Лекции по дисциплине Безопасность жизнедеятельности
 Скачать 0.59 Mb.
|
|
Лекция 6. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ НЕИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ 1.Источники, характеристики и параметры электромагнитного излучения. Известно, что электромагнитное излучение охватывает все эффекты от радиоволн до рентгеновского излучения и вся внешняя несхожесть этих явлений обусловлена лишь частотой волнового движения (или длиной волны). Говоря о полосе радиочастот мы имеем в виду диапазон от 60 кГц до 30000 кГц Электромагнитным излучением пронизано все окружающее пространство. Источниками электромагнитных полей являются - атмосферное электричество, радиоизлучение солнца и галактик, квазистатические, электрические и магнитные поля Земли. Как в производственной так и в бытовой сфере широко используются электромагнитные поля, как переменные так и постоянные. Их применяют для индукционной и диэлектрической термообработки различных материалов, очистки полупроводников, выращивания полупроводниковых кристаллов, ионизирования газов, получения плазмы, обработки деталей, поддержания разряда при сварке в инертных газах, для сварки и прессования систематических материалов. Источниками излучения электромагнитной энергии являются ЛЭП напряжением до 1150 кВ, открытые распределительные устройства, включающие коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы, соединительные шины и вспомогательные устройства (электрические поля промышленной частоты). Источники постоянных магнитных полей: электромагниты, соленоиды, импульсные установки, литые и металлокерамические магниты. Электромагнитную энергию излучают мощные радио- и телевизионные станции. В радиоаппаратуре источниками излучения являются блоки передатчиков, устройства сложения мощностей, разделительные фильтры, антенные коммутаторы, антенные системы. В установках индукционного и диэлектрического нагрева - плавильные или закалочные индукторы, трансформаторы, конденсаторы и т. д. Параметры электромагнитных излучений. Электромагнитные поля характеризуются следующими параметрами: частота излучения f (Гц); напряженность электрического поля; напряженность магнитного поля; плотность потока энергии. Зоны электромагнитного излучения. Выделяют три характерные зоны, обусловливающие воздействие ЭМИ на людей и технические устройства. Так называемая ближняя зона (зона индукции, в которой бегущая электромагнитная волна еще не сформировалась; электрическое и магнитное поля следует считать независимыми друг от друга - эту зону можно характеризовать как электрической, так и магнитной соответствующими поля). Промежуточная зона, или зона интерференции. Для ближней зоны и зоны интерференции используются соответствующие формулы, связывающие напряженность поля и плотность потока энергии. Эти зависимости используются для выбора защиты, расчета экранов. 2. Воздействие электромагнитных полей на организм человека Воздействие электромагнитных полей на человека зависит от: 1. Напряженности электрического и магнитного полей, потока энергии. 2. Частоты колебаний. 3. Размера облучаемой поверхности тела. 4. Индивидуальных особенностей организма. 5. Комбинированным действиям совместно с другими факторами производственной среды: Воздействие электромагнитного поля на человека можно свести к: тепловому действию; специфическому действию на ткани человека как биологические объекты. Механизм воздействия электромагнитного поля следующий (поглощение энергии поля тканями тела человека). В электрическом поле атомы и молекулы тканей организма поляризуются, а полярные молекулы (например, воды) ориентируются по направлению распространения электромагнитного поля. Таким образом, в электролитах (жидких составляющих тканей, крови и т.п.) появляются ионные токи. Переменное электрическое поле вызывает нагрев тканей человека как за счет переменной поляризации диэлектрика (сухожилия, хрящи и т.д.), так и за счет появления токов проводимости. Тепловой эффект является следствием поглощения тканями энергии электромагнитного поля. Чем больше напряженность поля и время действия, тем сильнее эффект. До определенного предела избыточная теплота отводится за счет нагружения механизма терморегуляции. Но затем организм перестает справляться с отдачей теплоты и температура тела повышается. При этом наблюдается локально изображенный нагрев тканей, отдельных органов и клеток. Дело в том, что электромагнитные поля наиболее интенсивно действуют на органы с большим содержанием воды. Зачастую эти же органы обладают и слабой терморегуляцией (глаза, хрусталик глаза, мозг, почки, желчный пузырь, желудок), так что для них электромагнитные поля наиболее опасны. Например, облучение глаз вызывает помутнение хрусталика (катаракту), которая обнаруживается через несколько дней или недель после облучения. Именно установленная величина теплового порога, была взята за основу американскими компетентными ведомостями, устанавливавших нормы для работы с СВЧ- излучением (обслуживание радаров и других систем). При меньших плотностях излучения - время работы было не ограничено. Специфическое воздействие электромагнитных полей сказывается при интенсивности поля значительно меньше теплового порога. Электромагнитные поля изменяют ориентацию молекулы или цепей молекул в соответствии с направлением силовых линий поля, тем самым ослабляют биохимическую активность белковых молекул, приводят к изменению структуры клеток крови, ее состава, эндокринной системы, к трофическим заболеваниям (например, выпадение волос, ломкость ногтей и др.). Встречается при этом и специфическое кожное заболевание «Эффект жемчужной нити» (появление на коже ряда последовательно расположенных пузырьков, наполненных жидкостью). Воздействие электромагнитных полей может также приводить к функциональным изменениям в нервной и сердечно-сосудистой системах (повышенная утомляемость, нарушения сна, артериального давления, боли в области сердца, нервно-психические расстройства, а также онкозаболевания, нарушение репродуктивной способности (влияние на сперматогенез). При расстоянии от человека до источника необходим другой подход к опасности облучения, так как при этом возникают поверхностные токи на отдельных участках кожи человека. Это может привести к местному перегреву ткани, а также вызвать хронический тепловой эффект, который приводит к тератогенной опасности. Это в значительной степени относится, например, к химической промышленности, производящей изделия из пластмасс, где большинство рабочих - женщины. Что касается полей промышленной частоты, то напряженность магнитного поля здесь не превышает 25, а вредное биологическое действие (установленное современными метода-ми исследования) появляется при напряженностях 150-200. Поэтому основным параметром, характеризующим биологическое действие электромагнитного поля промышленной частоты является электрическая напряженность. Электрическое поле влияет непосредственно на ЦНС и на мозг, боли в сердце, изменение кровяного давления. Кроме того, электрическое поле обусловливает возникновение разряда между человеком и металлическим предметом, имеющим другой потенциал. Ток разряда может вызвать судороги. Длительное воздействие ЭМВ на организм людей, живущих вблизи источника ЭМВ, может привести к возникновению болезни. У лиц, систематически в течение 1 - 10 лет подвергавшихся воздействию ЭМВ метрового диапазона (УВЧ) обнаружили не резко выраженные функциональные расстройства центральной нервной системы в виде вегетативно-сосудистой дисфункции и неврастенического синдрома. 3.Нормирование электромагнитных излучений Оценка воздействия ЭМИ радиочастот на человека согласно СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96 осуществляется по следующим параметрам: По энергетической экспозиции, которая определяется интенсивностью ЭМИ и временем воздействия на человека. оценка по энергетической экспозиции применяется для лиц, работа и обучение которых связаны с необходимостью пребывания в зонах влияния ЭМИ радиочастот (кроме лиц до 18 лет и беременных женщин) при условии прохождения этими лицами в установленном порядке предварительных и периодических медицинских осмотров и получении положительного заключения по данным осмотра. По значениям интенсивности ЭМИ радиочастот; такая оценка применяется для лиц, работа и обучение которых не связаны с необходимостью пребывания в зонах влияния источников ЭМИ, для лиц, не проходящих медицинских осмотров, или же при наличии отрицательного заключения по результатам медосмотра по данному фактору, для работающих и учащихся, не достигших 18-летнего возраста, беременных женщин, для лиц, находящихся в жилых и общественных помещениях, подвергающихся действию внешнего ЭМИ радиочастот (кроме зданий и помещений передающих радиотехнических объектов), для лиц, находящихся на территории жилой застройки и в местах массового отдыха. Опасность действия электромагнитного поля на человека оценивается: в диапазоне 60 кГц - 300 МГц – значениями напряженности Е и Н, в диапазоне 300 МГц - 300 ГГц интенсивность определяется ППЭ (поверхностной плотностью потока энергии излучения) и ЭН (энергетической нагрузкой) Напряженность ЭМП в диапазоне частот 60 Гц - 300 МГц на рабочих местах персонала в течение рабочего дня не должна превышать установленных ПДУ. Нормирование постоянных магнитных полей. Для электромагнитной и промышленной частоты нормы допустимых уровней напряженностей электрических полей зависят от времени пребывания в зоне. Для каждого Е - свое дополнительное время. При 8-ми часовом рабочем режиме Едоп = 5 кВ/м. Нормирование ЭМП промышленной частоты. Излучение ЭМП токов промышленной частоты относится к области таких частот зоны индукции, распространяющейся на сотни километров. Таким образом, здесь магнитное и электрическое составляющие поля должны учитываться отдельно. Но неблагоприятные воздействия магнитного поля (по данным на сегодняшний день) проявляются при напряженности А магнитного поля - 160 200 А/м. Практически при обслуживании даже мощных установок А 20 25 А/м. Поэтому для ЭМП промышленной частоты учитывается только величина Е (напряженность электрического поля). В зависимости от значения Е устанавливается время Т допустимого пребывания работающего в зоне электрических полей: 8 час. При Е 5 кВ T= при Е = 5 20 кВ 10 мин. при Е = 20 25 кВ 4.Защита от электромагнитных излучений. Для защиты человека от воздействия ЭМП предусматриваются следующие способы и средства: 1) уменьшение параметров излучения в самом источнике (защита количеством, поглотители мощности из поглощающих материалов - резина, полистирол, чистый графит, аттенюаторы постоянного затухания из диэлектриков с металлической сеткой). Уменьшение параметров излучения непосредственно в самом источнике достигается за счет применения согласованных нагрузок и поглотителей мощности. Так в качестве нагрузки генератора вместо открытых излучателей применяют поглотители мощности (эквивалент антенны и нагрузки), представляет собой коаксиальные или волноводные линии, частично заполненные поглощающими материалами (чистым графитом или в смеси с цементом, песком и резиной, пластмассами, порошковым железом, керамикой, деревом, водой и т.д.) из диэлектрика, покрытого тонкой механической пленкой. 2) экранирование источника излучения, экранирование рабочего места. Экранирование источников используется для ослабления интенсивности излучения. Это непроницаемые или слабопроницаемые преграды. Могут быть замкнутыми, то есть полностью изолирующими излучающие устройства или защищаемый объект, или незамкнутыми. Формы и размеры экрана определяются условиями. По физическому действию экраны бывают: 1) Отражающие (из хорошо проводящих металлов: меди, латуни, алюминия, стали). Защитное действие обусловлено тем, что экранируемое поле создает в экране токи Фуко, наводящие вторичное поле, по амплитуде почти равное, а по фазе противоположное экранируемому полю. Результирующее поле, в экране быстро убывает, проникая на небольшую величину. Обычно толщина экрана 0,5 мм. Следует помнить, что определенные радиочастоты могут возбуждать в экране высокочастотные токи, которые усилят поле излучения в экранированной зоне. 2) Поглощающие - из плохо проводящих материалов (резина прессованная и пористая) накапливаются на каркас или поверхность излучаемого оборудования 3) выделение зон излучения (зонирование), применение сигнализации (сигнальные цвета и знаки). 4) установление рациональных режимов эксплуатации установок и режима работы персонала, применение сигнализации (световой, звуковой) 5) СНЗ - защитные халаты от СВЧ из ткани «Щит» - вискоза с наполнением, очки с металлизированными стеклами (двуокись олова) 6) защита расстоянием (увеличение расстояния между источником и рабочим местом)- для дальней зоны - кроме ближней зоны, где ППЭ не зависит от расстояния 7) защита временем (ограничение времени пребывания персонала в рабочей зоне) Лекция 7. ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ Электробезопасность - система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного действия электрического тока, электрической дуги, электромеханического тока и статического электричества Воздействие электрического тока на организм человека Проходя через тело человека электрический ток оказывает на него сложное воздействие, вызывая: а) термическое действие б) электролитическое в) механическое г) биологическое Любое из перечисленных воздействий тока может привести к электрической травме, т.е. к повреждению организма, вызванного воздействием электрического тока или электрической дуги (ГОСТ 12.1.009-76). Воздействие тока на человека подразделяется на местные и общие электротравмы. А. Местные электротравмы: электрический ожог, перегрев внутренних органов; электрические знаки; металлизация кожи частицами расплавившегося под действием электрической дуги металла; механические повреждения, вызванные непроизвольными сокращениями мышц под действием тока (редко). Б. Общие электротравмы (электрический удар) - из-за нарушения нормальной деятельности отдельных жизненно важных органов (например, при фибрилляции сердца) поражается весь организм. Иногда сочетаются оба вида, но возможное смертельное поражение без видимых местных травм. Электрический удар - это процесс возбуждения живых тканей организма электрическим током, сопровождающийся судорожным сокращением мышц. Исход электротравмы или электрического удара зависит от следующих факторов: 1) характера тока (постоянный, переменный, выпрямленный); 2) его силы; 3) длительности; 4) пути прохождения тока (рука-рука, рука-нога, нога-нога), место прикосновения (напр. в акупунктурных точках). 5) состояния первичной системы; 6) определенной среды (неблагоприятные факторы - повышенная температура, пониженное давление) 7) индивидуальные особенности человека, состояние его в данный момент времени (расслабление или напряжение, алкоголь, утомление, заболевание щитовидной железы). Следует отметить, что длительность протекания тока является весьма важным фактором, определяющим исход поражения, поскольку с течением времени резко возрастает сила тока вследствие уменьшения сопротивления тела (см. ниже), а также вследствие кумулятивного действия тока. Увеличение силы тока приводит к качественным изменениям его воздействия на организм. При этом выделяются три основные реакции: 1) ощущение; 2) судорожное сокращение мышц; 3) фибрилляция сердца. Критические значения тока. Существуют критические значения сетевого переменного тока, принятые на основе указанных выше основных реакций организма: 0,6-1,5 мА - ток начала ощущения (в точках прикосновения); 10-20 мА - порог неотпускающего тока, т.е. тока, вызывающего судорожное сокращение мышц; человек в этом случае не может сам освободиться от действия тока, например, разжать пальцы; 100 мА - ток фибрилляции сердца, т.е. явления беспорядочного сокращения волокон сердечной мышцы, вызывающего остановку сердца. При токе 5 А и более происходит асфиксия - удушье, вызванное рефлекторным спазмом голосовой щели. Основной фактор, определяющий сопротивление тела человека это кожа, ее роговой слой (нет кровеносных сосудов, большое удельное сопротивление. Этот плохо проводящий ток наружный слой кожи, прилегающий к электроду при контакте и внутренняя ткань под этим слоем можно представить как 2 обкладки. Между током, протекающим через тело человека и вызвавшим его напряжением существует нелинейная зависимость. Основные причины поражения электрическим током можно свети к следующим: 1) случайное прикосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям, находящихся под напряжением; 2) появление напряжения на отключенных токоведущих частях, на которых работают люди, вследствие ошибочного включения установки; 3) появление напряжения на металлических конструктивных частях электрооборудования (корпусах, кожухах и т.п. в результате повреждения изоляции или других причин); 4) появление шагового напряжения в результате замыкания провода на землю. 2.Виды электрических сетей и технические средства защиты в электроустановках. Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) разрешается эксплуатировать два вида трехфазных электрических сетей: а) трехпроводные с изолированной нейтралью; б) четырехпроводные с глухозаземленной нейтралью. Трехпроводные сети с заземленной нейтралью и четырехпроводные с изолированной запрещены, как не обеспечивающие безопасности в аварийных режимах: первые - при замыкании фазы на корпус оборудования, у вторых нулевой провод при замыкании фазы на землю оказывается под напряжением фазы. Схемы прикосновения человека к сети. Возможны два варианта прикосновения человека к сети: между двумя фазами - двухфазное и между фазой и нулевой точкой - однофазное. По сути речь идет о включении человека в электрическую цепь, так как само по себе прикосновение становится опасным, если человек становится как бы элементом электрической цепи, обладающим определенным сопротивлением и пропускающим через себя ток определенной величины. Двухфазное включение, как правило, более опасно, поскольку к человеку непосредственно прикладывается наибольшее напряжение сети - линейное, а ток зависит только от сопротивления организма. Однофазное включение является менее опасным, чем двухфазное, поскольку ток через человека ограничивается сопротивлением обуви и пола, а также сопротивлением изоляции фазных проводов, однако вероятность однофазных прикосновений на порядок выше. Поэтому однофазное включение является основной схемой, вызывающей поражение людей током в сетях любого напряжения. Технические средства защиты в электроустановках. Для защиты от поражения электрическим током применяются следующие технические средства защиты: применение малых напряжений; электрическое разделение сетей; изоляция; защитное заземление, зануление, отключение; применение СИЗ. Малое напряжение – напряжение не более 42 В, применяемое в целях уменьшения опасности поражения электрическим током. Наибольшая степень безопасности достигается при напряжениях до 10 В, при которых значения тока не превышают 1 – 1,5 мА. Применение на практике – шахтерские лампы (2,5В); бытовые приборы (фонари, игрушки); на производстве – ручные электролампы, электроинструмент и т.п. (12 и 36 В). Электрическое разделение сетей. Разветвленная электрическая сеть большой протяженности имеет значительную емкость и небольшое сопротивление изоляции фаз относительно земли. В этом случае сеть разделяется с помощью трансформаторов на ряд небольших сетей такого же напряжения, которые будут обладать небольшой емкостью и высоким сопротивлением изоляции, что резко снижает опасность поражения током. Изоляция – слой диэлектрика, которым покрывают поверхность токоведущих элементов, или конструкция из непроводящего материала, с помощью которой токоведущие элементы отделяются от других частей электроустановки. Смысл изоляции, как защитной меры заключается в ограничении значения силы тока, протекающего через тело человека при различных обстоятельствах. Состояние изоляции зависит от: - материала изоляции; - конструкции ЭУ; - условий производственной среды (t-ра, влажность, пыль, пары). Качество изоляции характеризуется сопротивлением току 0,001 А). Для контроля состояния электрической изоляции проводят утечки ( периодические испытания изоляции. Существуют также приборы непрерывного контроля изоляции. При снижении сопротивления ниже 0,5 мОм подается световой сигнал. Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей. Защитное заземление применяется: в сетях напряжением до 1000 В - трехфазных с изолированной нейтралью, однофазных, изолированных от земли, сетях постоянного тока с изолированной от земли обмоткой источника; в сетях напряжением выше 1000 В переменного и постоянного тока с любым режимом нейтрали или соседней точки обмоток источника тока. Защитное заземление состоит из заземлителей, соединенных между собой металлическими шинами, и заземляющих проводников, которыми присоединяется заземляемое оборудование. Принцип действия защитного заземления – уменьшение напряжения прикосновения при замыкании на корпус за счет уменьшения потенциала корпуса электроустановки и подъема потенциала основания, на котором стоит человек до потенциала, близкого по значению к потенциалу заземленной установки. Защитное заземление следует отличать от рабочего. Рабочим заземлением называют соединение отдельных точек электрический сети с заземляющим устройством. Оно предназначено для нормальной работы электроустановки и для защиты от повреждения в аварийном режиме. При больших токах замыкания на землю применяются контурные заземления. В отличие от выносного заземления, которое защищает путем снижения потенциала корпуса до безопасной величины, контурное заземление защищает человека путем увеличения потенциала защищаемой площадки до уровня, близкого потенциалу корпуса, и выравнивает потенциал площади так, что на всей защищаемой территории напряжение прикосновения и шага не превышает заданной величины (рисунок 1.6). Зануление (в трехфазных 4-х проводных сетях напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью) – преднамеренное эл. соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей установок, которые могут оказаться под напряжением. Зануление создает путь малого сопротивления для тока замыкания на корпус и превращает его в ток короткого замыкания, способный вызвать быстрое перегорание плавких предохранителей или срабатывание автоматических выключателей. Так осуществляется селективное отключение поврежденных объектов от сети. Кроме того, благодаря применению повторного заземления нулевого проводника зануление частично снижает потенциал корпуса относительно земли в момент замыкания. Защитное отключение - быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение ЭУ при возникновении опасности поражения током, а именно: при замыкании фазы на корпус электрооборудования; при снижении сопротивления изоляции фаз относительно земли ниже определенного предела появление в сети более высокого напряжения; прикосновение человека к токоведущей части под напряжением. При этом в сети происходит изменение которых электрических параметров. Изменение этих параметров до определенного предела (при котором возникает опасность) может служить импульсом, вызывающим срабатывание защитно-отключающего устройства. Устройство защитного отключения (УЗО) применяются в случаях, когда другие средства защиты (заземление, зануление) неэффективны, ненадежны или трудноосуществимы. Основные части УЗО - 1) прибор защитного отключения; 2) автоматический выключатель. Прибор защитного отключения - совокупность элементов, которые реагируют на изменение какого-либо параметра сети и дают сигнал на отключение. |