Электрическое поле промышленной частоты

1. 1 ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ

www.tyuiu.ru

2. 1.1 Влияния, создаваемые линиями электропередачи

www.tyuiu.ru

3. Влияния, создаваемые ЛЭП

ВЛИЯНИЯ, СОЗДАВАЕМЫЕ ЛЭП
В электрических цепях могут быть токи и напряжения:
- постоянные по величине и направлению;
- постоянные по направлению, но переменные по величине;
- периодически изменяющиеся по величине и направлению;
- импульсного характера.
Переменные токи и напряжения различной формы создают в
пространстве, окружающем электрические цепи, переменные электрические
и магнитные поля. Характер изменения этих полей соответствует характеру
изменения электрического напряжения и тока в рассматриваемой цепи.
3

4. Влияния, создаваемые ЛЭП

ВЛИЯНИЯ, СОЗДАВАЕМЫЕ ЛЭП
Если в проводе имеются переменные напряжения U и ток I, то
электрическое поле можно представить в виде силовых линий,
начинающихся в проводе и заканчивающихся на поверхности земли.
В земле электрического поля, создаваемого напряжением провода U,
нет, поэтому кабельные линии, проложенные в земле, электрическому
влиянию не подвержены.
Силовые линии магнитного
поля, создаваемого током I,
замыкаясь по концентрическим
окружностям вокруг провода,
проникают и в землю, поэтому
кабельные линии в земле, так же
как и воздушные, подвергаются
воздействию магнитного поля.
Силовые линии электромагнитного поля
4

5. Влияния, создаваемые ЛЭП

ВЛИЯНИЯ, СОЗДАВАЕМЫЕ ЛЭП
Трехфазные ЛЭП переменного тока подразделяются на симметричные и
несимметричные.
На рисунке представлены возможные схемы расположения проводов
трехфазной ЛЭП в пространстве.
В схеме, изображенной на рисунке а, суммарный вектор магнитной
индукции в центре треугольника (точка 0) в любой момент времени (при
симметричных токах IA, IB , IC) будет равен нулю.
В схемах на рисунках б и в это условие не соблюдается ни в одной точке
пространства, но при близости расположения проводов друг к другу эта
схема практически тоже симметрична.
Схемы расположения проводов симметричных трехфазных ЛЭП: по вершинам
равностороннего треугольника (а); в одной горизонтальной (б) и в одной
вертикальной (в) плоскостях
5

6. Влияния, создаваемые ЛЭП

ВЛИЯНИЯ, СОЗДАВАЕМЫЕ ЛЭП
Пример несимметричной ЛЭП трехфазного тока приведен на рисунке.
Так как расстояние между каждым проводом 1 и 2 и землей намного
больше, чем расстояние между проводами 1 и 2, эта линия относится к
несимметричным.
Несимметрия такой ЛЭП с точки зрения влияния на смежные сооружения
усугубляется тем, что ток, протекающий в земле, может находиться от
поверхности земли на глубине нескольких сотен метров.
Схема несимметричной трехфазной ЛЭП
6

7. Влияния, создаваемые ЛЭП

ВЛИЯНИЯ, СОЗДАВАЕМЫЕ ЛЭП
Для анализа электрического поля ЛЭП и электроустановок
промышленной частоты вообще можно применять законы электростатики.
Поле создается, по крайней мере, между двумя электродами (телами),
которые несут заряды разных знаков и на которых начинаются и
оканчиваются силовые линии.
Создаваемое
электроустановками
поле
неравномерно,
т.е.
напряженность его изменяется вдоль силовых линий несимметрично,
поскольку возникает между электродами различной формы, например
между токоведущей частью и землей или металлической заземленной
конструкцией.
Поле ЛЭП можно считать, кроме
того, плоскопараллельным, т.е. форма
его
одинакова
в
параллельных
плоскостях, называемых плоскостями
поля. В данном случае плоскости поля
перпендикулярны оси линии.
7

8. Влияния, создаваемые ЛЭП

ВЛИЯНИЯ, СОЗДАВАЕМЫЕ ЛЭП
В разных точках пространства вблизи электроустановок промышленной
частоты напряженность электрического поля имеет разные значения. Она
зависит от ряда факторов:
- номинального напряжения электроустановки;
- расстояния между точкой, в которой определяется напряженность поля,
и токоведущими частями;
- высоты размещения над землей токоведущих частей и интересующей
нас точки и т.п.
В качестве примера рассмотрим порядок определения напряженности
электрического поля, создаваемого трехфазной ВЛ с горизонтальным
расположением проводов.
Для упрощения примем допущение, что линия не имеет грозозащитных
тросов или они изолированы от опор. В результате тросы не оказывают
существенного влияния на электрическое поле проводов. При этом
расчетные значения напряженности поля будут завышенными по сравнению
с фактическими, что в итоге ужесточает требования безопасности и поэтому
допустимо.
8

9. Влияния, создаваемые ЛЭП

ВЛИЯНИЯ, СОЗДАВАЕМЫЕ ЛЭП
Вычисление напряженности
электрического поля вблизи ВЛ в точке Р
методом зеркальных изображений:
A, B, С – фазы (провода) линии; A’, B’, С’ –
их зеркальные изображения;
mА, mВ, mС – кратчайшие расстояния от
точки P до фаз линий;
nА, nВ, nС – кратчайшие расстояния от точки
P до зеркальных изображений фаз
Для учета влияния земли на величину потенциала проводов используется
метод зеркальных изображений. Этот метод основан на том
обстоятельстве, что влияние некоторого i-го провода над землей может быть
заменено влиянием двухпроводной линии, состоящей из i-го провода и
некоторого фиктивного провода с зарядом –τi, зеркально отраженного в
плоскости земли. При такой замене плоскость упомянутой двухпроводной
линии остается плоскостью нулевого потенциала.
Потенциал провода P, будет равен сумме потенциалов, создаваемых
каждым проводом влияющей ВЛ и его зеркальным изображением.
9

10. Влияния, создаваемые ЛЭП

ВЛИЯНИЯ, СОЗДАВАЕМЫЕ ЛЭП
Вычисление напряженности
электрического поля вблизи ВЛ в точке Р
методом зеркальных изображений:
A, B, С – фазы (провода) линии; A’, B’, С’ –
их зеркальные изображения;
mА, mВ, mС – кратчайшие расстояния от
точки P до фаз линий;
nА, nВ, nС – кратчайшие расстояния от точки
P до зеркальных изображений фаз
Напряженность электрического поля уединенного бесконечно длинного
прямолинейного проводника, заряженного равномерно по длине,
выражается зависимостью, В/м:
где τ – линейная плотность заряда провода, Кл/м;
ε0 = 8,85⋅10–12 Ф/м – электрическая постоянная;
m – кратчайшее расстояние от провода до точки, в которой определяется
напряженность, м.
10

11. Влияния, создаваемые ЛЭП

ВЛИЯНИЯ, СОЗДАВАЕМЫЕ ЛЭП
Известно
также,
что
вектор
напряженности электрического поля Е
совпадает с линией, соединяющей
интересующую нас точку с проводником
по кратчайшему расстоянию.
При этом, если проводник несет
положительный
заряд,
то
вектор
напряженности
Е
направлен
от
проводника, а при отрицательном заряде
– к проводнику.
Пусть в рассматриваемом примере провода ЛЭП, которые приняты
бесконечно длинными прямолинейными проводниками, расположены
вблизи плоской поверхности проводящей среды – земли. Поэтому поле
линии будет создаваться не только зарядами проводов, но и зарядами их
зеркальных изображений. При этом вектор напряженности суммарного поля
будет равен геометрической сумме векторов напряженностей полей всех
зарядов.
11

12. Влияния, создаваемые ЛЭП

ВЛИЯНИЯ, СОЗДАВАЕМЫЕ ЛЭП
Рассмотрим вначале одну фазу,
например фазу А, приняв заряд провода
положительным +τА, а заряд его
зеркального изображения отрицательным
–τА.
Модуль (т.е. длина, абсолютное
значение)
вектора
напряженности
электрического поля в некоторой Р,
обусловленного зарядом +τА, В/м:
a зарядом –τА,
Здесь mА и nA – кратчайшие расстояния от точки Р до провода (фазы) А и
его зеркального изображения соответственно, м.
12

13. Влияния, создаваемые ЛЭП

ВЛИЯНИЯ, СОЗДАВАЕМЫЕ ЛЭП
Теперь разложим векторы EА(+) и EА(–) на
их составляющие по горизонтали EА(+)x,
EА(–)x и вертикали EА(+)y, EА(–)y.
Модули этих векторов, как следует из
построения, равны, В/м:
где х – расстояние по горизонтали от оси линии до точки Р;
d – расстояние между осями соседних проводов;
Н – высота размещения провода над землей (при более точных
расчетах – над проводящим слоем грунта);
h – высота точки Р над землей (все расстояния в метрах).
13

14. Влияния, создаваемые ЛЭП

ВЛИЯНИЯ, СОЗДАВАЕМЫЕ ЛЭП
Путем сложения векторов EА(+)x и EА(–)x, а также EА(+)y и EА(–)y, получим
векторы EАx и EАy, которые являются соответственно горизонтальной и
вертикальной составляющими вектора напряженности поля фазы А (с учетом
ее зеркального изображения) в точке Р.
Векторы EА(+)x и EА(–)x имеют противоположные направления, поэтому
модуль их суммарного вектора EАx равен разности их модулей:
14

15. Влияния, создаваемые ЛЭП

ВЛИЯНИЯ, СОЗДАВАЕМЫЕ ЛЭП
Модуль вектора EАy равен сумме модулей векторов EА(+)y и EА(–)y, поскольку
они направлены в одну сторону:
15

16. Влияния, создаваемые ЛЭП

ВЛИЯНИЯ, СОЗДАВАЕМЫЕ ЛЭП
Заменив EА(+) и EА(–) их значениями из уравнений
получим
16

17. Влияния, создаваемые ЛЭП

ВЛИЯНИЯ, СОЗДАВАЕМЫЕ ЛЭП
Поскольку
рассматривается
ЛЭП
переменного
тока,
то
заряд
и
напряженности
электрического
поля
являются синусоидальными функциями
времени, то их можно записать в
комплексной форме.
Учитывая, что
где CA – емкость фазы A относительно земли, Ф/м;
UA – напряжение фазы А относительно земли (эффективное значение
фазного напряжения),
произведем замену в уравнениях, представленных выше.
17

18. Влияния, создаваемые ЛЭП

ВЛИЯНИЯ, СОЗДАВАЕМЫЕ ЛЭП
где k1, k2 – коэффициенты.
18

19. Влияния, создаваемые ЛЭП

ВЛИЯНИЯ, СОЗДАВАЕМЫЕ ЛЭП
Аналогично
можно
получить
выражения для горизонтальных и
вертикальных
составляющих
напряженностей полей двух других фаз В
и C.
Горизонтальная и вертикальная составляющие напряженности
суммарного поля, В/м, которые обусловлены зарядами всех фаз линии и их
зеркальными изображениями, равны
19

20. Влияния, создаваемые ЛЭП

ВЛИЯНИЯ, СОЗДАВАЕМЫЕ ЛЭП
Учитываем то, что для линий с
горизонтальным
расположением
проводов
а также то, что для симметричной трехфазной системы
где Uф – фазное напряжение линии, В;
– оператор, напряженность электрического поля, В/м.
20

21. Влияния, создаваемые ЛЭП

ВЛИЯНИЯ, СОЗДАВАЕМЫЕ ЛЭП
Подставим в это уравнение соответствующие значения и тогда для
трехфазной ЛЭП электропередачи с горизонтальным расположением
проводов можно получить:
21

22. Влияния, создаваемые ЛЭП

ВЛИЯНИЯ, СОЗДАВАЕМЫЕ ЛЭП
Отрезки m и n являются гипотенузами
соответствующих
прямоугольных
треугольников (см. рисунок) и определяются
следующими уравнениями, м:
22

23. Влияния, создаваемые ЛЭП

ВЛИЯНИЯ, СОЗДАВАЕМЫЕ ЛЭП
Высота расположения провода над
землей Н должна приниматься равной
фактической высоте размещения участка
(точки) провода, ближайшего к точке Р,
поскольку на формирование поля в этой
точке основное влияние оказывает
ближайший участок провода.
Эта высота, Н, определяется из
выражения
где Н – высота крепления провода на опоре,
м;
f = Нп – Н – стрела провеса провода, м;
Н0 – габарит линии (наименьшее
расстояние от проводов до земли), м;
х – расстояние по горизонтали от опоры
до интересующей точки А провода, м;
l – длина пролета линии, м.
23

24. Влияния, создаваемые ЛЭП

ВЛИЯНИЯ, СОЗДАВАЕМЫЕ ЛЭП
Емкость фазы трехфазной линии с горизонтальным расположением
проводов относительно земли на единицу длины линии C, Ф/м,
определяется следующим известным выражением:
где Hср – средняя высота подвеса проводов над поверхностью земли, м;
r – радиус провода, м.
Пренебрегая влиянием земли, т.е. полагая
Hcp >> d, получим упрощенное выражение, Ф/м:
24

25. Влияния, создаваемые ЛЭП

ВЛИЯНИЯ, СОЗДАВАЕМЫЕ ЛЭП
При расщепленных фазах, состоящих из n
проводов радиусом r0 каждая, при расстоянии
между ними (шаг расщепления) а, вместо r в
выражения
выше
подставляется
эквивалентный радиус rэкв, м:
где P – поправочный коэффициент.
При n = 2 и 3 коэффициент Р = 1,
а при n = 4 коэффициент Р = 1,09.
25

26. 1.2 Воздействие на биологические объекты

www.tyuiu.ru

27. Воздействие на биологические объекты

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ
Область распространения электромагнитных волн от источника излучения
условно разделяют на три зоны:
- ближнюю (имеющую радиус от источника менее 1/6 длины волны),
- промежуточную (расположенную на расстоянии ≈ 1/6 длины волны)
- дальнюю (на расстоянии от источника более 1/6 длины волны).
В ближней и промежуточной зонах электромагнитная волна еще не
сформирована, поэтому интенсивность ЭМП в этих зонах оценивается
раздельно напряженностью электрической Е (В/м) и магнитной Н (А/м)
составляющих поля.
27

28. Воздействие на биологические объекты

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ
Персонал, обслуживающий высоковольтные электроэнергетические
установки, находятся в ближней зоне (l < (1/6)λ) и подвергается воздействию
электромагнитных полей, причем основное воздействие оказывает
электрическая составляющая поля.
Допустимо считать, что при малых частотах, в том числе 50 Гц,
электрическое и магнитное поля не связаны, поэтому их рассматривают
раздельно, как и оказываемые ими влияния на биологический объект.
Воздействие ЭМП на человека состоит в следующем: в электрическом
поле атомы и молекулы, из которых состоит тело человека,
поляризуются. Полярные молекулы ориентируются по направлению
распространения ЭМП, появляются ионные токи.
Эффект воздействия электромагнитного поля на биологический объект
принято оценивать количеством электромагнитной энергии, поглощаемой
объектом при нахождении его в поле.
С увеличением напряженности ЭМП, продолжительности облучения и
частоты колебаний воздействие на человека возрастает.
28

29. Воздействие на биологические объекты

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ
Механизм биологического действия электрического поля на организм
человека изучен недостаточно. Предполагается, что нарушение регуляции
физиологических функций организма обусловлено воздействием поля на
различные отделы нервной системы. При этом повышение возбудимости
центральной нервной системы происходит вследствие рефлекторного
действия поля, а тормозной эффект – результат прямого воздействия поля на
структуры головного и спинного мозга. Считается, что кора головного мозга, а
также промежуточный мозг особенно чувствительны к воздействию
электрического поля. Предполагается также, что основным материальным
фактором, вызывающим указанные изменения в организме, является
индуцируемый в теле ток. При этом влияние самого электрического поля
значительно меньше.
Длительное воздействие ЭМП низкой частоты небольшой интенсивности
приводит к различным нервным и сердечно-сосудистым расстройствам
(головной боли, утомляемости, нарушению сна, боли в области сердца и т.п.).
29

30. Воздействие на биологические объекты

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ
Наряду с биологическим действием электрическое поле обусловливает
возникновение разрядов между человеком и металлическим предметом,
имеющим иной, чем человек, потенциал. Если человек стоит
непосредственно на земле или на токопроводящем заземленном основании,
то потенциал его тела практически равен нулю. В том случае, когда человек
изолирован от земли, его тело может оказаться под некоторым
потенциалом, достигающим иногда нескольких киловольт.
Прикосновение человека, изолированного от земли, к заземленному
металлическому предмету или человека, имеющего контакт с землей, к
изолированному от земли металлическому предмету сопровождается
прохождением через человека в землю разрядного тока, который может
вызвать болезненные ощущения. Такие прикосновения, как правило,
сопровождаются искровым разрядом.
В случае прикосновения к изолированному от земли металлическому
предмету большой протяженности (трубопровод, проволочная ограда на
деревянных стойках и т.п.) или большой площади (крыша деревянного
здания и пр.) ток, проходящий через человека, может достигать значений,
опасных для жизни.
30

31. Воздействие на биологические объекты

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ
Через
тело
человека,
находящегося
вблизи
действующих
электроустановок переменного тока, т.е. в области создаваемого ими
электрического поля, постоянно проходит в землю ток.
При этом, если человек не изолирован от земли, т.е. стоит в
токопроводящей обуви непосредственно на земле или проводящем
основании, соединенном с ней, ток будет стекать в землю через площадь
соприкосновения человека с землей.
Если же человек изолирован от земли (стоит на сухой доске, имеет на
ногах изолирующую (резиновую) обувь, поднимается по деревянной опоре
ЛЭП и т.п.), ток в землю будет стекать через емкостную связь между телом
человека и землей.
В обоих случаях при условии, что человек находится на одном и том же
месте и не слишком высоко над землей, значения тока практически
одинаковы. Значение тока, проходящего через человека, зависит от
номинального напряжения электроустановки, места нахождения человека
относительно токоведущих частей и земли и ряда других факторов.
31

32. Воздействие на биологические объекты

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ
Найдем выражение для этого тока, обозначив его через Ih для случая,
когда человек стоит непосредственно на земле в токопроводящей обуви.
Предварительно примем следующие условия и допущения:
- тело человека представляем равной ему по высоте и объему половиной
вытянутого эллипсоида вращения (овоида) с полуосями а и b, стоящей на
земле так, что большая полуось его перпендикулярна поверхности земли;
- материал эллипсоида однородный, его электрическая проводимость
равна средней проводимости тела человека;
- первоначально считаем, что полуэллипсоид
выполнен из непроводящего материала с
относительной диэлектрической проницаемостью
εr;
- электрическое поле до внесения в него
полуэллипсоида
является
однородным,
и
результирующее поле внутри непроводящего
полуэллипсоида также однородно;
вектор
напряженности
внешнего
электрического поля Е направлен вертикально, т.е.
вдоль большой полуоси эллипсоида.
32

33. Воздействие на биологические объекты

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ
Размеры полуэллипсоида, эквивалентного телу человека, определим из
условия, что они соответствуют высоте и объему тела человека среднего
роста: lh = 1,7 м и Vh = 0,068 м2.
Тогда длина большой полуоси а равна 1,7 м,
а длина малой полуоси b определяется из равенства
и составляет b = 0,14 м.
При этом выражение для расчета тока, проходящего через человека,
имеет вид
где Na – коэффициент деполяризации
эллипсоида вращения вдоль оси вращения (т.е.
оси а):
Получим
Тогда для человека среднего роста значение
тока равно Ih = 11,4·10–6·E.
33

34. Воздействие на биологические объекты

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ
Можно получить выражение для мощности электрического поля Рh, Вт,
поглощаемой полуэллипсоидом, т.е. телом человека. Эта мощность,
выраженная через плотность тока в полуэллипсоиде J, А/м2, его объем Vh, м3,
и удельное сопротивление тела ρ, Ом⋅м, равна
Полагая, с некоторым допущением, что
где S = π·b2 – площадь основания
полуэллипсоида, м2, и с учетом ранее полученного
выражения для тока Ih, получим
34

35. Воздействие на биологические объекты

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ
Степень
отрицательного
воздействия
электрического
поля
промышленной частоты на организм человека можно оценить по количеству
поглощаемой телом человека энергии электрического поля, по току,
проходящему через человека в землю, и, наконец, по напряженности поля в
месте, где находится человек. Все эти величины связаны между собой
простыми математическими зависимостями, поэтому безразлично, какую из
них принять за основу при нормировании по условиям безопасности для
человека.
Однако с точки зрения привычных представлений о физической сущности
явлений, возникающих в теле человека как в проводнике, находящемся в
электрическом поле, целесообразно при исследовании воздействия
электрического поля на организм, а также при соответствующих расчетах
использовать электрический ток, проходящий через человека.
Но как критерий безопасности для человека, находящегося в
электрическом поле промышленной частоты, необходимо использовать
напряженность поля в месте нахождения человека.
35

36. Воздействие на биологические объекты

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ
Дело в том, что значения тока, проходящего через человека, а
следовательно, и энергии, поглощаемой его телом, зависят от положения
тела относительно источника поля. При изменении положения тела (человек
повернулся боком, наклонился и т.п.) значение тока может измениться в 1,5–
2 раза, а энергии – в 2–4 раза при практически сохранившейся интенсивности
биологического воздействия
поля на человека. Кроме того, в
производственных условиях напряженность поля значительно проще
измерить, чем ток, проходящий через человека, и энергию, поглощаемую
телом.
Допустимое значение тока, длительно проходящего через человека и
обусловленного воздействием электрического поля, как показали
исследования и опыт работы в электроустановках, составляет примерно
50–60 мкА, что соответствует напряженности электрического поля на высоте
роста человека примерно 5 кВ/м.
Установлено также, что если при электрических разрядах, возникающих в
момент прикосновения человека к металлической конструкции, имеющей
иной, чем человек, потенциал, установившийся ток не превышает 50–60 мкА,
то человек, как правило, не испытывает болевых ощущений.
36

37. Воздействие на биологические объекты

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ
Гигиенические нормы времени пребывания человека без средств защиты
в электрическом поле электроустановок промышленной частоты
установлены действующими правилами в зависимости от напряженности
поля в зоне, где будет находиться человек, т.е. от напряженности поля, не
искаженного присутствием человека (см. таблицу).
Эти
нормы
обязательны
для
персонала,
обслуживающего
электроустановки 50 Гц сверхвысокого напряжения – 330 кВ и выше.
37

38. Воздействие на биологические объекты

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ
Согласно нормам пребывание персонала без средств защиты в
электрическом поле напряженностью до 5 кВ/м включительно может быть
сколь угодно длительным.
При большей напряженности вплоть до 25 кВ/м включительно
продолжительность пребывания в поле ограничивается.
Если требуется большая продолжительность пребывания в поле, чем
указано в таблице или если напряженность поля на рабочем месте
превышает 25 кВ/м, работы должны проводиться с применением средств
защиты от воздействия поля – экранирующих костюмов или экранирующих
устройств.
Защитные средства:
экранирующий костюм из токопроводящей ткани для защиты от
вредного воздействия электрического поля промышленной частоты
(50 Гц): 1 – капюшон; 2 – куртка; 3 – проводники, соединяющие
отдельные элементы костюма; 4 – брюки; 5 – сапоги; 6 – перчатки;
экранирующий козырек (экран) над
шкафом управления выключателем 500 кВ
38

39. Воздействие на биологические объекты

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ
При текущем санитарном контроле (не реже одного раза в год), а также в
случае приемки источников ЭМП или изменения их конструкции и режимов
работы, производится измерение параметров электромагнитного поля на
рабочих местах.
Измеренные значения сравниваются с нормативными по ГОСТ 12.1.00284 (Система стандартов безопасности труда. Электрические поля
промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к
проведению контроля на рабочих местах) и, если они не соответствуют, то
применяются меры защиты.
Допустимое время Т вычисляется по формуле:
где Т – допустимое время пребывания в ЭП при соответствующем уровне
напряженности, ч;
Е – напряженность ЭП в контролируемой зоне, кВ/м.
Например: Е = 10 кВ/м, Т = (50 / 10) - 2 = 3 ч.
39

40. Воздействие на биологические объекты

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ
Допустимое время пребывания в ЭП может быть реализовано
одновременно или дробно в течение рабочего дня.
При нахождении персонала в течение рабочего дня в зонах с различной
напряженностью ЭП время пребывания вычисляется по формуле:
где Тпр – приведенное время, эквивалентное по биологическому эффекту
пребыванию в ЭП нижней границы нормируемой напряженности, ч;
tЕ1...tЕn – время пребывания в контролируемых зонах с напряженностью
Е1...Еn;
ТЕ1...ТЕn – допустимое время пребывания в ЭП для соответствующих
контролируемых зон, ч.
Приведенное время не должно превышать 8 ч.
40

41. Примеры расчетов

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ
Пример.
Персонал, обслуживающий высоковольтные установки промышленной
частоты, в течение рабочего дня находится в зонах с различной
напряженностью электрического поля:
0,2 ч. при Е1 = 18 кВ/м, 0,5 ч. при Е2 = 10 кВ/м,
3,5 ч. при Е3 = 6 кВ/м и 2,8 ч. при Е4 = 4 кВ/м.
Определить, можно ли выполнять эти работы персоналом без средств
защиты?
Решение.
Вычисляем допустимое время пребывания людей в зонах с
напряженностью Е1... Е4 :
аналогично ТЕ2 = 3 ч, ТЕ3 = 6,3 ч.
Время нахождения в зоне, где Е4 = 4 кВ/м не рассчитывается, так как
допускается в остальное рабочее время напряженность электрического поля
не более 5 кВ/м.
41

42. Примеры расчетов

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ
Пример.
Персонал, обслуживающий высоковольтные установки промышленной
частоты, в течение рабочего дня находится в зонах с различной
напряженностью электрического поля:
0,2 ч. при Е1 = 18 кВ/м, 0,5 ч. при Е2 = 10 кВ/м,
3,5 ч. при Е3 = 6 кВ/м и 2,8 ч. при Е4 = 4 кВ/м.
Определить, можно ли выполнять эти работы персоналом без средств
защиты?
Решение.
ТЕ1 = 0,8 ч, ТЕ2 = 3 ч, ТЕ3 = 6,3 ч.
Вычисляется приведенное время, эквивалентное пребыванию людей в
ЭП напряженностью 5 кВ/м:
Приведенное время Тпр меньше 8 ч, поэтому персоналу допускается
выполнение работы без средств защиты.
42

43. 1.3 Защита человека от воздействия электрических полей

www.tyuiu.ru

44. Защита человека от воздействия электрических полей

ЗАЩИТА ЧЕЛОВЕКА ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ
Для защиты от электрических полей промышленной частоты необходимо
увеличить высоту подвеса фазных проводов ЛЭП.
Для защиты работающих на ОРУ и воздушных ЛЭП 330-750 кВ от
электрических полей промышленной частоты используются экраны по
ГОСТ 12.4.154-85 (Система стандартов безопасности труда. Устройства
экранирующие для защиты от электрических полей промышленной частоты.
Общие технические требования, основные параметры и размеры).
Экран выполняются в виде стальных канатов, металлических решеток или
сеток, закрепленных на раме из уголковой стали. Диаметр канатов и прутков
должен быть не менее 6 мм, расстояние между канатами должно составлять
500 мм, ячейки сетки экранов должны быть не более 50х50 мм.
Экраны должны быть заземлены путем присоединения к заземляющему
устройству или заземленному объекту.
В зависимости от назначения установлены типы экранирующих устройств,
указанных в таблице:
44

45. Экранирующие устройства для защиты работающих на ОРУ и ВЛ напряжением 330 - 750 кВ

ЭКРАНИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЗАЩИТЫ РАБОТАЮЩИХ НА
ОРУ И ВЛ НАПРЯЖЕНИЕМ 330 - 750 КВ
Размеры L и H принимаются равными
длине и высоте (с учётом фундамента)
выключателя
1 - стойка
2 - канат
3 - конструкция для крепления канатов
45

46. Экранирующие устройства для защиты работающих на ОРУ и ВЛ напряжением 330 - 750 кВ

ЭКРАНИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЗАЩИТЫ РАБОТАЮЩИХ НА
ОРУ И ВЛ НАПРЯЖЕНИЕМ 330 - 750 КВ
46

47. Защита человека от воздействия электрических полей

ЗАЩИТА ЧЕЛОВЕКА ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ
В качестве индивидуальных средств защиты от воздействия
электрических полей промышленной частоты открытых распределительных
устройств (ОРУ) и воздушных линий электропередачи применяются
индивидуальные экранирующие комплекты ЭП-1, ЭП-3 и ЭП-4 (спецодежда,
спецобувь, средства защиты рук, лица) по ГОСТ 12.4.172-2019 (Система
стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты от
электрических полей промышленной частоты. Комплекты индивидуальные
экранирующие. Общие технические требования. Методы испытаний).
47

48. Защита человека от воздействия электрических полей

ЗАЩИТА ЧЕЛОВЕКА ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ
Экранирующие
комплекты
спецодежды
создают
замкнутое
экранированное пространство (индивидуальную клетку Фарадея), позволяя
обеспечить практически любую заданную эффективность экранирования.
Комплекты ЭП-1 и ЭП-3 должны обеспечивать защиту человека от
непосредственного негативного воздействия ЭП ПЧ на организм человека и
от поражения электрическим током наведенного напряжения.
Комплекты ЭП-1 и ЭП-3 по усмотрению изготовителя могут обеспечивать
защиту человека от негативного воздействия искровых разрядов,
возникающих между комплектом и электропроводящими предметами,
находящимися под потенциалами, отличными от потенциала комплекта
(машины, механизмы, инструмент, приспособления и т. п.).
48

49. Защита человека от воздействия электрических полей

ЗАЩИТА ЧЕЛОВЕКА ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ
В состав комплектов ЭП-1 входят:
- экранирующая куртка с электропроводящим капюшоном;
- экранирующие брюки или полукомбинезон;
- электропроводящий накасник;
- электропроводящие перчатки;
- электропроводящая обувь;
- контактный зажим выравнивания/уравнивания потенциала.
49

50. Защита человека от воздействия электрических полей

ЗАЩИТА ЧЕЛОВЕКА ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ
Все электропроводящие элементы комплекта соединяются с помощью
электропроводящих контактных выводов (ЭПКВ).
При
приближении
к
проводу монтёр с помощью
потенциальной
штанги
переносит на кабину и свой
экранирующий
костюм
потенциал провода.
50

51. Защита человека от воздействия электрических полей

ЗАЩИТА ЧЕЛОВЕКА ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ
В состав комплектов ЭП-3 входят:
- экранирующая куртка с теплоизоляционной притачной и (или) съемной
подкладкой и электропроводящим капюшоном;
- экранирующие брюки или полукомбинезон с теплоизоляционной
притачной и (или) съемной подкладкой;
- электропроводящий накасник;
- электропроводящие перчатки и утепленные рукавицы;
- электропроводящая утепленная обувь;
- контактный зажим выравнивания/уравнивания потенциала.
51

52. Защита человека от воздействия электрических полей

ЗАЩИТА ЧЕЛОВЕКА ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ
Комплекты ЭП-4 летние и зимние должны обеспечивать защиту человека
от вредных факторов, входящих в перечень для комплектов ЭП-1 и ЭП-3, а
также от непосредственного негативного воздействия ЭП ПЧ с
напряженностью электрического поля на поверхности провода.
Комплекты ЭП-4 по усмотрению изготовителя могут обеспечивать защиту
человека от негативного воздействия искровых разрядов в момент переноса
потенциала провода под напряжением на комплект.
Комплекты ЭП-4 по усмотрению изготовителя могут обеспечивать защиту
человека от негативного воздействия аэроионов, образующихся вблизи
проводов ВЛ, находящихся под рабочим напряжением.
Комплекты ЭП-1, ЭП-3, ЭП-4, кроме защиты от ЭП ПЧ, могут при их
соответствии требованиям ГОСТ 12.4.283-2019 (пункт 4.9.6) обеспечивать
защиту от поражения электрическим током шагового напряжения при
работах на потенциале земли в аварийной ситуации.
52

53. Защита человека от воздействия электрических полей

ЗАЩИТА ЧЕЛОВЕКА ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ
В состав комплектов ЭП-4 летний входят:
- экранирующая куртка с электропроводящим капюшоном;
- экранирующие брюки или полукомбинезон;
- электропроводящий накасник;
- электропроводящие перчатки;
- электропроводящая обувь;
- электропроводящий экран (при необходимости работы под
напряжением на ВЛ от 220 кВ и выше);
- контактный зажим выравнивания/уравнивания потенциала.
53

54. Защита человека от воздействия электрических полей

ЗАЩИТА ЧЕЛОВЕКА ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ
В состав комплектов ЭП-4 зимний входят:
- экранирующая куртка с теплоизоляционной притачной и (или) съемной подкладкой и
электропроводящим капюшоном;
- экранирующие брюки или полукомбинезон с теплоизоляционной притачной и (или)
съемной подкладкой;
- электропроводящий накасник;
- электропроводящие перчатки и утепленные рукавицы;
- электропроводящая утепленная обувь;
- электропроводящий экран (при необходимости работы под напряжением на ВЛ от 220 кВ
и выше);
- контактный зажим выравнивания/уравнивания потенциала.
54