1、工頻電場磁場特性及其 測量方法,工頻電場是一種隨50Hz頻率交變的準靜態(tài)場，它的一些效應可以用靜電場的一般概念來分析。這些場都是由電荷產(chǎn)生的，就高壓裝置來說，當導線帶電時，電荷分布在架空導線的表面，所以換句話說，電壓產(chǎn)生了電場。如下圖所示，在兩相距d的導線上施加電壓V，則導線之間存在電場E。,在工頻電場中，電場方向周期性地變化，于是引起導體內(nèi)部正、負電荷的往復運動。這種往復運動本身就是在導體內(nèi)部流動的交變電流。這個電流的大小僅與導體的形狀及外施電場的強弱有關，而在很大范圍內(nèi)與導體的電阻率無關，也就是與導體的性質(zhì)無關。指出這一點極為重要。在這種條件下，不僅高壓裝置、高壓架空線路下的大地可被看作是

2、導體，而且一些活的有機體也可以認為是導體。,當任何一種導體處在某一電場中，電場就會引起該導體表面電荷的移動，這就是“靜電感應”。同樣導體上所帶的電荷也產(chǎn)生一個場，這個電場疊加在原來的電場上，改變了導體附近的整個電場，這時導體周圍的場稱為“畸變場”。,靜電感應和畸變場,輸電線路產(chǎn)生的工頻電場強度的特點，一是空間每一點的電場是一個旋轉(zhuǎn)的橢圓場，但在地面橢圓場變?yōu)榇怪庇诘孛娴碾妶?，在距地面約2m以內(nèi)的區(qū)域，電場強度的垂直分量基本上是均勻的，水平分量可以忽略不計；二是工頻電場很容易被樹木、房屋等屏蔽，受到屏蔽后，電場強度明顯降低；三是工頻電場強度相對穩(wěn)定，因為產(chǎn)生電場的電壓相對穩(wěn)定，而不論輸送容量的變

3、化，即使是線路空載狀況下。,工頻磁場也是一個準靜態(tài)場，這種準靜態(tài)性質(zhì)允許把電場和磁場分別進行討論，而不會互相影響。輸電線路的工頻磁場僅由電流產(chǎn)生，把安培定律應用于載流導線，并將計算結果疊加，就可得出線路周圍的磁場強度。,輸電線路的工頻磁場強度，一是通過的電流隨用電負荷的變化而變化，從而工頻磁場強度也隨著變化，導體中通過電流I，則導體周圍就存在磁場H；二是隨著與輸電線路距離的增加，工頻磁場強度快速降低，并且與工頻電場強度相比，工頻磁場強度隨距離變遠，下降得更快；三是由于只有磁性材料的物體引入，才能改變磁場的分布，所以輸電線路周圍的工頻磁場不如工頻電場那樣容易畸變，樹木、房屋隊工頻磁場也幾乎沒有屏

4、蔽作用。四是與工頻電場一樣，輸電線路的工頻磁場也是一個橢圓場，所不同的是，在地面仍然保持是橢圓場。,測量儀表 工頻電場和磁場的測量必須使用專用的探頭或工頻電場和磁場測量儀器。工頻電場測量儀器和工頻磁場測量儀器可以是單獨的探頭，也可以是將兩者合成的儀器。但無論那種型式的儀器，必須經(jīng)計量部門檢定，且在檢定有效期內(nèi)。,工頻電場測量探頭有幾種型式，但多采用懸浮型場強儀。懸浮體型探頭的工作原理是測量引入到被測電場的一個孤立導體的兩部分（極板）之間的工頻感應電流和感應電荷，由兩部分之間的電容和取樣電阻形成的回路，測量電阻上的電壓以得到工頻感應電流，通過校準獲得電流和場強的對應關系。,一般要求 測量正常運行

5、高壓架空送電線路工頻電場和磁場時，工頻電場和磁場測量地點應選在地勢平坦、遠離樹木、沒有其他電力線路、通信線路及廣播線路的空地上。 測量工頻電場和磁場時，測量儀表應架設在地面上12m的位置，一般情況下選1.5m，也可根據(jù)需要在其他高度測量。測量報告應清楚地標明。,為避免通過測量儀表的支架泄露電流，工頻電場和磁場測量時的環(huán)境濕度應在80%以下。 一般情況下，工頻電場可只測量其垂直于地面的分量，即垂直分量；但工頻磁場既要測量垂直分量，也要測量其水平分量。,工頻電場強度測量 測量人員應離測量儀表的探頭足夠遠，一般情況下至少要2.5m，避免在儀表處產(chǎn)生較大的電場畸變。測量儀表的尺寸應滿足：當儀表介入到電

6、場中測量時，產(chǎn)生電場的邊界面（帶電或接地表面）上的電荷分布沒有明顯畸變。測量探頭放入?yún)^(qū)域的電場應均勻或近似均勻。,下圖為人和兩種動物處于10kV/m電場場強中時使電場畸變的情況。,工頻電場測量，應特別注意鄰近物體對測量結果的影響。,工頻場強測試儀,工頻磁感應強度測量 引起磁場畸變或測量誤差的可能性相對于電場而言要小一些，可忽略電介質(zhì)和弱、非磁性導體的臨近效應，測量探頭可以用一個小的電介質(zhì)手柄支撐，并可由測量人員手持。 采用單軸磁場探頭測量磁場時，應調(diào)整探頭使其位置在測量最大值的方向。,試驗用民房,1) 由于房屋的屏蔽作用，在房屋周圍以房屋高度為半徑的范圍內(nèi)，場強都有不同程序的降低。屋內(nèi)場強為0

7、.020.17kV/m，是無房屋時地面場強的3%以下，與家用電器設備附近的場強是同一數(shù)量級。 2)二層樓尖頂房房頂上離屋面0.5m處的場強為1218kV/m，是無房屋時地面場強的3.74倍。 3) 陽臺上的場強最大值為無房屋時地面場強的1.8倍，局部最大為9kV/m。,根據(jù)對226個國家和地區(qū)的調(diào)查反饋統(tǒng)計，已制定了工頻電場和磁場限值的國家和地區(qū)共有38個，已明確制訂了工頻磁場公眾曝露限值的共有33個國家和地區(qū)。 其中曝露限值基于和等同ICNIRP導則的有30個。 意大利、斯洛文尼亞、瑞士3個國家在采用或承認ICNIRP導則的前提下，規(guī)定了額外針對“敏感保護目標”的低“目標值”。更確切地說，磁

8、場限值等同或?qū)捰贗CNIRP導則的應為27個，占81.8%。,長期和短期曝露問題 ICNIRP導則指出，由于長期電磁場曝露的致癌作用未被采信為已確認的健康影響，因而導則是基于短期的、立即產(chǎn)生健康影響的生物效應來制定的；關于曝露的長期潛在影響，例如癌癥風險的增加，所提供的數(shù)據(jù)不足以構成制定曝露標準的基礎。,IEEE C95.6-2002標準指出： 1）沒有足夠和可信的證據(jù)可供作出以下結論：長期曝露于社會公眾和職業(yè)環(huán)境可遇到的電場和磁場水平對人體健康是有害的，或是會引起包括癌癥在內(nèi)的疾病。 2）沒有確認的機制可作為預示低水平、長期曝露的有害影響的基礎。,暫態(tài)電擊 暫態(tài)電擊是由于人接觸受到靜電感應的

9、物體的瞬間，原來積蓄在物體上的電荷通過人體釋放，即由暫態(tài)電流造成的電擊，常有火花放電伴隨發(fā)生。,晴天和雨天條件下，帶電導體附近的電場是不會發(fā)生變化的。根據(jù)靜電場理論，可知在電場不變的區(qū)域，某處的電位也是會保持不變的。 這樣，可以通過測量帶電導體附近某處的電極電位的變化，說明天氣條件對該電位的變化情況的影響，從而驗證雨天對電位分布（電場）的影響。,在特高壓交流試驗基地的電暈籠中，用絕緣子將測量極板懸掛于試驗導線的下方，測量極板在無雨（好天氣）和有雨條件下的電位，以分析雨對電位分布的影響。試驗布置如圖所示。,在所施加的試驗電壓范圍內(nèi)，無雨和有雨條件下的電極極板電壓是一致的。,天氣對電場測量的影響

10、理論上不同天氣下的電場強度不發(fā)生變化，但是測量儀器會受到濕度的影響，導致儀器有可能在濕度較大時出現(xiàn)讀數(shù)不準的情況。 實測中發(fā)現(xiàn)，在大濕度下進行工頻電場測量，有可能使測量結果比正常結果大數(shù)倍。,測量結果變大原因分析： （1）在潮濕環(huán)境下，對地電導的增加降低了探頭到線路以及探頭到大地之間的阻抗。而探頭外殼不透水，使其內(nèi)部的感應電極仍只有電容存在，其在線路探頭上極板、探頭上極板探頭下極板、探頭下極板大地的分壓比例增大，使測量讀數(shù)變大。 （2）長時間處于大濕度環(huán)境下會在儀器的支架表面形成對地導電通道，增大了儀器對地泄漏電流，從而增大儀表讀數(shù)。 （3）在高濕度條件下可能在場強儀的兩個傳感電極之間產(chǎn)生較大

11、的泄漏電流，使內(nèi)部的測量回路局部短路。 （4）長時間處于大濕度環(huán)境下使絕緣支架（特別是木制支架）在一定程度上變成了突出地面的導電體，造成探頭所在位置的電場畸變。,為了較為形象直觀地說明潮濕天氣下測量到的電場強度較大，在交流特高壓試驗基地進行了大氣濕度對工頻電場測量儀表讀數(shù)的影響模擬試驗。試驗采用三個支架，同邊導線距離一致，相互之間保持一定距離以確保不會相互影響測量結果。 左邊木架為干燥支架，絕緣電阻值大于500M；中間為受潮的電膠木架，絕緣電阻值約等于500M；右邊為用水噴濕的支架，在支架表面形成水膜，其阻抗約為50M。,試驗驗證支架對測量結果的影響,不同絕緣強度的儀器支架，測量同一工頻電場時，其讀數(shù)是有差別的，支架絕緣電阻小，則測量的工頻電