Вплив електромагнітного поля на персонал - Ремонт ПЛ під напругою
2.3. Вплив електромагнітного поля на персонал, який виконує роботи під напругою У Радянському Союзі дослідження впливу електромагнітного поля на організм людини було розпочато у 50-х роках у зв'язку з проведенням робіт під напругою з безпосереднім дотиком до струмоведучих частин, а також у зв'язку з необхідністю забезпечення безпечних умов роботи на підстанціях 400–500 кВ. Особливо широкий розвиток такі дослідження отримали у другій половині 60-х років, коли було обстежено значні контингенти персоналу, зайнятого експлуатацією електроустановок 400—500 кВ, розроблено методи та прилади для контролю інтенсивності електромагнітного поля на підстанціях та поблизу ПЛ, випробувані захисні засоби та заходи. Проведені роботи дозволили вперше у світовій практиці вирішити проблему захисту персоналу, який обслуговує електроустановки високої напруги. Було розроблено норми та правила з охорони праці при роботах на підстанціях та ПЛ напругою 400, 500 та 750 кВ. Під час роботи на електроустановках з безпосереднім дотиком до струмоведучих частин персонал може піддаватися наступним видам впливу: безпосередньому впливу електричної складової електромагнітного поля; впливу струмів усунення, що протікають через тіло людини; впливу імпульсних струмів, що мають місце в момент перенесення потенціалу дроту на працюючого; безпосередній дії магнітної складової електромагнітного поля.
Безпосередній вплив електричної складової електромагнітного поля.
Дослідження, проведені в різних науково-дослідних інститутах з охорони та гігієни праці, показали, що електричне поле викликає певні зміни в органах та клітинах людини, які залежать віднапруженості поля та тривалості перебування в ньому. Напруженість електричного поля у безпосередній близькості від проводів ПЛ 750 кВ може досягати 1900-2000 кВ/м, що на два порядки перевищує прийняті в СРСР гігієнічні нормативи, згідно з якими без засобів захисту та обмеження за часом роботи можуть виконуватися при напруженості електричного поля , що не перевищує 5 кВ/м (порогове значення), а при напруженості понад 25 кВ/м виконання робіт допускається лише із застосуванням засобів щити. Гігієнічні нормативи регламентують напруженість поля за відсутності людини. Однак насправді має місце суттєве спотворення електричного поля присутнім у ньому людиною. При розміщенні людини далеко від струмопровідних частин спотворення і достатньою мірою можуть бути враховані, що дає можливість використовувати як нормований параметр напруженість неспотвореністю електричного поля. У тому випадку, якщо людина знаходиться в безпосередній близькості від струмовідних частин, спотворення врахувати практично неможливо, що тягне за собою необхідність застосування іншого параметра, що нормується. В якості такого параметра найбільше доцільно використовувати напруженість електричного нуля на поверхні тіла людини. Як допустиму напруженість слід прийняти максимальне значення, що має місце у верхній частині голови людини. Для визначення допустимих значень напруженості фахівцями Союзтехенерго* та Донбасенерго були виконані її вимірювання на поверхні манекена заввишки 1,8 м, обшитого електропровідною тканиною, заземленого та поміщеного в електричне поле, за конфігурацією близьким до того, в якому виконувались медико-біологічні дослідження у процесі розроблення гігієнічних нормативів. Для створенняелектричного поля використовувався конденсатор, утворений двома пластинами, розташованими горизонтально. Результати вимірювань напруженості електричного поля, кВ/м, на поверхні манекена при різних напруженнях неспотвореного електричного нуля Е0 виявилися такими:
Верхня частина голови (тем'я)
Нижня частина грудей
Пензлик лівої руки
Коліно правої ноги
Нижня частина спини
*Роботи виконувались інж. М.Д. Столяровим, канд. техн. наук В.В. Смєкаловим, інж. В.І. Трошин, ВЛ. Таловер'ї.
Як бачимо, напруженість електричного поля лежить на поверхні манекена значно перевищує напруженість неспотвореного поля Е0. Максимальна напруженість, що має місце у верхній частині голови (на темряві), може досягати значень 6Е0 і при пороговому значенні Е0 = 5 кВ/м становить 75 кВ/м. Значення напруженості електричного поля лежить на поверхні тіла людини, які мають місце під час виконання робіт під напругою без засобів захисту, оцінювалися розрахунковим шляхом і визначалися експериментально. Згідно з розрахунками, напруженість поля при контакті людини з проводом ПЛ 750 кВ знаходиться в межах 1000 - 6000 кВ/м. Однак з [11] відомо, що в міру збільшення напруги напруженість поля, досягнувши початку коронування, залишається практично незмінною. Орієнтовно напруженість початку коронування можна визначити, використовуючи формулу Піка [11] де - щільність повітря, що дорівнює 1 при тиску 760 мм рт. ст. та температурі 25 °С; г0 - радіус дроту, см; Ек - напруженість початку коронування, кВ/см. Підставляючи замість радіусу дроту мінімальний радіус закруглення поверхні тіла людини (1,5 см), отримаємо напруженість початку коронування Ек =3880 кВ/м. Для уточнення отриманого значеннянапруженості були виконані її вимірювання на поверхні манекена, обклеєного фольгою та поміщеного поблизу проводів експериментального прольоту ПЛ 750 кВ на дослідному стенді в Донбасенерго. Вимірювання виконувались на потенціалі дроту із клітини Фарадея. Нижче наведено результати вимірювань напруженості електричного поля, кВ/м, на поверхні манекена, розташованого поблизу проводів ПЛ 750 кВ:
Манекен у підвісному сидінні на відстані від дроту, м
Манекен на ізолюючих сходах на відстані від дроту, м
Верхня частина грудей зліва
Вимірювання показали, що напруженість електричного поля лежить на поверхні манекена коливається від 180 до 3200 кВ/м. При розміщенні манекена в підвісній монтерській кабіні, що складається з трубчастого каркаса, сидіння і суцільної металевої підставки для ніг, напруженість дещо менша, ніж на манекені, що знаходиться на сходах ізолюючих. Це пояснюється екрануючим ефектом конструкції, в яку поміщений манекен. Розташування манекена на відстані 0 і 2 м від проводів відповідає положенню електромонтера при виконанні робіт на проводах і переносі потенціалу проводу на електромонтера. У проміжних положеннях (0-2 м) напруженість на поверхні манекена знаходиться між значеннями, вказаними вище. У процесі проведення вимірювань також встановлено, що коронування найгостріших частин манекена (ніс, кінчики пальців) спостерігається при напруженості на них приблизно 3900-4000 кВ/м, що добре узгоджується з даними розрахунку. Засоби захисту, що застосовуються для робіт під напругою, повинні забезпечувати умови, за яких залишкова напруженість на тілі людини не перевищувала б допустиму. При цьому найбільш зручно захисні властивості пристроїв характеризувати коефіцієнтом екранування за напруженістю,КЕ > Ерасч/Еяоп, який визначає, скільки разів засоби захисту повинні знижувати напруженість на тілі людини.
Вплив струмів усунення, що протікають через людину.
Через людину, яка перебуває у змінному електричному полі, протікає струм усунення. Ступінь впливу струму усунення людини залежить від значення цього струму. Поріг відчуття при дотику до дроту, що перебуває під напругою (у випадках, що не належать до перебігу струмів, наведених електростатичними полями), становить 600 мкА [12], а за дослідженнями, що проводилися в США, у загальному випадку не перевищує 1000 мкА. Струм, що протікає через людину, що індукується електричним полем 2,4 кВ/м, знаходиться нижче за поріг відчуття. Однак в електричних полях, що мають місце при роботах під напругою, струм зміщення через людину досягає 2000-5000 мкА, тобто не тільки значно перевищує поріг відчуття, а й наближається до значення порогового струму, що відпускає 6000 мкА. Тому при роботах під напругою з торканням до дроту на ПЛ 150 кВ і вище (за даними США вище 138 кВ) необхідно вживати заходів щодо захисту від впливу струму зміщення, що протікає через людину в електричному полі. Параметри засобів захисту повинні вибиратися таким чином, щоб тривалий залишковий струм, що протікає, не перевищував не тільки відчутний, а й струм, що протікає через людину, що знаходиться в неспотвореному електричному полі з нормованою напруженістю. Відповідно до [12] залежність струму, що протікає через людину, поміщеного в рівномірне вертикально спрямоване електричне поле (що відповідає найбільш важкому випадку), виражається формулою I= 12Е0, де I - діюче значення струму, що протікає через людину, мкА; Е0 - діюче значення напруженості неспотвореного електричного поля,кВ/м. Підставивши числове значення Е0, обране раніше (5 кВ/м), отримаємо допустиме значення струму 60 мкА. Другим параметром, що характеризує властивості засобів захисту, є їх коефіцієнт екранування струмом K1 , який визначає, у скільки разів ці засоби знижують струм, що проходить через людину. За аналогією з КЕ можна ввести де /розрах.
струм, що протікає через тіло людини за відсутності засобів захисту, який може бути визначений за ємністю людини із середньостатистичними габаритами щодо землі. Згідно з розрахунками* струм зміщення через працюючого під напругою на ПЛ 750 кВ дорівнює /розрахунок = 4800 - 4900 мкА. Слід зазначити, що застосування монтерської кабіни дозволяє зменшити струми, що протікають через людину, у 3-4 рази. При цьому більшість струму буде припадати не на людину, а на кабіну, що екранує працюючого монтера.
Вплив імпульсних струмів у момент перенесення потенціалу.
Значення імпульсних струмів (енергії розряду) через людину в момент перенесення потенціалу з дроту, що знаходиться під напругою 330-750 кВ, на людину (робочий майданчик) становлять 140-390 А (0,64-3,24 Дж), та їх вплив може бути класифіковано як сильне больове подразнення. В даний час у дослідників немає єдиної думки з приводу величини, що характеризує сприйняття людиною імпульсних струмів малої тривалості при розрядах ємностей в кілька пікофарад. Так, згідно з розробками НДІПТ, величиною, що характеризує сприйняття при ємностях менше 575 пФ, є енергія розрядів. При цьому як невідчутне значення при сухій погоді наводиться енергія 0,14 мДж-В [12] як ця величина вказується максимальне значення струму, що протікає через тіло людини; Порог відчуття відповідає значення 0,5-0,6А. Оскільки віддати перевагу якомусь одному критерію неможливо, рішення про допустиму величину впливу імпульсних струмів слід приймати за підсумками експериментальних досліджень. Засоби захисту персоналу при виконанні робіт під напругою повинні забезпечувати відсутність неприємних відчуттів у момент перенесення потенціалу дроту на працюючого.