高壓輸變電工程的電磁輻射及環境保護探析

摘 要：重點對高壓輸變電工程中的電磁場、電磁輻射進行探討，在此基礎上，分析對設備、信號等諸多方面造成的干擾以及對環境的影響，并提出針對性的保護措施。該研究對于變電工程建設與運行以及環境保護具有積極意義。

關鍵詞：高壓輸變電工程;電磁場;電磁輻射;通信;環保

1 高壓輸變電工程中存在的磁場與輻射

1.1 ? ?高壓輸變電工程電磁場

高壓輸變電設施運行過程中產生的磁場具有較大的覆蓋范圍與頻率，在進行直流輸電時產生的合成場存在場合離子流，不僅會對自然環境造成負面影響，同時還威脅著周圍居民的健康[1]。

我國工業用電的頻率為50 Hz，當有電流從高壓輸變電線路中流過時，其線路周圍就會產生相應的電場與磁場，即工頻磁場、工頻電場[2]。若電壓為工頻交變電壓，此時的輸電線路中產生低頻交變電荷，與土地之間形成一種工頻電場-低頻電場模式。高壓輸電線路中的電流為工頻電流時，在高壓輸變電設施周圍存在工頻磁場，其強度由介質磁導率決定。

1.2 ? ?高壓輸變電設施電磁輻射

當磁場與電場之間存在交互作用時，電磁波誕生。電磁波是一種能量形式，在電磁波向外界發射、泄漏時會產生相應的電磁輻射。高壓輸變電設施在運行過程中會產生電磁波，根據能量守恒定理，電能不可能完全實現傳輸，而是在傳輸過程中有一部分電能以熱、電磁波的形式損耗，電磁波散播在空氣中會產生電磁輻射，對環境、居民健康都存在極大的威脅[3]。

2 高壓輸變電設施電磁輻射產生的影響

高壓輸變電設施產生的電磁輻射主要有電暈放電、絕緣子放電兩種方式[4]。

之所以會出現電暈放電的現象，是因為高壓輸變電線路的表面存在相對較大的電位梯度，在其周圍出現放電現象，對電氣設施產生干擾;出現絕緣子放電的原因，是絕緣子存在的污穢以及一些損壞的絕緣子易產生較高的電位差。

盡管絕緣子放電不是一種主要的放電途徑，但是絕緣子放電強度遠大于電暈放電。

2.1 ? ?干擾通信電路

高壓輸變電設施對通信線路產生的干擾主要體現為靜電感應與電磁感應兩種途徑。

（1）靜電感應：高壓輸電線路當中有電流通過時，其附近產生電場，進一步產生交變磁場。如果在高壓輸變電設施周圍存在通信線路，這種交變磁場產生的橫向電壓將作用在通信電路導線上，妨礙通信線路的正常運轉，降低通信信號質量[5]。

（2）電磁感應：當高壓輸變電線路設備出現接地故障時，接地點周圍會出現高電位，而這種高電位會對通信線路設備造成負面影響，嚴重時會損毀設備。

高壓輸變電線路因存在電流諧波而產生電磁場，會對通信線路產生負面影響。巧合的是，無論是通信線路還是高壓輸變電線路，其諧波頻率均為300～400 Hz。

2.2 ? ?對廣播信號及無線電產生的影響

高壓輸變電線路通過電暈放電對廣播信號與無線電信號產生負面影響。電暈放電產生的原理是在不均勻的電場中，介質在電場局部位置形成自持放電，這也是現階段最常見的一種氣體放電形式，通常電流頻率在0.1～100 Hz。

我國的廣播與無線電頻段為0.5～1.65 MHz。很明顯，高壓輸變電線路產生的電磁輻射頻率是遠大于廣播、無線電頻段的，因此會很輕易對廣播、無線電頻段造成干擾[6]。

2.3 ? ?對人體健康的影響

高壓輸變電線路產生的電磁輻射可以輕易貫穿人體，其中人體還會吸收一部分電磁輻射能量。人體中存在的體液和電介質會與電磁輻射發生反應，這種反應被稱為電磁生物效應。電磁生物效應的表現形式主要有非熱作用與致熱作用。

（1）非熱作用：電磁輻射在人體內產生的電磁效應、化學效應都被歸類為非熱作用。在微波磁場的作用下，人體內部分子會出現振動甚至形變現象，細胞液及體液在這種情況下會發生變化，細胞膜的部分功能會受到損傷，使系統功能出現異常，最終對中樞神經系統造成影響，但是人體體溫并不會出現明顯變化。

（2）致熱作用：當人體處于相對功率、頻率恒定的環境時，人體易受到電磁輻射的影響。電磁輻射致熱作用產生的許多熱量被人體吸收，致使人體出現局部過熱的現象，人體體溫明顯升高。當人體吸收熱量過多時，組織傳熱機能就會受損，影響機體健康，甚至危及生命。一般情況下在高頻電磁輻射的環境下才會形成致熱作用[7]。

3 高壓輸變電線路工程監測數據

表1給出了一組高壓輸變電線路工程監測數據。

4 高壓輸變電工程的環保措施

4.1 ? ?選址與路徑選擇原則

在開展高壓輸變電工程的過程中，無論是地址的選擇還是輸電路徑的選擇，都需要遵循一定的原則：（1）工程建設需要充分考慮到社會的經濟效益，確保社會生產與居民生活的供電正常;（2）最大程度上避免在會受到電磁干擾的地區建設工程，地址、路徑的選擇需要參考當地城市規劃、社會生產、居民生活等因素。

機場、火車站、碼頭等重要的交通場所對電磁輻射的敏感度極高，極易受到電磁輻射的影響，因此在建立高壓輸變電站時要遠離這些場所，除此之外還要遠離軍事基地、居民區、工業園等區域?？傊?，建立高壓輸變電站要盡可能選擇空曠的區域，避免電磁輻射對周圍事物造成傷害，同時在高壓輸變電站周圍要做好防護措施，最大程度上避免電磁輻射在大氣中的傳播。

4.2 ? ?開展高壓輸變電站工程過程中需要的環保措施

開展高壓輸變電線路工程過程中要注意兩方面問題：（1）在實際施工過程中注重對生態環境的切實保護;（2）在實際施工過程中要采取一系列措施，減少工程對自身設備、周圍居民造成的負面影響[8]。

施工時最大程度上降低對生態環境的破壞，包括減少對樹木的破壞、植被的踐踏等，可以選擇通過增加塔高使線路順利穿過林區。多回路輸電線路可以盡量采取多回路與同桿塔雙回的方式實現線路布置，如此可以減小對地表植被的破壞。

在施工區域修建護坡、水溝、堤壩等設施，減少因修建高壓輸變電工程造成的水土流失，實現對水土的保護。高壓輸變電站需要選擇遠離居民區、生產基地等區域，在高壓輸變電站外圍加設防護裝置，減少電磁輻射向外界的散射，同時可以通過增加綠植來實現降噪。

4.3 ? ?高壓輸變電站運行過程中的環保措施

為了盡量降低高壓輸變電站電磁輻射對環境與居民產生的負面影響，當高壓輸變電站及其保護設施正式建成后，驗收部門需要對工程進行驗收。驗收部門需要結合實際需求與情況建立相關制度，落實權責對等原則，這樣，當高壓輸變電站在實際運行過程中出現異常情況時，可以在第一時間迅速找到負責人解決問題。為了避免居民受到電磁輻射的傷害，僅僅依靠防護措施還不夠，需要向居民宣傳電磁輻射的危害性以及相應的預防常識，消除公眾對電磁輻射的誤解，同時讓群眾廣泛、積極地參與到高壓輸變電站的監督工作中。

5 結語

本文首先介紹了高壓輸變電工程中存在的磁場與輻射，包括高壓輸變電工程電磁場、高壓輸變電設施電磁輻射;其次闡述了高壓輸變電設施電磁輻射產生的影響，包括干擾通信電路、對廣播信號及無線電產生的影響、對人體健康的影響;然后列出了一組高壓輸變電線路工程監測數據作為說明;最后提出了高壓輸變電工程的環保措施，包括選址與路徑選擇原則、開展高壓輸變電站工程過程中需要的環保措施、高壓輸變電站運行過程中的環保措施等。

[參考文獻]

[1] 蘭新生，丁登偉，王志高，等.基于等效電容的高壓輸變電工程工頻電場測量誤差分析及改善措施研究[J].中國測試，2017，43（10）：24-27.

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[5] 張爭.試析發電與高壓輸變電工程的工頻電磁場現狀及防護[J].電子制作，2014（16）：237-238.

[6] 郭祖美.輸變電工程電磁輻射的危害及防治措施[J].科技創新導報，2012（18）：73-74.

[7] 邵紅，聶佳妍.高壓輸變電工程的電磁輻射及其環境影響評價[J].沈陽化工學院學報，2009，23（4）：329-333.

[8] 劉首文，劉華鋼，趙永生.電網環保應重視的兩項工作[C]//第三屆湖北科技論壇優秀論文集，2005：5-7.

收稿日期：2020-11-12

作者簡介：葉先軍（1975—），男，河南信陽人，電氣主管工程師，從事企業臨時用電安全風險技術處理和設備管理、企業用電安全可靠性和經濟性分析、海洋采油平臺供電安全技術應用等方面的研究工作。