3.1 输电线路电磁场基本概念

本节简单介绍了输电线路电磁场的物理性质，以及某种物体（无论是金属还是生物）放到带电导线附近后产生的物理现象的本质，这对于确定分析输电线路感应电采取的理论方法和形成对感应电的总体认识大有裨益。

3.1.1 准静态电磁场

按照电磁场理论，变化的电场会产生感应磁场，同时变化的磁场也会产生感应电场，电场/磁场变化的频率越快，感生的磁场/电场就越强。对于交流输电线路，由于其频率较低（我国为50Hz），因而感生出的电磁场很小。此外，输电线路的电磁波长约为6000km，远比需要关注的输电线路附近的区域大，可以认为输电线路上的电磁波传输近乎是瞬时完成的。因此输电线路的电场和磁场可以分开来考虑，忽略他们相互间的作用，视为“准静态电磁场”（电场量和磁场量仍是时变的）。

3.1.2 场的畸变

导体处于某一电场中时，电场会引起导体内部电荷的移动并达到一种新的平衡。这样，导体中的电荷也将产生一个电场，两种电场的叠加将改变整体空间尤其是导体附近的电场分布，也就是电场发生了畸变。例如，将一个金属球放入原本均匀的电场中，计算得出畸变后的最大电场强度达到了原均匀电场强度的3倍，如图3-1所示。对于细长或具有尖端结构的物体，这种畸变将更大。类似地，如果将某一能产生磁场的物体放入原有的磁场中，也会引起磁场的畸变。

3.1.3 感应电的产生

根据前文所述，感应电可由静电感应和电磁感应引起。对于交流输电线路来说，虽然电场和磁场是交互耦合、相互作用的，但用准静态电磁场分析方法时，可分别考察电场和磁场产生的感应电。即在工频电场中，电场方向周期性地变化，带电导线通过空间电容与周围物体发生耦合，使其产生一个交变的电感应电势，引起了导体内部正、负电荷的往复运动，产生了电感应电流；在工频磁场中，物体因处在交变的磁场中，切割了磁力线，其内部会产生磁感应电势，若存在闭合回路，则还会出现磁感应电流。对于恒定直流线路，空间存在导线产生的恒定电场以及电晕离子因受电场力做定向运动产生的离子流激发的电场，两则共同构成一个合成场，产生的感应现象可近似归为静电感应。

图3-1 电场畸变

3.1.4 工频电磁场下物体导电率对感应电的影响

生活中人们常认为导电率越高的物体在线路附近带的电越多，而绝缘物体可能不带电。实际上，在交变电场中，物体内部的电荷因周期性往复运动产生的交变电流大小仅与该物体的形状和电场大小有关，而在很大程度上与物体的导电率无关。也就是说，只要不是导电率特别小的物体（如某些类型的橡胶），交流输电线路附近的一般物体，如生物体、大地、房屋等均可视为导体。