Электромагнитная обстановка на рабочих местах и в быту

Электромагнитная обстановка характеризуется напряженностями электрического и магнитного полей. При высоких частотах речь может идти о воздействии электромагнитного поля, при этом наибольший интерес представляет воздействие плоской электромагнитной волны, при которой плотности энергии электрической и магнитной составляющих равны.

Подразделяют естественную электромагнитную обстановку и обстановку от электрических, электроэнергетических и иных, созданных человеком устройств, в которых используется электрическая энергия. Поля естественного и искусственного происхождения накладываются друг на друга, векторы напряженностей суммируются.

Естественное электрическое поле Земли обусловлено отрицательным избыточным зарядом поверхности и составляет на открытой местности примерно 100-500 В/м, (см. заштрихованную область в левой части рисунка 13.1). При наличии грозового облака напряженность поля может возрасти до нескольких десятков и даже сотен кВ/м, менять направление, а при грозовых разрядах возникают импульсы электромагнитного поля.

Сильные электрические поля промышленной частоты в основном создаются объектами электроэнергетики (линии электропередачи высокого напряжения).

Здания экранируют постоянное электрическое поле Земли и электрическое поле промышленной частоты, созданное линиями электропередачи высокого напряжения и иными объектами. Внутри зданий постоянное электрическое поле как естественного, так и искусственного происхождения определяется, в основном, наличием электризующихся природных и синтетических материалов, являющихся основой для покрытий полов, мебели, одежды, обуви и т.д. Напряженность электростатического поля в помещении может достигать десятков и сотен кВ/м. При разрядах статического электричества наблюдаются электромагнитные импульсы с очень высокой крутизной. Возникают сильные электрические поля вблизи некоторых приборов, не имеющих специальной защиты и использующих высокое постоянное напряжение (телевизоры, мониторы, осциллографы и т.д.).

Рисунок 13.1 - Характерные напряженности электрических и магнитных полей промышленной частоты

Постоянное магнитное поле Земли создается токами внутри нее. Оно ориентировано относительно магнитных полюсов. Напряженность магнитного поля зависит от географических координат и составляет 55,7 А/м у магнитных полюсов и 33,4 А/м у магнитного экватора, где вектор напряженности параллелен поверхности Земли. В средних широтах напряженность составляет примерно 40 А/м. Значения напряженности постоянного магнитного поля Земли лежат в пределах заштрихованной зоны в правой части рисунка 13.1. На постоянное поле накладывается медленно изменяющееся геомагнитное поле, порожденное токами в магнитосфере и ионосфере, содержащее широкий спектр частот, в том числе и низкочастотную (до 100 Гц) составляющую напряженности до 0,1 А/м. Во время магнитных бурь, причиной которых являются процессы усиления солнечной активности, амплитуда низкочастотной составляющей многократно возрастает.

Геомагнитные постоянные и низкочастотные поля, в отличие от электрических, не экранируются стенами зданий и другими объектами, за исключением изготовленных из ферромагнитных материалов. Внутри зданий, имеющих стальной каркас, напряженность геомагнитного поля снижается в несколько раз.

Представление о типичных напряженностях электрического и магнитного полей на объектах электроэнергетики дают рисунок 13.1 и таблица 13.2. В таблице приведены граничные значения напряженностей, воспринимаемых человеком, вызывающих нарушение ритма сокращений сердечной мышцы; напряженность электрического поля, приводящая к пробою воздушных промежутков, а также некоторые нормированные напряженности по данным ВОЗ, IRPA и DIN VDE (немецкие индустриальные нормы Союза немецких электротехников).

Таблица 13.2 - Электромагнитная обстановка на объектах электроэнергетики

Наименование объекта или параметра	Напряженность электрического поля, В/м	Напряженность магнитного поля, А/м
ОРУ 500, 750 кВ ВЛ 380 кВ ВЛ 330 кВ ВЛ-110 кВ	103 - 5·10^4 103 - 10^4 103 - 5·10^3 102 - 3·10^3	10 - 100 1 - 40 10 - 100 0,1 - 20

Как видно из рисунка 13.1 и таблицы 13.2, сильные электрические поля промышленной частоты в основном создаются объектами электроэнергетики (линии электропередачи высокого напряжения, сборные шины подстанций, трансформаторы и аппараты высокого напряжения). В остальных случаях электрические поля имеют относительно невысокие напряженности. Некоторое представление о напряженности таких полей дает рисунок 13.1, где приведены усредненные данные, полученные в результате анализа мно­гочисленных отечественных и зарубежных публикаций, а также непосредственных измерений под воздушными линиями электропередачи (ВЛ) и на открытых распределительных устройствах (ОРУ) 500 и 750 кВ.

Напряженность вблизи ВЛ 220 кВ и выше может достигать границы индивидуальной восприимчивости поля, когда человек по косвенным признакам (шевеление волос, ощущение покалывания при микроразрядах между телом и одеждой и т.д.) может установить наличие поля. Напряженность электрических полей, создаваемых бытовыми электроприборами, проводами систем электропитания, по амплитуде меньше, чем естественная напряженность постоянного поля Земли на открытой местности.

Таким образом, магнитная обстановка внутри помещений в основном определяется постоянным полем Земли, на которое накладываются переменные поля. Амплитуда этих полей может иметь такой же порядок величин, что и переменная составляющая естественного магнитного поля Земли.

Напряженность магнитного поля промышленной частоты внутри помещений может быть достаточно высокой, если вблизи проходит ВЛ электропередачи, проложены сильноточные кабели или расположены мощные электротехнические устройства.

Напряженность поля, созданного ВЛ электропередачи, даже при расстоянии нескольких сотен метров от линии может составлять десятые доли А/м. Кабельные линии создают несколько большие напряженности вблизи них, чем воздушные, однако напряженность уменьшается сильнее при удалении от кабеля, и зона заметного поля (напряженность порядка десятых долей А/м) обычно не превышает нескольких десятков метров. Кабели и ВЛ среднего напряжения (6 - 10 кВ) из-за малого расстояния между фазами создают невысокие напряженности поля, и с их влиянием внутри помещений можно не считаться.

Поле трансформаторов системы электроснабжения изменяется обратно пропорционально расстоянию, и оно может быть заметным на расстоянии менее 10 м. Сети электроснабжения низкого напряжения создают поле, зависящее от несимметрии нагрузки фаз. Его напряженность обратно пропорциональна расстоянию и может быть заметной на расстоянии до 20 м.

В производственных условиях на рабочих местах напряженность магнитного поля промышленной частоты может быть гораздо большей, чем в жилых помещениях. В экстремальных случаях, например вблизи сварочного аппарата, электродуговой печи или непосредственно у проводов мощных ВЛ при выполнении работ под напряжением, персонал может подвергаться воздействию поля напряженностью 1 - 10 кА/м, что на два порядка и более превышает напряженность поля Земли.

Ориентировочные значения напряженности магнитных полей промышленной частоты, создаваемых различными устройствами, показаны в правой части рисунка.13.1. Из этого рисунка видно, что напряженность полей, как правило, лежит много ниже порога восприимчивости (например, ощущение магнитного поля по появлению магнитосфенов в форме мерцаний на периферийных участках поля зрения).

Новым фактором, не свойственным естественной обстановке, является появление высокочастотных электромагнитных полей, создаваемых устройствами связи, телекоммуникаций, радиолокационной техники, микроволновыми аппаратами и т.д. Эти поля частично или полностью экранируются проводящими стенами. Обычно напряженности этих полей, воздействующих на человека, малы по сравнению с рассмотренными. Однако, несмотря на это, влияние высокочастотных полей на человека, создаваемых, например, устройствами радиотелефонной связи, в настоящее время является предметом исследований и дискуссий.

В жилых помещениях в зависимости от числа, мощности включенных приборов, схемы и исполнения электропроводки напряженность поля может меняться в широких пределах. При современном исполнении сети электропитания, отсутствии токовых петель, связанных с заземленными системами водопровода, отопления и т.д., она обычно не превышает десятых долей А/м.

Электромагнитная обстановка в жилых помещениях в основном определяется естественным магнитным полем. Напряженность магнитного поля промышленной частоты при включении электроприборов, как правило, не превышает одного процента от напряженности постоянного поля Земли. Напряженность магнитного поля промышленной частоты имеет тот же порядок, что и переменная составляющая естественного магнитного поля Земли. Исключение составляет лишь использование сравнительно мощных электроприборов, находящихся в непосредственной близости от организма (электроодеяло, утюг, фен, электроинструмент и т. д.).

Сказанное означает, что организм человека практически не испытывает неестественного воздействия, и типичное искажение электромагнитной обстановки в быту не может рассматриваться как электросмог.

Однако на рабочих местах и на объектах электроэнергетики напряженности электрического и магнитного полей могут достигать и даже в десятки раз превышать напряженности полей естественного происхождения. Поэтому рассмотрим возможное влияние таких полей на человека.

Дата добавления: 2014-01-13