Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Защита от воздействия электромагнитных полей

Развитие техники неизбежно связано с применением все новых и новых источников электромагнитной энергии. Причем количество и мощность таких источников постоянно возрастает. Так, например, напряжение высоковольтных линий электропередачи уже достигло 1500 кВ, и рассматривается применение напряжения на переменном токе, равного 1800 кВ. Быстрыми темпами увеличивается количество новых аэропортов, а следовательно, и число радиолокационных станций различного назначения, появляются новые виды связи (мобильные телефоны), постоянно растет количество телевизионных каналов, расширяется использование компьютерной и бытовой (СВЧ-печи, стиральные машины, пылесосы и т. п.) техники [1, 2]. защита электрический поле экранирующий

Большая часть этого оборудования эксплуатируется вблизи крупных городов и в районах с высокой плотностью населения, непосредственно в жилых домах и на рабочих местах, где интенсивность и нагрузка электромагнитных полей может стать чрезмерной.

Поэтому вопросы, связанные с изучением природы электромагнитных полей (ЭМП), источников этих полей, профессиональной вредности и разработкой мер зашиты от них являются крайне важными. Актуальность этих проблем вызывает необходимость комплексных исследований электромагнитных полей во всем частотном диапазоне, поскольку электромагнитные излучения могут не только негативно влиять на здоровье человека, но и приводить к техногенным катастрофам (к пожарам и взрывам).

При несоответствии требованиям норм в зависимости от условий работы персонала, класса напряжения и местонахождения источников электрических полей (воздушные линии, открытые распределительные устройства, электроустановки и др.) применяют следующие способы и средства защиты: защиту временем, защиту расстоянием, уменьшение параметров излучения непосредственно в самом источнике излучения, защиту с помощью экранирующих устройств и экранирующей одежды.

1.1.2 Способ защиты временем

Защита временем предусматривает ограничение времени пребывания человека в рабочей зоне, если значение напряженности электрического поля превышает 5 кВ/м для электрических полей (ЭП) промышленной частоты и 20 кВ/м для электростатических полей, и применяется, когда нет возможности снизить напряженность до допустимых значений другими способами. Рассмотрим пример расчета указанного способа.

Пример. Определить приведенное время пребывания бригады монтеров в электрическом поле промышленной частоты, если работа предстоит в трех зонах с напряженностью Е₁ = 6 кВ/м, Е₂ = 20 кВ/м, Е₃ = 18 кВ/м в течение времени соответственно t₁ = 3,5 ч, t₂ = 0,1 ч, t₃ = 0,2 ч.

Вначале находим допустимые длительности пребывания в каждой зоне при существующих в них напряженностях:

Т₁ = - 2 = 6,3 ч;

Т₂ = - 2 = 0,5 ч;

Т₃ = - 2 = 0,8 ч.

Затем вычисляем приведенное время:

Т_пр = 8 = 8,044 ч.

Следовательно, за фактическое время пребывания человека в трех указанных зонах (3,8 ч) биологическое воздействие ЭП эквивалентно воздействию на человека ЭП напряженностью 5 кВ/м в течение 8,044 ч. Однако приведенное время не должно превышать восьми часов. Поэтому необходимо уменьшить фактическое время пребывания бригады монтеров в каком-либо электрическом поле, например, в поле с напряженностью Е₁ до t₁ = 3 ч. В этом случае приведенное время

Т_пр = 8 = 7,41 ч.

1.1.3 Способ защиты расстоянием

Защита расстоянием связана с уменьшением напряженности поля при удалении от источника. Такая защита применяется, когда невозможно ослабить значение напряженности поля другими мерами, в том числе и сокращением времени пребывания человека в опасной зоне. В этом случае увеличивают расстояние между источником излучения и обслуживающим персоналом.

При удалении же на расстояние, где напряженность поля меньше 5 кВ/м, человек оказывается вообще вне зоны влияния ЭП промышленной частоты, поэтому пространство у токоведущих частей, в котором Е > 5 кВ/м, принято называть зоной влияния. За пределами зоны влияния работы могут производиться без использования средств защиты и без ограничения по времени.

В отдельных случаях возможна комбинированная защита временем и расстоянием. В частности, допускается работать на земле:

· в зоне влияния воздушных линий (ВЛ) 400...500 кВ без ограничения времени в пределах 20 м от оси опоры любого типа и не более 90 мин при работе в пролете;

· в зоне влияния ВЛ 750 кВ не более 180 мин в пределах 30 м от оси промежуточной опоры и не более 10 мин при работе в пролете или вблизи анкерной опоры [2].

1.1.4 Конструктивные способы ограничения напряженности поля

Наиболее простым конструктивным способом ограничения напряженности поля под высоковольтными линиями является установка заземленных тросов под проводами линий. Тросы подвешиваются (с целью обеспечения безопасности перемещения под линиями различных механизмов) на высоте 4-4,5 м. Наиболее эффективна подвеска под каждым проводом линии двух тросов, разнесенных в горизонтальной плоскости. Однако тросовые экраны приводят к заметному удорожанию линии. Поэтому они, как правило, применяются только при пересечениях линией дорог. При этом тросы натягиваются между дополнительными железобетонными опорами.

Этот же способ уменьшения действия поля на персонал применяется и в открытых распределительных устройствах (ОРУ). Наиболее существенное влияние на уменьшение потенциала в рабочей зоне оказывает расстояние между тросами и высота их подвески. Здесь заземленные тросы подвешиваются в рабочей зоне под токоведущими проводами на высоте примерно 2,5 м. В частности, применением заземленных тросов, подвешенных на данной высоте под фазами соединительных шин ОРУ 750 кВ, удается уменьшить потенциал в рабочей зоне на высоте 1,8 м от 30 до 13 кВ [3, 5].

Уменьшения воздействия электрических полей можно добиться на стадии проектирования и оптимальным выбором геометрических параметров ВЛ и ОРУ. Так, при треугольном расположении проводов трехфазной высоковольтной линии передачи значительно сокращается ширина зоны, где напряженность достигает больших значений. Такое сокращение обусловлено прежде всего сильной компенсацией полей от всех фаз под проводом средней фазы. Однако треугольное расположение проводов требует увеличения высоты подвеса средней фазы, что влечет за собой увеличение высоты промежуточных опор и соответственно удорожание линии. Это решение может быть целесообразным только для населенных пунктов.

Снизить значение напряженности поля можно и путем увеличения высоты подвеса всех проводов линии, поскольку наибольшие напряженности поля (под крайними фазами) уменьшаются обратно пропорционально высоте подвеса провода в степени 1,5-1,6. Этот способ даже более (экономически) целесообразен, чем применение заземленных тросов [4], однако он также связан со значительным удорожанием линий электропередачи, поэтому его можно использовать лишь в отдельных частных случаях.

Ограничение напряженности поля под высоковольтными линиями может быть достигнуто и при использовании растительного массива под линиями. Хотя этот способ и не связан с изменением конструкции самих линий, он также может быть отнесен к техническим или конструктивным способам, поскольку связан с посадками и постоянным уходом за ними.

Снижение напряженности ЭП при наличии растительности происходит из-за того, что стволы и ветки деревьев и кустарников имеют довольно высокую проводимость в течение всего года (особенно в летнее время). В связи с этим при высоте древесно-кустарниковой растительности под проводами линии 4 м средняя напряженность поля в массиве под линией не превышает 1 кВ/м при отрицательных температурах и 0,01 кВ/м при положительных температурах [4]. Это обеспечивает экологическую безопасность людей под линиями.

1.1.5 Защита с помощью экранирующего устройства

Основным техническим средством защиты работающих от воздействия ЭМП является экранирование. Экранирующие устройства (экраны) в зависимости от их конструкции и размеров, а также от места и условий размещения могут служить индивидуальными или коллективными средствами защиты. В конструктивном отношении экраны представляют собой козырьки, навесы, перегородки, изготовленные из металлической сетки с ячейками не более 50ґ50 мм, укрепленные на стальной раме и надежно соединенные с контуром заземления.

Защитные свойства экранирующих устройств основаны на эффекте электростатической индукции. Суть этого эффекта заключается в том, что если внести заряженное или незаряженное проводящее тело во внешнее электрическое поле, то поле внутри проводящего тела исчезает. В пространстве вне тела внешнее поле изменяется. На поверхности тела наводятся (индуктируются) электрические заряды.

Если внесенное тело не было заряжено, то сумма наведенных на нем зарядов оказывается равной нулю. Эти заряды распределяются так, чтобы их поле внутри проводящего тела в точности скомпенсировало внешнее поле. Ничто не изменится, если проводящее тело будет полым - во всей полости тела поле также будет отсутствовать.

Если экран заземлить, то такой экран способен в равной мере защищать внешнее пространство от поля зарядов, помещенных внутри экрана, и от стороннего поля в какой-то части внешнего пространства (рис. 1.1).Ослабление стороннего ЭП в некоторой части внешнего пространства (между заземленным экраном и землей) происходит вследствие того, что разность потенциалов между заземленным экраном и землей равна нулю. Таким образом, напряженность ЭП в этой части пространства либо будет также равна нулю, либо резко уменьшится, что хорошо иллюстрируется рис. 1.1. При соответствующих размерах, форме и размещении экрана защищенное пространство может иметь незначительную напряженность поля и надежно защищать персонал от воздействия ЭП.

Экраны делятся на стационарные и переносные (подвижные или временные). Они должны обеспечивать снижение напряженности ЭП в защищаемом пространстве до 5 кВ/м и менее.

Стационарные экраны предназначены для защиты персонала при эксплуатационных работах: осмотрах оборудования, оперативных переключениях, ревизии масляных выключателей, проверке и настройке релейной защиты, проверке изоляции цепей коммутации, измерении заземляющей подводки. Их изготовляют из металла в виде плоских щитов: козырьков, навесов и перегородок.

Козырьки-экраны, навесы (рис. 1.2) изготовляют из металлической сетки с ячейками не крупнее 50ґ50 мм или из отрезков стального каната. Устанавливают их над рабочими местами, на которых производятся работы по управлению и обслуживанию аппаратов, у агрегатных шкафов, шкафов управления воздушных выключателей и т. д. Ширина козырька должна быть не менее ширины шкафа, а длина его выступающей части - не менее 1 м.

Навесы-экраны над пешеходными дорожками (рис. 1.3) изготовляют из стальных прутков, а также из отрезков стального каната, которые располагаются параллельно на расстоянии 10-20 см один от другого. Навесы устанавливают на высоте 2-2,5 м над землей над проходами, а также над участками ОРУ, с которых производят осмотр оборудования. Ширина навесов не менее 1,5 м, а их длина зависит от размеров защищаемого участка.

Временные (переносные, передвижные) экранирующие устройства применяют для защиты от воздействия ЭП персонала, выполняющего в течение определенного времени эксплуатационные, ремонтные или монтажные работы на участках действующей электроустановки, не защищенных стационарными экранами. Их изготовляют в виде переносных или передвижных (съемных) козырьков, навесов, перегородок, щитов, палаток и подобных им устройств из тех же материалов, что и стационарные экраны. Палатки и навесы можно изготовлять и из специальной металлизированной или обычной ткани (брезента), покрытой алюминиевой краской.

В качестве примера переносного экранирующего устройства приведем экран в виде экранирующего зонта (рис. 1.4). Экранирующий зонт изготовляется из металлизированной ткани и снабжается заземляющим проводником. Кроме того, в рукоятке зонта встроен шарнир, который обеспечивает возможность ориентировать зонт в пространстве в соответствии с напряженностью электрического поля, а сама рукоятка может выполняться в виде телескопической стойки.

Установка экранов, как временных, так и постоянных, должна осуществляться с соблюдением допустимых изоляционных расстояний до токоведущих частей: при 330 кВ - 3,5 м, при 500 кВ - 4,5 м, при 750 кВ - 6,4 м.

При этом стационарные экраны не должны препятствовать проезду машин и механизмов соответствующих габаритов.

1.1.6 Средства индивидуальной защиты работающих

Средством индивидуальной защиты является специальная экранирующая одежда: проводящий костюм, который предназначен для защиты человека от воздействия электрического поля в действующих электроустановках напряжением свыше 330 кВ.

Защитные свойства костюма основаны на принципе электростатического экранирования. Экранирующий костюм состоит из куртки и брюк (или из комбинезона), сшитых из специальной металлизированной ткани, представляющей собой обычное волокно с проводящей, чаще всего медной, гибкой сеткой, все части которой надежно соединены друг с другом (рис. 1.5). В комплект входят также экранирующий головной убор и специальная обувь.

Головной убор - металлическая или пластмассовая металлизированная каска, применяется в теплое время года; в зимнее же время используется шапка-ушанка с прокладкой из металлизированной ткани.

Специальная обувь - это кожаные ботинки с подошвой из электропроводящей резины, обеспечивающей хороший контакт с основанием, где стоит человек. Применяются также ботинки, сапоги и галоши, полностью изготовленные из такой резины.

Рис. 1.5. Экранирующий костюм: 1 - сетка; 2 - шлем; 3 - ботинки с проводящей подошвой; 4 - проводники, обеспечивающие связь между отдельными элементами костюма

Все части экранирующего костюма (головной убор, куртка, брюки и обувь) должны иметь между собой надежную электрическую связь (кроме того, костюм имеет специальный зажим для присоединения к заземляющему устройству). Костюм одевается на белье, чтобы человек был изолирован от него.

Экранирующие костюмы следует применять при работах, проводимых в открытых распределительных устройствах и на воздушных линиях электропередачи сверх- и ультравысоких напряжений вне области стационарных и временных экранирующих устройств, если напряженность поля на рабочем месте превышает 25 кВ/м или если продолжительность работы больше установленных норм. Кроме того, экранирующие костюмы необходимо использовать и при кратковременных работах (т. е. в пределах норм), если требуется подъем на оборудование или конструкции. Эта необходимость обусловлена тем, что при подъеме человека на оборудование или конструкцию без экранирующего костюма разрядный ток, стекающий с него в момент прикосновения к заземленному предмету, может вызвать болезненные ощущения и испуг человека и как следствие падение его с высоты.

Экранирующие костюмы запрещается применять в тех случаях, когда возможно случайное прикосновение к частям электрооборудования, которые находятся или могут оказаться под напряжением.

Костюм «Экран-2Б»

Предназначен для защиты от электромагнитного излучения радиочастотного диапазона и может использоваться на предприятиях авиационной промышленности и машиностроения, радиолокационных станциях специального назначения, для работников, обслуживающих объекты сотовой связи, а также в медицинских учреждениях.

Техническое описание

Изделие изготовлено из специальной технической ткани с металлической армированной нитью, которая вырабатывается в соответствии с техническим расчётом с шагом токопроводящей нити по основе и по утку не более [0,8Ч0,8] мм (клетка Фарадея). Костюм состоит из комбинезона, капюшона с пелериной, перчаток с крагами и носок. В комплект поставки входит щиток с наголовным креплением.

Костюм обеспечивает защиту от ЭМИ в широком интервале радиочастот.

Эффективность экранирования в диапазоне радиочастот

1.1.7 Организационные мероприятия

Огромное значение для защиты от воздействия ЭП имеют организационные мероприятия. Так, перед началом работ необходимо заземлять как отключенные, так и вновь монтируемые токоведущие и другие металлические части оборудования, поскольку заземленные части как бы становятся экранами и существенно уменьшают интенсивность ЭП.

Для улучшения степени естественного экранирования рабочих мест следует при работах в шкафах и ящиках так открывать их дверцы, чтобы они служили защитными экранами. Необходимо учитывать также то, что некоторое пространство около зданий и сооружений, находящихся в ЭП, может являться так называемой зоной экранирования (границы зоны определяются путем замеров), в пределах которой можно осуществлять работы без дополнительных средств защиты.

На территории ОРУ должны быть разработаны и обозначены маршруты передвижения персонала. Маршруты обозначаются с помощью специальных указателей, которые устанавливаются перед зонами с напряженностью электрического поля 15 кВ/м и вдоль маршрутов передвижения по ОРУ.

Для прохода людей под проводами ВЛ необходимо использовать зону вблизи опор, поскольку из-за экранирующего влияния конструкции опор напряженность электрического поля на расстоянии 2 м от опоры в 5-6 раз меньше, чем в середине пролета [6].

К работам в зоне влияния не должны допускаться машины и механизмы на резиновом ходу без заземляющей цепи, которая перед въездом на территорию ОРУ или в зону влияния линии электропередачи (ЛЭП) опускается до надежного соединения с землей. Сами машины должны иметь металлические кабины или козырьки, надежно соединенные с рамой или корпусом машины. При работе таких машин и механизмов в зоне влияния без передвижения они должны быть заземлены путем соединения рамы или кузова с заземляющим устройством электроустановки специальным проводником.

Размещено на Allbest.ru