路发生多大的可听噪声是很复杂的，虽然声压级可在频谱的 每一分量上加以确定，但声音的响度以及由它引起的烦恼程度完全是一个主观的和 难以捉摸的概念。高压输电线路和变压器的嗡嗡声;要比一般的噪声要更让人难以 忍受。虽然世界各地都有关于环境噪声的管制限制，但由于输电线路可听噪声的特 定条件，要把现有的 城市区域环境噪声标准g b 3 0 %一1 9 9 3 和 工业企业厂界 6 _ _ _华 北 电 力 大 学 硕 士 学 位 论 文 噪声标准 g b 1 2 3 4 8 -1 9 9 0 直接应用于输电线路噪声是不合理的。 在上个世纪己经 进行了一些输电线路可听噪声的研究，其中一些是把多种输电线路噪声的录音磁带 在控制条件下播放给审听人员听，由审听人员作出主观性的评定。这就有了很大的 局限性，由于个人听觉和承受能力的不同，这就无法作出一个确定的限值，输电线 路噪声的特点是在无规则噪声上重叠1 0 0 或 1 2 0 h z 及其倍频的低频纯音。 美国通用 电气公司的r .j . we l l s 对这种噪声审听得出的结论是: 无规则噪声对烦恼程度的主观评价起主要作用，而低频交流声仅有次要的影 响。 j .a .m o l i o n 等人 ( 1 9 7 8 ) 研究t人们对5 4 -6 2 d b ( a )的电晕噪声的反应，被 试的人们认为，这种声级与比它高 3 d b ( a)的其他环境噪声的讨厌程度相同。 k .s .p e a r s o n s 等人 ( 1 9 7 9 )把人们对大约 4 5 d b ( a )的电晕噪声的反应，与对剪草 机、洗碗机和下雨等发出的噪声的反应相比较、研究也表明由电晕噪声引起的烦恼 比相同水平的其他噪声引起的烦恼严重，要使其减小至同等程度，电晕噪声必须降 低l o d b ( a ) .这些研究都表明电晕噪声的烦恼特性与它的高频成分有关. 在对实际运行的超高压线路产生的噪声引起的反应进行调查的基础上，就公众 对于输电线路可听噪声的反应作出了一个准则，见图 1 -1 : 高 大t的抱怨 中 有些抱怨 低无抱怨 65605550 哎电极李寄甘 公(价咨巴侣8一断白，于祖 图1 -1可听噪声的抱怨指标 经验表明， 在线路走廊边缘， 线路的平均噪声水平( l 5 0 ) 接近于5 3 - 5 9 d b ( a ) 时，生活在线路附近的人们会提出某些抱怨。当噪声水平达到5 9 d b ( a )以上时， 这种抱怨是大量的。美国早期建设的输电线路就存在这样的问题，后来不得不更换 导 线 2 1 1 . 4高压输电线路电磁环境影响评价现状 根据国家电力公司对输变电建设项目 审批的有关规定，输变电建设项目审批不 是按项目总投资划分， 而是按电压等级划分的。 对3 3 0 k v以上电压等级的输变电工 程项目 的可行性报告书由国家电力公司进行初审并报国家计委审批; 对1 1 0 - 2 2 0 k v 输变电工程项目的可行性报告书由国家电力公司审批:电力集团公司负责对集团公 .一 一 一 一- 些 i r k 力 大 学 硕 士 学 位 论 文 司直属的1 1 0 k v及以下电 压等级输变电工程项目 可研报告书进行审批。 省电力公司 负责对省公司所属的ho w 及以下电压等级输变电工程项目可研报告书进行审批。 国家环保总局规定:凡涉及到输变电工程电磁辐射项目的环境影响报告书，均由各 级环保局负责审批。 其中3 3 0 k v及以上电压等级的电网工程、 跨省级行政区电磁辐 射建设项目由国家环保总局审批;3 3 0 k v及以下电压等级的输变电工程电磁辐射项 目由各地省环保局审批。同时，各地级以上环保局对国家、省环保局审批的项目提 出环境影响评价初审意见，并负责所在地输变电工程建设项目的日 常监督管理工作 卜 但是，现阶段我国在环境影响评价领域对电 磁辐射污染的定义并不是很明确， 特别是对于高压输电线下的电磁辐射影响，并没有一套完整的评价标准与之配套; 也没有专业的预测软件来对高压输电线下的电磁环境影响进行预测。 在大多数环境 影响报告书中，均以国家环保总局颁布的推荐性环保行业标准 5 4 0 k v超高压送变 电工程电磁辐射环境影响评价技术规范( h j / t 2 4 - 1 9 9 8 )中推荐的4 k v / m作为居民 区工频电场评价标准，以国际辐射保护协会关于对公众全天辐射时的工频限值 o . 1 m t作为磁感应强度的评价标准为基础，对高压输电线下的电磁辐射影响只作简 单类比说明，没有具体计算的数据作为环境影响评价依据. 2 0 0 4 年3 月至9 月通过在山 西省环境工程设计院近6 个月的工作实践中调查知: 目前电厂的环境影响的评价，电磁辐射一节主要是通过测量配电装置围墙外不同距 离的电磁场强度，测量值不大于4 k v / m和o . 1 m t ，即为达标。对出线和进线处、厂 区和厂外高压输电线路周围的电磁污染情况并未作测量、计算和预测说明。大多环 评报告书中所采用的是类比办法进行现状和预测，缺少可行的评价指标来说明高压 输电线路对周围环境的影响情况。 同时，由于各等级的输电线路由于电压等级、架空导线规格和离地高度、输电 杆塔类型及导线排布方式等因素的不同，线下电磁场强度、行走和生活的安全距离 范围就会相应的出现变化，公众不了解这种无形的电磁污染，一般存在惧怕心里。 所以通过计算出导线周围的电磁场、无线电千扰和可听噪声的强度分布区线，采用 保守估计，提出更为合理的高压输电线路下电磁环境影响指标，作为环境影响评价 依据，将使电磁环境影响评价更具实际意义. 1 5课题研究内容和目的 随着我国环保法规的和各项标准的日 益严格，更为合理的高压输电线路电磁环 境影响评价规范的建立势在必行。我国 2 0 0 3年开始建设大规模的大容量电厂，来 满足现代化建设的稳步前进，西电东送的发展规划，必然需要建设稳定的、安全的 高压和超高压输电网络，我国东部是人口密集地区，高压输电线路不可避免的要经 华北电力大学硕士学位论文 过一些村庄和城市生活区，在建设输电网络的同时，必须考虑其带来的电磁污染问 题。进行环境影响评价时，电磁辐射将作为不可缺少的一部分。 研究内容 1 ) 针对环境影响评价工作， 采用国际大电网会议第3 6 . 0 1 工作组推荐的等效电 荷法， 使用矩阵实验室m a t l a b 7 . 0 1 软件，引用其自 带函数编辑模块及用户图形界面 编辑器g u i d e ，设计计算软件进行输电线路电磁环境指标的预测计算。 2 ) 用自 行设计软件作图功能作出高压输电线下电场强度、磁场强度、无线电 千扰强度、可听噪声强度的横向分布图，与实际测量图形及典型分布曲线图进行比 较，验证软件正确性。 3 )分析计算所需参数，重点研究参数和环境因素的关系，找出关键参数。 4 )综合分析关键参数，通过关键参数来定义环境影响评价参数，提出建立电 网电磁环境影响评价指标的合理建议。 5 )分析变电站内部电场、磁场强度分布。 华北电力大学硕士学位论文 第二章 参考的标准及采用的算法 2 . 1参考标准 ( 1 ) 电磁辐射暴露限值和测量方法意见稿 l i m i t s a n d t e s t m e t h o d s f o r e x p o s u r e t o e l e c t r o m a g n e t i c f i e l d s 以 下是该标准中所提供的部分电 场磁场限 值的表格，表中强调部分为工频磁场 的电磁场限值: 表 2 -1 o h z 2小时、二 ，. . ， 、 .1 几 蕊 口， 职业暴露 2小时) ，对于公众攀摇不超过1 m l / k g ( 5 2 小时) 或0 . 5 m j / k g ( 2小时) - 华北电力大学硕士学位论文 表 2 -2 时变电场和磁场的职业暴露导出限值( r m s 值) 频率范围 电场强度 e ( v / m) 磁场强度 h ( a / m) 磁感应强度 b ( e t ) 等效平面波功率 密 度s . a ( w / m 2 ) l hz2 6 4 0 03 1 2 0 0 1 hz - s hz 1 2 0 0 02 6 4 0 0 / f 2 3 1 2 0 0 / f 8 hz - 2 5 hz1 2 0 0 03 3 0 0 / f3 9 0 0 / f 1) ,0 _ k h - - o x - k it :,3 0 0 f3 .3 f 轰 鬓 瑟黯 0 . 8 2 k hz - 3 k hz 3 0 0 / f4 4 . 8 3 k hz - 6 5 k hz 1 0 04 4 . 8 0 .0 6 5 mhz - 1 mhz1 0 00 . 2 6 / f0 3 1 / f 1 mhz - 1 7 mhz1 0 0 / e l l0 . 2 6 1 f f =0.31/fl 1 7 mhz - 2 5 0 0 mhz 2 4 . 20 . 0 6 20 . 0 7 6 1 . 5 2 .5 ghz - 1 0 ghz1 5 .2 e 0 .0 4 护 120 . 0 4 8 犷 n0 . 6 f 1 o ghz - 3 0 0 ghz4 80 . 1 30 . 1 56 注:1 ) f 的单位为各行中第一栏的单位; 2 ) 对 于频率 为l o o k h z 至i o g h z . s , y , e z , h 2 , b 2 均是 任愈6 分钟 的平 均值: 3 ) l o o k h z 以下的峰值参见表 1 注4 ) ; 4 ) l o o k h z 至1 o m h z 之间的频率，场9的峰值通过l o o k h z 峰值的1. 5 倍与l o mh z 峰值的3 2 倍的插 值算 法得 到。 对于 超 过 l o m h z 的 频率， 当 在 脉冲宽 度内 平 均时 ， 峰值 平面 波 功率 密 度不 超过札限 值的 1 0 0 0倍，或者场强不超过表中给出场强的 3 2倍; 5 ) 对 于 超 过i o g h z 的 频 率 ， s q , e _ , h 2 , b 2 均 是 任 意 6 8 / f ” 分 钟 ( f 单 位 为 g h z ) 内 的 平 均 值 : 6 )职业攀露考虑时间因素，其中暴露时间小于2 小时时.限值可放宽到 1 .5 倍:2 - 8 小时的限 值以2小时的限值为起点线性递减至 8小时的值。 表 2 -3 时变电场和磁场的公众暴露导出限值( r m s 值) 频率范围 电场强度 e ( v / m) 磁场强度 h ( a / m) 磁感应强度 b ( p t ) 等效平面波功率 密 度s .,( w /m 2) l hz7 0 0 09 0 0 0 1 h z- 8 h z8 0 0 07 0 0 0 矛9 o o o / e 8 hz- 2 5 hz 8 0 009 0 0 / f 1 1 0 0 / f 蓄0 2 i k 1 i z - o . r k h z 3 0 0 /9黝 蒸 】 i i 1 . 锹扮一甲，一 1 0 . 8 k hz - 3 k hz2 0 0 / f1 . 1 31 . 4 3 k hz- 1 5 0 k hz 6 71 . 1 31 . 4 0 . 1 5 mhz - 1 mhz 6 70. 1 7 / f0 .21 / f 1 mhz - 2 3 mhz 6 7 / e 2 0 . 1 7 / f 0 . 2 1 尼n 2 3 m hz - 2 5 0 0 mhz 1 4 0 . 0 3 60.0 4 40 . 5 2 . 5 ghz - 1 o ghz9 .8 5 犷 n 0 . 0 2 6 e 0 . 0 2 8 护 nf / 5 i o ghz- 3 0 0 ghz 2 8 0 . 0 7 30 .08 82 注:i ) f 的单位为各行中第一栏的单位; 2 ) 对于 频率 为i o o k h z 至i o g h z , 气、 护、 h 2 . $ _ 均 是任 愈6 分钟 的平 均值: 3 ) 1 0 0 k h z 以f的峰值参见表 1 注3 s 4 ) i o o k h z 至i o mh z 之间的频率， 场强的峰值通过l 0 0 k h z 峰值的1 .5 倍与l o mh z 峰值的3 2 倍的插 值 算法 得 到. 对于 超过i o m h z 的频 率， 当 在 脉冲宽 度内 平 均时 ， 峰 值平 面 波功 率密 度不 超 过s ， 限值 的1 0 0 0 1 1 华北电力大学硕士学位论文 倍，或者场强不超过表中给出场强的3 2 倍; 5 ) 对于 超 过l o g h z 的 频率， 鞍、 e z , 14 2 . b 2 均是 任愈6 8 1 e ，分钟 ( f 单位为g h z ) 内的 平 均 值: 6 ) 对 于频 率 i h z 没有 提供e 场， 在 此频 率 下为 静电 场. 场强 应小 于1 2 . 5 k v / m o 7 )对于频率5 0 14 7 , 攀露时间小于1 小时时，限值可放宽到i o k v / m . 表 2 -4 时变接触 ( 感觉)电流的导出限值 暴露特性频率范围 最大接触电流( m a ) 职业 暴露 霎 .s k f1 z1 ,1tt 2 . 5 k hz - 1 0 0 k hz0.4 f 1 0 0 k hz - 1 1 o mhz 4 0 公众暴露 羹 鬓 k t i 7. 0 . 5 2 . s k hz - 1 0 0 k hz0.2 f l 0 0 k hz - 1 1 0 mhz 2 0 注:f 为频率，单位 k hz . 上面的表格数据中，突出 标注的部分就是该意见稿中对于工频电磁场的限 值， 这个在以 前的标准中是没有提到的。由所给出的数据可以看出电场强度公众暴露的 导出限值所采用的是 6 k v / m和4 k v / m , 磁场强度分别是 0 . 0 7 8 m t 和 0 . 0 2 2 m t ， 远小 于国际标准的0 . 1 m t . 2 )高压输电线路的场强范围及部分国际和国家 限值 表 2 -5不同等级电压时的电场强度范围 电压等级 k v 输电 线路线下k v / m 变电站内k v / m 1 1 00 . 1 -0 . 22 .0 - 3 . 0 2 2 02 .5 -6 乃5 . 0 - 6 . 0 3 3 050 7 . 5 -1 0 . 0 5 0 05 . 0 -1 08 . 5 -1 0 表2 -6国际辐射防护非电离委员会标准 ( i r p a / i n i r c , 1 9 9 0 ) 收照对象 电场强度 k v / m 磁场强度 m t 职 业整工作日， 1 00 . 5 短时间 3 05 局 限于四肢2 0 公众 每天 2 4 h5 0 . 1 每天数 h 1 0i 华北电力大学硕士学位论文 输电线路 表2 -7中国 区域 跨越 农田 ! 跨 越 公路 5 0 0 k v 变电站及输电线路工频电场限制 场强限值 k v / m 9 . 5 7 变 电站 跨越或领近 民房 配电装置区 运行人员操作区 配 电装 置 围墙 处 4( 房屋周围地面 1 . 5 m高) 1 0 ( 5 %的区域可达 1 5 ) 8 5( 非出线区) 国家允许场强 k v / m区域 捷克 1 5 1 0跨越一二级公路 1 线路走廊边缘 日本3 人撑伞经过的地方 波兰 1 0 1 医院住宅及学校所在地 原苏联 2 0 难于接近的地方 1 5 非公众活动地方 1 0 跨越公路处 5 公众活动区域 1 有建筑物区域 0 . 5居民住宅区 美国 明尼苏达州 8 蒙大拿州 7 跨越公路处 1 线路边缘居民住宅区 纽约州 1 1 1 1 跨越私人道路 7 跨越公路 1 线路走廊边缘 新泽西州3 线路走廊边缘 北达科他州 8 俄勒冈州 9 人们易接近区 由 上面这些数据看出，各国 对于所规定的场强都不一样，这主要是由于对高压 输电线路环境长期影响的研究，还没有得 出定论的原因，本研究主要参考相对严格 的 电磁辐射暴露限值和测量方法意见搞中的限值，同时结合各国的标准进行比 较研究。 ( 3 ) g b 1 5 7 0 7 -1 9 9 5 高压交流架空送电线无线电 干扰限值 标准中规定的限值如表 2 -9 华北电力大学硕士学位论文 表 2 -9无线电干扰限值 ( 距边导线投影 2 0 m处) 电压 ( k v) 1 1 02 2 0 - - 3 3 0 5 0 0 无线电 干扰限值，d b ( 四/ m ) 4 65 35 5 ( 4 ) 我国暂时还没有规定输电线路可听噪声的容许水平， 所以 根据图 1 -1 . 结合实际电 场强度和磁场强度无影响最近距离 根据下面计算该距离为3 0 m 。同 时，根据高压输电线路可听噪声的声级与比 它高 3 d b ( a )的其他环境噪声的讨厌 程度相同。因此，本研究取在距中心线 3 0 m处，不超过 5 0 d b ( a)为高压输 电线路 可听噪声的限值。 综上， 本研究采用的高压输电线