Электроэнергетический факультет Кафедра электроснабжения и эксплуатации электрооборудования Учебная дисциплина ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ

ТЕМА 1 Общие вопросы электробезопасности ЛЕКЦИЯ 3 Воздействие электромагнитного поля на организм человека

Учебные цели 1.Знать механизмы действия ЭМП на организм человека. 2.Знать факторы определяющие степень опасности воздействия ЭМП на работника.

Учебные вопросы 1. Механизмы воздействия ЭМП промышленной частоты на человека. 2. Факторы определяющие степень опасности действия поля на организм человека. 3. Влияние параметров ЭМП на исход поражения человека.

Литература 1.Правила устройства электроустановок (ПУЭ). – М.: Омега – Л, – 268с. 2.Правила безопасности при эксплуатации ЭУ. – М.: ИНФА – М, – 154с. 3.Межотраслевая инструкция по оказанию первой помощи при несчастных случаях на производстве. – М: НЦ ЭНАС, с. 4.Инструкция по применению и испытанию средств защиты, используемых в ЭУ. – Новосибирск: Сибирский унив., с.

5.Хорольский В.Я, Таранов В.Н, Привалов Е.Е. Электробезопасность в сельском хозяйстве. Ставрополь: СтГАУ «АГРУС», – 131с. 6.Привалов Е.Е, Башкатов А.В., Попов А.Н.. Электробезопасность. – Ставрополь: Изд-во СтГАУ «АГРУС», – 81с. 7.Привалов Е. Е. Электробезопасность. Часть1. Защитное заземление. Ставрополь: СтГАУ Изд-во «АГРУС», – 30с. 8.Раздорожный А. А. Охрана труда и производственная безопасность: учебно - методическое пособие. – М: Экз., с.

Введение ЭМП невидимо и опасно. Поле способно раздражать и возбуждать живые ткани организма человека (животного). Результат – нарушение деятельности важных органов (сердца, легких, головного и спинного мозга). Возникают опасные общие электротравмы.

ПУЭ п : ЭУ должны удовлетворять требованиям документов об охране окружающей природной среды по допустимым уровням шума, вибрации, напряженностей электрического и магнитного полей (ЭМП), а также электромагнитной совместимости».

1.Механизмы воздействия ЭМП промышленной частоты на человека Воздействие ЭМП оценивают количеством энергии поглощаемой телом в зоне поля. ЭМП состоит из двух полей: электрического (ЭП) и магнитного (МП). ЭП возникает при напряжении на токоведущих частях ЭУ, а МП - при протекании тока в ЭУ.

Допустим, что при частоте 50Гц, ЭП и МП не связаны и их действие раздельно, как и влияние на человека (животное). Механизм биологического действия ЭП поля на организм изучен плохо. Нарушение физиологических функций возможно зависит от действия ЭП на отделы нервной системы.

Эффект возбудимости центральной нервной системы происходит из-за рефлекторного действия, а тормозной эффект - результат прямого действия ЭП на головной и спинной мозг. Кора головного мозга чувствительна к воздействию ЭП. Основной фактор - индуцируемый в органах тела ток (влияние ЭП меньше).

Для оценки действия ЭП применим законы электростатики. ЭП создается между двумя телами (несут заряды разных знаков и на них начинаются и оканчиваются силовые линии). ЭП поле неравномерно (напряженность вдоль силовых линий несимметрична), если возникает между телами разной формы (токоведущей частью ЭУ и землей или металлической заземленной конструкцией).

Случай 1. Когда стоит на земле, то на теле неопасный (нулевой) потенциал. Случай 2. Когда изолирован от земли, человек может оказаться под опасным (до нескольких кВ) потенциалом. При касании (изолирован от земли) заземленного металлического предмета через тело протекает разрядный ток (болезненные ощущения) и возникает разряд. При касании к изолированному от земли металлическому трубопроводу большой протяженности ток через тело опасен для жизни.

2.Факторы определяющие степень опасности действия поля на организм человека В разных точках ЭУ напряжением выше 1кВ (50Гц) напряженность поля неодинакова и ее величина зависит от ряда факторов: 1.Номинального напряжения ЭУ. 2.Расстояния между расчетной точкой напряженности и токоведущими частями ЭУ. 3.Высоты над землей токоведущих частей ЭУ и исследуемой точки поля.

Случай 1. Если человек не изолирован от земли (стоит в токопроводящей обуви непосредственно на земле или проводящем основании, соединенном с ней), то ток стекает в землю через площадь соприкосновения обуви или основания с землей.

Случай 2. Если человек изолирован от земли (на ногах изолирующая резиновая обувь), то ток стекает в землю через изолятор (емкостная связь) между человеком и землей. Определим ток утечки для случая 1 (человек стоит на земле в токопроводящей обуви).

Допущения: 1. Тело человека среднего роста равно по высоте и объему половине эллипсоида вращения (овоида) с полуосями а и б. 2. Электропроводность овоида равна средней проводимости тела человека. 3. Овоид выполнен из материала с диэлектрической проницаемостью ε r. 4. Электрическое поле однородно, как и результирующее поле внутри овоида. 5. Вектор напряженности внешнего поля Е направлен вертикально (рисунок 1).

Рисунок 1 - Размещение на земле в поле напряженностью Е овоида (эквивалентен по объему и высоте телу человека среднего роста)

Овоид эквивалентен телу человека среднего роста (l h = 1,7м и V h = 0,068м 3 ), где длина большой (а = 1,7м) и малой (b = 0,14м) полуосей овоида. Расчетный общий ток через тело человека (1) Для человека среднего роста расчетный ток (2)

Как критерий безопасности человека применяют напряженность поля Е на рабочем месте в ЭУ (воздушная ЛЭП). Ток через тело и поглощаемая им энергия, зависят от положения человека относительно источника Е поля (ЛЭП). При изменении положения тела (повернулся боком, наклонился) ток может измениться в 2 раза, а энергия в 4 раза.

Допустимое значение тока составляет 50…60мкА и соответствует напряженности Е = 5кВ/м (на высоте роста). Если при искровых разрядах (в момент прикосновения человека к металлической конструкции, имеющей иной потенциал) ток не превышает 50…60мкА, то человек не испытывает болевых ощущений.

Таблица 1 - Нормы времени пребывания человека в электрическом поле ЭУ напряжением выше 1кВ (50Гц) в течение суток Напряженность электрического поля, кВ/м До Допустимое время пребывания человека в поле, не более, мин Без ограни чений

Примечания. 1. Нормативы действительны при условии, что остальное рабочее время человек находится в местах, где напряженность поля ЭУ меньше или равна 5кВ/м. 2. Нормы обязательны для работников, обслуживающих ЭУ напряжением выше 1кВ (330кВ и выше).

К мерам защиты относят мероприятия: 1.Организационные (выбор рациональных режимов работы ЭУ). 2.Инженерно- технические (ограничение поступления электромагнитной энергии на рабочие места; применение индивидуальных и коллективных средств защиты). Способ защиты выбирают с учетом диапазона частот ЭУ и характера работы. Источники ЭМП экранируют с помощью отражающих и поглощающих экранов.

Пребывание людей без средств защиты в поле Е до 5кВ/м по времени не ограничено. При напряженности до 25кВ/м время работы в поле ЭУ ограничивается. При Е более 25кВ/м работы в ЭУ проводятся с применением индивидуальных и коллективных средств защиты (экранирующих костюмов, стационарных и переносных экранов).

3. Влияние параметров ЭМП на исход поражения человека Применяют пофазный ремонт воздушных ЛП и ТП, а две фазы остаются в работе и обеспечивают снабжение потребителей электроэнергией. Работы ведут обычными способами, как и при отключении всех трех фаз ЛП, но лишь на одной (отключенной) фазе.

При ремонте персонал, выполняющий работы, находится в повышенной опасности поражения током по причинам: наличия на отключенном проводе потенциала, обусловленного электростатическим и электромагнитным влиянием проводов рабочих фаз; близостью проводов линии, находящихся под рабочим напряжением; возникновением электрической дуги, вызываемой емкостным током, при наложении и снятии временного заземления на отключенный провод.

Главная мера защиты - снижение до безопасного значения потенциала отключенной ЛП на месте работ особым заземлением. Особо точно должна быть определена протяженность участка ЛП, на котором ремонтному персоналу обеспечена безопасность работ. Все обязаны соблюдать безопасные расстояния до проводов ЛП, находящихся под напряжением. Наложение и снятие переносного заземления осуществляют специальной штангой – гасителем под надзором производителя работ.

Проведем анализ явлений, возникающих на отключенном проводе ЛП, и рассмотрим меры, обеспечивающие безопасность ремонтного персонала. Отключенный провод ЛП находится в электрическом поле рабочих проводов и на нем наводится электростатический потенциал φ Э. Рассмотрим емкостные связи между проводами ЛП (рисунок 2). Пусть на ЛП отключена фаза С, провод 3 (на рисунок 2,а).

аб Рисунок 2 - Емкостные связи между рабочими проводами и отключенным проводом трехфазной линии (а) и проводами эквивалентной ей двухпроводной линии (б)

Наведенный на отключенном проводе ВЛ электростатический потенциал: (3) Для определения потенциала, наводимого на отключенном проводе трехфазной ВЛ полями рабочих фаз, пользуются эквивалентной двухпроводной линией (рисунок 2,б). Таким образом, электростатический потенциал φ Э. одинаков по всей длине отключенного провода (рисунок 3).

Рисунок 3 - Потенциальная характеристика отключенного и незаземленного провода, под электростатическим влиянием:1,2 – рабочие провода линии; 3 - отключенный провод

Выводы по вопросу 1. Прикосновение к проводу, находящемуся под электростатическим потенциалом, таит для человека опасность поражения током. 2. Степень опасности зависит не от значения потенциала, а от значения электрического тока, который проходит через тело человека, или напряжения прикосновения

Выводы по лекции 1. По нормам пребывание персонала без средств защиты в электрическом поле напряженностью до 5кВ/м включительно может быть сколь угодно длительным. 2. При напряженности поля до 25кВ/м продолжительность пребывания в персонала поле ограничивается. 3. Если напряженность поля на рабочем месте превышает 25кВ/м, работы производят с применением индивидуальных и коллективных средств защиты от воздействия электромагнитного поля - экранирующих костюмов или устройств.