- •Введение
- •1. Общие вопросы электромагнитной совместимости. Основные понятия и определения
- •1.1. Понятие электромагнитной совместимости
- •1.2. Электромагнитные влияния, помехоустойчивость, помехоподавление
- •1.3. Уровни электромагнитных помех
- •1.5. Учет пути передачи помех или связи между источником и приемником помех
- •1.6. Экономические аспекты электромагнитной совместимости
- •1.7. Европейский рынок средств электромагнитной совместимости
- •1.8. Цели и основное содержание работ в области электромагнитной совместимости
- •Вопросы для самоподготовки
- •2. Нормирование электромагнитных полей
- •2.1. Нормы и рекомендации по электромагнитной совместимости
- •2.2. Санитарно-гигиеническое нормирование электромагнитных полей
- •Допустимые уровни напряжённости магнитного и электрического полей
- •2.3. Допустимые уровни и степени радиопомех
- •2.4. Классификация электромагнитной обстановки окружающей среды электротехнических и энергетических установок
- •Классификация электромагнитной обстановки окружающей среды по импульсным помехам
- •2.5. Нормы и степени жесткости основных видов испытаний на помехоустойчивость устройств электростанций и подстанций
- •Степени жесткости и нормируемые уровни испытаний при воздействии магнитным полем промышленной частоты
- •Степени жесткости и нормируемые уровни испытаний при воздействии импульсным магнитным полем
- •Степени жесткости и нормируемые уровни испытаний при воздействии затухающим колебательным магнитным поле
- •Степени жесткости и нормируемые уровни испытаний при воздействии импульсом напряжения 1/50 мкс (1,2/50 мкс)
- •Степени жесткости и нормируемые уровни испытаний при воздействии радиочастотным электромагнитным полем в диапазоне частот от 80 до 1000 мГц
- •Степени жесткости и нормируемые уровни испытаний при воздействии радиочастотным электромагнитным полем в диапазоне частот от 800 до 960 мГц и от 1,4 до 2 гГц
- •Примеры степеней жесткости испытаний и соответствующих защитных расстояний
- •Степени жесткости испытаний в полосе частот от 150 кГц до 80 мГц
- •Степени жесткости испытаний на помехоустойчивость при воздействии длительных помех постоянного тока и на частоте 50 Гц
- •Степени жесткости испытаний на помехоустойчивость при воздействии кратковременных помех постоянного тока и на частоте 50 Гц
- •Степени жесткости испытаний на помехоустойчивость при воздействии длительных помех в полосе частот от 15 Гц до 150 кГц
- •2.6. Нормирование кондуктивных помех в виде показателей качества электрической энергии
- •Нормы пкэ и допустимые погрешности их измерения
- •Значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения
- •Значение коэффициента n-й гармонической составляющей напряжения
- •Значения коммутационных импульсных напряжений
- •Характеристики временных перенапряжений
- •Вопросы для самоподготовки
- •3. Источники и влияние электромагнитных полей
- •3.1. Виды источников электромагнитных полей
- •3.2. Общая классификация источников электромагнитных полей
- •3.3. Источники и влияние узкополосных электромагнитных полей
- •3.3.1. Влияние линий электропередачи в виде узкополосного источника электромагнитных полей
- •3.3.2. Влияние генераторов высокой частоты
- •3.3.3. Влияние радиоприемников, компьютеров, вычислительных систем и коммутационных устройств
- •3.4. Источники и влияние широкополосных электромагнитных полей
- •3.4.1. Влияние воздушных линий высокого напряжения
- •3.4.2. Влияние газоразрядных ламп
- •3.4.3. Источники и влияние электромагнитных полей в городах
- •Вопросы для самоподготовки
- •4. Источники электромагнитных помех в электроэнергетике
- •4.1. Классификация источников электромагнитных помех в энергетических установках и средствах автоматизации
- •4.2. Грозовой разряд как внешний источник электромагнитных помех
- •Характеристики воздействия молнии на объекты
- •4.3. Внутренние источники электромагнитных помех
- •4.4. Электротехнические электромагнитные помехи
- •Приблизительные значения напряженностей магнитного поля промышленной частоты на энергетических и промышленных предприятиях
- •Характерные напряженности электрического поля в промышленных условиях
- •Характерные напряженности электрического поля электротехнических установок
- •4.5. Электромагнитные помехи в системах автоматики, в линиях связи и передачи данных
- •Вопросы для самоподготовки
- •5. Биологическое влияние электромагнитного поля на человека и окружающую среду
- •5.1. Общие положения
- •5.2. Биологическое влияние электромагнитного поля линий электропередачи
- •5.3. Биологическое влияние источников электромагнитных полей в жилых помещениях
- •Уровни электрических и магнитных полей промышленной частоты 50 Гц от различных электроприборов
- •Распространение магнитного поля промышленной частоты от бытовых электрических приборов (выше уровня 0,2 мкТл)
- •5.4. Источники и характеристики электромагнитных полей на рабочем месте с компьютером и их воздействие на человека
- •5.5. Биологическое воздействие сотовой радиотелефонной связи
- •Краткие технические характеристики стандартов системы сотовой радиосвязи, действующих в России
- •Вопросы для самоподготовки
- •6. Помехоустойчивость чувствительных элементов в устройствах электроэнергетики
- •6.1. Общие положения
- •Импульсные напряжения пробоя внутренней или перекрытия внешней изоляции электротехнических установок напряжением до 1000 в и электронных приборов
- •Помехоустойчивость некоторых устройств автоматики и вычислительной техники при воздействии магнитного поля частотой 50 Гц
- •Значения допустимых напряжений статического электричества, приводящих к повреждению полупроводниковых элементов
- •6.2. Помехоустойчивость устройств автоматизации
- •Виды испытательных помех при испытаниях на внешнюю помехоустойчивость
- •6.3. Требования к помехоустойчивости
- •Рекомендации по обеспечению помехоустойчивости приборов в зависимости от вида помех и мест установки приборов
- •Вопросы для самоподготовки
- •7. Мероприятия по защите от влияния электромагнитных полей и обеспечение электромагнитной совместимости
- •7.1. Мероприятия по защите от влияния электромагнитных полей линий электропередачи
- •7.2. Основные мероприятия по обеспечению электромагнитной совместимости в энергетических установках и устройствах автоматизации
- •7.3. Мероприятия по обеспечению электромагнитной совместимости в системах электропитания
- •7.5. Повышение электромагнитной совместимости устройств автоматизации с помощью заземляющих устройств
- •7.6. Мероприятия по снижению влияния разрядов статического электричества
- •7.7. Мероприятия по снижению влияния электромагнитного излучения
- •7.8. Организационные мероприятия по обеспечению электромагнитной совместимости
- •Вопросы для самоподготовки
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •1. Общие вопросы электромагнитной совместимости. Основные понятия и определения 5
- •2. Нормирование электромагнитных полей 33
- •Электромагнитная совместимость в электроэнергетике (источники электромагнитных полей и их влияние)
- •443100, Г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Главный корпус
- •443100, Г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244, корпус №8
2.2. Санитарно-гигиеническое 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 по нормированию допустимых уровней воздействия электромагнитных полей входят в группу Системы стандартов безопасности труда – комплекс стандартов, содержащих требования, нормы и правила, направленных на обеспечение безопасности, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда. Они являются наиболее общими документами и содержат:
требования по видам соответствующих опасных и вредных факторов;
предельно допустимые значения параметров и характеристик;
общие подходы к методам контроля нормируемых параметров и методы защиты работающих.
Государственные стандарты России в области электромагнитной безопасности по состоянию на 1 июня 1999 г.[5-7] приведены в табл. 2.1:
Таблица 2.1
Государственные стандарты РФ 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 содержат те же основные пункты, что и Государственные стандарты, однако, излагают и регламентируют гигиенические требования более подробно и в более конкретных ситуациях облучения, а также к отдельным видам продукции. Как правило, санитарные нормы сопровождаются методическими указаниями по проведению контроля электромагнитной обстановки и проведению защитных мероприятий.
В зависимости от отношения подвергающегося воздействию электромагнитных полей (ЭМП) человека к источнику излучения в стандартах России выделяют дальнюю и ближнюю зоны, а также различают два вида воздействия: профессиональное и непрофессиональное. Для облучения в ближней зоне обычно характерно сочетание общего и местного облучения. Для условий профессионального воздействия характерно многообразие режимов генерации и вариантов воздействия. Для непрофессионального облучения (облучения населения) типичным является общее облучение.
ПДУ для профессионального и непрофессионального воздействия различны. Перечень основных санитарно-гигиенических правил и норм в РФ для различных категорий облучаемых по состоянию на 1 июня 1999 г. приведен в табл. 2.2 (для условий профессионального облучения) и в табл. 2.3 (для условий непрофессионального облучения).
Таблица 2.2.
Санитарные нормы и правила для условий профессионального облучения электромагнитными полями
Обозначение |
Наименование |
Примечание |
СанПиН 2.2.4/ 2.1.8.055-96 |
Санитарные правила и нормы. Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ). |
Утв.08.05.96 ГКСЭН |
СанПиН 2.2.2.542-96 |
Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычис-лительным машинам и организации работы. |
Утв.14.07.96 ГКСЭН |
ГН 2.1.8./2.2.4.019-94 |
Гигиенические нормативы. Временные допустимые уровни (ВДУ) воздействия электромагнитных излучений, создаваемых системами сотовой связи. |
Утв.27.12.94 ГКСЭН |
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. |
Утв.28.09.89 МЗ СССР |
СН № 5802-91 |
Санитарные нормы и правила выполнения работ в условиях воздействия электрических полей промышленной частоты (50 Гц). |
Утв.31.06.91 МЗ СССР |
СанПиН 2.2.4.723-98 |
Переменные магнитные поля промышленной частоты (50 Гц) в производственных условиях. |
Утв.13.11.98 МЗ РФ |
ПДУ № 3206-85 |
Предельно – допустимые уровни магнитных полей частотой 50 Гц. |
Утв.17.01.85 МЗ СССР |
ПДУ № 1742-77 |
Предельно-допустимые уровни воздействия постоянных магнитных полей при работе с магнитными устройствами и магнитными материалами. |
Утв.16.08.77 МЗ СССР |
Таблица 2.3
Санитарные нормы и правила для условий
непрофессионального облучения (население)
Обозначение |
Наименование |
Примечание |
ГН 2.1.8./2.2.4.019-94 |
Гигиенические нормативы. Временные допустимые уровни (ВДУ) воздействия электромагнитных излучений, создаваемых системами сотовой связи. |
Утв.27.12.94. ГКСЭН |
СН № 2971-84 |
Санитарные нормы и правила защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты. |
Утв.28.02.84. МЗ СССР |
СанПиН 2.2.2.542-96 |
Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы. |
Утв.14.07.96. ГКСЭН |
МСанПиН 001-96 |
Межгосударственные санитарные нормы допустимых уровней физических факторов при применении товаров народного потребления в бытовых условиях. |
Утв.19.01.96. ГКСЭН |
СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96 |
Санитарные правила и нормы. Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ). |
Утв.08.05.96. ГКСЭН |
СН № 2666-83 |
Предельно допустимые уровни плотности потока энергии, создаваемой микроволновыми печами. |
1983 г. |
СН № 2550-82 |
Предельно допустимые нормы напряженности электромагнитного поля, создаваемого индукционными бытовыми печами, работающими на частоте 20 – 22 кГц. |
1982 г. |
В основе установления ПДУ лежит принцип пороговости вредного действия электромагнитных полей (ЭМП). 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.
Основной критерий определения уровня воздействия ЭМП как предельно допустимого состоит в том, что воздействие ЭМП не должно вызывать у человека даже временного нарушения гомеостаза (включая репродуктивную функцию), а также напряжения защитных и адаптационно-компенсаторных механизмов ни в ближайшем, ни в отдаленном периоде времени. Это означает, что в качестве ПДУ принимается дробная величина от минимального уровня электромагнитного поля, способного вызвать какую либо реакцию.
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 электрического поля осуществляется по значению напряженности электрического поля (ЭП) – Е, В/м. Контроль уровней магнитного поля осуществляется по значению напряженности магнитного поля (МП) – Н, А/м, или значению магнитной индукции – В, Тл. В зоне сформировавшейся электромагнитной волны контроль осуществляется по плотности потока энергии – ППЭ, Вт/м2.
Основное внимание уделяется нормированию электромагнитных полей (ЭМП) для населения. В России установлены самые жесткие в мире предельно допустимые уровни облучения населения электромагнитными полями.
Система санитарно-гигиенического нормирования ПДУ ЭМП для населения в России исходит из принципа введения ограничений для конкретных случаев облучения.
Можно выделить следующие виды условий облучения, на которые для населения установлены специально разработанные санитарно-гигиенические нормы: элементы систем сотовой связи и других видов подвижной связи, все типы стационарных радиотехнических объектов (включая радиоцентры, радио– и телевизионные станции, радиолокационные и радиорелейные станции, земные станции спутниковой связи, объекты транспорта с базированием мобильных передающих радиотехнических средств при их работе в штатном режиме в местах базирования), видеодисплейные терминалы (ВДТ) и мониторы персональных компьютеров (ПК), СВЧ – печи, индукционные печи.
На иные условия облучения, где в качестве источников выступает бытовая потребительская техника, включая телевизоры, в настоящее время используются межгосударственные российско-белорусские санитарные нормы, устанавливающие требования только к электрической составляющей диапазона 50 Гц и уровню электростатического поля.
При определении конкретного значения уровня ПДУ разработчики руководствуются либо результатами специально выполненных работ, например, для печей СВЧ и индукционных печей, либо результатами общих медико-биологических исследований (системы сотовой связи, радиотехнические объекты, ПК).
В случае отсутствия на конкретный вид продукции отдельного норматива, санитарно-гигиенические требования к этой продукции предъявляются на основе ПДУ, установленного в общих стандартах.
Информация о конкретных значениях ПДУ для упомянутых выше условий облучения приведена в табл. 2.4, 2.5 и 2.6.
Серьезное внимание в России уделяется санитарно-гигиени-ческим нормах на ЭМП для линий электропередачи (ЛЭП). Исследования биологического действия ЭМП ЛЭП, выполненные в СССР в 60-70х годах, ориентировались в основном на действие электрической составляющей, поскольку экспериментальным путем значимого биологического действия магнитной составляющей при типичных уровнях не было обнаружено. В 70-х годах для населения по ЭП ЛЭП были введены жесткие нормативы и по настоящее время являющиеся одними из самых жестких в мире. Они изложены в Санитарных нормах и правилах «Защита населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты» № 2971-84. В соответствии с этими нормами проектируются и строятся все объекты электроснабжения.
Таблица 2.4
Предельно допустимые уровни электромагнитного поля для потребительской продукции, являющейся источником ЭМП
Источник |
Диапазон |
Значение ПДУ |
Примечание |
Индукционные печи |
20 – 22 кГц |
500 В/м 4 А/м |
Условия измерения: расстояние 0,3 м от корпуса. |
СВЧ печи |
2,45 ГГц |
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 |
Таблица 2.5
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. |
ППЭпду = 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. |
Таблица 2.6
Предельно допустимые уровни воздействия ЭМП, создаваемых радиотехническими объектами для основного населения
Источник |
Диапазон частот |
Значение ПДУ |
Примечание |
Радиотехнические объекты |
30 – 300 кГц |
25 В/м |
Для всех случаев облучения |
0,3 – 3 МГц |
15 В/м |
||
3 – 30 МГц |
10 В/м |
||
30 – 300 МГц |
3 В/м |
||
300 МГц – 300 ГГц |
10 мкВт/см2 |
Несмотря на то, что магнитное поле во всем мире сейчас считается наиболее опасным для здоровья, предельно допустимая величина магнитного поля для населения в России не нормируется. Причина – нет денег для исследований и разработки норм. Большая часть ЛЭП строилась без учета этой опасности.
На основании массовых эпидемиологических обследований населения, проживающего в условиях облучения магнитными полями ЛЭП как безопасный или «нормальный» уровень для условий продолжительного облучения, не приводящий к онкологическим заболеваниям, независимо друг от друга шведскими и американскими специалистами рекомендована величина плотности потока магнитной индукции В = 0,2…0,3 мкТл, что соответствует напряженности магнитного поля Н = 0,3…0,4 А/м.
В итоге, были приняты два принципа обеспечения безопасности населения. Основной принцип защиты здоровья населения от электромагнитного поля ЛЭП состоит в установлении санитарно-защитных зон для линий электропередачи и снижении напряженности электрического поля в жилых зданиях и в местах возможного продолжительного пребывания людей путем применения защитных экранов. Границы санитарно-защитных зон для действующих ЛЭП определяются по критерию напряженности электрического поля – 1 кВ/м., как показано в табл. 2.7:
Таблица 2.7
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 |
Следует отметить, что в г. Москве приняты несколько другие санитарно-защитные зоны для ЛЭП, что видно из табл. 2.8:
Таблица 2.8
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 |
55м |
Для наглядности размеры санитарно-защитных зон для ЛЭП представлены на рис. 2.2.
К размещению воздушных линий ультравысокого напряжения ВЛ-750 кВ и ВЛ-1150 кВ предъявляются дополнительные требования по условиям воздействия электрического поля на население. Так, ближайшее расстояние от оси проектируемых ВЛ-750 и ВЛ-1150 кВ до границ населенных пунктов должно быть, как правило, не менее 250 и 300 м соответственно.
Р и с. 2.2. Размеры санитарно-защитных зон ЛЭП
Другим принципом защиты населения от электромагнитных полей является установление допустимых уровней воздействия электрического поля ЛЭП на население, как показано в табл. 2.9:
Таблица 2.9
Допустимые уровни воздействия электрического поля ЛЭП на население
ПДУ, Е, 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 1 – 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. |
Для условий профессионального воздействия характерно многообразие режимов генерации и вариантов воздействия электромагнитных полей на рабочих местах. Например, в соответствии с ГОСТ 12.1.002-84, ГОСТ 12.1.006-84, ГОСТ 12.1.045-84, ГОСТ 12.2.007.10 - 87, санитарными нормами СанПиН 42-128-4262-87, СН 1742-77, СН 3206, СН 1757-77 в России определены предельно-допустимые уровни (ПДУ) напряжённости магнитного и электрического полей на рабочих местах для 8 часового рабочего дня, что, в частности, отражено в табл. 2.10:
Таблица 2.10