Выравнивание электрических потенциалов и заземление в животноводческих помещениях

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 9Следующая ⇒

в соответствии с ГОСТ Р 50571.14–96

Защиту сельскохозяйственных животных от поражения электри- ческим током необходимо предусматривать при следующих аварий- ных режимах:

1) однофазном замыкании на землю в сети напряжением до 1 кВ, включая обрыв и падение на землю фазного провода высоковольтной линии (ВЛ);

2) замыкании на землю на стороне высшего напряжения на под- станциях 6/0,4; 10/0,4 и 35/0,4 кВ;

3) замыкании на землю в ВЛ напряжением 6, 10 и 35 кВ;

4) однофазном замыкании на корпус в сети напряжением до 1 кВ;

5) замыкании на землю на стороне высшего напряжения на под- станции глубокого ввода напряжением 110 кВ;

6) замыкании на землю в ВЛ напряжением 110 кВ глубокого вво-

да.

Защиту животных от поражения электрическим током следует

предусматривать с таким расчетом, чтобы для указанных первых трех аварийных режимов напряжение прикосновения и напряжение шага для животных не превышали 12 В. Для 4–6 аварийных режимов эти напряжения зависят от времени действия защиты от замыканий, т.е. от полного времени отключения, равного сумме времен срабаты- вания основной релейной защиты и отключения коммутационного аппарата, и не должны превышать значений, указанных в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Допустимое значение напряжения, В

Лабораторная работа 7

ЗАЩИТА ОТ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Цель работы – ознакомление с характеристиками электромаг- нитного излучения (ЭМИ) и нормативными требованиями к элек- тромагнитному излучению радиочастотного диапазона; проведение измерений электромагнитного излучения сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона, создаваемого микроволновой печью и средствами сотовой связи; оценка эффективности защиты от СВЧ излучения микроволновой печи с помощью экранов.

Общие сведения

7.1.1. Источники и характеристики электромагнитного поля

Полный спектр электромагнитных (ЭМ) колебаний занимает бес- конечно большой диапазон длин волн – от самых длинных, неопреде- ленно большой длины, до самых коротких гамма-лучей с длиной вол- ны < 5·10−3нм (по частоте ≈ от 0 до 3·1021Гц). Спектр включает низ- кочастотные волны, радиоволны, оптические и ионизирующие излу- чения. В настоящее время наиболее широкое применение в различных отраслях находит ЭМ энергия неионизирующей части спектра. Это касается, прежде всего, электромагнитных полей (ЭМП) радиочастот.

Радиочастотами (РЧ) принято называть частоты, лежащие в ин- тервале от 3 Гц до 3000 ГГц. В прил. 7.1 приведена классификация ЭМ излучений в зависимости от частоты или длины волны по меж- дународной классификации. Дециметровые, сантиметровые и мил- лиметровые диапазоны традиционно объединяют общим названием – сверхвысокие частоты (СВЧ) или микроволны.

В промышленности источниками ЭМП являются электрические установки, работающие на переменном токе частотой от 10 до 106Гц, приборы автоматики, электрические установки с промыш- ленной частотой 50...60 Гц, установки высокочастотного нагрева.

ЭМ волны диапазона СВЧ (микроволны) используются в радио- локации, радиоастрономии, радиоспектроскопии, геодезии, дефекто- скопии, физиотерапии, в микроволновых печах и сотовой связи. В

промышленности ЭМП радиоволнового диапазона используются для индукционного и диэлектрического нагрева материалов (закалка, плавка, напайка, сварка, напыление металлов, нагрев внутренних ме- таллических частей электровакуумных приборов в процессе откачки, сушка древесины, нагрев пластмасс, склейка пластикатов и др.).

Среди источников СВЧ излучения целесообразно особо отметить по- всеместно распространившиеся системы сотовой подвижной радиосвязи. Сеть сотовой связи состоит из прилегающих друг к другу ячеек, вместе обеспечивающих охват зоны обслуживания. Ячейки имеют вид шести- гранников и напоминают пчелиные соты (отсюда и название «сотовая связь»). Радиусы ячеек составляют от полукилометра до нескольких ки- лометров. В центре ячейки размещена базовая станция (БС), которая по радиоканалам реализует связь с подвижными станциями (ПС) – абонент- скими радиотелефонами, находящимися в пределах ячейки. Рабочие час- тоты систем сотовой связи лежат в диапазоне 400...1800 МГц. Краткие технические характеристики стандартов системы сотовой радиосвязи, действующих в России, приведены в прил. 7.2.

Основными источниками излучения СВЧ энергии являются антен- ные системы, линии передачи энергии, генераторы и отдельные СВЧ блоки. СВЧ аппараты используются также для микроволновой терапии.

В ряде случаев ЭМП возникают как побочный неиспользуемый фак- тор, например, вблизи воздушных линий электропередачи, трансформа- торных подстанций, электроприборов, в том числе бытового назначения.

Источники излучения ЭМП по диапазонам частот приведены в прил. 7.1.

ЭМ излучение генерируется токами, изменяющимися во времени. ЭМП складывается из электрического поля (ЭП), обусловленного на- пряжением на токоведущих частях электроустановок, и магнитного (МП), возникающего при прохождении тока по этим частям. Электро- магнитные волны (ЭМВ) распространяются на большие расстояния.

ЭМП характеризуется совокупностью переменных электрических и магнитных составляющих. Различные диапазоны ЭМВ объединяет об- щая физическая природа, но они существенно различаются по заключен- ной в них энергии, характеру распространения, поглощения, отражения, а вследствие этого – по действию на среду, в том числе и на человека.

ЭМП радиочастотного диапазона характеризуются следующими параметрами:

– напряженностью электрического поля (E, В/м);

– напряженностью магнитного поля (H, А/м) или магнитной ин- дукцией (B, Тл);

– плотностью потока энергии (ППЭ): q = EH, которая показывает, какое количество энергии проходит в единицу времени через еди- ничную площадку, расположенную перпендикулярно к направлению распространения волны. ППЭ выражается в Вт/м2или производных единицах: мВт/см2, мкВт/см2.

Распространяющееся ЭМП от любого источника условно разде- ляют на три зоны.

1. Ближняя (зона индукции)

R ≤ λ ≈ λ

2π 6

(R – размер зоны, м). В

этой зоне бегущая ЭМВ не сформирована, электрическое и магнит- ное поля считаются не зависимыми друг от друга, и поэтому облуче- ние в этой зоне характеризуется напряженностями обеих составляю- щих поля: электрической (Е) и магнитной (Н). В этой зоне, как пра- вило, находятся рабочие места по обслуживанию низкочастотных установок (3...300 Гц). Например, при работе на промышленных и бытовых установках переменного тока частотой 50 Гц.

λ

2. Промежуточная (зона интерференции)

< R < 2πλ. В про-

2π

межуточной зоне ЭМП имеет сложный характер. Присутствуют все компоненты поля. На человека одновременно воздействуют напря- женность электрического поля (Е), напряженность магнитного поля (Н) и плотность потока энергии (ППЭ). Здесь расположены рабочие места высокочастотных (60 кГц...30 МГц) и ультравысокочастотных (УВЧ) (30 МГц...300 МГц) установок. В этой зоне находятся рабочие места плавильщика индукционной плавки, плавильщика электроду- говой печи, кузнеца-штамповщика и др.

3. Дальняя (волновая или зона излучения) начинается с расстоя-

ния

R ≥ 6λ или, по некоторым данным,

R ≥ 2 πλ. Эта зона характе-

ризуется сформировавшейся электромагнитной волной. Воздействие ЭМП на человека определяется плотностью потока энергии (ППЭ). Рабочие места по обслуживанию СВЧ (300 МГц...300 ГГц) установок находятся в волновой зоне. Например, при сварке изделий из поли- винилхлоридного пластика рабочие находятся в этой зоне. В зоне излучения также находятся и пользователи мобильных телефонов.

7.1.2. Воздействие ЭМП на организм человека

Воздействуя на тело человека, ЭМП вызывает тепловой эффект, который возникает за счет переменной поляризации диэлектрика (су- хожилия, хрящи и т.д.) и токов проводимости в жидких составляю-

щих тканей, крови и т.п. Если механизм терморегуляции тела не спо- собен рассеивать избыточное тепло (тепловой порог q = 10 мВт/см2), то возможно повышение температуры тела.

Кроме теплового эффекта ЭМП вызывает поляризацию макромо- лекул ткани и их ориентацию параллельно электрическим силовым линиям, что может привести к изменению их свойств: нарушению функций сердечно-сосудистой системы и обмена веществ.

Субъективные критерии отрицательного воздействия полей – го- ловные боли, повышенная утомляемость, раздражительность, ухуд- шение зрения, снижение памяти.

Иногда проявляется мутагенное воздействие и временная стери- лизация при облучении интенсивностями выше теплового порога.

СВЧ излучения мобильных телефонов воздействуют на головной мозг, зоны вестибулярного слухового анализатора, сетчатку глаза, увеличивают температуру кожи головы в зоне расположения антен- ны и температуру барабанной перепонки. Такому воздействию под- вергаются лица профессиональных групп (работники базовых стан- ций, связисты, диспетчеры, работники ГИБДД, пожарной охраны, такси и др.), работа которых связана с источниками электромагнит- ных излучений, а также население, проживающее в непосредствен- ной близости от базовых станций и пользователи мобильных теле- фонов.

Степень воздействия ЭМП на организм человека зависит от диа- пазона частот излучения, интенсивности воздействия, продолжи- тельности, характера и режима облучения, размера облучаемой по- верхности и особенностей организма.

7.1.3. Нормирование ЭМП

Согласно санитарным нормам, в диапазоне частот от 0 до 300 МГц контролируют напряженность ЭП и напряженность МП (или индукцию МП) и плотность потока энергии (ППЭ). В диапазоне СВЧ нормируют ППЭ (табл. 7.1). Длительность пребывания человека в зонах влияния источников излучения оценивается энергетической экспозицией (энергетической нагрузкой):

ЭЭЕ

ЭЭ

= Е 2 T,

= H 2 T,

H

=

ЭЭППЭ

ППЭ2 T,

где ЭЭ E – энергетическая экспозиция напряженности электриче- ского поля, (В/м)2·ч;

ЭЭ H – энергетическая экспозиция напряженности магнитного поля, (А/м)2·ч;

ЭЭППЭ– энергетическая экспозиция плотности потока энергии, (мкВт/см2)2·ч;

Е – напряженность электрического поля, В/м; Н – напряженность магнитного поля, А/м; ППЭ – плотность потока энергии, мкВт/см2;

Т – время воздействия за смену, ч.

Таблица 7.1

Параметры ЭМП, измеряемые при санитарно-гигиеническом контроле

Нормирование допустимых значений параметров зависит от диа- пазона частот и предусматривает дифференцированный подход для лиц, непосредственно работающих с источниками ЭМП, и для насе- ления.

Основные нормативные документы, устанавливающими принци- пы нормирования для лиц, непосредственно работающих с источ- никами ЭМИ диапазона радиочастот, определяющие норматив- ные параметры и их максимально возможные значения, приведены в библиографическом списке [1–6].

В соответствии с ГОСТ 12.1.006–84 [1] и СанПиН 2.2.4.1191– 03 [2] установлен следующий принцип нормирования электромаг- нитных полей радиочастот:

– в диапазоне частот до 30 кГц (СанПиН 2.2.4.1191–03 [2]), пре- дельно допустимый уровень (ПДУ) напряженности ЭП и МП при воздействии в течение всей смены составляет 500 В/м и 50 А/м, соот- ветственно. ПДУ напряженности ЭП и МП при продолжительности воздействия до 2-х часов за смену составляет 1000 В/м и 100 А/м, соответственно.

– в диапазоне частот от 30 кГц до 300 ГГц используется энерге- тический (или дозный) подход. Наряду с интенсивностными пара- метрами (Е, Н, ППЭ) нормируется энергетическая экспозиция за ра- бочий день (ЭЭ E, ЭЭ H, ЭЭППЭ).

Предельно допустимые уровни интенсивности ЭМИ РЧ (Е ПДУ, Н ПДУ, ППЭПДУ) в диапазоне частот 30 кГц...300ГГц определяются в зависимости от времени воздействия, исходя из предельно допусти- мой энергетической экспозиции:

E =

ПДУ

H =

ПДУ

ЭЭ E

ПД У,

T

ЭЭ H

ПД У,

T

ППЭ

=

ПДУ,

где

ЭЭE – предельно допустимая энергетическая экспозиция

ПДУ

напряженности электрического поля, (В/м)2·ч;

ЭЭ H – предельно допустимая энергетическая экспозиция

ПДУ

ЭЭППЭ

ПДУ

напряженности магнитного поля, (А/м)2·ч;

– предельно допустимая энергетическая экспозиция

плотности потока энергии, (мкВт/см2)2·ч;

T – время воздействия, ч.

ПДУ энергетических экспозиций на рабочих местах за смену представлены в табл. 7.2. В любом случае максимально допустимые уровни напряженности ЭП и МП, плотности потока энергии ЭМП не должны превышать значений, представленных в табл. 7.2.

Таблица 7.2

ПДУ энергетических экспозиций ЭМП диапазона частот 30 кГц...300 ГГц

Обеспечение защиты персонала, профессионально не связанного с эксплуатацией и обслуживанием источников ЭМП, осуществля- ется в соответствии с требованиями гигиенических нормативов ЭМП, установленных для населения. Основными документами, рег- ламентирующими внепроизводственные воздействия ЭМП в диапа- зоне частот 30 кГц...300 ГГц, являются [4], [7] и [8].

Дополнительно регламентируются уровни ЭМП, генерируемые отдельными источниками:

– индукционными печами – в диапазоне 20...22 кГц (в соответст- вии с СН 2550–82 «Предельно допустимые нормы напряженности электромагнитного поля, создаваемого индукционными бытовыми печами, работающими на частоте 20...22 кГц» [9]);

– СВЧ печами – в диапазоне частот 0,3...37,7 ГГц (в соответствии с СН 2666–83 «Предельно допустимые уровни плотности потока энергии, создаваемой микроволновыми печами» [10]);

– персональными ЭВМ – в диапазоне частот 5 Гц...400 кГц (в со- ответствии с СанПиН 2.2.2/2.4.1340–03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы» [6]);

– средствами сухопутной подвижной радиосвязи в диапазоне час- тот 27...2400 МГц (в соответствии с СанПиН 2.1.8/2.2.4.1190–03 «Ги- гиенические требования к размещению и эксплуатации средств су- хопутной подвижной радиосвязи» [3]).

В табл. 7.3 в соответствии с вышеперечисленными нормативными документами приведены ПДУ воздействия некоторых наиболее час-

–––*––––––

Для условий локального облучения кистей рук.

то используемых населением источников ЭМИ для разных частот- ных диапазонов.

Таблица 7.3

Гигиенические нормативы воздействия электромагнитных полей радиочастотного диапазона на население России

7.1.4. Меры защиты

Для защиты человека от неблагоприятного воздействия ЭМИ ис- пользуются технические и организационные меры защиты, средства индивидуальной защиты, а также проводятся лечебно- профилактические мероприятия.

Технические меры защиты от действия ЭМП сводятся, в основ- ном, к применению защитного экранирования и дистанционного управления устройствами, излучающими ЭМВ.

Конструктивно экранирующие устройства оформляют в виде ко- зырьков, навесов или перегородок из металлических канатов, прут- ков, сеток или пластин из резины. Экранирующие устройства долж- ны иметь антикоррозионное покрытие и быть заземлены.

Защитные экраны делятся на:

1) отражающие излучение (из материалов с хорошей электриче- ской проводимостью: сталь, медь, алюминий, латунь):

– сплошные металлические экраны, толщиной не менее 0,5 мм;

– экраны из металлической сетки с ячейками не более 4×4 мм;

– экраны из металлизированной ткани;

2) поглощающие излучение (экраны из радиопоглощающих мате- риалов, например: прессованные листы резины, наполнитель из гра- фита или карбонильного железа на различных основах (керамика, пластмасса и пр.), а также материалы, содержащие ферромагнитные порошки, полимерные композиционные материалы).

Выбор конструкции экрана зависит от характера технологическо- го процесса, мощности источника и диапазона волн.

Отражающие экраны ослабляют ЭМП вследствие создания в его толще поля противоположного направления. Если поток ЭМВ, отра- женных от металлического экрана, может нарушить режим работы установки, экран покрывают поглощающим материалом либо ис- пользуют поглощающий экран.

Функциональные качества экрана чаще всего характеризуются ко- эффициентом экранирования:

K = I э,

I

где K – коэффициент экранирования;

I э, I – интенсивность поля в данной точке при наличии экрана или при его отсутствии соответственно (может выражаться электрической (В/м), магнитной (А/м) напряженностями

или плотностью потока энергии (мкВт/см2) в зависимости от диапазона частот).

Коэффициент экранирования определяет степень уменьшения по- ля в экранируемой области пространства. Чем сильнее экранирую- щее действие экрана, тем меньше коэффициент экранирования. Тео- ретически нельзя получить полного экранирования, поэтому всегда коэффициент экранирования удовлетворяет неравенству: 0 < K < 1.

Иногда вместо коэффициента экранирования K используют об- ратную величину – эффективность экранирования:

Э = 1,

K

которая определяется в относительных единицах и показывает, во сколько раз экран уменьшает напряженности поля в данной точке.

Ввиду большого разброса значений интенсивности без экрана и с экраном, эффективность экранирования (или иначе экранное затуха- ние) представляют в логарифмических единицах – децибелах (дБ):

=

L 20 lg Э,

где L – уровень или эффективность экранирования, дБ; Э – эффективность экранирования.

В инженерной практике эффективность экранирования часто так- же определяют в процентах:

Э = ⋅100, (7.1)

где Э – эффективность экранирования, %.

Средства защиты должны обеспечивать снижение уровня излуче- ния до безопасного в течение времени, определяемого назначением изделия.

Организационные меры защиты при проектировании и эксплуа- тации оборудования, являющегося источником ЭМП или объектов, оснащенных источниками ЭМП, включают:

– защиту расстоянием – рациональное размещение оборудо- вания рабочих мест при проектировании; выбор маршрутов переме- щения обслуживающего персонала на безопасных расстояниях от источников ЭМП, обеспечивающих соблюдение ПДУ; выделение зон

с уровнями ЭМП, превышающих ПДУ, где по условиям эксплуата- ции не требуется даже кратковременное пребывание персонала;

– защита временем – ограничение времени нахождения персо- нала в зоне облучения, выбор рациональных режимов работы обору- дования и обслуживающего персонала;

– использование запрещающих, предупреждающих и предпи- сывающих знаков безопасности для информации об электромагнит- ном облучении;

– использование световой и звуковой сигнализации;

– ремонт оборудования, являющегося источником ЭМП, сле- дует производить (по возможности) вне зоны влияния ЭМП от других источников;

– соблюдение правил безопасной эксплуатации источников

ЭМП.

К средствам индивидуальной защиты (СИЗ) относятся: спец- одежда, выполненная из металлизированной ткани: защитные хала- ты, фартуки, накидки с капюшоном, перчатки, щитки, а также за- щитные очки (при интенсивности выше 1 мВт/см2), стекла которых покрыты слоем полупроводниковой окиси олова, или сетчатые очки в виде полумасок из медной или латунной сетки.

Лечебно-профилактические мероприятия включают предвари- тельный (при поступлении на работу) медосмотр и периодические профилактические медосмотры. Лиц, не достигших 18-летнего воз- раста, и беременных женщин допускают к работе в условиях воздей- ствия ЭМП только в случаях, когда интенсивность ЭМП на рабочих местах не превышает ПДУ, установленных для населения.

Способ защиты в каждом конкретном случае должен определять- ся с учетом рабочего диапазона частот, характера выполняемых ра- бот, необходимой эффективности защиты.

7.2. Приборы для измерения СВЧ диапазона ЭМП

В соответствии с СанПиН 2.2.4.1191–03 [2] для измерений уров- ней ЭМП в диапазоне частот от 300 МГц до 300 ГГц используются приборы, предназначенные для оценки средних значений плотности потока энергии с допустимой относительной погрешностью: не бо- лее ± 40 % в диапазоне от 300 МГц до 2 ГГц и не более ± 30 % в диа- пазоне свыше 2 ГГц.

Средства измерения ППЭ приведены в табл. 7.4.

Измерители плотности потока энергии

Таблица 7.4

Измерители плотности потока энергии, приведенные в табл. 7.4, предназначены для измерения средних значений ППЭ электромаг- нитного поля в широком диапазоне частот. Используются для оценки степени биологической опасности СВЧ излучений в режимах непре- рывной генерации и импульсной модуляции в свободном простран- стве и ограниченных объемах вблизи мощных источников излуче- ния.

Приборы типа П3, измеряющие ППЭ, состоят из антенн- преобразователей и индикатора. Антенна-преобразователь включает в себя систему последовательно соединенных резистивных тонкоп- леночных термопарных преобразователей, которые размещены на конической поверхности. При измерениях энергия ЭМП поглощается элементами термопар. На каждой термопаре возникает термо ЭДС, пропорциональная ППЭ. Измеритель термопары суммирует и усили- вает по логарифмическому закону постоянные ЭДС термопар. От- счет интенсивности ЭМП высвечивается на цифровом табло в деци- белах относительно нижнего предела измерений используемой ан- тенны – преобразователя. Среди средств измерений ППЭ имеются приборы, которые могут определять и дозу облучения – суммарную ППЭ за промежуток времени.

В настоящее время для определения плотности потока излучения СВЧ диапазона широко используются приборы: П3-33, П3-33М, П3- 40, П3-41 и ИПМ-101М.

Измеритель плотности потока СВЧ излучения П3-33 (П3-33М) представлен на рис. 7.1.

Рис. 7.1. Измеритель потока СВЧ излучения П3-33 (П3-33М)

Многие приборы, предназначенные для измерения ЭМИ, позво- ляют определить не только ППЭ, но и напряженности электрическо- го и магнитного полей и работают соответственно в различных час- тотных диапазонах. К такому типу приборов относятся портативный измерительный прибор П3-40 (рис. 7.2), измеритель напряженности ЭМИ П3-41, измеритель напряженности поля малогабаритный мик- ропроцессорный ИПМ-101М и др.

Рис. 7.2. Портативный измерительный прибор П3-40

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Тактические действия в защите

История Олимпийских игр

История развития права интеллектуальной собственности