PHƠI NHIỄM TRONG TRƯỜNG ĐIỆN - MÔ HÌNH GIẢI TÍCH VÀ MÔ HÌNH ĐÁNH SỐ HAI CHIỀU

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 8334-3-1:2010 IEC 62226-3-1:2007 PHƠI NHIỄM TRONG TRƯỜNG ĐIỆN HOẶC TRƯỜNG TỪ Ở DẢI TẦN SỐ THẤP VÀ TẦN SỐ TRUNG GIAN - PHƯƠNG PHÁP TÍNH MẬT ĐỘ DÒNG ĐIỆN VÀ TRƯỜNG ĐIỆN CẢM ỨNG BÊN TRONG CƠ THỂ NGƯỜI - PHẦN 3-1: PHƠI NHIỄM TRONG TRƯỜNG ĐIỆN - MƠ HÌNH GIẢI TÍCH VÀ MƠ HÌNH ĐÁNH SỐ HAI CHIỀU Exposure to electric or magnetic fields in the low and intermediate frequency range - Methods for calculating the current density and internal electric field induced in the human body - Part 3-1: Exposure to electric fields - Analytical and 2D numerical models Lời nói đầu TCVN 8334-3-1: 2010 hoàn toàn tương đương với IEC 62226-3-1: 2007; TCVN 8334-3-1: 2010 Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/E9 Tương thích điện từ biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học Công nghệ công bố Lời giới thiệu Mối quan tâm công chúng liên quan đến phơi nhiễm người trường điện trường từ khiến tổ chức quốc tế quốc gia cần đề xuất giới hạn dựa ảnh hưởng bất lợi thừa nhận Tiêu chuẩn áp dụng cho dải tần số mà giới hạn phơi nhiễm dựa cảm ứng điện áp dòng điện thể người bị phơi nhiễm trường điện trường từ Dải tần số bao trùm tần số thấp tần số trung gian, đến 100 kHz Một số phương pháp mô tả tiêu chuẩn sử dụng tần số cao điều kiện quy định Giới hạn phơi nhiễm dựa thực nghiệm sinh học y học tượng cảm ứng này, thường gọi “giới hạn bản” Các giới hạn chứa đựng yếu tố an tồn Đại lượng điện cảm ứng khơng thể đo trực tiếp được, giới hạn bắt nguồn từ đề xuất đơn giản hóa Các giới hạn này, gọi “mức tham chiếu”, đưa dạng trường điện trường từ Các giới hạn dựa mơ hình ghép nối đơn giản trường bên thể Các giới hạn mang tính thận trọng Mơ hình phức tạp dùng để tính dịng điện cảm ứng thể sử dụng đối tượng nhiều xuất khoa học Các mơ hình sử dụng tập hợp phép tính trường điện từ đánh số ba chiều cấu trúc mơ hình chi tiết bên ngồi có đặc tính điện riêng cho chuỗi liên quan bên thể Tuy nhiên mơ hình triển khai; liệu có sẵn tính dẫn điện có nhiều thiếu sót Phân tích khơng gian mơ hình hồn thiện Do đó, mơ hình tính đến phạm vi nghiên cứu khoa học tại, khơng coi thành đạt từ mơ hình nên chưa biết đến đưa vào tiêu chuẩn Tuy nhiên, thừa nhận mơ hình đóng góp hữu ích cho q trình tiêu chuẩn hóa, đặc biệt tiêu chuẩn sản phẩm mà trường hợp phơi nhiễm cụ thể quan tâm Khi kết từ mơ hình sử dụng tiêu chuẩn, cần định kỳ xem xét lại kết để đảm bảo chúng liên tục phản ánh tình trạng khoa học đương đại Bộ tiêu chuẩn TCVN 8334 (IEC 62226) có tiêu chuẩn quốc gia sau: 1) TCVN 8334-1: 2010 (IEC 62226-1:2004), Phơi nhiễm trường điện trường từ dải tần số thấp tần số trung gian - Phương pháp tính mật độ địng điện trường điện cảm ứng bên thể người - Phần 1: Yêu cầu chung 2) TCVN 8334-3-1: 2010 (IEC 62226-3-1: 2007), Phơi nhiễm trường điện trường từ dải tần số thấp tần số trung gian - Phương pháp tính mật độ dịng điện trường điện cảm ứng bên thể người - Phần 3-1: Phơi nhiễm trường điện - Mơ hình giải tích mơ hình đánh số hai chiều Bộ tiêu chuẩn IEC 62226 cịn có tiêu chuẩn sau: IEC 62226-2-1: 2004, Exposure to electric or magnetic fields in the low and intermediate frequency range - Methods for calculating the current density and internal electric field induced in the human body - Part 2-1: Exposure to magnetic fields - 2D models (Phơi nhiễm trường điện trường từ dải tần số thấp tần số trung gian - Phương pháp tính mật độ dòng điện trường điện cảm ứng bên thể người - Phần 2-1: Phơi nhiễm trường từ - Mơ hình hai chiều) PHƠI NHIỄM TRONG TRƯỜNG ĐIỆN HOẶC TRƯỜNG TỪ Ở DẢI TẦN SỐ THẤP VÀ TẦN SỐ TRUNG GIAN - PHƯƠNG PHÁP TÍNH MẬT ĐỘ DÒNG ĐIỆN VÀ TRƯỜNG ĐIỆN CẢM ỨNG BÊN TRONG CƠ THỂ NGƯỜI - PHẦN 3-1: PHƠI NHIỄM TRONG TRƯỜNG ĐIỆN - MƠ HÌNH GIẢI TÍCH VÀ MƠ HÌNH ĐÁNH SỐ HAI CHIỀU Exposure to electric or magnetic fields in the low and intermediate frequency range - Methods for calculating the current density and internal electric field induced in the human body - Part 3-1: Exposure to electric fields - Analytical and 2D numerical models Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn áp dụng cho dải tần số mà giới hạn phơi nhiễm dựa cảm ứng điện áp dòng điện thể người bị phơi nhiễm trường điện Tiêu chuẩn xác định chi tiết hệ số ghép nối K - giới thiệu TCVN 8334 (IEC 62226) để đánh giá phơi nhiễm trường hợp phơi nhiễm phức tạp, ví dụ trường từ khơng đồng trường điện xáo trộn - trường hợp mơ hình đơn giản thể người, bị phơi nhiễm trường điện đồng Hệ số ghép nối K có cách giải thích vật lý khác phụ thuộc vào việc hệ số liên quan đến phơi nhiễm trường điện trường từ Hệ số gọi “hệ số hình dạng dùng cho trường điện" Có thể sử dụng tiêu chuẩn trường điện coi đồng nhất, với tần số lên đến 100 kHz Trường hợp phơi nhiễm trường điện “đồng nhất” thường xuất vùng xung quanh hệ thống điện cao áp khơng Vì lý đó, minh họa đưa tiêu chuẩn minh họa tần số công nghiệp (50 Hz 60 Hz) Phơi nhiễm trường điện Trường điện xoay chiều phát dây dẫn mang điện (nghĩa chịu tác động điện áp) Ở vùng xung quanh sát với thiết bị điện gia dụng, bóng đèn, cơng tắc, máy trộn thực phẩm bàn là, xuất cường độ trường điện cục khoảng 100 V/m Các trường không đồng cường độ chúng thấp nhiều so với mức khuyến cáo hướng dẫn an tồn khơng cần tính dòng điện cảm ứng trường hợp phơi nhiễm Cường độ trường điện cao xuất vùng xung quanh thiết bị điện cao áp đường dây tải điện Ở dải tần số đề cập tiêu chuẩn này, phơi nhiễm từ đường dây điện coi nguồn phơi nhiễm đáng kể công chúng liên quan đến giới hạn hướng dẫn an toàn Các hướng dẫn phơi nhiễm người trường điện thường thể dạng mật độ dòng điện cảm ứng trường điện bên Các đại lượng đo trực tiếp mục đích tiêu chuẩn đưa hướng dẫn để đánh giá đại lượng cảm ứng thể người có trường điện bên ngồi (mơi trường) E0 Mật độ dòng điện cảm ứng J trường điện bên E i có liên quan mật thiết với qua cơng thức: J = .Ei (1)  độ dẫn mô thể cần xem xét Để đơn giản hóa, nội dung tiêu chuẩn thể dạng mật độ dòng điện cảm ứng J, từ dễ dàng suy giá trị trường điện bên Ei cách sử dụng cơng thức Tất phép tính tiêu chuẩn sử dụng phép gần tần số thấp dịng điện chuyển dịch thể không đáng kể cho ɛ/ nhỏ Phép gần kiểm tra cách sử dụng liệu mô công bố [29,31] 1) dải tần số thấp thấy có hiệu lực tần số lên đến 100 kHz có hiệu lực tần số cao Các tính tốn dựa mơ hình đánh số phức tạp thể người [24] chứng tỏ giả thiết có hiệu lực tần số cao 100 kHz cách cho thấy mối liên quan mật độ dòng điện cảm ứng thể tích tần số với trường điện bên ngồi khơng thay đổi khoảng từ 50 Hz đến MHz, thay đổi khơng đáng kể tần số 10 MHz Có thể sử dụng mơ hình giải tích cho trường hợp tính đơn giản Trường điện gây dịch chuyển điện tích vật dẫn (kể thể sống) trường thay đổi nên điện tích di chuyển qua lại Kết có dịng điện xoay chiều “cảm ứng” bên vật dẫn Dịng điện phụ thuộc vào: - hình dạng kích cỡ vật dẫn; - đặc tính (độ lớn, phân cực, mức độ khơng đồng nhất, v.v ) trường không xáo trộn (trường đo khơng có mặt vật dẫn nào); - tần số trường; 1) Các số dấu ngoặc kép liên quan đến Thư mục tài liệu tham khảo - thay đổi độ dẫn vật thể (trong mơi chất đồng nhất, mật độ dịng điện cảm ứng trường điện không phụ thuộc vào độ dẫn) Hình minh họa tượng cảm ứng trường hợp thể tiếp xúc điện với đất Hình - Minh họa tượng dịng điện cảm ứng trường điện thể người đứng mặt đất Trường hợp điển hình phơi nhiễm trường điện trường hợp công chúng bị phơi nhiễm bên đường dây tải điện cao áp Trong trường hợp này, khoảng cách nguồn trường thể người lớn trường khu vực gần với mặt đất coi đồng nhất, khơng có vật dẫn (xem Hình 2) Hình - Các đường sức điện trường điện phát dây mang điện khơng có mặt vật thể (tất khoảng cách tính mét) Qui trình chung 3.1 Hệ số hình dạng Trong dải tần số thấp tần số trung gian, mối liên quan dòng điện cảm ứng thể người (J) trường điện đồng (E0) rút gọn thành: J = KE.f.E0 (2) Trong đó: f tần số; E0 độ lớn trường điện không xáo trộn; KE xác định “hệ số hình dạng dùng cho trường điện” KE phụ thuộc vào kích cỡ, độ dẫn, hình dáng vị trí mơ hình thể người K E phụ thuộc vào vị trí thể mà mật độ dịng điện cảm ứng đánh giá K E không phụ thuộc vào tần số để đánh giá phân tích dịng điện cảm ứng tạo trường điện (xem Phụ lục A) KE tính theo đơn vị A·s·V-1·m-1 Fara mét (F/m), có liên quan đến thực tế việc phơi nhiễm trường điện tương ứng với ghép nối điện dung nguồn trường vật dẫn bị phơi nhiễm trường 3.2 Qui trình Mật độ dịng điện bên thể đánh giá phép giải tích, theo qui trình ba giai đoạn Giai đoạn tính mật độ dịng điện nửa cầu, có kích thước lựa chọn để đại diện tốt cho thể cụ thể Như thể 5.3 tiêu chuẩn này, mật độ dịng điện khơng đồng khối cầu mà phụ thuộc vào tỉ số L/R nửa trục dài nửa trục ngắn Giai đoạn thứ hai sử dụng mơ hình trục đối xứng thực thể người để xác định mật độ dòng điện hàm vị trí theo phương thẳng đứng thể Giai đoạn thứ ba chuyển đổi mật độ dòng điện trung bình vị trí thẳng đứng cụ thể sang mật độ dịng điện cục mơ khác độ cao Hướng dẫn y tế phơi nhiễm trường điện từ liên quan cụ thể đến mật độ dòng điện hệ thần kinh trung ương, vùng đặc biệt quan trọng thể dây thần kinh cột sống cổ, cổ có tiết diện nhỏ nên dịng điện tập trung vùng Dịng điện cảm ứng tính nam giới, nữ giới với trẻ em cách sử dụng giá trị chuẩn chiều cao, khối lượng diện tích bề mặt công bố ICRP [38] Thông tin đầy đủ đưa để áp dụng phương pháp cho người có khối lượng chiều cao Các phép tính đánh số đưa để chứng minh tính hiệu lực qui trình giải tích Mơ hình thể người 4.1 Giới thiệu chung Trong tài liệu khoa học, nhiều mơ hình có độ phức tạp khác sử dụng cho việc đánh giá dòng điện trường bên cảm ứng trường điện trường từ (Hình 3) Ví dụ tính tốn phức tạp đưa Thư mục tài liệu tham khảo Cần phải nhấn mạnh tính tốn phải thực cách sử dụng phần mềm chuyên dụng, địi hỏi khả chun mơn mức độ cao khơng phổ biến Vì thế, kỹ thuật tính tốn coi khơng thích hợp cho mục đích tiêu chuẩn hóa Hình - Mơ hình thể thực tế Các tính tốn giải tích thực sử dụng mơ hình đơn giản, mơ hình cầu trường điện đồng 4.2 Diện tích bề mặt Diện tích bề mặt thể (SB) sử dụng để chia tỉ lệ cho mơ hình thể cầu mơ hình thể đối xứng qua trục thể có kích thước khác Diện tích bề mặt phụ thuộc vào chiều cao khối lượng thể Báo cáo ICRP [38], Dữ liệu giải phẫu sinh lý học để sử dụng phịng chống phóng xạ: Giá trị tham chiếu, cung cấp thuật tốn để tính diện tích bề mặt tổng (SBT) người hàm chiều cao L (tính mét) khối lượng M (tính kg): SBT = 0,1644M0,514 56 L0,422 46 (3) Trong tiêu chuẩn này, tính diện tích bề mặt bao phủ phía thể xấp xỉ 82 % diện tích bề mặt tổng SBT Việc giảm 18 % bao gồm % gan bàn chân, % bề mặt tiếp xúc hai chân % bề mặt phía hai cánh tay bàn tay cịn % dành cho đáy chậu Vì thế, diện tích bề mặt bị giảm (SBR) là: SBR = 0,82SBT (4) Bảng đưa kết nam giới chuẩn nữ giới chuẩn, giới thiệu 4.4 Phụ lục B Bảng - Dữ liệu nam giới chuẩn nữ giới chuẩn Nam giới chuẩn Nữ giới chuẩn 1,76 1,63 73 60 1,889 1,662 1,557 1,363 Chiều cao, m Khối lượng, kg Diện tích bề mặt tổng SBT, m2 Diện tích bề mặt bị giảm SBR, m 4.3 Mơ hình nửa cầu Để tính mật độ dịng điện cảm ứng bên thể người đứng mặt phẳng dẫn, cần tạo mơ hình ánh xạ thể đất Do đó, thể thể nửa cầu (Hình 4) phần ánh xạ thể nửa cịn lại (Hình 7) Nửa trục dài L cầu lấy theo chiều cao người đại diện Hình - Biểu đồ nửa cầu mô người đứng mặt phẳng có điện khơng Nửa trục ngắn (tức bán kính) R chọn để tạo dịng điện tổng giống chạy vào đất qua bàn chân thể tiếp xúc với đất giống thể mà đại diện Điều đạt cách đảm bảo cầu có diện tích bề mặt lớp bao bọc phía ngồi giống với thể mà đại diện Diện tích bề mặt SBs nửa cầu có chiều cao L bán kính R cho bằng:  L arcsin( e )  SBs R 1   e  R  (5) e độ lệch tâm: e  1 R2 L2 R xác định từ khối lượng M L cách tính công thức (5) theo R, với SB s = SBR, SBR cho cơng thức (3) (4) Do R  SBs B B      2 (6) B L arcsin( e ) e B hàm R, arcsin(e)/e thay đổi từ từ theo L/R, thể Bảng 2, B thay đổi từ từ theo L/R, xác định B cách sử dụng giá trị gần L/R Bảng - Giá trị arcsin(e)/e giá trị L/R khác L/R 9,0 9,2 9,4 9,6 9,8 10 Arcsin(e)/e 1,469 1,471 1,473 1,474 1,476 1,478 Với L/R = 9,8 tính B = 1,476 L Đặt B vào công thức (6) để tính R theo L SB s: R   0,738L  0,545L2  SBs  (7) Hình thể kết đồ thị Có thể sử dụng đồ thị để tìm bán kính R theo chiều cao L khối lượng M người Ví dụ, nam giới chuẩn có khối lượng 73 kg chiều cao 1,76 m, bán kính R 0,178 m L/R 9,86 Hình - Bán kính cầu tương đương R, theo chiều cao L, khối lượng khác M 4.4 Mơ hình thể đối xứng qua trục Mơ hình thể đối xứng qua trục thể đặc trưng thiết yếu thể: chiều cao, diện tích bề mặt tổng, kích thước cổ biến dạng thẳng đứng gần Tuy nhiên, mơ hình khơng thể đại diện hồn hảo cho thể thể khơng đối xứng qua trục Hình minh họa mặt cắt xun tâm mơ hình đối xứng qua trục mơ hình nam giới chuẩn mơ hình nữ giới chuẩn Hình - Mơ hình thể đối xứng qua trục nam giới chuẩn (bên trái) nữ giới chuẩn (bên phải) Phụ lục B mô tả liệu từ việc khảo sát phép đo 208 người nữ 174 người nam lựa chọn làm mẫu đại diện từ qn đội Mỹ, để xây dựng mơ hình đối xứng qua trục Mơ hình xác định 13 tọa độ (bán kính, chiều cao) Tính dịng điện cảm ứng 5.1 u cầu chung Mơ hình giải tích để xác định mối liên quan dòng điện cảm ứng thể dẫn trường điện bên ngồi thường dựa giả thiết đơn giản nhất, trường bên đồng nhất, tần số thể đồng có hình dạng mơ tả theo phép giải tích (như trường hợp hình cầu, cầu, v v ) Do đó, khơng thể đưa vào tính tốn thực tế cách dễ dàng thể người có cấu trúc khơng đồng với hình dạng phức tạp Tuy nhiên, sử dụng mơ hình giải tích tính tốn đơn giản và/hoặc dùng để cơng nhận phép tính đánh số Trong trường hợp cụ thể mơ hình đồng xây dựng tiêu chuẩn này, mật độ dịng điện cảm ứng khơng phụ thuộc vào độ dẫn điện số điện môi (xấp xỉ tần số thấp) 5.2 Nửa cầu 5.2.1 Bằng giải tích Trong Phụ lục A, phép giải tích chi tiết cầu trường điện đồng thể hàm số hình dạng cầu tham số điện hàm độ lớn hướng vectơ trường điện (Hình 7) Việc thể cầu tương đương với nửa cầu có mặt phẳng đất giải thích 4.3 Hình - Phỏng cầu dẫn điện đặt trường điện L chiều dài nửa trục dài (trục quay) cầu (trục Z), R chiều dài nửa trục ngắn cầu (R bán kính mặt cắt trịn cầu mặt phẳng đối xứng (mặt phẳng (XY)) Tính hệ số hình dạng cho trường điện KE với hướng vectơ trường: E0 song song với trục Z (do đó, KE E0 gọi KEZ E0Z) E0 vng góc với trục Z (do KE E0 gọi KER E0R) Kết tính tốn giải tích tổng hợp Hình Hình Hình đưa kết tính tốn KEZ KER dạng đồ thị, hàm tỉ số L/R (tham số hình dạng) Hình đưa kết tính tốn giải tích mật độ dịng điện cục bộ, với độ lớn trường kV/m 50 Hz Hình - Tính tốn hệ số hình dạng trường điện KE cầu đặt trường điện khơng xáo trộn Hình - Mật độ dòng điện Js cảm ứng trường điện không xáo trộn (1 kV/m, 50 Hz) cầu theo tham số L/R (các giá trị tính theo A/m2) Ứng dụng trực tiếp: Nếu xét giá trị dành cho nam giới chuẩn (xem 4.3) có L/R = 9,86 L = 1,76 m, bị phơi nhiễm trường điện thẳng đứng có độ lớn kV/m 50 Hz, đường cong Hình Hình ra: KEZ  2,68 x 10-9 A.s/V.m JSZ = KEZ.f.E0Z  0,134 mA/m2 5.2.2 Đánh số Có thể sử dụng phương pháp khác để xác định dòng điện cảm ứng vật dẫn trường điện bên ngồi E0 Trong phép tính đây, sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn: Tham số vật lý khơng khí [27, 33, 51]: ɛr =  = S/m Đặc trưng mơ hình nửa cầu là: L = 1,76 m ɛr = 105 R = 0,178 m  = 0,2 S/m Trong ví dụ cho đây, mắt lưới nửa cầu bao gồm 744 phần tử bề mặt (xem Hình 10) Hình 10 - Kích thước mắt lưới nửa cầu Trong phạm vi tính tốn, trường điện 50 Hz bên ngồi (E0) phát điện cực phẳng đặt cách mặt phẳng đất 10 m, có điện 10 000 V Giả sử vùng tính tốn đối xứng qua trục Hình 11 thể trường điện xáo trộn khơng khí, gần với nửa cầu Nửa cầu làm biến dạng đường sức trường điện, làm cho trở nên vng góc với bề mặt cầu Nếu khơng có nửa cầu cách xa cầu, đường sức trường điện thẳng đứng Hình 11 - Sự biến dạng đường sức trường điện tần số công nghiệp gần với nửa cầu dẫn Mật độ dòng điện tâm nửa cầu giống với giá trị mật độ dịng điện theo tính tốn giải tích Sự khác dọc theo trục thẳng đứng nhỏ % mật độ dịng điện coi khơng đổi Từ đó, coi mơ hình đánh số đơn giản đưa kết giống với kết phép giải tích 5.3 Mơ hình đối xứng qua trục 5.3.1 Bằng giải tích Bảng đưa giá trị thu tính mật độ dịng điện cầu Diện tích bề mặt hàng thứ ba tính theo chiều cao khối lượng cách sử dụng công thức (3) Ở hàng kế tiếp, áp dụng hệ số 0,82 (công thức (4)) để loại bỏ bề mặt bao phủ khơng phía ngồi đứng Ở hàng tiếp theo, cách sử dụng bề mặt bao phủ phía ngồi cơng thức (7) tính bán kính R cho nửa cầu có diện tích bề mặt Hàng sau thể L/R tương ứng Phép giải tích gần giống cho mơ hình nam giới chuẩn mơ hình nữ giới chuẩn Bảng - Số liệu thu cách sử dụng mơ hình cầu 50 Hz Nam giới chuẩn Nữ giới chuẩn Chiều cao L, m 1,76 1,63 73 60 1,899 1,662 Diện tích bề mặt thể bị giảm SBR, m2 1,557 1,363 Bán kính cầu R, m 0,178 0,168 L/R 9,86 9,68 Mật độ dòng điện JSZ cầu kV/m, mA/m2 0,134 0,130 Dòng điện chạm đất kV/m, A 13,4 11,6 Khối lượng M, kg Diện tích bề mặt tổng thể SBT, m Mật độ dòng điện JSZ cầu phụ thuộc vào tham số L/R, trường điện tần số Đối L/R = 9,86 mật độ dịng điện tồn cầu J SZ = 0,134 mA/m2 kV/m trường điện 50 Hz Đối với tần số 60 Hz, mật độ dịng điện tồn cầu cao 20 % Mật độ dòng điện theo phương thẳng đứng JSZ đồng tồn cầu Dịng điện theo phương thẳng đứng chạy qua lớp nằm ngang cầu dòng điện tăng dần từ zero điểm cao đến giá trị cực đại đất Điều dòng điện dịch chuyển từ từ vào cầu qua toàn chiều cao cầu Trong thực tế, thể người nửa cầu mà có bán kính nằm ngang cho hiệu thay đổi không theo phương thẳng đứng giống thể mơ hình đối xứng qua trục Giả thiết độ cao cụ thể, dòng điện tổng chạy qua cầu, chạy diện tích mặt cắt khác mơ hình khơng đối xứng qua trục độ cao Do với độ cao cụ thể h cao mặt đất, mật độ dịng điện cảm ứng mơ hình đối xứng qua trục J A cho bởi: JA (h) = JS (h) x diện tích nằm ngang cầu diện tích nằm ngang thể J A ( h ) J S ( h )  rS2 ( h ) rA2 ( h ) rS(h) bán kính nằm ngang cầu chiều cao h r A(h) bán kính nằm ngang mơ hình đối xứng qua trục độ cao h Mặt cắt thẳng đứng cầu qua trục hình elip bán kính rs(h) độ cao h nửa cầu là: rS ( h ) R  ( h / L )2 Sự thay đổi mật độ dòng điện theo độ cao thể Hình 12 dành cho nam giới chuẩn nữ giới chuẩn Mơ hình sử dụng để đại diện cho người có chiều cao diện tích bề mặt SB R Để làm điều này, trước tiên phải nhân kích thước tiêu chuẩn với chiều cao quy định L để thu mơ hình người có chiều cao L diện tích bề mặt L SBN Sau điều chỉnh kích thước bán kính cách sử dụng hệ số SBR/(L2 x SBN) để tính bán kính mơ hình đối xứng qua trục cuối Từ đó, để thu kích thước bán kính cuối cùng, nhân bán kính tiêu chuẩn với L x SBR/(L2 x SBN) SBR/(L x SBN) ICRP [38] đưa liệu thống kê toàn phân bố đưa giá trị chuẩn chiều cao, cân nặng diện tích bề mặt nam giới trưởng thành, nữ giới trưởng thành trẻ em, cho Bảng C.1 Kích thước mơ hình đối xứng qua trục dùng cho nam giới chuẩn nữ giới chuẩn đưa bảng B.4 Bảng B.4 - Kích thước mơ hình đối xứng qua trục cho nam giới chuẩn nữ giới chuẩn có khối lượng chiều cao quy định ICRP [38] cho Bảng Nam giới chuẩn Nữ giới chuẩn Bán kính Thẳng đứng bán kính Thẳng đứng Đỉnh đầu 0,000 1,760 0,000 1,630 Gần đỉnh đầu 0,050 1,747 0,046 1,618 Phần cao trán 0,081 1,711 0,080 1,585 Phần thấp trán 0,094 1,663 0,092 1,541 Cằm 0,077 1,561 0,075 1,447 Phần cao cổ 0,062 1,561 0,053 1,447 Phần thấp cổ 0,067 1,513 0,058 1,397 Vai 0,194 1,446 0,173 1,333 Ngực + cánh tay phía 0,197 1,278 0,182 1,174 Eo + khuỷu tay 0,165 1,129 0,145 1,057 Ngang hông + cổ tay 0,174 0,887 0,173 0,838 Mắt cá chân 0,058 0,088 0,055 0,081 Bàn chân 0,134 0,000 0,124 0,000 SBR 1,557 1,363 Để tạo mơ hình đối xứng qua trục cho người nam người nữ có chiều cao L khối lượng M: * chọn chiều cao thể L tính mét * chọn khối lượng thể M tính kg * xác định SBR yêu cầu theo L M cách sử dụng công thức (3) (4) * chọn người nam người nữ * xác định hàng dọc Bảng B.3 để đưa kích thước thẳng đứng tiêu chuẩn nhân với L để tính kích thước thẳng đứng thực tế * xác định hàng dọc Bảng B.3 để đưa kích thước bán kính tiêu chuẩn cho người nam người nữ quy định, nhân giá trị với SBR/(SBN L) để tính kích thước bán kính thực tế cho mơ hình đối xứng qua trục, SBN lấy từ hàng cuối Bảng B.3 Phụ lục C (tham khảo) Mơ hình thể trẻ em C.1 Mơ hình trẻ em chuẩn ICRP [38] đưa liệu thống kê phân bố tổng thể đưa giá trị chuẩn chiều cao, cân nặng diện tích bề mặt nam giới trưởng thành, nữ giới trưởng thành trẻ em Các giá trị chuẩn dành cho lứa tuổi 5, 10 15 Bảng C.1 Kích thước mơ hình trẻ em chuẩn đưa Bảng C.2 Bảng C.1 - Các giá trị chuẩn cung cấp ICRP dành cho bé gái bé Bé trai Bé gái trai Chiều cao Cân nặng Diện tích bề mặt Chiều cao Cân nặng Diện tích bề mặt m kg m2 m kg m2 15 tuổi 1,67 56 1,62 1,61 53 1,55 10 tuổi 1,38 32 1,12 1,38 32 1,12 tuổi 1,09 19 0,78 1,09 19 0,78 Bảng C.2 - Kích thước trẻ em chuẩn (tính m, ngoại trừ SB R tính m2) Chuẩn nam 15 tuổi Phương Bán kính thẳng đứng Chuẩn nữ Chuẩn trẻ Chuẩn trẻ 15 tuổi em 10 tuổi em tuổi Bán kính Phương thẳng đứng Bán kính Phương thẳng đứng Bán kính Phương thẳng đứng Đỉnh đầu 0,000 1,670 0,000 1,610 0,000 1,380 0,000 1,090 Gần đỉnh đầu 0,045 1,657 0,044 1,598 0,037 1,369 0,032 1,082 Phần cao trán 0,073 1,624 0,076 1,566 0,061 1,342 0,053 1,060 Phần thấp trán 0,085 1,578 0,087 1,522 0,071 1,304 0,061 1,030 Cằm 0,069 1,481 0,072 1,430 0,057 1,224 0,050 0,967 Phần cao cổ 0,056 1,481 0,050 1,430 0,047 1,224 0,041 0,967 Phần thấp cổ 0,061 1,435 0,055 1,380 0,051 1,186 0,044 0,937 Vai 0,176 1,372 0,164 1,317 0,051 1,186 0,127 0,895 Ngực + cánh tay phía 0,178 1,212 0,173 1,1596 Eo + khuỷu tay 0,150 1,071 0,138 1,044 0,051 1,186 0,108 0,699 Ngang hông + cổ tay 0,157 0,841 0,165 0,827 0,051 1,186 0,114 0,549 Mắt cá chân 0,053 0,083 0,052 0,080 0,044 0,069 0,038 0,054 Bàn chân 0,121 0,000 0,118 0,000 0,102 0,000 0,088 0,000 SBR 1,329 0,051 1,186 0,129 0,791 1,272 0,919 0,636 C.2 Kết Kết phương pháp giải tích đưa Bảng C.3 Bảng C.3 - Kết phương pháp giải tích mơ hình trẻ em chuẩn L Cân Diện tích R nặng bề mặt bị cầu giảm kg m2 m L/R J J cổ E cầu mA/m2 mA/m2 A/m2 kV/m Bé trai - 15 tuổi 1,670 56 1,329 0,161 10,370 0,1449 0,262 7,62 Bé gái - 15 tuổi 1,610 53 1,272 0,160 10,087 0,1389 0,303 6,59 Bé trai/bé gái - 10 tuổi 1,380 32 0,919 0,135 10,245 0,1422 0,258 7,76 Bé trai/bé gái - tuổi 19 0,636 0,117 9,292 0,1225 0,224 8,94 1,090 Ví dụ phép tính đánh số minh họa Hình C.2 Hình C.1 - Tính tốn dịng điện cảm ứng JZ dọc theo trục thẳng đứng phân bố dòng điện cảm ứng mơ hình trẻ em 10 tuổi Giá trị mật độ dịng điện tính 0,249 mA/m2, giá trị gần với kết phương pháp giải tính cho Bảng C.3 Phụ lục D (tham khảo) Ví dụ sử dụng tiêu chuẩn D.1 Biểu đồ tổng quát D.2 Ví dụ người Sử dụng phương pháp minh họa để tính dịng điện cảm ứng người Lựa chọn điều kiện phơi nhiễm: minh họa này, giả thiết tần số f = 50 Hz có trường điện phân cực dọc E0 = 3,5 kV/m Chọn kích thước thể: Kích thước thể đặc trưng chiều cao L khối lượng M thể nam giới thể nữ giới Sao chép lại giá trị cho ICRP Bảng với nam giới trưởng thành nữ giới trưởng thành, với trẻ em tuổi, 10 tuổi 15 tuổi cho Bảng C.1 Có thể sử dụng phương pháp cho thể phối hợp khác L M, ví dụ để nghiên cứu thay đổi dịng điện cảm ứng theo khối lượng thể Với minh họa này, sử dụng kích thước dành cho nữ giới: L = 1,55 m M = 56 kg Tìm diện tích bề mặt thể: Tính diện tích bề mặt tổng SBT = 0,1644 M 0,514 56 L0,422 46 diện tích bề mặt bị giảm SBR = 0,82 SBT Với minh họa SBT = 0,164 M 0,514 56 L 0,422 46 = 1,570 m2 SBR = 0,82 x 1,570 = 1,287 m2 Tìm kích thước mơ hình đối xứng qua trục: theo Bảng B.3 đưa kích thước tiêu chuẩn mơ hình đối xứng qua trục dành cho nam giới nữ giới Chọn cột dành cho nam giới nữ giới quy định Lấy diện tích bề mặt SBN mơ hình đối xứng qua trục tiêu chuẩn theo hàng cuối bảng Với minh họa này, có: Bảng D.1 - Kích thước tiêu chuẩn mơ hình nữ giới Nữ giới Hướng kính Thẳng đứng Đỉnh đầu 0,000 1,000 Gần đỉnh đầu 0,027 0,992 Phần cao trán 0,046 0,972 Phần thấp trán 0,053 0,945 Cằm 0,043 0,888 Phần cao cổ 0,030 0,888 Phần thấp cổ 0,033 0,857 Vai 0,100 0,818 Ngực + cánh tay phía 0,105 0,720 Eo + khuỷu tay 0,084 0,648 Ngang hông + cổ tay 0,100 0,514 Mắt cá chân 0,032 0,050 Bàn chân 0,071 0,000 SBN 0,479 Nhân tọa độ thẳng đứng mơ hình tiêu chuẩn với L = 1,55 nhân tọa độ hướng kính mơ hình tiêu chuẩn với SBR/(L * SBN) = 1,287 / (1,55 * 0,4790) = 1,734 Bảng D.2 - Tính kích thước người cụ thể Mơ hình tiêu chuẩn Đối với người chọn Hướng kính Thẳng đứng Hướng kính Thẳng đứng Đỉnh đầu 0,0000 1,0000 0,0000 1,5500 Gần đỉnh đầu 0,0271 0,9927 0,0470 1,5387 Phần cao trán 0,0462 0,9729 0,0801 1,5080 Phần thấp trán 0,0534 0,9459 0,0926 1,4661 Cằm 0,0438 0,8883 0,0759 1,3769 Phần cao cổ 0,0308 0,8883 0,0534 1,3769 Phần thấp cổ 0,0338 0,8572 0,0586 1,3287 Vai 0,1000 0,8183 0,1734 1,2684 Ngực + cánh tay phía 0,1051 0,7203 0,1822 1,1165 Eo + khuỷu tay 0,0841 0,6485 0,1458 1,0052 Ngang hông + cổ tay 0,1003 0,5141 0,1739 0,7969 Mắt cá chân 0,0321 0,0500 0,0557 0,0775 Bàn chân 0,0718 0,0000 0,1245 0,0000 Nếu lấy mơ hình nam giới chuẩn làm ví dụ ý có khác biệt nhỏ bán kính thể so với giá trị bảng B.4, sai số làm tròn rút gọn (trong trường hợp 0,4 %) đặt vào bán kính sử dụng Bảng B.4 để đưa diện tích bề mặt thực tế mơ hình đối xứng qua trục xác hơn, phù hợp với diện tích bề mặt SB R quy định Tuy nhiên, không coi việc điều chỉnh cần thiết coi phần phương pháp Tìm kích thước mơ hình cầu: Chiều dài nửa trục dài cầu L Đối với minh họa này, chiều dài 1,55 Tính bán kính R cầu từ công thức: R   0,738L  0,545L2  SBR  Để minh họa lấy, R = 0,167 m Tìm mật độ dịng điện đồng cầu: Để tính mật độ dịng điện cầu, trước tiên tính u cách sử dụng: u0 1 /  ( R / L) Để minh họa lấy u0 = 1,005   J SZ  E0    u0  [u0 0,5 ln[u0  1) /(u0  1)]  1]    Trong ɛ0 = 8,85 x 10-12  = 2f Đối với minh họa 2f = 314,2 s-1 JSZ = 0,427 mA/m2 Tìm mật độ dịng điện phần cổ mơ hình đối xứng qua trục: Có thể tìm mật độ dịng điện tồn mơ hình đối xứng qua trục, cho cặp tọa độ bán kính - chiều cao Đối với minh họa này, mật độ dòng điện đánh giá cho phần cổ mà mật độ dịng điện lớn ngoại trừ phần mắt cá chân Để minh họa, lấy bán kính phần cổ rA = 0,0586 m chiều cao h = 1,3287 m Trước tiên tính bán kính cầu, rs độ cao h, theo: h rS R    L Đối với minh họa rs = 0,086 m Sau tính mật độ dịng điện mơ hình đối xứng qua trục J A, chiều cao h chọn cách sử dụng: J A ( h )  JS rS2 ( h ) rA2 ( h ) Đối với minh họa này, mật độ dòng điện mơ hình đối xứng qua trục J A = 0,923 mA/m2 Tính trường điện tương ứng với mật độ dòng chọn: Trường điện EBR tương ứng mật độ dịng điện giới hạn JBR, ví dụ, cho JBR = mA/m2 tìm trường điện EBR cách sử dụng: EBR = JBR/JA1 (cổ) đó, JA1 (cổ), mật độ dịng điện phần cổ mơ hình đối xứng qua trục với trường điện kV/m Để minh họa, lấy JA1 (cổ) 0,923/3,5 = 0,264 mA/m2 cho kV/m EBR = 7,6 kV/m Phụ lục E (tham khảo) Phương pháp tính đánh số E.1 Quy định chung Có thể sử dụng phương pháp tính khác để xác định dòng điện cảm ứng thể người trường điện bên E0 Một số phương pháp dựa mơ hình thể (phỏng cầu, điện khơng gian) phương pháp khác sử dụng theo phương pháp hình học thực tế (FEM, FDTD) Phụ lục đưa quan điểm phương pháp tính tốn khác Thông tin đưa phụ lục không đủ để áp dụng chúng, mà phải dựa vào nguồn tài liệu liên quan Tất phương pháp dựa cách giải phương trình Maxwell vĩ mơ Việc chọn phương pháp xác để giải phương trình dựa tiêu chí khác kể tiêu chí thời gian tính tốn E.2 Mơ hình cầu [46] Trong mơ hình này, thể người coi cầu có kích thước giống với thể người Sử dụng tính tốn để đánh giá cơng thức giải tích mật độ dịng điện cảm ứng thể người có tính đến đặc tính hình học cầu giá trị trường điện bên E Phép tính giải tích (xem Phụ lục A) dành cho trường điện song song với trục dài (trục Z) J = KE.f.E0 f tần số nguồn KE hệ số hình dạng trường điện KE  ( u02 2  1)[ u0 coth  1( u0 )  1] u0 = /  ( R / L) R bán kính nửa cầu; L chiều cao nửa cầu Hình E.1 - Mơ hình cầu E.3 Phương pháp điện không gian [22] Trong phương pháp (xem Hình E.2): - xác định điện dung tương đương phần đầu thể người (tương đương với cầu) - tính điện phần đầu thể người: V = h x E0 - tính dịng điện tới từ đầu thể người: I =  x C x V Phương pháp dễ sử dụng thiếu xác khơng sử dụng thường xun Hình E.2 - Mơ hình điện khơng gian E.4 Phương pháp mơ điện tích [14, 1, 55, 59, 40] Ngun tắc phương pháp mơ điện tích (CSM) để mô trường điện thực tế với trường tạo số lượng hữu hạn điện tích ảo bên thể Các giá trị điện tích mơ xác định cách đáp ứng điều kiện biên số điểm số điểm đường viền lựa chọn bề mặt thể (V  đặt trường bên E0) Khi xác định giá trị điện tích mơ tính điện trường điện E tất điểm vùng bên ngồi thể (khơng khí) cách sử dụng ngun lý xếp chồng Phép tính dịng điện cảm ứng dựa định luật Coulomb, nêu rõ:   Q  E dS  S S bề mặt thể Trường điện vng góc với bề mặt thể có điện áp xoay chiều, cơng thức biểu thị thành:  dQ E  l( t )   dS dt t  S Dòng điện cảm ứng tiết diện Sz trục Z thẳng đứng bên thể người suy bởi: J I SZ Phương pháp sử dụng với nhiều loại điện tích: điện tích điểm, điện tích đường, điện tích vịng trịn Cách giải ma trận tương đối đơn giản phương pháp thường sử dụng Trong trường hợp tiêu chuẩn này, thể người phải đồng Nếu không, sử dụng phương pháp Hình E.3 - Ví dụ phương pháp mơ điện tích cách sử dụng vịng trịn E.5 Phương pháp phương trình tích phân điện tích bề mặt [9, 5, 10] Sự phân bố điện tích cảm ứng thể có trường điện bên ngồi xác định phương  pháp giải phương trình div( J ) = bên thể để xác định phân bố lại mật độ dòng điện cảm ứng (xem Hình E.4) Phương pháp luận sau: - Tính phân bố điện tích bề mặt thể Bề mặt thể chia thành n phần nhỏ Trên phần xuất mật độ điện tích bề mặt s(i) Tại điểm không gian, điện tổng hợp điện V0 tạo trường điện bên E0 điện tạo điện tích bề mặt Vc Giá trị điện phân bố điện tích là: Vc ( M )  4 S ( i ) d Si p  ri r Giả thiết điện thể khơng thay đổi đưa vào hệ ma trận sau: [M] x [s] + [V0] = [Vcơ thể], với: Mi , j  4   i 1   N  Sj S ( j ) ds j  ri  r j  Sj '  S ( j ) ds' j  ri  r ' j   Ma trận mật độ điện tích có tương quan dòng điện chạy qua thể mật độ điện tích: N  I  j S ( j ).ds j  j  S( j ).ds j j 1 - Tính trường điện bề mặt thể cách sử dụng hệ thức: E s = S 0  - Tính dịng điện tuần hồn thể cách sử dụng hệ thức: I = j  s ds - Tính thành phần vng góc mật độ dòng điện cách sử dụng hệ thức: J n = I Sx  - Tính thành phần tiếp tuyến mật độ dòng điện cách sử dụng hệ thức: div( J ) =  J - Tính trường điện bên cách sử dụng hệ thức Ohm E =  Với phương pháp này, mật độ điện tích mặt tính xác phép tính mật độ dịng điện cảm ứng gần giả thuyết độ đồng tham số vật lý bên thể người Hình E.4 - Phương pháp phương trình tích phân điện tích bề mặt, chia thể thành N phần E.6 Phương pháp phần tử hữu hạn [10, 12, 13, 26] Trong phương pháp này, giải phương trình cách sử dụng phần tử hữu hạn Phương trình có:   d - div( grad () + ( grad ()) = với  = điện dt    - div( E  j r E ) = 0 Phương trình nhờ tính bảo tồn dịng điện viết thành: ( + j ɛ0ɛr).2 = (Phương trình Laplace) Xác định trường điện khơng gian tính mật độ dòng điện cảm ứng thể cách sử dụng cơng thức: J = .E Để tính tốn, điều quan trọng tất khoảng chia thành mắt lưới bao gồm khơng khí thời gian tính tốn quan trọng Hình E.5 - Mắt lưới thể theo phương pháp phần tử hữu hạn E.7 Phương pháp trở kháng [11] Trong phương pháp này, phân bố dòng điện cảm ứng bên thể xác định cách giả thiết thể tương đương với mạng trở kháng Phương pháp luận: - phân chia thể người thành phần tử dạng đường kẻ caro; - tính trở kháng tương đương phần tử i , j ,k Rm  m n p  mi , j ,k i, j k luỹ thừa phần tử tính đến, m i , j ,k số lần tính,  m độ dẫn phần tử cịn Δj kích thước phần tử theo phương I; - xác định trường điện bên cách giải phương trình Laplace với điều kiện đẳng bề mặt thể; - tính phân bố dịng điện mơ hình trở kháng với điều kiện riêng thể (dòng điện đưa vào): I  dE ext dS dt Hình E.6 - Phương pháp trở kháng E.8 Phương pháp lai ghép [50] Phương pháp cần hai phép tính liên tiếp Ở phép tính đầu tiên, xác định trường bên bề mặt thể cách giải phương trình Laplace giả sử bề mặt thể bề mặt đẳng Từ có phân bố mật độ điện tích bề mặt công thức:   n.Eext  S 0 Ở phép tính thứ hai, xác định trường bên phân bố điện mơ hình thể người Mơ hình thể người bao gồm nhiều khối nhỏ có kích thước vài milimét Giải phương trình cách sử dụng phương pháp vi sai hữu hạn điện vô hướng (SPFD) theo hệ thức sau:  - E int = -j... với : điện bên trong; - .[..] = thể;  -  n . = - s bề mặt Sử dụng phương pháp thu kết xác Thời gian tính tốn quan trọng phải phân chia thể thành khối nhỏ E.9 FDTD [58, 53, 54] Phương pháp miền thời gian vi sai hữu hạn (FDTD) cho phương pháp đánh số phổ biến việc giải vấn đề điện từ dải tần số cao Mặc dù phương pháp FDTD tồn 30 năm nay, tính phổ biến tiếp tục phát triển đồng thời chi phí tính tốn liên tục suy giảm Phương pháp FDTD phương pháp đơn giản khéo léo để rời rạc hóa dạng vi phân phương trình Maxwell, lần đề xuất Yee vào năm 1966 Yee sử dụng mạng lưới trường điện E, dịch chuyển không gian thời gian theo mạng lưới trường từ H để thu phương trình mà sinh trường có tồn miền tính tốn dạng trường xảy trước Hình E.7 - Phương pháp Yee: Mạng lưới điện từ để rời rạc hóa khơng gian Sử dụng phương trình sơ đồ nhảy bậc để tăng bước trường E H theo thời gian Mặc dù thuật toán Yee đơn giản khéo léo sau công bố, khơng quan tâm nhiều Người ta cho thiếu quan tâm thời điểm chi phí tính tốn cao số hạn chế vốn có từ xuất ban đầu (như khơng thể lập mơ hình vấn đề “mở” cho khoảng thời gian đáng kể nào) Tuy nhiên, thiếu sót việc thực FDTD ban đầu giảm bớt chi phí tính tốn giảm nên quan tâm đến phương pháp FDTD tăng lên Thuật toán FDTD Yee ban đầu thuật tốn cấp hai xác không gian thời gian Các sai số phân tán số sai số đẳng hướng lưới giữ nhỏ cách có đủ số lượng khơng gian lưới bước sóng Taflove số người phân tích tỉ mỉ sai số [53, 54] THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ala, Buccheri, lnzerillo, Shielding efffects of buildings on HV electric field human exposure, COMPEL, vol 19 n° p 683, 2000 [2] Ala, Buccheri, lnzerillo, A method to evaluate electric fields induction of overhead lines and substation’s equipment in humans, International Symposium on Electromagnetic Cmpatibility EMC'99, 1999, Tokyo, Japan [3] P.Baraton, B Hutzler: Magnetically induced currents in the human body, IEC Technology Trend Assessment, 1995 [4] Bossavit, Mathematical modelling of the problem of micro-currents generated in living bodies by power lines, Int Journal of applied Electromagnetics in Materials, no p.291-299, 1994 [5] Bottauscio, Conti, Magnetically and electrically induced currents in human body models by ELF electromagnetic fields, 10e ISH, p.5-8,1997 [6] Bottauscio, Crotti, A numerical method for the evaluation of induced currents in human models by electromagnetic fields, 3rd Workshop on Electric and Magnetic fields - Liège, 1996 [7] E.L Carstensen, Biological effects of transmission line fields, ELSEVIER, 1987 [8] CENELEC, Human exposure to low frequency (0 to 10 kHz) electromagnetic fields ENV 50166-1, 1995 [9] Chen, Chuang, Lin, Quantification for Interaction between ELF-LF Electric Fields and Human Bodies, IEEE Biomedical Engineering, vol 33, no 8, p.746, 1986 [10] Chen, Lin, Biological effects of electromagnetic fields, Bioelectromagnetism, Oxford Press, p 903916, 1995 [11] J Cheng, M.A Stuchly, C DeWagter, L Marten, Magnetic field induced currents in s human head from use of protable appliances, Phys Med Biol., 40, 4955-510, 1995 [12] Chiba, Isaka, Kitagawa, Application of FEM to analysis of induce current densities inside human model exposed to 60 Hz electric field, IEEE PAS, vol 103, no 7, p.1895-1901, 1984 [13] Chiba, Isaka, Density distribution of currents induced inside the brain in the head part of the human model exposed to power frequency electric field, IEE High Voltage Engineering Symposium, 1.307.P6, 1999 [14] CIGRE, Electric and Magnetic Fields Produced by Transmission Systems, Description of Phenomena - Practical Guide for Calculation, CIGRE Guide 21,1980 [15] CIGRE Group 36, Twenty years of research on health effects of 50/60 Hz electromagnetic fields: an assessment, CIGRE, 2000 [16] Council of the European union, Council recommendation of 12 July 1999 on the limitation of exposure of the general public to electromagnetic fields (0 to 300 GHz), 1999/519/EC [17] Dan Bracken, Experimental macroscopic dosimetry for extremely low frequency electric and magnetic fields, Wiley-Liss, Bioelectromagnetics supplement 1, 15-26,1992 [18] T.W Dawson, K Caputa, M.A Stuchly, Influence of human model resolution on computed currents induced in organs by 60-Hz magnetic fields, Bioelectromagnetics, 18, 478-490, 1997 [19] T.W Dawson, K Caputa, M.A Stuchly, A comparison of 60 Hz uniform magnetic and electric induction in the human body, Phys Med Biol., 42, 2319-2319, 1997 [20] T.W Dawson, K Caputa, M.A Stuchly, High-resolution organ dosimetry for human exposure to low-frequency electric fields, IEEE Trans Power Delivery, vol 13, no.2, pp.366-373, 1998 [21] T.W Dawson, M.A Stuchly, High-resolution organ dosimetry for human exposure to lowfrequency electric fields, IEEE Trans Magnetic, 34, 3, 1998 [22] Deno, Currents induced in the human body by high voltage transmission line electric field Measurement and calculation of bistribution and dose, IEEE PAS, vol 96, no 5, p.1517, 1977 [23] P/J Dimbylow, Induced current densities from low-frequency magnetic fields in a mm resolution, anatomically realistic model of the body, Phys Med Biol., 43, 221-230, 1998 [24] P.J Dimbylow, Development of the female voxel phantom, NAOMI, and its application to calculations of induced current densities and electric fields from applied low trequency magnetic and electric fields, Phys Med Biol., vol 50 no6, 1047-1070, 2005 [25] EPRI, Transmission line reference book 345 kV and above, Electric Power Research Institute Second edition, 1987 [26] EPRI, Transmission line reference book kV and above, EPRI Electric Research Council [27] Foster, Schwan, Dielectric Porperties of tissues and biological materical: a critical reviews, CRC Critical Reviews in Biomedical Engineering, 17:25-104, 1989 [28] C.M Furse, O.P Gandhi, Calculation of electric fields and currents induced in a milimeter resolution human model at 60 Hz using the FDTD Method Bioelectromagnetics, 19, 293-299, 1998 [29] C.Gabriel, S Gabtiel and E Corthout, The dielectric properties of the biological tissues: I Literature survey, Phys Med Biol., vol41 no 11, 2231-2249,1996 [30] S Gabriel, R lau, C Gabriel, The dielectric properties of biological tissues: II Measurements in the frequency range 10 Hz to 20 GHz, Phys Med Biol., 41:2251-2269, 1996 [31] S.Gabriel, R.W Law, C Gabriel, The dielectric properties of biological tissues: III Parametric models for dielectric spectrum of tissues, Phys Med Biol., 41, 2271-2293, 1996 [32] O.P Gandhi, J.Y Chen, Numerical dosimetry at power-line frequencies using anatomically based models, Bioelectromagnetics Supplement 1, 43-60, 1992 [33] Geddes, Baker, The specific resistance of biological materials-a compendium of data the biomedical engineer and physiologist, Med Biol Eng., 5:271-291, 1967 [34] R.A Hart O.P Gandhi, Comparison of cardiac-induced endogenous fields and power frequency induced exogenous fields in an anatomical model of the human body, Phys Med Biol., 43, 30833099, 1998 [35] A Hirata, K Caputa, T.W Dawson, M.A Stuchly, Dosimetry in models of child and adult for lowfrequency electric field, IEEE Trans Biomedical Engineering, vol 48, no.9, pp 1007-1012, 2001 [36] Horvath, The electric and magnetic field exposition of biological object due to high vollage values, 9e ISH, p 8349, 1995 [37] ICNIRP, Guidelines for limiting exposure to time-varying electric, magnetic, and electromagnetic fields (up to 300 GHz), ICNIRP Guidelines, 1998 [38] ICRP, Basic anatomical and physiological data for use in radiological protection: reference values, ICRP Publication 2002, Pergamon [39] R Kavet, M.A Stuchly, W.H Bailey, T.D Bracken, Evaluation of biological effects, dosimetric models, and exposure assessment related to ELF electric and magnetic field guidelines, Appl Occup Environ Hyg 16:1118-1138, 2001 [40] Madhy, Anis, Radwan, Assessment of field exposed humans near EHV Power lines erected in desert, 7e ISH, p 67-70, 1991 [41] Matsumoto, Chiba, Hayashi, Isaka, Effect of concurrent ELF Electric and Magnetic Fields on induced current density in Biological model in the vicinity of the ground, IEE High Voltage Engineering Symoisium, 1999 [42] J.D Moerloose, T.W Dawson, M.A Stuchly, Application of the finite difference time domain algorithm to quasi-static fields analysis, Radio Science, 32,2, 329-341, 1997 [43] P Nopp, E Rapp, H Pfutzener, H nakesch, C Ruhsam, Dielectric properties of lung tissue as a function of air content, Phys Med Biol., 38, 699-716, 1993 [44] Poljak, Roje, Currents induced in human body exposed to the power line electromagnetic field, 20th conference of IEEE engineering in medicine and biology society, vol 20, no 6, p 3281, 1998 [45] Reilly P J, Applied Bioelectricity, from Electrical Stimulation to Electropathology, Springer-Verlag, 1998 [46] Reivonen, Keikko, Isokorpi, Internal currents in a human body with spheroid model in 400 kV Switching substation, IEE High Voltage Engineering Symposium, 2.31.S2, 1999 [47] Scheneider, Studinger, Weck, Courants de déplacement vers le corps human causés par le champ électrique souls les lignes de transpot d’énergie, CIGRE, 36-34, 1974 [48] Spiegel, R.J., Magnetic coupling to a prolate spheroid model of a man, IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, 1, 208-212, 1977 [49] Stuchly, Dawson, Human organ and tissue induced currents by 60 Hz Electric and Magnetic Fields, 19th conf IEEE/EMBS, p.2464, 1997 [50] Stuchly, Dawson, Interaction of low frequency Electric and Magnetic fields with the human body, IEEE Proceedings, vol 88o 5p 643, 2000 [51] M Stuchly, S Stuchly, Dielectric properties of biological substances tubulated, J microwave Power, 15:19-26, 1980 [52] M.A Stuchly, S Zhao, Magnetic field-induced currents in the human body in proximity of power lines, IEEE Trans Power Delivery, 11, 1, 102-109, 1996 [53] A Taflove, Review of the formulation and applications of the finite-difference time-domain method for numerical modeling of electromagnetic wave interaction with arbitrary structures, Wave Motion, vol 10, no 6, pp 547-582, 1988 [54] A Taflove, S Hagness, Computational Electrodynamics: The Finite-Difference Time-Domain Method, Published by Artech house, 2000 [55] Takuma, Kawamoto, Isaka, Yokoi, A three dimensional Method for calculating currents induced in bodies by extremely low-frequency Electric fields, Bioelectromagnetics, no 11 p 71-89, 1990 [56] US Army Natick, 1988 Anthropometric Survey of US Army Personnel: Methods and summary statistics, NATICK/TR-89/044, 1988 [57] Xi, M.A Stuchly, Induced electric currents in models of man and rodents from 60 Hz magnetic fields, IEEE Trans Biom Eng., 41, 11, 1018-1023, 1994 [58] K S Yee, Numerical solution of intial boundary value problems involving Maxwell’s equations in isotropic media, IEEE Trans Antennas Propagat., vol 14, pp 302-307, 1966 [59] Yildirim, Kalenderli, Computation of electric field induced currents on human body standing under a high voltage transmission line by using charge simulation method, nd Int Biomedical Engineering Days, p 75, 1997 [60] E Zheng, S Shao, J.G Webster, Impedance of skeletal muscle from Hz to MHz, IEEE Trans Biom Eng., 31, 477-481 (1984) [61] A Stratton, Electromagnetic Theory, New York, Msgraw-Hill, 1941 [62] W R Smythe, Static and Dynamic Electricity, New York, McGraw-Hill, 1939 MỤC LỤC Lời nói đầu Lời giới thiệu Phạm vi áp dụng Phơi nhiễm trường điện Quy trình chung 3.1 Hệ số hình dạng 3.2 Qui trình Mơ hình thể người 4.1 Giới thiệu chung 4.2 Diện tích bề mặt 4.3 Mơ hình nửa cầu 4.4 Mơ hình thể đối xứng qua trục Tính dịng điện cảm ứng 5.1 Yêu cầu chung 5.2 Nửa cầu 5.3 Mơ hình đối xứng qua trục 5.4 So sánh mơ hình giải tích mơ hình đánh số Ảnh hưởng tham số điện 6.1 Yêu cầu chung 6.2 Ảnh hưởng số điện môi 6.3 Ảnh hưởng độ dẫn điện 6.4 Độ dẫn không đồng Phép đo dòng điện cảm ứng trường điện 7.1 Yêu cầu chung 7.2 Dòng điện chạy xuống đất Phụ lục A (quy định) - Cách giải giải tích cầu trường điện đồng Phụ lục B (quy định) - Mơ hình đối xứng trục thể người Phụ lục C (tham khảo) - Mơ hình thể trẻ em Phụ lục D (tham khảo) - Ví dụ sử dụng tiêu chuẩn Phụ lục E (tham khảo) - Phương pháp tính đánh số Thư mục tài liệu tham khảo