建筑物对工频电场的屏蔽作用有多大??

中国电力科学研究院曾为此做过专门的模拟实验。在模拟的输电线路上施加18.4kV高压,线路离地面为5.4m,在线路下方设有一个高1m,长1.7m,宽1m的模拟房屋,该房屋模型使用实际建筑材料搭成,墙为单层红砖或土坯砖,屋顶用普通瓦和石棉瓦,彼此组合成四种不同建筑材料结构的小屋,分别进行了工频电场穿透房屋能力的测试。

为了检查分别通过屋顶和墙壁透入的电场,测量了屋顶和墙壁内、外表面电场。比较四种房屋测量数据可见:屋顶内表面电场为外表面电场的10~25%;室内墙壁表面电场为室外的1~5%,在房屋门口,门内的场强为门外的7~15%。由此可认为进入房屋内的工频电场主要来自屋顶,其次是门窗,而由墙壁透入的只占很少分量。可认为进入屋顶的工频位移电流,是通过四周墙壁或室内空间流入大地的,墙壁导电性能的好坏,直接影响穿过房顶进入室内的电场,由于常用的上述建筑材料的电阻率远小于空气的容抗率,因此进入屋顶的位移电流,绝大部分从四周墙壁泄漏入大地,通过室内空间的部分很小。

由上述测量得知室内紧靠屋顶处场强为最高,为此实验以模拟房屋为红砖墙普通瓦屋顶的结构进一步作了离开屋顶不同距离时室内空间场强的测量,测量结果列于表1。由表可见,离开屋顶后场强迅速衰减,在离地0.5m(房高一半)处,使用2.5kV/m量程档的测量示值已为零。

1 室内正中位置距离顶不同距离的空间场强

距屋顶距离(cm)

6

23

50

空间场强(kV/m)

1.3

0.5

0

实验还测得四种房屋室内地面最大场强为140V/m,仅相当于无房屋时该处场强的1.12%。该值小于日常生活环境中220V布线或家用电器附近的场强。

对于不同建筑材料的工频电场屏蔽效果如表2所示。

2 几种建筑材料的工频电场屏蔽试验

材料名称

木材

红砖

土坯砖

普通瓦

石棉瓦

无畸变电场(kV/m)

14.2

14.2

14.2

14.2

14.2

模型内电场(kV/m)

顶部单层

9.8

0.06

0.07

0.07

0.09

顶部双层

/

0.06

0.07

0.07

0.08


可见,红砖、土坯砖、普通瓦及石棉瓦材料对于工频电场均有很好的屏蔽效果,上述材料所构建空间内部的电场,仅相当于外部未畸变电场的0.4~0.65%。从顶部双层材料和单层材料模型试验两者透入的电场相同这一结果,说明屋顶材料的厚薄对进入室内的工频电场并不明显。该表还显示了木结构房屋内具有较高的工频场强,说明用绝缘性能好的建材构建的房屋对工频电场的屏蔽效果较差。

信息来源:《输变电设施的电场、磁场及其环境影响》 中国电力出版社

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