Обеспечение индивидуальной защиты человека от воздействия электромагнитных полей

Перов Сергей Юрьевич, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник

Белая Ольга Викторовна, младший научный сотрудник воздействия, или - на расстояние от нее, где уровень ЭМП находится ниже ПДУ («защита расстоянием»). Принцип защиты временем реализован в большинстве гигиенических нормативов ЭМП и применяется в тех случаях, когда отсутствует возможность уменьшить интенсивность воздействия ЭМП до предельно допустимых уровней. Защита расстоянием заключается в выведении работающих из зоны с повышенными уровнями ЭМП посредством применения механизации, автоматизации производственных процессов, использования дистанционного управления, манипуляторов, размещения рабочих мест с учетом направления и свойств источника ЭМП.

Технические мероприятия включают обеспечение условий безопасности объектов при их проектировании и строительстве (путем создания компоновки и геометрии объектов, учитывающих требования безопасности труда), применение стационарных и/или переносных коллективных или индивидуальных экранирующих устройств – средств индивидуальной защиты (СИЗ). В качестве средств коллективной защиты используются устройства, ограничивающие поступление электромагнитной энергии на рабочие места (поглотители мощности, экранирование). Для индивидуальной защиты применяют защитные экраны, одежду, очки и пр. Основной характеристикой любого средства защиты является степень ослабления ЭМП, выражающаяся в коэффициенте поглощения, либо в коэффициенте экранирования.

Многолетний опыт обслуживания и ремонтных работ на электроустановках подстанций, воздушных линиях, радиопередающих установках показывает, что «защита временем» и «защита расстоянием» зачастую неприменимы, так как осложняют (ограничивают) выполнение персоналом работ на функционирующем оборудовании. Стационарные и коллективные средства защиты также не всегда функциональны или просто неприменимы ввиду геометрии эксплуатируемых объектов. В таких случаях наиболее эффективным, удобным, универсальным является применение СИЗ, представляющих собой в наиболее оптимальном варианте индивидуальные экранирующие комплекты. Важным преимуществом является возможность использования таких комплектов как специальной рабочей одежды с необходимыми элементами индивидуальной защиты.

Использующиеся в настоящее время изделия СИЗ включают в себя одежду (комбинезон), средства защиты головы (шлем с лицевым экраном), средства защиты рук (перчатки и(или) рукавицы) и средства защиты ног (носки, бахилы и(или) ботинки), выполненные из электропроводящих материалов. При этом все элементы экранирующего комплекта должны быть электрически соединены, образуя по принципу «клетки Фарадея» замкнутую оболочку вокруг тела человека, препятствующую проникновению ЭМП, что должно обеспечивать снижение уровня воздействия ЭМП до безопасного в течение времени, определяемого назначением изделия. Основной характеристикой комплектов, которая определяет их свойства как СИЗ, является коэффициент экранирования (К э ) готового изделия, выражающий степень ослабления средством защиты уровня воздействия на человека вредного или опасного фактора.

Для защиты персонала электроустановок сверхвысокого напряжения применяются экранирующие комплекты от воздействия электрического поля промышленной частоты (ЭП ПЧ), которые должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.4.172-87 ССБТ «Комплект индивидуальный экранирующий для защиты от электрических полей промышленной частоты. Общие технические требования и методы контроля» [2] . Защита работающих от неблагоприятного влияния магнитного поля промышленной частоты (МП ПЧ) не обеспечивается применением СИЗ. В этом случае используются принципы защиты расстоянием и временем, а также техническим способом путем адекватных компоновок силового оборудования или применения пассивных или активных экранов.

Эффективность экранирования СИЗ ЭМП различных частотных диапазонов определяется путем испытаний. Испытаниям экранирующих комплектов предшествуют испытания экранирующих материалов, токсикологическая оценка с целью подтверждения нетоксичности тканей, определяются гигиенические свойства, а также стойкость к истиранию, разрывная нагрузка, другие механические характеристики [3]. Методика испытаний эффективности экранирующих комплектов для защиты человека от ЭП ПЧ изложена в ГОСТ 12.4.172-87 [2]. Защитные свойства комплектов проверяются в однородном поле плоского конденсатора по схеме испытательного стенда, изображенной на рис. 1.

Рис. 1. Схема стенда для испытания комплектов от воздействия ЭП ПЧ:

1 - источник высокого напряжения; 2 - электропроводящая пластина; 3 - комплект; 4 - электропроводящий манекен; 5 - провод; 6 - изолирующая подставка; 7 -заземляющая пластина

Испытательный манекен без комплекта устанавливаются на изолирующую подставку и соединяют с резистором. Включают источник питания и измеряют падение напряжения U на резисторе R. После отключения источник питания на манекен надевают комплект и заземляют его. Включают источник питания и измеряют падение напряжения U2 на резисторе R. Коэффициент экранирования защитного комплекта определяется по формуле (1):

K = ^{U 1} э    _{U 2}

СИЗ для защиты человека от неблагоприятного влияния ЭМП радиочастотного диапазона имеют конструктивное отличие от экранирующих комплектов, предназначенных для защиты от ЭП ПЧ. Оно заключается в том, что все элементы соединены между собой гальванически не при помощи контактных выводов, а поверхностями концевых участков одежды, перчаток и обуви (манжет рукавов и перчаток, голенищ ботинок, низа брюк комбинезона, шейной части экранирующего головного убора). Кроме того, шлем комплекта снабжен специальными электропроводящими клапанами для исключения проникновения ЭМП через зазоры между экранирующей тканью и лицевым экраном. Благодаря этому отличию и достигается эффективное экранирование от ЭМП более высоких частот. Для того, чтобы экран, создаваемый таким комплектом, был полностью непрерывным, а поверхность электропроводящего материала должна быть непроницаема для электромагнитных волн в широком частотном диапазоне, ячейка материала (сетки или ткани с нанесенным поверхностным электропроводящим слоем) должна иметь размер, достаточный для отражения или поглощения волн с длиной, соответствующей всему рабочему диапазону частот ЭМП.

Эффективность средств защиты от ЭМП радиочастотного диапазона (РЧ) определяется по степени ослабления интенсивности ЭМП, выражающейся коэффициентом экранирования по электрической составляющей в диапазоне частот 10 кГц до 300 МГц (2) и по плотности потока энергии в диапазоне частот от 300 МГц до 300 ГГц (3).

K э = 20log ^{E 1}

E ₂

где Е 1 – среднеквадратичное значение напряженности электрической составляющей ЭМП РЧ без комплекта, Е 2 – среднеквадратичное значение напряженности электрической составляющей ЭМП РЧ внутри комплекта.

K_э = 10log

ППЭ

ППЭ

где ППЭ 1 – среднеквадратичное значение плотности потока энергии ЭМП РЧ без комплекта, ППЭ 2 – среднеквадратичное значение плотности потока энергии ЭМП РЧ внутри комплекта.

Экранирующие комплекты от воздействия ЭМП РЧ должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 12.4.292-2013 ССБТ «Комплект экранирующий для защиты персонала от электромагнитных полей радиочастотного диапазона. Общие технические требования» [4] и ТР ТС 019/2011 «О безопасности средств индивидуальной защиты» [5] . Единые принципы и методики оценки эффективности СИЗ для защиты от ЭМП РЧ до настоящего времени не разработаны.

В соответствии с основным назначением СИЗ должно обеспечить защиту организма человека от неблагоприятного влияния ЭМП РЧ. В соответствии с этим оценка эффективности СИЗ должна быть направлена на оценку коэффициента экранирования защитного комплекта от ЭМП РЧ в трех точках, соответствующих областям расположению наиболее критичных органов: область головы, груди и паха. С другой стороны эти точки целесообразно рассматривать из-за конструктивных особенностей защитных ком- плектов в области соединения его компонент. Разработана методика, позволяющая осуществлять такие испытания. Для оценки экранирующих свойств защитного костюма используется испытательный стенд (рис. 2), позволяющий проводить измерения уровней интенсивности ЭМП РЧ без экранирующего комплекта и внутри него, а по полученным данным рассчитывать коэффициент экранирования для соответствующей частоты.

Рис. 2. Схема стенда для оценки эффективности СИЗ от ЭМП РЧ (положение измерительного зонда в точке №2)

Согласно представленной схеме, стенд включает манекен (М) из радиопразрачного материала без электропроводящих элементов, внутри которого размещается измерительный прибор (ИП) с широкополосным зондом (З) для работы с ЭМП РЧ, передающий регистрируемые данные по оптоволоконному кабелю (К) в компьютер (ПК), где происходит их запись и хранение. Манекен находится в области ЭМП РЧ, формируемого широкополосной антенной (А), на вход которой поступает мощность от аналогового генератора РЧ сигналов (Г). Измерительный прибор с зондом располагается последовательно в трех контрольных точках внутри манекена (голова – точка № 1, грудь – точка № 2 и пах – точка № 3), области которых соответствуют расположению основных жизненно важных органов и систем организма человека. В каждой точке внутри манекена измерения уровней ЭМП проводятся без защитного комплекта (фоновые уровни) и в защитном комплекте (уровни ослабленного ЭМП), причем для каждой точки манекен в комплекте располагается как лицом, так и спиной к источнику ЭМП РЧ. Каждое измерение проводится на фиксированном расстоянии от источника до манекена в течение 6 мин, затем по усредненным за этот промежуток данным рассчитывается коэффициент экранирования.

Выводы: полученные при использовании данной методики результаты оценки эффективности СИЗ позволяют определить степень пригодности к его использованию для обеспечения защиты работающих от неблагоприятного влияния ЭМП РЧ и дать рекомендации по дальнейшему совершенствованию конструкции защитного комплекта.