高压输电线电磁辐射对人体安全距离的计算作者：邝小磊聂玉强
来源：《科技创新导报》2012年第36期
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