Допустимая длительность пребывания в электрическом поле
| №п/п | Напряженность поля, кВ/м | Допустимая продолжительность, пребывая человека в течение суток в электрическом поле, мин | Примечание |
| Без ограничений | Нормативы по 2, 3, 4, 5 действительны при условии, что а) остальное время рабочего дня человек находится в местах, где напряженность электрического поля меньше или равна 5 кВ/м; б) исключена возможность воздействия на организм человека электрических разрядов |
Интенсивность электромагнитных полей и частот на рабочих местах должна соответствовать ГОСТ 12.1.006-84. “Электромагнитные поля радиочастот. Общие требования безопасности”.
Предельно допустимые плотности потока энергии (ППЭ) ЭМП (Вт/м2, мкВт/см2) в диапазоне частот 300 МГц-300 ГГц и время пребывания на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала, связанного профессионально с воздействием ЭМП (кроме случаев облучения от вращающихся и сканирующих антенн) приведены в табл. 2
Таблица 2
Предельно допустимые плотности потока энергии ЭМП
| Плотность потока энергии | Время пребывания | Примечание | |
| Вт/м2 | мкВт/см2 | ||
| До 0,1 | До 10 | Рабочий день | ------------ |
| От 0,1 до 1,0 От 0,1 до 10,0 | От 10 до 100 От 100 до 1000 | Не более 2 ч Не менее 20 мин | В остальное рабочее время плотность потока энергии не должна превышать 10 мкВт/ cм2 При условии пользования защитными очками. В остальное рабочее время плотность потока энергии не должна превышать 10 мкВт/ cм2 |
При наличии рентгеновского излучения или высокой температуры воздуха в помещении (выше 28°С) плотность потока энергии не должна превышать 0,1 Вт/м2 (10 мкВт/cм2), практически в течение рабочего дня.
Защита от электромагнитных полей (излучений) радиочастот.
Классификация методов.
Защита работающих (человека) от ЭМП РЧ осуществляется:
1. организационными мероприятиями.
К ним относятся: рациональное размещение оборудования, рабочих мест, выбор рациональных режимов работы оборудования, ограничение места и времени нахождения персонала в зоне воздействия ЭМИ РЧ (защита расстоянием и временем), обозначение и ограждение зон с повышенным уровнем ЭМИ РЧ и т.д.
2. техническими мероприятиями
(на них остановимся позже).
3. лечебно - профилактическими мероприятиями
Эти мероприятия осуществляются в целях предупреждения, ранней диагностики и лечения нарушений в состоянии здоровья работника, связанные с воздействием ЭМИ РЧ. Мероприятия включают предварительные при поступлении на работу и периодические медицинские осмотры работающих.
4. индивидуальными средствами защиты.
Средства индивидуальной защиты следует использовать в случаях, когда снижение уровней ЭМИ РЧ с помощью общей защиты не возможно. Если защитная одежда изготовлена из материала, содержащего в своей структуре металлический провод, она может использоваться только в условиях, исключающих прикосновение к открытым токоведущим частям установок.
К средствам индивидуальной защиты относятся защитные очки, щитки, шлемы, защитная одежда (комбинезоны, халаты и т.д.).
Способ защиты в каждом конкретном случае должен определяться с учетом рабочего диапазона частот, характера выполняемых работ, необходимой эффективности защиты.
Технические методы защиты классифицируются на:
Методы коллективной защиты.
Это уменьшение излучаемой мощности источника (генератора), дифракционные экраны, лесонасаждения, подъем антенн, секторное блокирование излучения сканеров.
2. методы локальной защиты:
- от внутренних излучений – это экранирование источников радиоизлучения, использование радиопоглощающих объемов;
- от внешних излучений – это использование радиопоглощающих объемов, экранирование стен и оконных проемов.
Рассмотрим некоторые методы защиты.
«Защита расстоянием» является наиболее простым и эффективным методом.
Для того, чтобы реализовать этот метод, помещение, в котором ведутся работы, должно быть достаточных размеров. Он применим для работников, которым при выполнении работы нет необходимости находиться вблизи источника ЭМИ, а также при дистанционном управлении.
Этот метод применяется и в том случае, если невозможно ослабить интенсивность облучения другими мерами, в том числе сокращением времени пребывания в опасной зоне. В этом случае прибегают к увеличению расстояния между излучателем и работающим.
Метод защиты временем состоит в уменьшении времени нахождения человека вблизи источников ЭМП. Метод применяется, когда нет возможности снизить интенсивность излучения до допустимых значений.
Способами снижения мощности излучения источника являются следующие.
1 способ. Замена мощного источника (генератора) менее мощным, если позволяет технология работ. Заметим, что уменьшение мощности в принципе может быть достигнуто непосредственной регулировкой генератора, однако в современных источниках или не предусмотрено регулирование или оно возможно в очень малой степени.
2 способ. Это применение специальных устройств, которые полностью поглощают или ослабляют в необходимой степени передаваемую энергию на ее пути от генератора к излучающему устройству (внутри последнего) или на выходе в пространство (где находятся люди).
В качестве специальных устройств применяют:
- поглощающие нагрузки( поглотители мощности) – эквиваленты антенн и нагрузки радиоаппаратуры;
- ослабители мощности – аттенюаторы.
Эквиваленты антенн и нагрузки радиоаппаратуры представляют собой отрезки коаксиальных или волноводных линий, частично заполненных поглощающими материалами, которые отражают незначительную долю энергии излучения. Энергия излучения поглощается в заполнителе, преобразуясь в тепловую энергию.
Заполнителем могут быть: графит чистый или в смеси с цементом, песком, резиной; пластмассы; порошковое железо в керамике; дерево; вода или другие материалы.
1. коаксиальный эквивалент 2. волноводный эквивалент
Интенсивность излучения с помощью поглощающих нагрузок может быть ослаблена до 60 дБ и более. Например, генераторы имеют поглощающие нагрузки и ослабители.
Аттенюаторы применяют для понижения уровня мощности до необходимого значения и разделяются на два вида:
- переменные (у них мощность на выходе можно плавно регулировать)
- постоянные (степень ослабления у них является постоянной).
Эти устройства работают на принципе поглощения электромагнитных колебаний; поглощаются материалами с большим коэффициентом поглощения. Это резина, полистирол и др. материалы.
постоянный аттенюатор переменный аттенюатор
«Нож» изготавливают из диэлектрика, покрытого металлической пленкой. «Нож» помещают параллельно электрическим силовым линиям электромагнитного поля. Регулировка производится погружением «ножа» в волновод, вследствие чего увеличивается поглощение энергии диэлектриком аттенюатора.
С помощью аттенюаторов может быть достигнуто снижение уровня мощности в пределах от 0 до 120 дБ. В основном выпускают аттенюаторы диапазонов УВЧ и СВЧ.
Для отвода из линии передачи части высокочастотной мощности, проходящей по линии, и для связи линии передачи с измерительными приборами служат направленные ответвители (дают ослабление мощности на 20-60 дБ). Они являются встроенными элементами ВЧ трактов станций.
Весьма эффективным и часто применяемым методом защиты является установка экранов.
Экраны представляют собой преграды на пути излучения. Экраны бывают отражающие и поглощающие.
Отражающие экраны делают из хорошо проводящих металлов – алюминия, стали, лучше – из меди и латуни.
Экраны могут быть замкнутыми (полностью изолируют излучающее устройство или защищаемый объект) или незамкнутыми.
Формы и размеры экранов разнообразны, т.е. экранировать можно источник излучения или рабочее место. Экраны выполняются из сплошных или сетчатых листов.
Допустим экран – сплошной металлический лист.
Этот экран обладает высокой отражательной и некоторой поглотительной способностью.
Толщину экрана (листа), необходимую для ослабления излучения, можно определить по формуле:
,
где L – заданное ослабление излучения экраном (абсолютная величина), дБ;
- частота экранируемого поля, Гц;
m - магнитная проницаемость металла экрана, Гн/м («Генри» - единица индуктивности);
s - проводимость металла экрана, 1/Ом·м.
Для оценки функциональныхкачеств экрана используют понятие эффективности.
На практике эффективность (иначе ослабление, даваемое экраном) рассчитывают по формулам:
ЭЕ=Е2/Е1, ЭН=Н2/Н1, ЭI=I2/I1, L(дБ)=10lgI2/I1=10lgP2/P1,
где ЭЕ, ЭН, ЭI – эффективность экрана по Е, Н,I;
L - ослабление экраном в дБ;
Е1 и Е2 – напряженности электрического поля в данной точке при отсутствии экрана и при наличии экрана, В/м;
Н2 и Н1 - напряженности магнитного поля в данной точке при отсутствии экрана и при наличии экрана, А/м;
I1 и I2 – плотность потока энергии в данной точке при отсутствии экрана и при наличии экрана, ВТ/м2;
Р1- мощность экранируемого излучения в данной точке, ВТ.
Р2- мощность излучения в данной точке после экрана, ВТ;
Сплошной металлический экран толщиной порядка длины волны воздействующего поля практически непроницаем для поля. Достаточно густая металлическая сетка обладает почти такими же свойствами.
Поглощающий экран (преграда) представляет собой экран, в котором имеется элемент или покрытие из материала, поглощающего радиоволны; отражение от экрана - весьма мало.
Данные экраны применяют в тех случаях, когда отраженное от экрана излучение мешает работе экранируемой установки или направляется на рабочие места.
Рассмотрим схемы экранирования антенн.
1 – источник излучения;
2 – экран;
3 – радиопоглощающее покрытие;
4 – рабочее место.
Исходя из прочности экранов, экраны должны изготовляться толщиной не менее 0.5 мм из листового материала с высокой электропроводностью. Смотровые окна и другие технологические отверстия экранируют густой металлической сеткой с ячейками не более 4х4 мм. Экран должен заземляться. Швы между отдельными листами экрана или сетки выполняются сваркой, пайкой и т.д., чтобы обеспечить надёжный контакт между элементами.
Заземлённые экраны применяют в виде замкнутых камерили шкафов, окружающих антенны, установки; в виде кожухов, щитов (ширм), устанавливаемых на пути излучения. Во всех случаях экраны должны быть замкнутыми.
Отражающие экраны выполняются из металлических листов, сетки, ткани с микропроводом и др. Например, листовая сталь толщиной 1,4 мм даёт ослабление 100дБ; фольга алюминиевая толщиной 0,08 мм – 80дБ; сетка стальная тканая толщиной 0,3-1,3 мм – 30дБ; ткань металлизированная «Восход» - 40-65дБ и т.д.
Металлы отражают практически всю падающую на них энергию электромагнитной волны. Существенное отражение имеет место и от многих других веществ. Отражённая энергия может увеличивать интенсивность облучения людей. Поэтому для уменьшения отражённой энергии все отражающие предметы покрываются материалами, которые обладают незначительной отражающей и большой поглощающей способностями.
Отсюда, если отражённая от экрана радиоволна направляется на рабочие места, то облучаемые поверхности экрана следует покрыть радиопоглощающим материалом. Во всех случаях в помещении не должны быть посторонние металлические предметы.
Радиопоглощающие материалы.
Эти материалы созданы искусственно. Их используют для поглощения электромагнитных волн и в средствах защиты от воздействия ЭМП.
По принципу действия радиопоглощающие материалы делятся на две группы :
- объёмные поглотители
- резонансные поглотители
В объёмных поглотителях используется объемное поглощение электромагнитной энергии за счёт внесения электрических или магнитных потерь.
Материалы этой группы состоят из основы и наполнителя. В качестве основы используют каучуки, пенопласты, поролон и другие органические материалы. В материал–основу вводят проводящие добавки (наполнители) – порошок графита, угольной и ацетиленовой сажи, порошки карбонильного железа, феррита, тонкие металлические волокна и т.п. Количество наполнителя достигает 40%. (при дальнейшем увеличении наполнителя мощность поглощенной энергии уменьшается за счет увеличения отражения от металлических добавок).
Характеристики этой группы – высокое поглощение энергии, малый коэффициент отражения в широком диапазоне частот, относительно большие массогабаритные параметры.
Резонансные поглотители представляют собой композицию из слоев диэлектрика и проводящих пленок металла, которые чередуются. Толщина диэлектрика составляет четверть длины волны падающего излучения или кратна нечетному числу λ/4.
Принцип действия таких систем основан на интерференции падающей волны и образовании в них стоящих волн.
Характеристики этой группы – низкий коэффициент отражения, малая масса, компактность и недостаточно широкий диапазон частот.
d ≈ λ/4 - толщина диэлектрика.
В ряде случаев применяются комбинированные материалы(сочетание резонансных и объемных поглотителей).
Радиопоглощающие материалы обычно отражают примерно 1 % падающей на них энергии (до 0.01- 0.001% в некоторых случаях). Максимальная плотность поглощаемой мощности зависит от свойств материала – основы (каучук, поролон и т.д.)
Радиопоглощающие материалы изготавливаются в виде пенопластов, тонких листов, рыхлой сыпучей массы. Большинство из них невоспламеняющиеся и огнестойкие.
Производственные помещения, где ведутся работы по настройке, регулировке и испытаниям радиотехнических установок
Это должны быть специальные помещения.
Требования, которым должны удовлетворять эти помещения, следующие:
1. Это отдельное, специально выделенное помещение, изолированное от других помещений данного здания.
2. Лучше, чтобы у помещения было как можно меньше смежных помещений. Подходят угловые помещения первых и последних этажей здания.
3. Помещение устраивается таким образом, чтобы излучение практически не проникало через стены, перекрытия, проемы, двери.
Толщина стен и перекрытий таких помещений должна определяться расчетным путем исходя из мощности установок и поглощающих свойств строительных материалов. С точки зрения способности поглощать энергию наиболее подходящими являются шлакобетон, изделия из него, а также кирпич.
Например, кирпичная стена толщиной 70см дает ослабление потока мощности 16-21дБ, деревянная перегородка толщиной 15 см – 8-12дБ, фанера толщиной 0.4 см – 1-2дБ, окна с двойными рамами, стекло силикатное – 7-13дБ и т.д.
Материалы стен, перекрытий зданий, в том числе и окрасочные материалы, обладают различной поглотительной и отражательной способностью. Причем чем больше материал поглощает энергию, тем меньше он ее отражает. Например, известковое покрытие обладает весьма малой отражательной способностью. Поэтому для уменьшения отражений радиоволн обратно в помещение его стены и потолок целесообразно покрывать известковой или меловой краской. Масляная краска создает гладкую поверхность, которая отражает до 30% энергии ЭМИ сантиметрового диапазона. Если стены и перекрытия помещения не обеспечивают требуемого поглощения энергии излучения, то их следует дополнительно облицовывать экранирующими или поглощающими материалами.
При направленной антенне достаточно покрыть этими материалами только облучаемые ею участки стен и перекрытий.
4. Металлические предметы не должны занимать в помещении более 20-30% его площади.
5. Помещение должно быть оборудовано световыми сигнальными устройствами, предупреждающими о работе с ЭМИ.
При испытаниях технологического, радиотехнического и СВЧ оборудования часто используют полностью экранированные помещения, стены и потолок которых покрыт металлическим листом, облицованным поглощающими материалами. Такая экранировка полностью исключает проникновение электромагнитных волн в окружающую среду. Обслуживающий персонал при этом пользуется индивидуальными средствами защиты.
Экранирование смотровых окон, приборных панелей проводится с помощью радиозащитного стекла. Вентиляционные жалюзи экранируются металлической сеткой.
На практике многие методы защиты сочетаются, что дает наибольший эффект защиты.
Приборы измерения электромагнитного излучения диапазона радиочастот.
В практике измерения электромагнитного излучения диапазона радиочастот в настоящее время используется широкий спектр измерительной аппаратуры, применяемой для измерения напряженности электрического и магнитного полей (ближняя зона) и плотности потока энергии (дальняя зона).
Для измерения напряженности электрического поля в диапазоне 0,5 – 50 кВ/м можно применять отечественный прибор ИМЭП-50.
Для диапазона напряжений 50 – 12000 В/м применяются приборы ПЗ-25 и ПЗ-26.
Для измерения напряженности магнитного поля в диапазоне 1 – 1000 А/м используется отечественный прибор ИНМП-50.
Измерение плотности потока энергии производят с помощью приборов ПЗ-15, ПЗ-16, ПЗ-17, радар-тестеров ГКЧ-14, ТКЧ-3А и т.д.
Для измерения показателей ближней зоны электромагнитного поля применяется отечественный прибор «ЭЛОН» и изготовленный в Германии NFM-1 фирмы «Прецитроник».
Государственным научно-производственным предприятием «Циклонтест» г. Фрязино Московской области разработан комплект приборов контроля электромагнитных излучений от ПВЭМ и ВДТ.
Для измерения плотности потока энергии в диапазоне СВЧ применяются приборы М3-22А и М4-2, а также ПЗ –13, ПЗ-9, которые позволяют проводить измерения в пределах 0,02 – 316 мВ/см2.
Защита окружающей среды от воздействия ЭМП полей промышленной частоты.
Для защиты окружающей среды от воздействия ЭМП промышленной частоты методы защиты расстоянием и временем являются основными.
При сооружении радиотехнических объектов метод защиты расстоянием сводится к созданию санитарно-защитных зон и зон ограничений.
Размеры зон ограничений и санитарно-защитной зоны выбирают по методикам, представленным в Приложении правил СН 2963 – 84 (можно использовать СН245 – 71).
Вдоль трассы ВЛ, проходящей через населенную местность, границу санитарно-защитной зоны выбирают в соответствии с размерами, представленными в СН.
Приведем примеры:
Таблица 3