高巍
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摘要：随着现代电力工业的迅速发展和电器化程度的 空前提高, 人类空间电磁辐射强度呈指数级增长 ,近年来，高压输电线应用越来越广泛，距离人类生活区和活动区越来越近，在为人类的生活和工作带来很大便利的同时，其工频电场和工频磁场对环境的影响也越来越受到关注。在正常情况下，它就是一个很强的电磁场干扰源，电网运行不正常或遭雷击都会对周围的电磁环境形成一个频谱更宽的强干扰，因此输电线路对环境的影响就会更大。
关键词：高压输电线；工频磁场；工频电场；环境影响；预防措施
随着电能需求的迅速增长，电力系统正向着大容量、大电流、大电网、高电压：远距离输电方向发展。电力电网发展至今，500kV交流输电线路已经成为我国电网的主要网架。与此同时，一些突出的问题也逐渐显露出来并引起了人们的关注，输变电工程的电磁环境问题是社会各界所关心的焦点问题之一。由于普通民众对电磁辐射等相关知识了解的不是很多，且互联网上充斥着很多夸大高压输电线对生活和环境影响的不实言论，这就使得我们很有必要对高压输变电线路所产生的工频电场和磁场对环境的影响进行一个比较系统地介绍。
一、电磁辐射 、 高压输变电工程电磁场
1、电磁辐射。电磁辐射是发射体以电磁波的形式向空间环境发射能量的过程。电磁环境是 “存在于给定场所 的所有电磁现象的总和 ”。电磁辐射环境分为两种 类型:一是指在较大区域范围内电磁场的背景值,是各种设备和各种传播途径造成的电磁辐射环境本底 ;另一类型是指在某一电磁辐射设备或设施的局 部范围内造成较强的电磁辐射。
2、高压输变电工程电磁场。高压、 超高压输变电工程建成投入运行后 ,其电磁现象成为主要环境影响问题。主要有工频电、磁场, 无线电干扰, 电晕噪声等, 从频率上说, 这方面覆盖了从低频 50Hz到高频上百兆赫兹的范围 ,直流输电还存在离子流和合成场 。电场、 磁 场、无线电干扰均可能对人们的生活环境和生活质量 ,甚至安全与健康产生一定的影响。在我国 ,电力频率采用 50Hz, 在电力领域中,将此频率称为 “工业频率” , 简称 “工频 ”, 由此分别产生的电场、 磁场相应的称为工频电场、 工频磁场。
工频电场。当输电线路或设备上加有电压后带电导线就载 有电荷 , 从而在导线周围产生电场, 如导线上所加 为工频交变电压, 则导体就带有低频的交变电荷, 同时在导线与大地之间的周围空间中形成一个低频电场 —工频电场。
工频磁场。当输电线路或设备流有工频电流, 则在载流导体周围感应出工频磁场, 而同样大小的磁场强度在 周围空间中产生相应的磁感应强度 B则取决于周围空间介质磁导率。
二、工频电场及无线电干扰对生态环境的影响
1、工频电场的短期生态影响。工频电场生态效应的短期影响包括在电场中人或动物接触对地绝缘或接触不良接地物体产生的暂态电击和稳态电击以及人在电场中的直接感觉。工频电场对生态造成影响的主要是电流。当人或动物接触电场中对地绝缘的导电体时，可能会产生有刺痛感的电流，即电击。当有电流流过人体，可能造成对肌肉或末梢神经的刺痛。随着电流量的增加，这种刺痛可能从有感觉到因受电击而感到刺痛或烧伤，直到不能摆脱和呼吸困难；如果电流很强，会发生心室的振颤。当人体与带不同电位的物体相当靠近时，即使没有接触物体，也可能发生火花放电。按电击的严重程度不同，可分为可感觉到的电击、第一类电击和第二类电击三种。第一类电击不会引起生理上的直接损伤，但能使人不舒服和引起疼痛并使肌肉出现不自觉的反应。第二类电击对人能造成直接损伤，它的下限是指99．5％被电击的人仍能自己摆脱电击的电流。输电线路和变电站的设计，要考虑当人们接触输电线路下或高压设备附近的车辆或物体时，不允许发生第二类电击，并尽可能地减轻第一类电击的程度。
电击按作用时间的不同，可以分为暂态电击和稳态电击两种，暂态电击是指当人接触电场中的导体时，在接触瞬间因静电感应积聚在该物体或人体上的电荷以火花放电的形式通过人体向大地释放所造成的电击。在输电线路下发生的电击，绝大多数属于暂态电击。
2、工频电场的长期生态影响。工频电场的长期生态效应主要是从生物学和病理学角度来研究人或动物甚至植物长期经常性的在高场强区的反应。人们对工频电场长期效应的关注国际大电网会议上发表的关于超高压变电站的研究报告。报告指出：将受高电场作用与不受高电场作用的工作组对比，受2-26kV／m电场影响的工作人员有头痛、疲倦、性功能减退等症状。该医院将田鼠置于电场下进行研究，在15kV／m的电场下，出现了生长减慢、死亡率增加和血液成分改变等效应。
但是大多数研究表明现有的输电线路的电场对健康不会造成明显的有害影响。对500kV线路变电站的工作人员(职业化暴露人群)做了健康状况跟踪和工频电场对小学生智力影响的测定，结论是没有影响。现在电压等级发展到特高压阶段，电场的长期效应更是引起了人们的关注，也成了特高压发展的关键问题。对特高压试验线路下工频电场的生态影响进行了研究，试验动物主要为家禽、家畜、植物和树木，研究结论一致认为工频电场对人和动物有确定的有害影响的阈值远高于输电线路下工频电场的限值，因此工频电场对动植物没有明显的有害影响或仅有轻微的影响。
3、无线电干扰的影响。与工频电场相比，无线电干扰对周围环境的影响相对较小。架空输电线路的无线电干扰分为有源干扰和无源干扰。有源干扰主要是由导线及金具表面电晕放电和绝缘子因局部场强过高引起火花放电而产生，频率基本上小于30MHz。无源干扰是无线电信号遇到线路的导线和铁塔后因电磁感应而形成的散射和屏蔽作用形成的，其频率大于30MHz。架空输电线路的无线电干扰主要是对无线电信号的接收质量产生影响，导致其性能下降，质量恶化，信息误差或丢失，严重时甚至阻断通信的进行。而无线电干扰一般不会对人造成伤害，至今尚无一致的研究结论说明其对人体有明显的伤害。
三、防护与改进措施
1、高压输电线路建设改进。在输变电线路建设中，输电塔结构、输电线相序排列以及线路中的电流都会影响输电线路周围的工频磁场的强度；线路中的电压、输电线的参数、输电塔建设高度等都会影响输电线周围工频电场的强度，为此，可以从以下方面进行改进：①改变输电线路的架设方式，建设单回路塔型时要尽可能地采取倒三角形的排列方式。建设多回路塔型时，要尽可能地采用逆向序排列方式来减小产生的电磁危害。②适当地加大输电塔的高度来降低工频磁感应强度。在高压线路与地面之间安装低压线以此来减少相关影响。③通过降低高压输电线电极曲率半径小的部分，从而有效地防止电晕现象的产生。
2、周围环境改进。通过植树造林增添绿化的方式也可以减少电磁污染，高大的绿色植物可以有效地吸收电磁波达到减少污染的作用[1]，另外，改变建筑的结构也可以有效地减少电磁污染。
通过相关设备削弱其影响，通过增加电磁屏蔽器来增强屏蔽的效果，使用特定设备发出与输电线路方向相反、大小相同的电磁场来大幅度削弱电磁污染，在特殊强污染工作环境下可以穿着特殊服装来减小特高压设备所产生的强电磁对人体产生的危害。本文简单介绍了高压输变电线路所产生的工频电场和工频磁场对环境的影响，在建设中要尽量采取一些必要措施来减少高压输电线产生工频电场、工频磁场；另一方面，也不必太过于担忧高压输电线产生工频电场、工频磁场带来的危害。
参考文献：
[1] 王玲,黄川友,王纲.高压输电线路的电场、磁场及其环境影响[J].东北电力技术,2018(08):24-26.
[1] 彭瑞云.电磁辐射健康危害评估和综合防治措施研究[A].第八届全国生物医学体视学学术会议,2019:3.
[3] 高丽娜,刘鑫,初宏,等.高压输电线路对环境的污染及防护[J].科技资讯,2018(33):89.
[4] 胡白雪.超高压及特高压输电线路的电磁环境研究[D].杭州:浙江大学,2019.