101

8. Оценка максимального значения напряженности магнитных полей на ору 220 кв

1. Электромагнитное поле вблизи действующих электроустановок промышленной частоты. Биологическое действие электромагнитного поля на человека

Электромагнитное поле является одним из производственных антропогенных факторов, который оказывает свое влияние на биологические объекты и в частности на человека.

Электромагнитное поле (ЭМП) можно рассматривать как состоящее из двух полей: электрического (ЭП) и магнитного (МП). Можно также считать, что в электроустановках ЭП возникает при наличии напряжения на токоведущих частях, а МП при прохождении тока по этим частям. Допустимо считать, что при промышленной частоте 50 Гц ЭП и МП не связаны друг с другом, поэтому их можно рассматривать раздельно, как и оказываемое ими воздействие на биологический объект.

При низких частотах, в том числе и при промышленной частоте, источниками сильных магнитных полей являются токи. Передача электроэнергии на расстояния связана с использованием токов порядка сотен и тысяч ампер, в зависимости от передаваемой мощности и рабочего напряжения. И напряженность магнитного поля может достигать значений 80-100 А/м (и более), что требует применения защитных мер.

В настоящее время проблему влияния электромагнитного поля нельзя считать адекватно разрешенной. Основная трудность в изучении этого явления состоит в том, что реакция организма на воздействие электромагнитных полей является, с одной стороны слабо выражена, а с другой - неспецифична. Это значит, что нельзя однозначно указать на определенные последствия при воздействии поля. У разных людей эта реакция выражена по-разному. Вместе с тем статистика показывает увеличение риска появления онкологических заболеваний, угнетение иммунной системы человека. На этой почве становится возможным развитие самых разнообразных заболеваний или отклонений от нормы, в чем, собственно и заключается не специфичность реакции организма. Электромагнитное поле в первую очередь действует на аллергиков, людей с ослабленным здоровьем, людей с нарушениями в работе сердечно-сосудистой системы.

Сложность исследования влияния магнитного поля на человека состоит в том, что низкочастотные магнитные поля, а также постоянные токи малой интенсивности используются для лечения некоторых заболеваний. Поэтому биофизики говорят о существовании так называемых «амплитудных окон», то есть о некоторых диапазонах воздействия магнитного поля на человека. В одних диапазонах (или дозах) магнитное поле может быть использовано для лечения, а в других - магнитное поле вредно для организма. Достоверные данные о таких границах «амплитудных окон» отсутствуют. Механизм биологического действия электрического поля на организм человека изучен недостаточно. Предполагается, что нарушение регуляции физиологических функций организма обусловлено воздействием электрического поля на различные отделы нервной системы. При этом повышение возбудимости центральной нервной системы происходит в следствии рефлекторного воздействия поля на структуры спинного и головного мозга. Считается, что кора головного мозга, а также промежуточный мозг особенно чувствительны к воздействию электрического поля. Предполагается также, что основным материальным фактором, вызывающим указанные изменения в организме, является индуцированный в теле ток, а влияние самого ЭП значительно меньше.

Наряду с биологическим действием электрическое поле обуславливает возникновение разрядов между человеком и металлическими предметами, имеющими иной потенциал.

Допустимая напряженность (Н) или индукция (В) магнитного поля для условий общего (на все тело) и локального (на конечности) воздействия в зависимости от продолжительности пребывания в магнитном поле определяется в соответствии с /12/ и приведена табл. 8.1.

Таблица 8.1

Допустимые уровни магнитного поля

Время пребывания, (час)	Допустимые уровни магнитного поля Н (А/м)/В (мкТл) при воздействии
	общем	локальном
 1	1600/2000	6400/8000
2	800/1000	3200/4000
4	400/500	1600/2000
8	80/100	800/1000

2. Оценка максимального значения напряженности магнитных полей на ОРУ 220 кВ

При низких частотах, в том числе и при промышленной, источниками сильных магнитных полей являются токи. Для трехфазных систем передаваемая мощность, токи в фазах и фазные напряжения связаны известным соотношением

S = 3U_фI_ф. (8.1)

Для спроектированного ОРУ 220 кВ максимальная мощность будет протекать в ячейке автотрансформатора при выведенном втором автотрансформаторе в ремонт. Тогда для оценки напряженности в соответствии с (8.1) используется следующее значение тока

А.

Для построения упрощенной модели принято, что провода прямолинейны и горизонтальны. Такая расчетная модель достаточно точно будет представлять магнитное поле в середине пролета и вполне пригодна для оценки максимальных значений напряженности. В соответствии с /13/ выражения для напряженности МП через мгновенные значения токов в проводах имеют вид

, (8.2)

где D – расстояния между фазами, равное 4 м; h – высота от земли до нижнего яруса проводов, равное 4,2 м; y₀ – средний расчетный рост человека, равный 1,8 м; x₀ – горизонтальное месторасположение работника относительно средней фазы; I₁, I₂, I₃ – мгновенные значения токов трех фаз, соответственно равные

(8.3)

С помощью функции maximize программы MATHCAD для уравнений (8.2) и (8.3) определено максимальное значение напряженности магнитного поля, равное 43,9 А/м, и построен график Н(х), представленный на рис. 8.1.

Так как максимальное значение напряженности магнитного поля не превышает допустимых уровней, то применение специальных защитных средств не требуется, но, вследствие недостаточной изученности влияния электромагнитного поля на организм человека, следует тем не менее ограничивать время нахождения персонала на ОРУ.

Н

Н_y

Н_x

Рис. 8.1. График зависимости напряженности магнитного поля от расположения человека.