Защита от неионизирующих электромагнитных полей и излучений

Защита от постоянных (f= 0) и переменных (f< 300 ГГц) электромагнитных полей достигается применением комплекса защитных мер, направленных на достижение их допустимого воздействия на человека. Нормирование электромагнитных полей и излучений.

Нормативные требования, которые должны соблюдаться при проектировании, реконструкции, строительстве производственных объектов и проектировании, изготовлении и эксплуатации отечественных и импортных технических средств, являющихся источниками ЭМП, определены СанПиН 2.2.4.1191—03. Обеспечение защиты персонала, профессионально не связанного с эксплуатацией и обслуживанием
источников ЭМП, осуществляется в соответствии с требованиями гигиенических нормативов ЭМП, установленных для населения.

Нормирование уровней напряженности электростатического поля. Оно осуществляется по уровню ЭСП дифференцированно в зависимости от времени его воздействия
на работника за смену (табл. 11.8).

Таблица 11.8
ПДУ напряженности ЭСП в зависимости
от длительности воздействия

При напряженностях ЭСП, превышающих 60 кВ/м, работа
без применения средств защиты не допускается.

Допустимые уровни напряженности ЭСП и плотности ионного потока для персонала

подстанций и воздушных линий постоянного тока ультравысокого напряжения установлены СН 6032-91.

Нормирование постоянных магнитных полей. Оно осуществляется по условиям воздействия магнитного поля дифференцированно в зависимости от времени его воздействия на работника за смену для условий общего (на все тело) и локального (кисти рук, предплечье) воздействия. Предельно допустимый уровень напряженности (индукции) ПМП на рабочих местах представлен в табл. 11.9.

Таблица 11.9

ПДУ постоянного магнитного поля

При необходимости пребывания персонала в зонах с различной напряженностью ПМП общее время выполнения работ в этих зонах не должно превышать предельно допустимое для зоны с максимальной напряженностью.

Нормирование ЭМП промышленной частоты. Оно осуществляется по предельно допустимым уровням напряженности электрического и магнитного полей частотой 50 Гц» в зависимости от времени пребывания в нем. Пребывание в ЭП напряженностью до 5 кВ/м включительно допускается в течение всего рабочего дня. При напряженности ЭП свыше 5 до 20 кВ/м включительно допустимое время пребывания (мин) в нем оценивается по формуле

где Е— напряженность воздействующего ЭП в контролируемой зоне, кВ/м.

При напряженности свыше 20 до 25 кВ/м допустимое время пребывания в ЭП составляет 10 мин. Пребывание в ЭП напряженностью более 25 кВ/м без применения средств защиты не допускается.

Допустимое время пребывания в ЭП может быть реализовано одноразово или дробно в течение рабочего дня. В остальное рабочее время необходимо находиться вне зоны влияния ЭП или применять средства защиты.

При нахождении персонала в течение рабочего дня в зонах с различной напряженностью ЭП время пребывания

где Тпр — приведенное время, эквивалентное по биологическому эффекту пребыванию в ЭП нижней границы нормируемой напряжен- ности, ч (приведенное время не должно превышать 8 ч); tE1.... tE1 — время пребывания в контролируемых зонах с напряженностью Е Е2,..., Е1 ТЕ1, ТЕ2,..., ТЕ — допустимое время пребывания в ЭП для соот- ветствующих контролируемых зон. Различие в уровнях напряжен- ности ЭП контролируемых зон устанавливается 1 кВ/м.

Предельно допустимый уровень напряженности периодических (синусоидальных) МП устанавливаются для условий общего (на все тело) и локального (на конечности) воздействия (табл. 11.10).

Таблица 11.10

ПДУ воздействия периодического
магнитного поля частотой 50 Гц

При необходимости пребывания персонала в зонах с различной напряженностью (индукцией) МП общее время выполнения работ в этих зонах не должно превышать предельно допустимое для зоны с максимальной напряженностью. Допустимое время пребывания может быть реализовано одноразово или дробно в течение рабочего дня.

Предельно допустимые уровни напряженности импульсного - МП частотой 50 Гц (табл. 11.11) дифференцированы в зависимости от общей продолжительности воздействия за рабочую смену T и характеристики импульсных режимов генерации: режим I — импульсное с т_и > 0, 02 с, t_п < 2 с; режим II — импульсное с 60 с ≤ т_и ≥ 1 с, t_II > 2 с; режим III — импульсное с 0, 02 с < t_и < I с, t_n > 2 с, где t_и — длительность импульса; t_n — длительность паузы между импульсами.

Таблица 11.11
ПДУ воздействия магнитных полей частотой
50 Гц в зависимости от режима генерации

Влияние электрических полей переменного тока промышленной частоты в условиях населенных мест (внутри жилых зданий, на территории жилой застройки и на участках пересечения воздушных линий с автомобильными дорогами) ограничивается СанПиН 2971—84 «Защита населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты».
В качестве предельно допустимых уровней приняты следующие значения напряженности электрического поля: внутри жилых зданий — 0, 5 кВ/м;

на территории жилой застройки — 1 кВ/м; в населенной местности вне зоны жилой застройки (земли городов в пределах городской черты в границах их перспективного развития на 10 лет, пригородные и зеленые зоны, курорты, земли поселков городского типа, в пределах поселковой черты этих пунктов), а также на территории ого- родов и садов — 5 кВ/м; на участках пересечения воздушных линий с автомобильными дорогами I—IV категорий — 10 кВ/м; на ненаселенной местности (незастроенные местности, хотя бы и частично посещаемые людьми, доступные для транс- порта, и сельскохозяйственные угодья) — 15 кВ/м; в труднодоступной местности (не доступной для транспорта и сельскохозяйственных машин) и на участках, специально выгороженных для исключения доступа населения, - 20 кВ./м.

Нормирование электромагнитных полей диапазоначастот от 10 до 30 кГц. Оно осуществляется раздельно по напряженности электрического и магнитного полей в зависимости от времени воздействия. Предельно допустимые уровни напряженности электрического и магнитного полей при воздействии в течение всей смены составляют соответственно 500 В/м и 50 А/м.

Предельно допустимые уровни напряженности электрического и магнитного полей при продолжительности воздействия до 2 ч за смену составляют соответственно 1000 В/м и 100 А/м.

Нормирование электромагнитных полей диапазоначастот от 30 кГц до 300 ГГц. В основу гигиенического нормирования положен принцип действующей дозы, учитывающей энергетическую нагрузку. Энергетическая экспозиция электрического [(В/м)² ч] и магнитного [(А/м)² ч] полей в диапазоне частот от 30 кГц до 300 МГц рассчитывается по формулам ЭЭ_е=Е²Т; ЭЭн= Н² Т, где Е— напряженность электрического поля, В/м; Н — напряженность магнитного поля, А/м; Т — время воздействия за смену, ч. Энергетическая экспозиция плотности потока энергии (ППЭ) [(Вт/м²) ч или (мкВт/см²) ч] в диапазоне частот от 300 МГц до 300 ГГц рассчитывается по формуле ЭЭ_ппэ = ППЭГ.

Предельно допустимые уровни энергетических экспозиций ЭЭ_ПДУ на рабочих местах за смену представлены в табл. 11.12.

Таблица 11.12
ПДУ энергетических экспозиций ЭМИ
диапазона частот от 30 кГц до 300 ГГц

Таблица 11.13

Максимальные ПДУ напряженности, в частности потока
энергии ЭМП в диапазоне частот 30 кГц—300 ГГц

Для случаев облучения от устройств (с вращающимися и сканирующими антеннами с частотой вращения или сканирования не более 1 Гц и скважностью не менее 20) и локального облучения рук при работах с микрополосковыми устройствами предельно допустимый уровень плотности потока энергии для соответствующего времени облучения рассчитывается по формуле

где k — коэффициент снижения биологической активности воз-
действий (k = 10 — для случаев облучения от вращающихся и сканирующих антенн; k = 12, 5 — для случаев локального облучения
кистей рук; при этом уровни воздействия на другие части тела не
должна превышать 10 мкВт/см).

Интенсивность ЭМИ на территории жилой застройки
и в местах массового отдыха, в жилых, общественных и производственных зданиях (внешнее ЭМП, включая вторичное излучение) не должна превышать значений, указанных
в табл. 11.14. В табл. 11.15. приведены ПДУ ЭМП, создаваемые телевизионными станциями.

В настоящее время получили широкое распространение системы сотовой радиосвязи. В работе этих систем используется следующий принцип: территория города (района) делится на небольшие зоны (соты), в центре каждой зоны располагается базовая станция, обслуживающая в данной соте мобильные станции.

Уровни воздействия на человека электромагнитных нолей, создаваемых подвижными станциями радиосвязи (включая абонентские терминалы спутниковой связи) непосредственно у головы пользователя в определенных диапазонах частот /(МГц) не должны превышать следующих значений (СанПиН 2.1.8/2.2.4.1190-03):

27 < f< 30: 45 В/м;

30 < f< 300: 15 В/м;

300 < f< 2400: 100 мкВт/см².

Средства защиты от неионизирующих электромагнитных полей и излучений. Защита от воздействия ЭМП и ЭМИ осуществляется путем проведения организационных, инженерно- технических и лечебно-профилактических мероприятий.

Организационные мероприятия при проектировании и эксплуатации оборудования, являющегося источником ЭМП, или объектов, оснащенных источниками ЭМИ, включают: выделение зон воздействия ЭМП (зоны с уровнями ЭМП, превышающими предельно допустимые, где по условиям эксплуатации не требуется даже кратковременное пребывание персонала, должны ограждаться и обозначаться соответствующими предупредительными знаками); расположение рабочих мест и маршрутов передвижения обслуживающего персонала на расстояниях от источников ЭМП, обеспечивающих соблюдение ПДУ (защита расстоянием); выбор рациональных режимов работы оборудования; ограничение времени на вхождение персонала в зоне воздействия ЭМП (защита временем); соблюдение правил безопасной эксплуатации и ремонта источников.

В зависимости от технологического процесса высокочастотные установки могут размещаться в отдельных помещениях или в общем производственном помещении.

Помещения, в которых проводят работы по настройке, регулированию и испытаниям установок, необходимо устраивать так, чтобы при включении установок на полную мощность их излучение практически не проникало через стены, перекрытия, оконные проемы и двери в смежные помещения. Данные об ослаблении излучений элементами конструкций зданий приведены в табл. 11.16.

Таблица 11.16
Ослабление электромагнитных излучений
строительными конструкциями

Материал и элементы конструкции	Ослабление потока мощности, дБ
λ = 3 см	λ = 10 см
Кирпичная стена толщиной 70 см
Междуэтажное перекрытие
Оштукатуренная стена здания
Окна с двойными рамами

 

Толщину стен и перекрытий помещений определяют в каждом случае расчетным путем, исходя из мощности установок и поглощающих свойств строительных материалов. Материалы стен и перекрытий зданий, в том числе и окрасочные
материалы, по-разному не только поглощают, но и отражают электромагнитные волны. Например, масляная краска создает гладкую поверхность, отражающую до 30% электромагнитной энергии сантиметрового диапазона. Известковые покрытия имеют малую отражательную способность. Поэтому для уменьшения отражения электромагнитной энергии потолок целесообразно покрывать известковой или меловой краской.

Для исключения электромагнитного загрязнения окружающей среды окна помещений, в которых проводятся работы с электромагнитными излучателями, экранируют с помощью сетчатых или сотовых экранов (рис. 11.31).

В целях защиты населения от воздействия ЭМП, создаваемых антеннами базовых станций, устанавливаются СЗЗ и зоны ограниченной застройки с учетом перспективного развития объекта связи и населенного пункта. Границы СЗЗ
определяются на высоте 2 м от поверхности земли по ПДУ.

Зона ограниченной застройки представляет собой территорию вокруг передающих радиотехнических объектов, где на высоте от поверхности земли более 2 м уровень ЭМП превышает ПДУ для населения. Внешняя граница ЗОЗ определяется по максимальной высоте зданий перспективной

Рис. 11.31. Установка сотовых решеток на окна: а — с наружной стороны; б — с внутренней стороны; 1 — сотовая решетка; 2 — оконное стекло; 3 — пол

 

застройки, на высоте верхнего этажа которых уровень ЭМП
не превышает ПДУ для населения.

Границы СЗЗ и ЗОЗ определяются расчетным методом в направлении излучения антенн и уточняются измерениями уровней ЭМП. При этом следует учитывать необходимость защиты от воздействия вторичного ЭМП, переизлучаемого элементами конструкции здания, коммуникациями, внутренней проводкой и т.д. Маршруты движения персонала по территории ПРТО должны устанавливаться таким образом, чтобы исключалась возможность облучения людей при уровнях, превышающих предельно допустимые. Зоны с уровнями ЭМП выше допустимых должны быть обозначены специальными предупреждающими знаками и надписями.

Инженерно-технические мероприятия должны обеспечивать снижение уровней ЭМП и излучений на рабочих местах путем внедрения новых технологий и применения средствколлективной и индивидуальной защиты, когда фактические
уровни ЭМП на рабочих местах превышают ПДУ. Инженерно-технические мероприятия включают: рациональное размещение оборудования; использование средств, ограничивающих поступление электромагнитной энергиина рабочие места персонала и в окружающую среду (поглотители мощности, экранирование, использование минимальной необходимой мощности генератора).

Защиту от воздействия ЭП частотой 50 Гц осуществляют с помощью стационарных экранирующих устройств и индивидуальных экранирующих комплектов. При этом обязательно заземление всех изолированных от земли крупногабаритных
объектов, включая машины и механизмы и др.

На рис. 11.32 и 11.33 показаны примеры экранирования излучения промышленной частоты с помощью козырька из металлической сетки и навеса из металлических прутков.

Экранирование источников радиочастот ЭМП или рабочих мест осуществляют посредством отражающих или поглощающих экранов (стационарных или переносных). Отражающие экраны изготавливают из металлических листов, сетки, проводящих пленок, ткани с микропроводом, металлизированных тканей на основе синтетических волокон или любых других материалов, имеющих высокую электропроводность.

Поглощающие экраны изготавливают из специальных материалов, обеспечивающих поглощение энергии ЭМП соответствующей частоты (длины волны). Экранирование смотровых окон, приборных панелей должно осуществляться с помощью радиозащитного стекла (или любого радиозащитного материала с высокой прозрачностью).

Одним из способов снижения излучаемой мощности является правильный выбор генератора. В тех случаях, когда необходимо уменьшить мощность излучения генератора, применяют поглотители мощности, которые полностью поглощают или ослабляют в необходимой степени передаваемую энергию на пути от генератора к излучающему устройству. Поглотители мощности бывают волноводные (рис. 11.34, а, б, в) и коаксиальные (рис. 11.34, г, д, е).

Рис. 11.34.Конструкции поглотителей мощности для волноотводов и коаксиальных линий

 

Поглотителем энергии служит графитовый или специальный углеродистый состав, а также специальные диэлектрики. Для охлаждения поглотителей мощности применяют охлаждающие ребра (см. рис. 11.34, г) или проточную
воду (см. рис. 11.34, в, е). Для коаксиальных линий и волноводов применяют поглотители мощности различных конструкций: скошенные (см. рис. 11.34, а, г), клинообразные (см. рис. 11.34. 6, в), ступенчатые (см. рис. 11.34, д), в виде
шайб (см. рис. 11.34, е).

На рис. 11.35 изображены аттенюаторы с постоянным затуханием. Их применяют для понижения мощности излучения до необходимого значения в коаксиальных линиях и волноводах. Они работают на принципе поглощения электромагнитных колебаний материалами с большим коэффициентом поглощения. К таким материалам относятся резина, полистирол и др. Характеристики некоторых радиопоглощающих материалов приведены в табл. 11.17.

Рис. 11.35. Постоянные аттенюаторы

 

 

Таблица 11.17 Основные характеристики радиопоглощающих материалов

Марка поглотителя и материал, лежащий в его основе	Диапазон рабочих волн, см	Отражающая мощность, %	Масса 1 м материала, кг	Толщина материала, мм
СВЧ-068, феррит	15-200		18-20
«Луч», древесное волокно	15-150	1-3	—	—
В2Ф2, резина	0, 8-4		4-5	11-14
В2ФЗ, ВКФ1	0, 8-4		4-5	11-14
«Болото», поролон	0, 8-100	1-2

 

Волноводные аттенюаторы с переменным затуханием ножевого (рис. 11.36, а) и пластинчатого (рис. 11.36, б) типов изготовляют из диэлектрика, покрытого тонкой металлической пленкой, и помещают параллельно электрическим силовым

Рис. 11.36. Волноводные переменные аттенюаторы

линиям электромагнитного поля. Регулировка величины
затухания аттенюаторов производится за счет перемещения
«ножа» или пластин в волноводе, вследствие чего изменяется
поглощение энергии диэлектриком аттенюатора.

 

Рис. 11.37. Экранирование индуктора (а) и конденсатора (б)

 

 

Для защиты работающих от электромагнитных излучений применяют заземленные экраны, кожухи, ширмы, защитные козырьки, устанавливаемые на пути излучения, а также камеры или шкафы, в которые помещают передающую аппаратуру. Индукторы и конденсаторы экранируют, как показано на рис. 11.37.

Для уменьшения просачивания электромагнитной энергии через вентиляционные каналы последние экранируются металлической сеткой. Уменьшение утечек из фланцевых сочленений волноводов достигается путем применения уплотнений сочленений с помощью прокладок из проводящих (фосфорная бронза, медь, алюминий, свинец и другие металлы) и поглощающих материалов.

Средства защиты (экраны, кожухи и т.п.) из радиопоглощающих материалов выполняют в виде тонких резиновых ковриков, гибких или жестких листов поролона или волокнистой древесины, пропитанной соответствующим составом, ферромагнитных пластин. Коэффициент отражения указанных материалов не превышает 1—3%. Их склеивают или присоединяют к основе конструкции экрана специальными скрепками.

Эффективность экранирующих устройств определяется электрическими и магнитными свойствами материала экрана, конструкцией экрана, его геометрическими размерами и частотой излучения. Характеристики некоторых материалов, рекомендуемых для использования в защитных экранах, приведены в табл. 11.18. При изготовлении экрана в виде замкнутой камеры вводы волноводов коаксиальных фидеров, воды, воздуха, выводы ручек управления и элементов настройки не должны нарушать экранирующих свойств камеры.

Таблица 11.18 Характеристика материалов для изготовления средств защиты от ЭМП

Наименование мате- риала	Толщина, мм	Диапазон частот	Эффективность экранирова- ния, дБ
Листовая сталь СтЗ	1, 4	30 МГц 40 ГГц
Фольга алюминиевая	0, 08
Фольга медная	0, 08
Сетка стальная тканая	0, 3-1, 3
Радиозащитное стек- ло с одно- или двухсто- ронним полупроводни- ковым покрытием		ЗОМГц-ЗО ГГц	20-40
Ткань хлопчатобумаж- ная с микропроводом	—	20-40
Ткань металлизиро- ванная «Восход»	—	10 кГц—30 ГГц	40-65
Ткань трикотажная (по- лиамид + проволока)	—	300 кГц— 30 МГц	15-40

 

 

 

На практике при выборе типов экранов и оценки их эффективности используют справочные данные, номограммы. На рис. 11.38 представлена номограмма для расчета эффективности наиболее распространенных сетчатых экранов. Отложив на крайней левой оси отношение шага сетки а (расстояние между центрами проволок сетки) к длине волны X экранируемого излучения, а на крайней правой оси — отношение а к радиусу г проволоки сетки, через эти точки проводят прямую. На пересечении этой прямой со средней осью находят
эффективность экранирования (дБ). Эффективность экранирования может достигать десятков децибел.

Эффективность сетки 10lg (ППЭ0/ППЭ), дБ Рис. 11.38. Номограмма для определения эффективности сетчатых экранов

 

В тех случаях, когда коллективные средства защиты от электромагнитною излучения не дают достаточного эффекта, например, при настройке антенно фидерных устройств и определении разрешающей способности радиолокационных станций, где плотность потока энергии превышает допустимую в сотни раз, необходимо пользоваться средствами индивидуальной защиты,

К средствам индивидуальной защиты от электромагнитного излучения относят комбинезон или полукомбинезон, куртку с капюшоном, халат с капюшоном, жилет, фартук, средство защиты для лица, рукавицы (или перчатки), обувь. Средства защиты изготавливают из металлизированной ткани (или любой другой ткани с высокой электропроводностью), обеспечивающей защиту организма человека по принципу сетчатого экрана. Если защитная одежда изготовлена из материала, содержащего в своей структуре металлический провод, она может использоваться только в условиях, исключающих прикосновение к открытым токоведущим частям установок. Все части защитной одежды должны иметь между собой электрический контакт.

Для защиты глаз от электромагнитного излучения используют очки, вмонтированные в капюшон или же применяемые отдельно. Стекла очков покрывают соединением олова Sn0₂, которое дает ослабление электромагнитной энергии не менее 74%.

В целях предупреждения, ранней диагностики и лечения нарушений в состоянии здоровья работники, связанные с воздействием ЭМП, должны проходить предварительные (при поступлении на работу) и периодические медицинские осмотры.
Работники не проходят медицинских осмотров, если уровни ЭМП на рабочих местах не превышают допустимых значений.