8. Тиристоры

Тиристоры — полупроводниковые элементы с уникальными свойствами, благодаря которым они являются идеальными элементами защиты оборудования от импульсных перенапряжений. Тиристоры относятся к типу так называемых «практически мгновенных » устройств. Время реакции тиристорных элементов защиты составляет единицы наносекунд.

Преимущества использования тиристоров для защиты от перенапряжения состоят в том, что они обеспечивают защиту независимо от величины тока и скорости нарастания напряжения (dV/dt). У тиристорных элементов защиты следующее достоинства:

– тиристор не может быть поврежден высоким напряжением;

– вследствие малого падения напряжения на тиристоре во включенном состоянии рассеиваемая им мощность меньше, чем на элементах, фиксирующих заданный уровень напряжения (варисторы, TVSдиоды);

– отсутствует деградация параметров при воздействии импульсных токовых перегрузок, не выходящих за допустимые пределы;

– исключены выбросы напряжения, превышающие напряжение открывания, независимо от скоростинарастания напряжения;

– небольшая емкость, что позволяет применять тиристоры для защиты высокоскоростного оборудования;

– широкий диапазон рабочих напряжений (25 В и выше).

Современные тиристорные элементы защиты выпускаются в самом разнообразном

конструктивном исполнении, с широким диапазоном рабочих напряжений и импульсных токов перегрузки.

9. Плавкие предохранители

Плавкие предохранители относятся к классу устройств ограничения тока. Их главной задачей является защита оборудования от повреждения при протекании повышенных токов. Такие токи могут возникнуть при непосредственном контакте проводов линии связи с силовыми линиями электропитания при аварии или в результате длительного воздействия индукции от мощных силовых линий, расположенных вблизи участка линейного кабеля.

Второй задачей предохранителей является защита от тех же факторов самих защитных элементов ограничения напряжения. Предохранители не должны реагировать на кратковременные токовые перегрузки, возникающие в результате индукции от грозовых разрядов, а также при кратковременной индукции от мощных силовых линий. Задача борьбы с таким типом перегрузок возлагается на защитные элементы ограничения напряжения.

Недостатком обычных плавких предохранителей является возможность их ложного срабатывания при кратковременных токовых перегрузках.

Достоинством плавких предохранителей является их малое сопротивление, поэтому они не вносят ослабления сигнала и не нарушают баланса линии. Однако плавкие предохранители имеют и ряд недостатков. После срабатывания предохранитель требует замены, а при малых перегрузках время реакции предохранителей сильно возрастает. Эта задержка срабатывания может привести к перегреву и повреждению расположенных далее защитных элементов ограничения напряжения. По этой причине необходим тщательный подбор их параметров.

10. Самовосстанавливающиеся предохранители

Другими устройствами, относящимися к классу устройств ограничения тока, являются самовосстанавливающиеся полимерные предохранители. Эти элементы, имеющие положительный температурный коэффициент сопротивления, изготовлены из проводящих полимерных материалов. При нормальной рабочей температуре они имеют малое сопротивление (2ѕ10 Ом). В случае возрастания тока выше номинального происходит разогрев элементов и при определенной температуре их сопротивление резко возрастает, ограничивая тем самым ток. После устранения перенапряжения и охлаждения позистора происходит восстановление его нормального сопротивления.

Важными параметрами предохранителей являются следующие:

– максимальные рабочее напряжение и ток;

– максимальное прерываемое напряжение — напряжение, которое может быть приложено к позистору, находящемуся в состоянии «размыкания цепи», т. е. имеющему высокое сопротивление;

– максимальный ток;

– сопротивление в нормальном (холодном) состоянии;

– время реакции на перегрузку по току (зависит от величины тока) — время, по истечении которого происходит прерывание цепи тока;

– ток удержания — минимальный ток, при котором позистор продолжает находиться в состоянии повышенного сопротивления.

При малых токовых перегрузках предохранители имеют меньшее время реакции, чем плавкие предохранители.

13

Нормирование электромагнитных полей

Национальные системы стандартов являются основой для реализации принципов электромагнитной безопасности. Как правило, системы стандартов включают в себя нормативы ограничивающие уровни электрических полей (ЭП), магнитных полей (МП) и электромагнитных полей (ЭМП) различных частотных диапазонов путем введения предельно допустимых уровней воздействия (ПДУ) для различных условий облучения и различных контингентов.

В России система стандартов по электромагнитной безопасности складывается из Государственных стандартов (ГОСТ) и Санитарных правил и норм (СанПиН). Это взаимосвязанные документы, являющиеся обязательными для исполнения на всей территории России.

Государственные стандарты России в области электромагнитной безопасности .

Обозначение	Наименование
ГОСТ 12.1.002-84	Система стандартов безопасности труда. Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряжённости и требования к проведению контроля
ГОСТ 12.1.006-84	Система стандартов безопасности труда. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля
ГОСТ 12.1.045-84	Система стандартов безопасности труда. Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля

Санитарные правила и нормы регламентируют гигиенические требования более подробно и в более конкретных ситуациях облучения. Как правило, санитарные нормы сопровождаются Методическими указаниями по проведению контроля электромагнитной обстановки и проведению защитных мероприятий.

В зависимости от отношения подвергающегося воздействию ЭМП человека к источнику излучения в условиях производства в стандартах России различаются два вида воздействия: профессиональное и непрофессиональное. Для условий профессионального воздействия характерно многообразие режимов генерации и вариантов воздействия. ПДУ для профессионального и непрофессионального воздействия различны.

Перечень Санитарных правилам и Норм РФ для различных категорий приведен в таблицах

Санитарные нормы и правила для условий профессионального облучения ЭМП

Обозначение	Наименование
СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96	Санитарные правила и нормы. Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ)
СанПиН 2.2.2.542-96	Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронновычислительным машинам и организации работы
ГН 2.1.8./2.2.4.019-94	Гигиенические нормативы. Временные допустимые уровни (ВДУ) воздействия электромагнитных излучений, создаваемых системами сотовой связи
ОБУВ № 5060-89	Ориентировочные безопасные уровни воздействия переменных магнитных полей частотой 50Гц при производстве работ под напряжением на воздушных линиях (ВЛ) электропередачи напряжением 220-1150 кВ
СН № 5802-91	Санитарные нормы и правила выполнения работ в условиях воздействия электрических полей промышленной частоты (50 Гц)
СанПиН 2.2.4.723-98	Переменные магнитные поля промышленной частоты (50 Гц) в производственных условиях
ПДУ № 3206-85	Предельно-допустимые уровни магнитных полей частотой 50 Гц
ПДУ № 1742-77	Предельно-допустимые уровни воздействия постоянных магнитных полей при работе с магнитными устройствами и магнитными материалами

Санитарные нормы и правила для условий непрофессионального облучения

Обозначение	Наименование
ГН 2.1.8./2.2.4.019-94	Гигиенические нормативы. Временные допустимые уровни (ВДУ) воздействия электромагнитных излучений, создаваемых системами сотовой связи
СН № 2971-84	Санитарные нормы и правила защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты
СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03	Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронновычислительным машинам и организации работы
МСанПиН 001-96	Межгосударственные санитарные нормы допустимых уровней физических факторов при применении товаров народного потребления в бытовых условиях
СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96	Санитарные правила и нормы. Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ)
СН № 2666-83	Предельно допустимые уровни плотности потока энергии, создаваемой микроволновыми печами
СН № 2550-82	Предельно допустимые нормы напряженности электромагнитного поля, создаваемого индукционными бытовыми печами, работающими на частоте 20 - 22 кГц

В качестве ПДУ ЭМП принимаются такие значения, которые при ежедневном облучении в свойственном для данного источника излучения режимах не вызывает у населения без ограничения пола и возраста заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования в период облучения или в отдаленные сроки после его прекращения.

В зависимости от места нахождения человека относительно источника ЭМП он может подвергаться воздействию электрической или магнитной составляющей поля или их сочетанию, а в случае пребывания в волновой зоне - воздействию сформированной электромагнитной волны. По этому признаку определяется необходимый критерий контроля безопасности.

В части требований ГОСТов и СанПиН по проведению контроля записано, что контроль уровней ЭП осуществляется по значению напряженности ЭП - Е, В/м. Контроль уровней МП осуществляется по значению напряженности МП - Н, А/м или значению магнитной индукции - В, Тл. В зоне сформировавшейся волны контроль осуществляется по плотности потока энергии (ППЭ), Вт/м².

В России установлены самые жесткие в мире предельно допустимые уровни облучения населения электромагнитными полями.

Предельно допустимые уровни электромагнитного поля для потребительской продукции, являющейся источником ЭМП

Источник	Диапазон	Значение ПДУ	Примечание
Индукционные печи	20 - 22 кГц	Е=500 В/м Н=4 А/м	Условия измерения: расстояние 0,3 м от корпуса
СВЧ печи	2,45 ГГц	ППЭ=10 мкВт/см2	Условия измерения: расстояние 0,50 ± 0,05 м от любой точки, при нагрузке 1 литр воды
Видеодисплейный терминал ПЭВМ	5 Гц - 2 кГц	Епду = 25 В/м Впду = 250 нТл	Условия измерения: расстояние 0,5 м вокруг монитора ПЭВМ
	2 - 400 кГц	Епду = 2,5 В/м Впду = 25 нТл
	поверхностный электростатический потенциал	V = 500 В	Условия измерения: расстояние 0,1 м от экрана монитора ПЭВМ
Прочая продукция	50 Гц	Е = 500 В/м	Условия измерения: расстояние 0,5 м от корпуса изделия
	0,3 - 300 кГц	Е = 25 В/м
	0,3 - 3 МГц	Е = 15 В/м
	3 - 30 МГц	Е = 10 В/м
	30 - 300 МГц	Е = 3 В/м
	0,3 - 30 ГГц	ППЭ = 10 мкВт/см2

Временно допустимые уровни (ВДУ) воздействия электромагнитных излучений, создаваемых системами сотовой радиосвязи, непрофессиональное воздействие

Категория облучения	Величина ВДУ ЭМИ	Примечание
Облучение населения, проживающего на прилегающей селитебной территории, от антенн базовых станций	ППЭпд = 10 мкВт/см2
Облучение пользователей радиотелефонов	ППЭпду = 100  мкВт/см2	Условия измерения: Измерения ППЭ следует производить на расстоянии от источника ЭМИ, соответствующего расположению головы человека, подвергающегося облучению

Допустимые уровни воздействия ЭП ПЧ на населения от ЛЭП

ПДУ ЭП ПЧ, кВ/м	Условия облучения
0,5	внутри жилых зданий
1,0	на территории зоны жилой застройки
5,0	в населенной местности вне зоны жилой застройки; (земли городов в пределах городской черты в границах их перспективного развития на 10 лет, пригородные и зеленые зоны, курорты, земли поселков городского типа в пределах поселковой черты и сельских населенных пунктов в пределах черты этих пунктов) а также на территории огородов и садов;
10,0	на участках пересечения воздушных линий электропередачи с автомобильными дорогами I – IV категорий;
15,0	в ненаселенной местности (незастроенные местности, хотя бы и часто посещаемые людьми, доступные для транспорта, и сельскохозяйственные угодья);
20,0	в труднодоступной местности (недоступной для транспорта и сельскохозяйственных машин) и на участках, специально выгороженных для исключения доступа населения.

Принципы обеспечения безопасности населения

Основной принцип защиты здоровья населения от электромагнитного поля ЛЭП состоит в установлении санитарно-защитных зон для линий электропередачи и снижением напряженности электрического поля в жилых зданиях и в местах возможного продолжительного пребывания людей путем применения защитных экранов.

Границы санитарно-защитных зон для ЛЭП которых на действующих линиях определяются по критерию напряженности электрического поля - 1 кВ/м.

Границы санитарно-защитных зон для ЛЭП согласно СН № 2971-84

Напряжение ЛЭП	330 кВ	500 кВ	750 кВ	1150 кВ
Размер санитарно-защитной (охранной) зоны	20 м	30 м	40 м	55 м

Границы санитарно-защитных зон для ЛЭП в г. Москве

Напряжение ЛЭП	<20 кВ	35 кВ	110 кВ	150 -220 кВ	330 - 500 кВ	750 кВ	1150 кВ
Размер санитарно-защитной зоны	10 м	15 м	20 м	25 м	30 м	40 м	55 м

К размещению ВЛ ультравысоких напряжений (750 и 1150 кВ) предъявляются дополнительные требования по условиям воздействия электрического поля на население. Так, ближайшее расстояние от оси проектируемых ВЛ 750 и 1150 кВ до границ населенных пунктов должно быть, как правило, не менее 250 и 300 м соответственно.

В пределах санитарно-защитной зоны ВЛ запрещается:

• размещать жилые и общественные здания и сооружения;

• устраивать площадки для стоянки и остановки всех видов транспорта;

• размещать предприятия по обслуживанию автомобилей и склады нефти и нефтепродуктов;

• производить операции с горючим, выполнять ремонт машин и механизмов.

Территории санитарно-защитных зон разрешается использовать как сельскохозяйственные угодья, однако рекомендуется выращивать на них культуры, не требующие ручного труда.

14

Воздействия от линии электропередачи

Электрические и магнитные поля сильно влияют на состояние всех биологических объектов, попадающих в зону их воздействия.

Например, в районе действия электрического поля ЛЭП у насекомых проявляются изменения в поведении: так, у пчел фиксируется повышенная агрессивность, беспокойство, снижение работоспособности и продуктивности, склонность к потере маток; у жуков, комаров, бабочек и других летающих насекомых наблюдается изменение поведенческих реакций, в том числе изменение направления движения в сторону с меньшим уровнем излучения.

У растений распространены аномалии развития - часто меняются формы и размеры цветков, листьев, стеблей, появляются лишние лепестки.

Электромагнитное поле и здоровье человека

Человеческий организм всегда реагирует на внешнее электромагнитное поле. В силу различного волнового состава и других факторов электромагнитное поле различных источников действует на здоровье человека по-разному. Вследствие этого в данном разделе воздействие различных источников на здоровье будем рассматривать по отдельности. Однако резко диссонирующее с естественным  электромагнитным фоном поле искусственных источников почти во всех случаях оказывает на здоровье находящихся в зоне его воздействия людей негативное влияние.

Широкие исследования влияния электромагнитных полей на здоровье были начаты в нашей стране в 60-е годы. Было установлено, что нервная система человека чувствительна к электромагнитному воздействию, а также что поле обладает так называемым информационным действием при воздействии на человека в интенсивностях ниже пороговой величины теплового эффекта (величина напряженности поля, при которой начинает проявляться его тепловое воздействие).

Особо чувствительными к воздействию электромагнитных полей в человеческом организме являются нервная, иммунная, энокринно-регулятивная и половая системы. Ниже воздействие поля на эти системы будет рассмотрено по отдельности.

Общее влияние электромагнитного поля на организм человека.

Результаты клинических исследований, проведенных в России, показали, что длительный контакт с электромагнитным полем в СВЧ- диапазоне может привести к развитию заболевания, получившего наименование «радиоволновая болезнь». Клиническую картину этого заболевания определяют, прежде всего, изменения функционального состояния нервной и сердечно-сосудистой систем. Люди, длительное время находящиеся в зоне облучения, предъявляют жалобы на слабость, раздражительность, быструю утомляемость, ослабление памяти, нарушение сна. Нередко к этим симптомам присоединяются расстройства вегетативных функций нервной системы. Со стороны сердечно-сосудистой системы проявляются гипотония, боли в сердце, нестабильность пульса.

У людей, находящихся (в основном, по долгу службы) в зоне облучения непрерывно, возникают изменения в структуре костного мозга в сторону увеличения скорости регенерации. Через 1-3 года у некоторых появляется чувство внутренней напряженности, суетливость. Нарушаются внимание и память. Возникают жалобы на малую эффективность сна и на утомляемость. Имеются также данные о возникновении психических расстройств у людей, в течение 5 лет и более, систематически подвергавшихся облучению электромагнитным полем с напряженностью, близкой к предельно допустимой.

Результаты воздействия электромагнитных полей

Увеличение количества больных раком;

Повышение агрессивности поведения;

Развитие стрессовых реакций;

Развитие склероза;

Потеря памяти в раннем возрасте;

Снижение уровня иммунитета;

Возникновение депрессии;

Развитие синдрома хронической усталости.

Методы защиты здоровья людей от электромагнитного воздействия.