（环境工程专业论文）电网环境评估指标体系的研究及评估软件的开发.pdf

华北电力大学硕士学位论文摘要 摘要 结合当前国内高压输电线下电磁辐射环境影响指标体系的不完善情况，通 过参与山西省环境科学研究院多个环境影响报告书的编写工作，本研究参阅了 国内外现行的电磁辐射标准和计算方法，采用其中较为严格的标准和通用的计 算方法，自行设计计算软件，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和实际运用于山西省环境科学研究院环境影响 评价项目，验证了其可靠性和准确性。分析软件计算所需参数，结合计算得出 的数据和线下横向分布图，确定关键参数，制定出高压输电线下电磁辐射环境 影响评价指标体系。 关键词：电磁辐射，环境影响评价，高压输电线路，指标体系 a b s t r a c t p a r t i c i p a t e i ns e v e r a le n v i r o n m e n ti n f l u e n c et r a n s a c t i o no f e n v i r o n m e n ts c i e n c ea c a d e m eo fs h a n x ip r o v i n c e c o m b i n ew i t ht h ei n s t a n c e t h a tf a u l t i n e s so f e l e c t r o m a g n e t i s mr a d i a t i o n e n v i r o n m e n ti n f l u e n c e i n d e x s y s t e mi n t e r i o r l y t h i s p a p e r c o n s u l ta c t u a ls t a n d a r d0 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 na n dc a l e u l a t i o i lm e t h o d i nt h ew o r l d d e s i g n i n gs o f t w a r e t oc a l c u l a t ee l e c t r o m a g n e t is mr a d i a t i o ni n t e n s i t y u n d e rt h e h i g hv o l t a g e t r a n s m i t e l e c t r i c i t y 1 i n e i t se x a c ta n d r e l i a b l ea c c o r d i n gt o c o m p a r e w i t ht h ed a t ao fm a n k u nt r a n s m i t e l e c t r i e i t ye n g i n e e r i n g a n du s ei ti nw o r ko fe n v i r o n m e n ti n f l u e n c e t r a n s a c t i o i lo fe n v i r o n m e n ts c i e n c ea c a d e m eo fs h a n x ip r o v i n c e a n a l y s e t h ep a r a m e t e rt h a tt h es o f t w a r en e e d ，c o m b i l i ew i t ht h er e s u l tt h a th a y e b e e nc a l c u l a t e d ，c o n f i r mt h ek e yp a r a m e t e ra n d 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 ne n v i r o n m e n zi n f l u e n c ei n d e xs y s t e m c h a n gy a - d o n g ( s c h o o lo fe n v i r o n m e n t a ls c i e n c e e n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f c h e ny i n g m i n k e yw o r d s ：e l e c t r o m a g n e t i s mr a d i a t i o n ，e n v i r o n m e n t i n f l u e n c e t r a n s a c t i o n ，h i g hv o l t a g e t r a n s m i te l e c t r i c i t y 1 i d e ，i n d e xs y s t e m 声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文电网环境评估指标体系的研究及评估 软件的开发，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工 作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论 文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：日 期： 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文；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。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名 日期 导师签名： 日期 趔文 冲”；0 华北电力大学硕士学位论文 1 1 研究背景 第一章引言 随着对电力需求的迅速增长，输电电压不断的提高，上个世纪5 0 年代开始出 现的超高压输电已经广泛使用，在6 0 年代后期开始的特高压输电也已经进入了实 用阶段。( 超高压e h v 一般是指输电线路最大额定电压从3 0 0 k v 至1 0 0 0 k v 以下的电 压等级，特高压u h v 是指输电线路最大额定电压为1 0 0 0 k v 以上的电压等级，包括 1 0 0 0 k v ) 。高压输电线路采用的是工频，5 0 h z ，在频率范围内属于极低频( e x t r e m e l y l o wf r e q u e n c ye l f ) 。 将电压分级，不只是因为所采用的电压越来越高，重要的是在输电技术上的改 变所带来的问题，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均较高，从而会因电晕现象和电场效应引起一系列“环 境影响问题”，主要有：( 1 ) 在强电场中的生理、心里影响；( 2 ) 无线电干扰；( 3 ) 可昕噪声；( 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。 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2 0 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形式，照射到人的身体上，必然是要有影响的，现在的问 题就是影响有多大? 多大的剂量和多久的时间作用在人体是有害的? 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 r y 调查研究了高层 楼房居住的居民患精神忧郁症的居多，w i i s o n 认为长期接触工频电磁场是诱发精神 忧郁症的一个外部因素。w e r t 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 ：一些j ! 皇查查兰婴主堂堡堡苎 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 率晟高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 8 2 ，观察组中工龄1 1 一1 5 年6 例，淋巴细胞凋亡率为4 1 0 0 + 3 7 4 ，1 6 年以上4 例，淋巴细胞凋亡率为5 5 8 7 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。 工频电磁辐射的环境问题是不容忽视的。对于每采用一个新的电压等级进行输 电，常常都是提前十几年开始进行研究、试验和典型试运行。但侧重的是输电的效 率和安全运行的问题。 高压电网电磁辐射问题，是在上个世纪中期，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。现在没有完整的、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0 1 m t 的电场强度和 磁场强度，以及我国g b8 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 2 ，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 。 总而言之，作为一种新的对人类健康有影响的污染，大量的研究是需要的，随 2 望! ! 皇垄盔堂堕主堂堡鲨塞 着科技的发展，这些问题将会对我们的生活产生巨大的影响。 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和磁场的影响 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。通过测试得知，电压等级的升高， 架空输电线路下地面电场强度能超过晴天时自然电场强度( 0 1 o 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。 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1 9 7 3 年西德的h a u f 等人给志愿者受试人员施加 0 3 m t 的磁场，并没有发现对健康有影响。现在很多研究人员使用了在比输电线路 附近高数百倍的磁场强度，但是也几乎没有发现有有害的生态影响。某些职业中工 人会受到几十到数百毫特磁场作用，也没有发现由高强度磁场引起的对工人健康的 任何损害。 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 没有象对电场那样进行很多的研究。 1 2 2 高压输电线路电晕带来的影晌 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 华北电力大学硕士学位论文 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0 。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，对无线电设旋的正常 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 2 3 高压输电线路的无线电干扰 高压输电线路的无线电干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，我们着重考虑的是， 调幅广播频带( 5 3 5 1 6 0 5 k h z ) 和电视广播低频段( 4 8 5 9 2 m h z ) 的干扰，通常 用无线电干扰( r i ) 和电视干扰( 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干扰，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 9 ( 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。 1 2 4 高压输电线路可昕噪声对环境的影响 高压输电线路的可听噪声，是指导线周围空气电力放电时产生的一种人耳能直 接听得见的噪声，它是一种声频干扰。输电线电晕放电产生的噪声要比有同一声级 的一般环境噪声更令人厌烦。这种噪声将使超高压线路附近的居民以及在邻近线路 华北电力大学硕士学位论文 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 b3 0 9 6 1 9 9 3 和工业企业厂界 噪声标准g b1 2 3 4 8 1 9 9 0 直接应用于输电线路噪声是不合理的。在上个世纪已经 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 w e 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( i 9 7 8 ) 研究了人们对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i 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 ： g 童= 5 5 吐 ；曼6 0 2 赶5 5 譬譬 囊宫5 0 高大量的抱箍 中有些抱怨 一 低无抱怨 图i i 可昕噪声的抱怨指标 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 ) 5 华北电力大学硕士学位论文 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。 1 3 高压输电线路环境影晌评价现状 目前在国内环境影响评价中，对于高压输电线下的电磁辐射影响，并没有一套 完整的评价指标体系，也没有专业的预测软件来进行预测，在大多数环境影响报告 书中，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。 通过在山西省环境科学研究院4 个月的环境影响评价工作调查知：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0 1 i n 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。 由于电压等级、架空导线离地高度和规格、导线布置等因素的不同，线下行走 和生活的安全距离范围就不一定，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、无线电干扰和可听噪声的影响范围，采 用保守估计，制定新的高压输电线路下环境影响指标，进行环境影响评价，给公众 予合理的解释。 1 4 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，高压输电线路环境影响指标体系 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e x c e l 软件，引用其自带函数，设计计算软件进行计算。 2 ) 用自行设计软件作出高压输电线下电场强度、磁场强度横向分布图，与实 际测量图形相比较，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。 华北电力大学硕士学位论文 4 ) 综合分析关键参数，通过关键参数来定义环境影响评价指标，建立电网环 境影响评价指标体系。 华北电力大学硕士学位论文 2 1 参考标准 第二章参考的标准及采用的算法 ( 1 ) 电磁辐射暴露限值和测量方法意见搞l i m i t sa n dt e s tm e t h o d sf o r e x p o s u r e t oe l e c t r o m a g n e t i cf 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 1o h z 2 小时墨2 小时) 2 小时 职业暴露 2 小时) 。 8 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) 电场强度e磁场强度h磁感应强度b等效平面波功率 频率范围 ( v m ) ( a m )( ut )密度s 。( w m 2 ) i h z 2 6 4 0 03 1 2 0 0 i h z 一8 h z1 2 0 0 0 2 6 4 0 0 f 23 1 2 0 0 f 2 8 h z 2 5 h z1 2 0 0 0 3 3 0 0 f3 9 0 0 f 0 0 2 5 k h z 一0 8 2 k h z3 0 0 f3 3 f 3 9 f 0 8 2 k h z 一3 k h z 3 0 0 f44 8 3 k h z 一6 5 k h z1 0 044 8 0 0 6 5 m h z - 1 m h z1 0 00 2 6 f 0 3 i f i m h z - 1 7 m h z1 0 0 f 1 。0 2 6 f 。2 0 3 1 f 2 1 7 m i l z 一2 5 0 0 m l - l z2 4 20 0 6 20 0 7 01 5 2 5 g h z - i 0g h z1 5 2 f 1 2 0 0 4 f 1 2 0 0 4 8 f 1 7 2 o 6 f 1 0 g h z 一3 0 0 g h z4 80 1 3o 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 、e2 、印、b 2 均是任意6 分钟的平均值： 3 ) l o o k h z 以下的峰值参见表l 注4 ) ； 4 ) l o o k h z 至i o m h z 之间的频率，场强的峰值通过l o o k h z 峰值的1 5 倍与i o m h z 峰值的3 2 倍的插值 算法得到对于超过1 0 4 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 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 卅e 2 、h 2 、酽均是任意6 8 f 分钟( f 单位为g i l z ) 内的平均值； 6 ) 职业暴瑶考虑时间因素其中暴露时间小于2 小时时，限值可放宽到i 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) 电场强度e磁场强度h磁感应强度b等效平面波功率 频率范围 ( v m )( a m )( ut )密度s 。( w m 2 ) ( 1 l i z7 0 0 09 0 0 0 i h z 一8 h z8 0 0 07 0 0 0 f ：9 0 0 0 f 2 8 h z 一2 5 h z8 0 0 09 0 0 f1 1 0 0 f 0 0 2 5 k h z 一0 8 k l l z2 0 0 f0 9 f1 i f 0 8 k h z - 3 k h z 2 0 0 f 1 1 31 4 3 k l i z 一1 5 0 k h z6 71 1 3 1 4 0 1 5 m h z 一1 m h z6 70 1 7 f0 2 1 f i m h z 一2 3 m h z6 7 f 1 ”0 1 7 f 20 2 i f 1 + 2 2 3 m h z - 2 5 0 0 m h z1 4 0 0 3 60 0 4 40 5 2 5 g h z l o g l l z9 8 5 f ”0 0 2 6 f 1 2 0 0 2 8 f 1 “f 5 l o g h z - 3 0 0 g l i z 2 8 0 0 7 30 0 8 82 注：1 ) f 的单位为备行中第一栏的单位： 2 ) 对于频率为i o o k h z 至i o g h z ，s 郴酽、扩、b 2 均是任意6 分钟的平均值； 3 ) i o o k h z 以下的峰值参见表i 注3 ； 4 ) l o o k h z 至i o m h z 之间的频率，场强的峰值通过l o o k i l z 峰值的i5 倍与i o m h z 峰值的3 2 倍的插 值算法得到。对于超过1 0 1 4 1 z 的频率，当枉脉冲变度内平均时，峰值甲面波功率密度不超过s 。限值的1 0 0 0 倍，或者场强不超过衰中给f i i 场强的3 2 倍： 9 兰j ! 皇垄查堂堡圭兰垡笙塞 5 ) 对于超过i o g h z 的频率，s 、e 2 、h 2 、酽均是任意6 8 f 1 。分钟( f 单位为g h ；) 内的平均值； 6 ) 对于频率 1 h z 没有提供e 场，在此频率下为静电墒场强应小于1 2 5 k v m ： 7 ) 对于频率5 0 h z ，暴露时间小于1 小时时，耀值可放宽到l o k v m 暴露特性频率范围 最大接触电流( m a ) 2 5 k h 21 0 职业暴露 2 5 k h z - l o o k h z0 4 f l o o k h z - 1i o m h z 4 0 ( 2 5 k h z 0 5 公众暴踞2 5 k h z - 1 0 0 k h z 0 2 f 1 0 0 k h z 一1 i o m h z 2 0 注：f 为频率，单位k 4 z 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 o 3 0 2 2 02 5 6 05 0 6 0 3 3 05 0 7 5 1 0 0 5 0 05 0 1 0 8 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b i t 职业整工作e l ，l o0 5 短时间 3 05 局限于四肢 2 0 公众每天2 4 h 5o 1 每天数h 1 01 表2 7 中国5 0 0 k v 变电站及输电线路工频电场限制 区域场强限值k v m 跨越农田9 5 输电线路跨越公路 7 跨越或领近民房4 ( 房屋周围地面1 。5 m 高) 配电装置区1 0 ( 5 的区域可达1 5 ) 华北电力大学硕士学位论文 l 竺兰兰i 茎茎盒呈茎篓薹： i 51 韭当望垦!i ji 配电装置围墙处( 非出线区)i 国家允许场强k v m区域 1 5 捷克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 1 0 波兰 1 医院住宅及学校所在她 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 原苏联 5公众活动区域 l有建筑物区域 0 5居民住宅区 明尼苏达州 8 7跨越公路处 囊大拿州 l 线路边缘居民住宅区 l l 1 1跨越私人道路 美国纽约州 7跨越公路 】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 l 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 l 电压( k v ) 1 1 02 2 0 3 3 05 0 0 l 无线电干扰限值，d b ( uv 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 ， 华北电力大学硕士学位论文 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路有关限值如表2 一l o 表2 1 0 本研究采用的高压输电线路限值 类别职业暴露公众暴露 电场强度k v m 46 磁场强度m t0 0 7 80 ，0 2 2 无线电干扰电压k v 1 1 02 2 0 3 3 05 0 0 d b ( uv m ) 限值 4 65 35 5 可听噪声d b ( 距中心线3 0 m ) 5 0 2 2 采用的算法 ( 1 ) 高压输变电的线路的电场、磁场和无线电干扰的计算方法，采用 5 0 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 t2 4 1 9 9 8 标准中，国际大 电网会议3 6 ，0 l 工作组推荐算法。以下分别说明： a 、电场强度计算：设送电线路无限长且平行与地面，地面为良导体，用镜像 法计算等效电荷，计算多导线线路中导线上的等效电荷，列出下列矩阵方程 雏： 2 五： 九：雉 式中 u 是各导线对地电压矩阵， q 是各导线的等效电荷矩阵， 入 是各导线 的电位系数的方阵。 u 由送电线的电压和相位确定，从环保的角度来看取1 0 5 倍 的额定电压为计算电压。 利用镜像原理来求 。地面为电荷等于0 的平面，感应电荷可由镜像电荷代 替，如下图： 华北电力大学硕士学位论文 图2 1 镜像示意图 枞 2 去- 噜 九= 去n 苦 l l = i f l 1 0 9 f 肌 式中e 。一空气介电常数，其值为3 6 x ， r 一导线半径 h 。一导线距离地面的垂直高度 l 。一两导线之间的距离 l ；一导线到另一导线的投影的距离 其中如果使用的是分裂导线，则等效半径用下式计算： r f _ 尺摆 r 一分裂导线半径 n 一次导线根数 r 一次导线半径 对于三相交流电，计算各项导线的电压时要用复数 u = u m + u f 相应的等效电荷也是复数 q 。= q 。+ q n 所以我们用矩阵方程计算也要分开为实部和虚部 u 。 = 凡 q r 些j ! 皇垄盔堂堡主堂堡堡塞 u 。 = q 。 采用下面公式计算x 方向和y 方向的电场强度： 量2 去粪q t 寻一嚣， b 2 去喜qe 学一铲 e i = 0 砖。+ e 二 e ，= e 知+ e ； 式中：e ，一一x 方向的电场强度 e ，一一y 方向的电场强度 x ，y 一一线下任意点的坐标 x 。，y 。导线的坐标 l 。，l ；一一分别为导线i 和其镜像到计算点的距离 最终电场强度e 用下式计算 e = 、3 畦+ e j b 、磁场强度计算：对于磁场计算，只考虑空间的实际导线就足够了，可以忽 略镜像的计算。 在不考虑镜像时，运用下面公式计算 肌丽i肚脾2 赤2 疗 2 + 三2 。 2 万 2 十三2 i 一导线i 中的电流 u 一导磁率 2 o a ， u 。一自由空间导磁率，4n 1 0 - 7 亨米 p ，一相对导磁率 c 、无线电干扰的计算：所用的公式如下： e = 3 5 9 m 。+ 1 2 r - 3 0 + 3 3 l g 等 = g 1 均_ 1 ) 争 。：旦 。 r r _ e o d n 华北电力大学硕士学位论文 e 一无线电干扰场强，d b ( uv m ) r 一导线半径，c m d 一被干扰点距离导线的距离，m g 。一导线表面最大电位梯度，k v m r 一通过次导线中心的直径c m n 一次导线根数 d 一次导线直径 g 一导线的平均表面电位梯度 q 一每根导线的等效总电荷，可以由电场强度的算法中求得。 由上面的公式计算出三相导线每_ 相在某一点的无线电干扰场强，如果其中有 一相大于其他两相3 d b 以上，那么就可以作为高压架空送电线路的场强值，否则以 下式计算： e ：皇! 皇2 + 1 。5 2 e 一高压架空送电线路无线电干扰场强d b e ，、e ：一三相导线中的最大两个无线电干扰场强d b ( 2 ) 工频噪声采用原武汉水利电力学院栗福衍编著的高压输电的环境保护 一书中的方法进行计算： 对于单相导线 当n 1 1 02 2 03 3 05 0 0 最小垂直距离 5 06 o7 09 0 边导线与建簿物间辱 4 05 o6 o8 5 小距离 边导线与不在规划督 恩内城市建筑物之间 2 02 53 o5 o 的水平距离 分析第三章中的计算数据。得出以下结论： 1 ) 导线离地越高，线下离地同等高度的电场强度和磁场强度就越小，无线电干 扰和可听噪声影响的范围越小： 2 ) 两边导线间是无线电干扰和可听噪声最大的地方，所以，边导线间影响程度 较大： 3 ) 电磁场强度、无线电干扰场强和可听噪声强度都是从边导线向远距离减小， 因此，边导线与建筑物间距离是较直观的重要指标； 线下离地高度、导线架设高度、边导线间距离、以及边导线与建筑物间距离这 四个参数，对于高压输电线下对周围环境的影响起关键作用。决定线下是否可以有 建筑物，且建筑物高度是否受到限制等问题。 根据第二章中本研究采用的标准，计算山西河曲电厂s o o k v 高压输电线下建筑 物高度与距中心线距离限制情况，见表4 2 ： 泌! 1 5 m1 6 m1 7 m1 8 m1 9 m2 0 m2 1 m 2 2 m 2 3 m2 4 m 分类、 电场强度 无限制1 4 m1 6 m 1 7 m 1 8 m 1 9 m2 0 m2 0 m 2 0 m 2 0 m 磁场强度建筑物 无限制 距中心 1 2 m 以下 无线电干扰 1 9 m1 9 m2 1 m2 1 m 2 l m 2 3 m 2 3 m2 3 m2 3 m 线距离无阻糊 可听噪声 无限制 由表中可看出，仅磁场强度和可听噪声两个参数，5 0 0 k v 高压输电线路下的建 筑物高度是不受限制的，但是考虑电场强度和无线电干扰，建筑物高度与其距中心 线距离就有限制，1 2 m 以下的建筑物，可以建在高压输电线路下任何地方，距中心 线2 3 m 以外，可建设2 4 m ( 按2 5 m 每层，即9 层) 以上的建筑，高压输电线路一般 经过的是无高楼的村庄，采取保守估计，在距离中心线3 0 m 以外，高压输电线路的 3 2 兰! ! 皇垄查兰堡主堂堡堕塞 电场强度和无线电干扰强度对人生活环境影响不超标。 因此，通过对计算参数的分析，得出： 电磁场主要从源强、传播途径和接受体三个环节进行电磁场的防治。在源强 上优化输电线路电压等级、增大导线对地距离、导线改为三角排列、减小相间距 离、减小分裂导线根数、采用双回路线路逆相序排列、提高导线光洁度等均可降低 输电线下空间场强，减缓输电线的静电效应影响。在传播途径上，采用屏蔽线或屏 蔽网的屏蔽办法减小地面场强利用建筑物及其内部所用的材料对电磁场进行屏 蔽，减小地面场强。此外树木、绿化带及地形等对电场的衰减作用也减小了输电线 下的空间电场 显然，线下离地高度、导线架设高度、边导线间距离、以及边导线与建筑物间 距离这四个参数尤为关键，且它们之间是相互关联的。通过这四个关键参数，可以 对高压输电线路环境空间影响作出评价。 4 2 环境影响评价指标的确立 4 2 1 高压输电线路下行走安全指标d w 人的活动一般在离地1 5 m 2 0 m 之间，边导线间距离( 即线路走廊) 下离地 1 5 m 高度的电磁辐射影响，关系到人在线下行走是否安全的问题。因为影响主要来 自电场强度和无线电干扰，定义导线下离地1 5 m 电场强度和无线电干扰场强的比 值乘1 0 - 9 为d w l ，由于电场强度单位是k v m ，无线电干扰场强单位为d b ( i t v m ) 数量级相差1 0 9 倍，乘1 0 母常数是为了在数量级上直观比较，在保证电场强度和无 线电干扰强度都不超标情况下，用下式计算： d w ，：鱼。1 0 一9 式中：e 自一一电场强度k v m e n 一一无线电干扰场强d b ( i - t v m ) 求得d w l 值见表d 一3 ： 表4 3 高压输电线路下行走安全指标d w l 距中心线距离m d w l 距中心线距离m d w l 距中心线距离m d w l 3 0o 3 41 00 7 2l o0 7 3 2 80 - 3 78o 7 31 20 7 2 2 60 4 160 7 41 40 7 0 - 2 40 4 540 7 31 60 6 6 2 20 4 9+ 20 7 21 80 6 2 华北电力大学硕士学位论文 2 0 o 5 300 7 22 0 0 5 8 1 8 0 5 820 7 22 2 0 5 3 1 60 6 240 7 32 4 0 4 8 1 40 6 660 7 3 2 60 4 4 1 20 7 080 7 42 8 0 4 0 3 0o 3 7 相应的图形如图4 - 3 ： 图4 3 高压输电线路下行走安全指标d w l 与距中心线距离 表4 3 中数据是电场强度和无线电干扰场强均不超标时的边界值，因此，d w l 值即为限值，同时，d w l 值与电压等级、导线规格等预测计算参数无关，只单纯考 虑离地1 5 m 处的辐射情况，无论其他参数如何变化，只要满足d w l 限值，就认为 是安全的。本研究认为，当d w l o 7 时，高压输电线下人行走受到的影响是可以 容忍的，对人体不会造成伤害，所以，把d w l 值定为高压输电线路下行走的安全指 标。 4 2 2 建筑物安全距离指标h g r 建筑物允许高度与导线离地高度、距离中心线距离相关，通过预测计算出来电 场强度、磁场强度、无线电干扰和可听噪声，可得出这些值的线下横向分布趋势， 由此可知建筑物在一定高度导线下，距离中心线不同距离的允许高度。 1 1 0 5 0 0 k v 架空送电线路设计技术规程d l t5 0 9 2 - - 1 9 9 9 中规定了导线架 华北电力大学硕士学位论文 设与建筑物间的最小距离，该距离满足( 5 0 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 t2 4 1 9