Ключевые слова: подстанция; магнитное поле; гармоники; опасные зоны; человек.

Электромагнитное поле(ЭМП) является одним из негативных эксплуатационных факторов, действующих на персонал, обслуживающий электроустановки [1]. Длительное воздействие ЭМП на человека вызывает старение его организма, снижение его жизненного ресурса.

Санитарно-эпидемиологические правила и нормы СанПиН2.2.4.1191-03 предписывают оценку ЭМП промышленной частоты (50 Гц) в производственных условиях осуществлять раздельно по напряжённости электрического поля (Е) в кВ/м, напряжённости магнитного поля (Н) в А/м или индукции магнитного поля (В) в мкТл [2]. Контроль уровней магнитного поля частотой 50 Гц должен осуществляться во всех зонах возможного нахождения человека при выполнении им работ, связанных с эксплуатацией и ремонтом электроустановок. Измерения напряжённости магнитного поля должны проводиться на высоте 0, 5; 1, 5 и 1, 8 м от поверхности пола помещения и на расстоянии 0, 5 м от оборудования и конструкций, стен зданий и сооружений. Измерения и расчёт напряжённости (индукции) магнитного поля промышленной частоты должны производиться при максимальном рабочем токе электроустановки, или измеренные значения должны пересчитываться на максимальный рабочий ток (I _max) путём умножения измеренных значений на отношение I _max/ I, где I – ток электроустановки при измерениях.

При анализе электромагнитной обстановки вблизи электроустановок исключительное внимание уделяется электрическому и магнитному полю промышленной частоты, так как интенсивность поля на этой частоте максимальна. Такая картина справедлива, только если в электроустановке протекает строго синусоидальный ток частотой 50 Гц. В реальных условиях ток, протекающий в электроустановке, имеет ряд гармонических составляющих [3]. Поэтому, помимо измерения электромагнитного поля 50 Гц, необходимо также измерять спектральный состав ЭМП.

Нами были проведены измерения магнитной индукции при частоте 50 Гц, а также спектрального состава магнитного поля на 11 подстанциях города Кургана напряжением 110/6(10) кВ и 35/6 кВ. Измерения осуществлялись прибором EFA-300 Narda, который является идеальным портативным анализатором для измерения магнитных и электрических полей на рабочих местах и в местах общественного пользования [4]. Измерения проводились в распределительных устройствах 6(10) кВ (ЗРУ, КРУН) типа К-37, К-12, К-27, К-47, К-59. Всего за время работы было сделано более 2000 замеров.

Все рассмотренные распределительные устройства (РУ) следует по конструкции разделить на два типа: РУ, в которых ячейки с электрооборудованием расположены вплотную к стене сооружения, и РУ, где между задней частью ячейки и стеной сооружения имеется проход шириной
1–1, 7 м, под которым обычно располагается кабельный канал.

Как показали результаты измерений, в РУ первого типа значения магнитной индукции не превышают допустимых норм (В _доп=100 мкТл; Н _доп=80 А/м при общем воздействии магнитного поля в течение 8-часового рабочего дня [2]). Так, при токе ввода трансформатора I =400 А (наибольшая величина рабочего тока на рассмотренных РУ данного типа) В =27 мкТл, и магнитная индукция не превышает допустимых значений при пересчёте на максимальный ток: при I _max=916 А В _max=61, 8 мкТл. Следовательно, для подобных РУ достаточно измерить магнитную индукцию у ячеек ввода трансформатора, около шинного моста и ячеек наиболее загруженных отходящих линий, чтобы убедиться, что уровень магнитного поля находится в допустимых пределах. Однако необходимо учитывать совместное воздействие магнитного поля промышленной частоты и магнитного поля достаточно широкого спектрального состава (рис. 1).

Рис. 1. Спектральный состав магнитного поля вблизи шинного моста (I =400 А,) на высоте 1, 8 м (при частоте 50 Гц В =27 мкТл,

при частоте 250 Гц В =0, 4 мкТл)

Наибольший интерес представляют распределительные устройства второго типа, так как токоведущие части электроустановок находятся в задней части ячейки. Измерения в таких РУ проводились в проходах между ячейками и стеной сооружения в следующих точках: непосредственно у ячейки на высоте 0, 5; 1, 5 и 1, 8 м относительно уровня пола (так как при выполнении оперативных работ обслуживающий персонал может находиться в непосредственной близости от ячейки, что не учтено в нормах [2]) и на расстоянии 0, 5 м от ячейки на тех же высотах (согласно нормативным документам [2]). В таблице 1 представлены некоторые результаты измерений индукции и напряжённости магнитного поля, превышающие ПДУ.

Табл. 1. Результаты измерений

В основном несоответствие реальных значений напряжённости (индукции) магнитного поля нормам наблюдается в точках, расположенных вблизи ячеек вводов трансформаторов и особо загруженных отходящих линий. Максимальная магнитная индукция наблюдалась у ячейки ввода трансформатора с I _max=1400 А и была равна B _max=852 мкТл (Н _max=678 А/м).

Также в ходе испытаний было отмечено увеличение магнитной индукции на уровне стеклянных окошек (рис. 2), находящихся на задней панели ячеек и предназначенных для наблюдения за состоянием токоведущих частей.

Рис. 2. Окошко на задней панели ячейки

Достаточно высокие значения магнитной индукции и напряжённости магнитного поля даже на расстоянии от ячейки (до 219 мкТл, 175 А/м) наблюдались в распределительном устройстве 6 кВ, где секции шин по конструкции не помещаются в металлические кожухи. В нормативных документах не учитываются данные конструктивные особенности распределительных устройств.

Таким образом, при оценке уровня электромагнитных полей в распределительных устройствах 6(10) кВ особое внимание нужно уделять магнитной составляющей ЭМП. При этом необходимо:

1) рассматривать совместное воздействие магнитного поля промышленной частоты и высокочастотных гармоник;

2) учитывать конструкцию подстанций, типы ячеек КРУ (расположение токоведущих частей в ячейке), виды работ обслуживающего персонала, выполняемых в распределительном устройстве;

3) особое внимание уделять вводным ячейкам, ячейкам наиболее загруженных отходящих линий и токоведущим частям, не помещённым в металлические кожухи;

4) проводить обязательные замеры вблизи окошек при их наличии.

Проведённые исследования на 11 подстанциях с числом замеров более 2000 показали наличие зон, опасных с точки зрения воздействия магнитной составляющей ЭМП (при сопоставлении с нормативными документами [2]), что необходимо учитывать при проектировании КРУ на подстанциях и проведении эксплуатационных работ.

Библиографический список

1. Коржов, А.В. Теоретическое и экспериментальное исследование уровней электромагнитных полей вблизи силовых кабельных линий напряжением
6–10 кВ / А.В. Коржов, А.И. Сидоров // Технологии ЭМС. – 2009. – №1. – С. 46–53.

2. Электромагнитные поля в производственных условиях: Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.2.4.1191-03. – М.: Минздрав России, 2003. – 37 с.

3. Сидоров, А.И. Электромагнитные поля вблизи электроустановок сверхвысокого напряжения: моногр. / А.И. Сидоров, И.С. Окраинская. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2008. – 204 с.

4. Портативный анализатор EFA-200, EFA-300: от 5 Гц до 32 кГц. Для изотропного измерения магнитных и электрических полей. –https://www.emftest.ru/files/EFA-300_DS_RU.pdf