Цель работы: ознакомиться с характеристиками электромагнитных полей промышленной частоты (50 Гц) (ЭМП ПЧ); нормированием ЭМП ПЧ; методи-кой измерения параметров ЭМП ПЧ; средствами измерения ЭМП ПЧ; провести исследования ЭМП ПЧ в лабораторных условиях и сделать выводы. Задание к лабораторной работе: измерить уровни напряженностей ЭМП ПЧ на рабочем месте персонала, обслуживающего электроустановки, и сделать выводы о соответствии этих параметров санитарно-эпидемиологическим тре-бованиям. Оборудование: Бытовые электроприборы (электронагреватель, электриче-ская плита) – источники могут быть заменены на другие. Измерительные приборы: 1. Измеритель параметров магнитного и электрического полей промыш-ленной частоты «ВЕ-50» (внешний вид см. Приложение А). Руководство по эксплуатации приведено на сайте приборостроительной компании «НТМ-ЗАЩИТА» по адресу https://www.ntm.ru/products/44/7261. 2. Цифровой мультиметр М3900 (внешний вид см. Приложение Б). 3. Рулетка.
2 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Термины и определения
В таблице 1 приведены основные термины и их определения, которые встречаются при изучении методических указаний.
Таблица 1
Термины и определения
2.2 Биологическое воздействие ЭМП ПЧ на человека
Первые исследования влияния на человека ЭМП ПЧ были проведены со-ветскими авторами в середине 1960-х гг. При изучении состояния здоровья лиц, подвергшихся производственным воздействиям ЭМП ПЧ при обслуживании подстанций и воздушных линий электропередачи напряжением 220, 330, 400 и 500 кВ (оценивались интенсивностно-временные параметры воздействия толь-ко электрического поля – ЭП ПЧ), впервые были отмечены изменения состоя-ния здоровья, выражающиеся в форме жалоб и сдвигов некоторых физиологи-ческих функций. У персонала, обслуживающего подстанции напряжением 500 кВ, отмечались жалобы неврологического характера (головная боль, повышен-ная раздражительность, утомляемость, вялость, сонливость), а также жалобы на нарушение деятельности сердечно-сосудистой системы и желудочно-кишечного тракта. Указанные жалобы сопровождались некоторыми функцио-нальными изменениями нервной и сердечно-сосудистой систем в форме вегета-тивной дисфункции. На электрокардиограмме (ЭКГ) у отдельных лиц обнару-живались нарушение ритма и частоты сердечных сокращений, снижение воль-тажа комплекса QRS, уплощение зубца Т. Неврологические нарушения прояв-лялись в повышении сухожильных рефлексов, треморе век и пальцев рук, сни-жении корнеальных рефлексов и асимметрии кожной температуре. Отмечалось увеличение времени сенсомоторных реакций, повышение порогов обонятель-ной чувствительности, снижения памяти, внимания. На электроэнцефалограмме (ЭЭГ) наблюдались снижение амплитуды альфа-волн, изменение амплитуды вызванных потенциалов на световую стимуляцию. По данным ряда авторов, отмечались не резко выраженные изменения состава периферической крови. Однако в более поздних исследованиях, проведенных зарубежными авторами в
7
США, Канаде, Франции и ряде других стран, эти данные не получили подтвер-ждения, хотя отдельные исследователи отмечают наличие жалоб астеновегета-тивного характера и изменений таких показателей, как АД, ЭКГ и ЭЭГ, содер-жание холестерина в крови, а также сдвиг соотношений полов в потомстве, тенденцию к увеличению хромосомных аберраций в соматических клетках (лимфоцитах крови). В литературе последних 15 лет большое внимание уделя-ется новому аспекту проблемы – возможному канцерогенному, преимущест-венно лейкогенному влиянию производственных и внепроизводственных воз-действий ЭМП ПЧ. При этом основная роль в большинстве исследований отво-дится крайне низко интенсивному магнитному полю, либо сочетанию его с электрическим полем. При эпидемиологических исследованиях производствен-ных контингентов приблизительно в 50% работ получены данные об увеличе-нии (чаще статистически недостоверном) относительно риска развития лейке-мий и опухолей мозга у персонала, обслуживающего электроустановки, гене-рирующие ЭМП ПЧ. В эпидемиологических исследованиях по оценке риска развития лейкемий у населения, проживающего вблизи воздушных линий элек-тропередач и других электроустановок, создающих повышенные по сравнению с естественными уровни МП ПЧ, лишь в (20-30) % работ отмечается повыше-ние риска развития лейкемий у детей. В связи с этим вопрос о возможном не-благоприятном влиянии ЭМП ПЧ на человека остается не достаточно изучен-ным.
Зависимость биоэффектов от плотности наведенных ЭП и МП ПЧ поло-жена в основу разработанных по заданию ВОЗ Международных временных ре-комендаций по ПДУ ЭП и МП ПЧ 50/60Гц (ICNIRP 1990). Эта зависимость представлена в таблице 2.
Таблица 2
Зависимость биоэффектов от плотности наведенных ЭП и МП ПЧ
2.3 Нормирование ЭМП ПЧ
Электрические поля промышленной частоты (50 Гц) (ЭП ПЧ):
а) оценка и нормирование ЭП ПЧ осуществляется по напряженности электрического поля (E) в кВ/м в зависимости от времени его воздействия на работающего за смену;
б) предельно допустимый уровень (ПДУ) напряженности ЭП ПЧ на рабо-чем месте в течение всей смены устанавливается равным 5 кВ/м.
При напряженностях в интервале больше 5 до 20 кВ/м включительно до-пустимое время пребывания в ЭП ПЧ T (ч) рассчитывается по формуле:
T = (50 / E) — 2,
где E — напряженность ЭП ПЧ в контролируемой зоне, кВ/м;
T — допустимое время пребывания в ЭП ПЧ при соответствующем уровне напряженности, ч;
в) при напряженности свыше 20 до 25 кВ/м допустимое время пребыва-ния в ЭП ПЧ составляет 10 мин;
г) при напряженности ЭП ПЧ, превышающей ПДУ, требуется примене-ние средств защиты; при напряженности ЭП, превышающей 25 кВ/м, работа без средств индивидуальной защиты запрещается;
д) допустимое время пребывания в ЭП ПЧ может быть реализовано одно-разово или дробно в течение рабочего дня. В остальное рабочее время необхо-димо находиться вне зоны влияния ЭП ПЧ или применять средства защиты.
9
Допустимое время пребывания персонала в течение рабочего дня в зонах
с различной напряженностью ЭП ПЧ (TПР) вычисляют по формуле:
n
Ei Ei
i=1
t T 1, ПР T
(1)
где TПР — приведенное время, эквивалентное по биологическому эффекту пре-
быванию в ЭП ПЧ нижней границы нормируемой напряженности;
tE1, tE2 … tEn — время пребывания в контролируемых зонах с напряженностью
E1, E2…En, ч;
TE1, TE2 … TEn — допустимое время пребывания для соответствующих кон-
тролируемых зон.
Приведенное время не должно превышать 8 ч;
е) количество контролируемых зон определяется перепадом уровней на-
пряженности ЭП ПЧ на рабочем месте. Различие в уровнях напряженности ЭП
ПЧ контролируемых зон устанавливается 1 кВ/м.
ж) требования действительны при условии, что проведение работ не свя-
зано с подъемом на высоту, исключена возможность воздействия электриче-
ских разрядов на персонал, а также при условии защитного заземления всех
изолированных от земли предметов, конструкций, частей оборудования, машин
и механизмов, к которым возможно прикосновение работающих в зоне влияния
ЭП ПЧ.
Магнитные поля промышленной частоты (50 Гц) (МП ПЧ):
а) оценка и нормирование синусоидального (периодического) МП ПЧ
осуществляется по напряженности (H) в А/м или индукции (В) в мкТл для ус-
ловий общего (на все тело) и локального (кисти рук, предплечье) воздействия в
зависимости от времени пребывания работающего в переменном магнитном
поле за смену. ПДУ воздействия МП ПЧ приведены в таблице 3.
Таблица 3
ПДУ синусоидального (периодического) МП ПЧ
б) ПДУ МП синусоидального (периодического) частотой 50 Гц внутри
временных интервалов определяется в соответствии с кривой интерполяции,
представленной на рис. 1.
Рис. 1 — Кривая интерполяции ПДУ МП ПЧ в зависимости от времени
в) при необходимости пребывания персонала в зонах с различной напря-
женностью (индукцией) синусоидального (периодического) МП ПЧ общее вре-
мя выполнения работ в этих зонах не должно превышать предельно допустимое
для зоны с максимальной напряженностью.
Допустимое время пребывания может быть реализовано одноразово или
дробно в течение рабочего дня;
г) для условий воздействия импульсных МП ПЧ ПДУ амплитудного зна-
чения напряженности поля (HПДУ) дифференцированы в зависимости от общей
продолжительности воздействия за рабочую смену (T) и характеристики им-
пульсных режимов генерации. ПДУ импульсных МП ПЧ приведены в таблице
4.
Таблица 4
ПДУ воздействия импульсных МП ПЧ в зависимости от режима генерации
( И — длительность импульса, с;
tП — длительность паузы между импульсами, с)
2.4 Организация и проведение контроля уровней ЭП ПЧ и МП ПЧ
К организации и проведению контроля уровней ЭП ПЧ и МП ПЧ предъ-
являются следующие требования:
а) контроль уровней ЭП ПЧ и МП ПЧ должен осуществляться на рабочих
местах персонала, обслуживающего электроустановки переменного тока (гене-
рирующее оборудование, воздушные и кабельные линии электропередачи,
трансформаторные подстанции, распределительные устройства и другие объек-
ты), электросварочное оборудование;
б) в электроустановках с однофазными источниками контролируются
действующие (эффективные) значения напряженностей ЭП ПЧ и МП ПЧ:
m E E 2 и m H H 2 ,
где Em и Hm — амплитудные значения изменения во времени напряженностей ЭП
ПЧ и МП ПЧ;
в) в электроустановках с двух- и более фазными источниками ЭМП ПЧ
контролируются действующие (эффективные) значения напряженностей Emax и
Hmax, где Emax и Hmax — действующие значения напряженностей по большей по-
луоси эллипса или эллипсоида;
г) для случая воздушных и кабельных линий электропередачи (ВЛ и КЛ)
на стадии проектирования при расчетах (при наличии утвержденной методики)
на основании учета технических характеристик ВЛ и КЛ (номинальное напря-
жение, ток, мощность, пропускная способность и так далее) строят общие (ус-
редненные) вертикальные или горизонтальные профили напряженности E и H
вдоль трасс ВЛ и КЛ. При этом используют ряд усовершенствованных про-
грамм, учитывающих для отдельных участков трасс ВЛ и КЛ (например, для
ВЛ рельеф местности и некоторые характеристики грунта), что позволяет по-
высить точность расчета;
д) при проведении контроля за уровнями ЭП ПЧ и МП ПЧ на рабочих
13
местах должны соблюдаться установленные требованиями безопасности при
эксплуатации электроустановок предельно допустимые расстояния от операто-
ра, проводящего измерения, и измерительного прибора до токоведущих частей,
находящихся под напряжением;
е) контроль уровней ЭП ПЧ и МП ПЧ должен осуществляться во всех зо-
нах возможного нахождения человека при выполнении им работ, связанных с
эксплуатацией и ремонтом электроустановок;
ж) измерения напряженности ЭП ПЧ и МП ПЧ должны проводиться на
высоте 0,5, 1,0 и 1,7 м от поверхности земли, пола помещения или площадки
обслуживания оборудования и на расстоянии 0,5 м от оборудования и конст-
рукций, стен зданий и сооружений;
з) на рабочих местах, расположенных на уровне земли и вне зоны дейст-
вия экранирующих устройств, напряженность ЭП ПЧ допускается измерять
лишь на высоте 1,7 м;
и) при расположении нового рабочего места над источником МП ПЧ на-
пряженность (индукция) МП ПЧ должна измеряться на уровне земли, пола по-
мещения, кабельного канала или лотка;
к) измерения и расчет напряженности ЭП ПЧ должны производиться при
наибольшем рабочем напряжении электроустановки или измеренные значения
должны пересчитываться на это напряжение путем умножения измеренного
значения на отношение Umax/U, где Umax — наибольшее рабочее напряжение
электроустановки, U — напряжение электроустановки при измерениях;
л) измерения уровней ЭП ПЧ следует проводить приборами, не иска-
жающими ЭП ПЧ, в строгом соответствии с инструкцией по эксплуатации при-
бора при обеспечении необходимых расстояний от датчика до земли, тела опе-
ратора, проводящего измерения, и объектов, имеющих фиксированный потен-
циал;
м) измерения ЭП ПЧ производятся с использованием приборов ненаправ-
ленного приема, оснащенных изотропными (трехкоординатными) датчиками с
допустимой относительной погрешностью 20%;
н) измерения и расчет напряженности (индукции) МП ПЧ должны произ-
водиться при максимальном рабочем токе электроустановки, или измеренные
значения должны пересчитываться на максимальный рабочий ток (Imax) путем
умножения измеренных значений на отношение Imax/I, где I — ток электроуста-
новки при измерениях;
о) измеряется напряженность (индукция) МП ПЧ при обеспечении отсут-
ствия его искажения находящимися вблизи рабочего места железосодержащи-
ми предметами;
п) измерения МП ПЧ производятся с использованием приборов нена-
правленного приема, оснащенных изотропными (трехкоординатными) датчи-
ками с допустимой относительной погрешностью 20%.
2.5 Требования к организации и выполнению работ по инструментально-
му контролю
Требования приведены в приложении В.
3 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
3.1 Подготовка измерителя параметров магнитного и электрического по-лей промышленной частоты «ВЕ-50» к работе и порядок работы
Внешний вид измерителя параметров магнитного и электрического полей промышленной частоты «ВЕ-50» приведен в приложении А. Подготовка «ВЕ-50» к работе и порядок работы с ним приведены в Приложении Г.
3.2 Порядок выполнения работы
1. Занести в рабочую тетрадь сведения об оборудовании рабочего места.
2. Составить план (эскиз) размещения рабочего места персонала в поме-щении учебной лаборатории.
3. В соответствии с п. 2.4 провести измерения фоновых уровней электро-магнитных полей промышленной частоты (50 Гц) на рабочем месте персонала, создаваемых электропроводкой и другими электрическим приборами в учебной аудитории. Результаты измерений параметров ЭП ПЧ и МП ПЧ занести в таб-лицу 3.
4. Включить 1-ый источник ЭМП ПЧ в электрическую сеть учебной ла-боратории.
5. В соответствии с п. 2.4 провести измерения уровней ЭП ПЧ и МП ПЧ, создаваемых 1-ым источником ЭМП ПЧ и другими источниками создающими фон, на рабочем месте персонала. Результаты измерений параметров ЭП ПЧ и МП ПЧ занести в таблицу 5. Провести измерение напряжения U (В) в сети циф-ровым мультиметром (см. Приложение Б), результат занести в таблицу 5. Из-мерение напряжения в сети цифровым мультиметром проводить в положении переключателя «700» в секторе «V~».
6. Включить дополнительно 2-ой источник ЭМП ПЧ в электрическую сеть учебной лаборатории.
7. В соответствии с п. 2.4 провести измерения уровней ЭП ПЧ и МП ПЧ, создаваемых 1-ым и 2-ым источниками ЭМП ПЧ и другими источниками соз-дающими фон, на рабочем месте персонала. Результаты измерений параметров
ЭП ПЧ и МП ПЧ занести в таблицу 5. Провести измерение напряжения U (В) в сети цифровым мультиметром, результат занести в таблицу 3.
Таблица 5
Результаты измерений параметров электромагнитного поля
промышленной частоты (50 Гц)
7. В таблице 5 в колонку «ПДУ» в соответствии с СанПиН 2.2.4.3359-16 занести ПДУ при воздействии ЭП и МП ПЧ в течение 8 часов и при общем об-лучении.
8. В таблице 5 в колонку «Максимальное напряжение в сети» в соответст-вии с ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009) занести Umax (см. Приложение Д).
17
9. В соответствии с п. 2.4.к в таблицу 5 в колонку «Скорректированный параметр ЭП ПЧ» занести скорректированные значения эффективного значения напряженности электрического поля.
10. Сделать вывод о соответствии рабочего места персонала санитарно-гигиеническим требованиям по параметрам ЭМП ПЧ. В случаи их несоответст-вия дать рекомендации по улучшению условий труда на рабочем месте персо-нала.
11. Оформить отчет по лабораторной работе. Форма и содержание отчета приведены в Приложении Д.
3.3 Контрольные вопросы
1. Назовите причины возникновения ЭМП ПЧ на рабочем месте персона-ла.
2. Какое влияние оказывают на здоровье человека ЭМП ПЧ?
3. Какие показатели нормируются для ЭП ПЧ?
4. Какие показатели нормируются для МП ПЧ?
5. Если измерения параметров ЭМП ПЧ производятся не при максималь-ных значениях напряжения и рабочих токов электроустановки, что необходимо выполнить?
6. Какие требования предъявляются к приборам для измерения парамет-ров ЭП ПЧ?
7. Какие требования предъявляются к приборам для измерения парамет-ров МП ПЧ?
8. На каких высотах выполняют измерения параметров ЭП ПЧ и МП ПЧ?
9. Запишите формулу для расчета допустимого времени пребывания пер-сонала в течение рабочего дня в зонах с различной напряженностью ЭП ПЧ (TПР)?
10. Рассчитать допустимое время пребывания персонала в течение рабо-чего дня, при условии его пребывания в зонах с различной напряженностью ЭП (TПР) и сделать выводы. Время пребывания tE1, tE2, tEn3 в контролируемых зонах с
напряженностью E1, E2, E3 приведены в таблице 6. Вариант каждому студенту подгруппы задается преподавателем.
Таблица 6
Лабораторная работа на тему «Исследование электромагнитных полей промышленной частоты (50 Гц) на рабочем месте персонала, обслуживающего электроустановки»
Вид работы:
Тема: