WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 


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

На правах рукописи

КОРОЛЕВ ИЛЬЯ ВИКТОРОВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ, СНИЖАЮЩИХ

ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ НА ЧЕЛОВЕКА

Специальность 05.26.01 – Охрана труда (энергетика)

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2011

Работа выполнена в Государственном Образовательном Учреждении Высшего Профессионального Образования Московском энергетическом институте (Техническом университете) на кафедре «Инженерная экология и охрана труда»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Колечицкий Егор Сергеевич
Официальные оппоненты доктор биологических наук, профессор Рубцова Нина Борисовна
кандидат технических наук Жуков Юрий Иванович
Ведущая организация ЗАО «НПО Энергоформ» (г. Москва)

Защита состоится “ 27 ” мая 2011 г. в 15 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.157.15 при ГОУВПО Московский энергетический институт (Технический университет) по адресу: 111250,

г. Москва, Красноказарменная ул., 13, ауд. Е-205

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 111250, г. Москва, Красноказарменная ул., 14, Ученый Совет МЭИ (ТУ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО МЭИ (ТУ).

Автореферат разослан “ ” апреля 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного Совета Д 212.157.15

к.т.н. Боровкова А.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Оценка воздействия электрических полей промышленной частоты (ЭП ПЧ) на организм человека и разработка средств, снижающих их воздействие, является актуальной задачей. Производственным воздействиям ЭП ПЧ подвергается в первую очередь персонал различных объектов, об­служивающий открытые распределительные устройства (ОРУ) и воздушные линии электропередачи (ВЛ). Обследование персонала подстанций 400 и 500 кВ, позволили выявить такие эффекты действия поля, как высокая утомляемость, повышенная вариабельность пульса и артериального давления крови, неврастенический синдром и др.

Исследования влияния ЭП ПЧ начались с работ Коробковой В.П. (доклад СИГРЭ, 1972 г.), Асановой Т.П., Сазоновой Т.Е. после жалоб персонала на головные боли и плохое самочувствие, а также на нарушение деятельности сердечнососудистой системы и желудочно-кишечного тракта, связывая это с длительным пребыва­нием в электромагнитном поле.

Согласно современным представлениям, при воздействии ЭП ПЧ опасность для организма представляет влияние наведенного электрического тока на возбудимые структуры (нервную и мышечную ткани). Параметром, определяющим степень воздействия, является плотность наведенного в теле человека тока. Определению количественных параметров тока через человека в ЭП ПЧ посвящено большое количество работ. Исследование человека в ЭП ПЧ было продолжено в работах Князевского Б.А., Манойлова В.Е., Долина П.А., Рубцовой Н.Б.

Защита персонала от неблагоприятного воздействия электрического поля осуществляется путем проведения организационных и технических мероприятий. Ограничение напряженности ЭП ПЧ в производственных условиях осуществляется различными способами – ограничением времени пребывания, защитой расстоянием, экранированием рабочих мест.

Каждый из работников, занятых обслуживанием электрооборудования, вынужден находиться в зоне действия электрического поля в течение длительного времени, зачастую по 6 – 8 ч, а в летний период – до 10 – 12 часов в сутки.

Защита расстоянием неприменима в условиях проведения профилактических и ремонтных работ в непосредственной близости от электрооборудования, находящегося под номинальным рабочим напряжением.

Экранирование рабочих мест (заземленные металлические навесы и козырьки) решает проблему лишь частично. Вне рабочих мест на ОРУ, а также под воздушными линиями реализация экранирования рабочих мест является очень затратным мероприятием.

При работах на токоведущих частях (ТВЧ) используют защитные костюмы. При выполнении ремонтных работ защита персонала на ОРУ осуществляется стационарными экранами. При использовании защитных костюмов, хотя и обеспечивается эффективное экранирование электрического поля, но не соблюдается надлежащий температурный режим, нарушается терморегуляционная функция организма человека. Также недостатком является ограничение телодвижений при работе, сложность конструкции.

Таким образом, проблема защиты от воздействия ЭП ПЧ до сих пор не может считаться адекватно решенной. В настоящей работе для уменьшения вредного воздействия ЭП ПЧ рассматриваются способы и средства, снижающие воздействие ЭП путем уменьшения стекающего с человека тока.

Цель работы исследование условий работы человека во внешнем электрическом поле и разработка способов и средств защиты, уменьшающих протекающий через человека ток, а также рассмотрение факторов влияющих на его значение.





В работе решаются следующие задачи:

  1. Анализ условий работы человека в ЭП при эксплуатации и ремонте электроустановок с целью определения токов, стекающих с тела человека и определения степени влияния неоднородности внешнего электрического поля на значение стекающего тока.
  2. Анализ распределения тока и плотности тока по модели тела человека.
  3. Экспериментальное определение токов, стекающих с модели тела человека (манекена), а также с тела человека, находящегося под ЛЭП 500кВ при использовании индивидуальных защитных средств и без них и сравнение с расчетными.
  4. Разработка алгоритма определения увеличения времени работы в условиях высоких напряженностей ЭП.
  5. Разработка индивидуального защитного комплекта, снижающего воздействие ЭП ПЧ на человека путем экранирования части тела,
  6. Анализ использования дополнительных защитных средств (диэлектрического основания) для снижения токов, протекающих через тело человека.

Научное значение:

Результаты исследований являются основой:

- разработанного алгоритма определения увеличения времени работы в условиях высоких напряженностей ЭП,

- разработанных моделей индивидуального защитного комплекта, уменьшающего стекающий с человека ток,

- анализа распределения токов по модели тела человека,

- анализа условия изолирования тела человека.

Практическая значимость:

  1. Разработаны защитные средства, снижающие воздействие на человека ЭП ПЧ и уменьшающие значение стекающего с человека тока (каска, каска совместно с накидкой), позволяющие увеличить допустимое время работы в ЭП ПЧ, а также работать в условиях напряженностей более 25 кВ/м.
  2. Проведен анализ использования дополнительных защитных средств для снижения токов, протекающих через тело человека (диэлектрический ковер, изолирующие подставки, обувь, подсыпка из битого камня).

Основные положения диссертации, выносимые на защиту.

  1. Расчет стекающего с модели тела человека тока, а также анализ распределения тока и плотности тока по модели тела человека в различных условиях, адекватно отражающих расположение персонала на реальной подстанции.
  2. Экспериментальное подтверждение эффективности использования частичного экранирования на модели тела человека (манекене) и человеке, находящемся под ВЛ 500кВ.
  3. Алгоритм определения увеличения времени работы в условиях высоких напряженностей ЭП ПЧ.
  4. Разработка и анализ индивидуальных средств, снижающих воздействие электрического поля на человека путем частичного экранирования.
  5. Анализ использования дополнительных защитных средств (диэлектрического основания) для снижения токов, протекающих через тело человека.

Внедрение результатов работы. Основные результаты работы используются при разработке защитных костюмов и включены в план ЗАО «НПО Энергоформ». Результаты работы также использованы в учебном процессе в МЭИ (ТУ).

Апробация работы. Научные и практические результаты диссертационной работы представлялись: на XV (2009 г.) и XVII (2011 г.) международных научно-техни­ческих конфе­ренциях студен­тов и аспиран­тов (г.Москва), на V-й международной молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения» (Казань, 2010 г.), на международной выставке-конференции «Безопасность и охрана труда в энергетике SAPE 2010», Москва, 13-16 апреля 2010 г., на семинарах в МЭИ и ООО,,НПФ ЭЛНАП''.

Публикации по теме диссертации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, получен патент на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и четырех приложений. Объем работы составляет 131 страницу и содержит 43 рисунка, 27 таблиц. Список литературы включает 74 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследования, показана научная новизна и практическая ценность работы, приводятся основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проводится анализ результатов отечественных и зарубежных исследований в области влияния ЭП ПЧ на биологические объекты. Рассмотрено воздействие электрического поля на персонал, в том числе механизм воздействия электромагнитного поля на организм человека. Дан обзор различных расчетных моделей для вычисления тока, протекающего через тело. Рассмотрено нормирование ЭП ПЧ, а также защита персонала от воздействия электрического поля.

Показано, что при воздействии ЭП ПЧ опасность представляет протекающий через тело человека ток. ГОСТ 12.1.038-82 нормирует значение тока 300 мкА в нормальном (неаварийном) режиме при воздействии не более 10 минут в сутки. Эта норма практически совпадает с нормой СанПиН 2.2.4.1191-03 для напряженности внешнего поля более 20 кВ/м. Показано, что уменьшив данный ток, можно уменьшить вредное влияние ЭП на человека.

Так как существующие способы защиты персонала имеют свои недостатки и проблема защиты человека от воздействия ЭП ПЧ не может считаться адекватно решенной, то необходимо рассмотреть способы уменьшения тока через тело человека.

Одно из первых предложений по моделированию тела человека – представление половиной вытянутого эллипсоида вращения на проводящей плоскости – было выдвинуто проф. П.А. Долиным (рис.1,а).





Рис.1. Расчетные модели тела человека в однородном электрическом поле

а) модель, предложенная профессором П. А. Долиным,

б) трехмерная модель, разработанная в научно-исследовательском институте по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения (НИИПТ);

в) модель в виде осесимметричного проводящего тела (пешка)

Известно, что электрического поле внутри проводящего эллипсоида является однородным. Различные органы и ткани имеют различную проводимость, которая изменяется в пределах 0,01 – 0,7 См/м. Наибольшую проводимость имеют мозг, кровь, сердце, а наименьшую – костные и жировые ткани. Комплексная проницаемость тела человека примерно на семь порядков больше, чем проницаемость воздуха. Отсюда следует, что в расчетах тело человека можно рассматривать как проводник.

В работе Р.А. Кац (НИИПТ) (рис.1,б) предложена гораздо более сложная модель тела человека, содержащая в виде отдельных элементов голову, туловище, руки и ноги, включая ступни. Согласно этим работам стекающий с модели тела человека ток составляет от 12 мкА/(кВ/м) до 16 мкА/(кВ/м) при внешней напряженности E=1кВ/м.

Расчеты показали, что применение модели в виде тела вращения в форме пешки (рис.1,в), предложенной японскими учеными, целесообразно использовать в работе. Хотя модель,,Пешка'' не совсем точно описывает форму тела по сравнению со сложными моделями, но достаточно простая и позволяет получить результат достаточно надежный. Использование данной модели дает погрешность <15% и в то же время при расчете полей по СанПиН 2.2.4.1191-03 допустимая относительная погрешностью может быть в пределах ± 20%. Кроме того, данная модель легче реализуется при расчетах, и её относительная простота позволила провести большое количество расчетов.

Согласно действующим нормам (СанПиН 2.2.4.1191-03) обслуживающему персоналу допустимо находиться в электрическом поле напряженностью 5 кВ/м включительно в течение всего 8-ми часового рабочего дня. В этом случае значение стекающего тока составляет 50-70 мкА. Данный ток может длительно протекать через тело человека, не нанося вреда и не вызывая никаких ощущений.

При напряженности ЭП от 5 до 20 кВ/м время пребывания персонала определяется с помощью равенства:

, (1)

Степень отрицательного воздействия ЭП ПЧ на организм человека может оцениваться по току, проходящему через человека в землю и по напряженности поля в месте, где находится человек. В качестве критерия безопасности используется значение напряженности ЭП. Это связано с тем, что в производственных условиях напряженность поля легче измерить, чем значение стекающего тока. Расчеты и эксперименты позволяют перейти от напряженности ЭП к учету тока, стекающего с человека. При уменьшении напряженности ЭП уменьшается стекающий ток, следовательно, опасность воздействия ЭП уменьшается.

Вторая глава посвящена рассмотрению условий работы персонала в ЭП ПЧ, оценки степени неоднородности ЭП, а также расчету и анализу распределения тока в теле человека во внешнем ЭП ПЧ. При анализе условий работы человека на реальной подстанции рассматриваются случаи, наиболее часто встречающиеся в практике: человек в однородном, неоднородном ЭП ПЧ; человек находится на поверхности земли, изолирован от нее, располагается на площадке (строительные леса, подъемник); человек без дополнительных защитных средств, а также с применением индивидуальных защитных средств. На основе данного анализа условий работы человека обосновывается выбор методики расчета стекающего с человека тока.

Расчет поля проводится с использованием метода интегральных уравнений (МИУ) и с помощью программ LAXIAL и SemiCond. Программы прошли апробацию при проектировании и разработке аппаратуры, при научных исследованиях, а также в учебном процессе. Результатом расчета по программам является распределение поверхностной плотности заряда на модели.

Метод интегральных уравнений (МИУ) основан на замене реального поля некоторым эквивалентным, образованным зарядами, распределенными по поверхностям проводников и границам раздела однородных диэлектриков.

Результатом расчета является распределение напряженности по поверхности модели тела человека. Ток, протекающий через сечение модели, находится как сумма всех токов,,,втекающих” в модель выше рассматриваемого сечения S (рис. 1,в).

Ток смещения, втекающий в тело человека равен:

, (2)

Расчет тока, стекающего с модели тела человека проводится следующим образом: в программе строится модель тела человека,,Пешка'', производится расчет напряженностей и результаты расчета переводятся для дальнейшего расчета в MathCAD. Далее производится расчет тока, втекающего в площадку с учетом напряженности ЭП в данной точке и площади сечения по (2). Количество точек при этом составляло от 200. Суммарный ток, стекающий с модели тела человека, определяется путем суммирования токов во всех расчетных точках модели. Так как форма модели достаточно сложная, то полученный ток контролируется с помощью теоремы Гринберга.

Рассчитанные токи соизмеримы с литературными данными для моделей в виде эллипсоида и модели НИИПТ.

Исходя из условий работы человека на реальной подстанции, электрическое поле такой модели исследуется в различных ситуациях: модель заземлена, модель идеально изолирована от земли, модель помещена на подставку, характеризующуюся электрическим сопротивлением и диэлектрической проницаемостью (рис. 2).

Рис. 2. Расчетные случаи:

а) тело человека на земле, б) тело человека идеально изолировано от земли,

в) тело человека на основании.

На рис.3, 4 показано распределение напряженности по модели, находящейся во внешнем однородном поле с напряженностью 1 кВ/м. В случае заземленной модели наибольшее значение напряженности на модели (в области головы) составляет 18,1 кВ/м.

Рис. 3. Распределение напряженности электрического поля по высоте заземленной модели тела человека.

Рис. 4. Распределение напряженности электрического поля по высоте изолированной модели тела человека. Модель находится на высоте h=1 м.

Расчеты показывают, что с увеличением роста человека стекающий ток увеличивается – при изменении роста человека от 160 до 200 см значение тока увеличивается на 60%.

На основании расчета ЭП на реальных ПС показано, что поля являются неоднородными со степенью неоднородности поля под ВЛ и на ОРУ в случае расположения человека на поверхности земли и при нахождении его на металлоконструкции до 1,7 до высоты роста человека:

,

где Емах – максимальная напряженность поля на участке от 0 до 1,8 м, кВ/м

Еср – средняя напряженность поля на участке от 0 до 1,8 м, кВ/м.

Средняя напряженность находилась путем осреднения измеренных значений напряженности на высоте 0,5м, 1м и 1,8м по СанПиН 2.2.4.1191-03.

На рис.5 показано распределение в неоднородном поле для различных расчетных случаев: рис.5,а – при нахождении на поверхности земли, рис.5,б – при нахождении на заземленной металлоконструкции.

При увеличении степени неоднородности до 1,7 происходит уменьшение стекающего с человека тока на 22%. Этот факт необходимо учитывать при сравнении с однородным полем, которое используется при нормировании. Следовательно, можно перейти к расчету тока в однородном поле с определенным запасом – до 20%. Далее все расчеты проводятся для однородного поля для модели ростом 180 см.

Рис.5. Расчетные случаи распределения напряженности в неоднородном поле

На рис. 6 приведено расчетное распределение тока по сечению модели «Пешка» в зависимости от высоты сечения над землей для заземленной, идеально изолированной от земли модели и модели, расположенной на диэлектрическом основании.

Рис.6. Зависимости значения тока (о.е.) через сечение модели от высоты этого сечения над землей для заземленной, изолированной моделей и модели, расположенной на диэлектрическом основании с разными удельными сопротивлениями (108, 1012, 1030 Омм)

При изоляции тела человека от поверхности земли ток через верхнюю часть тела значительно уменьшается – уменьшение составляет в 1,6-2 раза, по сравнению с моделью тела человека на поверхности земли (рис.6).

Таким образом, на основании анализа зависимостей (рис.6) предлагается следующее построение мер защиты человека от воздействия ЭП ПЧ:

- отвод части тока, стекающего с человека, путем частичного экранирования верхней части тела человека,

- уменьшение тока через тело человека за счет изолирования от поверхности земли.

При выполнении работ на подстанции человек может находиться либо на изолирующей площадке (например, на изолирующем ковре), либо непосредственно на земле, но в обуви, которая имеет хорошие изолирующие свойства. Также человек может находиться в обуви на поверхности земли и дополнительно есть подсыпка из щебня.

Для анализа эффективности использования дополнительных защитных средств рассмотрено влияние электрических параметров основания, на котором находится человек, с помощью схемы замещения (рис. 7).

Рис.7. Схема замещения для оценки токов, стекающих с изолированной модели тела человека. Е0 – вектор напряженности внешнего поля, С0 – собственная емкость изолированной модели, СЗ – емкость защитных средств (ковер, боты, обувь), RЗ – сопротивление защитных средств, RОСН - сопротивление основания.

Из схемы замещения (рис. 7) следует, что при рассмотрении изолированной модели тела человека полное сопротивление защитных средств и сопротивление основания Rосн должно быть много больше собственного емкостного сопротивления xC0.

, (4)

Анализ использования дополнительных защитных средств состоит в определении параметров изоляции, при которых можно считать, что человек изолирован от земли и соответственно это снижает величину тока, протекающего через человека.

При изменении удельного сопротивления материала коврика от 109 Ом·м и выше потенциал модели не меняется. В этом случае большое значение активного сопротивления защитного основания перестает иметь значение: ток стекает через меньшее емкостное сопротивление. Из расчетов получено, что сопротивление изолирующего ковра составляет 320 МОм.

При уменьшении удельного сопротивления ковра до 105 Омм (RЗ 30 кОм) потенциал модели уменьшается и составляет единицы Вольта. Модель можно считать заземленной при наличии сопротивления между землей и моделью (телом человека) порядка 30 кОм и меньше.

Для уменьшения тока, протекающего через заземленную модель, предложено использовать частичное экранирование модели. В отличие от стационарных, рассматриваются индивидуальные экраны, расположенные близко к телу человека, но изолированные от него и соединенные с землей (рис.8).

Рис. 8. Макет тела человека с индивидуальным экраном

Основные достоинства таких защитных средств состоят в их малом весе, уменьшении материальных затрат и упрощении конструкции, в обеспечении удобства эксплуатации, мобильности применения, а также в том, что они обладают лучшими эргономическими свойствами.

Расчеты показывают, что доля тока, стекающего с головы, составляет 38 % от всего тока, втекающего в тело человека, а доля тока, стекающего с головы и верхней части туловища составляет 76 %. Проведенные расчеты позволили предложить индивидуальный переносной заземляемый защитный комплект, состоящий из каски, накидки или куртки.

При использовании металлической заземленной каски в качестве защитного средства ток, стекающий с тела человека, снижается на 26% по сравнению со случаем без каски. Это происходит из-за уменьшения напряженности под индивидуальным защитным средством в области головы модели человека. Вследствие этого уменьшается ток, стекающий с модели (рис. 9).

Рис. 9. Распределение напряженности по высоте заземленной модели тела человека при наличии металлической заземленной каски (а) и без использования индивидуального защитного средства (ИЗС) (б).

Таким образом, в качестве защитного средства целесообразно применять заземленную металлическую каску, либо заземленную каску совместно с накидкой, так как в этом случае происходит значительное снижение тока, стекающего с модели тела человека, по сравнению со случаем без использования защитных средств.

В третьей главе представлены схема, методика и результаты измерений токов, стекающих с манекена, а также с человека в реальных условиях под ВЛ 500кВ при использовании индивидуальных защитных средств и без них.

Эксперименты на макете тела человека в виде манекена, имеющего рост 185 см и выполненного с соблюдением геометрических пропорций, соответствующих телу человека, проводились в высоковольтном зале кафедры Техники и электрофизики высоких напряжений МЭИ (ТУ). На рис.10,11 показаны схема измерения и расположение манекена при измерении.

Рис.10. Схема измерения в высоковольтном зале Рис.11. Расположение манекена в высоковольтном зале при измерении токов, стекающих с макета

Манекен, предоставленный ЗАО «НПО Энергоформ», устанавливался в вертикальном положении и удерживался с помощью лески. Напряженность ЭП создавалась высоковольтной конструкцией, расположенной на высоте 3м.

Экран был выполнен путем покрытия строительной каски алюминиевой фольгой. «Поля» экрана также выполнены из фольги, закрепленной на каске снаружи. Соединение экрана с землей производилось изолированным проводом.

В ходе исследований были также проведены эксперименты по измерению токов, стекающих с человека, расположенного под ЛЭП 500кВ. Схема измерения и место расположения человека представлены на рис.12, 13. Результаты измерений представлены в табл. 1.

Человек при этом располагался под крайней фазой ЛЭП 500кВ. Предварительно точке предполагаемого расположения человека была измерена средняя напряженность ЭП до высоты h=1,8м с помощью измерителя электромагнитного поля П3-50 (при отсутствии человека).

Рис.12. Схема измерения при определении стекающего тока с человека под ВЛ 500кВ. Рис.13. Место расположения человека под ВЛ 500кВ при измерении тока, стекающего в землю.

В ходе экспериментов рассматривались различные конструкции защитных экранов (рис. 14).

Рис.14. Макет тела человека с индивидуальным средством защиты:

а) с элементом в виде вуали длиной 20 см,

б) с элементом в виде накидки длиной 15 см,

в) с элементом в виде куртки длиной 100 см.

Результаты расчетов и измерений приведены в табл. 1.

Таблица 1.

Сравнение токов, стекающих с макета (манекена) тела человека и с человека под ЛЭП-500кВ, при наличии защитного экрана и без него.

№ опыта Объект Значения тока через человека (о. е.)
Расчетные Измеренные
1 2 3 4
1 Манекен, человек без защитных средств 1 1
2 Манекен с экраном 32 см 0,76 0,71
3 Манекен с экраном 32 см и накидкой длиной 20 см. 0,48 0,44
Продолжение таблицы 1
1 2 3 4
4 Манекен с экраном 46 см 0,67 0,59
5 Манекен с экраном 46 см, накидкой длиной 20 см и вуалью 0,42 0,40
6 Манекен с экраном 46 см и накидкой длиной 100 см 0,22 0,2
8 Человек с каской с полями 32 см 0,71 0,67
9 Человек в куртке без каски 0,29 0,27
10 Человек в куртке с каской с полями 32 см 0,11 0,1

Примечания.

1. Под словами «Манекен с экраном 32 см» (опыт 2 табл.1) подразумевается манекен с экраном, выполненным в виде каски с полями соответствующего диаметра.

2. Для опыта 3 табл.1 – то же, что в п.1 примечаний совместно с накидкой в виде экрана на плечах манекена. Накидка электрически соединена с каской и заземлена изолированным проводом.

3. Для опыта 4 табл.1 – то же, что и в п.1, но диаметр полей равен 46 см.

4. Для опыта 5 табл.1 – то же, что в п. 2 примечаний, но диаметр полей равен 46 см, длина накидки 20 см, вуаль закрывает лицо манекена.

5. Опыты 7-10 проведены под ЛЭП 500кВ

Результаты расчетов и измерений хорошо согласуются, величины токов различаются не более чем на 15%. За единицу приняты токи, стекающие либо с модели тела человека (в случае расчета), либо с манекена или с человека без каких либо защитных средств, сравнивается относительное изменение значения тока – во сколько раз происходит уменьшение тока при применении индивидуальных защитных средств по сравнению с отсутствием защиты персонала от воздействия ЭП ПЧ.

Такая форма представления результатов принята потому, что некорректно сравнивать значения токов в теле человека для расчетной модели и манекена. Это объясняется тем, что манекен (или человек) имеет сложную форму своей поверхности и отличается от тела вращения.

Представленные результаты показывают большую эффективность индивидуального экрана, несмотря на его сравнительно небольшие размеры. Например, присоединение к экрану элемента наподобие вуали длиной около 20 см уменьшает ток с человека примерно на 60%.

При использовании заземленной каски стекающий с человека ток уменьшается в 1,5 раза, при использовании заземленной куртки в 3,8 раза и в 10 раз при использовании заземленной куртки совместно с каской, что говорит об эффективности применения защитных средств.

В четвертой главе проведен анализ полученных результатов. Показано, что применение индивидуального защитного комплекта не только уменьшает ток в теле человека, но также позволяет увеличить время пребывания человека в электрическом поле по сравнению нормированным временем, а также позволяет работать в условиях напряженностей ЭП более 25 кВ/м.

Алгоритм расчета увеличения времени работы за счет использования индивидуального защитного комплекта состоит в следующем. Вводится коэффициент уменьшения тока через тело человека за счет экрана, физический смысл которого заключается в учете степени экранирования:

, (5)

где p – величина (в %), на которую уменьшается ток с человека при применении индивидуального экрана.

Ток, протекающий через тело человека, связан с напряженностью ЭП вблизи тела человека по (2). При наличии защитных средств, время пребывания в электрическом поле с учетом (1) определяется с помощью формулы:

(6)

При k=0,5 допустимое время пребывания увеличивается с 30 до 180 мин. При использовании накидок длиной около 1 м (куртки), коэффициент k, согласно расчету, уменьшается до значений около 0,2, что дает возможность работы при напряженности 20 кВ/м в течение 8 часов, а при напряженности 30 кВ/м – 6,3 часа.

В табл. 2 приведены значения отношения времени пребывания человека в ЭП с индивидуальным средством защиты Тзащ к допустимому времени пребывания человека в ЭП без использования индивидуального средства защиты Тнорм в зависимости от коэффициента уменьшения тока через тело за счет экрана k для разных напряженностей ЭП.

В табл. 3 приведены значения времени пребывания человека в ЭП в зависимости от коэффициента уменьшения тока через тело за счет экрана k для разных напряженностей ЭП.

Таблица 2

Влияние индивидуальных защитных средств на время пребывания человека в ЭП для разных напряженностей ЭП

k Отношение Тзащ/Тнорм для различных значений напряженности внешнего поля, кВ/м
10 15 20 25
1,0 1 1 1 1
0,8 1,42 1,63 2,26 2,94
0,6 2,11 2,68 4,34 7,82
0,4 3,5 4,76 8,5 17,64
0,2 7,67 11,03 21 47

Таблица 3

Время пребывания человека в условиях повышенной напряженности ЭП с использованием индивидуальных защитных средств.

k Допустимое время пребывания, ч, для различных значений напряженности внешнего поля, кВ/м
10 15 20 25
1,0 3 1,33 0,5 0,17
0,8 4,25 2,15 1,13 0,5
0,6 6,33 3,56 2,15 1,33
0,4 10,5 6,33 4,25 3
0,2 23 14,67 10,5 8

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).


 


Похожие работы:

«Дроговоз Виктор Анатольевич СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБСЛУЖИВАНИЯ ПОСТРАДАВШИХ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ С ПОМОЩЬЮ МОБИЛЬНЫХ ТЕЛЕМЕДИЦИНСКИХ КОМПЛЕКСОВ Специальность 05.26.02 – Безопасность в чрезвычайных ситуациях (авиационная и ракетно-космическая техника) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2009 Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Государственном научном центре Российской Федерации- Институте...»

«Джумаев Сергей Джалилович Совершенствование системы безопасности персонала АЭС на основе информационно-измерительной системы Скала-микро Специальность 05.26.01 Охрана труда (энергетика и электротехника) АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2009 Работа выполнена на кафедре инженерной экологии и охраны труда Московского энергетического института (технический университет) Научный руководитель Заслуженный деятель науки РФ, доктор...»

«Кондратьева Ольга Евгеньевна РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ОХРАНЫ ТРУДА НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ Специальность - 05.26.01 Охрана труда (энергетика, электроэнергетика) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва - 2008 Работа выполнена на кафедре инженерной экологии и охраны труда Московского энергетического института (Технического университета) Научный руководитель: доктор биологических наук, кандидат технических наук...»

«Демидова Ольга Анатольевна РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ЭКОСИСТЕМНЫХ РИСКОВ В ЗОНАХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЫБРОСОВ НА ОБЪЕКТАХ ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 05.26.02 – Безопасность в чрезвычайных ситуациях в нефтяной и газовой промышленности АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2007 Работа выполнена в Обществе с ограниченной ответственностью Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий – ВНИИГАЗ и в Некоммерческом...»

«ГАСПАРЬЯН Никита Александрович ПЫЛЕПОДАВЛЕНИЕ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ ВЛАГИ ПРИ ВЕДЕНИИ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ Специальность 05.26.01 – Охрана труда (в горной промышленности) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2008 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом...»

«Бондарук Анатолий Моисеевич ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА ЭТАПАХ СТРОИТЕЛЬСТВА И ОСВОЕНИЯ ОБЪЕКТОВ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА Специальность 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовый комплекс) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа 2011 Работа выполнена в Башкирском государственном университете (БашГУ) Научный руководитель доктор технических наук Ямалетдинова Клара Шаиховна

«Бараковских Сергей Александрович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА ЗАЩИТЫ НЕФТЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПРИ ПОЖАРАХ Специальность 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовый комплекс) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа 2012 Работа выполнена в Государственном унитарном предприятии Институт проблем транспорта энергоресурсов (ГУП ИПТЭР). Научный руководитель – Иванов Вадим Андреевич, доктор технических наук,...»

«Сытдыков Максим Равильевич МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОРОШКОВОГО ОГНЕТУШИТЕЛЯ СО ВСТРОЕННОЙ ПОРИСТОЙ ЕМКОСТЬЮ (применительно к пожароопасным производственным объектам нефтебаз) 05.26.03 пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовая отрасль) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт- Петербург – 2013 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России Научный руководитель – доктор технических наук,...»

«кАрначев Игорь Павлович НАУЧНОЕ обоснование метод ОВ анализа производственного травм а тизма и профессиональной заболеваемости при подземной добыче полезных ископа е мых Специальность 05.26.01 – Охрана труда (в горноперерабатывающей промышленности) Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Тула 2013 Диссертация подготовлена в ФГБОУ ВПО Тульский государственный университет на кафедре геотехнологий и строительства подземных сооружений. Научный...»

«булатова С ветлана И льгизовна обоснование комплекса санитарно-противоэпидемических мероприятий по предупреждению и снижению медико-санитарных последствий биолого-социальных чрезвычайных ситуаций ( на примере Республики Марий Эл) 05.26.02 – безопасность в чрезвычайных ситуациях (медицина катастроф) 14.00.30 – эпидемиология...»

«Лопухин Борис Михайлович ОЦЕНКА И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЛИЧНОСТНЫХ РЕСУРСОВ СТРЕСС-ПРЕОДОЛЕВАЮЩЕГО ПОВЕДЕНИЯ СОТРУДНИКОВ ГПС МЧС РОССИИ В ПЕРИОД АДАПТАЦИИ К ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 05.26.03 – пожарная и промышленная безопасность Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата психологических наук Санкт-Петербург – 2013 Работа выполнена в Автономной некоммерческой образовательной организации высшего профессионального образования Институт экономики бизнеса Научный...»

«Бояров Антон Николаевич МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ И ЗАЩИТА ОТ САМОВОЗГОРАНИЯ ПИРОФОРНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ В ВЕРТИКАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРАХ (на примере ОАО Самаранефтегаз) Специальность 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовый комплекс) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа 2010 Работа выполнена в Государственном унитарном предприятии Институт проблем транспорта энергоресурсов (ГУП ИПТЭР) Научный руководитель доктор...»

«Клаптюк Ирина Викторовна Ультразвуковая и твердофазная экстракци я в исследовании светлых нефтепродуктов при мониторинге чрезвычайных ситуаци й 05.26.02 – безопасность в чрезвычайных ситуациях (нефтегазовая отрасль) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург – 2012 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургский университет...»

«ИСАКОВ Роман Романович Обоснование методИКИ оЦЕНКИ УСЛОВИЙ ТРУДА ГОРНОРАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТНОГО КОМПЛЕКСА ШАХТ И КАРЬЕРОВ СЕВЕРА Специальность 05.26.01 – Охрана труда (в горной промышленности) А в т о р е ф е р а т диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург 2009 Работа выполнена в государственном...»

«ЧАБАЕВ ЛЕЧА УСМАНОВИЧ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ И ЛИКВИДАЦИИ ГАЗОВЫХ ФОНТАНОВ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТЕ СКВАЖИН Специальность 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовый комплекс) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Уфа 2009 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Тюменский государственный нефтегазовый...»

«Гиниятов Ильнур Гумарович РАЗРАБОТКА ТРЕНАЖЕРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА НЕФТЕГАЗОВЫХ ОБЪЕКТАХ Специальность 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовая отрасль) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа - 2009 Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете на кафедре Пожарная и промышленная безопасность. Научный руководитель доктор...»

«КАМЕНСКИЙ Александр Андреевич СНИЖЕНИЕ ПЫЛЕВЫДЕЛЕНИЯ ОТ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ НА КАРЬЕРАХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ АЭРОПЕННЫМ СПОСОБОМ Специальность 05.26.01 - Охрана труда (в горной промышленности) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2011 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный горный университет....»

«РЫБНИКОВА АННА ВИКТОРОВНА ПСИХОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПРИГОДНОСТИ СПЕЦИАЛИСТОВ ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВ НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ К ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ 05.26.03 – пожарная и промышленная безопасность Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата психологических наук Санкт-Петербург 2013 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России Научный руководитель: доктор психологических наук, доцент Иванова...»

«Копылов Сергей Александрович УЛУЧШЕНИЕ ОХРАНЫ ТРУДА ВОДИТЕЛЕЙ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ В АПК ЗА СЧЁТ СНИЖЕНИЯ РИСКА ТРАВМИРОВАНИЯ ПРИ ТОРМОЖЕНИИ Специальность 05.26.01 - Охрана труда (отрасль АПК) А в т о р е ф е р а т диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт – Петербург – Пушкин – 2011 Работа выполнена в ГОУ ВПО Орловский государственный университет Научный руководитель кандидат технических наук, доцент Загородних Анатолий Николаевич Официальные...»

«ПОЛУНИН ИГОРЬ АЛЕКСАНДРОВИЧ УЛУЧШЕНИЕ УСЛОВИЙ И БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА ОПЕРАТОРОВ МОБИЛЬНЫХ КОЛЕСНЫХ МАШИН В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ ЗА СЧЕТ АВТОМАТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ 05.26.01 – ОХРАНА ТРУДА (отрасль АПК) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург - Пушкин –2009 Работа выполнена на кафедре Безопасность жизнедеятельности ФГОУ ВПО Челябинский государственный агроинженерный университет Научный руководитель: доктор...»






 
2014 www.avtoreferat.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.