Влияние полей на человека

Одной из последних разработок является создание новых экранирующих комплектов из новой экранирующей ткани улучшенного качества.

Электропроводность новой ткани достигается покрытием определенных тканей общего назначения электрохимическим способом, соединением ряда металлов (никель, железо, медь, кобальт), которые наносятся на активированную сульфидами цинка, меди, железа, серебра и палладия поверхность основы. Покрытие обеспечивает хорошую адгезию и, соответственно, стойкость. Эффективность защитных свойств новой электропроводящей ткани в 10-15 раз выше, чем у электропроводящих тканей, применявшихся ранее. Поэтому новые экранирующие комплекты обеспечивают повышенную защиту от ЭП, независимо от его напряженности. Причем оптимальное сочетание защитных и гигиенических свойств достигается выбором основы (ткани общего назначения) с заданной плотностью.

Одним из практических способов уменьшения действия поля на персонал, обслуживающий ОРУ, является снижение напряженности поля с помощью заземленных тросов, которые подвешиваются в рабочей зоне под токоведущими проводами. При проектировании ОРУ необходимо аналитически оценить степень уменьшения потенциала защищаемой рабочей зоны в зависимости от геометрических параметров заземленных тросов, их сечения, высоты подвески, числа тросов и т.д. В работе [24] приведено аналитическое выражение, позволяющее производить сравнительную оценку различных вариантов подвески тросов. Наиболее существенное влияние на уменьшение потенциала в рабочей зоне оказывают высота подвески заземленных тросов и расстояние между ними. Сечение их практически можно выбрать из расчета механической прочности.

Применением заземленных тросов, подвешенных на высоте 2,5 м над землей под фазами соединительных шин ОРУ 750 кВ, удается уменьшить потенциал в рабочей зоне на высоте 1,8 м с 30 кВ до 13 кВ.

Находят широкое применение защитные приспособления, предназначенные для работ, проводимых непосредственно на территории подстанции. К таким работам относятся: ревизия масляных выключателей, проверка и настройка релейной защиты, проверка изоляции цепей коммутации, измерение сопротивления заземляющей проводки. Приспособления и средства защиты этой группы представляют собой защитные сетчатые козырьки, закрепленные на конструкциях непосредственно над рабочим местом. С помощью таких козырьков можно снизить напряженность поля до нескольких киловольт на метр. Козырек может устанавливаться на время работы, а может являться и постоянной частью конструкции.

Работа под напряжением

Организация работ

Ремонт воздушных линий электропередачи под напряжением, особенно системообразующей сети СВН, является эффективным средством повышения надежности ЭЭС, ОЭС и обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителей.

Кроме того, ремонт ВЛ под напряжением позволяет воспользоваться рядом преимуществ, основными из которых являются: снижение потерь электроэнергии; сохранение оптимальных режимов работы электростанций, ЭЭС и ОЭС; повышение надежности ВЛ за счет своевременного устранения дефектов; обеспечение равномерной загрузки ремонтного персонала, сокращение сверхурочных работ и повышение качества ремонта. Кроме того, применение работ на ВЛ под напряжением, помимо перечисленных преимуществ, связанных с сохранением нормального режима работ электрической сети, приводит также к существенному снижению электротравматизма и тем более электротравматизма со смертельным исходом. Это связано с тем, что соблюдение мер безопасности при работах под напряжением является неотъемлемой частью технологии работ, тогда как при работах на отключенных электроустановках меры безопасности оторваны по времени и частично по месту (отключение и заземление на подстанциях, выполняемые оперативным персоналом) от действий на рабочем месте; одновременно работы под напряжением выполняются с большим вниманием работающих и контролем за их действиями.

Проведение работ под напряжением предусматривает полное оснащение бригад комплектом необходимых приспособлений, устройств, инструмента и средств безопасности; как показала практика, степень укомплектованности техническими средствами персонала, работающею под напряжением, значительно выше, чем бригад электромонтеров, работающих на отключенных линиях.

Существенно повышается равномерность загрузки эксплуатационного персонала. Исключается авральный характер работ, при котором на время отключения линии для выполнения ремонтов стягивается максимально возможное число монтеров и техники из-за ограниченной длительности отключений. В электрических сетях 330 кВ и выше с высокими электрическими нагрузками возможность отключения определяется периодами снижения потребления электроэнергии, поэтому редкие случаи предоставления отключений приходятся на выходные и даже праздничные дни. Это вызывает негативные социальные последствия, связанные с дополнительными затратами на специальную подготовку к дням отключений, определяет существенную неритмичность загрузки персонала. Проведение работ под напряжением, хотя и связано с определенными ограничениями по условиям производства работ, обеспечивает более равномерное, заранее планируемое использование рабочего времени персонала. Обеспечение безопасного производства существенно усложняется, если учесть, что, на отключенных линиях появляются наведенные напряжения значительной величины.

Впервые внедрение ремонтно-профилактических работ под напряжением (ПРИ) с использованием резиновых перчаток и изолирующих штанг началось в 1906 г. в США в электроустановках до 50 кВ. В СССР работы на ВЛ под напряжением с применением изолирующих штанг для контроля изоляторов и соединителей проводов начали выполнять еще в 30-е гг., а на ВЛ 35-110 кВ без касания токоведущих частей для замены элементов деревянных опор - в 1942 г. В 1945 г. впервые в мировой практике была разработана и внедрена технология работы с выходом на потенциал ВЛ 110 кВ.

Применяются две основные схемы выполнения работ под напряжением, характеризующиеся различным положением работающего по отношению к элементу электроустановки, находящемуся под напряжением, и землей (заземленной частью электроустановки).

Первая схема: провод (элемент электроустановки) под напряжением - изоляция -человек - земля. Схема реализуется двумя методами.

1. Работа в контакте когда основным защитным средством являются электроизоляционные перчатки. Указанным методом производятся работы на электроустановках до 35 кВ включительно. Безопасность работающих обеспечивается применением для технологических операций изолирующих перчаток и инструмента с изолирующими ручками. Электромонтер выполняет технологические операции, находясь в непосредственной близости от провода, поэтому такой метод производства работ под напряжением получил название «работа в контакте».

2. Работа на расстоянии, когда работа выполняется с применением изоляционных штанг. Этот метод применяется в электроустановках до 300 кВ, но преимущественно на напряжении 6-220 кВ (рис. 9.28).

Вторая схема: провод - человек - изоляция - земля. Работы по этой схеме производятся с изолирующих устройств - специальных подъемников или конструкций, размещаемых на опорах линий электропередачи; работа по этой схеме имеет различные названия: работы на потенциале, работы с непосредственным касанием к токоведущим частям, работы по методу голых рук. Область применения этого метода - электроустановки напряжением 6-1150 кВ.

В схеме работ провод - (человек) - изоляция - земля защита электромонтера от протекания по нему тока, значение которого превышает порог чувствительности, осуществляется шунтированием пути протекания тока через человека путем выравнивания потенциала провода, находящегося под рабочим напряжением, и потенциалом рабочего места, на котором размещается электромонтер, с одновременным применением надежной изоляции рабочего места от земли или заземленных элементов опоры.

Предотвращение приближения электромонтера, работающего по методу работы на потенциале, к заземленным частям опоры достигается сохранением достаточных расстояний от работающего до опоры.

Метод работ на потенциале обеспечивает (как и работа в контакте) удобство выполнения технологических операций монтером, находящимся в непосредственной близости к ремонтируемому элементу. Поэтому на практике применение этого метода, в особенности на линиях сверхвысокого напряжения со значительными расстояниями между фазами, большой массой элементов изолирующих подвесок и арматуры, а также при работах на натяжных гирляндах, имеет существенные преимущества перед работой на расстоянии со штангами. Следует отметить, что если методы работы в контакте или работы на расстоянии распространяются на всю технологию того или иного вида ремонта, то работа под потенциалом применяется только в тех технологических операциях, где необходимо касание к элементам, находящимся под напряжением.

Электрическое поле

Для определения напряженности электрического поля на поверхности проводов линий электропередач может быть использована методика, изложенная в разделе 4.4. При этом при определении напряженности на поверхности проводов трехфазной воздушной линии необходимо точку наблюдения М(_ху) поочередно расположить на фазах А, В, С. При определении напряженности на фазе А необходимо положить:

,

, .

Аналогично для фаз В, С имеем:

для фазы В

,

,

;

для фазы С

,

,

.

Далее по выражениям 4.45 для каждой фазы находим Е_АХ, Е_ВХ, Е_СХ, Е_АУ, Е_ВУ, Е_СУ.

Получаем: Е_х=Е_Ах⁺Е_вх+Е_сх,

Е_у=Е_Ау+Е_ву+Е_су.

Величина напряжения на поверхности провода соответственно для фаз А, В, С равна

.

Для расчета электрических полей на поверхности проводов может применяться приближенная методика.

Провода линий передачи при изучении их электрического поля представляются цилиндрическими электродами. Негладкость поверхности проводов учитывается коэффициентом, значение которого будет указано в дальнейшем.

Линии электропередачи напряжением до 220 кВ включительно выполняются обычно одиночными проводами, т. е. каждая фаза линии состоит только из одного провода. Расстояние d между проводами (фазами) много больше радиуса проводов r₀. Если задан удельный заряд ф на проводе, то электрическое поле вблизи провода может рассчитываться как для изолированного цилиндра в пространстве. В частности, напряженность поля на поверхности провода вычисляется по формуле

(9.42)

где ф - в пк/м; r₀ - в см (е'=1).

На линиях передачи сверхвысокого напряжения (СВН) на каждой фазе подвешивается пучок, состоящий из двух, трех или четырех отдельных проводов, располагаемых на некотором расстоянии друг от друга.

Магнитное поле

В гл. 4 (выражения 4.87-4.90) приводится методика определения напряженности магнитного поля линий электропередач в произвольной точке М_(ху). Ортогональные составляющие напряженности поля от тока I_j выражаются

. (9.43)

Для нахождения напряженности магнитного поля на поверхности провода j (H_jx, H_jy) в выражениях (9.43) необходимо R_j принять равным радиусу провода r_j.

Линии ВН и СВН, как правило выполняются с горизонтальным расположением проводов, а тросы заземляются с одной стороны, их влиянием можно пренебречь. Рассмотрим определение напряженностей на поверхности проводов линии согласно рис. 9.34.

Соединим фазы ABC прямой и на этой прямой выберем точку М_(хн) Для всех точек, находящихся на этой прямой Y=H= const, sinб_j = 0, cosб_j = 0

Следовательно, H_jx = 0, H_jy = 0

, (9.44)

. (9.45)

Находим напряженности на поверхности провода фазы А согласно (9.44) с учетом R_A=r₀; R_B=D; R_C=2D,

где r₀ - радиус сечения провода.

(9.46)

Аналогично для фаз В и С имеем соответственно:

(9.47)

(9.48)

Анализ (9.46)-(9.48) показывает, что так как r₀<<D, то при определении линии напряженности на поверхности провода можно принять

(9.49)

Защита персонала

Для персонала, выполняющего работы на ВЛ под напряжением, основными опасными факторами являются: поражение электрическим током в случае пробоя изоляции, а также воздействие электрического и магнитного полей, которые наводят в теле человека токи большой плотности, оказывающие вредное влияние на организм человека.

Для работ под напряжением на проводах ВЛ 110-1150 кВ переменного тока с касанием проводов и других элементов, находящихся под напряжением, применяются индивидуальные экранирующие комплекты одежды.

Экранирующая одежда - это не что иное, как металлизированный проводящий костюм. Такие костюмы широко применялись в военное время для преодоления электризованных препятствий. Представляя собой электрически замкнутую систему, металлизированный костюм обладает экранирующими свойствами. Костюм создает на поверхности тела эквипотенциалы равного значения. Это исключает какое-либо влияния поля на человека, одетого в какой костюм.

Экранирующая одежда состоит из куртки и брюк (или из комбинезона) и шьётся из обычного тканевого волокна с металлизированной гибкой сеткой, все части которой надежно соединены с друг с другом. Обычно сетку делают из тонкой и гибкой медной проволоки. Защитная одежда выполняется также из ткани, покрытой слоем проводящей краски. Последний вид одежды считается более перспективным, хотя нестойкость и дороговизна подобной окраски еще не позволяют полностью отказаться от одежды с сеткой. Наконец, заслуживают внимания эксперименты по получению нити из проводящего полимера. Создание, допустим, проводящего капрона теоретически возможно. В основу технологии изготовления подобной нити должны лечь материалы с несимметричными связями, т. е. имеющие близко расположенные друг от друга атомы, вследствие чего у электронов внешних орбит энергии связи с атомами или молекулами составляют лишь доли электрон-вольта. Под воздействием поля эти слабые связи нарушаются, возникает электронная, и ткань приобретает свойства экрана. В принципе, можно создать ткань, электропроводимость которой увеличивается с возрастанием напряженности поля.

Однако и существующая металлизированная ткань позволяет создать достаточно эффективную защиту. Электропроводимость такой металлизированной одежды зависит от ряда весьма трудно учитываемых параметров, в числе которых не только напряженность поля, но и индивидуальные свойства человека, носящего эту одежду, состояния его кожи, возраст, особенности рецепторов и центральной нервной системы. Поэтому целесообразно добиваться максимальной электропроводимости костюма, приближающейся к электропроводимости меди. Экранирующие костюмы рекомендуется применять в установках напряжением 110 кВ и выше.

Комплект индивидуальный экранирующий для защиты от электрических полей промышленной частоты, состоит из куртки с капюшоном и брюк (или комбинезона с капюшоном), перчаток, экрана для лица, ботинок (сапог), носков, электропроводящего накасника. Все составные части комплекта выполняются из электропроводящего материала и снабжены контактными выводами для гальванического соединения отдельных частей между собой. В качестве контактных выводов используется тесьма из электропроводящего материала, металлические проводники и кнопки. В настоящее время для работ под напряжением используются два типа экранирующих комплектов: ЭП-1 (ЭП-4) для летних условий и ЭП-3 для зимы, отличающиеся от ранее применяемых комплектов лучшими экранирующими характеристиками.

В разработке и испытаниях экранирующих комплектов принимали участие сотрудники ОРГРЭС, ПО «ДЭП», «Техносервисэлектро», Рижского политехнического института и ряда других организаций.

Для оценки влияния электромагнитных факторов разработаны специальные устройства измерения.

Устройство МВСЧ-4, предназначенное для измерения емкостных и аэроионных токов в частях тела человека, проводящего работы под напряжением на ВЛ СВН. Поверхность МВСЧ-4 разбита на 11 зон измерения (рис. 9.38) и оснащена автономным блоком питания (АБП), коммутатором (КОМ), измерительным блоком (ИБ), а также блоком приемо-передачи (БПП) цифровой информации по волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС), по которым осуществляется управление процессом измерения и передача результатов измерения на ЭВМ, расположенную на потенциале земли. ВОЛС являются не только линиями связи, но и изолирующим звеном между МВСЧ-4, расположенным на потенциале ВЛ СВН и ЭВМ, находящейся на потенциале земли. В каждой измерительной зоне проводится 84 измерения за 0,02 с с последующим разложением их в гармонический ряд Фурье. В табл. 9.15 приведены результаты измерения аэроионных (постоянная составляющая тока) и емкостных (первая гармоника, т.е. 50 Гц) составляющих тока в разных частях тела человека, находящегося без защитных средств в зоне работ под напряжением на ВЛ-500 кВ. В табл. 9.16 даны результаты измерения тех же токов, но МВСЧ-4 одет в защитный костюм (без перчаток и ботинок).

Величины токов аэроионов на ВЛ-500 кВ в зоне работ под напряжением соизмеримы с амплитудными значениями емкостных токов промышленной частоты (ПЧ) и составляют 15-84 %. Применение экранирующего костюма снижает значения токов аэроионов (без учёта зон с незащищёнными участками) в 16 (плечо правой руки) - 294 (бедро правой ноги) раза. Емкостные токи ПЧ по сравнению с токами аэроионов ослабляются более эффективно: в 41 (торс) и 313 (область таза) раз.

Условием выполнения работ под напряжением на воздушных линиях установлены следующие ориентировочные безопасные уровни: 4 мТл (3,2 кА/м) - при воздействии на всё тело работающего и 6,5 мТл ( 5,2 кА/м) для локального воздействия на конечности («Ориентировочные безопасные уровни воздействия переменных магнитных полей частотой 50 Гц при производстве работ под напряжением на ВЛ напряжением 220-1150 кВ» № 5060-89). При этом общее время ежедневной работы под напряжением не должно превышать 50 % общей продолжительности рабочего дня.

Предельно допустимое значение напряженности магнитного поля, в котором может находиться человек без защитных средств, не должно превышать 8 кА/м. На ВЛ-500 кВ защита человека от локального действия магнитных полей может осуществляться с помощью защитного экранизирующего от электрического поля костюма, а также путем снижения тока в ремонтируемой линии до предельно допустимых значений.

При кЗ токи возрастают многократно, что приводит к возрастанию напряженности магнитного поля. Для условий воздействия импульсных 50 Гц предельно допустимые уровни амплитудного значения напряженности поля (Нпду) дифференцированы в зависимости от общей продолжительности воздействия за рабочую смену (Т) и характеристики импульсных режимов генерации:

Режим I - импульсное с ф_и ? 0,02 с, t_п ? 2 с;

Режим II - импульсное с 60 с ? ф_и ? 1 с, t_п > 2 с;

Режим III - импульсное 0,02 ? ф_и ? 1 с, t_п > 2 с;

где ф_и - длительность импульса, с; t_п - длительность паузы между импульсами, с.

Размещено на Allbest.ru