Влияние электрического поля воздушных линий электропередач на организм человека Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА Котов Д.А.1, Хилько А.О.2, Жандаров В.Р.3, Елисеева Е.А.4

'Котов Дмитрий Александрович - бакалавр, кафедра техники и электрофизики высоких напряжений;

2Хилько Андрей Олегович - бакалавр;

3Жандаров Владимир Родионович - бакалавр;

4Елисеева Елизавета Алексеевна - бакалавр, кафедра электроэнергетических систем, Институт электроэнергетики, Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт»,

г. Москва

Аннотация: в статье рассматривается механизм воздействия электрического поля на организм человека.

Ключевые слова: электрическое поле, воздушные линии электропередачи.

ВЛ создают в окружающем пространстве ЭП, напряженность которого снижается по мере удаления от ВЛ. Электрическое поле вблизи ВЛ может оказывать вредное воздействие на человека. Различают следующие виды воздействия [1]:

• непосредственное воздействие, проявляющееся при пребывании в электрическом поле. Эффект этого воздействия усиливается с увеличением напряженности поля и времени пребывания в нем;

• воздействие электрических разрядов (импульсного тока), возникающих при прикосновении человека к изолированным от земли конструкциям, корпусам машин и механизмов на пневматическом ходу и протяженным проводникам или при прикосновении человека, изолированного от земли, к растениям, заземленным конструкциям и другим заземленным объектам; воздействие тока, проходящего через человека, находящегося в контакте с изолированными от земли объектами -крупногабаритными предметами, машинами и механизмами, протяженными проводниками - тока стекания.

Кроме того, электрическое поле может стать причиной воспламенения или взрыва парой горючих материалов и смесей в результате возникновения электрических разрядов при соприкосновении предметов и людей с машинами и механизмами. Степень опасности каждого из указанных факторов возрастает с увеличением напряженности электрического поля.

Рассмотрим непосредственное воздействие со стороны ЭП, т.к. рассматривается ЭП у земли (в достаточной удалённости от токоведущих частей).

Первые исследования влияния на человека ЭП ПЧ были проведены советскими исследователями в середине 60-х годов. При изучении состояния здоровья лиц, подвергавшихся производственным воздействиям ЭП ПЧ при обслуживании подстанций и ВЛ напряжением 220, 330, 400, 500 кВ, впервые были отмечены изменения состояния здоровья, выражающиеся в форме жалоб и сдвигов некоторых физиологических функций. Отмечалось наличие жалоб неврологического характера (головная боль, повышенная раздражительность, утомляемость, вялость, сонливость), а также жалобы на нарушение деятельности сердечно-сосудистой системы и желудочно-кишечного тракта.

В действии электрического поля на человека доминирующую роль играют протекающие через его тело токи. Это определяется высокой проводимостью тела человека, где преобладают органы с циркулирующей в них кровью и лимфой.

В настоящее время экспериментами на животных и людях-добровольцах установлено, что плотность тока проводимостью 0,1 мкА/см и ниже не влияет на

работу мозга, так как импульсные биотоки, обычно протекающие в мозгу, существенно превышают плотность такого тока проводимости.

При плотности тока проводимостью 1 мкА/см в глазах человека наблюдается мелькание световых кругов, более высокие плотности токов уже захватывают пороговые значения стимуляции сенсорных рецепторов, а также нервных и мышечных клеток, что ведет к появлению испуга, непроизвольным двигательным реакциям.

В случае касания человека к изолированным от земли объектам в зоне электрического поля значительной интенсивности, плотность тока в зоне сердца сильно зависит от состояния «подстилающих» условий (вида обуви, состояния почвы и т. д.), но уже может достигать этих величин.

При максимальном токе, соответствующем Етах = 15 кВ/м (6,225 мА), известной доле этого тока, втекающего через область головы (около 1/3), и площади головы (около 100 см) плотность тока<0,1 мкА/см, что и подтверждает допустимость принятой напряженности 15 кВ/м под проводами воздушной линии.

Плотность тока, индуцированного в теле человека электрическим полем с величиной напряженности Е, вычисляется таким образом:

J=kxfxE

с различными коэффициентами к для области мозга и сердца.

Значение к=3 х10-3см/Гц*м.

По данным немецких ученых напряженность поля, при которой вибрацию волос ощущают 5% испытуемых мужчин, составляет 3 кВ/м и для 50% мужчин, подвергшихся испытаниям, она равна 20 кВ/м. В настоящее время отсутствуют данные о том, что ощущения, вызванные действием поля, создают какое-либо неблагоприятное влияние. Что касается связи плотности тока с биологическим влиянием, то можно выделить четыре области, представленные в таблице (табл. 1):

Таблица 1. Биологическое влияние на организм человека

J, мкА/см Наблюдаемые эффекты

0,1 Нет

1,0 Мелькание световых кругов в глазах

10-50 Острые невралгические симптомы подобные тем, которые вызываются электрическим током

более 100 Возрастает вероятность фибрилляции желудочка сердца, остановка сердечной деятельности, длительный спазм дыхательных мышц, серьезные ожоги

Последняя область значения плотности тока относится к временам воздействия порядка одного сердечного цикла, т.е. приблизительно 1 с для человека. Для более коротких экспозиций пороговые значения выше. Для определения порогового значения напряженности поля были выполнены физиологические исследования на людях в лабораторных условиях при напряженности от 10 до 32 кВ/м. Установлено, что при напряженности 5 кВ/м 80% людей не испытывают болевых ощущений при разрядах в случае касания заземленных предметов. Именно эта величина была принята в качестве нормативной при работах в электроустановках без применения средств защиты.

Зависимость допустимого времени пребывания человека в электрическом поле с напряженностью Е более порогового аппроксимируется уравнением:

^оп=3,5-0,124хЕ

Выполнение этого условия обеспечивает самовосстановление физиологического состояния организма в течение суток без остаточных реакций и функциональных или патологических изменений.

Список литературы

1. Колечицкий Е.С., Романов В.А., Карташев В.Г. Защита биосферы от влияния электромагнитных полей. Издательский дом МЭИ, 2009. 352 с.