Г л а в а б Электричество и окружающая среда

217

рассчитаны. Прежде чем воспользоваться средствами защиты, не­

обходимо проверить их исправность, отсутствие внешних повреж­

дений, очистить от пыли и проверить по штампу срок годности, так

как пользоваться средствами защиты, срок годности которых истек,

запрещается.

6.2. Природное и статическое электричество. Защита от его воздействия

В летний грозовой период различные здания и сооружения могут

оказаться под воздействием грозовых атмосферных электрических

зарядов Молния представляет собой электрический разряд в атмо­

сфере между заряженным облаком и землей или между разноименно

заряженными частями облака·, а также между соседними облаками.

Длина канала молнии достигает нескольких километров..

Для равнинных районов различают разряды молнии непосредст­ венно в землю или в здания и сооружения высотой до 100 м и раз­

ряды молнии в высотные здания и сооружения (радиомачты, завод­

ские трубы и др.). Можно указать на два вида воздействия молнии

на здания и сооружения:

• первичное воздействие, которое связано с прямым, непосред­ ственным воздействием ударом молнии;

вторичное воздействие, обусловленное электрической и электромагнитной индукцией, а также выносом высоких потенциа­

лов через наземные и подземные металлические коммуникации.

При прямом ударе молнии могут возникнуть: пожары, взрывы, механические разрушения, поражения людей электрическим током

за счет появления высоких потенциалов на отдельных участках зда­

ний, оборудования и перенапряжения на проводах электрических сетей. Особую опасность при прямых ударах молнии представляют

здания и наружные установки, в которых по условиям технологи­

ческого процесса может образовываться взрывоопасная среда. Взры­

воопасные наружные установки могут быть поражены прямым уда­ ром молнии при проплавлении металлических поверхностей, при

перегреве их внутренних стенок или воспламенении взрывоопасных

смесей паров и газов, выделяющихся через предохранительные кла­

паны, газоотводные трубы, свечи К таким установкам относятся ме­

таллические и железобетонные резервуары для хранения нефтепро­

дуктов; газгольдеры и резервуары со сжиженными горючиl\lи газами;

многие аппараты наружных технологических установок нефтепере­ рабатывающих, химических, других производств.

218 Час т ь I. Место инженерной экологии в системе знаний о человеке и природе

Для снижения опасности как для человека, так и для окружаю­

щей среды используют молниезащиту. Молниезащита учитывает такие факторы как: важность объекта; его высота; расположение от­

носительно соседних объектов; интенсивность грозовой деятельнос­

ти и др. Защиту зданий и сооружений от прямых ударов молнии осуществляют с помощью специальных молниеотводов. Конструк­

тивно каждый молниеотвод состоит из молниеприемника, непосред­

ственно воспринимающего удар молнии; токоотвода, соединяющего

молниеприемник с заземлителем; заземлителя, через который ток молнии стекает в землю; опоры молниеотвода, предназначенной для

закрепления молниеприемника и токоотвода. Опоры молниеотвода

могут быть деревянными, металлическими и железобетонными. Раз­

личают следующие типы молниеприемников: стержневые, тросо­ вые и сеточные. Молниеприемники должны выдерживать тепловое и динамическое воздействие молнии, а также быть надежными в экс­

плуатации. Например, стержневые молниеприемники выполняются

из полосовой, круглой, угловой стали, покрытой антикоррозионной краской. При этом сечение молниеприемника должно быть не менее

100 мм2, а длина не менее 200 мм.

Если здания и сооружения имеют металлическую кровлю или

железобетонные несущие конструкции, то с целью молниезащиты

их заземляют. Токаотводы выполняют из стали любого профиля. Их

рассчитывают на пропускание полного тока молнии без нарушений и существенного перегрева. Они должны иметь антикоррозионное

покрытие. Токаотводами могут служить металлические элементы

конструкций (направляющие лифтов; пожарные лестницы; водопро­ водные, водосточные и канализационные трубы и др.). При этом по

всей длине должна обеспечиваться надежная электрическая связь

токаотводов с заземлителями, которую осуществляют только свар­

кой. Защитная функция молниеотвода основана на свойстве молнии поражать наиболее высокие и хорошо заземленные .ме­

таллические сооружения.

Различные технологические процессы, связанные с размельче­

нием твердых частиц, пересыпанием, просеиванием, смешиванием

сыпучих тел, переливаннем или фильтрацией жидкостей-диэлектри­ ков, трением элементов оборудования или материалов друг о друга,

сопровождаются статической электризацией, т.е. возникновением и

разделением положительных и отрицательных зарядов. Статичес­

кое электричество представляет собой совокупность явлений, свя­

занных с возникновением, сохранением И релаксацией (стеканием)

свободного электрического заряда, на поверхности и в объеме диэ-

Г л а в а б. Электричество и окружающая среда

219

лектрических и полупроводниковых веществ, материалов, изделий или на изолированных проводниках. В ряде технологических про· цессов при статической электризации потенциалы отдельных эле­

ментов оборудования, материалов, веществ относительно земли или электропроводящих предметов, имеющих связь с землей, достигают десятков киловольт, а токи, стекающие в землю при статической электризации, составляют обычно десятки микроампер.

Внешние признаки статического электриttества могут про·

являться в виде:

• силового взаимодействия между заряженными телами или их

отдельными участками;

•разряда статического электричества (искра или корона);

•воздействия на организм человека.

Разряды статического электриttества наиболее опасны,

если они развиваются в атмосфере гор-ючего газа или пожаро­ и взрывоопасных пылей.

Токи, обусловленные статической электризацией, не превышают

10 мкА и при длительном, систематическом воздействии их на ор­

ганизм человека могут возникнуть различные патологии, хотя зна­

чения этих токов меньше значений пороговых ощутимых токов. Раз­

ряд с наэлектризованного человека на заземленный электропрово­ дящий предмет или, наоборот, с наэлектризованного элемента обо­

рудования на человека, стоящего на земле, может вызвать неприят­

ные ощущения (слабые, умеренные или сильные уколы или удары,

зависящие от энергии разряда). Непосредственной опасности для

человека такие разряды не представляют, так как значения токов,

стекающих через тело человека в землю, небольшие. Однако неожи­ данность воздействия разряда статического электричества может вызвать испуг, сопровождающийся нескоординированными непроиз­

вольным действиями, приводящими к соприкосновению с вращаю­

щимиен или перемещающимися элементами оборудования, падению

с высоты и др.

Существуют разлиttные способы заш,иты от статического

электри ttества:

•заземление металлических и электропроводящих неметалли­

ческих элементов оборудования, а также обеспечение постоянного

электрического контакта тела человека с заземлением;

• увеличение поверхностной и объемной проводимости диэлект­

риков;

• нейтрализация зарядов путем использования радиоизотопных, индукционных и других нейтрализаторов;

220 Ч а с т ь 1 Место инженерной экологии в системе знаний о человеке и природе

• ионизация воздуха или среды, в частности, внутри аппаратов,

сосудов;

• применение средств индивидуальной защиты (антиэлектроста­ тические халаты и антистатическая обувь).

Наиболее распространенным способом защиты от стати­

ческого электричества является заземление, которое объединя­

ется с защитными заземляющими устройствами.

.Л И Т Е Р А Т У Р А

1 Долин ПА Основы техники безопасности в электроустановках М Энергоатомиздат, 1984

2 Князевекий Б А и др Электробезопасность в машиностроении М Ма­ шиностроение, 1980

Гл а в а 7. ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ

ИЗЛУЧЕНИЙ

7 .1. Основные понятия, термины

Что такое электромагнитное поле

Элеl\тромагнитные поля описываются при помощи нескольких

физических величин, которые могут быть скалярными или вектор­

ными. Само понятие <<поле•> состоит в том, что в некоторой области

задано (известно, измерено, имеется) распределение какой-то физи­

ческой величины, например температуры. В таком случае говорят, что имеется температурное поле или поле температур Множествен­

ное число слова <<температура•> означает, что в разных точках тем­

пература разная. Строго говоря, если задан источник поля (напри­

мер, электрический заряд), то, согласно современным представле­

ниям, область существования поля неограниченна. Однако на боль­

ших расстояниях от источника интенсивность поля может быть так

мала, что ее невозможно зарегистрировать никаким известным спо­

собом Тогда говорят, что в данной области поля нет

Электромагнитные поля создаются электрическими зарядами

и токами, которые (за исключением так называемого тока смеще­

ния) создаются движущимиен зарядами. В зависимости от постанов­

ки задачи могут рассматриваться отдельно электрические или маг­

нитные поля, или же говорят об электромагнитном поле Последний

Г л а в а 7 Воздействие электромагнитныл излучений

221

случай имеет место, когда рассматриваются электромагнитные

волны, в которых электрическое и магнитное поле жестко связаны.

Покоящаяся система электрических зарядов создает

электростатическое поле (часто его называют просто электричес­ ким полем) Электростатическое поле описывается при помощи рас­

пределения потенциала и напряженности.

Потенциал электрического поля равен работе сил поля при

перемещении заряда 1 Кл (кулон) из бесконечности в данную точку

поля Потенциал измеряется в вольтах (В) и обозначается буквой q>.

Напряженностью электрического поля называется сила, действующая на единичный неподвижный положительный заряд, по­

мещенный в данную точку поля. Напряженность измеряется в воль­

тах на метр (В/м) и обозначается буквой Е. В поле с напряженнос­

тью 1 В/ м на заряд 1 Кл действует сила 1 Н (ньютон).

Из приведеиных определений ясно, что потенциал является

скалярной величиной, а напряженностьвекторной

Пусть точечный заряд Q расположен в однородной среде Тогда

потенциал и напряженность поля точечного заряда будут равны

соответственно.

(7.1)

где Е = Е' Ео - произведение относительной диэлектрической про­

ницаемости среды на электрическую постоянную; r - расстояние

от рассматриваемой точки до заряда Q

Если в однородной среде (а в дальнейшем нас будет интересо­ вать именно этот случай) расположена система зарядов, то поле в

произвольной точке находится по принципу суперпозиции с помо­

щью (7.1)

Магнитное поле постоянных токов описывается при помощи таких величин, как напряженность поля и индукция1 . Обе эти вели­ чины являются векторными и обозначаются буквами Н и В. Напря­

женность магнитного поля измеряется в амперах на метр (А/ м),

а индукция - в теслах (Т). Связь между напряженностью магнит­

ного поля и индукцией выражается формулой

В= ll'lloH,

где 11' - относительная магнитная проницаемость среды; llo - маг­

нитная постоянная Немагнитным средам ll' = 1 и напряженности

1 А/ м соответствует индукция 1,25 мкТ.

1 Для интересующих нас задач

222 Час т ь I Место инженерной экологии в системе знаний о человеке и природе

Пусть магнитное поле создается прямолинейным бесконечным проводом, по которому течет ток /. Напряженность вокруг провода

определяется выражением

11(2nr), (7.2)

где r - расстояние до провода.

Токи, протекающие в проводящей среде (например, в человечес­

ком теле), создают в ней кроме магнитного также и электрическое

поле. Если источник тока можно представить как точечный, то по­

тенциал и напряженность электрического поля можно вычислить по

(7.1), если заменить в них заряд Q на ток 1 и проницаемость Е на

проводимость среды cr. Кроме того, в любой точке напряженность

электрического поля и плотность тока связаны выражением

j = cr Е.

В рассмотренных выше частных случаях напряженности магнит­ ного и электрического полей не связаны между ~обой. Если же за­

ряды и токи изменяются во времени, то напряженности электричес­

кого и магнитного полей становятся связаны между собой. Эта связь выражается уравнениями Максвелла. Приведем их здесь в самом простом виде. Первое из уравнений Максвелла известно как закон

полного тока и может быть записано в виде

~ Hdl = f +/см= /пою!'	(7.3)
1

где 1- ток проводимости; /с,1 -			ток смещения, плотность которого
дЕ	1	•		l	.
iсм =Е дt;	лолнполныи ток через сечение_ контура

Если в рассматриваемой области отсутствует ток проводимости,

но существует изменяющееся во времени электрическое поле, то

возникает и магнитное поле.

Второе уравнение Максвелла обобщает закон электромагнитной индукции Фарадея. Его смысл состоит в том, что для произвольнога

контура, независимо от того, является ли он проводящим или вы·

бран произвольно, в диэлектрической среде выполняется соотноше­

ние

~Hdl=-fдB dS.		(7 .4)
1	s дt

Смысл этого уравнения в том, что изменение во времени маг­ нитного поля приводит к появлению электрического поля. Таким об­

разом, мы видим, что в общем случае электрическое и магнитное

Г л а в а 7 Воздействие электромагнитных излучений

223

поля зависят друг от друга. Случаи неизменных во времени токов и

зарядов являются частными, а возникающие при их расчетах задачи

называют соответственно магиитостатическими и электростатичес­

кими.

Задачи, для решения которых необходимо применять уравнения Максвелла, называют задачами электродинамики Они, как прави­

ло, намного сложнее задач статики. По этой причине там, где это

возможно, практические задачи часто сводят к задачаммагнито-или

электростатики При этом возникает естественный вопрос: а когда

это можно делать? Ответ следует искать в формулах (7.3) и (7.4).

Непосредственно из них следует, что при медленном изменении, на­

пример, магнитного поля индуцированное им электрическое поле

может быть очень маленьким по значению (аналогично при малом

значении тока смещения мало и индуцированНое магнитное поле).

При рассмотрении проблем влияния электромагнитных полей

основное внимание уделяется длительным воздействиям синусои­

дальна изменяющихся во времени полей. Поэтому вопрос о 'том, мед­

ленно или быстро изменяется во времени поле, можно решать, ис­

пользуя значение круговой частоты w = 2pf.

Рассмотрим простой пример. Пусть напряженность электричес­

кого поля равна 1О кВ/ м, а частота его изменения 50 Гц (чему со­

ответствует w = 314 рад/с). Найдем значение напряженности маг­

нитного поля на периферии окружности радиусом 1 м Решение сле­

дует из (7 .3). После подстановки числовых значений получим

Н= 1,6 · 10-5 А/м, что является очень маленьким значением. Дан­

ный пример показывает, что на промышленной частоте достаточно

интенсивные (в отношении экологических воздействий) электричес­

кие поля порождают слабые магнитные поля. Аналогичный резуль­

тат можно получить и в отношении индуцированных магнитным

полем электрических полей. Поэтому для низких частот магнит­

ные и электрические поля рассматриваются как практически

независимые.

Можно ли говорить, что на промышленной частоте магнитные и

электрические поля следует рассматривать как статические? Да, практически так и поступают в расчетах. При частоте 50 Гц длина

волны равна 6000 км. Позтому поля, например под линиями электро­

передачи, безусловно, можно рассматривать как статические (точ­

нее, квазистатические, поскольку напряженность поля <<В такн с

источником поля изменяется синусоидально).

Человечество в своих технических целях научилось использо­

вать диапазон частот от единиц герц до частот, соответствующих

224 Час т ь 1 Место инженерной экологии в системе знаний о человеке и природе

частотам видимого спектра. Данные по градации частот приведены в табл. 7.1. Названия частот соответствуют принятым в гигиеничес­

кой практике.

				TaбAuu,a 7 1
Диапазон частот, Гц		Диапазон волн, м		Название частотного диапазона
	3 3. 1Q4	108	107	Инфразвуковые,
				звуковые частоты
3	. 104 3. 107	107	101	Высокие частоты
3	. 107. 3. 108	10	1	Ультравысокие частоты (УВЧ)
3·108... 3. 1011		1	lо-з	Сверхвысокие частоты (СВЧ)

Применительно к излучающим устройствам (их нижнюю частоту можно ограничить значением около 1О кГц) различают так называе­

мые ближнюю и дальнюю зоны. В ближней зоне, длина которой

меньше длины волны, соотношение между Напряженнастями Е и Н зависит от конструктивного исполнения излучателя. В дальней зоне

при расстояниях, существенно превышающих длину волны, напри­

мер для плоской волны в воздухе, справедливо Е = ZH, где Z = 377 Ом - волновое сопротивление среды. Данное соотноше­ ние показывает взаимосвязь электрического и магнитного полей в

электродинамике.

Прежде всего следует привести характеристики электрического

и магнитного полей Земли. Известно, что Земля обладает избыточ­

ным электрическим зарядом, поэтому на ее поверхности существует

напряженность электрического поля. Эта величина - слабо пере­ менная во времени, с эквивалентной частотой, которая составляет единицы или доли герца. В качестве характерной обычно приводится

<<Напряженность поля хорошей погодЫ•>, равная 100-200 В/м. При

грозовой облачности напряженность на поверхности земли может возрастать до нескольких киловатт на метр. В горах, когда нижняя кромка облаков находится вблизи поверхности Земли, отмечаются

случаи коронирования выступающих металлических предметов (на­ пример, ледорубов), что указывает на напряженность 10... 20 кВ/м.

Магнитное поле Земли также слабо изменяется во времени. При

спокойной магнитной обстановке в средних широтах напряженность

достигает 40 А/м. Во время магнитных бурь напряженность увели­

чивается как минимум на порядок.

И электрическое, и магнитное поля Земли относят к посто­

янным полям, поскольку во времени они изменяются очень мед-

Г л а в а 7 Воздействие электромагнитных излучений

225

ленно. Они являются <<обязательными•> элементами среды обитания,

в которой человек сформировался как биологический вид. Поэтому

за длительное время он адаптировался к их наличию.

Воздействие электромагнитных nолей на биологические объекты

Электромагнитные поля (ЭМП) оказывают воздействие на насе­

комых, рыб, животных и человека. Одними из самых чувствитель­

ных к воздействию ЭМП являются рыбы [1 ). Для них порог чувст­

вительности по внешнему электрическому полю составляет единицы

волы на метр. Воздействие ЭМП на животных (на мышей, крыс, собак) изучалось в отношении их влияния на нервную, иммунную

и эндокринную системы, неИрогуморальные реакции, половую функ­ цию и на эмбрион. Кроме того, широко проводились клинико-физио­

логические исследования влияния ЭМП на человека [4/. Однако

нельзя сказать, что механизмы воздействия ЭМП на человека в на­

стоящее время полностью выяснены. Это объясняется сложностью

человеческого организма, с одной стороны, и неоднозначностью не­

которых воздействий ЭМП - с другой. Здесь имеется в виду, что

воздействие слабыми токами и магнитными полями низкой частоты используется в лечебных целях. Также хорошо известна такая ле­

чебная процедура, как УВЧ, применяемая для прогревания участков

тела. Тем не менее существуют экспериментальные факты отрица­ тельного воздействия ЭМП, например протекание в теле человека токов под воздействием низкочастотных полей или выделение в теле

человека тепла при воздействии СВЧ. Рассмотрим эти механизмы

подробнее.

Известно /3/, что организм человека электрически активен, как,

впрочем, у всех млекопитающих и рыб. Его нормальное функциони­ рование связано с протеканием в нервных клетках и в мозгу слабых

электрических токов. Последние регистрируются как электроэнце­

фалограммы. Также известно, что протекание через организм срав­

нительно больших токов может вызывать различные болезненные явления: фибрилляция и остановка сердца, а также спазм дыхатель­

ных путей (см. гл. 6).

При объяснении влияния ЭМП удобнее оперировать не значе­

ниями токов, протекающих через организм, а значениями плотности

тока. Согласно современным Представлениям [4] различают следую­

щие градации плотности тока в организме человека в соответствии

с тяжестью их воздействия:

226 Час т ь 1 Место инженерной экологии в системе знан-ий о человеке и природе

• j = О, 1 мкА/см2 - безопасная плотность тока, соизмеримая

с плотностью тока, протекающего в организме в процессе его нор­

мального функционирования;

• j::::; 1 мкА/см2 - нижний предел плотности тока, вызывающего

электро- и магнитофосфены, при длительном воздействии может

привести к существенным нарушениям развития и поведения;

• j = 10... 50 мкА/ см2 - порог стимуляции сенсорных рецепто­

ров нервных и мышечных клеток; при протекании тока с такой плот­ ностью через мозг вызванный эффект может быть соизмерим с

электрическим шоком;

• j = 100.. .1000 мкА/ см2вызывает фибрилляцию сердца.

Эти данные приведены здесь в связи с тем, что при нахождении

человека в переменнам электрическом или магнитном поле в его

организме индуцируются (наводятся) токи, плотность которых про­

порцианальна напряженности поля и может достигать опасных зна­

чений. Это, собственно, и служит объяснением факта отрицатель­

ного влияния низкочастотного ЭМП на человека.

Перейдем теперь к изложению результатов экспериментов, ил­

люстрирующих влияние ЭМП СЕЧ-диапазона. Опыты [2] произво­

дились на лабораторных животных: мышах, крысах и собаках. Час­ тота ЭМП изменялась от О, 1 до 24 ГГц. Плотность потока энергии,

облучавшей животных, изменялась от 10 до 100 мВт / см2. Зависи­

мость плотности потока энергии, вызывающей смерть животных, от времени воздействия носила падающий характер. При длительности облучения 100... 1000 мин животные погибали, если плотность энер­

гии превышала 10 мВт/ см2. Увеличение плотности энергии приво­

дило к сокращению времени, через которое наступала смерть жи­

вотных. Приведенные результаты настолько убедительны, что не возникает необходимость в каких-то дополнительных обоснованиях

влияния ЭМП.

Диапазон частот, используемый в технических целях, как пока­ зава выше, очень широк. Мы же говорили о неких интегральных эффектах, отнесенных как бы к краям этого диапазона. Между тем на организм человека, видимо, воздействует весь диапазон, но в раз­

ной степени [5].

Нормировдние доnустимых значений интенсивности ЭМП

Все промышленно развитые страны мира имеют нормы по допус­ тимым значениям воздействующих на человека интенсивностей ЭМП. Имеются региональные, национальные и глобальные

Г л а в а 7. Воздействие электромагнитных излучений

227

нормы. Например, в США свои нормы по ЭМП устанавливает каж­ дый штат. Примерам глобальных норм являются нормы, рекомен­ дуемые ВОЗ.

Следует понимать, что конкретные значения нормируемых

параметров зависят от большого числа причин и являются предметом. соглашения для конкретной страны или региона. Так, отно~ительно воздействий радиотелефонов ведется «борьба» между их производителями и специалистами в области радиогигие­

ны. Общая ситуация состоит в том, что фирмы, производящие ту

или другую продукцию и заинтересованные в ее сбыте, борются за

высокие значения устанавливаемых ограничительных параметров.

На практике эти параметры могут приводить к такому уровню воз­

действий, который гигиенисты считают недопустимым. Результат

борьбы зависит от уровня экономического развития страны, воздей­ ствия на фирмы-производители общественного мнения и от других

подобных причин.

Как итог - в настоящее время нормы разных стран отли­

чаются друг от друга и от рекомендаций ВОЗ, которые, как правило, являются сам.ым.и жесткими. Вместе с тем различные

нормы содержат практически одни и те же элементы, нормируют

одни и те же величины, изменение, например, нормируемой напря­

женности ЭМП от частоты носит один и тот же характер. Следова­

тельно, эти зависимости объективно отражают общепринятые к на­ стоящему времени взгляды на воздействие ЭМП.

Рассмотрим общие тенденции и общие элементы существующих

норм по ограничению воздействий ЭМП (конкретные нормы для

каждого диапазона излагаются в последующих параграфах). Общим.

для всех норм является ограничение по напряженности элек­

трического и магнитного полей, причем имеются отдельные

нормы для напряженности электрического и магнитного полей. Дру­

гими словами, нормы содержат допустимые значения напряженнос­

ти, превышение которых так или иначе запрещается.

Нормирование Напряженнастей ЭМП производится в зави­

симости от частоты. Характерная черта всех существующих

норм состоит в том, что с ростом частоты допустимые значения на­

пряженности уменьшаются.

Для диапазона СВЧ нормируются плотность мощности,

Вт/см2 и энергетические экспозиции для электрических полей

(ЭП), (В/м)2 · ч, и для магнитных полей (МП), (А/м)2. ч. Прим.е­

нительно к лазерному излучению нормируют энергетическую

228 Час т ь 1 Место инженерной экологии в системе знаний о человеке и природе

экспозицию, Дж/м2, облученность, Вт/м2, а также энергию об­

лучения, Дж, и мощность, Вт.

При воздействии низкочастотных полей некоторые нормы содер­

жат зависимость допустимой напряженности от времени воздейст­

вия. Детализация этой зависимости в разных нормах различна. Одни выражают ее в виде аналитической зависимости, другие вклю­ чают дискретный набор значений допустимой напряженности для разных значений времени нахождения в ЭМП.

Еще одной общей чертой норм является их «деление>> на

нормы для персонала, обслуживающего установки ( профессио­

налы), и нормы для населения. Нормы для населения всегда

J;lиже норм для профессионалов. Это объясняется тем фактом, что

к населению относятся заведомо ослабленные люди - больные, ин­ валиды, беременные женщины и другие категории лиц, для которых

по ряду причин воздействия ЭМП могут оказаться более вредными,

чем для здоровых людей. Персонал, обслуживающий установки, как

правило, состоит (или должен состоять) из людей, отобранных и по

признаку определенного уровня здоровья.

Перечень действующих в Российской Федерации документов по нормированию и контролю в области электромагнитных полей при­

веден в приложении.

7.2. Электромагнитные поля промытленной частоты

Источники ЭМП

Электромагнитные поля промышленной частоты создаются энер­

гетическими установками, т .е. установками, связанными с проuес­

сами производства, распределения и потребления электрической энергии. Так как в бытовых приборах для нагрева и других функци­ ональных действий используется ток промышленной частоты, а

число работающих электроприборов громадно, то целесообразно го­

ворить о них как об особом классе установок, создающих ЭМП. На­

конец, переанальные компьютеры также являются источниками

ЭМП, в том числе и промышленной частоты. Приведем далее обзор

ЭМП, создаваемых всеми этими источниками.

Электромагнитные поля, создаваемые воздушными линиями

электропередачи ( ВЛ). Эти линии создают электромагнитные

поля так называемой промышленной частоты. Для европейских

стран она равна 50 Гц, в США - 60 Гц. На промышленной частоте

электрическое и магнитное поля можно считать не связанными друг

Г л а в а 7. Воздействие электромагнитных излучений

229

с другом, рассматривать их отдельно. Электрические поля создают­

ся зарядами на проводниках, а магнитные - токами в проводниках.

В силу этого каждое из полей рассчитывается по разным формулам

ирассматривается отдельно. Таким образом, объектом нашего ана­ лиза будут электрические и магнитные поля вблизи ВЛ и на терри­

тории ОРУ (открытых распределительных устройств).

Достаточно сильные электрические и маfнитные поля промыш­ ленной частоты создают условия, нахождение в которых наносит

или может нанести вред здоровью человека. Кроме того, они оказы­ вают влияние на животных, насекомых, растения. Более детально

воздействия электромагнитных полей на человека будет описано ниже, а сейчас определим, кто и в каких обстоятельствах может

подвергнуться воздействию электромагнитных полей энергетичес­

ких объектов.

Будем рассматривать следующие категории лиц:

•

•

ремонтный персонал;

население.

Каждая из этих групп в силу своих профессиональных обязан­

ностей имеет доступ к различным объектам и поэтому может нахо­

диться в разных ситуациях, связанных с электромагнитными поля­

ми.

В наибольшей степени подвержен влиянию электромагнитных полей ремонтный персонал. Это вызвано тем, что ремонтные работы

могут производиться в самых различных условиях: под проводами

ВЛ, а также и с подъемом на высоту. Ремонтные работы могут вы­

полняться на отключенной линии при наличии идущих рядом линий, находящихся под напряжением; на опорах линий как отключенных,

так и находящихся под напряжением; на линиях, находящихся под

напряжением (этот вид работ называется <<ремонт под напряжени­

ем>>). В нем участвует бригада, состоящая из шести-семи человек.

Члены бригады находятся как на земле у оrюры, так и на самой опоре

инепосредственно на проводах или, как говорят, «На потенциале

провода•> (рис. 7.1 ).

Наибольший объем работ под напряжением на ВЛ 330... 750 кВ

связан с ремонтом гирлянд изоляторов (замена гирлянд целиком,

отдельных дефектных изоляторов, ремонт арматуры и т.д.) и заме­

ной распорок на расщепленных проводах. В отдельных энергосисте­

мах объем работ под напряжением (имеются в виду только члены

бригады, непосредственно работающие <<На потенциале провода•>)

\

достигает десятков тысяч человека-часов.

230 Час т ь 1 Место инженерной экологии в системе знаний о человеке и природе

Тросы

t t

Рис 7 1 Варианты расположения ремонтной бригады

Воздействию наиболее интенсивных электромагнитных полей подвергаются, естественно, те люди, которые работают в непосред­

ственной близости от проводов. Максимальные значения напряжен­

ности электрического поля могут достигать 2000...2500 кВ1м, а маг­ нитного - более 1000 А1м. Большие напряженности электричес­

кого и магнитного полей могут также воздействовать на членов бри­

гады, находящихся на опоре.

Вторая категория лиц, подвергающихся воздействию электро­

магнитных полей, - население. По данным Международного коми­

тета по большим электрическим сетям (СИГРЭ) протяженность ВЛ

с номинальным напряжением 300 кВ и выше в развитых промыш­

ленных странах составляет тысячи и десятки тысяч километров.

Так, в Австралии,	ФРГ,	Японии -	около 10 000 км; Бразилии,
Южной Африке -	около	15 000 км;	Канаде - около 25 000 км;

США и России - около 80 000 км. Ни в одной стране не принима­

ется никаких мер, препятпвующих нахождению людей под прово­

дами ВЛ. Если приближенно принять ширину санитарной зоны

вблизи ВЛ (т.е. зоны, в которой напряженность выше нормируемой для населения) около 50 м, то ее площадь для России составит около

4000 км2. Это примерно в четыре раза больше территории Москвы

в границах кольцевой автодороги. J/Iриведенный пример показывает,

что воздействию электромагнитных полей ВЛ может подвергаться

достаточно большое число людей. В последние годы в России сти-

Г л а в а 7. Воздействие электромагнитных излучений

231

хийно сложилась практика строительства дачных домов вблизи ВЛ, а иногда прямо под проводами линий, включая линии 500 кВ. При

этом в зоне влияния электромагнитных полей оказываются дети и больные люди, т.е. лица, наиболее подверженные вредным воздей­ ствиям. С учетом этих обстоятельств следует признать проблему воздействия электромагнитных полей весьма серьезной.

Кроме непосредственного влияния электромагнитного поля на

людей, существует еще один эффект, связанный с потенциальной опасностью. Он состоит в том, что автомобили, автобусы и другие механизмы на резиновых колесах приобретают в электрическом

поле ВЛ некоторый потенциал относительно земли. В случае при­

косновения человека, имеющего хороший контакт с землей, к ма­ шине по телу человека будет протекать ток. Как правило, этот ток

не превышает нескольких миллиампер и сам по себе для жизни не

представляет прямой опасности. Однако он может быть выше порога

чувствительности.

Неожиданное прикосновение, связанное с протеканием тока,

может вызвать непроизвольные движения. По этой причине возмож­

ны травмы, падения и т.п Таким образом, об этом явлении следует

иметь четкое представление и знать, как избежать различных не­

приятных последствий.

Распределение напряженности электрического и магнитного полей под проводами ВЛ многократно измерялось различными ав­ торами во многих странах. Кроме измерений проводились также и

расчеты этих полей на расчетных моделях различной степени слож­ ности. Результаты расчета, как правило, довольно хорошо совпада­ ют с экспериментальными. Для того чтобы получить представление о влиянии различных факторов, изложим простейший вариант рас­

чета.

Наибольшие ЭМП у поверхности земли создаются линиями, имеющими горизонтальное расположение правадов всех фаз. Такие линии в России имеют номинальное напряжение 220 кВ и выше.

Линии с горизонтальным расположением фаз являются одноцепны­

ми. В ряде стран (США, Канаде, Германии и т.д.) ВЛ, как правило,

являются двухцепными, т.е. на одной опоре подвешиваются две

линии, в результате чего на опоре подвешены шесть фазных прово­

дав и один или два молкиезащитных троса. В этом случае ЭМП под линией обычно меньше, чем под одноцепными ВЛ.

Простейшая расчетная модель состоит из трех фазных проводов,

расположенных горизонтально (т.е. не учитываются ни провес про­

водав в пролете, ни влияние опор). Таким образом, с ее помощью

232 Час т ь 1 Место инженерной экологии в системе знаний о человеке и nрироде

можно оценить максимальные значения напряженности в середине

пролета Порядок расчета [6! следующий Вначале составляется сис­

тема линейных алгебраических уравнений относительно зарядов правадов Для принятой упрощенной расчетной модели число урав­

нений равно числу правадов Далее путем решения системы урав­

нений определяются заряды праводав и рассчитывается напряжен­

ность с учетом сопротивления земли в любой точке Поскольку на­

пряжение на проводах изменяется по синусоидальному закону, рас­

чет производится в нескольких точках (по времени) в течение всего

периода синусоиды Это необходимо еще и потому, что электричес

кое поле трехфа.:Jной ВЛ (как и магнитное) является вращающимся

Это значит, что в общем случае вектор напряженности в разные моменты периода промышленной частоты направлен в пространстве по-разному, а его конец описывает эллипс У поверхности земли большая полуось эллипса поляризации много больше малои и на­

правлена вертикально

Распределение напряженности электрического поля у земли (за­

метим, что до высоты около 2 м поле практически является равно­

мерным) имеет характерную нрехгорбую>> форму с максимумами под средним праводом и почти под крайними (рис 7 2)

Следующим этапом упрощения модели является расчет макси­

мального значения напряженности по формуле

Е	= 1, 1СерU ф [ 5 (d / h )2 + 8 (d / h )4 J
	2тtE0h [1		(7 5)
ma'		+ 5 (dlh)2 + 4 (d/h)4 }'
где			!
сер=	f	1 26d
ln lrnp ~ [1 + (d/~)]2 ,J			1 + (dlh) 2
средняя емкость фазы, rпр -		радиус	провода, d - расстояние
между фазами, h -	высота подвеса (габарит) праводав ВЛ
Формула (7 5)	дает погрешность, не превышающую 10%, что

вполне приемлемо для инженерных оценок

Распределение напряженности магнитного поля определяется токами в фазах Анализ показывает, что в этом случае влиянием

сопротивления земли можно пренебречь не внося большой ошибки в результат Поэтому напряженность магнитного поля в любой точке

рассчитывается как сумма напряженностей, созданных каждым из

фазных токов На практике расчет ведется для составляющих на-

Г л а в а 7 Воздействие электромагнитных излучений

233

jEJ, кВ/м

17,5

4,38 L------	+	-------+---------	22	,---------1
		11		33	44
				Протяженность, м
Рис	7 2 Распределение наnряженности электрического nоля
(электрическое nоле лиии 500 кВ			высота nодвеса nроводов /1		= 8 м,

расстояние между фазами d = 12 м)

пряженности по осям координат Для прямого провода в прямоуголь­

ной системе координат составляющие выражаются формулами

Нх =	f(yo-Y1)	Нч =	l(xo-x1)			(	6)
	2nr '		2nr	'			7
где х0, у0 - координаты рассматриваемой точки,				х1,	у1	- коорди­
наты точки, в котарои находится провод с током /, r					-	расстояние

от рассматриваемой точки до провода

После расчета составляющих от всех проводов производится их

арифметическое суммирование и далее находится модуль напряжен­

ности магнитного поля	Этот процесс описывается формулами
3	3
H1.,=LH",	H2.y=Lliy1 , H2.=..JHfx+Hfy	(77)
'~ 1	1 ~ 1
Типичная картина распределения напряженности магнитного
поля под проводами ВЛ приведена на рис 7 3
Из (7 5) (7 7) следует, что основными влияющими параметрами

являются номинальное напряжение ВЛ, высота подвеса проводов,

расстояние между фазами и ток в линии Последний определяется

МОЩНОСТЬЮ S, передаваемой по ней, как 1ф = S/ u,IO." -v'з

Согласно ПУЭ [7], напряженность электрического поля под про­

водами ВЛ	ограничивается 1О кВ1м для населенной местности,
15 кВ1м -	для ненаселенной и 20 кВ1м для труднодоступной мест­

ности Таким образом, приведеиные цифры являются предельными

234 Ч а с т ь 1 Место инженерной экологии в системе знаний о человеке и природ•

IHI,A/м

31,3	г-----	=~---------	:::::;;оОL""		-------	,
23,5
15,6
7,83	'---------	1f-------		+------	+------	!
	о	11	22	33		44

Про-rяженнос-rь, м

Рис 7 3 Распределение напряженности магнитного поля

(магнитное поле линии 500 кВ, высота подвеса прводов h = 8 м. расстояние между фазами d = 12 м)

для правильно выполненных ВЛ. Следует заметить, что, например,

<•ненаселенной» является вся территория Московской (и не только

Московской) области, где проходят ВЛ 500 кВ.

Напряженность магнитного поля под ВЛ до настоящеси времени не нормируется. Расчеты и измерения показывают, что в

зависимости от класса напряжения максимальные значения напря·

жениости могут достигать 20 ... 50 А/м.

Электромагнитные поля под ВЛ могут оказывать влияние как

на работающих под ними, так и на население Однако есть одна ка·

тегария лиц, которые могут находиться либо очень близко (на рас·

стоянии нескольких метров), либо непосредственно около проводов. находящихся под напряжением. Эти лица входят в состав ремонт·

ны:х бригад, выполняющих различные работы на ВЛ, в том числе и

под напряжением (см. рис. 7.1). Условия выполнения работ таковы,

что напряженность электрического поля в месте нахождения мон·

тера достигает 1000... 1500 кВ/м, а магнитного - нескольких

тысяч ампер на метр

Электромагнитные поля на ОРУ. Эти устройства являются не· отъемлемой частью электрических систем. На их территории уста·

навливаются коммутационная аппаратура, измерительные транс­

форматоры тока и напряжения, защитные аппараты, силовые транс

форматоры. Все эти устройства обеспечивают передачу электр~

энергии по разным линиям, подходящим к ОРУ, создавая тем самым

Г л а в а 7. Воздействие электромагнитных излучений

235

возможность изменять схемы соединений внутри электрической

системы.

Электрические аппараты устанавливаются на ОРУ на минималь­

но возможном расстоянии друг от друга. Поэтому ЭМП н.а терри­

тории ОРУ могут быть зн.ачительн.о ин.тен.сивн.ее, чем под ВЛ.

Так, напряженность электрического поля согласно проводившимен

измерениям может достигать у поверхности земли 20, а в отдельных

местах 30 кВ/ м. Дело осложняется тем, что оперативный и ремонт­

ный персонал могут не только находиться на земле, но и, например в процессе ремонта, подниматься на оборудование. При этом аппа­ раты в соседней ячейке могут оставаться под напряжением. Вслед­

ствие этого на рабочем месте напряженность электрического поля

может превосходить 30 кВ/ м.

Магнитные поля на ОРУ могут существенно превышать 50 А/м

у поверхности земли. Максимальные значения напряженности маг­

нитного поля наблюдаются вблизи мощных силовых трансформато­

ров, к которым может быть подключено несколько ВЛ.

Подчеркнем, что ОРУ являются территорией, доступ на ко­ торую для населения категорически воспрещен. Работающий там эксплуатационный и ремонтный персонал обязательно проходит со­

ответствующую профессиональную подготовку, и на него распро·

страняются специальные нормы по допустимых значениям J;Jапря­

женности ЭМП.

Электроприборы промышленного и бытового назначения, со­

здающие ЭМП промышленной частоты. Как правило (это в пер­ вую очередь относится к бытовым электроприборам), они работают

при сравнительно низких рабочих напряжениях, Порядка напряже­

ния питающей сети. Поэтому их электрические поля невелики и составляют десятки или сотн.и вольт на метр. На этом основа­ нии их считают вполне безопасными источниками электрического

ПОЛЯ.

Возрастание единичной мощности электроприборов при низком

рабочем напряжении привело к тому, что их рабочие токи стали создавать заметные магнитные поля. Применительно к разным типам электроприборов имеются разноречивые данные. Это вnолне объяснимо, поскольку и номенклатура электроnриборов постоянно

расширяется, и их технические характеристики со временем совер­

шенствуются. Однако характерные значения лежат в интервале

от десятков до сотен. ампер н.а метр. Так, в качестве nрибора,

создающего наибольшие поля, обычно называют фен для сушки

волос.

236 Час т ь 1 Место инженерной экологии в системе знаний о человеке и природе

Ниже будет показано, что проблема адекватного нормирования

напряженности магнитного поля промышленной частоты к настоя­

щему времени еще не нашла полного решения. Это обусловлено

имеющимиен в некоторых источниках данных о влиянии магнитных

полей низкой интенсивности. По этой причине в данной книге не

приводятся какие-то рекомендации и заключения о допустимости

или недопустимости использования тех или иных приборов.

Механизм влияния ЭМП промышленной частоты на человека

Современные представления сводятся к тому, что основным ме­

ханизмом влияния являются токи, возникающие в организме чело­

века, находящегося в ЭМП. Рассмотрим этот вопрос отдельно для

электрического и магнитного полей.

Влияние электрического поля. Пусть человек находится в однородном поле и имеет хороший коtс~такт с землей. Расчетные мо­

дели для этого случая приведены на рис. 7.4.

Равномерное внешнее поле принято, с одной стороны, для упро­ щения задачи, а с другой - потому что реальные поля ВЛ и ОРУ у поверхности земли слабо отличаются от равномерных. Различные

органы человеческого тела имеют проводимость в пределах

0,01 ...0,7 См/ м. Наибольшая проводимость у мозга, крови, сердца,

а наименьшая - у костных и жировых тканей. Если ориентировать­

ся в приближенных оценках на проводимость около О, 1 См/ м, что

характерно для мышечных тканей и внутренностей, то комплексная

проницаемость тела человека будет примерно на семь порядков

больше, чем проницаемость воздуха. Отсюда следует, что в расчетах

тело человека можно рассматривать как проводник.

Для вычисления тока, протекающего по телу человека, находя­

щегося во внешнем электрическом поле, использовались различные

расчетные модели (см. рис. 7.4). Впервые профессор П.А.Долин

а	Рис 7 4 Модели для расчета влияния
	электрического поля на человека

Г л а в а 7 Воздействие электромагнитных излучений

237

11редложил в качестве модели тела человека рассматривать полови­

"У вытянутого эллипсоида вращения на проводящей плоскости (см.

рис. 7.4,а). Выбор такого варианта обусловлен тем, что было извест-

110 его аналитическое решение. Геометрические размеры модели

(большая и малая полуоси эллипсоида) выбраны исходя из роста

1,8 м и массы 80 кг.	При средней плотности тканей 1,05 кг/ м это
дает малую полуось	эллипсоида Ь = О, 14 м (большая полуось

а= 1,8 м). Вторая расчетная модель (рис. 7.4,6) представляет собой

нилиндр радиусом О, 12 м и высотой 1,8 м, имеющий сферическое

скругление. Для нее известны результаты подробных численных

расчетов.

Надо сказать, что в литературе встречаются описания и других моделей, которые использовались как в расчетах, так и эксперимен­

тах. В последнем случае модели (или фантомы) воспроизводили

ностаточно подробно строение человеческого тела. Несмотря на раз­

Jiичие форм расчетных моделей, их использование приводит к доста­

точно близким результатам. Они сводятся к следующему. В элект­ рическом поле на <<заземленноЙ•> расчетной модели тела человека

индуцируется электрический заряд. Так, для показанного на рис. 7.4

11аправления силовых линий поля (от положительных зарядов к от­ рицательным) знак индуцированного заряда будет отрицательным.

При переменнам напряжении низкой частоты картина поля из­ меняется во времени, оставаясь в каждый момент вре:\!ени соответ­ l"I вующей законам электростатики. Это значит, что индуцирован­

IIЫЙ зар-яд будет изменяться синусоидальна с той частотой, с кото­ рой изменяется внешнее поле. Полный заряд, индуцированный на модели тела человека, можно представить в виде

Qполн = E0hR3EoKф,

(7.8)

те h - высота; R, - эквивалентный радиус; 'К.Ф - безразмерный коэффициент, зависящий от формы модели; Е0 - напряженность

внешнего однородного поля.

Полный ток, стекающий в землю, при синусоидально изм.е-

1/Яющем.ся поле

/~олн = ыЕ0hR3Е0КФ.

(7.9)

Выражения (7.8) и (7.9) показывают, что полный заряд и пол­

ный ток пропорциональны напряженности внешнего поля Е0 и трактерным. размерам модели. Для геометрически подобных мо­

делей коэффициент КФ сохраняет свое значение. Отсюда, например,

следует, что для ребенка при уl\!еньшении вдвое величин h и Rэ ПOJJ-

238 Час т ь 1 Место инженерной экологии в системе знаний о человеке и природе

ные заряд и ток при неизменном Е0 уменьшатся в четыре раза. В экс­

периментах с фантомами, выполненными в натуральную величину,

установлено, что полный ток, стекающий с человека ростом 1,8 м и

находящегося в однородном поле частотой 50 Гц и напряженностью

5 кВ/м, составит 80 мкА.

Перейдем к оценкам плотности тока внутри тела. Их ср.едние

значения также были установлены в экспериментах с фантомами,

имеющими такую же проводимость, как и тело человека (8]. В поле напряженностью 10 кВ/ м при частоте 60 Гц плотность тока на уров­ не груди составляла 100... 160, а на уровне талии 350... 370 нА/см2.

Не вызывает затруднений и оценка плотности тока в отдельных

участках тела. Согласно данным разных авторов, максимальная на­ пряженность на макушке фантома примерно в 20 раз больше напря­

женности внешнего поля. Из непрерывности тока следует, что в

этой точке при напряженности Е0 = 1 кВ/ м и частоте 50 Гц плот­

ность тока проводимости.

j = ЫЕоЕmах = 5.55 нА/см2.

По тем же данным на кончике носа максимальная напряжен­ ность в 250 раз больше напряженности внешнего поля. Тогда в тех

же условиях плотность тока на кончике носа составит примерно

70 нА/ см2, а при увеличении напря~енности внешнего поля до 20 кВ/м будет равна 1,4 мкА/см2.

Сравним приведеиные цифры с порогоными значениями (см. <<Ис­

точники ЭМП>> в§ 7.2). Среднее значение плотности тока на уровне

груди сgставляет на частоте 50 Гц около 100 нА/ см2. За счет того,

что проводимость крови и кровеносных сосудов больше проводи­

мости мышечной ткани, плотность тока в кровеносных сосудах

и в сердце увеличится по сравнению со средней. По разным оцен­

кам, это увеличение может составлять от 3 до 5 раз. Отсюда следует,

что при напряженности внешнего поля 1О кВ/м плотность тока, про­ текающего через сердце, может достигать 0,3 ...0,5 мкА/ см2, что при­ ближается к нижнему пределу плотности тока ( 1 мкА/см2), при ко­

торой могут возникать отрицательные последствия.

Влияние магнитного поля. В данном случае оценки средних

значений плотности наведенных токов могут быть сделаны на основе

применения (7.5). При синусоидальном изменении индукции с час­

тотой ffi - это выражение можно переписать в виде

~ Edl = ы f BdS ..

1	s

Г л а в а 7 Воздействие электромагнитных излучений

239

Теперь рассчитаем максимальную плотность тока для случая, когда имеется проводящий цилиндр, а вектор индукции магнитного

поля направлен по оси цилиндра. Из приведенного соотношения по­

лучим Е,== ыrВ/2. Здесь r - радиус цилиндра. Это же выражение

справедливо и для сферы.

Согласно приведенным формулам при индукции 100 мкТ средняя

плотность тока для головы (r = 0,1 м, cr = 0,1 См/м) будет равна 0,015 мкА/ см2. За счет различия проводимастей тканей организма

максимальная плотность тока может увеличиться примерно в три

раза и составить около 0,05 мкА/см2. Следует подчеркнуть, что ори­

ентация вектора индукции магнитного поля у поверхности земли

(в отличие от вектора напряженности электрического поля) может

быть произвольной. Это влечет увеличение средних плотностей тока

при горизонтальной ориентации вектора магнитной индукции В.

В работе французских исследователей [1О] проводились расчеты

плотности наведенных магнитным полем вихревых токов с учетом

различий в проводимости разных органов и при достаточно полном

описании анатомического строения тела. Согласно их данным, в маг­ нитном поле с индукцией 100 мкТ и частотой 50 Гц максимальная

плотность тока в теле достигает около 0,2 мкА/ см2 при среднем значении 0,015 мкА/ см2.

Таким образом, переменное магнитное поле, так же как и электрическое, индуцирует в организме переменные токи, плот­

ность которых пропорциональна напряженности внеитего

поля. Различие между влиянием магнитного и электрического полей состоит в том, что пути протекания индуцированных

токов в организме различны. пrи влиянии электрического поля

1·ок протекает вдоль тела и его заметная часть протекает через серд­

не и кровеносную систему. Под влиянием магнитных полей макси­ мальная плотность тока сосредоточена в основном в периферийных областях. Не исключено, что именно различия в распределении

IIЛотности тока в этих двух случаях могут приводить к разным эф­ фектам.

Следует также указать, что в литературе появились данные о

1ювышении риска онкологических заболеваний у лиц (в первую оче­ редь у детей), длительное время проживающих вблизи линий

!tлектропередачи. Однако многие исследователи подвергают эти ре­

эулыаты сомнению. С целью внесения окончательной ясности в эту

проблему ВОЗ считает необходимым проведение в жизнь специаль­ ной программы для дальнейшего изучения этого вопроса.

240 Час т ь 1 Место инженерной экологии в системе знаний о человеке и природе

Доnустимые уровни наnряженности электрических nолей

Допустимые уровни воздействующих полей устанавливают­ ся отдельно для персонала, обслуживаюtцего электроустанов­ ки, и населения. В понятие <<Население•> включают лиц, проживаю­

щих, работающих ил_и временно находящихся вблизи ВЛ. В первом

случае руководствуются ГОСТ 12.1.002-84 <<ССБТ. Электрические

поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и

требования к проведению контроля на рабочих местах•>.

Предельно допустимый уровень напряженности воздейству­

ющего поля устанавливается равным 25 кВ/м. Пребывание в поле с напряженностью более 25 кВ/м без средств защиты не допускается. При напряженности поля от 20 до 25 кВ/ м время

пребывания персонала в нем не должно превышать 10 мин. Допус­

тимое время Т, ч, пребывания в поле напряженностью от 5 до

20 кВ/ м включительно вычисляется по формуле

Т= 50/Е- 2,

где Е - напряженность воздействующего поля в контролируемой

зоне, кВ/м.

Пребыванне в поле с напряженностью до 5 кВ/м включительно

допускается в течение рабочего дня.

При нахождении персонала в течение рабочего дня в зонах с различной напряженностью время пребывания вычисляется по фор­

муле

Тпр = 8 (tE/TEI + tE/TE2 +. + tE/TE)•

где тпр - приведенное время, эквивалентное по биологическому

эффекту пребыванию в поле с нижней границей нормируемой на­

пряженности, ч; tE, tE ,... , tE	-	время пребывания в контролируе-
1 2	n	Е2,.. , En, ч; ТЕ ,	ТЕс'., ТЕ"- до-
мых зонах с напряженностью Е1,
пустимое время пребывания для соответствующих1			к6нтролируемых

зон.

Значения напряженности на рабочих местах контролиру­ ются посредством измерений Напряженность должна измеряться в зоне нахождения человека при выполнении им работы. Во всех

случаях измерению подлежит напряженность неискаженного поля

(т.е. в отсутствии человека).

При выполнении работ без подъема на конструкции или обору­

дование измерения напряженности должны проводиться:

• при отсутствии средств защиты - на высоте 1, 8 м от поверх­

ности земли;

Г л а в а 7 Воздействие электромагнитных излучений	241
наличии коллективных средств защиты - на высоте 0,5;	1,О

и 1,8 м от поверхности земли.

Если работы выполняются с подъемом на конструкции или обо­

рудование (независимо от наличия средств защиты), измерения про­

водятся на высоте 0,5; 1,О и 1,8 м от площадки рабочего места и

расстоянии 0,5 м от заземленных частей.

Для определения напряженности следует применять приборы, измеряющие действующие значения и имеющие погрешность не

более 20%.

Применительно к населению нормирование напряженности

электрического поля осуществляется <<Санитарными нормами и пра­

вилами защиты населения от воздеИствия электрического поля, со­

здаваемого воздушными линиями электропередачи переменнаго

тока промышленноИ частоты (СН 2971-84)•>. Они устанавливают

предельно допустимые уровни напряженности поля. В качестве предельно допустимых уровней приняты следующие значения

напряженности:

•	0,5 кВ/ м внутри жилых зданиИ;
•	1 кВ/м на территории зоны жилоИ застройки;

• 5 кВ/ м в населенной местности вне зоны жилой застройки, а

также на территории огородов и садов;

• 10 кВ/ м на участках пересечения ВЛ с автомобильньши до­

рогами;

• 1Б кВ/ м в ненаселенной местности;

• 20 кВ/ м в труднодоступной местности и на участках, специ­

ально выгороженных для исключения доступа населения.

При напряженности поля выше 1 кВ/ м должны быть приняты

меры по исключению воздействия на человека ощутимых электри­

ческих разрядов и токов стекания в случаях касания изолированных

от земли объектов - крупногабаритных предметов, машин и меха­

низмов.

Предельно допустимые значения напряженности нормиру­ ются для неискаженного поля. Напряженность определяется

на высоте 1,8 м от уровня земли, а для помещений -от уровня

пола

В целях защиты населения от воздействия электрического поля

устанавливаются санитарно-защитные зоны, т.е. территории

вдоль трассы ВЛ, где напряженность поля превышает 1 кВ/ м Со­

гласно СН 2971-84 для проектируемых ВЛ, а 'Также зданий и соору­

жениИ допускается принимать границы санитарно~ащитных зон

242 Час т ь 1. Место инженерной экологии в системе знаний о человеке и природе

вдоль трассы ВЛ с горизонтальным расположением правадов на сле­

дующих расстояниях от проекции крайней фазы:

Номинальное напряжение ВЛ, кВ .	.	330	500	750
Расстояние, м . . . .	. . .	20	30	40

В пределах санитарно-защитной зоны запрещается: разме­

щать жилые и общественные здания и сооружения, площадки для стоянки и остановки всех видов транспорта, предприятия по обслу­

живанию автомобилей и склады нефти и нефтепродуктов, произво­

дить операции с горючим, выполнять ремонт машин и механизмов.

Доnустимые уровни наnряженности магнитных nолей

Поскольку проблемы биологического влияния магнитных полей

про-мышленной частоты к настоящему времени нельзя считать окон­

чательно решенными, существующие нормы также следует рассмат­

ривать как переходные, поскольку намечаются тенденции к их ужес­

точению. Предельно допустимые уровни (ПДУ) напряженности поля для условий выполнения работ под напряжением [9] уста­ новлены на уровне 3,2 кА/.м. при воздействии на тело работающего

и 5,2 кА/ м - при воздействии на кисти рук.

Международные рекомендации IRPA/INIRC содержат более жесткие нормы: 400 А/ м для произведетвенных воздействий и

80 А/м - для населения. В настоящее время Институтом медици­

ны труда РАМН подготовлен проект норм (находящийся в настоя­ щее время на стадии утверждения), в котором предлагается регла­

ментировать следующие уровни воздействия:

• при выполнении работ в условиях воздействия переменных

магнитных полей промышленной частоты (50 Гц) - от	1600 до
80 А/м в зависимости от длительности воздействия (от	1 до 8 ч)

на все тело и от 6400 до 800 А/ м при воздействии на конечности;

•	15 А/м для населения;
•	60 А/м для лиц, выполняющих работы в зоне прохождения

трассы ВЛ, но профессионально не связанных с их эксплуатацией. В заключение приведем действующие европейские нормы по до­

пустимым значениям напряженностей ЭМП промышленной часто­

ты. Эти нормы известны как ENV-50166 [11], введены в 1995 г. на

три года. Далее они были приняты как постоянно действующие. Они

содержат одновременно данные по напряженности как электричес­

кого, так и магнитного полей и применимы для нормирования на рабочих местах.