摘要：在近几年的发展过程中，我国对于电力的需求日趋加大，用到电的地方也越来越多。对于电磁场的研究有助于促进我国的发展，因此，人们对于电磁场的关注与之前相比也有了很大的提升。在对交流架空输电线路附近的工频电场进行研究的时候，不难发现，工频电场会在人体内产生电流。而且这个电流必须要控制得当，因为电流会引起人体的生理反应，如果电流过大，严重的话还会对人体产生危害。因此，本文探究分析了交流架空输电线路附近的工频电场，以及产生的电流相关问题。希望可以加强对工频电场的认识。
关键词：交流架空输电线路；工频电场；电流计算
一、对于交流架空输电线路附近工频电场的分析
（一）建立交流架空输电线路附近工频电场的模型
对于交流架空输电线路附近的工频电场来说，它是属于低频的范畴之内，110KV、220KV、500KV以及1000KV是它所具有的电压。并且，对于工频电场，它们的电线路所涉及的地方会非常的广泛，因此，通常需要借助杆塔来对工频电场进行电力的输送。必须要根据《输电线路塔型手册》中的相关规定来对杆塔进行设立，只有严格的按照相关的规定，才能达到杆塔的标准化建设。工频电场所需要的电压不同，在进行电力输送的过程中所设立的杆塔的规模和类型也是不尽相同的。例如，工频电场的电压为110KV的时候，采用的杆塔类型是ZS2直线塔。当工频电场的电压从110KV升高到220KV的时候，ZS2直线塔也就不在适用，而是采用ZM6猫头型直线塔来对工频电场的电力进行输送。除此之外，还需要注意的是，在对工频电场的输电线路进行设计的时候，不可忽视避雷线以及绝缘子对于输电线路的影响，并且不同的电压，影响大小也是不相同的。
可以使用有限元理论来解释相关的内容，从而建立线路电磁场计算模型。在这个模型中，可以把工频电场的每一条输电线都看做是一个立方体。在这个立方体的内部，就是输送工频电场电力相关线路，立方体的外部，即工频电场的外部环境，诸如空气与土地。立方体的规模可以根据杆塔来进行设定。
（二）采用有限元理论来对工频电场的相关参数进行计算
工频电场，由于涉及的区域非常的广泛，计算会比较繁琐。因此，可以把工频电场进行划分，把整个的电场划分为一个个小的区域，再运用相关的计算方法对小区域的参数进行研究，例如小区域的电位标题。接着，通过基函数运算以及电场的强度公式，就可以计算出小区域的电场强度。最后，根据以这些小区域的电场强度为基础，采用插值法的运算方法，就可以求出整个工频电场的电场强度分布函数，进而掌握整个工频电场的电场分布的基本状况。
（三）结果验证
在采用以上提到的计算方法，经过一系列的计算之后发现，交流架空输电线路附近的工频电场中，随着电压的逐渐加大，电磁场并不是和预想的一样会逐渐的加大，而是在500KV的时候，工频电场的强度最大。
二、人体的等效电路
交流架空输电线路附近的工频电场之所以能在人体内感应出电流，这是因为人体本身就是一个导电体。工频电场在人体内感应出的电流会引起一些生理反应，如果电流的强度超过人体能够承受的范围，就会对人体的生理健康造成影响。人体的等效电路的相关参数，会对感应电流造成一定的影响，可以决定感应电流在人体内如何流动。交流架空输电线路附近的工频电场，是通过电场容性耦合，进而在人体内感应出电流的。在工频电场中，电场对人体的阻抗，主要是容性C。对地，电场对人体的阻抗主要有两种，一个是绝缘电阻R，另一个就是电容C。因此，在对交流架空输电线路附近的工频电场在人体内的感应电流进行研究的时候，可以把感应电流的等效电路，看成是人体内的绝缘电阻r或者是人体内的电容c并联的电路。对地，可以看成是人体内的绝缘电阻r和人体内的电容c的串联电路。在这种情况下，对于人体对地的阻抗的计算公式为。Z=1/jwC+r/1+jwCr 在这个公式当中，需要注意的是，在对人体的电容c进行取值的时候，可以取它的平均值，大约为150pF。人体的电阻r大致就是330欧。但是电容c和电阻R并不是一成不变的，而是会根据人体进行很大的改变。在人体对地的电阻r为零的情况下，可以对公式中的第二项忽略不计。此时，公式简化为Z=1/jwC。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当对电阻r和电容c都忽略不计的时候，Z≈R。
三、交流架空输电线路附近的工频电场在人体内的感应电流
1.人处于直立行走的状态
在《输电系统产生的电场和磁场实用导则》中对于交流架空输电线路附近的工频电场在直立行走的人体内的感应电流如何计算，给出了一种计算方法。这个计算方法的简便公式如下：
I=2πωξ0.5E（2h12+2h22）（μA）
在这个公式当中，f表示的是频率，那么ω表示的就是角频率，并且角频率的大小用2πf来表示，ξ表示的是空气介电常数。h1表示的是人体的躯干长度，h2表示的是人头部的高度，则E就是交流架空输电线路附近的工频电场的电场强度。
比如：交流架空输电线路附近的工频电场的电场强度E，我们把E设定为4KV/m，把人体的躯干高度h1设定为1.5米，人体的头部高度h2设定为0.2米。根据以上提到的相关数据，用人体内的感应电流计算公式进行计算，可以求出感应电流为158.4μA。如果人体的胸围是一米，那么面积大概就是0.08平方米。此时人体的胸部感应电流的密度大致就为1.98mA每平方米。
在这种情况下，还有另一种计算方式。就是我们已经知道。交流架空输电线路附近的工频电场的电场强度E的时候，可以计算出人体的感应电压。U=EH 使用这个公式的前提条件是工频电场的强度分布要均匀。电场对人体的感应电流的计算公式为：I=jwCEH 在这个公式中，C为人体内的电容。把上述的数据带入，工频电场的电场强度E还是4KV/m，人体的总高度是人体的躯干高度和人体的头部高度的总和，为1.7米，人在直立状态下的电容为60pF，用电流的计算公式进行计算，可以算出感应人流的值为128μA。人体的胸围是一米，面积大概是0.08平方米的情况下，人体的胸部感应电流密度为1.6mA每平方米。同上一种计算方式结果相似。
2.人处于平卧状态时的感应电流
在对工频电场对人平卧状态时的感应电流进行计算的时候，可以采用I=jwCEH这个计算公式。需要注意的是，此时公式中的h表示的是人体平卧状态时的高度。举例：交流架空输电线路附近的工频电场的电场强度E，我们把E设定为4KV/m，把人体的平卧高度h设定为0.5米。根据以上提到的相关数据，用人体内的感应电流计算公式进行计算，可以求出感应电流为188.4μA。人体平卧的面积大概就是0.68平方米。此时人体的胸部感应电流的密度大致就为0.546mA每平方米。
四、结束语
随着我国的快速发展，对于电力的需求也在逐渐的增加。人们对于电力的研究也投入了大量的人力和物力。本文对交流架空输电线路附近工频电场及其人体内感应电流计算进行了研究，提出了工频电场的模型，以及计算方法。还有在人体内的感应电流的计算方法，希望可以大幅度的促进我国的电力发展。
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论文作者:郑海峰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第11期
论文发表时间:2018/6/7
标签：电场论文; 感应电流论文; 线路论文; 人体论文; 的是论文; 人体内论文; 强度论文; 《基层建设》2018年第11期论文;