高压输电线电磁辐射对人体安全距离的计算
摘要：该文对高压输电线电磁辐射对人体的影响进行了计算。

将电磁辐射看成是由振荡的偶极子产生，然后向空间传播。

文中从电磁场理论的安培公式出发，推导了计算公式，并以一个计算例说明公式的应用。

计算结果表明，在所给出的数据下，电磁辐射对人体是安全的。

关键词：电磁辐射高压输电线电磁场理论安培公式
中图分类号：tl7 文献标识码：a 文章编号：1674-098x（2012）12（c）-0-02
电磁波辐射就是将电场与磁场二者互相作用所形成的波动，以辐射形式向空间传播出去。

事实上，由于高压输电线、配电房等的使用，使人体无时不刻处在电磁波的辐射之中，电磁波辐射对环境及人体健康的影响日益受到研究者的关注。

各国的辐射安全标准不尽相同，我国的辐射安全标准根据不同的行业背景也有不同的标准。

我国的hj/t 24-1998标准规定暴露磁感应强度的安全值为1高斯（即1gs=1000 mgs=100μt，微特斯拉）。

1995年美国国家辐射防护委员会（ncrp）提出电磁场暴露导则，在居民区的工频磁感应强度安全标准为2 mgs（即0.2 μt，微特斯拉）。

两者相差
500倍。

电磁波对人体产生的生物反应与电磁波的频率、波长、功率、距离有关。

各标准都规定，对辐射空间某一点处（称为观测点）所接受到的辐射量，分别以磁感应强度、电场强度或辐射功率密度来表
示。

对工频辐射的计算，按习惯以磁感应强度表示，对高频辐射则以辐射功率密度表示。

以电力高压输电线而论，大电流载流导线在其周围空间形成了一个高交变工频电磁场，存在一定的电磁辐射。

距辐射源多远才是安全的呢？以往的资料大都侧重于实测结果的分析，或是偏向于问题的定性阐述，这不足以认识问题的内涵，也缺乏可操作性。

因此，有必要加以定量阐述。

该文定量地计算靠近高压输电线对人体受到电磁辐射污染的影响。

然而，高压输电线的运行情况复杂多样，要准确的定量描述是十分困难的。

该文以典型的三相对称（无中线）系统只考虑磁场的运行条件，并基于电磁场辐射理论推导出计算公式。

为了分析电磁辐射的影响，可以将电磁振荡辐射看成是由一个称为偶极子（电偶极子、磁偶极子）的辐射源产生，并将振荡向周围空间辐射传播。

偶极子是由两个小金属球以长l的导线连接起来而构成。

在离辐射源距离为r处看，把辐射源看成是有交变电矩的偶极子。

将辐射空间分为：近区、中间区、远区。

该文研究的是工频电磁场，只关心近区。

首先进行计算公式的推导，然后结合实际例子说明公式的应用。

1 公式的推导
对于三相对称输电系统，我们关心的是三相电流在观测点处产生的电磁辐射剂量大小，因而可用电流的有效值来讨论。

当加入的相电压相等时，相电流也相等。

这样，三相输电线电流产生的电磁辐
射量等效于单相线电流产生电磁辐射的三倍。

从而可把三相输电线系统作为单相输电线系统处理。

基于电磁场理论的安培定律公式的推导。

电流的磁场具有漩涡的特征，亦即电流磁场是有旋度的，因而磁场的磁位不能用标量位函数，而必须用向量位函数来表达。

如图1所示。

设流过长度为dl的一段无限小的导体的电流i，idl称为电流元（即辐射源）。

设i为不变恒流，则电流元在距离为r的空间某点处的向量磁位参照安培定律，用微分形式可表为
式中，a为观测点处的向量磁位，单位gsm（高斯·米）；r为辐射源到观测点的距离，单位m；dl单位m；i为电流，单位a（安）。

μ0为磁导率，在不同的单位制中有不同的值。

该文所用单位制情况下μ0=4π×10-3gs m/a（高斯·米/安），gs是磁感应强度单位，4π×10-3是单位制换算
系数。

当i随时间而变，如正弦变化，因电磁波以光速c传播，离开辐射源r的观测点处的波将比辐射源处的波滞后△t=r/c。

在观测点处的电流波为i（t–r/c）。

（1）式变成
观测点处的磁感应强度db是该处的da的旋度，旋度用算符rot 表示
即
旋度可以在笛卡尔坐标（l-r）上计算。

可以求得
上式右端有两项，因所论问题r较小，忽略r/c，是近区。

第一
项应大于第二项。

容易证明
最后得微分型计算公式
2 公式应用
某幢宿舍楼高七层，观测点为楼顶，顶楼与三相110 kv高压输电线垂直距离s=20 m。

各相电流100 a，等效相电流3×100=300 a。

可将长输电线视为无限长，即求由无限多个偶极子在观测点处产生的磁感应强度之和。

此时（4）式中的l、r、θ均为变量。

dl应沿此长度积分。

因b常取高斯制单位，而i、r常取mks制的安培、米单位。

两者不能在同一公式运算，现将mks制转换为高斯制。

它们的关系是：0.1[高斯电流单位]=1a。

当电流以安培给出，应将安培值除以10后代
即得楼顶观测点的磁感应强度为：
对照国家给出的安全限值标准为1000 mgs，可见结果比国标低得多。

本例中，人体是安全的。

若以国家标准代入，可计算出电磁辐射对人体的安全距离为6 cm。

这是大多数住宅都能满足的距离。

3 结语
磁辐射量大小与高压输电线对观测点的垂直距离的平方成反比，与相电流大小成正比。

视不同情况运用本公式可得出相应结论。

不对称三相输电线系统，可用导线换位法转换成对称系统，文中公式同样适用。

用文中公式（4）的第二项，还可对高频电磁辐射
（远区）进行计算。

通常人体住在房屋中，房壁中的功率损耗与频率的平方成正比。

工频时电磁辐射衰减很小，一般只衰减2～3 db，因而房屋对人体的防护作用不大。

参考文献
[1] 阎金瑶.无线网络的电磁辐射强度研究与防护[j].科技创
新导报，2010（7）：17.
[1] 罗宇飞.手机电磁辐射对人体影响的分析计算[j].科技创
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