输变电项目电磁辐射环境影响评价存在的问题与对策

2016-10-21高水生

科技创新与应用 2016年7期

高水生

摘要：人们离不开电力，越来越多的输电线路与变电站成为电磁辐射源点，因此，输变电项目电磁辐射环境影响评价工作显得尤为重要。然而，纵观这些环评文件，发现了存在的诸多专业术语及相关的问题，并就此提出了相关对策及建议。

关键词：输变电项目；电磁辐射；环境影响；评价；对策c

引言

一个从事建设项目环境影响评价工作的人也许一辈子都会感到困惑，这是因为这项工作中较難的莫过于两类项目，一类是生态建设类项目（包括各项目的生态环境影响篇章），一类是输变电建设项目。前者难，是因为它对事物的定量不易，环境影响评价结论不好下。后者难，是因为电磁辐射看不见，摸不着，在预测与影响篇章里，通篇谈的都是模式预测和类比分析，其模式千篇一律，缺少可类比性，故不能深入探讨其环境影响问题，从而给建设方和广大公众留下了无穷的隐患。文章作者在通过多年输变电工程环境影响评价审评、公众参与、乃至现场纠纷调停等实践基础上，从输变电项目涉及的重要概念入手，对输变电环境影响评价工作容易引起混淆的相关问题进行剖析，从而提出相应对策和建议，旨在这项工作不断完善，以促进电力、环保工作不断发展、不断进步。

1 输变电项目环境影响评价涉及的重要专业术语和容易混淆的术语

1.1 几个重要的专业术语

1.1.1 电场[1]

电荷的周围，存在着一种特殊的物质，称为电场。电场是统一的电磁场的一个方面，它的表现是对于被引入场中的静止电荷有引力作用。

1.1.2 磁场

当导体通过恒定电流时，在其内外还存在一种特殊形式的物质叫磁场。不随时间变化的磁场就恒定磁场。磁场是统一的电磁场的又一个方面，它的表现是对于其中的运动电荷有力相作用。

1.1.3 电磁场

随着电流的变化，任何随时间变化的电场都要在临近激发磁场，一般说来，随时间变化的电场所激发的磁场也随时间变化。概括的讲，充满变化的电场空间，同时也充满变化的磁场。

按照感应电流概念，任何随时间变化的磁场都要在临近激发感应电场，一般说来，随时间变化的电场所激发的电场随时间变化。因而，充满变化磁场的空间，同时也充满变化的电场。这两种变化的场，电场和磁场，永远相互联系着，形成统一的电磁场。

1.1.4 工频电场[2]

输送电能需要一定的电压和电流，由于输电线路导线存在电压，传到线与大电之间形成电场。距输电线路越近电场强度就越强，随着与导线间距的增加，电场强度降低很快在距离2m以内的空间，其电场强度基本上是均匀的。

衡量输电线路工频电场强弱的是电场强度。没受人体和周围物体影响的就为非畸变电场。当电场中有人或物体存在时会使空间电场发生畸变，对电场起增强或减弱作用，这种电场称为畸变电场。其计量单位采用V/m或kV/m。

1.1.5 工频磁场[2]

电力设施运行时，导体中的电流会在周围空间产生磁场。在生活环境中，工频磁场与工频电场一样，通常来自电力的输送与应用。磁场一般不受周围物体影响，只有铁磁性物体才会使磁场产生畸变，对磁场有屏蔽作用。

交流（50Hz）输变电设施产生的工频磁场属极低频磁场，在非磁性媒质中工频磁场强度（H）和工频磁感应强度（B）的关系为B=μ0H，式中μ0为空气的磁导率。

1.1.6 输变电导线及变电站周围存在有感应场[3]

输变电工程所产生的辐射应从“进场区”和“远场区”来认识，因为50Hz频率的输变电工程，只有线“附近”成千公里范围内的电磁波组成的区域才叫“近场区”，我们知道，该区域内的电场和磁场是互相独立，不相互激发，它是“感应场”而不是“辐射”场，产生感应电流，这与一般天线发出的电磁波是不一样的，故本标准不采用“电磁辐射”。

（1）近场

在输变电工程里，只有当γ<<λ的区域为近区场（简称为“近区”，这里γ为从发射原点到电磁辐射所能到达地方的半径，γ为波长）。

（2）远场

同理，在输变电工程里，只有满足条件γ>>λ的区域为“远区场”（简称为“远区”，这里γ为从发射原点到电磁辐射所能到达地方的半径，γ为波长）。

1.2容易混淆的专业术语

工频电场、工频磁场、磁感应强度及电磁辐射这四个专业术语最容易混淆，其定义见上文。

2 输变电项目电磁环境影响评价标准[4]

由于我国开展环境保护时间不长，环境标准立法很薄弱，体现在电磁辐射环境影响标准上尤其如此。总体来看，电磁辐射环境影响评价标准的“多头、无序”现象较严重：从颁布标准的部门看，既有GB国标的，又有行业HJ头；从发布系统来看，既有综合部门，又有行业部门的（环境保护系统、卫生系统、电力系统等）。执行起来很不统一。为执行电磁辐射环境影响评价的相对统一起见，很有必要对这些标准进行搜理，为电磁辐射环境管理服务。

2.1 《电磁辐射防护规定》（GB 8702-88）

《电磁辐射防护规定》（GB 8702-88）是原国家环保总局制订的，该标准较早提出了“一切产生电磁辐射污染的单位或个人，应本着”可合理达到尽量低“的原则，努力减少其电磁辐射污染水平”。提出采用比吸收率（SAR）作为基本限值，将暴露分为职业暴露和公众暴露，但该标准存在的不足是：（1）没有工频电场与工频磁场的评价标准，只规定了标准的适用频率范围为100kHz-300GHz，而把工业频率50Hz排除在外。给工频电场、磁场的评价留下了未予说明的空缺，在执行过程中，容易产生标准引用偏差。（2）在100kHz-300GHz频率范围内辐射的基本限值都是SAR。因为在高于10 GHz的频率范围内，各种场渗入组织的深度非常有限，SAR无法精确测量，很多专家学者认为，此时测定功率密度更加适合描述基本限值。（3）该标准没有对电磁辐射近场与远场相区别。从事电磁辐射对人体影响的研究知道，自然界的生物体，对电磁辐射能量的吸收量、吸收速率及体内电磁场的分布与外界的辐射强度不是简单的线性关系，因而，其功率密度、电磁场强度等均不能反映电磁场与生物体组织之间的相互作用联系及内部变化。所以在测量近场辐射时，应该采用基本限值SAR作为限值判定依据。

2.2电磁辐射

GB 8702-88经过十多年运行后，原国家环保总局又制定了《电磁辐射环境影响评价方法与标准》（H J/T 10.3-1996），这个标准仍然沿用了电磁辐射这个专业术语，是不科学的。很多建设单位和环境影响评价单位，在其出版的环境影响报告或文件中仍然使用“电磁辐射”术语，是不严谨的，是不科学的。准确的专业术语应该是“工频电场”和“磁感应强度”。

2.3 衛生标准

《环境电磁波卫生标准》（GB9175-88）由原卫生部制订，其特点是：以电磁辐射强度及其频段特性对人体可能引起潜在性不良影响的阈值为界，将环境电磁波容许辐射强度标准分为二级，超过二级标准地区对人体可能带来有害影响；针对作业场所，分别制定了工频、高频、超高频、微波等频段的辐射卫生标准；在标准中采用了最大容许暴露量的概念。

3 输变电项目中的暂态电击效益

什么是暂态电击效益？当人体处在电场环境中，其人体表皮肤触及电场中带不同感应电位的金属物体时，在接触瞬间可能感到刺痛，这一现象称为暂态电击效应，也称间接耦合效应。

例如，在2007年，时任湖北省委书记俞正声和时任省长罗清泉，曾在省卫生的报告关于山峡地区宜昌市**村居民“电屋”的报告上批示：“请省卫生厅、环保局开展专业监测”。另据2014年11月20日广州日报报道：“奇闻：房子也带电这个诡异‘电屋能住吗？”，报道称邓某2002年改建的房子，从改建的那一刻开始，就发现了自己的房屋出现异样，建筑工人在扎钢筋时发现钢筋上隐隐有电流流过，只要在潮湿或者下雨天，他家三楼的花草、衣架等物全都带电，他新建的第三层楼竟然成了一幢诡异的“电屋”。每年的4、5月份时，带电的情况会特别严重，一般能测出电压24伏左右。另据2007年7月份，在湖北省三峡地区某地某村实施监时，曾有居民向工作人员及当地政府投诉：他家住的房屋是一个“电屋”，下雨、打伞及晾衣服等都会被电击一下，很苦恼，要求搬迁。上述种种现象引起人们的极大恐慌，实际上，这些所谓“电屋事件”，电击等，不过就是典型的暂态电击效应实例。

研究表明，当与地绝缘的人独立处于输电线下电场时，感应电压低于1.2kV时，人体不会有电击感觉。物体在线下感应比较高的电压，和蓄积比较大的能量时，使得人体接触时，发生暂态电击的可能性增大。采取适当措施如增加输电线路的离地高度，设置屏蔽措施和被感应物体有效接地等，都可以有效减少暂态电击。

4 不少输变电项目滥用预测模式

输变电项目采用什么模式预测工频电场与工频磁场强度，是个科学问题，由于国家对此尚没有强制性规定，为节省环评经费及大上快上项目，不少环评单位钻国家空子，滥用预测模式，导致结果大相径庭，贻误商机。

正确的预测方法与预测模式应该是：采取国家标准推荐的预测模式，如《电磁辐射环境影响评价方法与标准》（H J/T 10.3-1996）中推荐的模式。经过权威学者或部门认定了的模式。可是，目前输变电项目环境影响评价普遍采用的预测模式有很多是自制的模型，其检验结果自然很不如意。

5 输变电项目应知晓如何降低工频电场与工频磁场强度的主要方法

5.1 降低工频电场强度的主要方法

5.1.1 相序排列优化

对于同塔多回路输电线路，可采用相序优化来降低地面电场强度，同塔双回线路一般可降低25%-35%[江建华输变电设施工频场环境影响综合报告（输变电设施工频场环境影响及标准研究报告之四上海华东电力试验研究院2005）]，同塔四回路线路可降低25%-45%[国际电工委员会（IEC）技术规范TS 60479-1（20005）人体和家畜的电流效用瑞士：IEC 2005]。对于采用单回路塔型，平行走向的多回路线路，这种方法只起次要作用，只能达到5%-10%的降低效果，通常，不同回路的相相同向之间的几何距离尽可能远，以达到降低电场强度的明显效果。

5.1.2 升高杆塔高度，降低地面电场强度

输电线路下的工频电场强度可以通过升高杆塔高度来降低，一般线路每升高一米，电场强度降低8%-10%左右，但是升高杆塔高度，将增加建设成本，同时，塔顶雷击电位增加，反击强度增加，影响输电线路的安全可靠运行。

5.1.3 采用下层较低电压线路等级的混合线路

输电线路地面电场强度能够通过在其下方架设较低线路来实现屏蔽。如国外某双回路400kV线路下面同塔架设双回110kV。其结果，电场强度得到显著降低，从大约10kV/m降到3kV/m。应注意，降低电场的效果会随着铁塔高度的变化有相应变化。这种不同电压等级混合线路在多回路实际应用中，降低电场强度效果非常显著。

5.1.4 降低分裂数

超高压输电线路如何减少电晕放电，降低电场强度呢？通常采用的方法是分裂导线的等效直径，以减少电晕放电，但导线等效面积增加将会增加地面电场强度。相同的子导线截面，从六分裂导线改为四分裂导线，电场强度降低约15%。从四分裂导线改为双分裂导线，电场强度可降低约20%。从双分裂导线改为单跟导线，电场强度可降低约30%。因此，在电晕允许的情况下，可考虑减少倒显得分裂数。

5.1.5 改变导线间距

对单回塔型，导线间距越小，地面电场强度越小。对同塔多回路线路，逆向序排列的输电线路，导线相与相之间的距离越小，电场强度越小。同相序排列的输电线路之间与之相反。

5.1.6 频蔽

工频电场的屏蔽很容易实现，一般来说，钢筋混凝土结构房屋就能达到很好的效果，屋内的电场强度几乎与背景场强差不多。计算表明，3-4m高的树木可是地面的电场强度降低3-4倍。在线路两侧种植（限制高度的树），可以有效降低车辆感应电场的数值。

在输电线路下方架设接地线，一般能降低15%-20%的电场强度的屏蔽效果。

5.2 降低工频磁场强度的主要方法

5.2.1 相序优化

在同样高度和尺寸情况下，改变相位布置，地面磁感应强度最大约可以降低50%，磁感应强度效果比电场强度还好。因此，对于同塔多回路输电线路，相位变化起主要作用。

5.2.2 身高杆塔高度

身高杆塔高度一般每升高1米，可降低磁感应强度15%-20%左右。

5.2.3 采用下层较低电压等级混合线路

对于磁场，采用下层较低电压等级混合线路，其作用不如电场明显，磁感应强度可大约降低10%-20%。