2.3. Воздействие электромагнитного поля на персонал, выполняющий работы под напряжением
В Советском Союзе исследования воздействия электромагнитного поля на организм человека были начаты в 50-х годах в связи с проведением работ под напряжением с непосредственным прикосновением к токоведущим частям, а также в связи с необходимостью обеспечения безопасных условий работы на подстанциях 400-500 кВ.
Особенно широкое развитие такие исследования получили во второй половине 60-х годов, когда были обследованы значительные контингенты персонала, занятого эксплуатацией электроустановок 400—500 кВ, разработаны методы и приборы для контроля интенсивности электромагнитного поля на подстанциях и вблизи ВЛ, опробованы защитные средства и мероприятия. Проведенные работы позволили впервые в мировой практике решить проблему защиты персонала, обслуживающего электроустановки высокого напряжения. Были разработаны нормы и правила по охране труда при работах на подстанциях и ВЛ напряжением 400, 500 и 750 кВ.
При работах на электроустановках с непосредственным прикосновением к токоведущим частям персонал может подвергаться следующим видам воздействия:
непосредственному воздействию электрической составляющей электромагнитного поля;
воздействию токов смещения, протекающих через тело человека; воздействию импульсных токов, имеющих место в момент переноса потенциала провода на работающего;
непосредственному воздействию магнитной составляющей электромагнитного поля.
Непосредственное воздействие электрической составляющей электромагнитного поля.
Исследования, проведенные в различных научно- исследовательских институтах по охране и гигиене труда, показали, что электрическое поле вызывает определенные изменения в органах и клетках человека, которые зависят от напряженности поля и длительности пребывания в нем.
Напряженность электрического поля в непосредственной близости от проводов ВЛ 750 кВ может достигать 1900-2000 кВ/м, что на два порядка превышает принятые в СССР гигиенические нормативы, согласно которым без средств защиты и ограничения по времени работы могут выполняться при напряженности электрического поля, не превышающей 5 кВ/м (пороговое значение), а при напряженности более 25 кВ/м выполнение работ допускается только с применением средств щиты.
Гигиенические нормативы регламентируют напряженность поля в отсутствие человека. Однако в действительности имеет место существенное искажение электрического поля присутствующим в нем человеком.
При размещении человека вдали от токоведущих частей искажения и достаточной степени могут быть учтены, что дает возможность использовать в качестве нормируемого параметра напряженность неискаженностью электрического поля. В том случае, если человек располагается в непосредственной близости от токоведущих частей, искажение учесть практически невозможно, что влечет за собой необходимость применения другого нормируемого параметра. В качестве такого параметра наиболее целесообразно использовать напряженность электрического ноля на поверхности тела человека. В качестве допустимой напряженности следует принять максимальное значение, имеющее место в верхней части головы человека.
Для определения допустимых значений напряженности специалистами Союзтехэнерго* и Донбассэнерго были выполнены ее измерения на поверхности манекена высотой 1,8 м, обшитого электропроводящей тканью, заземленного и помещенного в электрическое поле, по конфигурации близкое к тому, в котором выполнялись медико-биологические исследования в процессе разработки гигиенических нормативов. Для создания электрического поля использовался конденсатор, образованный двумя пластинами, расположенными горизонтально. Результаты измерений напряженности электрического поля, кВ/м, на поверхности манекена при различных напряженностях неискаженного электрического ноля Е0 оказались следующими:
Е0, кВ/м |
5 |
10 |
15 |
Верхняя часть головы (темя) |
75 |
160 |
250 |
Правое плечо |
52 |
115 |
170 |
Левая лопатка .. |
24 |
55 |
80 |
Нижняя часть груди |
29 |
60 |
83 |
Живот |
9 |
20 |
29 |
Кисть левой руки |
17 |
33 |
49 |
Колено правой ноги |
9 |
19 |
26 |
Нижняя часть спины |
6,8 |
12 |
19 |
*Работы выполнялись инж. М.Д. Столяровым, канд. техн. наук В.В. Смекаловым, инж. В .И. Трошиным, ВЛ. Таловерьей.
Как видно, напряженность электрического поля на поверхности манекена значительно превышает напряженность неискаженного поля Е0. Максимальная напряженность, имеющая место в верхней части головы (на темени), может достигать значений \6Е0 и при пороговом значении Е0=5 кВ/м составляет 75 кВ/м.
Значения напряженности электрического поля на поверхности тела человека, которые имеют место при выполнении работ под напряжением без средств защиты, оценивались расчетным путем и определялись экспериментально. Согласно расчетам напряженность поля при контакте человека с проводом ВЛ 750 кВ находится в пределах 1000 - 6000 кВ/м. Однако из [11] известно, что по мере увеличения напряжения напряженность поля, достигнув начала коронирования, далее остается практически неизменной. Ориентировочно напряженность начала коронирования можно определить, используя формулу Пика [11]
где о - плотность воздуха, равная 1 при давлении 760 мм рт. ст. и температуре 25 °С; г0 - радиус провода, см; Ек — напряженность начала коронирования, кВ/см.
Подставляя вместо радиуса провода минимальный радиус закругления поверхности тела человека (1,5 см), получим напряженность начала коронирования Ек =3880 кВ/м. Для уточнения полученного значения напряженности были выполнены ее измерения на поверхности манекена, оклеенного фольгой и помещенного вблизи проводов экспериментального пролета ВЛ 750 кВ на опытном стенде в Донбассэнерго. Измерения выполнялись на потенциале провода из клетки Фарадея. Ниже приведены результаты измерений напряженности электрического поля, кВ/м, на поверхности манекена, расположенного вблизи проводов ВЛ 750 кВ:
|
Манекен в подвесном сиденье на удалении от провода, м |
Манекен на изолирующей лестнице на удалении от провода, м |
||
0 |
2 |
0 |
2 |
|
Середина голени |
420 |
460 |
1600 |
1700 |
Верхняя часть груди слева |
180 |
550 |
620 |
1100 |
Пах |
230 |
320 |
420 |
500 |
Правое колено |
810 |
1300 |
1000 |
1300 |
Правое плечо |
340 |
1410 |
500 |
1100 |
|
500 |
2100 |
680 |
1800 |
Нос |
680 |
2600 |
960 |
3200 |
Измерения показали, что напряженность электрического поля на поверхности манекена колеблется от 180 до 3200 кВ/м. При размещении манекена в подвесной монтерской кабине, состоящей из трубчатого каркаса, сиденья и сплошной металлической подставки для ног, напряженность несколько меньше, чем на манекене, находящемся на изолирующей лестнице. Это объясняется экранирующим эффектом конструкции, в которую помещен манекен. Расположение манекена на расстоянии 0 и 2 м от проводов соответствует положению электромонтера при выполнении работ на проводах и при переносе потенциала провода на электромонтера. В промежуточных положениях (0-2 м) напряженность на поверхности манекена находится между значениями, указанными выше.
В процессе проведения измерений также установлено, что коронирование наиболее острых частей манекена (нос, кончики пальцев) наблюдается при напряженности на них примерно 3900-4000 кВ/м, что хорошо согласуется с данными расчета.
Средства защиты, применяемые для работ под напряжением, должны обеспечивать условия, при которых остаточная напряженность на теле человека не превышала бы допустимую. При этом наиболее удобно защитные свойства устройств характеризовать коэффициентом экранирования по напряженности, КЕ > Ерасч/Еяоп, который определяет, во сколько раз средства защиты должны снижать напряженность на теле человека.