Тема 2.3 Параметры электромагнитных полей их нормирование. Снижение уровня электромагнитных полей в здании
Магнитное поле создается при движении электрических зарядов по проводнику.
Для характеристики величины электрического поля используется понятие напряженность электрического поля, обозначение Е, единица измерения В/м (Вольт-на-метр). Величина магнитного поля характеризуется напряженностью магнитного поля Н, единица А/м (Ампер-на-метр). При измерении сверхнизких и крайне низких частот часто также используется понятие магнитная индукция В, единица Тл(Тесла), одна миллионная часть Тл соответствует 1,25 А/м.
Электромагнитные волны характеризуются длиной волны, обозначение - l (лямбда). Источник, генерирующий излучение, а по сути создающий электромагнитные колебания, характеризуются частотой, обозначение - f.
Важная особенность ЭМП - это деление его на так называемую "ближнюю" и "дальнюю" зоны. В "ближней" зоне, или зоне индукции, на расстоянии от источника r < l ЭМП можно считать квазистатическим. Здесь оно быстро убывает с расстоянием, обратно пропорционально квадрату r -2 или кубу r -3 расстояния. В "ближней" зоне излучения электромагнитная волне еще не сформирована. Для характеристики ЭМП измерения переменного электрического поля Е и переменного магнитного поля Н производятся раздельно. Поле в зоне индукции служит для формирования бегущих составляющей полей (электромагнитной волны), ответственных за излучение. "Дальняя" зона - это зона сформировавшейся электромагнитной волны, начинается с расстояния r > 3l . В "дальней" зоне интенсивность поля убывает обратно пропорционально расстоянию до источника r -1.
Среди основных источников ЭМИ можно перечислить:
· Электротранспорт (трамваи, троллейбусы, поезда,…)
· Линии электропередач (городского освещения, высоковольтные,…)
· Электропроводка (внутри зданий, телекоммуникации,…)
· Бытовые электроприборы
· Теле- и радиостанции (транслирующие антенны)
· Спутниковая и сотовая связь (транслирующие антенны)
· Радары
· Персональные компьютеры
Провода работающей линии электропередачи создают в прилегающем пространстве электрическое и магнитное поля промышленной частоты. Расстояние, на которое распространяются эти поля от проводов линии достигает десятков метров. Дальность распространение электрического поля зависит от класса напряжения ЛЭП (цифра, обозначающая класс напряжения стоит в названии ЛЭП - например ЛЭП 220 кВ), чем выше напряжение - тем больше зона повышенного уровня электрического поля, при этом размеры зоны не изменяются в течении времени работы ЛЭП.
Дальность распространения магнитного поля зависит от величины протекающего тока или от нагрузки линии. Поскольку нагрузка ЛЭП может неоднократно изменяться как в течении суток, так и с изменением сезонов года, размеры зоны повышенного уровня магнитного поля также меняются.
Биологическое действие.Электрические и магнитные поля являются очень сильными факторами влияния на состояние всех биологических объектов, попадающих в зону их воздействия. Например, в районе действия электрического поля ЛЭП у насекомых проявляются изменения в поведении: так у пчел фиксируется повышенная агрессивность, беспокойство, снижение работоспособности и продуктивности, склонность к потере маток; у жуков, комаров, бабочек и других летающих насекомых наблюдается изменение поведенческих реакций, в том числе изменение направления движения в сторону с меньшим уровнем поля.
У растений распространены аномалии развития - часто меняются формы и размеры цветков, листьев, стеблей, появляются лишние лепестки. Здоровый человек страдает от относительно длительного пребывания в поле ЛЭП. Кратковременное облучение (минуты) способно привести к негативной реакцией только у гиперчувствительных людей или у больных некоторыми видами аллергии. Например, хорошо известны работы английских ученых в начале 90-х годов показавших, что у ряда аллергиков по действием поля ЛЭП развивается реакция по типу эпилептической. При продолжительном пребывании (месяцы - годы) людей в электромагнитном поле ЛЭП могут развиваться заболевания преимущественно сердечно-сосудистой и нервной систем организма человека. В последние годы в числе отдаленных последствий часто называются онкологические заболевания.
Санитарные нормы.Исследования биологического действия ЭМП ПЧ, выполненные в СССР в 60-70х годах, ориентировались в основном на действие электрической составляющей, поскольку экспериментальным путем значимого биологического действия магнитной составляющей при типичных уровнях не было обнаружено. В 70-х годах для населения по ЭП ПЧ были введены жесткие нормативы и по настоящее время являющиеся одними из самых жестких в мире. Они изложены в Санитарных нормах и правилах "Защита населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты"№ 2971-84. В соответствии с этими нормами проектируются и строятся все объекты электроснабжения.
Несмотря на то, что магнитное поле во всем мире сейчас считается наиболее опасным для здоровья, предельно допустимая величина магнитного поля для населения в России не нормируется. Причина - нет денег для исследований и разработки норм. Большая часть ЛЭП строилась без учета этой опасности.
На основании массовых эпидемиологических обследований населения, проживающего в условиях облучения магнитными полями ЛЭП как безопасный или "нормальный" уровень для условий продолжительного облучения, не приводящий к онкологическим заболеваниям, независимо друг от друга шведскими и американскими специалистами рекомендована величина плотности потока магнитной индукции 0,2 - 0,3 мкТл.
Принципы обеспечения безопасности населения.Основной принцип защиты здоровья населения от электромагнитного поля ЛЭП состоит в установлении санитарно-защитных зон для линий электропередачи и снижением напряженности электрического поля в жилых зданиях и в местах возможного продолжительного пребывания людей путем применения защитных экранов.
Границы санитарно-защитных зон для ЛЭП которых на действующих линиях определяются по критерию напряженности электрического поля - 1 кВ/м.
Границы санитарно-защитных зон для ЛЭП согласно СН № 2971-84
| Напряжение ЛЭП | 330 кВ | 500 кВ | 750 кВ | 1150 кВ |
| Размер санитарно-защитной (охранной) зоны | 20 м | 30 м | 40 м | 55 м |
К размещению ВЛ ультравысоких напряжений (750 и 1150 кВ) предъявляются дополнительные требования по условиям воздействия электрического поля на население. Так, ближайшее расстояние от оси проектируемых ВЛ 750 и 1150 кВ до границ населенных пунктов должно быть, как правило, не менее 250 и 300 м соответственно.
В пределах санитарно-защитной зоны ВЛ запрещается:
· размещать жилые и общественные здания и сооружения;
· устраивать площадки для стоянки и остановки всех видов транспорта;
· размещать предприятия по обслуживанию автомобилей и склады нефти и нефтепродуктов;
· производить операции с горючим, выполнять ремонт машин и механизмов.
Территории санитарно-защитных зон разрешается использовать как сельскохозяйственные угодья, однако рекомендуется выращивать на них культуры, не требующие ручного труда.
В случае, если на каких-то участках напряженность электрического поля за пределами санитарно-защитной зоны окажется выше предельно допустимой 0,5 кВ/м внутри здания и выше 1 кВ/м на территории зоны жилой застройки (в местах возможного пребывания людей), должны быть приняты меры для снижения напряженности. Для этого на крыше здания с неметаллической кровлей размещается практически любая металлическая сетка, заземленная не менее чем в двух точках В зданиях с металлической крышей достаточно заземлить кровлю не менее чем в двух точках. На приусадебных участках или других местах пребывания людей напряженность поля промышленной частоты может быть снижена путем установления защитных экранов, например это железобетонные, металлические заборы, тросовые экраны, деревья или кустарники высотой не менее 2 м.
Электрозащитные средства
[1] стр. 173-184
Классификация электрозащнтных средств.Персонал, обслуживающий электроустановки, должен быть снабжен всеми необходимыми электрозащитными средствами, обеспечивающими безопасность обслуживания таких электроустановок. Они служат для защиты людей от поражения электрическим током, от воздействия электрической дуги и электромагнитного поля. По характеру применения средства защиты подразделяют на две категории: средства коллективной защиты и средства индивидуальной защиты.
Электрозащитные средства ПБ подразделяют также на основные и дополнительные. Основными называют такие защитные средства, изоляция которых надежно выдерживает рабочее напряжение установки. С их помощью можно касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением. Дополнительные защитные средства не могут при определенном напряжении предохранять от поражения током, а лишь усиливают действие основного защитного средства и обеспечивают защиту от напряжения прикосновения, шагового, а также ожогов электрической дугой. Основные защитные средства применяют совместно с дополнительными.
К основным изолирующим защитным средствам при обслуживании электроустановок напряжением выше 1000 Вотносят: оперативные и измерительные штанги, изолирующие и токоизмери-тельные клещи, указатели напряжения, изолирующие устройства и приспособления для ремонтных работ, например, изолирующие лестницы, изолирующие площадки, изолирующие тяги, непосредственно соприкасающиеся с проводом щитовые габаритники, захваты для переноски гирлянд, изолирующие штанги для укрепления зажимов и для установки габаритников, изолирующие звенья телескопических вышек.
Основные защитные средства изготовляют из изоляционных материалов с достаточно устойчивыми диэлектрическими параметрами (фарфор, бакелит, эбонит, гетинакс, древесно-слоистые пластики, пластические материалы и т. п.). Можно применять дерево, проваренное в льняном или других высыхающих маслах. Применение парафина или других аналогичных веществ для пропитки дерева запрещается.
Материалы, поглощающие влагу (бакелит, дерево и др.), должны быть покрыты влагостойким лаком и иметь гладкую поверхность без трещин, отслоений и царапин. В электроустановках напряжением до 15 кВ разрешается применение штанг с фарфоровыми изоляторами в качестве изолирующей части и с удлинителями из сухого дерева и других изоляционных материалов.
К дополнительным защитным изолирующим средствам, применяемым в электроустановках напряжением выше 1000 В, относят: диэлектрические перчатки, боты, резиновые коврики, изолирующие подставки, переносные заземления, оградительные устройства, плакаты и знаки безопасности.
К основным защитным изолирующим средствам, применяемым в электроустановках напряжением до 1000 В,относят диэлектрические перчатки, инструмент с изолированными рукоятками, изолирующие клещи, указатели напряжения, изолирующие штанги.
Для проверки наличия напряжения в сети или электроустановках применяют специальные указатели напряжения, работающие по принципу протекания активного тока. Для проверки напряжения в электроустановках переменного тока напряжением до 500 В применяют специальные указатели напряжения ТИ-2, МИН-1, УИН-10, ИН-92 и др.
К дополнительным защитным изолирующим средствам, применяемым в электроустановках напряжением до 1000 В, относят диэлектрические галоши, диэлектрические резиновые коврики, оградительные устройства, изолирующие подставки, переносные заземления, плакаты и знаки безопасности.
В распределительном устройстве должен находиться комплект защитных средств, в который входят резиновые перчатки или рукавицы, резиновые боты или изолирующие подставки, резиновые коврики или дорожки, клещи для предохранителей, штанги, индикаторы напряжения, переносные заземления (закоротки), защитные очки.
Выдачу защитных средств в индивидуальное пользование оформляют записью в специальном журнале. В нем указывают дату выдачи, наименование защитных средств и расписывается получатель.
Для хранения защитных средств, закрепленных за распределительным устройством, при входе в него должно быть отведено специальное место, которое оборудуют крючками для развески штанг, переносных заземлений, предупредительных плакатов и шкафами для размещения перчаток, бот, ковриков, защитных очков, противогазов и указателей напряжения.
Электрозащитные средства нужно использовать по их прямому назначению вэлектроустановках напряжением не выше того, на которое защитные средства рассчитаны.
Все основные изолирующие защитные средства рассчитаны на применение их в закрытых или открытых распределительных устройствах и на воздушных линиях электропередачи только в сухую погоду. Использование этих защитных средств на открытом воздухе в сырую погоду (во время дождя, снега, тумана, измороси) запрещается.
В открытых распределительных устройствах в сырую погоду следует использовать изолирующие средства специальной конструкции, предназначенной для работы в таких условиях.
Перед каждым употреблением защитного средства персонал обязан убедиться в отсутствии внешних повреждений, удалить пыль, резиновые перчатки проверить на отсутствие проколов; проверить по штампу, для какого напряжения допустимо применение данного средства и не истек ли срок периодического его испытания. Пользоваться защитными средствами, срок испытания которых истек, запрещается, так как такие средства считаются непригодными.
Конструкция защитных средств.Для оперативной работы (производства измерений, очистки изоляции от пыли, установки разрядников) используют изолирующие штанги (рис. а). Эти штанги могут быть универсальными, т. е. иметь сменные головки, предназначенные для выполнения различных функций. Изолирующая штанга состоит из трех основных частей: рабочей части, изолирующей части, ручки-захвата. Рабочая часть состоит из укрепленного непосредственно на изолирующей части наконечника, имеющего форму, зависящую от назначения штанги. В измерительных штангах прибор для измерения относится к рабочей части штанги. Изолирующей частью штанги является участок от рабочей части до границы захвата.
Штанги при пользовании ими не заземляют, за исключением случаев, когда сам принцип устройства штанги или условия работы требуют ее заземления. При работе со штангами следует применять диэлектрические перчатки. Запрещается касаться изолирующей части штанги за упорным (ограничительным) кольцом.
В случае повреждения лакового покрытия штанги или других ее неисправностей работу следует прекратить, штангу отремонтировать и испытать.
Изолирующие клещи применяют для операций с предохранителями, надевания и снятия изолирующих колпаков и других аналогичных работ. Изолирующие клеши состоят из рабочей части (или губок), изолирующей части от губок до упора, ручки-захвата от упора до конца клещей.
В цепях напряжением выше 1000В при пользовании клещами нужно дополнительно пользоваться диэлектрическими перчатками.
Диэлектрические перчатки (рис. в) предназначены для работы в электроустановках только при условии изготовления их в соответствии с требованиями государственного стандарта. Перчатки, предназначенные для других целей (химические и др.), применять как защитное средство при работе в электроустановках не допускается.
Диэлектрические перчатки, выдаваемые для обслуживания электроустановок, должны быть нескольких размеров, позволяющих пользоваться ими обслуживающему персоналу. Длина перчатки должна быть не менее 350мм. Размер диэлектрических перчаток должен позволять надевать под них хлопчатобумажные или шерстяные перчатки для предохранения рук от холода при обслуживании открытых электроустановок.
Диэлектрические боты (рис. г) и галоши (рис. д) являются не только дополнительным защитным средством, но и защитным средством от шагового напряжения в электроустановках любого напряжения. Для применения в электроустановках допускаются только диэлектрические боты и галоши, изготовленные в соответствии с требованиями государственных стандартов. Внешний вид диэлектрических бот и галош (цвет, отсутствие лакировки или специальные отличительные знаки) должен отличаться от вида бот и галош, предназначенных для других целей. Для обслуживания электроустановок должны выдаваться боты и галоши нескольких размеров, предусмотренных государственным стандартом.
Диэлектрические коврики (рис ё) применяют в качестве дополнительного защитного средства в закрытых электроустановках любого напряжения при операциях с приводами разъединителей и выключателей и пускорегулирующей аппаратурой. В электроустановках напряжением до 1000В диэлектрические коврики (маты) можно заменять изолирующими подставками для электроустановок напряжением выше 1000В. В электроустановках напряжением до 1000В в качестве диэлектрических ковриков разрешается применять коврики, изготовленные из недиэлектрической резины, при условии, что они выдерживают испытательное напряжение. Диэлектрические коврики являются изолирующим средством лишь в сухом состоянии. Они должны изготовляться в соответствии с требованиями государственного стандарта размером не менее 50 х 50 см. Верхняя поверхность коврика должна быть рифленой.
Изолирующие подставки (рис. ж) применяют при производстве операций с предохранителями, пусковыми устройствами электродвигателей, приводами разъединителей и выключателей в закрытых электроустановках любого напряжения. Изолирующая подставка состоит из настила, укрепленного на опорных изоляторах. Изоляторы могут быть фарфоровыми или из пластических материалов.
|
Инструмент с изолированными рукоятками (рис. з) применяют в электроустановках напряжением до 1000В. Рукоятки инструмента должны иметь покрытие из влагостойкого нехрупкого изоляционного материала. Все изолирующие части инструмента должны иметь гладкую поверхность, не иметь трещин, излома и заусенцев. Изоляционное покрытие рукояток должно плотно прилегать к металлическим частям инструмента и полностью изолировать ту его часть, которая во время работы находится в руке работающего. Изолированные рукоятки должны снабжаться упорами и иметь длину не менее 10 см.
Токоизмерительные клещи предназначены для измерения переменного тока в одиночных проводниках без нарушения их целостности. Токоизмерительные клещи для электроустановок напряжением выше 1000В состоят из рабочей и изолирующей части (от рабочей части до упора) ручек-захватов (от упора до конца клещей). Рабочая часть клещей состоит из разъемного магнитопровода с обмоткой и съемного или встроенного амперметра, укрепленного на сердечнике.
Токоизмерительные клещи для электроустановок напряжением до 1000В могут состоять из рабочей части — разъемного магнитопровода, изолирующей части, являющейся одновременно корпусом прибора и ручкой-захватом. Клещи такой конструкции имеют измерительный прибор, встроенный в изолирующую часть, и одну ручку-захват для удержания клещей при измерении одной рукой. Упор может быть образован формой корпуса прибора или ручки-захвата и должен предотвращать во время измерения возможность прикосновении рукой к токоведущей части.
Указатели напряжения (рис. к) являются переносными приборами, основанными на свечении неоновой лампы при протекании через нее емкостного тока. Указатель напряжения, например УННУ-1 (универсальный), предназначен для проверки наличия или отсутствия напряжения в цепях напряжением 110... 660В переменного тока промышленной частоты и постоянного тока с одновременным указанием полярности.
При определении наличия или отсутствия напряжения указатели напряжения не следует заземлять. Исключение составляют указатели на напряжение 10кВ старых конструкций при работах с ними на деревянных опорах. В этих случаях если конструкция указателя не обеспечивает достаточного свечения при наличии напряжения, то указатель необходимо заземлить. Указатель, например УВНИ-10, обеспечивает надежную индикацию напряжения во всех электроустановках напряжением 6... 10 кВ, в том числе на ВЛ с деревянными и железобетонными опорами. Поэтому не нужно заземлять рабочую часть, тем более, что это приводит к ухудшению условий безопасности. Однако при ошибочном заземлении рабочей части аварии не произойдет, так как необходимую электрическую прочность обеспечивают изолирующие конденсаторы внутренней схемы указателя.
Указатель напряжения в процессе работы следует подносить к токоведущим частям электроустановки на расстояние, необходимое для появления свечения лампы. Прикосновение к токоведущим частям разрешают только в случае, когда проверяемая часть электроустановки не находится под напряжением. Для лучшего наблюдения за свечением лампы указатели напряжения при работе и ярком дневном свете на открытых распределительных устройствах, на воздушных линиях должны снабжаться специальными затеняющими колпаками.
Для защиты рук при работах с расплавленным металлом или расплавленной кабельной массой применяют рукавицы, изготовленные из трудновоспламеняемой ткани (льняного брезента и т.п.). Размеры рукавиц должны позволять натягивать их на рукава верхней одежды. Рукавицы должны плотно облегать рукав одежды во избежание затекания расплавляемого вещества. Длина рукавиц должна быть не менее 350 мм.
Защитные очки применяют при смене предохранителей, резке кабелей и вскрытии муфт на кабельных линиях, находящихся в эксплуатации, пайке, сварке (на проводах, шинах, кабелях и др.), варке и разогревании мастики и заливке ею кабельных муфт, вводов и т.п., работе с электролитом и при обслуживании аккумуляторной батареи, проточке и шлифовке колец и коллекторов, заточке инструмента и прочих работах, связанных с опасностью повреждения глаз.
Разрешается применять очки, выполненные в соответствии с требованиями государственного стандарта.
Очки должны быть закрытого типа с боковыми стеклами, иметь вентиляционные отверстия небольших размеров и защищенными гак, чтобы при сохранении вентиляции брызги жидкости или расплавленных веществ не проникали внутрь очковой камеры (вентиляционные отверстия должны быть защищены чешуйками и пр.). Между оправой и стеклами очков не должно быть щелей. Оправа металлическая или фибровая, плотно прилегает к лицу, причем для защиты кожи лица от давления и раздражения края оправы должны быть обшиты мягкой кожей или тканью. Переносица очков — эластичная, а для крепления очков на голове должны быть ленты из плотной тесьмы или кожи с застежками или резиновая стяжка.
Стекла защитных очков должны быть прозрачными и не иметь пузырьков, выпучивания и т. п.; стекла также должны быть тугоплавкими и устойчивыми к механическим воздействиям.
Для продолжительной работы поверхность стекол, обращенных к глазам, должна предварительно смазываться специальным составом, предохраняющим стекло от запотевания.
Переносные заземления являются наиболее надежным защитным средством при работе на отключенном электрооборудовании, кабельной или воздушной линии электропередачи в случае ошибочной подачи на них напряжения. С помощьк специальных проводников и зажимов они замыкают токоведущж части накоротко, одновременно заземляя их. При ошибочном включении напряжения такой короткозамкнутой и заземленной линии безопасность людей, работающих с токоведущими частями электроустановки, обеспечивается автоматическим отключением электроустановки с помощью выключателя или в результате перегорания плавких вставок предохранителей.
Переносные заземления изготовляют из гибкого медного провода с поперечным сечением жил, рассчитанным на термическую устойчивость при протекании токов короткого замыкания, но не менее 25 мм2. Этот провод имеет три специальных зажима в виде струбцин для присоединения их к трем фазам отключенной электроустановки и кабельный наконечник или струбцину для присоединения к шине заземления.
Одним из важнейших условий безопасного выполнения работ является обязательное ограждение опасной зоны. Опасны зоны могут быть постоянными и временными.
К постояннымотносят опасные зоны действия некоторых машин и механизмов.
Временнымиследует считать опасные зоны, возникающие на период продолжительностью до одних суток. К таким зонам относят места подъема или опускания крупных металлоконструкций или оборудования, высоковольтных испытаний и др. Постоянные опасные зоны ограждают штакетным барьером, окрашенным в красный цвет. На таких ограждениях через каждые 5... 10 м и по периметру должны обязательно быть вывешены запрещающие знаки. Для временных опасных зон применяют легкие переносные ограждения: щиты (ширмы), изолирующие накладки и колпаки ограждения — клетки, габаритники. Переносные щиты высотой 1,7 м изготовляют в виде сплошной поверхности их сухого дерева без металлических креплений. Они должны быть устойчивы, прочны и окрашены масляной краской. Решетчатые щиты допускается использовать только для ограждения проходов, входов в камеры и т.п.
Щиты следует устанавливать так, чтобы расстояние от них до токоведущих частей электроустановки было не менее 0,35 м при напряжении до 15кВ включительно и 0,6 м (при напряжении 15... 35 кВ). При установке щитов вблизи неотключенных токоведущих частей необходимо пользоваться диэлектрическими перчатками и изолирующими клещами.
К защитным средствам относятся специальные плакаты, служащие:
· для предупреждения об опасности приближения к частям, находящимся под напряжением;
· указания на подготовленность к работе места;
· напоминания о принятии мер безопасности;
· запрещения включения данного участка установки под напряжение.
По характеру применения плакаты бывают постоянные и переносные. По назначению различают предупреждающие, запрещающие, предписывающие, указательные плакаты (табл. 10.5).
Контроль за состоянием средств электрозащиты.Начальник цеха, службы подстанции, участка сети, мастер участка, в ведении которого находятся электроустановки или рабочие места, а в целом по предприятию главный инженер, несут ответственность за своевременное обеспечение персонала испытанными средствами защиты в соответствии с нормами комплектования, за правильное хранение и создание необходимого резерва, своевременность периодических осмотров и испытаний, изъятие непригодных средств и организацию учета средств защиты.
При обнаружении непригодности средств защиты, выданных для отдельной электроустановки, обслуживающий персонал обязан немедленно их изъять, поставить об этом в известность одного из работников, указанных выше, и сделать запись в журнале учета и содержания средств защиты или в оперативной документации.
За правильную эксплуатацию и своевременную отбраковку средств защиты отвечают лица, получившие их в индивидуальное пользование.