Экологические аспекты передачи электроэнергии

 

2.3. Электростатическое  влияние на волосяной покров  человека и животных

Исследования проводились  в связи с гипотезой о том, что влияние поля, ощущаемое поверхностью кожи, вызвано действием электростатических сил на волосы. В результате получено, что при напряженности поля в 50 кВ/м испытуемый ощущал зуд, связанный с вибрацией волос, что зарегистрировано специальными приборами.

 

2.4. Влияние  электрического поля на растения

Опыты проводились в  специальной камере в неискаженном поле с напряженностью от 0 до 50 кВ/м. Было выявлено небольшое повреждение ткани листьев при экспозиции от 20 до 50 кВ/м, зависящее от конфигурации растения и первоначального содержания влаги в нем. Омертвление ткани наблюдалось в частях растений с острыми краями. Толстые, с гладкой закругленной поверхностью растения не повреждались при напряженности 50 кВ/м. Повреждения являются следствием короны на выступающих частях растений. У наиболее слабых растений повреждения наблюдались уже через 1—2 ч после экспозиции. Важно, что у сеянцев пшеницы, имеющих очень острые концы, корона и повреждения были заметны при сравнительно низкой напряженности, равной 20 кВ/м. Это был самый низкий порог появления повреждений в исследованиях. Наиболее вероятный механизм повреждения ткани растений — тепловой. Поражение ткани появляется тогда, когда напряженность поля становится достаточно высокой, чтобы вызвать коронирование, и через кончик листка течет ток короны высокой плотности. Тепло, выделяемое при этом на сопротивлении ткани листа, приводит к гибели узкого слоя клеток, которые сравнительно быстро теряют воду, высыхают и сжимаются. Однако этот процесс имеет предел и процент высохшей поверхности растения невелик.

2.5. Влияние  электрического поля на животных

Исследования проводились  по двум направлениям: изучение на уровне биосистемы и изучение порогов обнаруженных влияний. Среди цыплят, помещенных в поле с напряженностью 80 кВ/м, отмечалась прибавка массы, жизнеспособность, низкая смертность. Порог восприятия поля измерялся на домашних голубях. Было показано, что голуби обладают каким-то механизмом для обнаружения электрических полей малой напряженности. Генетических изменений не наблюдалось. Отмечено, что животные, пребывающие в электрическом поле большой напряженности, могут испытывать мини-шок из-за посторонних факторов, зависящих от условий эксперимента, которые могут привести к некоторому беспокойству и возбуждению испытуемых.

 

 

 

 

 

Таблица 2.2

Страна	Е, кВ/м	Место нормирования
ПНР	10	Общее
	1	У школ, домов, больниц
СССР	20	В труднодоступных районах
	15	В ненаселенных районах
	10	На пересечении с  автодорогами
	5	В населенных районах
	1	В районах жилой застройки
	0,5	В жилых домах (допускается  пребывание 24 ча
		са в сутки)
США	8	Общее
	1	Вне полосы отчуждения
Япония	3	Только в местах, где  люди ходят с зонтиками

 

В ряде стран имеются  нормативные документы, ограничивающие предельные значения напряженности поля в зоне трасс воздушных ЛЭП. Некоторые нормы приведены в табл. 2.2.

Максимальная напряженность 20 кВ/м была рекомендована в Испании, и такое же значение рассматривается в настоящее время как предельное в ФРГ.

Общественная осведомленность  о влиянии электромагнитного поля на живые организмы продолжает расти, и некоторый интерес и беспокойство в связи с этим влиянием будут приводить к продолжению соответствующих медицинских исследований, особенно на людях, проживающих вблизи воздушных линий электропередачи.

3. ОТЧУЖДЕНИЕ ЗЕМЕЛЬ  ПОД ТРАССУ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ.

ЛЕСОБИОЛОГИЧЕСКИИ СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Отчуждение земель при  прокладке трассы ВЛ приводит к нарушению  верхних плодородных слоев почвы, вырубке лесов, вызывают помехи ведению  сельскохозяйственных работ, изменению среды обитания животных, птиц и т. д. Расчищенная при строительстве линии электропередачи трасса обычно довольно быстро зарастает, что приводит к увеличению числа отключений ЛЭП из-за перекрытий между проводами и деревьями и требует периодической расчистки трасс либо их химической обработки арборицидами. Последнее также значительно влияет на живые организмы, обитающие на трассах линий. В целях защиты населения и персонала, проводящего работы вблизи ВЛ, установлены границы санитарно-защитных зон, в пределах которых напряженность электрического поля превышает 1 кВ/м. Ширина защитной зоны для линий с горизонтальным расположением фаз (при отсутствии средств снижения напряженности электрического поля) составляет

Шз=2D+2l_зз,                  (3.1)

где Шз j — расстояние от проекции на землю крайней фазы до границы зоны в направлении, перпендикулярном к ВЛ, равное 20 м для ВЛ 330 кВ, 30 м — ВЛ 500 кВ, 40 м — ВЛ 750 кВ, 55 м — более 1000 kb, D— расстояние между фазами ВЛ.

Как правило, полоса отчуждения не остается во владении энергоорганизации, и в ее пределы разрешен доступ населения. В СССР в пределах санитарно-защитных зон запрещены размещение жилых и общественных зданий, организация стоянок транспорта и заправка его горючим, а также ремонт машин и механизмов. Сельхозработы разрешены, но, например, в санитарно-защитной зоне ВЛ 750 кВ и выше продолжительность сельскохозяйственных и других работ не должна превышать 1,5 часа в сутки. Во всех случаях энергоорганизация оставляет за собой право свободного доступа к линии для ее осмотра и ремонта.

Таблица 3.1

Номинальное напряжение, кВ	220	330	500	750	Более 1000 кВ
Площадь отчуждаемой  земли
под промежуточную опору, м2	240	260	320	830	1280
Площадь отчуждаемой земли
под
опоры на 1 км ЛЭП, м2	600	650	800	2100	3200

В табл. 3.1 приведены сравнительные  данные по отчуждению земель под трассы высоковольтных ВЛ.

Приведенные данные относятся  к линиям традиционного конструктивного  исполнения. В случае компактного  исполнения электропередачи ее вредное влияние снижается. В табл. 3.2 представлены экологические показатели обычной и компактной линий напряжением 750 кВ и более. Предполагается компактизация за счет применения опор «охватывающего» типа и расположения проводов расщепленных фаз по окружности с горизонтальным расположением фаз.

При проектировании линий  электропередач сверх- и ультравысоких напряжений стараются прокладывать их по неудобным для пахоты землям, в том числе и по лесным массивам. В этом случае наличие широкой просеки вдоль трассы линий приводит к потере устойчивости деревьев, характерной для сплошных лесных массивов. В связи с этим велика опасность падения деревьев на линию, что приводит к обрыву проводов и разрушению опор.

 

 

Таблица 3.2

Характеристика линии	Вид линий:
	обычные		компактные
Номинальное напряжение, кВ	750	1150	750	Более 1000 к В
Междуфазное расстояние, м	18,5	24,2	9,0	12,0
Количество проводов в фазе	5	8	5	11
Ширина коридора линии/ ширина зоны с напряженностью 0.5 кВ/м, м	117/110	158/154	98/88	134/174
Удельная ширина коридора, М/ГВт	63,9	33,8	42,4	19,6

 

В лесных массивах высотой  более 4 м для всех линии электропередачи  напряжением 330 кВ и выше, а также  для радиальных электропередач напряжением 220 кВ, служащих единственным источником электропитания потребителей, ширина просеки определяется расстоянием между крайними проводами линий плюс расстояния от крайних проводов до лесного массива, равные высоте деревьев основного лесного массива. Принимаемые в настоящее время расстояния между крайними проводами приведены в табл. 3.3.

Общая площадь, отторгаемая  линиями электропередач от лесных угодий, превосходит полмиллиона гектаров. Это наносит огромный ущерб лесному хозяйству страны. Содержание просек на трассах связано с огромными трудозатратами, поскольку один раз в пять лет необходимо проводить вырубку подрастающих деревьев [5].

Наносимый природе и  лесному хозяйству ущерб и  трудозатраты на расчистку просек можно значительно сократить, отказавшись от традиционного способа проектирования и строительства воздушных линий. Расстояния между проводами могут быть сокращены до минимально необходимых для обеспечения надежной работы линии при перенапряжениях. При этом необходимо использовать современные средства для глубокого ограничения междуфазовых перенапряжений до уровня 1,5—1,8 наибольшего рабочего напряжения.

 

Для предотвращения уменьшения изоляционных расстояний при боковом  ветре в пролетах должны быть установлены  междуфазовые изоляционные распорки. В результате ширина трассы линии  получается на 10—20 м меньше, чем при традиционной конструкции линий, а уменьшение площади трасс в лесных угодьях при той же протяженности линий составило бы около 100 тыс. га.

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.3

Номинальное напряжение, кВ	220	330	500	750	Более 1000 кВ
Расстояние между крайними проводами, м	14	18,5	23,5	40	47
Ширина просеки, м	54	58,5	63,5	80	87
Общая площадь линий  в лесах.	200	84	120	25	6
тыс. га

 

По-видимому, целесообразно  допустить на трассах линий в  лесных массивах наличие древесно-кустарниковой растительности высотой до 4 м непосредственно под линиями и высотой до 10 м на расстоянии более 10 м от крайних проводов линий. В этом случае объемы вырубки подроста могут быть значительно сокращены, так как вырубать надо только те деревья, высота которых может превышать допустимую. Кроме того, на трассах линий могут культивироваться растения, дающие ценную продукцию, например фундук. Наличие низкорослой древесно-кустарниковой растительности на трассах линий затрудняет произрастание высокорастущих пород деревьев, что приводит к значительному сокращению работ по расчистке трасс линий, а также имеет другое важнейшее значение.

В случае использования  в качестве растительного массива  фруктовых садов при расстоянии между деревьями 8 м и высоте деревьев 4—5 м напряженность электрического поля в промежутке между деревьями на уровне роста человека для ВЛ более 1000 кВ составляет 5—8 кВ/м и возрастает с увеличением высоты. Соответственно габарит «провод—земля» должен быть увеличен не на высоту деревьев, а несколько меньше. Как показали натурные наблюдения над фруктовыми деревьями под трассой ВЛ 750 кВ, число соцветий у яблонь было больше, чем у контрольных экземпляров. Этот факт свидетельствует о стимулирующем воздействии электрического поля на репродуктивную деятельность яблонь сорта «Кальвиль снежный». Для других сортов яблонь различия в числе соцветий с контрольными образцами незначительны. Различия в биохимическом анализе плодов незначительны.

Лесобиологический метод  экологической безопасности ВЛ позволяет вовлечь в хозяйственный оборот дополнительные земельные площади, обычно отчуждаемые под трассу линии и практически не используемые для сельскохозяйственного производства. Для оценки экономического эффекта такого метода его надо сравнить с другим, позволяющим получить тот же результат по снижению экологического влияния ВЛ, например, с вариантом увеличения габарита линии, увеличения высоты опор или их числа на 1 км длины линии, что ведет к увеличению расхода металла и возрастанию капитальных вложений на ее строительство, а также к увеличению амортизационной составляющей ежегодных издержек.

Площадь отчуждаемой  санитарно-защитной зоны ВЛ равна

В случае использования  метода увеличения габарита линии приведенные затраты равны

где Коп — дополнительные капвложения на 1 м увеличения высоты опор; DHоп—увеличение высоты опор по условиям экологии; n_оп—число опор на 1 км линии; a_исп.з. коэффициент, учитывающий возможность использования отчуждаемой земли для нужд сельского хозяйства.

Для варианта использования  лесобиологического способа защиты приведенные затраты на закладку сада и последующего ухода за ним с учетом дохода от реализации урожая равны

,

где Кз.с.—капзатраты на закладку 1 га сада; aус—доля затрат на уход за садом; dc—годовой доход от 1 га сада;

аисп з — доля отчуждаемой  зоны, используемой под сад.

В среднем стоимость  закладки сада равна 5 тыс. руб/га, а  годовой доход составляет в среднем 1 тыс. руб/га.

Технико-экономическое  сравнение вариантов биозащиты  показывает, что создание садов под ВЛ напряжением 750 кВ и выше эффективнее, чем изменение габаритов линии даже при низкой урожайности dc==0,5 тыс. руб/га (aус=0,1, a_исп.з =0,8).

Таким образом, можно  считать, что лесобиологический  метод является конкурентоспособным  вариантом в решении задачи обеспечения экологической безопасности ВЛ сверх- и ультравысоких напряжений.

4. АКУСТИЧЕСКИЙ  ШУМ И РАДИОПОМЕХИ ВОЗДУШНЫХ  ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

В настоящее время  шум превратился в серьезную  проблему человечества, в жестокий бич современных городов. Ухо человека воспринимает в виде звука не все колебания, а лишь те, частота которых лежит в пределах от 17 до 20 тыс. Гц.

Количественным параметром звука является его громкость, измеряемая по логарифмической шкале, в которой  каждая ступень соответствует изменению интенсивности шума в 10 раз и называется белом. Величина, в 10 раз меньшая бела, носит название децибела (дБ).

Для оценки негативного  для человека воздействия шума одним  параметром пользуются шкалой, которая  определяет шум по четырем различным частотным характеристикам и вносит поправки на другие воздействия. Эта шкала обозначается буквой А и записывается как дБА. Частоты свыше 90 дБА могут вызывать глухоту, поэтому не разрешается находиться в обстановке шума при частоте 90 дБА более 8 ч, при частоте 93 дБА — более 4 ч, 96 дБА — более 2 ч, 99 дБА — более 1 ч.