第四章電磁輻射污染及其防治2022優(yōu)秀文檔

第3章主要電磁污染源及其特性3.1電磁場基本原理3.2電磁耦合途徑3.3大環(huán)境中的電磁污染3.4電磁污染的主要危害電力線路電信線路高壓電力線路電信線路電磁環(huán)境電磁輻射體3.1電磁場基本原理3.1.1靜電場3.1.2恒定電場3.1.3恒定磁場3.1.4時變電磁場3.1.5電磁輻射與射頻電磁場3.1.1靜電場1.庫侖定律2.電場強度3.電位4.電偶極子5.高斯通量定理6.靜電場的基本方程7.鏡像法8.電容9.部分電容10.電場能量1.庫侖定律疊加原理：若干點電荷間的相互作用力符合力的疊加原理。平方反比定律宏觀范圍內(nèi),誤差不超過10-16量級

相對于觀察者為靜止的且其電量不隨時間而變的電荷所產(chǎn)生的電場，稱為靜電場。電場的表現(xiàn)是對于引入的靜止試驗電荷有力相作用。可利用這一表現(xiàn)來察看電場的存在。庫侖定律描述了這個力。庫[侖](C)，米(m)，牛[頓](N)2.電場強度多個點電荷的電場強度,依據(jù)疊加原理?r0rqE一個點電荷q在真空中的電場強度電壓:符號?表示點積,f?dl=fdlcosθfdlθ一個點電荷的靜電場中PQ兩點間的電壓：電場力所作的功靜電場中兩點間的電壓，等于由一點至另一點移動單位正電荷時電場力所作的功。單位伏[特](V)。靜電場環(huán)路定理:一般靜電場中一個點電荷靜電場中3.電位多個點電荷的電位,依據(jù)疊加原理靜電場中，兩點間的電壓就是這兩點的電位差一個點電荷的電位：

靜電場中一點P的電位為該點至參考點Q的電壓。單位伏[特](V)。選Q在∞遠處?q等位面E由電位求電場強度的關(guān)系式E~φABEΔlθxyzijk一維u(x)gradu=idu/dx二維u(x,y)gradu=idu/dx+jdu/dy|gradu|=(du/dl)max=du/dn三維u(x,y,z)gradu=idu/dx+jdu/dy+kdu/dz=▽uux梯度grad:4.電偶極子電位疊加取負梯度5.高斯通量定理真空中的靜電場問題：τEErτlτlE2πrllε0電通量密度有電介質(zhì)時的靜電場：成分方程,本構(gòu)方程P為電介質(zhì)的極化強度,它是單位體積內(nèi)的電偶極矩,P=χε0E

式中q僅為S面內(nèi)所有自由電荷，而不包括電介質(zhì)的束縛電荷

+_正束縛電荷負束縛電荷負自由電荷正自由電荷電纜介質(zhì)電偶極子=i(dEz/dy–dEy/dz)+j(dEx/dz–dEz/dx)+k(dEy/dx–dEx/dy)射頻強電磁輻射,可以造成通信信息失誤或中斷;使電子儀器、精密儀表不能正常工作;鐵路自控信號失誤;飛機飛行誤航;甚至造成導(dǎo)彈與人造衛(wèi)星的失控。④不對稱電力線路在正常運行和接地短路狀態(tài)下對通信線路的電感性耦合、電容性耦合影響,對單線通信線路的電阻性耦合影響。方向垂直于dl和r0,且dl、r0、dl×r0構(gòu)成右手系工頻電場與線路電壓有關(guān)；它是單位體積內(nèi)的電偶極矩,當(dāng)場源（如Jc）隨時間變化時，在其周圍將會產(chǎn)生電磁波，伴隨電磁波向外傳播，會有部分電磁能量輸送出去。由電位求電場強度的關(guān)系式E~φ該電流由變電站流出經(jīng)過接觸網(wǎng)到達機車，再由機車經(jīng)鋼軌、大地土壤和回流線流回牽引變電所。鏡像法(靜電場、恒定電場、磁場的鏡像法)若它不超過容許值，即可。在體積電流中某一觀察點處，取一面積元垂直于該點正電荷運動方向n，設(shè)通過的電流為，則該點處電流密度矢量定義為dDxdDydDz2電力系統(tǒng)的電磁污染有一些大型工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療射頻設(shè)備亦會產(chǎn)生相當(dāng)?shù)碾姶盼廴?。計算同軸電纜的電場具有雙層電介質(zhì)rdivD=lim

△v->0

△

vdxdydz?PdDx

dDy

dDz

dxdydzD=iDx+jDy+kDzdDx

dxdxdydzDxxzy?=▽?D散度div：積分形式微分形式=limΔsΔs->0(rotE)xrotE=i(rotE)x+j(rotE)y+k(rotE)z=i(dEz/dy–dEy/dz)+j(dEx/dz–dEz/dx)+k(dEy/dx–dEx/dy)=(id/dx+jd/dy+kd/dz)×(iEx+jEy+kEz)==dEz/dy–dEy/dz(dEz/dy)dydzxyzdydzxyzxyz旋度rot,curl：積分形式微分形式6.靜電場的基本方程電位滿足的微分方程--泊松方程--拉普拉斯方程--高斯通量定理--靜電場環(huán)路定理--電介質(zhì)的本構(gòu)方程▽?D=▽?(-ε▽φ)=ρφ=0▽?▽φ=-ρ/ε7.鏡像法等量異號，位置對稱，鏡像位于邊界之外。

鏡像法就屬于間接方法。間接方法的理論依據(jù)是唯一性定理：滿足給定邊界值的泊松方程或拉普拉斯方程的解答是獨一無二的。

等量交替異號位置對稱三個鏡像電荷

8.電容a<<h

9.部分電容10.電場能量電場能量密度DE/23.1.2恒定電場1.電流密度與歐姆定律的微分形式2.恒定電場的基本方程3.電導(dǎo)與電阻的計算電荷在導(dǎo)電媒質(zhì)(導(dǎo)體)或不導(dǎo)電的空間中有規(guī)則的運動形成電流，二者分別稱作傳導(dǎo)電流和運流電流。有傳導(dǎo)電流的地方必存在電場(超導(dǎo)體除外)。不隨時間變化的電流稱恒定電流，維持恒定電流的電場是恒定電場。1.電流密度與歐姆定律的微分形式在體積電流中某一觀察點處，取一面積元垂直于該點正電荷運動方向n，設(shè)通過的電流為，則該點處電流密度矢量定義為歐姆定律的微分形式ΔsΔlU=IR,EΔl=JΔsΔl/(σΔs)

基爾霍夫第一定律：2.恒定電場的基本方程電位滿足的微分方程--電荷守恒原理

--恒定電流連續(xù)性方程▽?(-σ▽φ)=03.電導(dǎo)與電阻的計算一個球型電極G=4πσa

電極相同時電阻電導(dǎo)電容計算同軸電纜的絕緣電阻：內(nèi)外皮為電極設(shè)單位長度漏電流為I，電流密度：

單位長度電纜絕緣電阻：l長度電纜絕緣電阻：接地電阻的計算：深埋地下球型電極

J=I/(4πr2)E=J/σ=I/(4πσr2)φ=∫aEdr=I/(4πσa)R=φ/I∞a電導(dǎo)率σ接地體或：一個球型電極G=4πσa

I2I鏡像法半球形接地電極：受地表面影響

下半空間的地表邊界條件:電場法向分量為零。等量同號，形狀和位置對稱，鏡像位于邊界之外。

細長管形接地電極

3.1.3恒定磁場1.磁通密度與畢奧-薩伐爾定律2.磁通連續(xù)性定理3.磁場中的媒質(zhì)4.安培環(huán)路定律5.矢量磁位6.鏡像法7.電感8.磁場能量1.磁通密度與畢奧-薩伐爾定律2.磁通連續(xù)性定理IdlrB電流或運動電荷在空間產(chǎn)生磁場。不隨時間變化的磁場稱恒定磁場。

符號×表示叉積。

|dl

×r0|=dl·r0·sinθ方向垂直于dl和r0,且dl、r0、dl×r0構(gòu)成右手系μ0=4π×10-7H/m3.磁場中的媒質(zhì)B=μ0(H+M)磁媒質(zhì)的磁化程度用磁化強度M來表征,它是單位體積內(nèi)的磁偶極矩。小電流環(huán)所圍的面積與該電流的乘積為磁偶極矩,其方向與電流環(huán)繞方向符合右螺旋關(guān)系。定義磁場強度：μ=μr

μ0分子電流⊙

自由電流⊙

磁偶極矩⊙⊕相消H2πr=I

4.安培環(huán)路定律計算空氣中無限長直導(dǎo)線周圍的磁場:

l式中ΣI為穿過該回路所限定的面上的自由電流。這里回路的方向與電流的正向按右螺旋規(guī)則選定。

5.矢量磁位AJdvAB6.鏡像法對于鐵磁物質(zhì)(μ＝∞)平表面，鏡像電流是等量同號，位置對稱。但若鐵磁物質(zhì)μ≠∞,則鏡像電流不等量。

⊙⊙⊙⊙⊙空氣鐵φ=∫aEdr=I/(4πσa)5電磁輻射與射頻電磁場磁通密度與畢奧-薩伐爾定律電氣化鐵道產(chǎn)生的電磁污染有無線電輻射的影響和對通信線的干擾。成分方程(即本構(gòu)方程)電場的表現(xiàn)是對于引入的靜止試驗電荷有力相作用。lg表示以10為底的對數(shù)；(dEz/dy)dydzφ=∫aEdr=I/(4πσa)方向垂直于dl和r0,且dl、r0、dl×r0構(gòu)成右手系有傳導(dǎo)電流的地方必存在電場(超導(dǎo)體除外)。自由空間中，E/H=377Ω計算同軸電纜的絕緣電阻：內(nèi)外皮為電極電荷守恒原理,恒定電流連續(xù)性方程電力線路、通信線路和大地組成多導(dǎo)體系統(tǒng)。當(dāng)通信線路或電信局、站的接地點與電力線路的接地點相距較近時，通過互電阻在通信線路上產(chǎn)生電壓。7.電感i自感磁鏈1對2互感2對1互感兩細導(dǎo)線回路自感磁鏈一細導(dǎo)線回路雙導(dǎo)線傳輸線的自感

同軸電纜的自感

8.磁場能量磁場能量密度

BH/2電感器中磁場能量：3.1.4時變電磁場1.電磁感應(yīng)2.麥克斯韋方程組3.廣義波動方程4.集膚效應(yīng)5.地上架空工頻交流長直導(dǎo)線的電磁場1.電磁感應(yīng)eΦΨ增加時,e為負值Ψ減少時,e為正值

場量隨時間變化的電磁場稱為時變電磁場。隨時間變化的磁場會激勵電場，即磁生電；隨時間變化的電場又會激勵磁場，即電生磁。兩者相互影響，構(gòu)成統(tǒng)一的電磁場。電磁感應(yīng)定律描述了磁生電。

電磁感應(yīng)定律感應(yīng)電動勢2.麥克斯韋方程組成分方程(亦稱本構(gòu)方程)時變場磁場環(huán)路定理電磁感應(yīng)定律磁通連續(xù)性定理高斯通量定理電通量密度磁通密度電流密度3.廣義波動方程在無源區(qū)

良絕緣體，

良導(dǎo)體，

4.趨膚效應(yīng)▽2=d2/dx2衰減的行波,α為衰減常數(shù)，β為相位常數(shù)

半無限大導(dǎo)體中的電磁場ωt-βx+π/4=constωdt-βdx=0趨膚厚度

行波的相位速度波長電磁波振幅衰減至1/e倍的厚度電磁場主要分布在表層-趨膚效應(yīng)

表5–3–6幾種媒質(zhì)的趨膚厚度

參數(shù)媒質(zhì)銅鐵海水干燥土壤σ(S/m)5.8×107≈107≈1≈10-2μr1≈100011趨膚厚度d(mm)f(Hz)509.450.71271.2×103712×10350×1040.09450.007120.712×1037.12×1035.地上架空工頻交流長直導(dǎo)線的電磁場鏡像電流位置上下不對稱，但電流數(shù)值等量反向

鏡像電流位于導(dǎo)線對地面飛垂線上，距地面深度：D已知：電導(dǎo)率，f=50Hz,求D3.1.5電磁輻射與射頻電磁場1.電磁輻射2.射頻電磁場1.電磁輻射

當(dāng)場源（如Jc）隨時間變化時，在其周圍將會產(chǎn)生電磁波，伴隨電磁波向外傳播，會有部分電磁能量輸送出去。能量以電磁波的形式通過空間傳播的現(xiàn)象稱為電磁能輻射或電磁輻射。A滿足波動方程H=B/μ0在近區(qū)r<<λ/2π

在遠區(qū)r>>λ/2π

相位速度波長波阻抗:電場強度對磁場強度的比值，歐

電場能量體密度恰好等于磁場能量體密度

電磁場分布具有方向特性。如果選擇在r等于一常數(shù)的球面上觀察電場或磁場的幅值，它們都是θ的函數(shù)。在遠區(qū)，場量按sinθ函數(shù)分布。

電磁功率流的面密度為坡印亭矢量

輻射功率

=ReI2等效輻射電阻定義為

將代入沿場強最強方向(θ=π/2)的電場有效值2.射頻電磁場

無線電波按其頻率和波長可分為八大類：甚低頻、低頻、中頻、高頻、甚高頻、特高頻、超高頻、極高頻其頻率從3kHz至3000GHz,波長從100km至。射頻電磁場通常是指100kHz以上的無線電波。微波是分米波、厘米波和毫米波的統(tǒng)稱。繼無線電波之后為紅外線、可視光、紫外線、X射線和γ射線等。

無線電波的頻段序號頻段名稱頻率范圍縮寫名稱波段名稱波長范圍1甚低頻3～30kHzVLF萬米波,甚長波100～10km2低頻30～300kHzLF千米波,長波10～1km3中頻300～3000kHzMF百米波,中波1000～100m4高頻3～30MHzHF十米波,短波100～10m5甚高頻30～300MHzVHF米波,超短波10～1m6特高頻300～3000MHzUHF分米波100～10cm7超高頻3～30GHzSHF厘米波10～1cm8極高頻30～300GHzEHF毫米波10～1mm300～3000GHz亞毫米波1～0.1mm

光波是波長很短的電磁波。光波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，由于傳播速度數(shù)值的變化，入射波在介質(zhì)分界面上將產(chǎn)生反射波和折射波；射頻電磁場等各種電磁波亦然。反射角等于入射角。折射角和入射角之間的關(guān)系與兩介質(zhì)的電磁參數(shù)有關(guān)。影響場強的因素可分為兩類：場源分布,介質(zhì)的分布。對于同一電源設(shè)備，如其它條件相同，則電源功率調(diào)大時，輻射場強亦變大。場點與電源的距離加大，則輻射場強變小?？臻g內(nèi)的介質(zhì)和金屬導(dǎo)體會產(chǎn)生反射電磁波和感生渦流，發(fā)生二次輻射。有了二次輻射，往往造成某些空間場強增大。所以，在射頻作業(yè)環(huán)境中常要盡量減少介質(zhì)和金屬物體，防止二次輻射。熟悉重點高斯通量定理,靜電場環(huán)路定理電荷守恒原理,恒定電流連續(xù)性方程

安培環(huán)路定律,磁通連續(xù)性定理時變場電磁感應(yīng)定律,位移電流成分方程(即本構(gòu)方程)鏡像法(靜電場、恒定電場、磁場的鏡像法)電容,部分電容電感,互感,自感導(dǎo)體中的電磁波,集膚效應(yīng),集膚厚度

,衰減常數(shù)

,相位常數(shù)

空氣中的電磁波,單元輻射子,相位速度、波長、波阻抗、幅射功率和其與場強的關(guān)系無線電波的類別積分形式3.2電磁耦合途徑3.2.1輻射耦合3.2.2傳導(dǎo)耦合3.2.3電感應(yīng)耦合3.2.4磁感應(yīng)耦合3.2.1輻射耦合

射頻設(shè)備所形成的電磁場,在半徑為一個波長的范圍之外是以空間輻射的方式將能量傳播出去的；而在半徑為一個波長的范圍之內(nèi)則主要是以感應(yīng)的方式將能量施加于附近的設(shè)備和人體上的。前者為輻射耦合。電場最強處：電場強度有效值：3.2.2傳導(dǎo)耦合I2=0

傳導(dǎo)耦合是指通過電路回路間公共阻抗或互阻抗形成的耦合。借助電路理論可以直接計算傳導(dǎo)耦合的影響。3.2.3電感應(yīng)耦合

通過庫侖電場產(chǎn)生耦合，稱為電感應(yīng)耦合。

電容性耦合，C12-耦合電容3.2.4磁感應(yīng)耦合

當(dāng)回路1中有交流電流I1時，由于兩回路間互磁鏈的存在，在回路2中將產(chǎn)生互感電壓。若回路2是通路，將產(chǎn)生電流。嚴格地講,這是電磁感應(yīng)耦合;但通常也就簡稱為磁感應(yīng)耦合了。

3.3大環(huán)境中的電磁污染影響大環(huán)境的污染源可分為天然型和人為型兩類。天然型：大氣層雷電，太陽黑子爆發(fā)，銀河系射電，地球磁場波動,火山噴發(fā)和地震等。人為型：（1）經(jīng)常性的：大中型電磁發(fā)射系統(tǒng),大型工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療射頻設(shè)備,高壓大容量電力系統(tǒng)和電氣化鐵道。（2）偶發(fā)性的：核彈爆炸產(chǎn)生的脈沖電磁場。經(jīng)常性的人為型電磁污染源和其騷擾性能3.3.1電磁發(fā)射系統(tǒng)的電磁輻射與污染3.3.2電力系統(tǒng)的電磁污染3.3.3電氣化鐵道產(chǎn)生的電磁污染3.3.1電磁發(fā)射系統(tǒng)的電磁輻射與污染

電磁發(fā)射系統(tǒng)是以發(fā)射無線電波為目標(biāo)的設(shè)備群體，以廣播電視發(fā)射系統(tǒng)和微波發(fā)射系統(tǒng)為主?？苫砻獾碾姶欧潴w的等效輻射功率頻率范圍，MHz等效輻射功率，W0.1～3300>3～300000100

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB8702-88《電磁輻射防護規(guī)定》:

輸出功率等于和小于15W的移動式無線電通訊設(shè)備和向沒有屏蔽空間的輻射等效功率小于下表所列數(shù)值的輻射體可以免于管理。

騷擾源頻率范圍（MHz）典型最大發(fā)射功率（W）典型最小距離（m）相應(yīng)電場（V/m）長波廣播和海上通訊0.014-0.52.5x1062x1035.5調(diào)幅廣播0.2-1.6800x10350012.5HF業(yè)余愛好者1.8-301x1031022HF通訊和廣播1.6-3010x1031x1030.1市民頻段27-2812102.5

業(yè)余愛好者VHF/UHF

50-528x1031065144-1468x1031065432-4388x10310651290-13008x1031065授權(quán)的無線電發(fā)射裝置的場強

步話機k=3,其他輻射源k=7。自由空間中，E/H=377Ω長波：報時，氣象預(yù)報，遠洋導(dǎo)航，軍事通信中波：廣播，導(dǎo)航，通信短波：廣播，通信超短波：電視微波：微波中繼通信，衛(wèi)星通信，波導(dǎo)通信，微波散射通信警戒雷達，導(dǎo)航，導(dǎo)彈跟蹤雷達，移動場合雷達，高鑒別雷達，精密跟蹤雷達

早期雷達只用以發(fā)現(xiàn)目標(biāo)（如飛機）和測量目標(biāo)的距離，故起名稱作“無線電發(fā)現(xiàn)和測距”（RadioDetectionandRanging)即“Radar”“雷達”。它是由發(fā)射機、接收機和天線組成的系統(tǒng)。由發(fā)射機產(chǎn)生調(diào)制的電磁波，經(jīng)發(fā)射天線定向地輻射到空間。若電磁波在空間傳播時遇到目標(biāo)，則將有部分電磁波被反射回來，到達接收天線并進到接收機。根據(jù)回波來判斷目標(biāo)和其距離。

現(xiàn)今雷達已得到了廣泛的應(yīng)用。有一些大型工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療射頻設(shè)備亦會產(chǎn)生相當(dāng)?shù)碾姶盼廴?。這些設(shè)備是指有意產(chǎn)生無線電頻率電磁能量并對其加以利用而不希望向空間發(fā)射的設(shè)備。工業(yè)設(shè)備中有大型感應(yīng)加熱設(shè)備：高頻冶煉、高頻淬火、介質(zhì)加熱和高頻焊接等設(shè)備。醫(yī)療射頻設(shè)備中有從短波到微波的各種大型電療設(shè)備以及高頻手術(shù)刀等。這些工作時伴有電磁發(fā)射的設(shè)備也是電磁污染源。國際無線電干擾特別委員會（CISPR）推薦列入管理范圍的射頻設(shè)備有：·塑料縫焊機·微波加熱器·超聲波焊接與洗滌設(shè)備·非金屬干燥器·木材膠合干燥器·塑料預(yù)熱器·微波烹飪設(shè)備·醫(yī)用射頻設(shè)備·超聲波醫(yī)療器械·電灼器械、透熱療設(shè)備·電火花設(shè)備·射頻引弧之弧焊機·火花透熱療法設(shè)備·攝譜儀·塑料表面腐蝕設(shè)備工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療用頻率序號頻率序號頻率16.78MHz±15kHz75800MHz±75MHz213.56MHz±7kHz824.125GHz±0.125GHz327.12MHz±160kHz961.250GHz±0.25GHz440.68MHz±20kHz10122.5GHz±0.5GHz5*915MHz±13MHz*11245GHz±1.0GHz62450MHz±50MHz

1979年，世界無線電行政會議劃定了11個窄頻段，專供工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療使用，見表。*該表中915MHz±13MHz頻率,在我國不采用。

我國電力事業(yè)發(fā)展較快，高壓與超高壓輸配電網(wǎng)的架設(shè)與投入運行與日俱增。110kV、220kV、330kV、500kV以及新的750kV、計劃的1000kV電壓等級的大型輸配電線路與變電站分布區(qū)域很廣。這些輸電線路導(dǎo)體表面電場強度很強，常引發(fā)電暈放電和間隙放電，產(chǎn)生射頻電磁輻射。導(dǎo)線周圍將伴有工頻電場和工頻磁場。工頻電場與線路電壓有關(guān)；工頻磁場與線路電流有關(guān)。

3.3.2電力系統(tǒng)的電磁污染1.電暈放電和間隙放電2.工頻電場3.工頻磁場4.電力線路對平行接近的通信線路的危險影響110kV～500kV高壓交流架空送電線無線電干擾場強計算公式：式中為導(dǎo)線表面最大電位梯度，kV/cm;r為導(dǎo)線半徑，cm；D為被干擾點距導(dǎo)線的距離，m；E為無線電干擾場強，dB(μV/m)。分貝值dB(E0)表示相對于基值(E0)的倍數(shù),并取對數(shù)再乘以系數(shù)；場強E分貝值：

lg表示以10為底的對數(shù)；此處。功率P分貝值：該式計算結(jié)果是好天氣時50%時間概率下的無線電干擾場強值。1.電暈放電和間隙放電2.工頻電場

架空電力線路施加電壓后,導(dǎo)體表面必帶電荷。電荷在地面以上空氣中產(chǎn)生工頻電場,距離線路越近越強，電壓越高越強,尤以超高壓電力線路最為突出。國家環(huán)境保護行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HJ/T24-1998《500kV超高壓送變電工程電磁幅射環(huán)境影響評價技術(shù)規(guī)范》，給出了高壓送電線下空間工頻電場強度的計算方法和公式。

500kV超高壓雙回路輸電線的檔距中央橫斷面上電場分布，如圖所示。場點的離地高度皆是1米。

500kV超高壓輸電線的電場分布3.工頻磁場

架空電力線路在地面空氣中還可產(chǎn)生工頻磁場,電流越大越強，距離線路越近越強。在國家環(huán)境保護行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HJ/T24-1998《500kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評價技術(shù)規(guī)范》中，還給出了高壓送電線下空間工頻磁場強度的計算方法和公式。

式中D為鏡像電流位于地表下的深度,m；ρ為大地電阻率，Ω·m；f

為頻率，Hz。若ρ取100Ω·m，f=50Hz，則D=933m?？梢娚疃群艽?。這樣，當(dāng)研究輸電線附近區(qū)域的磁場分布時，只要考慮地面以上實際導(dǎo)線中電流的作用，即可。

A500kV線路的塔型、導(dǎo)線型號和電流序號鐵塔型式導(dǎo)線型號線路電流(A)A酒杯型4xLGJ-4001600B貓頭型4xLGJ-4001600C緊湊型6xLGJ-2401600D雙回路鼓型4xLGJ-4001600下圖給出了四種塔型線路下離地面1米處的工頻磁場分布：

水平布置三角布置緊湊型雙回路型500kV超高壓輸電線的磁場分布4.電力線路對平行接近的通信線路的危險影響危險影響是指:通信線路遭受電力線路感應(yīng)產(chǎn)生的電壓和電流，足以危害電信運行維護人員的生命安全;損壞通信線路或設(shè)備;引起構(gòu)筑物火災(zāi)以及鐵路信號設(shè)備誤動而危及行車安全,見國家電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL5033-94《送電線路對電信線路危險影響設(shè)計規(guī)程》。對電力線路與通信線路間可能發(fā)生的危險影響應(yīng)有評估，包括：①中性點直接接地系統(tǒng)的三相對稱電力線路發(fā)生單相接地短路時對通信線路的電感性耦合影響。②中性點不直接接地系統(tǒng)的三相對稱電力線路兩相在不同地點同時發(fā)生短路時對通信線路的電感性耦合影響。③中性點不直接接地系統(tǒng)的三相對稱電力線路發(fā)生單相接地短路時對通信線路的電容性耦合影響。④不對稱電力線路在正常運行和接地短路狀態(tài)下對通信線路的電感性耦合、電容性耦合影響,對單線通信線路的電阻性耦合影響。⑤發(fā)電廠和變電站地電位升對通信線路和人身的電阻性耦合影響。

電力線路發(fā)生接地短路故障時，短路電流有效值常達萬安，其中將有部分或全部入地，然后返回電源中點。電力線路中的交流電流在其周圍產(chǎn)生交變磁場,從而在鄰近的通信線路上感應(yīng)出沿導(dǎo)線長度方向的電動勢,稱為縱電動勢。這是磁感應(yīng)耦合影響,即電感性耦合影響?？v電動勢的存在將導(dǎo)致通信線路導(dǎo)線有對地電壓，又可稱為橫向電壓。對地電壓可能危害通信設(shè)備和人身安全,如設(shè)備絕緣被擊穿、人員遭電擊。在線路設(shè)計過程中，需先檢查通信導(dǎo)線上所產(chǎn)生的縱電動勢。若它不超過容許值，即可。若發(fā)現(xiàn)它可能超過容許值，需進一步計算通信導(dǎo)線的對地電壓，使其保證不超過規(guī)定的容許值。

電力線路通信線路

將非平行接近分為兩種情況：斜接近和交叉跨越。需做等效處理。(1)斜接近，可細分一線路為多個小段，使得每一小段的兩端點至另一線路的距離與的比值小于3,如圖所示。取與的幾何平均值作為等效的平行接近的距離。平行接近單位長互感M0計算公式。(2)交叉跨越,工程上有兩種處理方法。其一是從通信線路距電力線路10m的地方截斷,把兩個截斷點之間的部分忽略,只計算兩個截斷點以外的斜接近段的耦合,如圖所示。其二是采用一套交叉跨越的專用計算公式。分段計算縱電動勢的復(fù)數(shù)值并疊加。

入地電流在接地點周圍形成高電位。這里電位指以無限遠處為零位參考點。根據(jù)歐姆定律，接地網(wǎng)的電位等于入地電流乘以接地電阻。入地電流是由電力系統(tǒng)整體決定的。如果入地電流已確定，則接地電阻越小越好。接地電阻值需符合國家電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。單根垂直接地棒的接地電阻:接地網(wǎng)的工頻接地電阻:

(Ω)(Ω)ld閉合接地網(wǎng)面積S>100m2S

當(dāng)通信線路或電信局、站的接地點與電力線路的接地點相距較近時，通過互電阻在通信線路上產(chǎn)生電壓。這就形成了傳導(dǎo)耦合影響,或電阻性耦合影響。在接地體附近地表電位梯度較大。當(dāng)人員站在地表時，人體兩足間的電位差稱為跨步電壓。人的步長按米計算。跨步電壓超過允許值的區(qū)域為危險區(qū)。在此危險區(qū)，人員跨步時可能遭電擊,見下圖。接觸電壓=接地網(wǎng)電位-人員腳下地電位

設(shè)備的金屬外殼通常接地。當(dāng)人員站在地表用手接觸設(shè)備的金屬外殼時，該手與腳之間的電位差稱為接觸電壓。人員手的高度按米考慮。如接觸電壓超過允許值,則人員接觸設(shè)備的金屬外殼時，亦可能遭電擊,見下圖。接觸電壓等于接地網(wǎng)電位與人員腳下地電位之差值。

關(guān)于電感應(yīng)耦合影響(即電容性耦合影響)，今仍以平行接近的架空電力線路與通信線路為例,加以說明。電力線路、通信線路和大地組成多導(dǎo)體系統(tǒng)。各導(dǎo)體之間均存在有部分電容。對鄰近通信線路的影響是通過兩線路間的電容CPC耦合的。若站在地上的人接觸通信線路，則將有電流I流過人體。電流I過大，可能產(chǎn)生危險影響。由于人體電阻R較容抗1/（ωCCG）為小，近似CCG被R短接。

CpcCcgUcUpCpcCcgIUpR

電氣化鐵道產(chǎn)生的電磁污染有無線電輻射的影響和對通信線的干擾。無線電輻射來自電力機車的受電弓接觸點與接觸網(wǎng)局部放電處。

(1)當(dāng)電力機車的受電弓與接觸網(wǎng)導(dǎo)線接觸或脫開時，產(chǎn)生放電現(xiàn)象，形成放電型脈沖干擾源。受電弓跳動厲害時，脈沖型電磁波較強；受電弓滑動過程中有短暫離線時，連續(xù)型電磁波為主。

(2)正常供電情況下,接觸網(wǎng)在一些金屬件接觸不良處或絕緣器材表面污穢處會產(chǎn)生局部放電,見下圖。

3.3.3電氣化鐵道產(chǎn)生的電磁污染

交流電氣化鐵道是不對稱的輸電線路,我國采用工頻單相交流供電。接觸網(wǎng)對地電壓為25kV左右。在機車正常運行時，供電電流為數(shù)百安；當(dāng)接觸網(wǎng)發(fā)生故障時，短路電流可達上千安。該電流由變電站流出經(jīng)過接觸網(wǎng)到達機車，再由機車經(jīng)鋼軌、大地土壤和回流線流回牽引變電所。無論是正常運行還是發(fā)生短路故障，它對鄰近的通信線路的影響包括電感性耦合與接地的阻性耦合。分析其影響的方法與電力線路類似。

接觸網(wǎng)的供電方式:單向供電制、雙向供電制。雙向供電制在正常運行時對通信線路的影響比單向供電制小。電力牽引正常運行時，采用雙向供電，見左下圖。在故障狀態(tài)時可按短路和越區(qū)供電兩種方式計算。接觸網(wǎng)的短路電流值取決于牽引變電所與短路點之間的距離。越區(qū)供電是指一個牽引變電所臨時解列時，機車由相鄰變電所供電。此時牽引區(qū)段變成單向供電；單相供電見右下圖。

在分析評估電氣化鐵道對通信線路的影響時,可采用評估電力線路的方法。此時，需考慮接觸網(wǎng)短路電流、牽引越區(qū)供電狀態(tài)下等效影響電流、由流入接觸網(wǎng)正常供電狀態(tài)區(qū)段的電流。牽引網(wǎng)供電的特點是：一段供電臂上可能有多臺電氣機車在運行。因此，牽引網(wǎng)沿線電流是變化的。通常用等效電流來計算。等效電流Ieq與牽引區(qū)段上的電氣機車數(shù)目和每臺電氣機車所需的電流有關(guān)。設(shè)該段供電臂上有n臺電氣機車；它們所需電流分別為I1、I2、…、In;各臺機車距牽引變電所的距離分別為。

電氣化鐵道接觸網(wǎng)電流經(jīng)機車后，一部分電流將由大地返回牽引變電所。入地電流并不是經(jīng)一個電極集中入地的，而是經(jīng)鋼軌分散入地的，如左下圖所示。此時，需按恒定電場或分布參數(shù)電路來處理。整流式交流電力機車是當(dāng)前工頻單相交流電氣化鐵道上普遍采用的機車。由于整流的緣故，其電流波形畸變，含有嚴重高次諧波成分；對弱電線路產(chǎn)生干擾影響。右下圖中給出了韶山型電力機車的電流波形，其諧波成分主要在～150)kHz范圍。

i3.4電磁污染的主要危害3.4.1電磁輻射對信號接收的干擾3.4.2強電系統(tǒng)對弱電系統(tǒng)的干擾和危險影響3.4.3空間電磁場對人體健康的影響

射頻強電磁輻射,可以造成通信信息失誤或中斷;使電子儀器、精密儀表不能正常工作;鐵路自控信號失誤;飛機飛行誤航;甚至造成導(dǎo)彈與人造衛(wèi)星的失控。電磁輻射會對有線通信設(shè)備產(chǎn)生干擾。它是經(jīng)過電源線、電信電纜和不完善的屏蔽縫隙進入的。電源線和電信電纜實際上成為空間電磁能的收集器；這些收集起來的干擾信號沿電線、電纜傳播到有線設(shè)備中產(chǎn)生噪聲。在日常生活中，電視機受到干擾后，將會引起圖像上有活動波紋或雪花等，使圖像很不清楚。這類事例很多。

3.4.1電磁輻射對信號接收的干擾3.4.2強電系統(tǒng)對弱電系統(tǒng)的干擾和危險影響

強電系統(tǒng)是指高電壓、大功率供電系統(tǒng)，包括電力系統(tǒng)與電氣化鐵道接觸網(wǎng)系統(tǒng)。弱電系統(tǒng)是指通信網(wǎng)、計算機網(wǎng)、監(jiān)測與控制線路等信息系統(tǒng)。電力系統(tǒng)線路在正常運行或故障狀態(tài)下，都可能對鄰近的弱電系統(tǒng)線路產(chǎn)生影響。這些按影響程度分為干擾影響和危險影響。

(1)干擾影響是指在弱電線路上