58
Сборник докладов XIX заседания Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»
СМЕКАЛОВ В.В.,
руководитель Дирекции электрооборудования и ЛЭП ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС»,
к.т.н., лауреат премии Совета Министров СССР
ЗАЩИТА НАСЕЛЕНИЯ И ПЕРСОНАЛА
ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ
КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ
В
последнее время при прокладке кабельных
линий часто используются кабели с изоля-
цией из сшитого полиэтилена (СПЭ). Как
правило, эти кабели изготавливаются в однофаз-
ном исполнении, при котором всегда появляется
магнитное поле (МП), и от его воздействия чело-
века могут спасти только две вещи — расстояние
и защита электромагнитными экранами.
В России действуют документы, регламенти-
рующие допустимые нормативы воздействия
магнитного поля на человека. Это «Гигиени-
ческие нормативы магнитных полей частотой
50 Гц для персонала» и «Гигиенические норма-
тивы магнитных полей частотой 50 Гц для насе-
ления» (табл.).
Допустимые нормы воздействия МП для насе-
ления и персонала разные:
• для населения в нежилых помещениях жилых
зданий, общественных и административных
зданиях, на селитебной территории, в том
числе на территории садовых участков — не
более 8 А/м;
• в населённой местности вне зоны жилой
застройки, в том числе в зоне воздушных и
кабельных линий электропередачи напря-
жением выше 1 кВ; при пребывании в зоне
прохождения воздушных и кабельных линий
электропередачи лиц, профессионально не
связанных с эксплуатацией электроустано-
вок — не более 16 А/м;
• для электротехнического персонала энер-
гопредприятий при 8-часовом ежедневном
воздействии — 80 А/м.
Это объясняется тем, что здоровье персонала
находится под контролем производственной
организации, а здоровье жителей может быть
самым разным, в зависимости от возраста,
личного состояния, перенесённых болезней и пр.
При измерении магнитного поля в том и
другом случае нормируются разные вещи.
Поэтому, когда специалисту приходится дока-
зывать, что с магнитным полем в данном случае
всё в порядке, или, наоборот, предстоит принять
меры для защиты персонала либо населения,
нужно понимать, что именно предстоит мерять
в том или ином случае. Так вот, для населения
измеряется эффективное (действующее) значе-
ние магнитного поля, а для персонала — макси-
мальная напряжённость магнитного поля, кото-
рая имеет место в большей полуоси эллипса.
О чём идёт речь? Поясню: магнитное поле, как
и любое другое поле, в однофазном варианте
Табл. Гигиенические нормативы магнитных полей частотой 50 Гц для персонала
59
6–8 февраля 2013 г. Ханты-Мансийск
имеет пульсирующий характер, а в двухфазном
и более, не имея пульсирующего характера, оно
изменяется по эллипсу.
Когда идёт речь о персонале, то учитывается
только максимальная составляющая этой полуо-
си. Когда же речь идёт о населении, то учиты-
вается всё — и максимальная, и минимальная
составляющие. При этом разница в пределе,
когда поле поляризовано по кругу (частный
случай эллипса) может достигать 40%.
Измерительные приборы выпускаются и
используются разные: одни измеряют действую-
щее значение магнитного поля, то есть обе
полуоси эллипса, а другие учитывают только
одну полуось эллипса. И если вы измерили
напряжённость по правилам населения, то это
значение будет всегда больше, чем то, которое
вы измеряете по правилам для персонала.
Теперь несколько слов о распределении
магнитной индукции вдоль поверхности земли
при различном размещении линий электропере-
дачи. Возьмём конкретный пример расположения
линии 220 кВ, где рабочие токи — 1000 А, макси-
мальные — 1200 А, а все нормативы превышены.
Обеспечение защиты в данном случае позволяет
снизить воздействие магнитного поля.
Но какой должна быть эта защита? Если руко-
водствоваться нормативами для населения, то
при линии, проложенной на полтора-два метра
под землей, вы оказываетесь в зоне опасных
воздействий. При этом напряжённость магнитно-
го поля может достигать 100 А/м при нормативе
8 А/м, то есть превышать нормы в 10—12 раз.
Чтобы решить вопрос, просто положить
экраны недостаточно. Необходим комплексный
подход.
Иногда граждане обращаются с жалобами,
будто магнитные поля от электроустановок влия-
ют на их здоровье. Санэпидстанция внимательно
относится к таким обращениям и требует, чтобы
все факты были тщательно проверены. В послед-
ние десять лет медицинские органы принимали
активное участие в разработке СанПиН по МП и
хорошо осведомлены об особенностях воздей-
ствия электромагнитных полей на человека и о
том, что и как должно быть. Отдельные требова-
ния надзорных органов связаны с теми пробле-
мами, которые сейчас решаются в Сколково.
В этом строящемся наукограде есть более
100 мест, где необходимо экранировать
магнитные поля, причём львиную долю — по
нормативам, действующим для населения вне
зоны жилой застройки (не более 16 А/м).
Для контроля уровней ЭМП используются
как расчётные, так и измерительные методы.
Расчётные методы могут использоваться при
проектировании или реконструкции действую-
щих объектов, являющихся источниками МП.
Расчёт должен осуществляться по утверждённой
методике.
Для действующих источников контроль
осуществляется посредством инструментальных
измерений, позволяющих с достаточной степе-
нью точности оценить значение напряжённости
(индукции).
Все результаты измерений оформляются в виде
протокола. Между тем необходимо помнить, что
на открытых территориях при наличии осадков,
а также при температуре и влажности воздуха,
выходящих за предельные рабочие параметры,
измерения МП не проводятся.
Измерение и расчёт напряжённости (индукции)
МП частотой 50 Гц производятся при максималь-
ном рабочем токе источника МП.
Измерение напряжённости (индукции) МП
промышленной частоты 50 Гц внутри помещения
проводится при минимальном расстоянии от
стен, окон и пола (согласно паспорту средства
измерения), а также на высоте 0,5—1,5 м от пола
при полностью отключённой бытовой технике,
включая устройства местного освещения, и
полностью включённом освещении.
Напряжённость (индукция) МП промышленной
частоты 50 Гц вне зданий измеряется на высоте
0,5; 1,5 и 1,8 м от поверхности земли.
Защита человека от неблагоприятного влия-
ния МП частотой 50 Гц осуществляется посред-
ством снижения действия на него уровней МП,
создаваемых постоянно действующими источни-
ками, размещёнными как внутри, так и снаружи
жилых и общественных зданий, в том числе на
селитебной территории. Обеспечение защиты
населения и персонала от магнитных полей
достигается за счёт удаления источников МП
от мест проживания населения и размещения
персонала, а также при помощи специальных
инженерно-технических решений, позволяющих
снизить уровень МП от уже имеющихся источни-
ков магнитных полей до предельно допустимого
уровня (ПДУ).
Снижение уровней МП от локальных источ-
ников внутри зданий может обеспечиваться
60
Сборник докладов XIX заседания Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»
применением экранов, изготовленных из мате-
риалов с высокой магнитной проницаемостью,
либо применением средств активной компенса-
ции МП.
В целом снижение уровней МП частотой
50 Гц на селитебных территориях и внутри жилых
домов и общественных зданий от протяжённых
источников (включая токопроводы, шинопрово-
ды, воздушные и кабельные линии электропере-
дачи) обеспечивается путём применения экранов
либо оптимальным (с точки зрения само- либо
взаимокомпенсации) размещением источников
магнитных полей.
Владельцы (или уполномоченные лица)
источников МП частотой 50 Гц, зданий и терри-
торий, где расположены эти источники, обязаны
проводить обучение по вопросам санитарно-
эпидемиологических требований электромагнит-
ной безопасности персонала и населения.
Приведу пример разреза одной из кабель-
ных траншей, которая существует в Сколково.
Часть кабелей здесь проложены «треугольни-
ком». При такой прокладке создаются самые
благоприятные условия для «погашения»
магнитного поля. В этом случае напряжённость
поля удаётся снизить до безопасного уровня
либо приблизить к границе безопасности. Но
довольно большое количество кабелей проложе-
но по одной фазе. Особенно большое количество
однофазной прокладки встречается в заходах
кабелей и муфтах (рис.).
Как только появляются однофазные кабели —
появляются опасные магнитные поля.
Исследования показывают, что при проклад-
ке кабеля на глубине 1,5 м воздействие
магнитного поля становится опасным для насе-
ления и персонала. Уровень напряжённости
магнитного поля достигает 70 А/м. Проблема
полностью снимается, если кабель заглубить в
землю на 4—6 метров. Однако против заглу-
бления возражают кабельщики, так как, по их
разъяснениям, тем самым нарушаются усло-
вия теплообмена. Что остаётся в этом случае?
Экранировать магнитные поля. Сейчас разра-
батывается новая технология активного экра-
нирования. Применение активных экранов,
создающих магнитное поле, направ-
ленное встречно основному полю
кабельной линии, — очень интерес-
ный подход. Но пока эта работа не
закончена, говорить о ней рано. Мы
же остановимся на экранировании
магнитных полей магнитомягкими
материалами (пермалой, магнифер
и др.) с определёнными свойствами
и соответствующего конструктивно-
го исполнения.
Следует подчеркнуть: если прокла-
дывается новый кабель, нужно сразу
сделать соответствующую коробку,
в которую можно будет закладывать
экраны из разных материалов, а
также важно предусмотреть в проекте
кабельной линии проект экрана МП.
Причём желательно, чтобы экран
этот был замкнутый, тогда поле
будет находиться внутри этого экра-
на. В тех случаях когда линия уже
работает приходится ограничиваться
П-образным экраном, поскольку
соорудить замкнутый экран не пред-
ставляется возможным. Если же экран
будет разомкнут, магнитное поле
выйдет наружу. И, чтобы его закрыть,
Рис. Распределение магнитного поля вблизи
кабельной линии
61
6–8 февраля 2013 г. Ханты-Мансийск
технологию быстрого демонтажа экрана и
его последующего восстановления в случае
необходимости обеспечения срочного доступа
к экранирующей электроустановке, а также
меры безопасности при проведении работ по
монтажу, демонтажу, ремонту экрана.
Затем идёт изготовление комплекта универ-
сальных модулей в соответствии с проектной
спецификой для экранирования магнитных
полей со 100% контролем защитных свойств
каждого модуля в условиях производства.
Далее производится заводской контроль
защитных свойств полностью собранного
экрана для каждого типа кабельной муфты
в соответствии с проектными специфика-
циями при максимальной токовой нагрузке
и конфигурации токовых цепей, конструкции
материала экрана, соответствующих реаль-
ным условиям эксплуатации (проектные
решения). Мы всегда настаивали, чтобы
контроль осуществлялся в условиях произ-
водства на специальном сильноточном
стенде на первых экранах всех типов из
промышленной партии.
При этом особое внимание обращали на то,
чтобы контроль производился на всех этапах —
от входящего материала до проверки готовой
продукции. Нужно проверять каждый элемент,
каждый стык на экране, ведь даже малейшие
отклонения в том или ином месте могут привести
к потере защитных свойств.
экран придётся положить по всей поверхности
поля. А экран создаётся с использованием
пермалоя — очень дорогостоящего материала.
Таким образом, в экономике прокладки кабе-
лей конструкция линии играет одну из ключевых
ролей.
Проектировщикам важно правильно опреде-
лить, как при экранировании МП обойтись
минимальным количеством пермалоя, сколько
слоёв пермалоя нужно положить, как защитить
экран и пр.
В фирме, где я раньше работал, наша группа
занималась разработкой модульных конструк-
ций таких вот экранов. Мы создали шесть типов
экранирующих элементов, которые собираются
в экран любой конструкции по принципу Лего.
Такой принцип был выбран не случайно и
отвечал требованиям кабельщиков. Они требо-
вали, чтобы экран можно было не только легко
собрать, но и разобрать (при необходимости
проведения ремонтных работ). Мы с этой зада-
чей справились.
Опираясь на собственный опыт, могу сказать,
что порядок работ по экранированию кабель-
ных муфт выглядит таким образом: сначала
выполняется проект ферромагнитного экрана,
включающий рабочие проектные чертежи
экрана, технологию сборки экрана на объекте,
Оригинал статьи: Защита населения и персонала от воздействия магнитных полей кабельных линий
В последнее время при прокладке кабельных линий часто используются кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ). Как правило, эти кабели изготавливаются в однофазном исполнении, при котором всегда появляется магнитное поле (МП), и от его воздействия человека могут спасти только две вещи — расстояние и защита электромагнитными экранами.