Экранирование полного электрического поля над чердачными площадками рядом с ЛЭП УВПП постоянного тока с помощью заземлённой металлической сетки

Почему это важно в повседневной жизни

По мере расширения линий электропередачи сверхвысокого напряжения (УВПП), которые доставляют энергию из отдалённых районов в города, они всё чаще проходят близко к жилым домам и многоквартирным постройкам. Жильцы, живущие под такими линиями, иногда ощущают странные явления на балконах и террасах на крыше — например, как будто волосы встают дыбом или лёгкие удары при прикосновении к металлическим предметам. В этом исследовании рассматривается практический способ ослабить эти невидимые электрические поля вокруг крыш зданий с помощью простой заземлённой металлической сетки, которую можно установить на существующие или новые здания.

Невидимые поля вокруг высоких линий электропередачи

Современные линии передачи постоянного тока сверхвысокого напряжения переносят огромные мощности на большие расстояния. Вокруг проводов они создают суммарное электрическое поле, состоящее из двух частей: базового статического поля от самого высокого напряжения и второго вклада от заряженных частиц, образующихся в воздухе в результате слабых коронных разрядов на проводниках. Когда такие линии проходят рядом с многоэтажными зданиями, геометрия стен, крыш и балконов может концентрировать поле в конкретных местах, где стоят люди или прикасаются к металлическим перилам. Ранее проверки безопасности в основном оценивали поле на уровне земли, поэтому чердачные площадки и балконы могли испытывать более сильные поля, даже если на поверхности земли нормативы соблюдались.

Простая защита из металлической сетки

Авторы предлагают простую меру защиты: установить заземлённую металлическую сетку непосредственно над плоской площадкой крыши соседнего здания. Сетка представляет собой по сути решётку из тонких металлических проволок, хорошо соединённую с системой заземления здания. Поскольку металл позволяет электрическому заряду свободно перераспределяться, сетка стремится находиться на одном равномерном потенциале. Входящие силовые линии от ЛЭП замыкаются на этой поверхности, не проникая в пространство, где находятся люди. Одновременно сетка притягивает и отводит заряженные частицы, дрейфующие вниз от линии, направляя их безопасно в землю по пути с низким сопротивлением.

Как команда проверяла и оптимизировала конструкцию

Чтобы понять, насколько эффективно работает такое экранирование, исследователи создали подробную трёхмерную компьютерную модель, включающую линию передачи, здание, заземлённую сетку и окружающий воздух. Они использовали сочетание конечно‑элементных расчётов и численных методов для отслеживания как электрического потенциала, так и движения заряженных частиц в потоке воздуха. Модель позволяла варьировать шаг ячеек сетки, толщину проводов, высоту над крышей и угол установки. Они рассмотрели два основных варианта размещения: горизонтальную панель сетки над площадкой («параллельная» установка) и вертикальный экран из сетки, закреплённый вдоль кромки крыши, обращённой к линии.

Что делает экран наиболее эффективным

Моделирование показало, что ключевым фактором является размер ячеек решётки. Грубая сетка с квадратами по два метра уже снижала поле на крыше более чем на 60 процентов, а гораздо более плотная сетка с ячейками около четверти метра уменьшала его ещё сильнее. В то же время увеличение толщины проводов оказывало лишь незначительное влияние на экранирование, хотя и повышало прочность и долговечность конструкции. Установка сетки близко к площадке обеспечивала лучшую защиту, чем размещение её выше, поскольку больший зазор позволял большему количеству заряженных частиц проникать сбоку. Для горизонтальной сетки небольшой наклон, подобный скатной крыше, до примерно 30 градусов улучшал защиту со стороны, обращённой к линии, за счёт перенаправления силовых линий и зарядов в сторону от площадки.

Проверки в реальных условиях рядом с действующей линией

Далее исследователи испытали свои конструкции вдоль реальной линии УВПП ±800 киловольт в Синьяне, Китай. Из нержавеющей стали были смонтированы сетки над и у боковой стороны плоской крыши, и чувствительные приборы регистрировали суммарное электрическое поле на высоте крыши до и после установки. При установке горизонтальной сетки над крышей более сильная составляющая измеренных значений поля упала примерно до одной шестой от уровня без защиты. Вертикальная сетка вдоль кромки крыши также давала значительное снижение, хотя и не столь сильное, как надголовная конфигурация. В обоих случаях оставшееся поле было значительно ниже китайских и международных предельно допустимых значений.

Что это значит для людей, живущих рядом с линиями

Для жителей, которые беспокоятся о покалываниях или небольших ударах на чердачных площадках под высоковольтными линиями, эта работа указывает на практическое инженерное решение. Правильно заземлённая металлическая сетка, спроектированная с разумно малыми ячейками и размещённая близко к зонам передвижения людей, может удерживать электрическое поле на крыше в пределах стандартов безопасности. Исследование также показывает, что этот подход превосходит распространённые альтернативы, такие как дополнительные экранирующие провода или опора на высокие деревья. Поскольку материалы стандартны, а монтаж прост, заземлённые металлические сетки представляют собой реалистичный способ снизить напряжённость в районах рядом с сетями, одновременно позволяя современным электросетям развиваться.

Цитирование: Liao, Z., Zhang, J., Zhang, Y. et al. Shielding of the total electric field above building platforms near UHVDC transmission lines by grounded metal mesh. Sci Rep 16, 14522 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44471-y

Ключевые слова: ЛЭП УВПП, электрические поля на крыше, экранирование заземлённой металлической сеткой, безопасность платформ зданий, коронный разряд