Разработка методов и средств, снижающих воздействие электрических полей промышленной частоты на человека

Примечание: для напряженности внешнего ЭП 25кВ/м для значения k=1 по СанПиН 2.2.4.1191-03 допустимое время пребывания равно 10 мин.

На рис.15 представлены зависимости времени работы человека в ЭП ПЧ в зависимости от тока, стекающего с тела человека с учетом изменения роста персонала.

Рис.15. Зависимость времени пребывания человека в электрическом поле от тока, стекающего с человека.

Из рис.15 следует, что время пребывания снижается при увеличении стекающего тока, токи различные в зависимости от роста персонала, плотность тока меняется в меньшей степени. Так как в нормах не отражено нормирование по плотностям токов и учет влияния роста персонала, то данный вопрос должен решаться путем уточнения существующих нормативных документов.

На рис.16 представлены графики зависимости времени пребывания человека от напряженности ЭП при отсутствии и наличии индивидуальных защитных средств.

Рис. 16. Зависимость времени пребывания человека в электрическом поле от напряженности ЭП при отсутствии и наличии индивидуальных защитных средств.

Зависимость времени пребывания при наличии диэлектрического основания строится исходя из рис. 6, учитывая снижение тока, протекающего в верхней части тела человека в 1,6-2 раза по сравнению со случаем отсутствия индивидуальных защитных средств.

Из графиков рис.16 следует, что применении индивидуальных средств защиты при той же напряженности ЭП дает увеличение времени пребывания по сравнению с нормированным. При k=0,2 возможна работа при напряженности 25 кВ/м в течение рабочего дня.

Таким образом, сравнивая способы уменьшения тока через тело человека, можно сделать вывод, что предпочтение следует отдать экранированию верхней части тела человека. Вместе с тем, проведенные расчеты показали, что при определенных условиях изоляция человека может обеспечить уменьшение тока через него. Показано, что при изолировании человека обеспечивается уменьшение тока через него в 1,6-2 раза. Изолирование может быть обеспечено при условии, что сопротивление между телом человека и землей не меньше 300 МОм. Реализация такого защитного средства может быть осуществлена применением обуви, подсыпки из дробленых камней и асфальтированием толщиной 5 см.

Применение индивидуальных средств защиты от воздействия электрического поля является эффективным способом уменьшения токов, протекающих через тело человека. Индивидуальные средства защиты от воздействия электрического поля могут быть выполнены различными способами в виде каски, накидки, куртки или в комбинации перечисленных средств. Применение индивидуальных защитных средств позволяет значительно увеличить время пребывания человека в электрическом поле без установки стационарных экранов, а также работать в условиях напряженностей более 25 кВ/м.

В заключении представлены основные результаты работы. Даны рекомендации для практического применения результатов эксперимента.

Выводы:

1. Проанализированы способы защиты персонала от воздействия ЭП ПЧ. При действии ЭП основную опасность для человека представляет наведенный электрический ток, уменьшив который можно снизить вредное влияние ЭП. Недостатки существующих способов защиты персонала свидетельствуют о том, что проблема защиты от воздействия ЭП ПЧ до сих пор не может считаться адекватно решенной.

2. Предложен путь решения поставленной задачи, состоящий в анализе ЭП и расчете стекающего с тела человека тока с использованием модели в виде тела вращения.

3. Показано, что стекающий с человека ток зависит от различных факторов, таких как: неоднородность ЭП до высоты роста человека, антропометрических параметров человека. При увеличении степени неоднородности ЭП до 1,7 происходит уменьшение стекающего с человека тока на 22% по сравнению с однородным полем. Анализ влияния антропометрических параметров на значение стекающего тока показал, что изменение тока по сравнению со стандартной моделью лежит в пределах ± 30%.

4. Проведен анализ распределения токов по телу человека, который показал возможность снижения токов за счет изолирования или частичного экранирования части тела человека. Предпочтение следует отдать экранированию верхней части тела человека.

5. Изолирование тела относительно земли может быть обеспечено обувью, подсыпкой из дробленых камней и асфальтированием. Изолирование в большой степени зависит от электрических параметров основания и обуви. При сопротивлении изолирующего ковра 320 МОм и выше выполняется условие изолирования человека.

6. Экспериментально подтвержден эффект экранирования путем измерения стекающих с модели тела человека (манекена), а также с тела человека, находящегося под ЛЭП 500 кВ при использовании индивидуальных защитных средств и без них.

7. Разработан, испытан и рекомендован к применению индивидуальный защитный комплект, состоящий из каски, накидки, куртки или в комбинации перечисленных средств.

8. Применение предложенного индивидуального защитного комплекта позволяет увеличить допустимое время работы в ЭП ПЧ без установки стационарных экранов, а также работать в условиях напряженностей более 25 кВ/м.

9. Основные результаты работы используются при разработке защитных костюмов ЗАО «НПО Энергоформ». Также результаты работы используются в учебном процессе МЭИ (ТУ) и проведении научных исследований.

Список публикаций.

1. Колечицкий Е.С., Королев И.В. О применении индивидуальных средств защиты от воздействия электрического поля промышленной частоты. Вестник МЭИ. – 2010. -№1.
2. Колечицкий Е.С., Королев И.В. О применении индивидуальных средств защиты от воздействия электрического поля промышленной частоты. Новое в Российской электроэнергетике. – 2010. - №3. – С.37-45.
3. Колечицкий Е.С., Королев И.В. О применении индивидуальных средств защиты от воздействия электрического поля промышленной частоты. Энерго-пресс. – 2010. - №4 (795). – С.14-15.
4. Колечицкий Е.С., Королев И.В. Анализ возможности разработки новых средств защиты человека от воздействия электрического поля промышленной частоты. Известия Академии электротехнических наук РФ. – 2010. - №1. – С.46-55.
5. Колечицкий Е.С., Королев И.В. Применение индивидуальных средств защиты персонала от воздействия электрического поля промышленной частоты. Тезисы докладов на выставке-конференции «Безопасность и охрана труда в энергетике SAPE 2010» (Москва, 13-16 апреля 2010 г.) – М., 2010 г.
6. Королев И.В., Мартихин А.Ю. Электрические поля на ПС высокого напряжения. Тезисы докладов XV международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». – Москва: Изд. МЭИ, 2009.
7. Королев И.В. Определение количественных параметров тока через человека в электрическом поле промышленной частоты. Тезисы докладов V-ой Международной молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения» - Казань, 2010
8. Королев И.В., Мартихин А.Ю. Анализ применения защитных средств на подстанциях (ПС) высокого напряжения. Тезисы докладов XVII международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». – Москва: Изд. МЭИ, 2011.
9. Королев И.В., Уситвина А.А. Анализ индивидуальных средств защиты от электрических полей на подстанциях. Тезисы докладов XVII международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». – Москва: Изд. МЭИ, 2011.
10. Патент на полезную модель №94816. Индивидуальное средство защиты от воздействия электрического поля промышленной частоты. Колечицкий Е.С., Королев И.В. (заявка на ПМ №2010103591 от 04.02.2010, решение о выдаче патента от 16.03.2010).