高压输变电工程的电磁辐射及环境保护探析

摘 要：重点对高压输变电工程中的电磁场、电磁辐射进行探讨，在此基础上，分析对设备、信号等诸多方面造成的干扰以及对环境的影响，并提出针对性的保护措施。该研究对于变电工程建设与运行以及环境保护具有积极意义。

关键词：高压输变电工程;电磁场;电磁辐射;通信;环保

1 高压输变电工程中存在的磁场与辐射

1.1    高压输变电工程电磁场

高压输变电设施运行过程中产生的磁场具有较大的覆盖范围与频率，在进行直流输电时产生的合成场存在场合离子流，不仅会对自然环境造成负面影响，同时还威胁着周围居民的健康[1]。

我国工业用电的频率为50 Hz，当有电流从高压输变电线路中流过时，其线路周围就会产生相应的电场与磁场，即工频磁场、工频电场[2]。若电压为工频交变电压，此时的输电线路中产生低频交变电荷，与土地之间形成一种工频电场-低频电场模式。高压输电线路中的电流为工频电流时，在高压输变电设施周围存在工频磁场，其强度由介质磁导率决定。

1.2    高压输变电设施电磁辐射

当磁场与电场之间存在交互作用时，电磁波诞生。电磁波是一种能量形式，在电磁波向外界发射、泄漏时会产生相应的电磁辐射。高压输变电设施在运行过程中会产生电磁波，根据能量守恒定理，电能不可能完全实现传输，而是在传输过程中有一部分电能以热、电磁波的形式损耗，电磁波散播在空气中会产生电磁辐射，对环境、居民健康都存在极大的威胁[3]。

2 高压输变电设施电磁辐射产生的影响

高压输变电设施产生的电磁辐射主要有电晕放电、绝缘子放电两种方式[4]。

之所以会出现电晕放电的现象，是因为高压输变电线路的表面存在相对较大的电位梯度，在其周围出现放电现象，对电气设施产生干扰;出现绝缘子放电的原因，是绝缘子存在的污秽以及一些损坏的绝缘子易产生较高的电位差。

尽管绝缘子放电不是一种主要的放电途径，但是绝缘子放电强度远大于电晕放电。

2.1    干扰通信电路

高压输变电设施对通信线路产生的干扰主要体现为静电感应与电磁感应两种途径。

（1）静电感应：高压输电线路当中有电流通过时，其附近产生电场，进一步产生交变磁场。如果在高压输变电设施周围存在通信线路，这种交变磁场产生的横向电压将作用在通信电路导线上，妨碍通信线路的正常运转，降低通信信号质量[5]。

（2）电磁感应：当高压输变电线路设备出现接地故障时，接地点周围会出现高电位，而这种高电位会对通信线路设备造成负面影响，严重时会损毁设备。

高压输变电线路因存在电流谐波而产生电磁场，会对通信线路产生负面影响。巧合的是，无论是通信线路还是高压输变电线路，其谐波频率均为300～400 Hz。

2.2    对广播信号及无线电产生的影响

高压输变电线路通过电晕放电对广播信号与无线电信号产生负面影响。电晕放电产生的原理是在不均匀的电场中，介质在电场局部位置形成自持放电，这也是现阶段最常见的一种气体放电形式，通常电流频率在0.1～100 Hz。

我国的广播与无线电频段为0.5～1.65 MHz。很明显，高压输变电线路产生的电磁辐射频率是远大于广播、无线电频段的，因此会很轻易对广播、无线电频段造成干扰[6]。

2.3    对人体健康的影响

高压输变电线路产生的电磁辐射可以轻易贯穿人体，其中人体还会吸收一部分电磁辐射能量。人体中存在的体液和电介质会与电磁辐射发生反应，这种反应被称为电磁生物效应。电磁生物效应的表现形式主要有非热作用与致热作用。

（1）非热作用：电磁辐射在人体内产生的电磁效应、化学效应都被归类为非热作用。在微波磁场的作用下，人体内部分子会出现振动甚至形变现象，细胞液及体液在这种情况下会发生变化，细胞膜的部分功能会受到损伤，使系统功能出现异常，最终对中枢神经系统造成影响，但是人体体温并不会出现明显变化。

（2）致热作用：当人体处于相对功率、频率恒定的环境时，人体易受到电磁辐射的影响。电磁辐射致热作用产生的许多热量被人体吸收，致使人体出现局部过热的现象，人体体温明显升高。当人体吸收热量过多时，组织传热机能就会受损，影响机体健康，甚至危及生命。一般情况下在高频电磁辐射的环境下才會形成致热作用[7]。

3 高压输变电线路工程监测数据

表1给出了一组高压输变电线路工程监测数据。

4 高压输变电工程的环保措施

4.1    选址与路径选择原则

在开展高压输变电工程的过程中，无论是地址的选择还是输电路径的选择，都需要遵循一定的原则：（1）工程建设需要充分考虑到社会的经济效益，确保社会生产与居民生活的供电正常;（2）最大程度上避免在会受到电磁干扰的地区建设工程，地址、路径的选择需要参考当地城市规划、社会生产、居民生活等因素。

机场、火车站、码头等重要的交通场所对电磁辐射的敏感度极高，极易受到电磁辐射的影响，因此在建立高压输变电站时要远离这些场所，除此之外还要远离军事基地、居民区、工业园等区域。总之，建立高压输变电站要尽可能选择空旷的区域，避免电磁辐射对周围事物造成伤害，同时在高压输变电站周围要做好防护措施，最大程度上避免电磁辐射在大气中的传播。

4.2    开展高压输变电站工程过程中需要的环保措施

开展高压输变电线路工程过程中要注意两方面问题：（1）在实际施工过程中注重对生态环境的切实保护;（2）在实际施工过程中要采取一系列措施，减少工程对自身设备、周围居民造成的负面影响[8]。

施工时最大程度上降低对生态环境的破坏，包括减少对树木的破坏、植被的践踏等，可以选择通过增加塔高使线路顺利穿过林区。多回路输电线路可以尽量采取多回路与同杆塔双回的方式实现线路布置，如此可以减小对地表植被的破坏。

在施工区域修建护坡、水沟、堤坝等设施，减少因修建高压输变电工程造成的水土流失，实现对水土的保护。高压输变电站需要选择远离居民区、生产基地等区域，在高压输变电站外围加设防护装置，减少电磁辐射向外界的散射，同时可以通过增加绿植来实现降噪。

4.3    高压输变电站运行过程中的环保措施

为了尽量降低高压输变电站电磁辐射对环境与居民产生的负面影响，当高压输变电站及其保护设施正式建成后，验收部门需要对工程进行验收。验收部门需要结合实际需求与情况建立相关制度，落实权责对等原则，这样，当高压输变电站在实际运行过程中出现异常情况时，可以在第一时间迅速找到负责人解决问题。为了避免居民受到电磁辐射的伤害，仅仅依靠防护措施还不够，需要向居民宣传电磁辐射的危害性以及相应的预防常识，消除公众对电磁辐射的误解，同时让群众广泛、积极地参与到高压输变电站的监督工作中。

5 结语

本文首先介绍了高压输变电工程中存在的磁场与辐射，包括高压输变电工程电磁场、高压输变电设施电磁辐射;其次阐述了高压输变电设施电磁辐射产生的影响，包括干扰通信电路、对广播信号及无线电产生的影响、对人体健康的影响;然后列出了一组高压输变电线路工程监测数据作为说明;最后提出了高压输变电工程的环保措施，包括选址与路径选择原则、开展高压输变电站工程过程中需要的环保措施、高压输变电站运行过程中的环保措施等。

[参考文献]

[1] 兰新生，丁登伟，王志高，等.基于等效电容的高压输变电工程工频电场测量误差分析及改善措施研究[J].中国测试，2017，43（10）：24-27.

[2] 胡建偉.特高压输变电工程电磁环境内容及环保纠纷因素和策略研究[J].环境与发展，2017，29（3）：288.

[3] 陈龙阳.高压输变电工程中的环境问题及其管理和应对[J].低碳世界，2017（10）：107-108.

[4] 王旭航.高压输变电工程中的环境问题及管理和应对措施[J].资源节约与环保，2015（8）：10.

[5] 张争.试析发电与高压输变电工程的工频电磁场现状及防护[J].电子制作，2014（16）：237-238.

[6] 郭祖美.输变电工程电磁辐射的危害及防治措施[J].科技创新导报，2012（18）：73-74.

[7] 邵红，聂佳妍.高压输变电工程的电磁辐射及其环境影响评价[J].沈阳化工学院学报，2009，23（4）：329-333.

[8] 刘首文，刘华钢，赵永生.电网环保应重视的两项工作[C]//第三届湖北科技论坛优秀论文集，2005：5-7.

收稿日期：2020-11-12

作者简介：叶先军（1975—），男，河南信阳人，电气主管工程师，从事企业临时用电安全风险技术处理和设备管理、企业用电安全可靠性和经济性分析、海洋采油平台供电安全技术应用等方面的研究工作。