2020春季工程倫理課程報告輸電走廊架設和運行中涉及到的工程倫理問題和解決方案探討

——2020春季《工程倫理》課程報告：輸電走廊架設和運行中涉及到的工程倫理問題和解決方案探討學院：電氣與自動化學院年級：2019級專業(yè)碩士研究方向：高壓外絕緣學號：2019282070148姓名：付忠祥2020年7月7日

輸電走廊架設和運行中涉及到的工程倫理問題和解決方案探討一、背景1.1電力工業(yè)的發(fā)展電力工業(yè)是關系國計民生的基礎產(chǎn)業(yè)，改革開放幾十年來，電力工業(yè)走過了一條輝煌的改革發(fā)展之路，我國電力網(wǎng)絡結構不斷優(yōu)化[1]。電力傳輸中主要有交流輸電和直流輸電兩種方式。在我國，交流輸電技術較為成熟，由于在短距離輸電中投資更少，因而被廣泛應用。世紀年代以前，我國電網(wǎng)主要采用交流輸電方式進行電能傳輸。自年舟山直流輸電工程投入運行，到目前已建成、正在建設以及計劃建設的直流輸電工程共有數(shù)十條。從2011年到2020年的10年間，有一大批直流輸電工程投入運行。另一方面，根據(jù)21世紀上半葉我國國民經(jīng)濟發(fā)展要求，預計到2020年末，全國裝機容量將達到1100-1200GW，但是我國能源和負荷地理分布極不均衡，水力資源的68%左右分布在西南地區(qū)，煤炭資源的76%左右分布在華北、西北地區(qū)，而用電負荷的70%左右則主要集中在東部沿海附近[2-4]。因此大力發(fā)展特高壓交直流輸電技術，新建一批特高壓輸電工程對于我國電網(wǎng)的發(fā)展至關重要。如圖1所示為2015年我國“三縱三橫一環(huán)網(wǎng)”的特高壓規(guī)劃圖，到2020年末我國將形成以特高壓同步電網(wǎng)為中心、交直流和各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強智能電網(wǎng)。圖12015年我國特高壓電網(wǎng)規(guī)劃圖1.2輸電線路走廊的建設及面臨的問題輸電線路走廊是指沿高壓架空電力線路邊導線，向兩側(cè)伸展規(guī)定寬度的線路下方帶狀區(qū)域。在該區(qū)域內(nèi)，允許公眾進入或從事基本農(nóng)業(yè)及其他受限的生產(chǎn)活動[5]。架空輸電線路將導線安裝在桿塔上以實現(xiàn)電力傳輸。桿塔基礎需占用土地。為了保證線路絕緣強度和避免對人身及地面建筑等物體的觸電危險，以及防止靜電場對導線及附近的人造成生理和生態(tài)危害，處于高電壓下的導線周圍，還需保持必要的凈空間區(qū)域。高壓架空輸電線路在大地表面會產(chǎn)生感應靜電場，為將這種靜電感應電場強度減弱到不致危及人身安全的程度，導線必須要求懸掛在應有的高度上。線路正常運行時，尤其在發(fā)生短路故障時，導線電流的磁場會對鄰近電力或電信系統(tǒng)產(chǎn)生電磁感應，需使導線與之保持足夠距離以減小這種電磁感應。以上這些要求，都構成了確定線路走廊時所應當考慮的條件。隨著輸電線路電壓等級的提高，線路走廊的范圍顯著擴大。例如,單回500千伏超高壓輸電線路，桿塔高度一般均達30米，線路走廊寬度約達45米。因此，占用線路走廊成為發(fā)展架空輸電線路的困難之一。當架空線路需跨越建筑物和居民稠密區(qū)，崇山峻嶺，森林江河，以及環(huán)境美化等地區(qū)時，解決線路走廊問題就更為突出。隨著特高壓輸電工程的不斷建設，將會導致輸電線路走廊資源的緊缺，住房拆遷、土地補償?shù)荣M用激增，威脅人員的安全以及電磁環(huán)境更為復雜等眾多問題。這對于經(jīng)濟發(fā)達、處于電力大受端的華東地區(qū)，以及水電資源豐富，處于電力大送端的四川地區(qū)尤為突出。在這些區(qū)域，走廊費用占線路建設投資的比例達20%-30%甚至更高，對總造價費用的影響力排在第三位，僅次于材料費和安裝費。輸電線路的電磁環(huán)境問題一直是特高壓輸電工程設計、建設和運行中必須考慮的重大技術問題。對于交流和直流輸電線路相同的電磁環(huán)境參數(shù)主要包括：電視干擾、無線電干擾和可聽噪聲等；不同的是交流輸電線路的環(huán)境參數(shù)還包括工頻電磁場，而直流輸電線路還包括地面合成電場、人身或物體的直流感應電壓[6]。二、輸電走廊架設施工中存在的倫理問題工程建設活動是復雜多變的，在實際的生產(chǎn)活動中存在各種各樣的風險。各國學者針對工程建設中存在的問題進行了研究，并提出了解決方案。但是現(xiàn)實活動中，安全事故，道德問題仍然發(fā)生。從電力工程的角度來看，輸電走廊的建設和施工過程中，會出現(xiàn)以下歸屬于工程倫理的問題。2.1工程質(zhì)量性問題 工程建設中常見的質(zhì)量問題有很多，從參加主體的角度可以分為設計單位、建設單位、施工單位、監(jiān)理單位和分包勞務單位等幾個方面進行研究[7]。①設計單位中存在的設計不到位帶來的質(zhì)量問題；②工程建設時的招投標不嚴帶來了不良建設單位。③施工單位資質(zhì)良莠不分，偷工減料時有發(fā)生；④監(jiān)理單位未盡職責；⑤分包勞務人員專業(yè)技術欠缺。 線路是輸電走廊的核心結構，線路工程中存在下列質(zhì)量問題：①鐵塔構件、連板安裝間隙過大，其原因：一是加工方面，連接板放樣角度誤差過大、連接板實際火曲誤差過大；二是施工方面，連扳上的螺栓沒有全部安裝就開始上段構件的安裝，多層構件緊固力矩不足或下段螺栓未緊固就組裝上段塔材，塔材安裝困難時未查明原因強行組裝。②鐵塔輔材彎曲超標，其原因：一是因加工或運輸原因造成的輔材彎曲沒有校正就直接安裝；二是施工時輔材局部受鋼絲繩拉壓造成彎曲或變形；三是構件錯用仍強行安裝。③電纜接頭質(zhì)量問題：一是內(nèi)部銅網(wǎng)與金屬護套未可靠連接、塵埃雜物落入絕緣內(nèi)，投運后造成懸浮電位，產(chǎn)生局部放電，導致絕緣擊穿；二是預制件定位偏移以及絕緣處理不合格，表面粗糙或外徑過??；三是半導電層斷口處理不合格，出現(xiàn)尖端等。上述工程質(zhì)量問題，究其原因有如下幾種：①同時交叉施工；②接頭安裝人員裝備、技能不滿足要求；③孔洞臨時封堵，現(xiàn)場防塵防潮措施不到位；④接頭施工區(qū)域濕度、潔凈度、溫度等不符合接頭安裝環(huán)境要求的情況也會影響接頭的安裝質(zhì)量。2.2工程安全性問題工程建設安全問題貫穿于工程建設的整個過程，輸電走廊建設屬于大型工程，建設的危險性較高，針對建設單位，常見的安全行為如下：①建設單位經(jīng)常不依照基本建設程序進行工作。目前國內(nèi)建筑市場存在一些建設單位不履行相關的法律法規(guī)，非法施工，或者非法圈地、拿地等行為。②建設單位存在強行壓縮工期的行為。建設單位為了早點回收投資資金，肆意修改建設工期，導致工人超工作時間作業(yè)，夜間作業(yè)，這些行為都伴隨著安全隱患。③建設單位存在不按時支付安全文明施工費的現(xiàn)象。建設單位要求施工單位在開始施工時墊付工程款，不按照合同的相關規(guī)定支付安全文明措施費等，并且在施工單位入場之前尚未對工程現(xiàn)場進行處理等問題，導致工程的安個文明措施未做好，帶來大量的安全問題。針對施工單位：①安全管理不重視。一些管理層的領導過分的重視成本效益，忽略了安全問題，甚至對待安全問題沒有端正的安全意識，而是存在僥幸的心理。在生產(chǎn)過程中，搞一些形式主義，沒有將安全意識真正應用到工程實體中去，導致安全事故的發(fā)生。②生產(chǎn)責任制度未得到具體的實施。在生產(chǎn)過程中，企業(yè)為了保證安全問題，制定了生產(chǎn)安全負責人的相關規(guī)制度，但是在實際生產(chǎn)過程中，并沒有將此規(guī)章制度實施，導致了“有章可循，無人行使”的情況。③安全管理水平較低。目前大型的施工單位開始執(zhí)行施工總管理的模式，這種模式有利有弊。在施工總承包管理的模式下，施工單位沒有自己的勞務施工隊，只能將工作分包給相應的子承包單位。在實際的施工過程中存在管理人數(shù)有限，管理水平參差不齊的情況。在鐵塔鋪設時，特種作業(yè)人員工資較高，導致了一些人員采取辦假證上崗的情況。特種作業(yè)有一定的規(guī)定要求，如果特種作業(yè)人員不具備一定的特種作業(yè)能力，帶來的影響較大，容易造成重大的安全事故。2.3對環(huán)境的影響 工程建設與環(huán)境保護之間的矛盾沖突問題是工程建設領域存在的一個很大的問題。在工程建設過程中總會伴隨著對環(huán)境的影響。 （1）一般施工存在的對環(huán)境影響 ①水污染工程建設活動中會產(chǎn)生一定的污水，最主要的是生產(chǎn)活動帶來的污水，主要包括大型車輛在進出場時需耍沖洗車輛產(chǎn)生的污水，遇到地下水或者雨天，需要做排水降水工作時也會產(chǎn)生大量的污水。工程建設活動中的生活用水，例如食堂下水未經(jīng)過排油處理便排放到下水道中也會引起水污染。土方在進行回填時，不可以將有毒有害的廢棄物作為土方回填土，采用有毒有害的回填土回填時，經(jīng)過雨水的沖洗，會滲透到地下水中，從而造成一定的水污染。②噪聲污染在工程建設過程中容易對周圍的居民帶來噪聲的困饒。例如混凝土振搗過程中產(chǎn)生的噪音問題；施工機械設備在施工時例如打樁過程中伴隨的振搗聲；基礎施工階段，破樁工作時造成的噪音污染；有些施工工藝需要夜間施工的，機械設備的使用和運行過程中會伴有噪聲污染。輸電線路走廊跨度較大，在設計時一般會主動規(guī)避周圍的居民區(qū)，在偏僻無人的地區(qū)進行架設，一般而言，其噪聲污染會比較小。③廢氣污染在工程建設過程中經(jīng)常伴隨著對大氣的污染，主要包括施工過程中的揚塵污染、施工過程產(chǎn)生的有毒有害的氣體以及建筑材料釋放的有害氣體等的污染。例如，大型的機械車輛從施工現(xiàn)場行駛出去時沒有對車輛的輪胎進行沖洗工作，在車輛行駛過程中會引起揚塵現(xiàn)象。在施工過程中，如果沒有做好現(xiàn)場防護設施的圍擋工作，在實際施工過程中灰塵就會揚撒，也會給周圍的環(huán)境帶來揚塵問題。在施工過程中經(jīng)常會使用油漆等化學品，該類物品在使用過程中會散發(fā)出有害物質(zhì)，這類有害物質(zhì)散發(fā)到空氣中會帶來大氣污染。④固體廢棄物污染在工程建設活動中經(jīng)常會產(chǎn)生建筑垃圾，這些建筑垃圾會引起固體廢物的污染。在工程建設活動中，經(jīng)常會看到高中作業(yè)拆除工作，很多施工單位未采取任何防護措施，直接將包裝材料高空拆除，廢棄物高空丟棄等現(xiàn)象，這些固體廢棄物都會對環(huán)境造成一定的影響。（2）輸電走廊建設運行時對環(huán)境的影響輸電走廊在建設時，對環(huán)境的影響主要是基站建設時的破壞；輸電走廊在建成運行時，其對環(huán)境的影響主要來源于電磁輻射，下面探討輸電走廊建設運行時對環(huán)境的影響。①生態(tài)環(huán)境及居民生活環(huán)境 輸電線路呈帶狀布置，以鐵塔為支撐形成一個相對獨立的電力走廊，雖然單基鐵塔占地面積不大，但線路長，鐵塔數(shù)量多。因此輸變電工程與一般的工程建設不同，輸變電工程跨越地區(qū)多，影響區(qū)域廣，在不同地區(qū)對同一環(huán)境要素的影響程度也不相同[8]。輸電走廊工程對環(huán)境產(chǎn)生的影響主要表現(xiàn)在變電站及塔基占地帶來的土地功能及結構的改變、砍伐林木、破壞植被、擾動地表帶來的對生態(tài)環(huán)境的影響，同時輸變電工程運行產(chǎn)生的連工頻電場、工頻磁場、無線電干擾續(xù)及可聽噪聲等對環(huán)境的影響：站址及塔基場地平整，基礎開挖等，將擾動現(xiàn)有地表、破壞現(xiàn)有植被、產(chǎn)生棄土和棄渣等，可能造成一定量的水土流失[9]；工程永久占地和臨時占地，占用土地資源，改變土地利用性質(zhì)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響；輸電線路進出走廊的建立、拆遷對附近居民及植被產(chǎn)生的影響；施工噪聲、揚塵及車輛進出道路等對周圍居民產(chǎn)生的影響；輸電走廊基站及線路形成視覺屏障對動物遷移有一定影響。②電磁影響據(jù)資料報道，我國學者曾對500kV超高壓輸電線路走廊進行過衛(wèi)生和流行病調(diào)查，發(fā)現(xiàn)線路周圍居民有明顯的不愉快效應和頭昏、頭痛、失眠、疲倦、乏力等主訴特異性癥狀，并普遍反映線路經(jīng)常有放電和打火現(xiàn)象，陰雨天尤為明顯。線路下打傘會在撐開的傘上產(chǎn)生強烈的感應，使人們產(chǎn)生不愉快的“麻電”感覺。我國70年代模擬220kV高壓輸電線路進行的動物實驗也表明，當輻射場強超過一定限制后，較長時間的作用可導致中樞神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)等機能障礙。國外研究還發(fā)現(xiàn)：高壓強輻射達到一定閾值時可以使人血清中性脂肪濃度異常增高，這是中風與心臟冠狀動脈異常的癥狀。在對動物試驗中猴子的行為反常，對時間的感覺發(fā)生錯亂，狗的血壓升高，昆蟲的遺傳產(chǎn)生突變，鴨、鵝失去平衡感覺等。這證明了高壓輸電線放射的電磁能量對人類和動物都會產(chǎn)生危害[10]。以上研究表明，輸電走廊對周圍居民和其他生物均產(chǎn)生不良影響，對居民的生活健康產(chǎn)生一定危害，對周圍生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生持續(xù)的電磁影響，對具有生物磁體的生物可能產(chǎn)生較大的危害。在設計時應當首要考慮輸電線路走廊的電磁影響。此外，高壓送電線路在運行時，不斷產(chǎn)生電磁脈沖，向空間輻射各種寬頻帶的高頻電磁波，這些電磁波沿著送電線路兩側(cè)橫向傳播，使沿線一定范圍內(nèi)的無線電接收設備，在正常工作時所接收的有用信號和波形幅值受到影響，導致這些無線電接收設備達不到正常工作所需的信噪比。另外，輸電線路的電暈放電造成近距離的收音機的干擾，火花放電對電視頻段接收產(chǎn)生干擾。2.4社會不良影響 大型工程設計到的人員、資金十分龐大，容易滋生不良社會風氣問題，例如工程建設中的潛規(guī)則問題、商業(yè)賄賂問題、采購腐敗問題等。參與工程建設活動的各個參與方，無論是建設單位、設計單位、施工單位、監(jiān)管單位還是勞務分包商都存在這類問題，且不論哪一類參與商，其犯錯誤的起因都是相似的。 工程建設活動中存在的社會問題，潛規(guī)則問題、腐敗問題或者商業(yè)賄賂問題，更多的是工程師的倫理道德、社會責任底線的問題。這類問題就像一個博弈問題，兩個博弈參與者，經(jīng)濟利益是收益，或者看著工程師和經(jīng)濟利益的博弈論問題。博弈的結果是有工程師的責任感和帶來的經(jīng)濟利益共同決定的。社會問題從倫理的角度出發(fā)，是工程師沒有遵守相應的社會責任。在利益面前、在金錢誘惑面前、在權利壓力之前，工程師沒有堅守自己對社會、對國家、對集體的利益應當承擔的法權責任，也沒有盡到自己的德權責任。三、輸電走廊設計時的工程倫理性考慮和解決方案為了能夠節(jié)省走廊資源，減小線路走廊的投資，提高單位走廊內(nèi)的電力傳輸能力，我國采用了一些更有效的輸電線路形式。例如，在我國三峽——上?！?00kV直流輸電的部分路段，采用極導線垂直排列的方式[11]。溪洛渡——廣東±500kV直流輸電中已經(jīng)采用同塔雙回塔形，而交流輸電中已經(jīng)被廣泛采用的同塔多回輸電方式也有可能被應用到直流輸電中。除了以上為緩解輸電線路走廊緊張問題而主動采取的輸電線路形式之外，在我國部分輸電線路走廊緊張的地區(qū)，交流輸電線路與直流輸電線路共用走廊的情況已不可避免[12]。3.1輸電走廊設計規(guī)范從工程設計的角度，采用優(yōu)化的直流線路塔型或者將交流輸電線路規(guī)劃在特高壓直流輸電走廊內(nèi)，能夠有效的提高單位走廊內(nèi)的輸電能力，但是相比單獨的直流線路走廊，整個輸電走廊的參數(shù)會發(fā)生變化，對線路走廊內(nèi)的電磁環(huán)境有一定的影響。輸電線路走廊是一個空間概念，涵蓋了占地和凈空間兩個維度，走廊寬度是反映該空間大小的一個指標，從最基本的規(guī)律而言，走廊寬度和架空線電壓等級成正比關系，即電壓等級越高所對應的輸電走廊寬度越寬。對于單桿單回或單桿多回架空線路，我國相應的輸電走廊寬度規(guī)定如下[13]：表1輸電線路走廊寬度線路電壓等級（kV）走廊寬度（m）1000（750）90~11050060~7533035~4522030~4066,11015~253515~25由于電力架空線的運行環(huán)境復雜，僅以電壓等級確定走廊寬度并不能夠適應高原、平原、城市及林區(qū)等較為復雜的外部環(huán)境需要，因此，除了電壓等級差異之外，還要綜合考慮其他因素的影響[14,15]，分別為：①氣象原因?qū)е碌娘L偏、覆冰弧垂；②架空線路穿越鐵軌、公路；③靠近山坡、巖石、峭壁；④靠近城市建筑；⑤靠近街道行道樹、綠化區(qū)、公園、防護林帶的樹木；⑥靠近果樹、經(jīng)濟作物、城市綠化灌木。架空線路的路徑選擇除了需要統(tǒng)籌施工難度、運維難度、交通條件、運行工況、路徑長度，還要與城市總體規(guī)劃相匹配。隨著社會發(fā)展及城市化程度不斷提高，土地供應緊張的矛盾也越發(fā)突出，以上因素均在一定程度上壓縮了輸電線路走廊的布置空間。在土地供應比較緊張的發(fā)達國家，對架空線路高效利用土地提出了更高的要求，當架空線穿越一些發(fā)達地區(qū)及人口稠密地區(qū)，更為普遍地是采用同塔多回架空線布置方式，以此最大程度上地節(jié)省輸電走廊占地。同塔多回線路布置雖然能節(jié)省土地，但因?qū)⒍嗷剌旊娋€路集中布置，一旦發(fā)生自然災害、森林火災及覆冰倒桿等事故時，停電的范圍也會相對擴大，這樣的布置方式雖然節(jié)省了輸電線路走廊，但卻是以增大電力系統(tǒng)運行風險為代價，因此并不是無條件的最佳方案。更多的情況應該綜合考慮，分國家分區(qū)域來研究此問題，而不能一概而論，只有找到兩者的平衡點，達到節(jié)地效益和電力系統(tǒng)安全的同時最優(yōu)，才是最好的選擇。3.2輸電走廊施工期對環(huán)境影響的防治措施①合理的選址選線變電站選址要符合城鎮(zhèn)規(guī)劃的用地類型與用地指標；站址和輸電線路的選擇應保證其生態(tài)安全，不將其置于自然災害危險區(qū)和嚴重的生態(tài)不穩(wěn)定區(qū)；避讓水源保護區(qū)、自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)等環(huán)境敏感保護目標；避讓軍事設施、重要通信線路；不壓覆礦藏；無重要景觀影響；被公眾所接受[16]。②減少水土流失在工程建設中控制擾動區(qū)面積，減少臨時用地，制定合理的施工工期，避開雨季施工；在選擇塔基建設地點時，應注意要避免在坡度大、地質(zhì)地勢不穩(wěn)定的區(qū)域施工；盡量采用挖孔樁的方式，避免采用擴開的挖掘方式，以減少對土壤結構的改變；為避免塌方和泥石流對塔基造成的破壞，還要在塔基的周圍修建護坡和護墻；施工時要分段進行，減少對周圍環(huán)境的影響[17]。施工結束后采用土地整治和綠化措施，建立完善的水土流失防治體系，有效控制建設期和自然恢復期各種水土流失的發(fā)生。③保護生態(tài)環(huán)境為減少土地資源的占用，工程上盡量采用同塔雙回、三回、四回緊湊型線路架設方式，以減少輸變電線路走廊面積，從而減輕對土地利用的影響。對于山區(qū)和丘陵地區(qū)的線路，采用全方位高低腿鐵塔、改良型基礎，以減少占地；基礎設計中對四個塔腿分別降基，基礎中間的土壤除"小基面"以外均不開挖；對交通不便的地區(qū)，采用飛艇、氣球等手段放線，將大大減少植被的砍伐量，很好地保護工程所經(jīng)地區(qū)的生態(tài)環(huán)境[18]。④符合相關政策、標準要求500kV及以上電壓等級的輸電線路不得跨越民房，110kV、220kV、330kV等輸電線路盡量避免跨越民房，如因工程條件限制實在避免不了，輸電線路架空高度要符合相關標準要求；搬遷民房要有妥善的安置措施，補償費用足額及時發(fā)放到受影響居民手中。⑤減少施工噪聲、揚塵及車輛通行對環(huán)境的影響加強文明施工，對土建施工場地采用圍擋、遮蓋、灑水抑塵等措施。施工完成后場地及時清理和平整，根據(jù)場地功能進行綠化、鋪設道路等，減少揚塵的產(chǎn)生。選用低噪聲施工機械，降低施工機械產(chǎn)生的噪聲。車輛運輸盡量避開交通運輸?shù)母叻迤冢詼p少對周圍群眾出行的影響。參考文獻劉振亞.特高壓直流輸電線路[M].北京: