调查传输线附近的磁场暴露

防止辐射的保护对于为公众提供健康的生活环境至关重要。在世界范围内，有一些规则和法规，以确保磁场暴露在可接受的范围内。但是，这些可接受的限制的定义是辩论的，并且使科学家们忙了数十年。数值模拟在设计该电力基础设施的过程中起着至关重要的作用，甚至为其提供立法。

研究低水平接触磁场

暴露于磁场不是新现象。实际上，数十年来已经对其进行了研究和辩论。磁场到底如何影响我们？

正如世界卫生组织（谁）在2016年报告，“低频电场会影响人体，就像由带电颗粒组成的任何其他材料一样。”简而言之，电场在体内引起循环电流，这些电流的强度取决于体内磁场的强度。

电力传输线的磁场如何影响附近的人？图像通过Unplash。

实际上，极大的电流可能会刺激我们的神经或肌肉，甚至引起热量产生。但是，到目前为止，科学家尚未发现证据表明，在所需边缘内运行的系统产生的低级领域是有害的。

即使造成伤害的风险很小，标准也是适当的，以确保人体内的诱导电流不会引起负面影响。例如，人体的高电流密度可能导致以下问题：

范围（MA/M2）	影响
10–20	眼角闪烁的灯光（磷）
10–100	影响大脑功能
1000	严重影响心脏功能

在暴露于磁场的方面，像国际非电离辐射保护委员会（ICNIRP）将0.2–0.4μt视为正常暴露水平，例如您在家庭或办公室中发现的水平，而接近100μt的现场强度则升高。长期接触这些水平的情况，无论是在正常水平，升高还是介于两者之间的某个地方？

从怀孕并发症和抑郁症到白内障和头痛的所有事物都被研究为长期暴露于电磁场的风险。1970年代的研究声称，童年白血病可以在暴露水平较低的情况下发展，但进一步的研究证明了这些结果尚无定论。从那以后，许多研究关于低水平接触磁场的影响会影响我们的健康。

由于研究结论有限，因此公认的磁场暴露标准缺乏硬数值限制。相反，制定的标准是一种预防措施，为此，政府（地方，州，国家）和项目利益相关者（例如建筑开发商）应该遵守。

瑞典的特殊情况

在瑞典，当局越来越意识到低级电磁场暴露，并且在过去20年中开始更频繁地解决此问题。瑞典辐射安全局已针对忧虑和风险提出以下建议：

• 放置新的电源线和电气安装，以便暴露于磁场有限
• 避免将新房屋和学校放置在带有磁场升高的电气装置附近
• 限制在家庭，学校，学前班和办公室中远离正常情况的限制领域
• 以合理的成本实施这些措施

为了响应这些建议，建筑开发人员需要评估计划中的项目站点的磁场暴露水平，以便获得所需的许可证。为此，他们经常转向Sweco等公司。

Sweco是瑞典和欧洲最大的技术顾问之一，他参与评估磁场暴露的项目。自2006年以来，Sweco能源部的项目经理Gustav Holmquist最近从事一个特定的项目，在该项目中，承包商希望建立一个接近以400 kV/50 Hz运行的几个电力输电线的结构，并使用平行的铁路传输线运行。在16.7 Hz。

两个并联传输线的简单电线模型。图片由Sweco提供。

Sweco的客户想知道：“传输线与不同频率并行的影响是什么？”Sweco不仅想回答客户的问题，还可以帮助他们可视化和理解结果。为此，他们转向电磁型建模…

使用模拟研究磁场暴露

电源和铁路传输线设计均在CAD计划中进口。为了分析平行传输线的低频磁场，Holmquist在ComsolMultiphysics®软件中的3D中以不同频率建模了这两个传输线。捕获3D电源线电缆的高度和悬架很重要。

Holmquist还将整个区域的3D拓扑导入到模型中。这样，他可以看到不同频率的影响，它们如何相互作用以及该区域的拓扑如何影响磁场。霍尔姆奎斯特说：“通常，计算是在传输线以下的固定水平上完成的。”“在模型中包括拓扑会提供更准确的响应。”

传输线和周围拓扑结构和建模域的3D模型。图片由Sweco提供。

包括拓扑结构使该模型变得很大：不仅拓扑结构综合体，而且该区域本身长1公里，宽半公里。尽管如此，该模型仍需要准确计算许多连接点的频域。使用集会在Comsol Multiphysics中，Holmquist能够将450万个域元素降低到50万。

在以不同频率进行了几项研究后，Holmquist使用了一般挤压特征将频域研究的溶液映射到拓扑图上。这样，他可以准确地向客户展示两个传输线的磁场如何相互作用，以及周围区域的拓扑如何影响附近人类的磁场暴露。

沿传输线的磁场暴露。图片由Sweco提供。

许多可能性

在向客户展示结果后，Holmquist对这种类型的项目的仿真好处变得显而易见。霍尔姆奎斯特说：“客户对我们如何进行分析非常感兴趣。”“他们还没有看到用这种细节水平计算的磁场，只有分析功能，这对于非理想情况不准确。”他重视Comsol®软件的后处理能力，是向客户展示其分析结果的有力方法。

霍尔姆奎斯特（Holmquist）看到在功率和能量领域使用模拟的许多可能性。Holmquist说：“我们可以继续在高暴露的区域进行研究，以研究屏蔽等磁场还原技术。”

通过研究对周围电磁场的暴露水平，无论这种曝光均微不足道还是不安全的水平，我们至少会因为缺乏更好的词，震惊。

进一步阅读

• 了解有关Sweco的更多信息网站或联系古斯塔夫·霍尔姆奎斯特（Gustav Holmquist）出于疑问
• 了解有关磁场暴露全球研究的更多信息：
  • WHO
  • CDC