Электромагнитные поля и излучения. Электромагнитными полями (ЭМП) пронизано все окружающее пространство

 

Электромагнитными полями (ЭМП) пронизано все окружающее пространство. Существуют естественные и техногенные источники ЭМП.

Естественные источники ЭМП:

§ атмосферное электричество;

§ радио излучение Солнца и галактик (реликтовое излучение, равномерно распространенное во Вселенной);

§ электрическое и магнитное поля Земли.

Источниками техногенных ЭМП являются: различная передающая аппаратура, коммутаторы, разделительные высокочастотные фильтры, антенные системы, различные промышленные установки, снабжённые высокочастотными (ВЧ), ультравысокочастотными (УВЧ) и сверхвысокочастотными (СВЧ) генераторами.

Любое электромагнитное явление, рассматриваемое в целом, характеризуется двумя сторонами - электрической и магнитной, между которыми существует тесная связь. Электромагнитное поле также имеет всегда две взаимосвязанные стороны - электрическое поле и магнитное поле. Вместе с тем можно создать условия, когда в некоторой области пространства обнаруживаются только электрические или только магнитные явления. Таковым является, например, случай заряженных неподвижных проводящих тел, вне которых обнаруживается только электрическое поле. Аналогично в пространстве, окружающем неподвижные постоянные магниты, обнаруживается только магнитное поле.

Электромагнитное поле представляет особую форму материи. Всякая электрически заряженная частица окружена электромагнитным полем, составляющим с ней единое целое. Но электромагнитное поле может существовать и в свободном, отделенном от заряженных частиц состоянии в виде движущихся со скоростью близкой к 3∙10⁸ м/с фотонов или вообще в виде излученного движущегося с этой скоростью электромагнитного поля (электромагнитных волн).

Движущееся ЭМП (электромагнитное излучение - ЭМИ) характеризуется векторами напряженности электрического Е (В/м) и магнитного Н (А/м) полей, которые отражают силовые свойства ЭМП.

Опасное воздействие на работающих могут оказывать электромагнитные поля радиочастот (60 кГц-300 ГГц), электрические и магнитные поля промышленной частоты (50 Гц), электростатические поля.

 

Электрические поля

 

Источником электрических полей промышленной частоты являются токоведущие части действующих электроустановок (линии электропередач, индукторы, конденсаторы термических установок, фидерные линии, генераторы, трансформаторы, электромагниты, соленоиды, импульсные установки полупериодного или конденсаторного типа, литые и металлокерамические магниты и др.). Длительное воздействие электрического поля на организм человека может вызвать нарушение функционального состояния нервной и сердечно-сосудистой систем. Это выражается в повышенной утомляемости, снижении качества выполнения рабочих операций, болях в области сердца, изменении кровяного давления и пульса.

Для электрического поля промышленной частоты в соответствии с ГОСТ 12.1.002-84 предельно допустимый уровень напряженности электрического поля, пребывание в котором не допускается без применения специальных средств защиты в течение всего рабочего дня равен 5 кВ/м. В интервале свыше 5 кВ/м до 20 кВ/м включительно допустимое время пребывания Т(ч) определяется по формуле Т = 50/Е-2, где Е - напряженность воздействующего поля в контролируемой зоне, кВ/м. При напряженности поля свыше 20 кВ/м до 25 кВ/м время пребывания персонала в поле не должно превышать 10 мин. Предельно допустимое значение напряженности электрического поля устанавливается равным 25 кВ/м.

При необходимости определения предельно допустимой напряженности электрического поля при заданном времени пребывания в нем уровень напряженности в кВ/м вычисляется по формуле Е = 50/(Т+2), где Т - время пребывания в электрическом поле, ч.

Основными видами средств коллективной защиты от воздействия электрического поля токов промышленной частоты являются экранирующие устройства - составная часть электрической установки, предназначенная для защиты персонала в открытых распределительных устройствах и на воздушных линиях электропередач (рис. 85).

Экранирующее устройство необходимо при осмотре оборудования и при оперативном переключении, наблюдении за производством работ. Конструктивно экранирующие устройства оформляются в виде козырьков (рис. 86), навесов или перегородок из металлических канатов, прутков, сеток. Экранирующие устройства должны иметь антикоррозионное покрытие и заземлены.

Для защиты от воздействия электрического поля токов промышленной частоты используются также экранирующие костюмы (рис. 87), которые изготавливаются из специальной ткани с металлизированными нитями.

 

Электростатические поля

 

На предприятиях широко используют и получают в больших количествах вещества и материалы, обладающие диэлектрическими свойствами, что способствует возникновению зарядов статического электричества.

Статическое электричество образуется в результате трения (соприкосновения или разделения) двух диэлектриков друг о друга или диэлектриков о металлы. При этом на трущихся веществах могут накапливаться электрические заряды, которые легко стекают в землю, если тело является проводником электричества и оно заземлено. На диэлектриках электрические заряды удерживаются продолжительное время, вследствие чего они получили название статического электричества.

Процесс возникновения и накопления электрических зарядов в веществах называют электризацией.

Явление статической электризации наблюдается в следующих основных случаях:

§ в потоке и при разбрызгивании жидкостей;

§ в струе газа или пара;

§ при соприкосновении и последующем удалении двух твердых разнородных тел (контактная электризация).

Разряд статического электричества возникает тогда, когда напряженность электростатического поля над поверхностью диэлектрика или проводника, обусловленная накоплением на них зарядов, достигает критической (пробивной) величины. Для воздуха пробивное напряжение составляет 30 кВ/см.

У людей, работающих в зоне воздействия электростатического поля, встречаются разнообразные расстройства: раздражительность, головная боль, нарушение сна, снижение аппетита и др.

Допустимые уровни напряженности электростатических полей установлены ГОСТ 12.1.045-84 "Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению Контроля" и Санитарно-гигиеническими нормами допустимой напряженности электростатического поля (№ 1757-77).

Эти нормативные правовые акты распространяются на электростатические поля, создаваемые при эксплуатации электроустановок высокого напряжения постоянного тока и электризации диэлектрических материалов, и устанавливают допустимые уровни напряженности электростатических полей на рабочих местах персонала, а также общие требования к проведению контроля и средствам защиты.

Допустимые уровни напряженности электростатических полей устанавливаются в зависимости от времени пребывания на рабочих местах. Предельно допустимый уровень напряженности электростатических полей устанавливается равным 60 кВ/м в течение 1 ч.

При напряженности электростатических полей менее 20 кВ/м время пребывания в электростатических полях не регламентируется.

В диапазоне напряженности от 20 до 60 кВ/м допустимое время пребывания персонала в электростатическом поле без средств защиты зависит от конкретного уровня напряженности на рабочем месте.

Меры защиты от статического электричества направлены на предупреждение возникновения и накопления зарядов статического электричества, создание условий рассеивания зарядов и устранение опасности их вредного воздействия.

К основным мерам защиты относят:

§ предотвращение накопления зарядов на электропроводящих частях оборудования, что достигается заземлением оборудования и коммуникаций, на которых могут появиться заряды (аппараты, резервуары, трубопроводы, транспортеры, сливоналивные устройства, эстакады и т.п.);

§ уменьшение электрического сопротивления перерабатываемых веществ;

§ применение нейтрализаторов статического электричества, создающих вблизи наэлектризованных поверхностей положительные и отрицательные ионы. Ионы, несущие заряд, противоположный заряду поверхности, притягиваются к ней, и нейтрализуют заряд. По принципу действия нейтрализаторы разделяют на следующие типы: коронного разряда (индукционные и высоковольтные), радиоизотопные, действие которых основано на ионизации воздуха альфа-излучением плутония-239 и бета-излучением прометия-147, аэродинамические, представляющие собой камеру-расширитель, в которой с помощью ионизирующего излучения или коронного разряда генерируются ионы, которые затем воздушным потоком подаются к месту образования зарядов статического электричества;

§ снижение интенсивности зарядов статического электричества. Достигается соответствующим подбором скорости движения веществ, исключением разбрызгивания, дробления и распыления веществ, отводом электростатического заряда, подбором поверхностей трения, очисткой горючих газов и жидкостей от примесей;

§ отвод зарядов статического электричества, накапливающихся на людях. Достигается обеспечением работающих токопроводящей обувью и антистатическими халатами, устройством электропроводящих полов или заземленных зон, помостов и рабочих площадок, заземлением ручек дверей, поручней лестниц, рукояток приборов, машин и аппаратов.

 

Магнитные поля

 

Магнитные поля промышленной частоты возникают вокруг любых электроустановок и токопроводов промышленной частоты. Чем больше ток, тем выше интенсивность магнитного поля.

Магнитные поля могут быть постоянными от искусственных магнитных материалов и систем, импульсными, инфранизкочастотными (с частотой до 50 Гц), переменными. Действие магнитных полей может быть непрерывным и прерывистым.

Степень воздействия магнитного поля (МП) зависит от максимальной напряженности его в рабочем пространстве магнитного устройства или в зоне влияния искусственного магнита. Доза, полученная человеком, зависит от расположения рабочего места по отношению к МП и режима труда. Каких-либо субъективных воздействий постоянные МП не вызывают. При действии переменных МП наблюдаются характерные зрительные ощущения, так называемые фосфены, которые исчезают в момент прекращения воздействия.

При постоянной работе в условиях хронического воздействия МП, превышающих предельно допустимые уровни, развиваются нарушения функций нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, пищеварительного тракта, изменения в крови. При преимущественно локальном воздействии могут развиваться вегетативные и трофические нарушения, как правило, в областях тела, находящегося под непосредственным воздействием МП (чаще всего рук). Они проявляются ощущением зуда, бледностью или синюшностью кожных покровов, отечностью и уплотнением кожи, в некоторых случаях развивается гиперкератоз (ороговелость).

В соответствии с СН 1742—77 напряженность МП на рабочем месте не должна превышать 8 кА/м. Напряженность МП линии электропередачи напряжением до 750 кВ обычно не превышает 20-25 А/м, что не представляет опасности для человека.