3. Оцінка впливу на людину електричного поля промислової частоти (50 Гц)

   1. Теоретичні відомості

Ефект впливу електромагнітного поля на біологічний об'єкт прийнято оцінювати кількістю електромагнітної енергії, що поглинається об'єктом при перебуванні його в полі. Електромагнітне поле можна розглядати як суму двох полів: електричного і магнітного. Допустимо вважати, що при малих частотах, у тому числі 50 Гц, електричне і магнітне поля не пов'язані, тому їх розглядають роздільно, як і їх впливи на біологічний об'єкт.

Для аналізу електричного поля електроустановок промислової частоти можна застосовувати закони електростатики. Поле створюється принаймні між двома електродами (тілами), які несуть заряди різних знаків і на яких починаються і закінчуються силові лінії. Поле електроустановок нерівномірне, тобто напруженість його змінюється уздовж силових ліній несиметрично.

Механізм біологічної дії електричного поля на організм людини вивчений недостатньо. Передбачається, що порушення регуляції фізіологічних функцій організму обумовлено впливом поля на різні відділи нервової системи. При цьому підвищення збудливості центральної нервової системи відбувається внаслідок рефлекторної дії поля, а гальмівний ефект - результат прямого впливу поля на структури головного і спинного мозку. Вважається, що кора головного мозку, а також проміжний мозок особливо чутливі до впливу електричного поля.

Поряд з біологічною дією електричне поле обумовлює виникнення розрядів між людиною і металевим предметом, що мають інший, ніж людина, потенціал. Якщо людина стоїть безпосередньо на землі або на струмопровідній заземленій підставці, то потенціал її тіла практично дорівнює нулю. У тому випадку, коли людина ізольована від землі, її тіло може виявитися під деяким потенціалом, що досягає іноді декількох кіловольт. Дотик людини, ізольованої від землі, до заземленого металевого предмета або людини, що має контакт із землею, до ізольованого від землі металевого предмета супроводжується проходженням через тіло людини в землю розрядного струму, який може викликати хворобливі відчуття. Такі дотики, як правило, супроводжуються іскровим розрядом.

У різних точках простору поблизу електроустановок промислової частоти напруженість електричного поля має різні значення. Вона залежить від ряду факторів: номінальної напруги електроустановки; відстані між точкою, в якій визначається напруженість поля, і струмопровідними частинами; висоти розміщення над землею струмоведучих частин і т.п. Напруженість може бути виміряна за допомогою спеціальних приладів. У деяких випадках, наприклад поблизу ЛЕП, вона визначається розрахунковим шляхом.

Напруженість електричного поля окремого, нескінченно довгого прямолінійного провідника, зарядженого рівномірно, виражається залежністю:

, (3.1)

де τ – лінійна густина заряду провідника, Кл/м; ε₀ = 8,85·10^-12 – електрична константа; m - найкоротша відстань від провідника до точки, в якій визначається напруженість, м .

Значення струму, що проходить через тіло людини, залежить від номінальної напруги електроустановки, місця знаходження людини відносно струмоведучих частин і землі і від ряду інших факторів. Визначимо цей струм для випадку, коли людина стоїть безпосередньо на землі в струмопровідному взутті, попередньо прийнявши наступні умови і допущення: тіло людини представляємо рівному йому по висоті і об'єму половиною витягнутого еліпсоїда обертання з півосями а і b, яка стоїть на землі так, що велика піввісь її перпендикулярна поверхні землі (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Розміщення на землі в електричному полі половини еліпсоїда обертання, еквівалентного за об’ємом і висоті тілу людини середнього зросту

Розміри напівеліпсоїда, еквівалентного тілу людини, визначаємо виходячи з умови, що вони відповідають висоті і об'єму тіла людини середнього зросту: l_h = 1,7 м і V_h = 0,068 м³. Довжина великої півосі а згідно з прийнятим допущенням дорівнює 1,7 м, а довжина малої півосі становить 0,14 м .

Розрахунок струму I_h, що проходить через тіло людини, здійснюється з виразу:

, (3.2)

Для людини середнього зросту:

, (3.3)

Потужність електричного поля P_h, що поглинається тілом людини дорівнює:

(3.4)

Ступінь негативного впливу електричного поля промислової частоти на організм людини можна оцінити по кількості поглинутої тілом енергії електричного поля, по струмові, що проходить через нього в землю, і, нарешті, по напруженості поля в місці, де знаходиться людина.

Допустиме значення струму, який тривалий час проходить через людину і обумовлений впливом електричного поля, як показали дослідження і досвід роботи в електроустановках становить ставлять приблизно 50-60 мкА, що відповідає напруженості електричного поля на висоті росту людини приблизно 5 кВ/м. Встановлено також, що якщо при електричних розрядах, які виникають в момент дотику людини до металевої конструкції, що має інший, ніж людина, потенціал, встановлений струм не перевищує 50-60 мкА, то людина, як правило, не має больових відчуттів.

Нижче наводяться гігієнічні норми часу перебування людини без засобів захисту в електричному полі електроустановок протягом доби, встановлені в залежності від напруженості поля в зоні, де буде знаходитися людина.

Таблиця 3.1

Норми часу перебування людини в електричному полі електроустановок промислової частоти протягом однієї доби

Напруженість електричного поля, кВ/м	До 5	5-10	10-15	15-20	20-25
Допустимий час перебу-вання люди-ни в полі, хв.	Без обмежень	180	90	10	5

Ці норми обов'язкові для персоналу, що обслуговує електроустановки 50 Гц надвисокої напруги - 330 кВ і вище.