 |
В этом номере наша постоянная рубрика «вопрос-ответ» состоит из двух материалов, которые представляют собой подробные ответы на вопросы, касающиеся электромагнитной безопасности.
«После переезда в новый офис резко ухудшилось самочувствие всех членов коллектива. Госсанэпиднадзором было выявлено превышение уровня электромагнитного поля в несколько раз и выдано предписание о необходимости реконструкции системы электроснабжения здания. Полностью была заменена проводка, однако, как показали повторные замеры, уровень магнитного поля остался выше рекомендованных значений. Что делать дальше?» Эту тему рассматривает Виктор Сергеевич Петухов.
Многочисленные публикации в СМИ информируют нас о данных различных исследований, касающихся негативного влияния на состояние здоровья человека мощных радиопередающих устройств, линий электропередачи, трансформаторных подстанций, сотовых телефонов и т.п.
Но практически нигде не рассматривается проблема существенного воздействия на здоровье систем электроснабжения зданий, в помещениях которых мы проводим большую часть жизни.
 |
|
Электромагнитная экология
TN-C система – виновник ухудшения
Виктор Петухов, к.т.н., член IEEE, руководитель электротехнического отделения Центра электромагнитной безопасности, г. Москва
|
«Предполагается, что медицинские последствия, такие как заболевания раком, изменения в поведении, потеря памяти и многие другие состояния, включая рост числа самоубийств, являются результатом воздействия электромагнитных полей» (из обоснования Международной научной программы (1996–2005 гг.) Всемирной организации здравоохранения по биологическому воздействию ЭМП).
Казалось бы, причем здесь система электроснабжения здания? Каков физический механизм формирования воздействующего фактора? Сколь массово распространена потенциально опасная ситуация? И что делать для защиты от подобных негативных воздействий?
Постараемся разобраться с этими вопросами.
Причины появления магнитных полей
Степень вредоносности электромагнитных полей определяется интенсивностью, частотой электромагнитной волны, временем воздействия и другими факторами.
Применительно к электроустановкам зданий главным воздействующим фактором являются магнитные поля промышленной частоты (МП ПЧ).
Магнитное поле в окружающем пространстве создается током в проводниках. Таким образом, причина появления МП ПЧ вблизи силовых трансформаторов, электродвигателей и т. п. очевидна.
Более сложная ситуация с системой кабельных линий здания. Суммарный ток по линиям питания однофазных и трехфазных нагрузок тождественно равен нулю при любом распределении нагрузок по фазам, и магнитное поле, создаваемое протекающими в таких кабельных линиях токами в проложенных рядом друг с другом проводниках, также пренебрежимо мало.
Но если проложить фазные и нулевые рабочие проводники по разным трассам, в пространстве между ними возникает значительное по величине магнитное поле при тех же токах в проводниках.
Далее, если по тем или иным причинам (см. ниже) нулевой рабочий проводник имеет гальваническую связь с нулевыми защитными проводниками и/или металлоконструкциями здания, то часть тока с этого проводника уходит на РЕ-систему (возникает ток утечки). Возникающий при этом дисбаланс токов (неравенство нулю суммарного тока по кабельной линии) создает в окружающем пространстве постоянно присутствующее магнитное поле, медленно убывающее с увеличением расстояния от рассматриваемого кабеля.
Кроме того, наличие токов утечки в системе электроснабжения здания приводит к постоянному протеканию токов по металлоконструкциям и трубопроводным системам, что также является причиной увеличения уровней МП ПЧ.
Кто виноват?
Что является причиной появления токов утечки и как часто возникает вышеописанная ситуация?
- Выполнение электроустановки здания в соответствии с требованиями 6-го издания ПУЭ (4-проводная ТN-C система). При этом имеются множественные, приводящие к возникновению токов утечки, гальванические связи PEN-проводника с металлоконструкциями здания. То есть все здания с электроустановками по TN-C системе в той или иной степени изначально подвергнуты электромагнитному загрязнению магнитными полями промышленной частоты.
- Ожидалось, что введение в действие требований 7-го издания ПУЭ позволит законодательно поэтапно устранить сложившуюся ситуацию. К сожалению, этого не произошло. Действительно, п. 543.2.5 ГОСТ Р 50571.10-96 гласит: «Использование СПЧ (сторонних проводящих частей) в качестве PEN-проводников запрещено». В то же время п. 1.7.133 7-го издания ПУЭ в дословной формулировке «Не допускается использование сторонних проводящих частей в качестве единственного PEN-проводника» одним – единственным словом (безусловно, обоснованным с точки зрения обеспечения электробезопасности) не ставит токи утечки вне закона со всеми вытекающими отсюда последствиями (включая невозможность применения устройств защитного отключения).
- Распространено мнение, что при равномерной нагрузке в цепях трехфазного переменного тока ток в нулевом проводе отсутствует. Это действительно справедливо для линейных электропотребителей (электродвигатели, нагреватели, лампы накаливания и т.п.)
На самом деле ситуация намного сложнее. Дело в том, что для широко распространенных в настоящее время нелинейных электропотребителей (компьютеры и файл-серверы, компьютерная периферия, мониторы, лазерные принтеры, блоки бесперебойного питания (UPS), копировальные аппараты и факсы; газоразрядные лампы, бытовая аудио- и видеотехника и т.п.) характерно присутствие высших гармоник в форме кривой потребляемого тока.
В этом случае гармоники тока, кратные трем, алгебраически складываются в нулевом рабочем проводнике, в результате чего ток в последнем превышает ток в фазных проводниках (до 1,7 раз) даже при абсолютном равенстве нагрузок по фазам. Соответственно ток утечки линий питания компьютерных нагрузок (а значит, и загрязнение МП высших гармоник промышленной частоты) будет значительно выше по сравнению со случаем питания по той же сети линейных электропотребителей [1].
- Постоянно встречающиеся на практике и повторяющиеся ошибки монтажа нулевых рабочих и нулевых защитных проводников, так же как и повреждения изоляции нулевых рабочих проводников [2].
Наличие токов утечки в электроустановках зданий приводит не только к вышеуказанным экологическим, но и к другим проблемам – например, к сложностям с обеспечением электромагнитной совместимости технических средств.
Что делать
На наш взгляд, пути выхода из сложившейся ситуации могут быть следующими:
- Признать факт существования серьезной проблемы значительного превышения уровня магнитных полей промышленной частоты в системах электроснабжения зданий.
- Внести необходимую коррекцию в формулировку п. 1.7.133 7-го издания ПУЭ.
- Выполнять поэтапную реконструкцию электроустановок зданий, выполненных по TN-C системе. При невозможности выполнения таких мероприятий в полном объеме, выполнять работы по измерению уровней магнитных полей промышленной частоты в местах длительного пребывания людей, с последующим проведением работ по устранению токов утечки по кабельным линиям с максимальными значениями последних.
- При выполнении электромонтажных работ во вновь строящихся и капитально реконструируемых зданиях выполнять инструментальный контроль отсутствия ошибок монтажа, приводящих к появлению токов утечки.
- В целях выполнения современных требований по обеспечению электро- и пожаробезопасности, а также недопущения возникновения токов утечки в процессе эксплуатации электроустановок, в обязательном порядке применять устройства защитного отключения (УЗО).
Литература
- Григорьев О. А., Петухов В. С., Соколов В. А., Красилов И. А. Высшие гармоники в сетях электроснабжения 0,4 кВ // Новости ЭлектроТехники. – 2002. – № 6(18). – 2003. – № 1(19).
- Петухов В. С., Соколов В. А., Меркулов А. В. Токи утечки в электроустановках зданий // Новости ЭлектроТехники. – 2003. – № 5(23).
В следующем номере журнала автор подробно остановится на причинах негативных воздействий МП ПЧ на состояние здоровья человека и расскажет о конкретных способах решения этой проблемы.
| 
|
