城市地区超高压架空输电线的环境影响

王晓京

（华东电力设计院上海市 200001）

一.前言

随着区域经济的快速发展，作为其发展标志的城市规模也日益扩大，现代城市功能对电力供应的要求也不断提高，而城市临近地区超高压（220-500kV）架空输电线，则是满足这种功能的重要基础条件。由于超高压架空线的高不可触犯性，并由于其绵伸的范围和复杂的电磁场影响，研究其在人口密集并快速扩展的城市地区对环境的影响，应是项迫切而有意义的工作，本文对超高压架空输电线对环境的影响因素及改进措施作一些探讨。

二.超高压架空输电线的结构及对土地利用的影响

超高压架空线除杆塔需直接占用少量土地外，架空线并不直接占用土地，可由于其对土地上方空间的占用而会对土地的利用产生影响。以华东地区为例，几种典型的杆塔型式如图1所示。

图 1 220kV、500kV线路铁塔典型尺寸

根据线路设计规范，线路导线对相邻物体的最小距离如表1.所示。

表1. 线路导线对相邻物体的最小距离注:刮号内为至城市绿化树木距离.

一般可以认为220kV和500kV架空线所占空间如图2所示，如多回平行架设，一般两回线间还需留有30-60米的间距。

图 2 220kV、500kV线路铁塔占用的空间

目前220kV超高压架空线跨越民房已有许多实例并已有多年经验，实践证明室内场强仅为室外场强的1/10~1/20，人居住其中可不必担心场强的不良影响。对500kV超高压架空线跨越民房问题目前尚有不同意见，一般按不跨越民房考虑。因超高压架空线跨越建筑物，无论是架空线自身故障还是建筑物火灾等都可能引起人身和财产重大损失，固对跨越建筑物问题，因根据实际情况认真协调统筹考虑。

除架空线需占用一定的空间外，线路杆塔还需直接占用一部分土地，一般220kV每基塔需占用约50平方米，500kV需占用约150平方米。

由于架空线对土地利用的影响很大，在快速扩展的城市地区尤应注意线路走廊的安排与城市发展的协调，以免很快使其陷入城市建筑的重重包围之中。对已陷入城区的高压架空线，理想的是结合改造成绿化带或地下电缆线路。

三. 超高压架空线的美学影响

城市地区高压架空线往往毗临交通干线架设，且经过地区一般人口密集，其对经过地区的环境美学影响应是一个不容忽视的问题。

图 3 大量架空输电线路的视觉影响

由于架空线绵长，经过地区环境特点各有不同，协调其与周围的环境关系，是项综合性要求很高的工作。改善高压架空线对环境的美学影响，一般有以下的建议：

高压架空线的架设宜作到使其从居民点、旅游基地、修养地、商业区处看不见；

尽可能利用地形将杆塔隐蔽，尽可能使线路大角度与交通要道交叉；

沿线栽培树木形成人工屏障；

平行架设的架空线宜采用相同结构尺寸的杆塔；

采用窄基杆塔或着色杆塔以使其与周围环境协调；

尽量减少绝缘子串数和采用合成绝缘子串；

采用表面亚光暗色处理导线。

图 4 钢管塔与格构塔的视觉差异

四. 超高压架空线的电场影响

超高压架空线附近存在着交变的电场，其分布大致如图5所示。高压电场对人体的影响一般可分成三种，即触物时的暂态电击、持物时的稳态电击、时人体内的感应电流。

图5 高压架空线附近交变电场分布

在高压电场中，电场方向交替变化，引起物体内部正、负电荷往复运动形成感应电流。当物体对地绝缘时，则表现为容性感应电压。当人在高压电场中接触其他物体时，电荷会通过接触点释放形成电流，从而给人以从轻微烦恼到受电击的感觉。这种感觉有短时-暂态电击（如触到树叶），也会长时-稳态电击（如握住大件物体），感觉的程度因人而异，根据CIGRE文件，其统计概率如图6所示。

图6 人体对感应电流的感觉统计

人体对电流的反应受时间及部位影响，对暂态电击，一般人刚能感觉到的电流约0.1mA（感觉阈），小于15-20mA的电流短时流过人体一般不会产生危害，但易使人产生惊慌感。暂态电击最大能量

25~50J可表示为危险临界点，高压电场中的大型汽车（对地3000pF)，如感应电压达15kV，其积累能量不过0.675J，因而高压电场中暂态电击对人一般不会造成直接危害，但有时确会使人产生不悦感觉。日本曾在试验线路下和试验室中做了大量人打伞时电击感受试验，试验结果如表2.所示。

表2. 地面场强与打伞（直径1m、高2m）人感受程度关系

我国高压线路设计规程规定：“送电线路临近民房时，房屋所在位置离地1米高处最大未畸变场强不得超过4kV/m”。在此场强下，偶尔因触物而给人轻微的电击感应是可以忍受的。

对稳态电击，当通过人体持续电流大约1mA时，就会使人不悦，但不会造成直接危害。当通过人体持续电流大于5~9mA时，便会出现场肌肉痉挛而使人难以摆脱握住的物体，一般把5mA作为人体的临界摆脱电流值（摆脱阈）。当通过人体持续电流大于100mA，持续时间3s便会危及生命。国外对停于高压电场中的各型车辆进行了大量的测试，测试有如下结果：

小型私人汽车 0.05 m A/kV/m

大型私人汽车 0.1 m A/kV/m

2吨卡车 0.2 m A/kV/m

公共汽车、大车辆 0.25 m A/kV/m

如场强为4kV/m，对公共汽车、大车辆的感应电流值约有1 m A，如握住门把手就可能会使人不悦，但不会造成直接危害。

根据CIGRE第36.01工作组用电荷模拟法分析，并经前苏联技术动力局于1968年在高压线路下实测证实，人体在高压交变电场中形成的感应电流约为15µA/kV/m，在场强4kV/m下如人体直接触地，则通过人体的位移电流约为0.06 m A。高压线路在设计时，往往都考虑了对场强的控制，而树木、房屋对场强又有着很好的屏蔽作用，居住在其附近可以认为是安全的。

在交变电场中，人体内感应电流的大小与人体的大小和形状有关，与人体的电阻率关系不大。对50Hz的电场，这种无关性达105欧米，因而对处于高压电场中的人体可以认为是导体。当场强达到一定值时，人不接触其他物体也会有从知觉到烦恼的反应，这种反应具有一定的统计性，根据IEEE COURSE4文件，人在输电线路下有反应的临界场强有如图4.3的统计值。根据我国高压线路下未畸变场强不得超过4kV/m的规定，在此场强下有知觉的人数约为总人数的7%，此场强一般要低于家用电热毯的场强，可以认为是安全的。根据国外所作实验，人在20kV/m 的场强中停留２小时，并不会产生什么危害。

图7 高压交流电场中人体的感觉统计

高压场强对人体长期作用的影响，许多国家都对此进行了长期的生物研究和实地调查，其结论目前尚有一定的分歧，但大多数意见认为，临近高压线的电场强度并不比家庭和工厂里使用的一般设备旁强，因而可以认为是安全的。

五. 无线电干扰影响

理论分析和实测数据表明，高压架空线在运行时，会通过感应、传导、幅射三种方式产生不同形式的电磁污染。当高压架空线因污染、腐蚀、受潮而不正常工作时亦会加重这种污染。根据我国架空线设计规范，对无线电干扰作如表3.。

表3. 我国对晴天时频率为500kHz的无线电干扰的允许值

当频率为1MHz时，无线电干扰值为上表中值分别减去5(dB.µV/m)

一些国家对距送电线路边相导线投影外20米处，在晴天对频率为1MHz的无线电干扰水平作如表4.。

表4. 一些国家对晴天时频率为500kHz的无线电干扰的允许值

国内曾对距送电线路边相导线投影外20米处，在晴天对频率为1MHz的无线电干扰水平进行过实测统计并有如表5结果。

表5.晴天频率为1MHz的无线电干扰水平实测结果

根据相关文件，当无线电场强不小于74dB，受信噪比不低于27dB时，对调幅无线电接受评价为“很好，无背景干扰”；对电视接受评价为“干扰甚微，接受良好”，据国际无线电干扰特委会（C.I.S.P.R.)1978推荐公式计算，保证接受质量的允许干扰水平与送电线路边相导线距离的关系列于表6。

表6. 保证接受质量的无线电允许干扰水平与送电线路边相导线距离的关系

线路附近中频段噪声电平，测量表明按距离的-1.65指数规律衰减，对较大的距离按距离的-1指数规律减小。一般距架空线边相导线投影外50~100米处，无线电干扰水平已达很微弱水平。

测量表明：架空线对电视信号的屏蔽，反射等无源影响不是主要的干扰因素，在满足对有源干扰防护要求的情况下，可通过其他技术措施予以解决。

在某些非正常情况下，架空线会因间隙火花放电而产生较强无线电干扰，其主要影响视频传送信号，对音频传送信号影响影响较小。

六. 电磁感应影响

架空线中流动的电流会在线路附近产生感应磁场，正常工作的架空线产生的感应磁场分布大置如图8所示。

正常情况下三相导线中流动电流的矢量和为零，其影响不大。但当发生短路故障时，导线中电流的非周期分量和零序分量，会使磁场强度成几十倍增长，这种交变的磁场会使临近的线路，金属管道或电子装置中的感应电流或电压成数倍增加，在某些情况下可能造成危害。为避免这种危害，低压动力线路和通讯线应尽量避免长距离平行接近高压架空线架设，长距离平行于高压架空线的金属栏杆应将其分段或接地，对灵敏的电子装置可考虑采取屏蔽措施。

图8 正常工作架空线产生的感应磁场分布

七. 噪音影响

在潮湿空气中，湿导线有时会因电晕放电而产生连续噪声。我国“中华人民共和国城市区域环境噪声标准（GB3096）”对城市各类区域环境噪声水平作如表7.。

表7. 城市各类区域环境噪声水平

目前我国高压架空线的设计标准对可听噪声影响尚无明确限定，根据IEEE会刊

（VoL.PAS-91,May/June)发表的文章，据对公众对高压输电线可听噪声反应调查统计有如表8.结果。

表8. 公众对高压输电线可听噪声反应

据了解，国外对临近居民区的高压输电线产生的可听噪声水平为：夜间小雨或雾天52~55 dB(A)，大雨天60~65 dB(A)。我国曾对500kV平武线和元锦辽线噪声水平进行过实测，当电压为550kV 时，距边相15m处雨天噪声水平约为56 dB(A)。220kV输电线因导线表面场强不高，距边相20m处雨天可听噪声水平一般小于45 dB(A)。

高压输电线电晕噪声，可通过合理选择导线、金具结构和优化施工质量予以解决，也可在架空线旁种植树木予以屏蔽。

八. 大气影响

正常工作的架空线不会对大气产生不良影响。当导线因气侯原因或设计施工不当而产生电晕时，因电晕放电而产生的臭氧、氧化物、氮化物会对空气环境产生一定的影响。正确合理的设计施工及加强对导线的维护，可很好的解决这一问题。

九. 结束语

现代大中城市地域广阔用电量巨大，采用超高压输配电力是不可避免的选择。目前我国有的城市中，许多高压架空线已交错穿行于城市建筑群中，研究、协调其与城市环境的关系，已非电力部门一家所能作到，需要社会广泛的重视和支持。我国经济正处于快速发展阶段，及早重视研究进而很好的协调超高压输配电网与城市发展的关系，我们一定能迎来一个优美的未来城市环境。

参考文件：

1. 中华人民共和国电力行业标准《110~500kV架空送电线路设计技术规程》（送审稿）1995年10月

2. 中华人民共和国国家标准《高压交流架空送电线无线电干扰限值》（GB 15707-1995）

3. 《高压输电线路和变电所设计的环境保护标准及措施》〖俄〗B.Γ霍登斯基等. 《电力建设》1996年第6期

4. 《繁昌~平窑500kV线路临近和跨越民房静电感应模拟试验的研究》水电部电力科学研究所西南电力设计院1986年

5. Transmission line reference book 345kV above/second edition. 1982

6. Electric and magnetic files produced by transmission systems Description of phenomena practical guide gore calculation Working group 36.01(Interference and fields)GIRD 1980 Paris.

7. Medical follow-up of high voltage line man in ac electric fields IEEE PASS 1973

8. Effects of electric and magnetic files on living organisms and in particular on men 《general review of the literature》franc 1976-7special

成稿日期：1998.08

全文字数：4580