采用地下变电站和架空线入地是降低公众电场、磁场曝露的良策吗??

不论是500kV、220kV和110kV及以下不同电压等级的变电站还是不同建设类型的变电站,其周边的工频电场强度和工频磁感应强度均远低于环保限值要求,从此意义上来说就无必要采取电磁环境防护措施。
关于将地上变电站和架空线路改设为地下变电站和地下电缆后,由于土壤对工频电场的屏蔽作用,可使地表面处的工频电场强度大幅下降。表1为北京某220 kV地下变电站在正常运行时围墙外的工频电场和工频磁场实测值,可见工频电场强度较地上变电站有大幅下降。

将架空线路改为地下电缆时,由于地下电缆的外护套一般为非高导磁率材料组成,对工频磁场不起屏蔽作用,电缆外护套周围基本保持着原来空间的工频磁感应强度值。另外由于电缆埋设深度(一般为1 m左右)远小于架空线路的对地高度(邻近居民区时,500 kV架空线路距地高度为14 m)。在此情况下,在地表面处的工频磁感应强度有可能大于架空线时的地表面强度(但不会超过限值),反而加大了对局部环境的影响。

1 北京某220 kV地下变电站围墙外工频电场、工频磁场实测结果

编号

测点位置

电场强度(V/m

工频磁感应强度(μT

垂直分量

水平分量

垂直分量

1

围墙1()

0.45

0.49

2.43

2

围墙2()

0.45

0.024

0.055

3

围墙3(西)

0.47

0.030

0.034

4

围墙4()

0.64

0.030

0.042

国家标准《城市电力规划规范》(GB 50293-1999)已明确规定了采用地下变电站和架空线入地的范围。依据,“在大、中城市的超高层公共建筑群区、中心商务区及繁华金融、商贸街区规划新建的变电所,宜采用小型户内式结构;变电所可与其它建筑物混合建设,或建设地下变电所”,“市区内规划新建的35 kV以上电力线路,在下列情况下,应采用地下电缆:①在市中心地区、高层建筑群区、市区主干道、繁华街道等;②重要风景旅游景区和对架空裸导线有严重腐蚀性的地区;③布设在大、中城市的市区主、次干道、繁华街区、新建高层建筑群区及新建居住区的中、低压配电线路,宜逐步采用地下电缆或架空绝缘线。”
但是,我们必须说明的是,采用地下变电站和架空线入地必将大幅提高电网的建设和维护成本。另外,电缆的最大输送容量也比架空线路低得多。由于电网具有公用事业型的特点,电网建设和维护成本的大幅提高实质上是提高了整个社会的运行成本。
《国家电网公司输变电工程典型设计110kV变电站分册(2005年版)》(中国电力出版社,2005年12月第一版)中给出了户外站、户内站和半地下站的典型设计情况,我们从中选择容量相同的A-3户外站、B-4户内站与C-1、C-2半地下站进行对比,相关情况参见下表2:

2 变电站占地与经济比较

类型

编号

主变压器台数及容量

布置格局

围墙内占地面积(hm2)

静态投资(万元)

单位投资(元/kVA

110kV户外站

A-3

2/3×50MVA

110kV配电装置户外布置,

10kV配电装置户内布置

0.26

2761

=27610/100 276.1

110kV户内站

B-4

2/3×50MVA

全户内

0.24

3897

=38970/100 389.7

110kV半地下站

C-1

2/3×50MVA

主变压器地上,

其余地下

0.24

4717

471.7

110kV半地下站

C-2

2/4×50MVA

主变压器地上,

其余地下

0.22

7152

715.2


从上面的表格中可知,半地下站的单位投资是户外站的1.7~2.6倍、是户内站的1.2~1.8倍。而地下站的投资远高于半地下站;同等规模容量的地下电缆的投资也是架空线路投资的2~3倍。考虑到我国用电量的总量巨大、增长幅度巨大的特点,投资提高近一倍将是一个天文数据,对电价的影响及社会运行成本的影响将是不可想象的。
采用地下变电站和架空线入地的主要目的还是体现在与城市景观协调以及解决土地资源紧缺的需要,而不是为了解决电场、磁场曝露问题。

信息来源:《输变电设施的电场、磁场及其环境影响》 中国电力出版社

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