水電站工程的電磁環(huán)境影響研究

強(qiáng)婧　賈傳釗　宋京川子

【摘 要】分析水電站工程的電磁污染，介紹了某水電站電磁環(huán)境污染的主要影響因素，并對該水電站的電磁污染狀況進(jìn)行了分析。以水電站110kV輸電線路為例，進(jìn)行了詳細(xì)的理論計(jì)算和類比分析，提出水電站工程電磁環(huán)境影響防治措施。

【關(guān)鍵詞】水電站；電磁環(huán)境；環(huán)境影響評價(jià)

【Abstract】The electromagnetic contamination of hydropower station was analyzed.The main electromagnetic influencing factors of a hydropower station were introduced，and the electromagnetic contamination of this hydropower station was analyzed in this paper.Took the example of a 110kV transmission line，this paper computed the electromagnetic environmental impact by detailed theoretical arithmetic and analogy.Meanwhile，the protection measures of electromagnetic environmental impact were briefly discussed.

【Key words】Hydropower station；Electromagnetic environmental；Environmental impact assessment

0 前言

水電是優(yōu)質(zhì)的可再生能源和清潔能源，具有污染低、運(yùn)行費(fèi)用低、便于進(jìn)行電力調(diào)峰等優(yōu)勢，有利于提高資源利用率。水電站的修建給人類帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[1]。如伏爾加河流域通過多個(gè)大中型水電站的建設(shè)使得該區(qū)成為前蘇聯(lián)經(jīng)濟(jì)最為發(fā)達(dá)的地區(qū)之一。近年來，我國水電站的建設(shè)更是發(fā)展迅速，其中2003年開始運(yùn)行的三峽水電站引起了世界的高度關(guān)注。不可否認(rèn)，水電站的建設(shè)不僅產(chǎn)生了巨大的防洪、發(fā)電、航運(yùn)等經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)相對于火力發(fā)電，水電是一種更為清潔的發(fā)電模式，產(chǎn)生了巨大的環(huán)境效益[2-3]。

水電站在給人類帶來經(jīng)濟(jì)和環(huán)境利益的同時(shí)，也對環(huán)境造成了多層次的負(fù)面影響。現(xiàn)階段，對于水電站的環(huán)境影響研究主要側(cè)重于水電站對流域生態(tài)環(huán)境的影響方面，如水位、庫區(qū)水文情勢、大壩阻隔、水庫淹沒等的影響[4-5]，卻很少對其電磁環(huán)境影響作出相應(yīng)的分析。電力工程作為水電送出的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，保證了水電站所發(fā)電力的順利送出，滿足水電站的正常運(yùn)行；同時(shí)，也伴隨產(chǎn)生一種特殊污染——電磁輻射。電力工程環(huán)境問題所引發(fā)的糾紛與爭議日益增多，生活在輸變電項(xiàng)目周圍的人們對其產(chǎn)生的電磁輻射危害具有一定的恐懼性[6]。因此，本研究針對四川省涼山州某水電站的電磁環(huán)境影響進(jìn)行了分析，介紹了水電站電磁環(huán)境影響中的主要污染因素，并提出相應(yīng)的電磁污染防治措施與建議，以期為水電站的電磁污染控制提供參考。

1 項(xiàng)目背景

格古河流域位于涼山州甘洛縣境內(nèi)，甘洛縣水能資源豐富，理論蘊(yùn)藏量979.9MW，可開發(fā)量556.29MW。本工程是格古河中上游規(guī)劃梯級水電站的互聯(lián)和電力送出工程。1號水電站位于甘洛縣尼日河右岸的甘洛河上游右岸的一級支流上，為引水式開發(fā)水電站，總裝機(jī)容量12000kW；2#水電站位于尼日河一級支流甘洛河的下游段，總裝機(jī)容量12000kW。格古河流域梯級電站互聯(lián)及電力送出方案為：1號水電站匯集電力后出一回110kV線路接入2號水電站，并通過2號水電站～220kV變電站的110kV線路接入國家電網(wǎng)。

2 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容為：110kV輸電線路以及通信系統(tǒng)新建工程、220kV變電站110kV間隔擴(kuò)建工程。輸電線路全長31.59km，其中，1號水電站～2號水電站輸電線路長22.11km，2號水電站～220kV變電站輸電線路長9.48km。項(xiàng)目組成和主要環(huán)境問題見表1。

3 電磁環(huán)境影響因素分析

電磁輻射是帶凈電荷的粒子被加速時(shí)所發(fā)出的輻射，又稱為電磁波。隨時(shí)間作工頻周期變化的電能量產(chǎn)生工頻電場，隨時(shí)間作工頻周期變化的磁能量產(chǎn)生工頻磁場。我國電力系統(tǒng)高壓輸電線路與設(shè)備的工作頻率為50Hz，屬于低頻（工頻）電磁場[7-9]。

架空輸電線路在運(yùn)營期間與大地之間的電位差，形成電場。當(dāng)架空輸電線路有電流通過時(shí)，在載流導(dǎo)體周圍產(chǎn)生工頻磁場。輸電線路周圍的工頻電場強(qiáng)度、磁場強(qiáng)度隨著離線路距離的增加迅速減小[10]。

4 電磁環(huán)境影響評價(jià)因子、評價(jià)等級、評價(jià)范圍、評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和評價(jià)方法

4.1 評價(jià)因子

4.1.1 現(xiàn)狀評價(jià)因子

電磁環(huán)境：工頻電場、工頻磁場。

4.1.2 預(yù)測評價(jià)因子

1）施工期：無電磁環(huán)境影響。

2）營運(yùn)期：工頻電場、工頻磁場。

4.2 評價(jià)等級

根據(jù)《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則—輸變電工程》（HJ24-2014）表2中對輸變電工程電磁環(huán)境影響評價(jià)工作等級的劃分，該項(xiàng)目輸變電工程包括110kV架空輸電線路、220kV變電站間隔擴(kuò)建；本次不對220kV變電站擴(kuò)建工程進(jìn)行評價(jià)；經(jīng)現(xiàn)場踏勘，該項(xiàng)目110kV輸電線路邊導(dǎo)線地面投影外兩側(cè)各10m范圍內(nèi)無電磁環(huán)境敏感目標(biāo)，因此，110kV架空輸電線路電磁環(huán)境影響評價(jià)等級為三級。

4.3 評價(jià)范圍

鑒于本輸變電工程電壓等級為110kV，根據(jù)《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則—輸變電工程》（HJ24-2014）的要求，確定該項(xiàng)目110kV輸電線路電磁環(huán)境影響評價(jià)范圍為邊導(dǎo)線地面投影外兩側(cè)各30m。

4.4 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

執(zhí)行《電磁環(huán)境控制限值》（GB8702-2014）表1中限值，頻率為50Hz時(shí)，工頻電場強(qiáng)度公眾曝露控制限值為4kV/m，工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度公眾曝露控制限值為0.1mT。

4.5 評價(jià)方法

根據(jù)《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則—輸變電工程》（HJ24-2014）的要求，確定該項(xiàng)目電磁環(huán)境影響評價(jià)方法如下：

110kV架空輸電線路評價(jià)等級為三級，其電磁環(huán)境影響評價(jià)采用模式預(yù)測的方式；根據(jù)《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則—輸變電工程》（HJ24-2014）附錄C、D推薦的計(jì)算模式對輸電線路的工頻電場、磁場進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價(jià)。

5 電磁環(huán)境影響預(yù)測與評價(jià)

5.1 預(yù)測模型

根據(jù)《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則——輸變電工程》（HJ24-2014）附錄C、D推薦的計(jì)算模式對輸電線路的工頻電場、磁場進(jìn)行預(yù)測。

5.1.1 工頻電場預(yù)測模型

1）單位長度導(dǎo)線上等效電荷的計(jì)算

高壓送電線上的等效電荷是線電荷，由于高壓送電線半徑遠(yuǎn)小于架設(shè)高度，所以等效電荷可以認(rèn)為是在輸電線的幾何中心。

5.1.2 工頻磁場預(yù)測模型

由于工頻情況下電磁性能具有準(zhǔn)靜態(tài)特性，線路的工頻磁場僅由電流產(chǎn)生。應(yīng)用安培定律，將計(jì)算結(jié)果按矢量相加，可得出導(dǎo)線周圍的工頻磁場強(qiáng)度。

在線路附近A點(diǎn)產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度由下式計(jì)算：

5.2 預(yù)測參數(shù)

該項(xiàng)目輸電線路導(dǎo)線排列方式有三角排列、垂直排列兩種。其中，1號水電站110kV升壓站處的終端塔采用單回塔，塔型為1B-J4，導(dǎo)線為三角排列；2號水電站110kV升壓站處的終端塔采用雙回塔，塔型為1H-SJ4，導(dǎo)線為垂直排列；220kV變電站處的終端塔采用雙回塔，塔型為1H-SJ4，導(dǎo)線為垂直排列、單邊掛線；其余均為三角排列。終端塔的塔型已確定；對于三角排列，選取最不利的塔型進(jìn)行預(yù)測。根據(jù)實(shí)踐，在其它條件相同的情況下，線路橫擔(dān)距離較大的塔型產(chǎn)生的工頻電場強(qiáng)度和工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度較大，據(jù)此選擇塔型進(jìn)行預(yù)測。預(yù)測兩種導(dǎo)線對地高度下的電磁環(huán)境影響：6m（110kV輸電線路通過非居民區(qū)時(shí)對地面的最低允許高度）和7m（110kV輸電線路通過居民區(qū)時(shí)對地面的最低允許高度）。

該項(xiàng)目110kV輸電線路電磁環(huán)境影響預(yù)測所選取的塔型及參數(shù)見表2。

5.3 預(yù)測結(jié)果

以下預(yù)測結(jié)果均基于采用最不利塔型，導(dǎo)線對地高度取6m、7m兩種情況，計(jì)算高度取距地面1.5m。計(jì)算結(jié)果最大值如表3所示。

由表3可知，該項(xiàng)目輸電線路營運(yùn)期產(chǎn)生的工頻電場強(qiáng)度、工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度均滿足評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求。

5.4 預(yù)測結(jié)果驗(yàn)證監(jiān)測及分析

為了更好地驗(yàn)證預(yù)測結(jié)果，選取電壓等級、建設(shè)規(guī)模、架線型式、輸送電流均類似的同類輸變電工程進(jìn)行類比監(jiān)測；選擇的類比監(jiān)測線路為110kV代岳線（單回、三角排列）和110kV侯西二線（雙回、垂直排列）。

對110kV代岳線（單回、三角排列）和110kV侯西二線（雙回、垂直排列）進(jìn)行類比監(jiān)測和理論計(jì)算，結(jié)果對照如圖1～圖4所示。

從圖1～圖4可看出：1）線下1.5m高處工頻電場強(qiáng)度、工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度監(jiān)測值和理論計(jì)算值的分布規(guī)律基本一致；2）線下1.5m高處工頻電場強(qiáng)度、工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度在高值區(qū)理論計(jì)算值高于監(jiān)測值，說明工頻電場強(qiáng)度、工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度理論計(jì)算值更趨于保守。

類比監(jiān)測結(jié)果不能反映輸電線路工程可能產(chǎn)生的最不利環(huán)境影響，但可以反映出輸電線路下工頻電場強(qiáng)度、工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布規(guī)律。由于理論預(yù)測值高于類比監(jiān)測值，用理論預(yù)測值可以比較保守地反映輸電線路運(yùn)行時(shí)線路下的工頻電場強(qiáng)度、工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度水平。因此，該項(xiàng)目110kV輸電線路的電磁環(huán)境影響評價(jià)以模式預(yù)測為依據(jù)。

6 電磁環(huán)境影響防治措施

1）合理選擇路徑，盡量避讓居民集中點(diǎn)等重要區(qū)域；在與其它電力線、通信線、公路交叉跨越時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)程要求留有凈空距離。

2）導(dǎo)線的架設(shè)對地最低高度滿足設(shè)計(jì)規(guī)程的要求：線路通過非居民區(qū)對地最低高度不小于6m，通過居民區(qū)對地最低高度不小于7m。

3）線路在與其它電力線交叉跨越時(shí)凈空距離滿足《110kV～750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50545-2010）要求。

4）雙回線路段采用逆相序架設(shè)。

7 結(jié)論與建議

7.1 結(jié)論

1）對格古河流域梯級電站互聯(lián)及電力送出工程的電磁環(huán)境影響計(jì)算結(jié)果表明，110kV輸電線路產(chǎn)生的工頻電場強(qiáng)度、工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度均滿足評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的要求；其電磁環(huán)境影響呈現(xiàn)出隨導(dǎo)線對地距離的增大而減小的特點(diǎn)。

2）通過實(shí)際監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，監(jiān)測結(jié)果和理論預(yù)測結(jié)果基本吻合，預(yù)測結(jié)果更為保守。

3）輸電線路在建設(shè)中要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定、規(guī)范進(jìn)行，保證線路架設(shè)高度，增大導(dǎo)線與地面的距離，以降低線路的電磁環(huán)境影響。

7.2 建議

1）建議建設(shè)單位開展對沿線居民輸變電工程環(huán)境保護(hù)和電磁環(huán)境影響防護(hù)等方面基礎(chǔ)知識的宣傳和教育，消除群眾畏懼心理，提高自身防護(hù)意識和能力。

2）建議建設(shè)單位根據(jù)實(shí)際情況或有群眾反映時(shí)委托有資質(zhì)的單位對輸電線路的工頻電場、工頻磁場進(jìn)行監(jiān)測。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]