一种模拟特高压直流输电线路电场暴露的动物造模装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物模型制备领域，具体涉及一种模拟特高压直流输电线路电场暴露 的动物造模装置。
【背景技术】
[0002] 随着特高压直流输电工程的建设和居民对自身所处环境要求的不断提高，相关的 电磁环境影响备受关注。与交流输电线传输交变电流产生时变电磁场不同，直流输电线传 输稳恒电流产生的是OHz非时变电场（这部分电场通常被称为标称电场），同时对特高压直 流输电线，还存在由导线电晕放电产生的离子流场，两者叠加形成地面合成场强。在某些情 况下，地面合成场强甚至可以达到标称电场的3~3. 5倍。因此地面合成场强的增加和离 子电流的出现是特高压直流输电线路电磁环境区别于交流线路的重要原因之一。
[0003] 目前针对交流输变电设施产生的时变电磁场和直流输变电设施产生的静磁场生 物效应，国内外已有大量研宄，并在此基础上制定了相应的暴露限值。在直流电场方面，国 内外仅在人体对直流电场和所截获离子流感受方面有较为系统研宄，目前国际上尚未给出 频率为OHz的非时变电场（静电场）暴露限值，国内也仅有一行业标准《±800kV特高压直 流线路电磁环境参数限值》(DL/T 1088-2008)作为我国直流输电工程电磁环境评价暂行标 准。制订电磁环境评价标准必须有充分的科学依据，包括理论依据、动物实验依据、现场调 查和人群流行病学依据，从这个角度讲，目前上述标准制定依据特别是动物实验依据等还 很不充分，该标准成为国标甚至国际标准，还需进一步深入开展相关动物实验等科学研宄。
[0004] 一般而言，电场环境暴露动物造模既可在现场实际环境中开展，也可在实验室模 拟环境中进行。前者虽可以直接利用实际特高压直流输电线路产生的电场环境进行动物造 模，但无法排除诸如气象、其它有害气体等不利条件的影响，降低实验结论准确度。后者能 较好的控制变量，但需要设计一个能准确模拟特高压直流输电线下实际电场环境的装置。
[0005] 特高压直流输电线标称电场可通过加有一定电压的上下两块平行平板电极产 生。如Cieslar G等即采用了此种装置进行模拟特高压直流输电线电场暴露动物造模 (Compel-the International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering, 31 (4) : 1212-1223, 2012)，但该装置忽略了离子流场，不符 合特高压直流输电线下电场实际情况。
[0006] 另一方面，进行动物造模时需避免动物饲养装置对电场环境的影响。目前实验动 物饲养笼具按制作材料主要可分为塑料笼具和金属笼具，此二种笼具直接应用于特高压直 流输电线电场环境暴露动物造模，均会对电场环境造成较大影响。具体来说，塑料笼具上不 断吸附和累积的带电离子在笼内局部空间会产生很大强度、方向无规的附加的静电场，导 致与实际特高压输电线下动物曝露电场（特别是曝露电场方向）的显著不同，且影响笼内 动物暴露强度和剂量的确定。同时，带电离子在笼具上的吸附和累积还可能引起实验动物 暂态电击，对动物实验产生影响。此外，塑料笼具在电场中还会被极化，产生附加电场，影响 实际电场暴露强度。金属笼具则会在电场中产生感应电荷，导致严重的电场畸变。最后，目 前动物饮水瓶多以塑料制成，置于其中的动物饮水会被电场极化，动物饮用极化水后可能 会对实验结果产生影响。
【发明内容】
[0007] 本发明提供一种模拟特高压直流输电线路电场暴露的动物造模装置，解决了现有 技术中忽略离子流场而不符合特高压直流输电线下电场实际情况的技术问题。
[0008] 一种模拟特高压直流输电线路电场暴露的动物造模装置，包括直流离子流发生单 元、静电场发生单元、电压发生与控制单元以及动物饲养笼具；
[0009] 所述直流离子流发生单元包括：由上自下依次安装在绝缘支架上的电晕丝网、控 制栅网和地电位极板，所述地电位极板与接地导线相连以接地；
[0010] 所述静电场发生单元包括：安装于所述绝缘支架上且位于所述控制栅网和地电位 极板之间的若干个上极板网以及所述地电位极板，若干个上极板网间通过导线串联；
[0011] 所述电压发生与控制单元包括：分别连接所述电晕丝网、控制栅网和上极板网的 三个直流电源以及连接并控制三个直流电源的电压控制单元；
[0012] 所述动物饲养笼具设置于地电位极板上。
[0013] 本发明中，直流离子流发生单元和静电场发生单元共用一个地电位极板。
[0014] 本发明装置可同时产生离子流场和静电场，为了使本发明装置能同时进行不同电 场强度暴露的动物造模，提高造模效率，优选地，所有上极板网及地电位极板可拆卸式安装 于绝缘支架上，且所有上极板网及地电位极板的高度均可调。
[0015] 所有上极板网通过导线串联，当第三直流电源提供给各上极板网相同电压U时， 可通过分别调节各上极板网的距地电位极板距离d，从而同时获得不同的标称电场强度 $ ( ￡ = 7 同时，由于不同的上极板网下具有不同的电场强度E，故推动离子电荷流向 地电位极板的电场力大小也不同，从而可同时获得大小不同的离子流。同时，所述地电位极 板高度可调，三个直流电源的电压大小和极性也可通过电压控制单元调节，以控制离子流 场和静电场的强度和方向，从而有效模拟正、负极性特高压直流输电线路不同强度的电场 环境，满足不同的实验需要。
[0016] 本发明中所有上极板网及地电位极板可拆卸式安装于绝缘支架上，安装方式可采 用本领域中常规的可拆卸安装方式，例如，可以是在安装支架上开设竖向安装导孔，所有上 极板网及地电位极板的外侧均设置与安装导孔相配合的连接部件及紧固部件，当沿安装导 孔移动至所需高度时，拧紧紧固部件，实现所有上极板网及地电位极板在安装支架上的高 度可调。
[0017] 所有的上极板网设置于控制栅网与地电位极板之间的空间内，优选地，所有上极 板网由上至下呈阶梯状排列，且各上极板网的外径由上至下依次缩小。
[0018] 上极板网数目包括但不限于3个，可根据需同时进行电场暴露动物造模的标称场 强数目而设定，一般优选设置为3~10个，例如，当设置三层时，为方便安装，进一步优选 地，第一上极板网和第二上极板网为圆环形，第三上极板网为圆形，第二上极板网的外环外 径与第一上极板网的内环内径相同，第三上极板网的外径与第二上极板网的内环内径相 同。三个上极板网的面积相拼接后与地电位极板的尺寸相同。
[0019] 为保证电场均匀，且不受外界电场和邻近金属物体的干扰，优选地，所述静电场发 生单元还包括与上极板网数量对应的若干组均压环和若干组均压电阻，各组均压环平行设 置在对应的上极板网与地电位极板之间，各组均压电阻串联在对应的上极板网、均压环和 地电位极板之间。进一步地，各组均压环的外径与对应上极板网的外径相同。
[0020] 例如，当上极板网设置为三层时，由上至下分别为第一上极板网、第二上极板网和 第三上极板网，对应的各组均压环分别为第一均压环、第二均压环和第三均压环，对应的各 组均压电阻分别为第一均压电阻、第二均压电阻和第三均压电阻；第一均压环的外径与第 一上极板网的外径相同，所有的第一均压环相互平行且间隔一定距离安装于绝缘支架上， 位于第一上极板网与地电位极板之间，所有的第一均压电阻对应串联在第一上极板网、第 一均压环与地电位极板之间；第二均压环的外径与第二上极板网的外径相同，所有的第二 均压环相互平行且间隔一定距离安装于绝缘支架上，位于第二上极板网与地电位极板之 间，所有的第二均压电阻对应串联在第二上极板网、第二均压环与地电位极板之间；第三均 压环的外径与第三上极板网的外径相同，所