32 Электромагнитные поля на производстве. Влияние электромагнитных полей на организм человека, их нормирование. Меры защиты от электромагнитных полей.

Электромагнитные поля радиочастот.

Источниками ЭМП на производстве в установках индукционного и диэлектрического нагрева являются плавильные или закалочные индукторы, трансформаторы, конденсаторы; при испытаниях электровакуумных приборов — автогенераторы, усилители мощности и т. д. мощностью до 2000 кВт и частотой 100 кГц ... 300 ГГц. В зависимости от частоты и длины волны весь радиодиапазон ЭМП делят на поддиапазоны (табл. 1).

Таблица 1 - Классификация электромагнитных полей радиочастот

Частота	Высокая (ВЧ) 100кГц...30МГц	Ультравысокая (УВЧ) 30...300МГц	Сверхвысокая (СВЧ) 300 Гц...300ГГц
Длина волны	Длинные		Дециметровые 1м...10 см	Сантиметровые 10...1см	Миллиметровые 1см... 1мм
	13 км... 10м	10м...1м

Электромагнитное поле — это совокупность двух взаимосвязанных переменных полей (электрического и магнитного), которые характеризуются соответствующими векторами напряженности Е (В/м) и Н (А/м).

При распространении ЭМП происходит перенос энергии, определяемой плотностью потока энергии (ППЭ, Вт/м ). Для точечного источника ППЭ на рабочем месте определяют по формуле

ППЭ = P/4πR²,

где Р — мощность источника энергии, Вт;

R — расстояние от источника ЭМП до рабочего места, м.

Степень и характер воздействия ЭМП на организм человека определяется

плотностью потока энергии,

частотой излучения,

продолжительностью воздействия,

режимом облучения (непрерывный или прерывистый),

размером облучаемой поверхности тела,

индивидуальными особенностями организма,

комбинированным действием совместно с другими вредными факторами производственной среды (повышенная температура окружающего воздуха (свыше 28 °С), наличие рентгеновского излучения, шум и др.)

В зоне действия ЭМП человек подвергается тепловому и биологическому воздействию. Переменное электрическое поле вызывает нагрев тканей человека как за счет переменной поляризации диэлектрика (хрящи, сухожилия и т. п.), так и за счет появления токов проводимости.

Тепловой эффект является следствием поглощения энергии ЭМП. Начиная с определенного предела, когда организм не справляется с отводом теплоты от отдельных органов, температура их может повышаться. Перегрев особенно вреден для тканей со слаборазвитой сосудистой системой или недостаточным кровообращением (глаза, мозг, почки, желудок, желчный и мочевой пузыри). Облучение глаз может привести к помутнению.

С уменьшением длины волны (увеличением частоты) биологическая активность ЭМИ всегда возрастает.

В диапазоне частот 60 кГц ... 300 МГц ЭМП радиочастот нормируются по допустимым значениям напряженности: электрической и магнитной.

В течение рабочего дня она не должна превышать установленных ПДУ по электрической составляющей (В/м):

50 — для частот 60 кГц...3 МГц;

20 — свыше 3...30 МГц;

10 — свыше 30...50 МГц;

5 — свыше 50...300 МГц;

по магнитной составляющей (А/м):

5 — для частот 60 кГц...1,5 МГц;

0,3 — 30...50 МГц.

Допускаются уровни выше указанных, но не более чем в 2 раза в случаях, когда время воздействия ЭМП на персонал не превышает 50 % продолжительности рабочего дня.

В диапазоне частот 300 МГц... 300 ГГц ЭМП радиочастот нормируются по поверхностной плотности потока энергии (ППЭ) излучения и создаваемой им энергетической нагрузки (ЭН).

Энергетическая нагрузка представляет собой суммарный поток энергии, проходящий через единицу облучаемой поверхности за время действия Т, и выражается произведением

ЭН=ППЭ x Т.

Предельно допустимые значения плотности потока энергии ЭМП в диапазоне частот 300 МГц ... 300 ГГц на рабочих местах персонала определяют, исходя из допустимой энергетической нагрузки на организм с учетом времени воздействия по формуле

ППЭпду = ЭНпду/Т,

где ППЭпду — предельно допустимое значение плотности потока энергии, Вт/м²

ЭНпду — нормативная величина энергетической нагрузки за рабочий день, равная 2 Вт-ч/м² (200 мкВт-ч/см²) для всех случаев облучения, исключая облучение от вращающихся и сканирующих антенн; 20 Вт-ч/м (2000 мкВт-ч/см) для случаев облучения от вращающихся и сканирующих антенн с частотой вращения или сканирования не более 1 Гц и скважностью не менее 50; Т — время пребывания в зоне обслуживания или сканирования антенн.

Контроль за соблюдением предельно допустимых значений параметров ЭМП на рабочих местах должен проводиться не реже одного раза в год. Контроль также проводится при вводе в эксплуатацию новых установок; при модернизации действующих установок; при изменении средств защиты от воздействия ЭМП и схемы подключения установок; после проведения ремонтных работ, при организации новых рабочих мест.

Способы защиты от электромагнитных полей высокой частоты.

Экранирование источников излучения.

Экраны могут быть замкнутыми (полностью изолирующими излучающее устройство или защищаемый объект) или незамкнутыми, различной формы и размеров, выполненными из сплошных или сетчатых материалов.

Наилучшими экранирующими свойствами обладают сталь, медь, алюминий толщиной не менее 0,5 мм. Для уменьшения отражения от внутренней поверхности экранирующих устройств их покрывают специальными защитными поглощающими материалами на основе каучука, поролона, с добавками сажи, активированного угля, порошка карбонильного железа.

Способы экранирования индукторов и конденсаторов приведены на рис. 1.

а)

Рис. 1. Экранирование волноводными фильтрами: а — индуктора; б — конденсатора

Экранирование рабочего места осуществляется в тех случаях, когда по условиям работы недопустимо экранирование источника СВЧ-излучений; в качестве экранов применяют ширмы, шторы, чехлы (из тканей с металлической нитью), незамкнутые экраны (рис. 2). Во избежание отражения и рассеяния излучения экранирующие устройства покрывают радиопоглощающим материалом.

Рис. 2. Незамкнутый экран с поглощающим покрытием: 1— поглощающее покрытие; 2 — экран

Ниже приведены значения эффективности некоторых видов экранов:

Экран L, дБ

Металлическая фольга................. 50

Металлическая сетка ,............... 20—30

Ткань с металлической нитью..... 20—50

Специальное стекло...................... 20

Оконное стекло.............................. 3

Защитные экраны должны быть заземлены.

Ограничение времени пребывания персонала в зоне действия ЭМП применяется, когда нет возможности снизить интенсивность облучения до допустимых значений в диапазоне частот 300 МГц— 300 ГГц.

Увеличение расстояния между источниками излучения и рабочим местом. Этот вид защиты обеспечивается механизацией и автоматизацией производственных процессов, применением дистанционного управления и специальных роботов-манипуляторов, рациональным размещением оборудования и рабочих мест. В ближней зоне при направленном излучении этот метод защиты не применяется, поскольку в этой зоне плотность потока не зависит от расстояния.

Применение предупредительной сигнализации (звуковой, световой) является одним из средств защиты от воздействия ЭМП.

Применение средств индивидуальной защиты, в которых используется принцип экранирования (комбинезоны, халаты, очки). Для защиты от действия ЭМП СВЧ применяют халаты радиозащитные, изготовленные из ткани «Щит», которая вырабатывается из вискозной наполненной металлической нити, при эксплуатации их необходимо заземлять. Для защиты глаз предназначены защитные очки с металлизированными стеклами типа ЗП5-90. Поверхность однослойных стекол, обращенная к глазу, покрыта бесцветной прозрачной пленкой диоксида олова, которая дает ослабление электромагнитной энергии до 30 дБ при светопропуекании не менее 74 %.

Электрические поля промышленной частоты.

Источниками электрических полей промышленной частоты (50 Гц) являются линии электропередач (ЛЭП) напряжением до 1150 кВ, открытые распределительные устройства, включающие коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы и т. п.

Действие таких полей выражается субъективными расстройствами в виде головной боли, «вялости», сонливости, бессонницы, раздражительности, боли в области сердца и функциональными нарушениями центральной нервной, сердечно-сосудистой систем и изменениями крови и т. п.

Поэтому необходимо ограничивать время пребывания человека в зоне действия электрического поля (ЭП), создаваемого токами промышленной частоты напряжением выше 400 кВ.

В соответствии с ГОСТ 12.1.002—84 для персонала, обслуживающего электроустановки и находящегося в зоне влияния создаваемого поля или ЭП, устанавливаются предельно допустимые уровни напряженности электрического поля частотой 50 Гц в зависимости от времени пребывания в ЭП.

Пребывание в ЭП напряженностью до 5 кВ/м включительно допускается в течение рабочего дня.

Допустимое время пребывания в ЭП напряженностью 5…20кВ/м вычисляют по формуле

Т = 50/Е — 2,

где Т - допустимое время пребывания в ЭП при соответствующем уровне напряженности;

Е — напряженность воздействующего ЭП в контролируемой зоне, кВ/м.

Допустимое время пребывания в ЭП может быть реализовано одноразово или дробно в течение рабочего дня. В остальное рабочее время напряженность ЭП не должна превышать 5 кВ/м.

При напряженности ЭП 20 ... 25 кВ/м время пребывания персонала в ЭП не должно превышать 10 мин.

Предельно допустимый уровень напряженности ЭП устанавливается равным 25 кВ/м. Пребывание в ЭП напряженностью более 25 кВ/м без применения средств защиты не допускается.

Средства защиты от воздействия полей промышленной частоты

К средствам коллективной защиты относятся стационарные или передвижные экраны в виде щитов, кабин, зонтов, навесов, козырьков, перегородок, палаток и т. п. Их изготовляют из металлических сеток с ячейками не крупнее 50x50 мм, из набора стальных прутков или металлизированной ткани. Ширина навесов должна быть не менее 1,5 м, длина определяется размерами защищаемой зоны, а высота установки навеса 2 ... 2,5 м над уровнем основания рабочей зоны.

В качестве средств индивидуальной защиты применяют специальные комплекты экранирующей одежды из металлизированной ткани.

Спецодежда, а также стационарные и переносные (передвижные) экранирующие устройства должны быть заземлены, причем каждый экран присоединяют к контуру заземления не менее чем в двух точках. Допустимое сопротивление защитного заземления не должно превышать 10 Ом. При проведении работ в зоне влияния ЭП (даже кратковременного) все изолированные от земли предметы, конструкции, части оборудования, машин и механизмов, к которым возможно прикосновение работающих, должны быть заземлены с целью исключения воздействия электрических разрядов на персонал. Машины и механизмы на резиновом ходу (автомобили и т. п.) должны быть снабжены металлической цепью, соединенной с рамой и соприкасающейся с землей.

Контроль напряженности ЭП на рабочих местах персонала должен проводиться в порядке текущего санитарного надзора — 1 раз в два года, а также при приемке в эксплуатацию новых и модернизации имеющихся электроустановок, при организации новых рабочих мест, при изменении средств защиты от ЭП и т. п.

В целях защиты населения от воздействия электрического поля вдоль трассы ВЛ устанавливают санитарно-защитные зоны, в которых напряженность электрического поля превышает 1 кВ/м:

Напряжение ВЛ, кВ 330 500 750 1150

Расстояние, м 20 30 40 55

В пределах этой зоны запрещается: размещать жилые и общественные здания, площадки для стоянки и остановки всех видов транспорта, предприятия по обслуживанию автомобилей, склады нефти и нефтепродуктов, производить операции с горючим, выполнять ремонт машин и механизмов.