Шкала електромагнітних хвиль

ЕМХ промисло- вої частоти	Радіо- хвилі (НДХ, ДХ, СХ, КХ, УКХ)	Інфра- червоне випромі- нювання (ІЧВ)	Видиме випроміню- вання (ВВ)	Ультрафіо- летове випроміню- вання (УФВ)	Рентгенів- ське випроміню- вання (РВ)	Гамма- випроміню- вання (ГВ)
108–102км	100 км – 1мм	1мм – 760 нм	760 – 380 нм	380 – 10 нм	80 – 0,001 нм	0,01 нм і менше
310-3– 3103Гц	3103–31011Гц	31011– 41014Гц	41014– 81014Гц	81014– 31016Гц	3,71015– 31020Гц	31019і більше

Строгої границі між окремими діапазонами довжин хвиль не існує, і в ряді випадків сусідні діапазони «перекривають» один одного [18].

ЕМХ мають різний частотний діапазон: від низькочастотного радіохвильового (= 30 – 300 кГц,= 10⁴– 10^-3м) до іонізуючого (10¹⁸Гц,10^-10м). За інтенсивністю їх ділять на: мало інтенсивні – менше 10 мВт / см²і високоінтенсивні – більше 10 мВт / см². ЕМХ мають двоїсті курпускулярно-хвильові властивості.

Корпускулярні властивості ЕМХ проявляються при збільшенні частоти а хвильові – при збільшенні довжини хвилі. Частинка ЕМВ має назву “фотон”. Енергія фотона називаєтьсяквантомі визначається рівняннямW= h, де h = 6,6310^-34Джc– постійна Планка, а= с /.

Інтенсивність ЕМХ(І) чисельно рівна енергії, що переноситься хвилею за одиницю часу крізь одиницю площі поверхні, яка перпендикулярна до напряму поширення хвилі. Інтенсивність ЕМХ зв'язана з вектором Пойтингаспіввідношенням:

w. (5)

2. Шкідлива дія та захист від електричних полів промислового діапазону

Знаходячись біля високовольтної лінії (ВЛ) чи на території відкритої розподільної установки (ВРУ) високої напруги (U1 кВ), людина підпадає під вплив електричного поля промислової частоти (ЕППЧ), де= 50 Гц (у загальному випадку промислова частота визначається діапазоном 0 – 3кГц).

Основними параметрами ЕППЧ є потенціал точки поля щодо землі () та напруженість електричного поля (). Вимірник ПЗ-1(ИНЭП-50) призначений для виміру ефективного значення напруженості ЕППЧ у діапазоні від 1 до 60 кВ/м. Потенціали точок більше 60В можна вимірювати електростатичним вольтметром з датчиком – пустотілою металевою кулею діаметром 100 –150 мм, внесеним у досліджуване поле на ізолюючій штанзі.

Між величинами, що списують відповідно силову й енергетичну характеристику поля є такий зв'язок:

. (6)

У першому наближенні (похибка 10 %)

, (7)

де L– відстань від носія напругиU (наприклад, точки проводу ЛЕП) до точки М поля,знак імплікації. Зокрема, якщо людина знаходиться під ЛЕП напругою 110 кВ з прогином проводів від поверхні земліL= 10 м, то напруженість поля в місці знаходження людини110 кВ / 10 м = 11 кВ /м.

Відповідно ДсанПіН 3.3.6.096.-2002 [4], критерієм нешкідливості впливу ЕППЧ на людину є такі нормовані значення для працівників (електриків) і населення (в дужках) за робочу зміну (t= 8 год):

= 0 ГцЕ20 кВ/м (Е2 кВ/м );

= 50 ГцЕ5 кВ/м (Е0,5 кВ/м ).

Отже, у нашому прикладі людина (не робітник-електрик), яка знаходиться під проводами ЛЕП отримує опромінення в 22 рази більше, ніж норма (дійсно, N= 11 кВ /м : 0,5 кВ/м = 22). Якщо ця людина відноситься до електротехнічного персоналу, то він може перебувати в зоні дії ЕППЧ проміжок часуt 90 хв (див. табл. 2).

У постійному електричному полі тканина живого організму (яка складаються з безлічі клітин з рідким вмістом і міжклітинної рідини) поляризується: дипольні молекули (в основному молекули води) приймають орієнтацію уздовж силових ліній поля, а іони (що виникли внаслідок електролітичної дисоціації молекул) переміщаються уздовж силових ліній поля убік полюсів, протилежних їх зарядам. Однак іонні струми протікають тільки по міжклітинній рідині, тому що при постійному полі біологічні мембрани кліток, будучи гарними ізоляторами, надійно ізолюють внутрішньоклітинний зміст.

При високій постійній напрузі можливий електрофорез, тобто переміщення таких великих заряджених часток, як клітини і макромолекули.

ЕППЧ порушує функціональний стан центральної нервової і серцево-судинної систем, а також периферичної крові. У результаті підвищується стомлюваність, знижується точність робочих рухів, змінюється артеріальний тиск і пульс, виникають болі в області серця, серцебиття, аритмія і т.д. Експериментально встановлено, що при напруженості поля в 1 кВ/м в організмі людини спостерігаються розлади ендокринної системи, функцій головного і спинного мозку.

ЕППЧ обумовлює наведення потенціалів на металевих предметах і людях, ізольованих від землі. Різниця потенціалів Uміж предметом і землею може досягати декількох кіловольтів (наприклад, в електроустановках напругою 500 кВ досягає значенняU= 12 – 15 кВ). Дотик або наближення людини, ізольованої від землі, до заземленого металевого предмета, а також людини, що має гарний контакт із землею, до ізольованого від землі металевого предмета викликає іскровий розряд і протікання струму через людину. Струм розряду подразнює нервові закінчення шкіри і викликає рефлекторну дію, тобто судорожне скорочення м'язів рук.

При різниці потенціалів близько 15кВ через людину короткочасно (t = 0,05 – 0,5мкс) протікає струм розряду в кілька десятків ампер, що призводить до короткочасних шокових станів. Такі розряди особливо небезпечні при виконанні робіт на висоті.

Статичні зарядивикликаються не тільки індукцією (наведенням) з боку промислових електроустановок високої напруги. Вони також виникають при терті речовин і матеріалів, які мають діелектричні властивості. Ось чому не можна переносити бензин у пластмасовій каністрі тому, що пари бензину спалахнуть і можливо буде вибух і пожежа. Інших прикладів можна навести безліч:

1. електризація газів, при їх русі всередині труб і виході із сопла. Наприклад, випускання CO₂із балонуU= 800 В;

2. протікання бензолу по стальним трубам U= 3500 В;

3. випуск із балону ацетилену, зволоженого ацетоном U= 9000 В;

4. рух шкіряного привідного ременю зі швидкістю 15 м/с по валу, що обертається U= 80000 В;

5. електризація корпусу автомобілю при швидкій їзді по сухій дорозі або по ґрунтовій дорозі без наявності заземлювача у вигляді металевого ланцюжка або смуги провідної резини, які волочаться по дорозі U= 60 – 100 кВ;

6. контакт гумового чи синтетичного взуття з гумовими доріжками, паркетом, лінолеумом, килимом, а також при терті одягу об тіло U= 5 – 15 кВ. Сприяє виникненню та утриманню заряду одяг із шерсті, шовку, капрону та інших синтетичних матеріалів. В одязі з цих матеріалів з’являтися людині у вибухо- або пожежонебезпечних приміщеннях забороняється.

Дійсно, якщо прийняти електричну ємність людини 100 – 200 пФ, то іскровий розряд з тіла людини на добре заземлений предмет може викликати вибух або пожежу в приміщенні з вибухонебезпечними газами чи парами (ефір, бензин, ацетон та ін.). Зауважимо, що іскровий розряд у повітрі відбувається вже при різниці потенціалів у 700 В. Ось чому на вході у вибухонебезпечне приміщення встановлюють пристрій, який автоматично заземлює людину: металева заземлені двері, коротка драбина з заземленими перилами.

В залежності від умов опромінення людей, характеру і місцезнаходження джерел ЕППЧ застосовують різні методи захисту від них. Вибір методів захисту при експлуатації чи проектуванні електроустановок починається з порівняння допустимої (нормованої) напруженості електричного поля [4] з фактичною напруженістю на робочому місці, отриманої методами вимірювання. Якщо t_г.д. – регламентований проміжок часу роботи працівника в електричному полі, виміряний в год, то гранично допустима напруженість електричного поля протягом цього проміжку часу роботи визначається за формулою:

Е_г.д.= 50 / (t_г.д. + 2) . (8)

Захист часом передбачає обмеження часу перебування персоналу в зоні ЕППЧ (табл. 2).

Таблиця 2

Напруженість електричного поля Е, кВ/м	 5	Від 5 до 20 включно	Від 20 до 25 включно	 25
Час перебування персоналу t , хв	8 год. робочого дня	Гранично допустимий час перебування в ЕППЧ вираховується за формулою tг.д.= 50/Е – 2, деtг.д., год	 10	Перебування без застосування засобів захисту забороняється

Захист відстанню. Напруженість ЕППЧ зменшується при віддаленні від джерела поля. Тому існують такі відстані, на яких напруженість поля не перевищує допустимої. Простір, в якому напруженість електричного поля> 5 кВ/м, називаютьзоною впливу електричного поля. Границею зони впливу служить відстань від струмоведучих частин до точок на поверхні землі, напруженість поля над якими на висоті 1,8 м (рівень голови людини) дорівнює 5 кВ/м.

На підстанціях і в межах ВЛ зони впливу простираються на відстань 20м від струмопровідних частин під напругою 400-500 кВ і на відстань 30м для електроустановок напругою 750 кВ. Унаслідок екрануючої дії тіла опори баків, перемикальних пристроїв, шафів керування та ін. поблизу металевих опор ВЛ, а також силових трансформаторів і шунтувальних реакторів створюється зона зниженої напруженості [19].

Правила технічної експлуатації електроустановок споживачів [17] регламентують для різних напруг величини охоронної зони повітряної лінії (ПЛ) електропередачі – зони вздовж ПЛ, що є земельною ділянкою і повітряним простором, обмеженим вертикальними площинами з обох боків лінії від крайніх проводів, а саме: для ПЛ напругою до 1 кВ2 м; для ПЛ 1 – 20 кВ10 м; для ПЛ 35 кВ15 м; для ПЛ 110 кВ20 м; для ПЛ 154, 220 кВ25 м; для ПЛ 330, 400, 500 кВ30 м; для ПЛ 750 кВ40 м.

Правила техніки безпеки при експлуатації електроустановок споживачів [15] в окремих випадках передбачають комбінування захисту часом і відстанню одночасно. Допускається працювати на землі в зоні впливу електричного поля ПЛ електропередачі без визначенняна робочому місці в наступних випадках:

• у ПЛ 400-500 кВ без обмеження часу в межах 20 м від осі опори будь-якого типу і протягом не більш 90 хв у випадку провадження робіт у прогонах;

• у ПЛ 750 кВ протягом не більш 180 хв у межах 30 м від осі проміжної опори і на протязі не більш 10хв у випадку провадження робіт у прогоні поблизу анкерної або кутової опори.

Наступним методом є вибір оптимальних геометричних параметрів ВЛ і шин відкритих розподільних установок (ВРУ), зокрема величини іу точці на висоті 1,8 м від поверхні землі під крайнім фазним проводом ВЛ залежить від висоти підвісу проводів, кількості проводів у розщепленій фазі, відстані між проводами в розщепленій фазі і між фазними проводами, а також від радіусу проводів.

Показало велику ефективність застосування заземлених тросів, підвішених під струмоведучими сполучними шинами ВРУ. У санітарно-захисній зоні ВЛ чи ВРУ надвисокої напруги металоконструкції машин і механізмів на гумовому ходу підлягають заземленню (за допомогою ланцюга, що дотикається землі). Наявність рослинності (дерев, чагарників) знижує величину.

Як метод захисту від ЕППЧ застосовують екрануючі пристрої, а саме стаціонарні та переносні (чи пересувні) екрани. Екрани виконують у вигляді металевої сітки з оцинкованого або пофарбованого сталевого дроту. Розташовують екрани між джерелом електричного поля і екрануючим простором.

Стаціонарні екранивиготовляють у вигляді козирків, навісів і перегородок.

Тимчасові екранивиготовляють у вигляді знімних козирків, навісів, перегородок, щитів, наметів та інших пристроїв. Матеріалом наметів і навісів може служити металізована тканина (брезент), яка покрита алюмінієвою фарбою. Захисні властивості екранів базуються на ефекті ослабленняв просторі поблизу заземленого металевого предмета.

Екрануючий одягє індивідуальним захисним засобом від впливу ЕППЧ. У комплект входить костюм, головний убір, рукавиці та спеціальне взуття. Екрануючі костюми виготовляють зі спеціальної металізованої струмопровідної тканини у вигляді комбінезона, куртки з штанами, плаща. Головний убір – металева або пластмасова металізована каска, шапка-вушанка з прокладкою з металізованої тканини. Взуття – шкіряні черевики з підошвою з електропровідної гуми або черевики, чоботи, калоші, які виготовлені з такої ж гуми (для підошви R50 кОм). Усі предмети одягу, що екранують, чи їхні металеві елементи повинні мати між собою надійний електричний зв’язок.

Екрануючі костюми застосовують при роботах у зоні впливу ЕППЧ, якщо на робочому місці Е > 25 кВ/м чи тривалість роботи перевищує гігієнічні норми. Заборонено застосування одягу, що екранує, коли:

• можливий випадковий дотик людини до частин, що знаходяться чи можуть виявитися під напругою;

• при роботах на діючих зборках, панелях і колах з напругою до 1кВ;

• при електричних випробуваннях устаткування;

• при електрозварювальних роботах;

• при використанні ручного електрифікованого інструмента й інших роботах.