浅谈电网建设输变电系统中的电磁环境分析

摘要： 本文作者着重对电网高压输变电设施的电磁环境特性、高压输变电设施与电磁辐射、高压输变电设施与工频电磁场、高压输变电设施与无线电干扰、我国输电线路与民房距离的规定、电网高压输变电设施工频电、磁场和无线电干扰的实测结果等进行了阐述。

关键词；高压输变电电磁环境无线电干扰

1电网高压输变电设施的电磁环境特性

高压输变电系统包括高压架空输电线路和高压变电站，其工作频率为50Hz,通常称为工频，不容易产生辐射。但对于110kV以上的输电线，由于电压很高，在导线表面会产生“电晕’现象，从而产生十分微弱的电磁波辐射，根据实际测量，500kV高压输电线的辐射强度小于53dB,其单位面积的辐射功率相当于家庭中所接收到的无线电广播电磁波辐射功率强度的千分之一，对人身基本不会产生影响。输变电设施产生的是工频电场和磁场，而非电磁辐射。

高压输变电线路和高压变电站会产生一定程度的无线电干扰。其原因有：

(1)电晕放电引起无线电干扰。由于高压线表面的电位梯度很大，高压线不断向周围空气放电，这就是电晕放电。放电形式是脉冲型电磁噪声，其频率为几万赫兹。一般在电位梯度小于15kV／m时。电晕放电几乎不存在。对于正常运行的良好输电线路，其对设备产生的无线电干扰是以电晕放电为主。无线电干扰主要对电器设备产生影响，干扰频率与扰设备的频率越接近，干扰程度就越大。

(2)绝缘子放电产生一定程度的无线电干扰。由于高压架空送电线路和变电站绝缘子污秽或绝缘子串中损坏个数过多，使分配到每个绝缘子上的电位差过高等原因形成绝缘子放电。这种放电的频率可高达数百兆赫，有时其强度比电晕放电更强。但对于正常运行的良好线路，这种放电不是主要成分。

2高压输变电设施与电磁辐射‘

《电磁辐射防护规定》(GB8072-88)明确指出，电磁辐射防护限值的使用频率范围为100kHz一300GHz,本身并不包括50Hz的工业频率在内。

电磁辐射分为2类：一类是x、Y射线等电磁辐射，又称为电离辐射；另一类是射频、微波等电磁辐射，又称为非电离辐射。国际“电磁兼容”标准中规定，9000Hz以上的频率称为“射频”，微波的频率更高，在300MHz～300GHz之间。9000H拟下频率因辐射量太小，可以认为基本不会发射电磁波。

我国电网输变电设备的频率为50Hz,远小于9000Hz的“射频”，其辐射频率完全可以忽略。

3高压输变电设施与工频电磁场

3．1国内外有关工频电场和工频磁场的规定

国际组织和西方发达国家及我国对公众暴露的工频电场和工频磁场限值的有关规定见表1。

由表1可见，西方发达国家现行的工频电场和工频磁场限制要比我国目前的规定宽松得多。

表1公众暴露的工频电场和工频磁场限值

我国还没有出台工频电场和工频磁场的国家标准，暂时采用的是环保推荐标准，即《500kv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)中以工频电场4kV／m和0 .1mT为居民区评价标准。该标准可应用于110―220kV高压输变电设施的环境影响计价。由于110kV以下输变电设施的工频电场和工频磁场更小，被环保部门列入豁免水平以―下的输变电设施进行管理。

3.2工频电磁场对人体健康的影响

1996年美国国家研究委员会认为：现有的证据主体并不表明暴露于工频电场或磁场会出现人体健康的危害1999年美国国立卫生研究所得出的结论暗示工频电磁场的暴露会造成健康危害的科学证据是微弱的。到目前为止，国内外没有科学证据显示输变电设施工频电场或磁场会对人体健康造成危害。

ICNIRP是被世界卫生组织(WHO)、国际劳工组织(LO)和欧洲联盟(EU)所正式认可的非离子辐射保护的非政府独立科学组织。“ICNIRP导则”关于工频电磁场对人体健康影响的核心结论为：

(1)从流行病学对于EMF场(100kHz及以下)暴露与癌症的关系，包括儿童白血病在内的研究结果提出，在缺乏实验研究支持的情况下。不足以形成制订暴露导则的科学依据。ICNIRP确认：频率为1Hz一100kHz电场、磁场与生物体的相互作用机制是感应在组织中的电流：对该频率范围，是取对神经系统功能影响的电流密度作为制定“基本限值”的基本物理量。

(2)ICNIRP采用了“基本限值”“参照水平”的限值体系来控制限值。其中，“基本限值”直接与已确定的健康影响有关，并已包含适当的安全因子：“参照水平”，是从最不利暴露情况下的“基本限值”导出，而且用可方便测量的量来表示。所提出的“参照水平”可以用来确定“基本限值”是否符合。运用基本限值及导出的参照水平体系，新的ICNIRP导则对许多暴露情况具有灵活性，限制数据见表2。

(3)暴露于工频电场下，人们的直觉感受是触及处于不同电位的金属物体时的电刺激感，ICNIRP导则称之为“非直接影响”，并为之规定了接触电流的限值(表2)。ICNIRP导则指出：对职业暴露50Hz,10kV／m的场强已包含足够的安全裕度去防止在所有可能条件下由接触电流引起的刺激效应；在采取管理或技术措施排除有害的非直接影响的前提下，场强可以超过。

为了保护生活环境，我国国家环保部门还是推荐了严格的工频电、磁场评价标准。可以认为，只要工频电、磁场满足这些标准，就不会对人体健康造成危害。

表2电力频率(50H2)的基本限值与参照水平的对照

4高压输变电设施与无线电干扰

《高压交流架空送电线路无线电干扰限值》(GB15707-1995)规定，频率为0.5MHz时，高压交流架空送电线路无线电干扰限值如表3所示。

频率为1MHz时，干扰限值为表3中数值分别减去5dB(KV／m)。

表3无线电干扰限值(距边导线投影20m处)

5我国输电线路与民房距离的规定，

为确保输变电设施安全运行，同时考虑保护公众利益，国家了们《110kV~500KV架空送电线路设计技术规程》(DL／T5092-1999)，规定了当输电线路跨越或临近民房时，导线与建筑物的安全、环保距离标准。具体规定见表4。

表4输电线路与民房间的距离

6电网高压输变电设施工频电、磁场和无线电干扰的实测结果

国内环保及其他部门对部分输变电设施电磁影响的测试结果表明：我国500W及以下电压等级变电站围墙外和高压输电线路投影点几十米以外的工频电场强度和磁场强度一般都能满足标准要求；对高压输电线路附近居民房屋的监测数据表明，房屋所在位置离地lm处的工频电、磁场、导线与构筑物之间的距离等均符合输变电工程的环保要求；由于高压交流架空送电线路和变电站所产生无线电干扰的主要原因是电晕放电和绝缘子放电，所以一些工程在个别季节、个别地区会出现无线电干扰水平超过限值的现象。

7需要进一步明确的问题

7.1工频电磁场环境标准末制定

目前，我国还没有出台超高压送变电设施的工频电、磁场强度的国家标准。暂时采用的是HJ／T24-1998中的居民区评价标准。但在实际工作中，环保部门把这两个居民区评价标准作为强制性环保标准来使用是不恰当的。其原因是：这两个推荐标准不是国家强制标准，而仅作为参考；而且，与发达国家相比，这两个推荐值偏严。国际上对于输变电线路产生的工频电磁场及具影响还没有统一的认识、在此情况下，完全采用比国外偏严的限值是不严谨的，也是不符合我国国情的。

7.2输变电工频电场、磁场强度豁免水平

目前，对输变电工频电场、磁场强度豁免水平的确认是不够科学的。GBl8702-88规定豁免水平确认由省级环保行政主管部门依据《电磁辐射防护规定》划分，而标准中防护限值的适用频率范围为100kHz一30GHz,显然不适合工频电场和磁场。

7.3输变电工程技术规范

HJ／T24-]998中有关内容沿用国际惯例，没有充分考虑我国电力行业的特点及实际情况。技术规范还需要进一步细化，加强可操作性，如对工频电场和磁场的测试方法和测试标准要进一步明确论证。

8结论与建议

电网高压输变电系统不但要从电力安全角度出发，按技术规程进行设计施工和运行管理，还要从电磁环境角度考虑，在工程设计时要充分考虑电磁场和无线电千扰对环境的影响，尽量避免敏感区。高压输变电系统影响人体健康的因素主要是工频电磁场，但高压输变电工程在一定距离上产生的工频电磁场远低于标准限值，只要在安全距离以外，基本不会对人体产生影响；无线电干扰主要影响电子设备，与人体健康无关。尽管高压输变电工程产生的无线电干扰有时会超标，但由于现在的家用电器抗干扰能力增强，城市中大多采用有线电视，无线电干扰对电视信号的影响越来越小。因此，只要按《10kV一500kV架空送电线路设计技术规程》设计高压输变电工程，严格落实环保要求，高压输变电工程的电磁环境是安全的。

注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看