Лекция: Влияние полей на человека. Защитные мероприятия

При производстве работ на неотключенном оборудовании воздушных линий (BJI) и подстанций (ПС) персонал может подвергаться воздействию комплекса неблаго­приятных факторов производственной среды: электрических и магнитных полей (ЭП и МП) промышленной частоты; связанных с ЭП токов смещения и импульсных токов, имеющих место в момент выравнивания потенциалов тела человека и токопроводящих предметов. Существенное влияние могут иметь факторы ко­ронного разряда: электромагнитное излучение широкополосного спектра частот, озон и окислы азота, слышимый треск и ультра­звук.

Расчеты и измерения на электроэнергетических объектах (подстанциях, линиях электропередач и т.д.) показывают, что очень часто влияние ЭМП на человека превышает допустимое значение.

При несоответствии требованиям норм в зависимости от рабочего диа­пазона частот, характера выполняемых работ, уровня облучения и необходи­мой эффективности защиты применяют следующие способы и средства за­щиты или их комбинации: конструктивные меры, защита временем и рас­стоянием; уменьшение параметров излучения непосредственно в самом ис­точнике излучения; экранирование источника излучения; экранирование ра­бочего места; рациональное размещение установок в рабочем помещении; установление рациональных режимов эксплуатации установок и работы об­служивающего персонала; применение средств предупреждающей сигнали­зации (световая, звуковая и т.д.); выделение зон излучения; применение средств индивидуальной защиты.

Конструктивные меры. Снижения напряженности поля в рабочих зо­нах можно добиться целенаправленным конструированием ОРУ, а в некото­рых случаях и опор ЛЭП. Соответствующим выбором параметров (высота подвески провода над землей, сечение провода, шаг расщепления и т.д.) уже на стадии проектирования можно уменьшить потенциалы и напряженность электрического поля. Исходной величиной в этом случае является макси­мальная напряженность поля у поверхности провода, ограничиваемой коро­ной.

Защита временем предусматривает ограничение времени пребывания человека в рабочей зоне, если интенсивность облучения превышает нормы, установленные при условии облучения в течение смены, и применяется, ко­гда нет возможности снизить интенсивность облучения до допустимых зна­чений другими способами. Допустимое время пребывания зависит от интен­сивности облучения.

Защита расстоянием применяется, когда невозможно ослабить интен­сивность облучения другими мерами, в том числе и сокращением времени пребывания человека в опасной зоне. В этом случае увеличивают расстояние между источником излучения и обслуживающим персоналом. Этот вид защиты основан на быстром уменьшении интенсивности поля с расстоянием.

Наиболее эффективным и часто применяемым методом защиты от электромагнитных излучений является экранирование источника или рабочего места. Формы и размеры экранов разнообразны и соответствуют условиям применения.

Экраны делятся на отражающие и поглощающие. Защитное действие отражающих экранов обусловлено тем, что воздействующее поле наводит в толще экрана вихревые токи, магнитное поле которых направлено противо­положно первичному полю. Результирующее поле очень быстро убывает в экране, проникая в него на незначительную величину. Глубину проникнове­ния δ для любого заранее заданного ослабления поля L можно вычислить по формуле:

,

где μ и γ – соответственно, магнитная проницаемость (Г/м) и электрическая проводимость (См/м) материала.

На расстоянии, равном длине волны, ЭМП в проводящей среде почти полностью затухает, поэтому для эффективного экранирования толщина стенки экрана должна быть примерно равна длине волны в металле.

Для защиты от электрических полей воздушных линий электропередач необходимо выбрать оптимальные геометрические параметры линии (увели­чение высоты подвеса фазных проводов ЛЭП, уменьшение расстояния между ними и т.п.), что снизит напряженность поля вблизи ЛЭП в 1,6–1,8 раза.

Для открытых распредустройств рекомендуются экранирующие уст­ройства, которые в зависимости от назначения подразделяют на стационар­ные и временные. Выполняют их в виде козырьков, навесов и перегородок из металлической сетки на раме из уголковой стали. Экранирующие устройства необходимо заземлять. Применением заземленных тросов, подвешенных на высоте 2,5 м над землей под фазами соединительных шин ОРУ 750 кВ, уда­лось уменьшить потенциал в рабочей зоне на высоте 1,8 м, т.е. на уровне роста человека, с 30 до 13 кВ.

По значениям потенциала φh или напряженности поля Eh в зоне нахож­дения человека можно оценить значение проходящего через человека емко­стного тока, обусловленного электрическим полем, который в течение рабо­чей смены не должен превышать 50–60 мкА:

Ih = 10φh(мкА); Ih = 12Eh(мкА),

где φh в кВ, Ehв кВ/м.

Если ток больше указанных значений, то при длительной работе чело­века в этих условиях надо принимать меры, снижающие ток, а именно: ис­пользовать экранирующие костюмы и экранирующие устройства.

Отметим, что экранирующие устройства, предназначенные для защиты от электрических полей промышленной частоты и определяемые в основном соображениями механической прочности, могут оказаться малоэффективны­ми от воздействия магнитных полей, так как при частоте f=50 Гц электромагнит­ная волна проникает в медь на несколько сантиметров, и даже экран из фер­ромагнитного материала, у которого μ = 1000μ0, должен иметь толщину стенки не меньше 4–5 мм.

При выполнении ряда работ, например, по настройке и отработке аппа­ратуры, оператору неизбежно приходится находиться в зоне электромагнит­ных излучений иногда большой плотности потока мощности. В этих случаях необходимо пользоваться средствами индивидуальной защиты, к которым относятся комбинезоны, халаты из металлизированной ткани, осуществляю­щие защиту организма человека по принципу сетчатого экрана.

Для защиты глаз от ЭМИ предназначены защитные очки с металлизи­рованными стеклами типа ЗП5-80 (ГОСТ 12.4.013-75). Поверхность одно­слойных стекол, обращенная к глазу, покрыта бесцветной прозрачной плен­кой двуокиси олова, которая дает ослабление электромагнитной энергии до 30 дБ при светопропускании не ниже 75 %.

Для защиты персонала от действия электрического поля при работах в действующих электроустановках промышленной частоты сверхвысокого на­пряжения применяется экранирующий костюм, который изготавливается в виде комбинезона или куртки с брюками. В комплект костюма входят также металлическая или пластмассовая металлизированная каска, специальная обувь, рукавицы или перчатки, покрытые токопроводящей тканью. Все части экранирующего костюма соединяются между собой специальными проводниками для обеспечения надежной электрической свя­зи (рис.9.26).

Одной из последних разработок является создание новых экранирую­щих комплектов из новой экранирующей ткани улучшенного качества.

Электропроводность новой ткани достигается покрытием определен­ных тканей общего назначения электрохимическим способом, соединением ряда металлов (никель, железо, медь, кобальт), которые наносятся на активи­рованную сульфидами цинка, меди, железа, серебра и палладия поверхность основы. Покрытие обеспечивает хорошую адгезию и, соответственно, стой­кость. Эффективность защитных свойств новой электропроводящей ткани в 10–15 раз выше, чем у электропроводящих тканей, применявшихся ранее. По­этому новые экранирующие комплекты обеспечивают повышенную защиту от ЭП, независимо от его напряженности. Причем оптимальное сочетание защитных и гигиенических свойств достигается выбором основы (ткани об­щего назначения) с заданной плотностью.

Одним из практических способов уменьшения действия поля на персо­нал, обслуживающий ОРУ, является снижение напряженности поля с помо­щью заземленных тросов, которые подвешиваются в рабочей зоне под токоведущими проводами. При проектировании ОРУ необходимо аналитически оценить степень уменьшения потенциала защищаемой рабочей зоны в зави­симости от геометрических параметров заземленных тросов, их сечения, вы­соты подвески, числа тросов и т.д. В работе [24] приведено аналитическое выражение, позволяющее производить сравнительную оценку различных ва­риантов подвески тросов. Наиболее существенное влияние на уменьшение потенциала в рабочей зоне оказывают высота подвески заземленных тросов и расстояние между ними. Сечение их практически можно выбрать из расчета механической прочности.

Рис. 9.26. Экранирующий костюм: 1 – металлическая или металлизированная каска;

2 – комбине­зон из токопроводящей ткани; 3 – проводники, обеспечиваю­щие связь

между отдельными элементами; 4 – рукавицы из то­копроводящей ткани;

5 – ботинки с токопроводящими подошвами

Применением заземленных тросов, подвешенных на высоте 2,5 м над землей под фазами соединительных шин ОРУ 750 кВ, удается уменьшить по­тенциал в рабочей зоне на высоте 1,8 м с 30 кВ до 13 кВ.

Находят широкое применение защитные приспособления, предназначенные для работ, проводимых непосредственно на территории подстанции. К таким работам относятся: ревизия масляных выключателей, проверка и настройка релейной защиты, проверка изоляции цепей коммутации, измерение сопротивления заземляющей проводки. Приспособления и средства защиты этой группы представляют собой защитные сетчатые козырьки, закрепленные на конструкциях непосредственно над рабочим местом. С помощью таких козырьков можно снизить напряженность поля до нескольких киловольт на метр. Козырек может устанавливаться на время работы, а может являться и постоянной частью конструкции.