Методика розв’язання задачі на розрахунок захисного заземлення в електроустановці

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 12Следующая ⇒

Задача 6.1.Виконайте розрахунок захисного заземлення в електроустановці з ізольованою нейтраллю. Як електроди взяти поглиблені вертикальні стрижні або кутники. Як вихідні, запропоновані такі дані:

Лінійна напруга мережі U_л= 10 кВ º В; довжина зв’язаних між собою повітряних і кабельних ліній, а саме кабельних L_к =35 км º 35 × м, повітряних L_п=8 км º 8 × м. Розміри електроду заземлення: довжина = 5,5 м; діаметр циліндричного електроду = 1,4 см º 1,4× м; відстань від торцю електроду до поверхні землі м. Опір природного заземлювача R_e= 16 Ом. Ґрунтом є сухий суглинок (див. рис. 6.7).

Рис. 6.7. Одиничні електроди (заземлювачі), які розташовані в ґрунті: а) стрижневий; б) кутовий; в) з’єднувальна шпальта (полоса)

Розв’язання.Метод коефіцієнта використання електродів складається з етапіввизначеного розрахункового алгоритму.

1. Якщо в умові задачі не дано значення струму замикання на землю, то визначимо розрахунковий струм замикання на землю за формулою:

(6.31)

де одиниці вимірювання [Q] в системе СИ такі: [U_л] = кВ; [L_к] = км; [L_п] = км.

Знаходимо значення:

2. Визначаємо допустимий опір заземлювального пристрою за даними Додатку 3.

Зауважимо, що розрахунковий струм замикання на землю, А.Таким чином, допустимий опір заземлювального пристрою (ЗП) рівнийОм.

3. Шляхом вимірювання або розрахунку за відповідними формулами визначається опір струму розтікання природних заземлювачів. В умові задачі вказано наявність опору природного заземлювача R_e= 16 Ом. Як бачимо, R_e = 16 Ом > 7,1 Ом = , тому паралельно до природного заземлювача підключають штучний заземлювач.

4. Визначаємо необхідний опір штучного заземлювача за нерівністю:

(6.32)

Підставляємо значення

Зазначимо, що якщо природні заземлювачі відсутні або використання їх неможливе, то необхідний опір штучних заземлювачів не повинен перевищувати допустимого опору ЗП, тобто

5. Визначають попередньо конфігурацію штучного заземлювача, тобто геометрію розташування у просторі вертикальних електродів (в ряд, по контуру і т. ін.) з можливістю розташування його на відведеній території.

6. Вибирають тип і розміри заземлювачів – вертикальних електродів у вигляді стальних стрижнів або стальних кутників, а також стальна з’єднальна полоса. Відповідно рис. 6.7 та умови задачі маємо: розміри електроду заземлення: довжина = 5,5 м; діаметр циліндричного електроду = 1,4 см º 1,4× м; відстань від торцю електроду до поверхні землі м (на рис. 6.7 позначення довжини і ширини здійснені великими літерами).

Визначаємо відстань від середини стрижня (електроду) до поверхні землі:

7. Визначають питомий опір ґрунту r, в якому передбачають розміщувати електроди заземлення (див. Додаток 4). Для сухого ґрунту типу суглинок, маємо r = 160 Ом × м.

Примітка. Якщо не відомо який ґрунт за вмістом вологи, то потрібно брати табличне розрахункове значення, а саме r = 100 Ом × м. Разом з тим, табличні значення опору ґрунту можуть відрізнятися від істинних значень в десятки і навіть в сотні разів. Тому для розрахунків повинні бути використані значення питомого опору ґрунту, отриманого вимірюванням опору на тій ділянці, де буде створюватися заземлювач за певним методом. Розрахунковий питомий опір землі за даними вимірювання визначається з врахуванням кліматичного коефіцієнта [43].

8.Розраховується опір струму розтікання з одного вертикального електроду у відповідністю з формулою:

(6.33)

де

Підставляємо дані:

9. Бачимо, що > (32,8 > 12,76), то ЗП буде складатися з декількох паралельно з’єднаних заземлювачів. Кількість паралельно з’єднаних вертикальних електродів визначається за формулою:

(6.34)

де –коефіцієнт екранування (коефіцієнт використання вертикальних заземлювачів), який характеризує ступінь взаємного екранування електродів, які складають груповий заземлювач, і залежить від форми електродів, їх числа та взаємного розташування.

Для визначення необхідної кількості вертикальних електродів, прийнятої конфігурації штучного заземлювача, необхідно задатися умовним числом електродів.

Потім за графіком (рис. 6.6), при раціональному значенні відношення , визначаєтьсякоефіцієнт екранування

Нехай електроди розташовуються в ряд та їх число буде дорівнювати = 5. Тоді за графіком (рис. 6.6, а) визначаємо, що при = 0,5, маємо = 0,6. Підставляємо в формулу (6.34), отримаємо:

Проте від повинно відрізнятися (D = – ) не більше, ніж на 10 %, тобто відносна різниця цих чисел повинна відрізнятися не більше, ніж на c£ 10%, тобто Отже, D = ½ – ½= ½4,3 – 5 ½= 0,7 Þ

Отже, треба брати інше число електродів.

Отже, відрізняються від більше ніж на 10 % .Нехай = 4, тоді за графіком (рис. 6.6, а) при = 0,5 маємо = 0,65. Тоді за формулою (6.34) маємо:

Отже, D = ½ – ½= ½3,95 – 4 ½= 0,05 Þ

Значить, число електродів повинно дорівнювати при = 0,5. Звідси відстань між двома вертикальними електродами.

Зазначимо, що вибраній гілці графіка = ( ) відповідає певне значення відношення , яке рівне відповідно b = 0,5; 1; 2; 3. Знаючи довжину заземлювача , визначається відстань між вертикальними електродами за формулою:

10. Вибираємо переріз з’єднувальної сталевої полоси (штаби) відповідно ПУЕ (табл. 6.1): ширина полоси b = 4 см, а товщина стінки за ПУЕ – не менше 4 мм (рис. 6.8).

Довжина з’єднувальної полоси, при розташуванні заземлювачів у ряд, визначається за формулою:

(6.35)

Маємо:

Довжина з’єднувальної штаби (полоси)l_п, при розташуванні заземлювачівпо контуру, визначається за формулою:

(6.36)

l_пl_пl_п

Рис. 6.8. Схема заземлювального пристроюпри розташуванні заземлювачів у ряд

11.Визначаємо опір струму розтікання горизонтальної (з’єднувальної) полоси за формулою:

(6.37)

де глибина закладення полоси. Підставляємо дані:

Обчислюємо значення R_г:

12. Визначаємо сумарний опір розтіканняструму всіх штучних заземлювачів:

(6.38)

де: R₁ = 32,8 Ом; R_г = 26,2 Ом; n = 4; h_вºh_е= 0,6 (коефіцієнт екранування, або коефіцієнт використання вертикальних заземлювачів); h_г–коефіцієнт використання горизонтальних заземлювачів з врахуванням вертикальних електродів і визначається за графіком рис. 6.6 (в). Проте = 0,5, тому такої кривої немає і будемо вважати, що h_г = 1.

Підставляємо дані:

Як бачимо, розрахунковий опір менше отриманого раніше необхідного опоруштучного заземлювача £ 12,76 Ом, що говорить про правильність чисельних значень.

Примітка. Якщо << , то необхідно зменшити кількість вертикальних електродів і підрахувати опір нового штучного заземлювача.

13.За умовою задачі ми маємокомбінований заземлювач,тобто заземлювач, який конструктивно складається зі природного та штучного. Визначаємо еквівалентний опір всього ЗП за формулою:

(6.39)

Підставляємо дані:

Раніше ми отримали допустимий опір допустимий опір заземлювального пристрою Ом. Отриманий нами розрахунковий опір не перевищує допустимий, тобто Ом, а це стверджує правильність проектування ЗП.

Примітка. Термін “правильність” є розпливчастий і не досить адекватний суті висновку. Раціонально застосовувати термін “верифікованість”(лат. verus– істинний + facere– робити) – встановлення достовірності, перевірка істинності.

Пè Розглянемо більш поглиблено системи заземлення електроустановок (8 стандартизованих типів).

Основні типи заземлення систем

Заземлення в системах ІТ і ТТ (старий термін «захисне заземлення») виконується в мережах трифазного і однофазного струму для відповідних електроустановок (рис. 6.9 , 6.10).

Область застосування цих систем заземлення – мережі понад 1 кВ незалежно від режиму нейтралі джерела живлення, а також мережі з ізольованою нейтраллю напругою до 1 кВ.

Наведемо означення.

Система TT– система, одна точка струмопровідних частин джерела живлення якої заземлена, а відкриті провідні частини електроустановки приєднані до РЕ – провідника, з’єднаному з заземлювачем, електрично незалежним від заземлювача, до якого підключена точка струмопровідних частин джерела живлення (рис. 6.9; 6.10).

Обмотки джерела живлення електрично з’єднані зіркою або трикутником. Зазначимо, якщо буква Tйде другою, то вона означає безпосередній зв'язок відкритих провідних частин електроустановки з землею незалежно від характеру зв’язку джерела живлення з землею.

Система IT– система, в якій система живлення ізольована від землі або заземлена через прилади або (і) пристрої, які мають великий опір, а відкриті провідні частини електроустановки приєднані до заземленого РЕ – провідника(рис. 6.9; 6.10).

Рис. 6.9. Системи заземлення ТТ і ІТ в трифазних електроустановках змінного струму

(контур заземлення виділений «жирною» лінією)

Рис. 6.10. Основні типи заземлення систем:

в) система ТТ (при з’єднанні обмоток трансформатора зіркою і трикутником);

г) система ІТ(при з’єднанні обмоток трансформатора зіркою і трикутником).

де: 1 – заземлювач джерела живлення;

2 – відкриті провідні частини;

3 – заземлювач відкритих провідних частин;

4 – захисний заземлюючий провідник.

Обмотки джерела живлення електрично з’єднані зіркою або трикутником. Зазначимо, що перша букваI (від англ. Isolated– ізольований) означає, що всі струмопровідні частини джерела живлення ізольовані від землі або одна точка заземлена через великий опір (наприклад, через опір приладів контролю ізоляції).

Наведемо означення.

Система TN- S– різновид системиTN, в якій N- або М- і РЕ – провідники розподілені по всій мережі(рис. 6.11; 6.12).

Обмотки джерела живлення електрично з’єднані зіркою або трикутником. Зазначимо, що буква S (від англ. separate– розділяти) означає, що функції N- і РЕ провідників виконують окремі провідники.

Система TN- C– різновид системи TN, в якій N- або М- і РЕ – провідники з’єднані в одному РЕN– провіднику по всій мережі (рис. 6.11; 6.12).

Обмотки джерела живлення електрично з’єднані зіркою. Зазначимо, що буква С (від англ. combine– об’єднувати) означає, що функції N- і РЕ- провідників виконує один РЕN– провідник.

Система TN- C- S– різновид системиTN, в якій N- або М- і РЕ – провідники з’єднані в одному провіднику в частині мережі починаючи від джерела живлення(рис. 6.11; 6.12).

Обмотки джерела живлення електрично з’єднані зіркою.

Живлення електроустановок напругою до 1 кВ, як правило, слід виконувати з використанням системи заземлення TN (рис. 6.11; 6.12). Вказана система по суті являє собою занулення електроустановок напругою до 1 кВ у електричних мережах з глухозаземленою нейтраллю.

Термін “занулення” містився у скасованому ГОСТ ССБТ 12.1.009-76 “Электробезопасность. Термины и определения”. Нині термін “занулення” вилучений та замінений поняттям “заземлювальна система з нульовим заземленим провідником”. Проте в ужитку енергетиків поняття “занулення” ще залишилось.

Система заземлення TN має такі схемні рішення (рис. 6.11; 6.12):

· система TN-S, в якій N- або М- і РЕ – провідники розподілені по всій мережі, а обмотки джерела живлення електрично з’єднані зіркою або трикутником;

· системаTN-C, в якій функції захисного (РЕ-) і нейтрального (N-) провідників виконує один РЕN– провідник, тобто N- і РЕ – провідники об’єднані в одному РЕN– провіднику по всій мережі;

· система TN-C-S, в якій функції захисного (РЕ-) і нейтрального (N-) провідників виконує один РЕN-провідник, а N- і РЕ - провідники з’єднані в одному провіднику в частині мережі починаючи від джерела живлення і N-провідник відгалужується від РЕN-провідника на певній відстані від джерела живлення для забезпечення робочих функцій електрообладнання.

На рис. 6.11; 6.12 зображені:

а) система TN-S(при з’єднанні обмоток трансформатора зіркою і трикутником);

б) система TN-CiсистемаTN-C-S(при з’єднанні обмоток трансформатора зіркою).

В електроустановках напругою до 1 кВ у електричних трифазних чотирипровідних мережах з глухозаземленою нейтраллю застосування занулення корпусів електроприймачів без їх заземлення не допускається [47].

В електроустановках з глухозаземленою нейтраллю необхідно нейтральну або середню точку джерела живлення надійно з’єднувати до заземлювача за допомогою заземлювального провідника. Не допускається використовувати РЕN (РЕ- або N-) провідники, які з’єднують нейтраль з розподільним щитом, як заземлюючі. Провідність РЕN- або N- провідника від нейтралі джерела живлення до розподільного пристрою повинна бути не менше 50% провідності вивідного фазного провідника.

Провідність РЕN- або N- провідника від нейтралі джерела живлення до розподільного пристрою повинна бути не менше 50% провідності вивідного фазного провідника.

Рис. 6.11. Системи заземлення ТN-S, ТN-C, і ТN-C-S в трифазних електроустановках змінного струму (контур заземлення виділений «жирною» лінією)

Рис. 6.12. Основні типи заземлення систем:

а) система TN-S(при з’єднанні обмоток трансформатора зіркою і трикутником);

б) система TN-CiсистемаTN-C-S(при з’єднанні обмоток трансформатора зіркою).

де: 1 – заземлювач джерела живлення (ИСТ); 2 – відкриті провідні частини; 3 – заземлювач відкритих провідних частин; 4 – захисний заземлюючий провідник; L1, L2, L3 –лінійні (фазні) провідники.

Як вказано в ПУЕ [47], в повітряній лінії мережі з системою TN необхідно обладнати повторне заземлення РЕN-провідника (РЕ-провідника). Рекомендується виконувати повторне заземлення РЕN-провідника (РЕ-провідника) при вводі в електроустановки, які розміщені в будинках. Наведемо дві принципіальні схеми занулення електродвигунів (рис. 6.13 і 6.14), тобто схему, де застосовується РЕN-провідник (система TN-C) і схему, де застосовується РЕ-провідник (система TN-S).

Рис. 6.13. Схема трифазної електроустановки в мережі з глухозаземленою обмоткою вторинної обмотки силового трансформатора (джерела живлення) –схема занулення (система TN-C),

де:

1– опір робочого заземлення ( = 4 Ом);

2 – корпус силового трансформатора;

3 – середня (нейтральна) точка вторинних обмоток силового трансформатора;

4 – місце заземлення корпусу трансформатора;

5 – PEN-провідник, який поєднує в собі функції PE- провідника і нейтрального, тобто N-провідника;

6 – провідник занулення;

7 – пристрій максимального струмового захисту (у даному випадку – плавкі запобіжники);

8 – корпус пошкодженого електродвигуна;

9 – повторне заземлення ( = 15 Ом)

Нижче наведена ще одна схема занулення TN-S, в якій нейтральний провідник (N-провідник) виконує свою робочу функцію (розподіл електричної енергії) окремо від захисного провідника (РЕ-провідника), який виконує захисну функцію (захист від ураження електричним струмом).

Рис. 6.14.Cхема занулення (система TN-S)ƒ

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Завдання 6.Виконайте розрахунок захисного заземлення в електроустановці з ізольованою нейтраллю. Як електроди взяти поглиблені вертикальні стрижні або кутники. Як вихідні, запропоновані такі дані: лінійна напруга мережі U_л; довжина зв’язаних між собою повітряних і кабельних ліній, а саме кабельних L_к, повітряних L_п. Розміри електроду заземлення: довжина ; діаметр циліндричного електроду ; відстань від торцю електроду до поверхні землі t₀. Опір природного заземлювача R_e. Дані визначити за варіантами (табл. 6.2).

Таблиця 6.2

№ вар.	U_л, кВ	I_з, А	L_к, км	L_п, км	R_e, Oм	Заземлювач					Грунт
№ вар.	U_л, кВ	I_з, А	L_к, км	L_п, км	R_e, Oм	м	м	cм	cм	мм	Грунт
1	6	–	20	–	20	0,5	4,5	1,0	–	20	садовий
2	6	–	16	–	18	0,6	5,0	1,2	–	20	глина
3	10	–	35	8	16	0,7	5,5	1,4	–	25	суглинок
4	10	–	30	12	14	0,8	6,0	1,6	–	25	пісок
5	35	–	20	10	–	0,9	2,5	–	4,0		глина
6	35	–	25	12	–	0,5	3,0	–	5,0		садовий
7	110	10000	–	–	4	0,6	2,5	–	4,0		глина
8	110	7000	–	–	5	0,7	4,5	1,0	–	40	суглинок
9	0,38	–	–	–	–	0,8	5,0	1,2	–	12	супісок
10	0,38	–	–	–	–	0,9	5,5	1,4	–	15	торф
11	6	–	18	–	25	0,5	6,0	1,6	–	20	супісок
12	6	–	14	–	–	0,6	2,5	–	5,0		пісок
13	10	–	28	5	18	0,7	3,0	–	4,0		садовий
14	10	–	26	8	16	0,8	3,5	–		30	глина
15	35	–	30	40	22	0,9	4,5	1,0		35	суглинок
16	35	–	25	50	19	0,5	5,0	1,2		40	супісок
17	110	6000	–	–	3	0,6	5,5	1,4		45	пісок
18	110	8000	–	–	6	0,7	6,0	1,6	4,0		суглинок
19	0,38	–	–	–	8	0,8	2,5	–	5,0		чорнозем
20	0,38	–	–	–	14	0,9	3,0	–	4,0		торф
21	6	–	10	12	30	0,5	3,5	–		20	суглинок
22	6	–	8	10	40	0,6	4,5	1,0		25	супісок
23	10	–	40	40	28	0,7	5,0	1,2		27	пісок
24	10	–	45	30	25	0,8	5,5	1,4		30	садовий
25	35	–	90	60	10	0,9	6,0	1,6	5,0		чорнозем
26	35	–	70	30	8	0,5	2,5	–	4,0		глина
27	110	7200	–	–	7	0,6	3,0	–		25	суглинок
28	110	6500	–	–	8	0,7	4,5	1,2		30	супісок
29	0,38	–	–	–	10	0,8	5,0	1,6		20	торф
30	0,38	–	–	–	12	0,9	6,0	1,0		12	чорнозем

ТЕМА 7. Розрахунок допустимого часу праці при дії електромагнітного випромінювання(2 год.)

КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Електромагнітні хвилі(ЕМХ) – поширюване в просторі змінне електромагнітне поле (ЕМП), в якому напруженості електричного і магнітного полів взаємно перпендикулярні та лежать в площині, яка перпендикулярна до вектора швидкості розповсюдження хвилі (див. рис. 7.1).

Досліди Генріха Герца експериментально підтвердили наявність ЕМХ, а Олександр Попов і Гумельмо Марконі у 1897 році винайшли радіозв’язок. Процес висилання електричною системою ЕМХ – електромагнітне випромінювання(ЕМВ).

Інтенсивність ЕМХ (І) чисельно рівна енергії, що переноситься хвилею за одиницю часу крізь одиницю площі поверхні, яка перпендикулярна до напряму поширення хвилі. Інтенсивність ЕМХ зв'язана з вектором Пойтинга співвідношенням:

ºw. (7.1)

Рис. 7.1.Синусоїдальна (гармонійна) електромагнітна хвиля

Знаходячись біля високовольтної лінії (ВЛ) чи на території відкритої розподільної установки (ВРУ) високої напруги (U> 1 кВ), людина підпадає під вплив електричного поля промислової частоти (ЕППЧ), де = 50 Гц (у загальному випадку промислова частота визначається діапазоном 0 – 3кГц).

Рис. 7.2. Висовольтні ЛЕП як джерела електричного і магнітних полів промислової частоти

Основними параметрами ЕППЧ є потенціал точки поля щодо землі (j) та напруженість електричного поля ( ). Вимірник ПЗ-1(ИНЭП-50) призначений для виміру ефективного значення напруженості ЕППЧ у діапазоні від 1 до 60 кВ/м.

ЕППЧ порушує функціональний стан центральної нервової і серцево-судинної систем, а також периферичної крові. У результаті підвищується стомлюваність, знижується точність робочих рухів, змінюється артеріальний тиск і пульс, виникають болі в області серця, серцебиття, аритмія і т.д.

Експериментально встановлено, що при напруженості поля в 1 кВ/м в організмі людини спостерігаються розлади ендокринної системи, функцій головного і спинного мозку.

ЕППЧ обумовлює наведення потенціалів на металевих предметах і людях, ізольованих від землі. Різниця потенціалів U між предметом і землею може досягати декількох кіловольтів (наприклад, в електроустановках напругою 500 кВ досягає значення U = 12 ¸ 15 кВ). Дотик або наближення людини, ізольованої від землі, до заземленого металевого предмета, а також людини, що має гарний контакт із землею, до ізольованого від землі металевого предмета викликає іскровий розряд і протікання струму через людину. Струм розряду подразнює нервові закінчення шкіри і викликає рефлекторну дію, тобто судорожне скорочення м'язів рук.

У залежності від умов опромінення людей, характеру і місцезнаходження джерел ЕППЧ застосовують різні методи захисту від них. Вибір методів захисту при експлуатації чи проектуванні електроустановок починається з порівняння допустимої (нормованої) напруженості електричного поля з фактичною напруженістю на робочому місці, отриманої методами вимірювання.

Якщо регламентований (гранично допустимий) проміжок часу роботи працівника в електричному полі, виміряний в год, то гранично допустима напруженість електричного поля протягом цього проміжку часу роботи визначається за формулою:

Е_г.д. = 50 / ( _.+ 2) . (7.2)

Захист часомпередбачає обмеження часу перебування виробничого персоналу в зоні ЕППЧ (табл. 7.1).

Таблиця 7.1

Час перебування персоналу в зоні випромінювання[6]

Напруженість електричного поля Е, кВ/м	До 5	Від 5 до 20 включно	Від 20 до 25 включно	Більше 25
Час перебування персоналу,Dt	8 год. робочого дня	Гранично допустимий час перебування в ЕППЧ вираховується за формулою = ,(7.3) де , год	1 / 6 год (£ 10 хв)	Не допускається без засобів захисту

Захист відстанню.Напруженість ЕППЧ зменшується при віддаленні від джерела поля. Тому існують такі відстані, на яких напруженість поля не перевищує допустимої. Простір, в якому напруженість електричного поля >5кВ/м, називають зоною впливу електричного поля, де зв'язок між вектором напруженості електричного поля Eі потенціалом j певної точки поля М така:

E = –gradj . (7.4)

Якщо спроектувати векторну рівність (7.4) на вісь ОX, то будемо мати скалярний вираз:

, або в першому наближенні де падіння напруги між двома точками, які лежать на відстані одна від одної [ ].

Таким чином, знаючи напругу на ЛЕП, яка має стандартизований характер,

6, 10, 20, 35, 110, 220, 330, 500, 750і 1150 кВ

та відстань від проводу ЛЕП до людини, можна з похибкою 15 % знайти напруженість електричного поля в точці М, яка знаходиться на людині.

Границею зони впливу служить відстань від струмоведучих частин до точок на поверхні землі, напруженість поля над якими на висоті 1,8 м (рівень голови людини) дорівнює 5 кВ/м.

На підстанціях і в межах ВЛ зони впливу простираються на відстань 20м від струмопровідних частин під напругою 400-500 кВ і на відстань 30м для електроустановок напругою 750 кВ. Унаслідок екрануючої дії тіла опори баків, перемикальних пристроїв, шафів керування та ін. поблизу металевих опор ВЛ, а також силових трансформаторів і шунтувальних реакторів створюється зона зниженої напруженості.

Для виміру інтенсивності ЕМП застосовують прилади ИЭМП-1, ИЭМП-2, прилади П2-2, П3-2, П3-9 – для безупинних і середніх значень інтенсивності поля.

Правила технічної експлуатації електроустановок споживачів [46] регламентують для різних напруг величини охоронної зони повітряної лінії (ПЛ) електропередачі – зони вздовж ПЛ, що є земельною ділянкою і повітряним простором, обмеженим вертикальними площинами з обох боків ПЛ електропередачі від крайніх проводів, а саме:

для ПЛ напругою до 1 кВ ®2 м;

для ПЛ 1 ¸ 20 кВ ®10 м;

для ПЛ 35 кВ ®15 м;

для ПЛ 110 кВ ®20 м;

для ПЛ 154, 220 кВ ®25 м;

для ПЛ 330, 400, 500 кВ ®30 м;

для ПЛ 750 кВ ®40 м.

Рис. 7.3. Схема визначення розміру охоронних зон, деL–відстань від вісі опори ЛЕП довісі крайнього дроту;L₁–відстань від вісі крайнього дроту до границі охоронної зони

В охоронних зонах електроустановок ЗАБОРОНЯЄТЬСЯ:

· стороннім особам перебувати на території і в приміщеннях трансформаторних підстанцій, розподільних пунктів і пристроїв, відчиняти двері і люки цих споруд, здійснювати самовільне переключення електричних апаратів та підключення до електричних мереж;

· будувати житлові, громадські та дачні будинки;

· влаштовувати будь-які звалища;

· складати добрива, корми, торф, солому, дрова, інші матеріали;

· розпалювати вогнища;

· розташовувати автозаправні станції або інші сховища паливномастильних матеріалів;

· накидати на струмопровідні частини об'єктів електричних мереж і наближати до них сторонні предмети, підніматися на опори повітряних ліній електропередачі, електрообладнання трансформаторних підстанцій, розподільних пунктів і пристроїв, демонтувати їх елементи;

· саджати дерева та інші багаторічні насадження (проводи ЛЕП від дерева повинні бути на відстані не менше ніж 2 м);

· влаштовувати спортивні майданчики для ігор, стадіони, ринки, зупинки громадського транспорту, проводити будь-які заходи, пов'язані з великим скупченням людей, не зайнятих виконанням дозволених у встановленому порядку робіт;

· запускати спортивні моделі літальних апаратів, повітряних зміїв;

· виконувати роботи із застосуванням ударних механізмів, скидати вантажі масою понад 5 тонн, скидати і зливати їдкі і ті, що спричиняють корозію, речовини, пально-мастильні матеріали (в охоронних зонах підземних кабельних ліній електропередачі).

Як метод захисту від ЕППЧ застосовують екрануючі пристрої, а саме стаціонарні та переносні (чи пересувні) екрани. Екрани виконують у вигляді металевої сітки з оцинкованого або пофарбованого сталевого дроту. Розташовують екрани між джерелом електричного поля і екрануючим простором.

Стаціонарні екрани виготовляють у вигляді козирків, навісів і перегородок.

Тимчасові екрани виготовляють у вигляді знімних козирків, навісів, перегородок, щитів, наметів та інших пристроїв. Матеріалом наметів і навісів може служити металізована тканина (брезент), яка покрита алюмінієвою фарбою. Захисні властивості екранів базуються на ефекті ослаблення в просторі поблизу заземленого металевого предмета

Екрануючий одяг є індивідуальним захисним засобом від впливу ЕППЧ. У комплект входить костюм, головний убір, рукавиці та спеціальне взуття.

Екрануючі костюми виготовляють зі спеціальної металізованої струмопровідної тканини у вигляді комбінезона, куртки з штанами, плаща. У вказаній тканині кожна десята нитка є мідною.

Головний убір – металева або пластмасова металізована каска, шапка-вушанка з прокладкою з металізованої тканини.

Взуття – шкіряні черевики з підошвою з електропровідної гуми або черевики, чоботи, калоші, які виготовлені з такої ж гуми (для підошви R £ 50 кОм). Усі предмети одягу, що екранують, чи їхні металеві елементи повинні мати між собою надійний електричний зв’язок.

Екрануючі костюми застосовують при роботах у зоні впливу ЕППЧ, якщо на робочому місці Е > 25 кВ/м чи тривалість роботи перевищує гігієнічні норми. Заборонено застосування одягу, що екранує, коли: можливий випадковий дотик людини до частин, що знаходяться чи можуть виявитися під напругою; при роботах на діючих зборках, панелях і колах з напругою до 1кВ; при електричних випробуваннях устаткування; при електрозварювальних роботах; при використанні ручного електрифікованого інструмента й інших роботах.

Магнітне поле промислової частоти (МППЧ) викликається не тільки природною магнітною залізною рудою, литими та металокерамічними магнітами, а й технічними об’єктами, в яких проходить струм (електромагнітами, соленоїдами, імпульсними установками півперіодичного чи конденсаторного типу тощо).

Час перебування персоналу в магнітному полі напруженістю понад 1,4 кА/м регламентується табл. 7.2.

Таблиця 7.2

Допустимі напруженості полів і час перебування персоналу в зоні опромінення [6]

Час перебування персоналу Dt , год	1	2	3	4	5	6	7	8
Напруженість магнітного поля H_{г.д.заг.}, кА/м	6,0	4,9	4,0	3,2	2,5	2,0	1,6	1,4
Магнітна індукція B_м , мТл	7,5	6,13	5,0	4,0	3,13	2,5	2,0	1,75

Гранично допустимий рівень для змінного магнітного поля частотою 50 Гц при локальному впливі на кисті рук визначається за формулою:

H_{г.д.лок.} = H_{г.д.заг.}× 5. (7.4)

Вважається, що магнітне поле біологічно більш активне, ніж електричне поле. Магнітне поле промислової частоти (МППЧ) впливає не тільки на центральну нервову систему, але й на серцево-судинну, яка реагує навіть на незначні рівні магнітних полів, що призводять до: зниження частоти серцевих скорочень (брахікардія), стану систоли (перехід від ритмічного скорочення серця до його розслаблення), підвищеного тонусу кровоносних судин і їх морфологічних змін, збільшенню швидкості руху крові та розширенню артерій, змінам у печінці, легенях і підшлунковій залозі, аж до омертвляння.

При цьому найбільш виражені зміни відбуваються в чоловічих полових залозах. Має місце розлад генодинаміки у більшості внутрішніх органів, що свідчать про загибель елементів крові, вплив на шкіру та її придатки.

Вказане відповідає факту, що найбільші зміни від опромінення МППЧ відбуваються в так званих “критичних органах”, до яких відносяться:

· червоний кістковий мозок (знаходиться у фалангах пальців ніг і рук, в плоских кістках ребер, у спинному хребті);

· гонади(статеві залози, тобто чоловічі сім’янники та жіночі яєчники);

· головний мозок;

· інші внутрішні органи (печінка, підшлункова залоза, серце, легені тощо);

· все тіло.

Під впливом МППЧ частотою =10 ¸ 300 Гц може розвитися хвороба “магнітний фосфен”, яка пов’язана з руйнуванням мозкових оболонок та проявляється у зорових відчуттях мелькання, безперервного іскріння в очах. Під дією магнітного поля зростає час неясного бачення. Гранично допустимі рівні впливу магнітних полів на людину протягом робочого дня (Dt = 8 год) нормуються у такий спосіб:

ü = 0 Гц ®Н 8кА/м (Н 0,8 кА/м – для населення);

ü = 50 Гц ®Н 1,4 кА/м.

Відповідно до резонансної теорії, при довжинах ЕМХ, які кратні розмірам окремих органів людини, на них утворяться стоячі хвилі, що призводить до концентрації теплової енергії в цих органах і наступному їх ушкодженню навіть при опроміненні малої інтенсивності. Зокрема, при точковому зварюванні випромінювана довжина ЕМХ, яка входить в діапазон l = 7 ¸12 см, може внаслідок резонансу призвести до нагрівання цих органів та викликати морфологічні та функціональні зміни в них. Зокрема, істотні зміни спостерігаються в гонадах, що знижує з часом сексуальну потенцію людини.

Розглянемо методи захисту від магнітного поля електрозварювальної установки (ЕЗУ):

v Захист часомвключає раціональне розміщення установки, пульта керування і скорочення тривалості опромінення.

v Захист відстанню– раціональне розміщення пульта керування установками. Мінімальна відстань від осі електродів ЕЗУ до інших робочих місць залежить від величини зварювального струму, тривалості включення установки і виду зварювання і повинне складати не менш 2 ¸ 3м.

v Наступний метод зв'язаний з вибором оптимальних електричних режимів зварювання і розмірів електродів, при яких Н не перевищує допустимих значень сили струму (Н £H_{г.д.заг.}). Зниження Н на робочих місцях можна досягти за рахунок правильного вибору сумарної довжини електродів (свіч) при точковому зварюванні, міжосьової відстані при шовному зварюванні та настановній довжині виробу при стиковому зварюванні.

v Останній організаційно-технічний захід – екранування струмопровідних шин, робочих елементів і всієї ЕЗУ. Екранування ЕЗУ виконують загальним і поблочним. Загальне екранування застосовується в тих випадках, коли установка не має належного екранування трансформатора і струмопровідних шин, а здійснити екранування робочих органів неможливо. При загальному екрануванні установку розміщають в екранованій кабіні, а пульт керування – із зовнішнього боку кабіни. Кабіна являє собою каркас з кутової сталі, що обшита листовою сталлю товщиною листа не менш 1–1,5 мм. Застосування таких кабін доцільно при екрануванні ЕЗУ більшої потужності. При поблочному екрануванні всі робочі елементи, а іноді й оброблюваний виріб укладають у металевий екран. Застосовуються два види поблочного екранування: повне і неповне. При неповному екрануванні екранують струмопровідні шини, електроди (цілком або частково) і частина виробу, що зварюється, розташованого між електродами. Повне екранування здійснюють на установках контактного стикового зварювання. Ефективність екрану характеризується коефіцієнтом екранування:

k_е= Н / Н_доп, (7.5)

де Н – напруженість магнітного поля в точці М без екрану; Н_доп. – допустима напруженість магнітного поля в тій же точці після екранування джерел випромінювання.

ЕМХ загасає на глибині провідника в 2 рази менше, ніж довжина хвилі. Якщо товщина екрану більше половини довжини хвилі в цьому матеріалі при частоті 50Гц, то для сталі з магнітною проникністю 300 ¸ 1000 товщина більше 35мм і для міді менше 3 см, то при односторонньому проникненні ЕМХ такий екран можна розглядати як нескінченно товстий.

Найбільше припустиме значення Н на поверхні екрану, пов'язане з місцевими перегрівами, допускається:

для мідного екрану 32 кА/м,

для немагнітної аустенітної сталі 20 кА/м,

для сталевого екрану 4 кА/м.

Розглянемо радіочастотний діапазон ЕМХ:

Частота Û Довжина хвилі

300 кГц ¸ 3 МГц Û 1 км¸ 100 м

3¸30 МГц Û 100 ¸ 10 м

30¸300 МГц Û 10¸1 м

300 MHz ¸ 3 ГГц Û1 м¸ 10 см

Джерелами неіонізуючого випромінювання радіочастотного діапазону є різні установки, а саме: телевізійні та радіомовні станції, радіолокаційні установки, промислові установки високочастотного (ВЧ) нагрівання, різноманітні вимірювальні, контрольні та лабораторні прилади різного призначення.

Джерелами випромінювання можуть бути також будь-які елементи, включені в ланцюг ВЧ. В установках індукційного нагрівання джерелами випромінювання є індуктори, ВЧ трансформатори, конденсатори, лінії передачі, в установках діелектричного нагрівання – робочі конденсатори і фільтри, що підводять енергію, у радіоапаратурі – блоки передавачів з гетеродинами, пристрої додавання потужностей, розділові фільтри, фідери, антенні комутатори, антенні системи і т.д.

ЕМХ випромінюється через неекрановані оглядові вікна, отвори, жалюзі, щілини і нещільності, а також через отвори, через які проходять осі органів керування. За характером випромінювання ЕМХ в просторі джерела випромінювання (антени) поділяються на ізотропні і спрямовані (круглі, параболічні, щілинні випромінювачі).

Гранично допустимі рівні (ГДР) електромагнітних полів у такому діапазоні частот, як 1 кГц ¸ 300 МГцна робочих місцях персоналу слід визначати виходячи з допустимого енергетичного навантаження та часу впливу за формулами[6]:

, , (7.6)

де:

і – гранично допустимі значення напруженості електричного (В/м) та магнітного полів (А/м);

Т – час впливу, год;

і –гранично допустимі значення енергетичного навантаження протягом робочого дня, (В/м)²×год і (А/м)²×год .

Максимальні нормовані значення і , і наведені в табл. 7.3.

Таблиця 7.3

Граничні значення напруженостей полів в різних діапазонах частот[6]

Параметри та одиниці вимірювання	Граничні значення в діапазонах частот
Параметри та одиниці вимірювання	1 ¸ 10кГц	10 ¸ 60кГц	0,06 ¸ 3МГц	3 ¸ 30МГц	30 ¸ 300МГц
, В/м	1000	700	500	300	80
,(В/м)²× год	120 000	40 000	20 000	7000	800
, А/м	75	57	50	–	3,0
,(А/м)²× год	675	390	200	–	0,72

Значення ГДР напруженості електричної ( ) і магнітної ( ) складових ЕМХ залежно від тривалості їх дії наведено в табл. 7.4, де Dt_норм.– час перебування персоналу, год.

Таблиця 7.4

Значення ГДР напруженості електричного і магнітного полів для діапазонів частот[6]

Dt_норм., год	,В / м					,А / м
Dt_норм., год	1 ¸10кГц	10 ¸60кГц	0,06 ¸3МГц	3 ¸30МГц	30 ¸300МГц	1 ¸10кГц	10 ¸60кГц	0,06 ¸3МГц	30 ¸50МГц
8	120	70	50	30	10	9,0	7,0	5,0	0,30
7	130	75	53	32	11	9,8	7,5	5,3	0,32
6	140	82	58	34	12	10,6	8,1	5,8	0,34
5	155	90	63	37	13	11,6	8,8	6,3	0,38
4	175	110	71	42	14	13,0	9,9	7,1	0,42
3	200	115	82	48	16	15,0	11,4	8,2	0,49
2	250	140	100	59	20	18,4	14,0	10,0	0,60
1	350	200	141	84	28	26,0	19,7	14,2	0,85
0,5	500	280	200	118	40	37,6	27,9	20,0	1,20
0,25	700	400	283	168	57	52,0	39,5	28,3	1,70
0,12	1000	580	400	240	82	75,0	57,0	40,8	2,45
0,08		700	500	296	80			50,0	3,00

При тривалості дії менше 0,08 год подальше підвищення інтенсивності фактора не допускається.

У всіх випадках при зазначенні діапазонів частот кожний діапазон виключає нижню і включає верхню межу частоти.

Якщо у діапазоні частот від 1 кГц до 3 МГц існує одночасний вплив електричного і магнітного полів, то повинна виконуватися умова

/ + / £1 , (7.7)

де та – енергетичні навантаження, що характеризують вплив електричного і магнітного полів.

У діапазоні частот 300 МГц¸ 300 ГГцабо довжин хвиль 1 м¸1 ммгранично допустимі величини ЕМП слід визначати за формулою[6]:

w_г.д.= k× / T , (7.8)

де:

w_г.д_.– гранично допустима величина щільності потоку енергії (ЩПЕ), Вт / м² (мВт / см², мкВт / см²);

– гранично допустима величина енергетичного навантаження, яка становить таке значення 2 Вт× год /м²(200 мкВт× год /см² );

k – коефіцієнт ослаблення біологічної ефективності, який дорівнює 1 для всіх випадків впливу, виключаючи опромінення від антен, що обертаються і сканують, і дорівнює 10 для випадків опромінення від антен, що обертаються і сканують з частотою не більше 1 Гц і шпаруватістю (рос. слово “скважность”) не менше 50;

T – час перебування персоналу в зоні опромінювання за робочу зміну, год.

У всіх випадках максимальне значеннягранично допустимої величини щільностіпотоку енергіїw_г.д_.не повинно перевищувати1мВт /см² (w_г.д.£1мВт /см² )

Велику практичну цінність мають нормативні табулювальні значення ГДР ЩПЕ (w_г.д.) залежно від тривалості дії ЕМВ, тобто часу перебування персоналу Dt_норм.(табл. 7.5).

Таблиця 7.5

Гранично допустимі величинищільності потоку електромагнітної енергії (для працівників)

Dt_норм., год	8	7	6	5	4	3	2	1	0,5	0,25	0,20
w_г.д., мкВт / см²	25	29	33	40	50	67	100	200	400	800	1000

При тривалості дії менше 0,2 години подальше підвищення інтенсивності електромагнітного фактора не допускається.

Розглянемо біологічні дії ЕМХ. До них відносяться такі дії, як термічна, морфологічна та функціональна.

Термічна (теплова) дія ЕМХвиявляється в нагріванні тканин і органів, що може призвести до змін і навіть ушкоджень їх.

Під впливом ЕМХ і випромінювань відбувається поглинання енергії поля тканинами тіла. Механізм поглинання енергії складний. У тканинах, що опромінюються, виникає повна дисперсія, дипольне і резонансне поглинання.

Якщо в зоні ЕМХ знаходиться людина, то частина ЕМВ, що потрапляє на людину, поглинається, а частина – відбивається. Дія ЕМВ на організм людини залежить від поглинутої енергії. Поглинута енергія ЕМП переходить у теплову енергію. Процес поглинання залежить від довжини хвилі:

§ хвилі міліметрового діапазону поглинаються поверхневими шарами шкіри;

§ хвилі сантиметрового – шкірою і підшкірною клітковиною;

§ хвилі дециметрового – внутрішніми органами;

§ хвилі метрового – всім тілом.

Малоінтенсивне (менше 10 мВт / см²) високочастотне (ВЧ) випромінювання нагріває тканину не більше, ніж на 0,1°С за проміжок часу, менший 6 хв (0,1 год). Високоінтенсивне ВЧ електромагнітне випромінювання (більше 10 мВт / см²) може поляризувати тканини тіла, переміщувати іони, поляризувати бокові ланцюжки макромолекул й орієнтувати їх в даний момент паралельно вектору напруженості електричного поля.

Електричні властивості живих тканин залежать від частоти, причому зі зростанням частоти вони втрачають властивості діелектриків і здобувають властивості провідників. Енергія, що поглинається тканинами, перетворюється в теплову енергію. Якщо частота ЕМХ збігаються з власними частотами коливання молекул, то можливо повне резонансне поглинання енергії макромолекулами і біологічними структурами. Збуджені молекули при зіткненні з іншими передають придбану енергію, що витрачається на хімічне перетворення останніх, на процеси біокаталітичного характеру. Як наслідок, викликаються нервові реакції та інші нетеплові ефекти.

При довжині хвилі l, порівнянної з розмірами тіла людини чи його окремим органом, утворюються стоячі хвилі, що призводить до концентрації теплової енергії в живому організмі та наступному ушкодженню його навіть при опроміненні малої інтенсивності. Нагрівання тканин і органів є функцією інтенсивності та частоти ЕМХ, а також тривалості опромінення.

При загальному опроміненні ЕМХпідвищення температури тіла більш ніж на 1° С неприпустимо

Наприклад, у настроювачів радіоапаратури у кінці робочого дня обличчя рожеве. Нагрівання особливо небезпечне для органів зі слабкою терморегуляцією, що мають невелику кількість кровоносних судин, в яких недостатньо інтенсивний кровообіг. Це мозок, очі (в т.ч. кришталик), жіночі молочні залози, ряд органів кишкового та сечостатевого тракту (нирки, шлунок, кишечник, жовчний і сечовий міхури, насінники, яєчники).

ЕМХ з довжиною хвилі 1 ¸20 см (f 50 мГц) впливають на очі, викликаючи катаракту, що може прогресувати і після припинення опромінення (звертаються і темніють екзини в кришталику ока).

При інтенсивності ЕМХ нижче, так і вище теплових порогів, установлена нетеплова дія поля, яка може бути морфологічною або (і) функціональною.

Морфологічна дія ЕМПполягає в зміні структури і зовнішнього вигляду тканин і органів тіла людини в найбільш важких випадках(опіки, омертвляння, крововиливи, зміни структури клітин крові), до помірних чи слабких, зворотних судинних змін, розладів живлення тканин, органів чи організму в цілому і т.д.

Під дією ЕМХ тверді зважені частинки, що містяться в жировій тканині, розчинах еритроцитів, крові та лімфі утворюють так званий орієнтаційний ефект, чи “ефект перлової нитки”, а саме вони збираються в кільцеподібні ланцюжки, подібно ниткам перлів. Це шкірне захворювання, що виявляється в появі на шкірі ряду послідовно розташованих пухирців, наповнених мутнуватою рідиною.

Функціональні зміни в організміскладаються з змін кров’яного тиску (гіпотонія чи гіпертонія), уповільнення серцевого пульсу, виникнення нервово-психічних захворювань, головних болів, пітливості, безсоння, тремтіння пальців, зниження полової потенції, а також трофічних явищ (випадання волосся, ламкість нігтів).

Проведені в Англії дослідження показали, що при потужності передавача в 1мВт і при діапазоні частот n = 390 ¸ 450 МГц у людини збуджується інстинкт кусання. Сама чуттєва область до ЕМП у людини – область від скроні до вуха.

Вище розглянуті гранично допустимі значення напруженості і щільності потоку енергії на робочому місці потрібні для попередження професійних захворювань персоналу. ДсанПіН 3.3.6.096.-2002 [4] регламентує для персоналу значення щільності потоку електромагнітної енергії w_г.д., яке не повинно перевищувати 1мВт /см²º 10Вт /м²за час діїDt£0,2год (див. табл. 7.5).

Для населення значення щільності потоку електромагнітної енергіїw_г.д. не повинно перевищувати 0,1 мВт /см²º1 Вт /м²

Пристрої надвисокої частоти (НВЧ) випромінюють довжини хвиль, які лежать в діапазоні від 30 см до 1 мм (n = 1 ¸ 300 ГГц). Зокрема, до них відносяться побутові мікрохвильові печі, в яких джерелом неіонізуючого випромінюванняє магнетрон, який функціонує при стандартній частоті n = 2,45 ГГц (l = 12,245 см – дециметровий діапазон).

Потужності СВЧ-печей, як правило,лежать у діапазоні 500 ¸ 2500 Вт. Щільність потоку енергії wза межами мікрохвильової печі залежить від її герметичності та від відстані від печі. За Інтернет оглядами, на відстані 5 см від побутової СВЧ-печі w= 5 ¸ 10 мВт /см², на відстані 50 см®w= 0,5 ¸ 1 мВт /см², на відстані 150 см®w= 0,005 ¸ 0,02 мВт /см². Перетворення електромагнітної енергії в теплову енергію відбувається за рахунок високочастотного молекулярного дипольного зсуву полярних молекул (насамперед, молекул води та білків). Вважається, що нешкідливо перебування людини в полі випромінювання мікрохвильової печі не більше 40 хв за добу на відстані більше 1 м від корпусу печі.

Належить зазначити, що при інтенсивності випромінювання w³ 10 мВт /см² проявляється тепловий ефект, що полягає в значному підвищенні температури опромінюваної живої тканини. Так при опроміненні собак протягом 15 хв ЕМХ довжиною l = 1,5 м і w= 330 мВт /см² температура їх підвищувалася на 5°С, при цьому 50 % опромінених собак загинуло.

Малоінтенсивне високочастотне ЕМВ нагріває тканину не більше, ніж на 0,1°С за проміжок часу Dt£ 0,1 год (6 хв). Нагрівання пов’язане з іонною провідністю рідини, яка міститься в клітинах і поміж клітинами, а також завдяки коливань дипольних молекул. За порогове значення берутьw_гр.= 10 мВт /см² тому, що за нормальних умов і при виконанні легкої роботи тіло віддає в навколишнє середовище кількість теплоти Q = 10 мВт /см². За результатами експериментів зроблені висновки, що при інтенсивності випромінювання ЕМХ дециметрового діапазону w= 25 мВт /см² перебувати в зоні опромінювання заборонено, а доза w_гр_. = 100 мВт/см² – граничне значення інтенсивності випромінювання, за якого створюються незворотні зміни в гонадах, очах, мозку людини.

Враховуючи те, що безпечний для життя людини електромагнітний фон становить w_фон= 1 мкВт /см², санітарні норми різних країн, як правило, у 50 ¸ 100 разів менші від значень інтенсивності випромінювання, за яких в організмі відбуваються незворотні зміни. Разом з тим, допустимий для населення рівень фонового випромінювання ЕМВ від радіотехнічних об’єктів(радіотелевізійних передавачів, радіолокаційних станцій, станцій мобільного зв’язку та ін.) w_доп.= 1×10^-5Вт /см² = 10 мкВт /см².

Основні методи захисту від електромагнітних полів радіочастот:

· захист часом (коли немає можливості знизити інтенсивність опромінення до припустимих значень);

· захист відстанню;

· зменшення випромінювання у самому джерелі (застосування аттенюаторов, що послабляють випромінювання);

· екранування джерел випромінювання;

· використання засобів індивідуального захисту (радіозахисні халати, комбінезони, головні убори із спеціальної радіотехнічної тканини, у структурі якої тонкі металеві нитки утворять сітку з розмірами 0,5мм, окуляри зі спеціальним металевим надтонким покриттям тощо).

В Україні норми електромагнітної безпеки регламентуються «Державними санітарними нормами і правилами захисту населення від впливу електромагнітного випромінювання», які затверджені МОЗ України (№ 239 від 01.08.1996).

В Україні діють одні з набільш жорстких у світі норм безпеки рівня електромагнітного випромінювання для елементів мережі мобільного зв’язку – граничний рівень електромагнітного випромінювання для цивільного населення становить 2,5 мкВт/см². Для порівняння: в Росії та Угорщині цей показник 10 мкВт/см², а в скандинавських країнах – 100 мкВт/см².Різниця вражаюча, проте, якщо в Європі всі дотримуються таких норм, то в Україні ні населення, ні влада не мають достовірної інформації про рівні інтенсивності електромагнітного випромінювання, якого вони зазнають.

Таблиця 7.6

Біологічний ефект величинщільності потоку електромагнітної енергії wу діапазоні частот

300 МГц¸ 300 ГГц або довжин хвиль 1 м¸1 мм(для населення)

Величина щільності потоку електромагнітної енергії w	Біологічний ефект і безпечний для життя людини (соціуму, населення)
100мВт /см²	Дуже шкідливо і небезпечно для людини(незворотні зміни в очах, гонадах, кровотворному та головному мозку)
25мВт /см²	Знаходитися в зоні опромінення заборонено
100мкВт /см²	Максимально допустимий фон для європейців
2,5мкВт/см²	Граничний рівень електромагнітного випромінювання для цивільного населення України
1мкВт/см²	Безпечний для життя електромагнітний фон

WiFi– бездротовий спосіб зв'язку, заснований на всім нам знайомому електромагнітному випромінюванні.В Україні на даний момент найчастіше застосовуються точки доступу WiFi й антени WiFi зі стандартними частотами 2,4 ГГц і 5ГГц.Wi-Fi був винайдений в 1996 році, його творцем вважається інженер Джон О'Салліван. Інновацію швидко та гідно оцінили: Wi-Fi не тільки забезпечував надійне і, що вкрай важливо, бездротове з'єднання, але і швидко окупався. Wi-Fi стали встановлювати в готелях, кафе, вокзалах і інших громадських місцях. А нині, кожна п’ята житлова квартира в Україні має Wi-Fi.

Роутер, він же маршрутизатор, –це мережевий пристрій, що дозволяє вибрати оптимальний напрямок передачі даних від провайдера до комп'ютерів, ноутбуків і смартфонів користувачів без проводів (рис. 7.4).

Оскільки маршрутизатори працюють на надвисоких частотах, абсолютно правомірне питання – чи шкідливо випромінювання від wifi роутера?

Роутер працює в частотному діапазоні 2,4 ГГц, а потужність звичайних роутерів в середньому 100 мкВт. При впливі цих частот на клітини людського організму, відбувається зближення і тертя молекул води, жиру і глюкози, що супроводжується підвищенням температури.Подібні частоти передбачені природою для обміну внутрішньоклітинної інформацією між органами і системами організму.

Тривале, зовнішнє впливу на цьому діапазоні з боку бездротових локальних мереж може внести дисфункцію в процес зростання і ділення клітин. Проте дослідники вважають, що не варто так категорично ставитися до роутера. Випромінювання, яке випромінюють Wi-Fi роутери просто не здатне завдати людині великої шкоди, тому як у нього дуже мала потужність.

Рис. 7.4.Wi-Fi маршрутизатор (роутер) Tenda W311R+

Наприклад, безпровідний маршрутизатор TENDA (KeeneticN150 від компании ZyXEL) має вихідну потужність безпровідної мережі 150 Мбіт/с– це максимальна швидкість роботи на фізичному рівні за стандартом IEEE 802.11n при з'єднанні з адаптерами, що використовують один просторовий потік і канал 40 МГц для прийому і передачі. Потужність цього маршрутизатора менше 100 мкВт.Якщо ви все ж побоюєтеся за своє здоров'я, то постарайтеся не розташовувати роутер поблизу спального місця і обідньої зони, обов'язково наніч виключайте роутер. Однак пам'ятайте, що в паніку впадати не потрібно: випромінювання Wi-Fi роутера в кілька разів менше того, яке випромінює ваш мобільний телефон.

6 березня 1983 р. компанія Motorola випустила перший в світі комерційний портативний мобільний телефон– апарат DynaTAC 8000X, на який було витрачено більше 100 млн.$ та 15 років розробок. Телефон важив 794 г і мав розміри 33×4,4×8,9 см. У 1998 р. випущений перший мобільний телефон с сенсорним екраном.

Мобільний телефон(МТ) або сотовий телефон–переносний засіб зв’язку, призначений переважно для голосового спілкування.

МТ складається з процесора, оперативної пам’яті для роботи операційної системи (OC), постійну пам’ять для зберігання телефонної книжки, OC та її даних. Звичайний МТ використовує ОС виробника, яка закрита і не розширювана, окрім моделей Sony Ericsson и Siemens, ОС яких можна розширити патчами (від англ. patch – латочка, тобто інформація, призначена для автоматизованого внесення певних змін у комп’ютерні файли, зокрема в програмне забезпечення, графіку тощо).

У кінці CC ст. з’явилися кишенькові персональні комп’ютери (ПК), які доповнені функціональністю мобільного телефону –комунікатори (від англ. communicator, PDA phone).

Проте широкого поширення з початку CCI ст. набулисмартфони(від англ. smartphone – розумний телефон), які оснащені відносно розвиненою ОС (iOS, Android, Windows Phone та ін.), відкритої для розробки програмного забезпечення сторонніми розробниками, що дозволяє значно розширити функціональні можливості цих апаратів (рис. 7.5).

Оскільки МТ поширює неіонізуюче ЕМВ, а сам він знаходиться близько до тіла людини, існує думка про шкідливість цього апарату. Вказане випромінювання здатне викликати локальне підвищення температури живих тканин, призводити до виникнення хромосомної аберації у клітинах, а також стати причиною онкологічних захворювань мозку людини. Десятирічний експеримент, який проводили фахівці ВОЗ у 13 країнах, показав, що активні користувачі сотового зв’язку хворіють на рак на 50 % частіше за інших.

Рис. 7.5. Комунікатор «Nokia» і смартфон «Samsung»

Межу безпеки МТ встановлюють за:

а) щільністю потоку електромагнітної енергіїw (мВт/см²) – потужність на одиницю площі;

б) потужністю поглинутої дози SAR(SpecificAbsorptionRates) – специфічна норма поглинання, мВт/г, тобто енергія p, що поглинається одиницею маси за 1 с.

Опромінення людини від МТ в термінах SAR у частотному діапазоні 3 ГГц (l = 10 см) становить p = 2 Вт/кг = 2 мВт/г = 2 Дж/(с×кг) = 2 Гр/с » 2 Зв/с, де Гр (Грей) – одиниця поглинутої дози м’язової тканини людини; Зв (Зіверт) – одиниця еквівалентної дози (міра біологічної дії).

Як раніше ми зазначали, відповідно до санітарних норм, гранично допустимий рівень інтенсивності випромінювання мобільних телефонів, які працюють в частотному діапазоні 1 – 3 ГГц (довжина хвилі біля 10 см), становить в Україні w_доп.= 2,5 мкВт /см².Як видно із табл.7.7, що висвітлює дані SAR та інтенсивності випромінювання деяких моделей мобільних телефонів, деякі зразки телефонів (Nokia, Ericsson, Philips) за інтенсивністю випромінювання значно перевищують гранично допустимий рівень. Це означає, що їх випромінювальна потужність більша допустимого значення рівня опромінення для населення (2,5 мкВт/см²) в 30–55 разів!(наприклад, для PhilipsN = w/w_доп.= 136/2,5 = 54,4).

Таблиця 7.7

Щільність потоку електромагнітної енергіїw та питома потужністьp мобільних телефонів (дані SAR)

Фірма, тип МТ	Motorola	Sony	Nokia	Ericsson	Philips
w, мкВт/см²	48	22 –55	75	109	136
p, мВт/г	0,33	0,41 – 0,88	0,73	0,91	1,05 – 1,06

Проведені дослідження в Росії та в Англії показали, що в момент з’єднання абонентів

інтенсивність випромінювання в 20 разів більше, ніж у період розмови. Це означає, що до моменту з’єднання абонентів телефон потрібно тримати подальше від голови та інших критичних органів. Враховувати потрібно також те, що в ближній зоні електромагнітного випромінювання МТ спадання амплітуд електричної та магнітної складових ЕМП відбувається за законом

Е₀ ~ 1/r³ , Н₀ ~ 1/r³.(7.9)

Отже,є сенс використання гарнітура до телефону, а також доцільна приказка: “Носіть мобільні телефони біля того органу, який вам не потрібен”.

Сигнал МТ проникає в мозок на глибину 37 мм (у дітей глибше тому, що товщина черепної коробки менша). При цьому ЕМП мобільного телефону змінює електроімпульси головного мозку, в результаті чого порушується керування центральною нервовою системою роботою організму. Дитячий організм більш чутливий до ЕМП у зв’язку з більшою провідністю мозкової тканини та тонкими кістками черепа. Окрім цього, додаткове навантаження на організм здійснюють сотові станції та ретранслятори мобільного зв’язку (w = 0,1 – 3 мВт/см²).

Як наслідок тривалого опромінення в зоні функціонування мобільного телефону, а саме нехтування часом розмови призводить до:

– погіршення слуху та зору;

– розладнання координації рухів (вестибулярний апарат);

– погіршення оперативної (короткотермінової) пам’яті та мислення;

– втоми і запаморочення;

– головного болю, який може перейти з часом в хронічну біль (мігрень);

– шуму в голові та різі в очах;

– руйнування кришталику ока (від внутрішнього перегріву), розвитку катаракти;

– спадання сексуальної потенції у чоловіків (мобільники в 3 рази знижують якість сперми) та скорочення періоду репродуктивної функції у жінок;

– збільшення ризику онкологічних захворювань (насамперед мозку, та інших органів з недостатньо інтенсивним кровообігом).

Як висловився відомий шведський нейрохірург професор Лейф Селфорд: «Добровільне опромінення мозку мікрохвилями від мобільного телефону – це найбільший біологічний експеримент над людиною».

Здійснимо розрахунки. Потужність телефону “SonyEricsson” cкладає P = 0,3 Вт (300 мВт). Розрахуємо щільність потоку електромагнітної енергії w біля антени в режимі генерації (роботи гетеродина – генератора високої частоти). Довжина антени L = 6 см, площа бокової поверхні циліндру, радіусом r = 1 см, така: S = 2prL = 2× 3,14× 1см×6 см» 37,68 см². Знаходимо розрахункову густину потоку енергії ЕМП: w_р = P / S = 300 мВт / 37,68 см²» 8 мВт/см² . Розглядаючи захист часом, будемо мати обернено пропорційну залежність w і Dt . Тобто:

, (7.10)

де w = 1000 мкВт/см² = 1 мВт / см², Dt= 0,2 год = 12 хв.

Розв’язуючи систему пропорцій, маємо розрахунковий час гранично допустимого (нешкідливого) користування мобільним телефоном“SonyEricsson”, а саме:Dt_р = 12 хв/8 = 1,5хв. Проте автор не врахував механізми відновлення органів в період відсутності розмов через мережу сотового звязку.

Таким чином, можемо зробити висновки, що тривала розмова по мобільному телефону шкодитьнашому здоров’ю. Довготривалі негативні наслідки людство отримає тоді, коли буде репрезентативні статистичні дані захворювань, пов’язаних з використанням сотового звязку. Нині інтереси компаній в продажі смартфонів і комунікаторів значно переважають проблеми здоров’я населення, тому є багато публікацій, дані яких не підтверджені експериментом, що стверджують нешкідливіть «мобілок» за проміжок часу розмови від 3 хв до 0,5 год. Така велика дисперсія говорить про те, що істинні значення проміжку часу нешкідливості розмов по мобільному телефону свідомо приховують експерти-лікарі та вчен,і зважаючи на величезні переваги мобільного зв’язку над традиційними стаціонарними дротовими телефонами в угоду найбагатших компаній світу.

______Методика розв’язання задачі на розрахунок допустимого часу виконання робіт у відкритому розподільчому пристрої

Задача 15.У відкритому розподільчому пристрої (ВРП), де функціонує апаратура з напругою U = 500 кВ, виконуються планові роботи в зоні підвищеної напруженості поля, яка складається з трьох ділянок з певними напруженостями електричного поля Е та проміжку часу діяльності t :

· ділянка А: Е_А = 10 кВ / м; t_ЕА = 60 хв º 1 год;

· ділянка В: Е_В = 8 кВ / м; t_ЕВ = 90 хв º 1,5 год;

· ділянка С: Е_С = 6 кВ / м; t_ЕС = ? (знайти фактичний час виконання робіт на третій ділянці).

Також знайти загальний час виконання робіт.

Розв’язання.У неоднорідній робочійзоні, яка характеризується різними значеннями напруженості електричного поля Е, перебування персоналу обмежується граничним часом, Т_гран. , який формалізується так:

(7.11)

де: фактичний час (в год) перебування персоналу в конкретній зоні з напруженістю Е_i ;

–допустимий час (в год) перебування персоналу в конкретній зоні з напруженістю Е_i , де

Відповідно емпіричної формули (7.3):

отримуємо гранично допустимий (регламентований) проміжок часу роботи працівника в електричному полі, виміряний в год:

= , год (7.12)

За формулою (7.12) визначаємо регламентованийпроміжок часу роботи працівника на трьох ділянках робочої зони:

1. Ділянка А: Е_А=10 кВ / м; Þ =

2. Ділянка В: Е_В=8 кВ / м; Þ =

3. Ділянка С: Е_С=6 кВ / м; Þ =

Підставимо отримані значення регламентованих проміжків часу в формулу (119), та знаючи про закон про працю, який регламентує тривалість робочого дня Т_гран_.= 8 год, маємо:

Отже, проміжок часу праці на ділянці С не повинен перевищувати 2 год .

Загальний час виконання робіт:

Завдання 7.Біля відкритого розподільчого пункту (ВРП), де функціонує електротехнічна апаратура з напругою U = 500 кВ, виконуються планові роботи в зоні підвищеної напруженості поля, яка складається з трьох ділянок з певними напруженостями електричного поля Е та проміжку часу діяльності t (див. табл. 7.8). Знайти фактичний час виконання робіт на третій ділянці t_ЕС, , а такожзагальний час виконання робіт.

Таблиця 7.8

№ варіанта	Ділянка А		Ділянка В		Ділянка С		Загальний час виконання робіт,
№ варіанта	Е_А, кВ /м	t_ЕА, хв	Е_В, кВ /м	t_ЕВ, хв	Е_С, кВ /м	t_ЕС, год	Загальний час виконання робіт,
1	12	25	10	20	5
2	10	30	8	50	6
3	11	40	9	60	7
4	10	50	8	80	6
5	9	60	7	100	7
6	8	70	8	80	7
7	10	60	7	90	6
8	7	70	7	80	8
9	6	80	5	110	4
10	7	90	7	120	6
11	9	60	7	100	7
12	8	70	8	80	7
13	10	60	7	90	6
14	7	70	7	80	8
15	12	25	10	20	5
16	10	30	8	50	6
17	11	40	9	60	7
18	10	50	8	80	6
19	10	50	8	80	6
20	9	60	7	100	7
21	8	70	8	80	7
22	10	60	7	90	6
23	7	70	7	80	8
24	6	80	5	110	4
25	10	30	8	50	6
26	11	40	9	60	7
27	10	50	8	80	6
28	9	60	7	100	7
29	12	25	10	20	5
30	10	30	8	50	6

_________________________________________

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 240; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 7 8 91011 12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!