变压器周围空间电磁场的分布
第31卷第11期嘉应学院学报（自然科学）
JOUＲNALOF JIAYING UNIVEＲSITY（Natural Science ）
Vol．31No．11
2013年11月Nov．2013
变压器周围空间电磁场的分布
蒋
摘
毅
（嘉应学院物理与光信息科技学院，广东梅州514015）
要：为研究变压器的电、磁场对人体是否有危害，对裸露和非裸露变压器周围空间的电场和磁场强度进行测
量并对测量数据进行了分析，着重讨论了变压器电场、磁场强度与距离关系及随高度分布特点，得出同位置，不同高度电场、磁场各自强度均近似相同，变压器电场强度虽随着距离Y 的增大而减小，但非与距离的平方成反比，而变压器磁场强度近似与距离的平方成反比．全封闭铁皮变压器的电磁场对人类影响甚微，人类可在非裸露变压器周围长时间工作、生活，而裸露变压器3米外是安全的．关键词：变压器; 电磁场分布; 屏蔽效果; 安全距离中图分类号：0441
文献标识码：A
文章编号：1006－642X (2013) 11－0030－06
0引言
变压器是根据电磁感应原理制成的一种电气
1变压器周围空间电磁场测量
变压器，顾名思义，是一种用来变换电压大小
设备，因此它必将在其周围空间产生工频电场和工频磁场．由于变压器往往放置于公共环境中，其周围的电磁场是如何分布的、对在变压器附近生活、工作的人员是否有危害，成为人们十分关心的问题，而目前国内、国外对变压器电磁辐射的研究仅见零星报道，对由变压器和输电导线组成的变电站的电磁辐射的系统研究更未见报道，导致因建设变电站、架设高压输电线的施工方与当地居民的冲突时有发生，又由于没有准确的变压器、变电站电磁辐射场分布及环境影响数据，调解冲突苍白无力．变压器周围的电磁场究竟是如何分布的、对人体是否有危害，影响范围有多大，是本文研究的主要内容，且变压器周围的电磁场分布情况将为下一步研究变电站电磁辐射场分布提供参考．
收稿日期：2013－09－18
基金项目：梅州市科学技术局产业技术研究与开发资金计划项目（2011kj11）
副教授，主要研云南绥江人，作者简介：蒋毅（1957－），男，
究方向：大学物理教学及实验研究．
的器件．作为一种主要的软磁电磁元件，在电源技术和电力电子技术中得到了广泛的应用，同一个英文单词“Power Transformer ”不仅可翻译为“电源变“电力变压器”压器”还可译为
［1］
，其功能是功率传
送，电压变换和绝缘隔离，可用于电源部分，阻抗部分，信号传输部分，振荡线路部分．电力变压器和电源变压器的原理都是基于电磁感应原理，即变压器是根据电磁感应原理制成的一种电气设备，所以变压器周围一定存在电磁场．由于变压器工作于低频（50Hz ），周围空间交变电磁场强度较弱，故其周围电磁场主要为准静电场和静磁场1．1
样本选择
选取较大功率裸露变压器一台，同功率裸露变压器、非裸露变压器（用铁皮全封闭）各一台，编号、型号、放置地点分别为：
变压器（裸露变压器）1：变压器型号：S11－MＲ－1250/10，变压器额定容量：1250kVA ，变压器频率：50Hz ，放置地点：在嘉应学院后山上．
［2］
．
第31卷第11期蒋毅
变压器周围空间电磁场的分布
31
变压器（裸露变压器）2：变压器型号：S11－400kVA ，变压器额定容量：400kVA ，变压器频率：50Hz ，放置地点：梅州农业技术学校附近．
变压器（非裸露变压器）3：变压器型号：S11－400kVA ，变压器额定容量：400kVA ，变压器频率：50Hz ，放置地点：嘉应学院南校门处．1．21．2．1
测量方式与手段测量仪器
量数值（由于发现测量数据对称，表2 4另一半数据省却），表6是变压器2和变压器3中心位置高度为1m 处电磁场测量数值．图2 12是为方便分析、讨论而依据表1 6作出的变压器周围空间电、磁场强度与位置的关系曲线．
表1
变压器0m 位置处周围空间各点电磁场数值
Z =1．0m 电场强度/kV·m 3
090621
0．3410．2820．3810．4200．3620．2860．322
－1
Z =1．2m X
电场强度/kV·m －D －C －B A B C D
2．783．122．722．502．523．03．01
－1
磁场强度/mT0．0350．0380．0390．0410．0390．0380．035
磁场强度/mT0．0340．0370．0380．0390．0380．0370．034
5436565
采用美国工频场强测试仪（HI －3604）．其量程为：电场强度：1V /m－199kV /m，磁场量程：8mA /m－1600A /m．（1mT =800A /m．）．1．2．2
测量方式
对变压器1，采用将变压器正面分成七等分，中A ，B ，间记为A ，从左到右分别记为－D ，－C ，－B ，C ，D．在每个等份中水平方向每间隔0．3m ，竖直方向每间隔0．2m 高度（距变压器顶部）分别测其电场强度和磁场强度．
Z =0．8m X
电场强度/kV·m －1
－D
－C －B A B C D
0．0970．1810．2530．320．0840．0510．071
磁场强度/mT0．0340．0370．0380．0390．0380．0370．034
8392747
Z =0．6m 电场强度/kV·m －10．0550．0750．0890．1070．0900．0830．055
磁场强度/mT0．0340．0370．0380．0390．0380．0370．034
8954564
表2
X A B C D
电场强度/kV·m －1
1．761．822．822．77
变压器0．3m 处各点电磁场分布
电场强度/kV·m －10．2520．3290．2820．318
磁场强度/mT0．01450．01910．01700．0124
磁场强度/mT0．01280．01670．01810．0140
图1
变压器1电磁场测试点分布
每测量时间选择变压器正常工作时间内进行，测一个点，使仪器旋转360度，然后读取稳定状态的最大值．
对同功率的变压器2和变压器3，采取对变压器中心位置且距变压器底部1．0m 高处，每隔1．0m 的距离测量变压器周围的电场强度和磁场强度的方式进行．
0．8m
X A B
电场强度/kV·m －10．2760．1980．0820．210
磁场强度/mT0．01440．01690．01620．0140
0．6m 电场强度/kV·m －10．1160．0860．0600．075
磁场强度/mT0．01330．01370．01310．0130
2结果与讨论
表1 5是变压器1周围空间各点电磁场的测
D D
32
表3
变压器0．6m 处各点电磁场分布
嘉应学院学报（自然科学）
表6
2013年11
月
变压器2和变压器3中心位置1m 高处各点电磁场分布
测量数据
测量点距变压器的距离/m038．956．31514．850．142
0．525．75．8928．680．088
115．82．4851．880．082
28．970．1240．580．079
1．2m
X
电场强度/kV·m －1
A B C D
0．8410．9750．6800．601
磁场强度/mT0．00830．00850．00840．0082
1．0m 电场强度/kV·m －10．2620．3080．2680．221
磁场强度/mT0．00690．00730．00720．0074
变压器类型
变压器E （V /m）2B （μT ）变压器E （V /m）3B （μT ）变压器类型
测量数据
测量点距变压器的距离/m33．630．0880．420．081
41．240．0840．570．078
50．640．0790．370．076
60．470．0760．280．075
0．8m
X
电场强度/kV·m A B C D
0．3250．1910．1550．131
磁场强度/mT0．00650．00670．00650．0067
0．6m 电场强度/kV·m 0．1670．0850．0620．051
磁场强度/mT0．00570．00660．00650．0059
变压器E （V /m）2B （μT ）变压器E （V /m）3B （μT ）
由图2 5可见，变压器1周围空间电场强度是随着距离Y 的增大而减小，但非与距离的平方成反比，这与带电长直线在空间产生的电场强度与距
表4变压器0．9m 处各点电磁场分布
1．0m 电场强度/kV·m －10．2680．1730．1930．186
磁场强度/mT0．00400．00390．00380．0036
离的关系不同
［3］
，这应是变压器内部线圈的缠绕及
1．2m
X
电场强度/kV·m －1
A B C D
0．3230．3350．2220．202
磁场强度/mT0．00450．00440．00430．0039
两组线圈的安放位置导致的．至于个别点出现增大，是受到连接变压器顶部10kV 高压输电线的影响所致．图6表明，变压器顶部附近，电场强度分布近似为马鞍形，而在其它位置，中心位置为最大，且以中心位置对称．这可能与变压器内部结构有关．
X
磁场强度/kV·m －1
A B C D
0．1130．0920．0910．087
电场强度/mT0．00370．00350．00330．0030
磁场强度/kV·m －10．0590．0380．0400．037
电场强度/mT0．00330．00320．00300．0027
表5变压器侧面中心位置各点电磁场分布
1．2
－1
距地面高度/m电场强度/kV·m 磁场强度/mT
1．00．80．6
0．44200．39000．27100．04100．01770．02150．01980．0168
图2
h =1．2m 电场强度分布图
比，这与通电长直导线在空间产生的磁场强度与距离的关系相同
［4］
．
图11表明，变压器附近等距离周围空间磁场强度近似呈抛物线型，顶点在中心位置，且除变压器顶部磁场强度略大外（仍可能是110kV 连接导不同高度磁场强度近似相同，即同位置，线所致），
变压器的磁场强度随着高度Z 的变化不会有太大的变化，它都在某一个值附近．这与变压器附近等
图3
h =1．0m 电场强度分布图
距离周围空间电场强度分布明显不同．
图4h =0．8m 电场强度分布图图7h =1．2m 磁场强度分布图
图5h =0．6m 电场强度分布图
图8
h =1．0m 磁场强度分布图
图6电压器附近电场强度分布图
图7 10表明，变压器周围空间磁场强度是随着距离Y 的增大而减小，且近视与距离的平方成反
图9
h =0．8m 磁场强度分布图
图10h =0．6m 磁场强度分布图
图12b 磁场强度分布情况
3结论
研究表明，变压器周围空间电、磁场强度分布
情况有较大差别：变压器顶部附近等距离电场强度分布近似为马鞍形，在变压器附近其它位置，以中
图11
变压器附近磁场强度分布图
心位置对称但差别不大，而变压器附近等距离周围空间磁场强度近似呈抛物线型；变压器周围空间电场强度是随着距离Y 的增大而减小，但非与距离的平方成反比，而变压器周围空间磁场强度近似与距离的平方成反比；但无论电场还是磁场，同位置，不同高度各自强度均近似相同，且全封闭铁皮对变压器的电、磁场的屏蔽效果十分明显，即使在非裸露变压器周围长时间活动，其电磁场对人类影响甚微．对裸露变压器情况，测试结果表明3m 外是人类活动安全距离．
b 为较低功率裸露与非裸露变压器电图12a 、
场、磁场分布曲线，两图均表明加装了全封闭铁皮的非裸露变压器的电场、磁场强度比裸露变压器的小很多，且磁场的屏蔽效果更明显，该图还表明即使在非裸露变压器周围长时间活动，其电磁场对人
［5 9］
．类也无影响，而裸露变压器3m 外是安全距离
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责任编辑:王石榴
Space Distribution of Electromagnetic Field around Transformer
JIANG Yi
(School of Physics and Optical Information Technology ，Jiaying University ，Meizhou 514015，China )
Abstract :For the research on whether transformer electric and magnetic field has a harm on human body ，the elec-tric field and magnetic field intensity around the exposed and non —exposed transformer was measured ，and the ob-tained data were also analyzed ．The transformer electric field ，magnetic field intensity with distance relationship and characteristics of the distribution with height was discussed．With the same position and different high electric field ，magnetic field intensity are approximately the same．Transformer field intensity decreases with distance Y but not is the square of the distance ，and the intensity of transformer magnetic field is opposite．Because electromagnet-ic field of fully enclosed metal transformer has little effect on human ，human can work and live around the non —ex-posed transformer for a long time．It is safe where the distance is 3meters outside the exposed transformer．Key words :transformer ; the electromagnetic field distribution ; shielding effect ; safe distance