Санитарная зона ЛЭП. Влияние электромагнитных полей на человека. Высоковольтная линия электропередач рядом с домом Вред высоковольтных линий возле дома

Наше предприятие ООО "Схид-будконструкция", Украина, занимается производством различных металлических изделий, траверс для железобетонных опор линий электропередач, металлоконструкций стальных опор ЛЭП.

Линии электропередач при работе создают в прилегающем пространстве электрическое и магнитное поля промышленной частоты. Расстояние, на которое распространяются электромагнитные поля от проводов линии достигает десятков метров. Дальность распространение электромагнитного поля зависит от величины напряжения ЛЭП (цифра, обозначающая класс напряжения стоит в названии ЛЭП - например ЛЭП 220 кВ), чем выше напряжение - тем больше зона повышенного уровня электромагнитного поля, при этом размеры зоны не изменяются в течении времени работы ЛЭП.

Дальность распространения магнитного поля ЛЭП зависит от величины протекающего тока или от нагрузки линии. Поскольку нагрузка ЛЭП может неоднократно изменяться как в течении суток, так и с изменением сезонов года, размеры зоны повышенного уровня электромагнитного поля также меняются.

Влияние ЛЭП на здоровье человека

Электромагнитные поля ЛЭП являются очень сильными факторами влияния на состояние всех биологических объектов, попадающих в зону их воздействия. Например, в зоне наибольшего действия электрического поля, вблизи высоковольтных опор ЛЭП и траверс ЛЭП у насекомых проявляются изменения в поведении: так у пчел фиксируется повышенная агрессивность, беспокойство, снижение работоспособности и продуктивности, склонность к потере маток; у жуков, комаров, бабочек и других летающих насекомых наблюдается изменение поведенческих реакций, в том числе изменение направления движения в сторону с меньшим уровнем поля. У растений часто встречаются аномалии развития - меняются формы и размеры цветков, листьев, стеблей, появляются лишние лепестки.

Специфическая особенность эксплуатации ЛЭП связаны с действием на окружающую среду комплексом биологических факторов электромагнитной природы включающей в себя:

Переменных электромагнитный потенциал на проводе;

Электрические токи утечки;

Электрические токи заземления в почве;

Коронный разряд;

Ионизирующее излучение;

Под линией электропередачи, которые распространяются на многие сотни километров, отводится большая земля, называемая "полосой отчуждения".

Влияние электромагнитного поля на организм человека

На организм человека влияет длительное пребывания в зоне ЛЭП. Кратковременное облучение в течение нескольких минут способно повлиять только на гиперчувствительных людей или у больных некоторыми видами аллергии. Например, хорошо известны работы английских ученых в начале 90-х годов показавших, что у ряда аллергиков по действием электромагнитного поля ЛЭП развивается реакция организма по типу эпилептической. При продолжительном пребывании (месяцы - годы) человека в электромагнитном поле ЛЭП могут развиваться заболевания преимущественно сердечно-сосудистой и нервной систем организма человека. В последние годы в числе отдаленных последствий часто называются онкологические заболевания людей.

Наибольшее влияние электрическое поле ЛЭП оказывает на человека в обуви, изолирующей его от земли. В этом случае на изолированном от земли проводящем теле человека наводится потенциал, зависящий от соотношения емкости тела на землю и на провода ЛЭП. Чем меньше емкость на землю (чем толще, например, подошва обуви), тем больше наведенный потенциал, который может составлять несколько киловольт и даже достигать 10 кВ.

Исходя из конструктивных особенностей линии электропередачи (провисания провода) наибольшее влияние электромагнитного поля на человека проявляется в середине пролета, где напряженность для линий сверх - и ультравысокого напряжения на уровне человеческого роста составляет 5 - 20 кВ/м и выше в зависимости от класса напряжения и конструкции линии.

У опор ЛЭП, где высота подвеса проводов наибольшая и сказывается экранирующее влияние опор, напряженность поля наименьшая. Так как под проводами ЛЭП могут находиться люди, животные, транспорт, то возникает необходимость оценки возможных последствий длительного и кратковременного пребывания людей в зоне ЛЭП, в электрическом поле различной напряженности.

В опытах, проведенных многими исследователями, обнаружено четкое пороговое значение напряженности электромагнитного поля ЛЭП, при котором наступает разительное изменение реакции организма человека. Значение определено равным 160 кВ/м, меньшая напряженность электромагнитного поля сколько-нибудь заметного вреда человеку не наносит.

Напряженность электромагнитного поля в зонах опор ЛЭП 750 кВ на высоте человеческого роста примерно в 5-6 раз меньше опасных значений. Выявлено неблагоприятное воздействие электрического поля промышленной частоты на организм людей, обслуживающий опоры ЛЭП и подстанции ОРУ напряжением 500 кВ и выше; при напряжении 380 и 220 кВ это действие выражено слабо. Но при всех напряжениях действие поля высокой частоты на организм человека зависит от продолжительности нахождения в нем.

На основании проведенных исследований разработаны санитарные нормы и правила, где указываются минимально допустимые расстояния расположения жилых построек от стационарных излучающих объектов, как, например, опоры линий электропередач . Эти нормы предусматривают также и максимально допустимые (предельные) уровни электромагнитного излучения для других энергоопасных объектов. В ряде случаев, для защиты человека применяются громоздкие металлические экраны, в виде листов, сеток и других приспособлений.

Санитарные нормы ЛЭП

Исследования влияния электромагнитных полей промышленной частоты (ЭМП ПЧ) на человека, выполненные в СССР в 60-70х годах, ориентировались в основном на действие электрической составляющей, поскольку экспериментальным путем значимого воздействия магнитной составляющей не было обнаружено. В 70-х годах для населения по ЭП ПЧ были введены в действие жесткие нормативы и по настоящее время являющиеся одними из самых жестких в мире. Они изложены в Санитарных нормах и правилах "Защита населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты" № 2971-84. В соответствии с этими санитарными нормами проектируются и строятся все объекты электроснабжения.

Однако, в настоящее время, многочисленные исследования ученых в различных странах показали, что слабые электромагнитные поля (ЭМП), мощность которых измеряется тысячными долями Ватт, не менее опасны для человека, а в ряде случаев и более опасны, чем электромагнитные излучения ЛЭП большой мощности. Ученые объясняют это тем, что интенсивность слабых электромагнитных полей соизмерима с интенсивностью излучений самого человеческого организма, его внутренней энергетики, которая формируется в результате функционирования всех систем и органов, включая клеточный уровень. Такими низкими (нетепловыми) интенсивностями характеризуются излучения электронных бытовых приборов, имеющихся сегодня в каждом доме. Это, главным образом, компьютеры, телевизоры, мобильные телефоны, СВЧ-печи и т.п. Они то и являются источниками вредных для человека, т.н. техногенных ЭМИ, которые обладают свойством накапливаться в организме людей, нарушая при этом его биоэнергетическое равновесие, и в первую очередь, т.н. энергоинформационный обмен (ЭНИО). А это, в свою очередь, влияет на нормальное функционирование основных систем организма человека. Многочисленные исследования в области влияния электромагнитных полей на человека позволили определить, что наибольшее влияние электромагнитные поля оказывают на нервную, иммунную, эндокринную и половую системы организма. Облучение ЭМП в условиях длительного многолетнего воздействия на человека может привести к развитию отдаленных последствий для организма, включая дегенеративные процессы центральной нервной системы человека, рак крови (лейкозы), опухоли мозга, гормональные заболевания и др.

Сегодня не для кого не секрет, что магнитное поле считается наиболее опасным для здоровья человека, однако предельно допустимая величина магнитного поля для населения в России и Украине не нормируется. Причина одна - нет денег для исследований и разработки норм. Большая часть трасс опор ЛЭП в Украине строилась без учета этой опасности.

На основании массовых эпидемиологических обследований населения, проживающего в условиях облучения магнитными полями ЛЭП как безопасный или "нормальный" уровень для условий продолжительного облучения, не приводящий к онкологическим заболеваниям, независимо друг от друга шведскими и американскими специалистами рекомендована величина плотности потока магнитной индукции 0,2 - 0,3 мкТл.

Защита человека от электромагнитных полей ЛЭП

Основной принцип защиты здоровья человека от электромагнитного поля ЛЭП состоит в установлении санитарно-защитных зон для линий электропередачи и снижением напряженности электрического поля в жилых зданиях и в местах возможного продолжительного пребывания людей путем применения защитных экранов.

Согласно нормам пребывание человека без средств защиты в электрическом поле напряженностью до 5 кВ/м включительно может быть сколь угодно длительным. Для ЛЭП 500 кВ напряженность поля 5 кВ/м достигается под проводами, находящимися на высоте менее 15 м от поверхности земли, а напряженность поля 10 кВ/м - под проводами, находящимися на высоте менее 8 м.

Под линиями в труднодоступной местности (например, болота, горные склоны) допускается напряженность электрического поля 20 кВ/м; для ненаселенной местности - 15 кВ/м, в местах пересечений с дорогами - 10 кВ/м и для населенной местности, где под линиями могут часто находиться люди - 5 кВ/м. Кроме того, нормируется допустимая напряженность на границах жилых застроек - 1,5 кВ/м, при этом допускается пребывание человека в течение всей жизни. Следует заметить, что указанные значения напряженности поля определяются на уровне головы человека (1,8 м. над поверхностью земли).

Границы санитарно-защитных зон для ЛЭП которых на действующих линиях определяются по критерию напряженности электрического поля - 1 кВ/м.

Для воздушных высоковольтных линий электропередачи (ВЛ) устанавливаются санитарно-защитные зоны ЛЭП по обе стороны от проекции на землю крайних проводов ВЛ. Эти зоны определяют минимальные расстояния до ближайших жилых, производственных и непроизводственных зданий и сооружений.

Санитарные зоны ЛЭП согласно СН № 2971-84

Напряжение
Размер санитарной (охранной) зоны	2 м	10 м	15 м	20 м	25 м	30 м	40 м

К размещению опор ВЛ ультравысоких напряжений (750 и 1150 кВ) предъявляются дополнительные требования по условиям воздействия электрического поля на человека. Так, ближайшее расстояние от оси проектируемых трасс опор ВЛ 750 и 1150 кВ до границ населенных пунктов должно быть, как правило, не менее 250 и 300 м соответственно.

Как определить напряжения опоры ЛЭП? Лучше всего обратиться в местное энергетическое предприятие, но можно попробовать визуально, хотя не специалисту это сложно:

330 кВ - 2 провода на траверсах опор ЛЭП, 500 кВ - 3 провода на траверсах ЛЭП, 750 кВ - 4 провода. Ниже 330 кВ по одному проводу на фазу, определить можно только приблизительно по числу изоляторов в гирлянде: 220 кВ 10 -15 шт., 110 кВ 6-8 шт., 35 кВ 3-5 шт., 10 кВ и ниже - 1 шт.

Допустимые уровни воздействия электрического поля

ПДУ, кВ/м	Условия облучения электрическим полем
0,5	внутри жилых зданий
1,0	на территории зоны жилой застройки
5,0	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 и сельских населенных пунктов в пределах черты этих пунктов) а также на территории огородов и садов;
10,0	на участках пересечения воздушных линий электропередачи с автомобильными дорогами 1 – IV категорий;
15,0	в ненаселенной местности (незастроенные местности, хотя бы и часто посещаемые людьми, доступные для транспорта, и сельскохозяйственные угодья);
20,0	в труднодоступной местности (недоступной для транспорта и сельскохозяйственных машин) и на участках, специально выгороженных для исключения доступа населения.

В пределах санитарно-защитной зоны ВЛ запрещается:

• строить жилые и общественные здания и сооружения;
• устраивать площадки для стоянки и остановки всех видов транспорта;
• размещать предприятия по обслуживанию автомобилей и склады нефти и нефтепродуктов;
• производить операции с горючим, выполнять ремонт машин и механизмов;
• осуществлять всякого рода горные, взрывные, мелиоративные работы, производить посадку деревьев, полив сельскохозяйственных культур;
• загромождать подъезды и подходы к опорам ВЛ;
• устраивать спортивные площадки, стадионы, остановки транспорта, проводить любые мероприятия, связанные с большим скоплением людей.

Проведение необходимых мероприятий в охранной зоне ЛЭП может выполняться только при получении письменного разрешения на производство работ от предприятия (организации), в ведении которых находятся эти сети. Использование территорий, находящихся в зоне ЛЭП, регулируется новыми Правилами установления охранных зон объектов электросетевого хозяйства и особых условий использования земельных участков, расположенных в границах таких зон.

Территории санитарных зон ЛЭП разрешается использовать как сельскохозяйственные угодья, однако рекомендуется выращивать на них культуры, не требующие ручного труда человека.
В случае, если на каких-то участках напряженность электрического поля за пределами санитарно-защитной зоны окажется выше предельно допустимой 0,5 кВ/м внутри здания и выше 1 кВ/м на территории зоны жилой застройки (в местах возможного пребывания людей), должны быть приняты меры для снижения напряженности. Для этого на крыше здания с неметаллической кровлей размещается практически любая металлическая сетка, заземленная не менее чем в двух точках В зданиях с металлической крышей достаточно заземлить кровлю не менее чем в двух точках. На приусадебных участках или других местах пребывания людей напряженность поля промышленной частоты может быть снижена путем установления защитных экранов, например это железобетонные, металлические заборы, тросовые экраны, деревья или кустарники высотой не менее 2 м.

Биологическое влияние электрических и магнитных полей на организм людей и животных достаточно много исследовалось. Наблюдаемые при этом эффекты, если они и возникают, до сих пор не ясны и трудно поддаются определению, поэтому эта тема остается по-прежнему актуальной.

Магнитные поля на нашей планете имеют двоякое происхождение - естественное и антропогенное. Естественные магнитные поля, так называемые магнитные бури, зарождаются в магнитосфере Земли. Антропогенные магнитные возмущения охватывают меньшую территорию, чем природные, зато их проявление значительно интенсивнее, а следовательно, приносит и более ощутимый ущерб. В результате технической деятельности человек создает искусственные электромагнитные поля, которые в сотни раз сильнее естественного магнитного поля Земли. Источниками антропогенных излучений являются: мощные радиопередающие устройства, электрифицированные транспортные средства, линии электропередачи.

Один из наиболее сильных возбудителей - токи промышленной частоты (50 Гц). Так, напряженность электрического поля непосредственно под линией электропередачи может достигать нескольких тысяч вольт на метр почвы, хотя из-за свойства снижения напряженности почвой уже при удалении от линии на 100 м напряженность резко падает до нескольких десятков вольт на метр.

Исследования биологического воздействия электрического поля обнаружили, что уже при напряженности 1 кВ/м оно оказывает неблагоприятное влияние на нервную систему человека, что в свою очередь ведет к нарушениям эндокринного аппарата и обмена веществ в организме (меди, цинка, железа и кобальта), нарушает физиологические функции: ритм сердечных сокращений, уровень кровяного давления, активность мозга, ход обменных процессов и иммунную активность.

Начиная с 1972 г. появились публикации, в которых рассматривалось влияние на людей и животных электрических полей с величинами напряженности более 10 кВ/м.

Пропорциональна току и обратно пропорциональна расстоянию; напряженность электрического поля пропорциональна напряжению (заряду) и обратно пропорциональна расстоянию. Параметры этих полей зависят от класса напряжения, конструктивных особенностей и геометрических размеров высоковольтной ЛЭП. Появление мощного и протяженного источника электромагнитного поля приводит к изменению тех естественных факторов, при которых сформировалась экосистема. Электрические и магнитные поля могут индуцировать поверхностные заряды и токи в теле человека.

Исследования показали, что максимальный ток в теле человека, индуцированный электрическим полем, намного выше, чем ток, вызванный магнитным полем. Так, вредное воздействие магнитного поля проявляется лишь при его напряженности около 200 А/м, что бывает на расстоянии 1-1,5 м от проводов фазы линии и опасно только для обслуживающего персонала при работах под напряжением. Это обстоятельство позволило сделать вывод об отсутствии биологического влияния магнитных полей промышленной частоты на людей и животных, находящихся под ЛЭП Таким образом, электрическое поле ЛЭП является главным биологически действенным фактором протяженной электропередачи, который может оказаться барьером на пути миграции движения разных видов водной и сухопутной фауны.

Исходя из конструктивных особенностей электропередачи (провисания провода) наибольшее влияние поля проявляется в середине пролета, где напряженность для линий сверх - и ультравысокого напряжения на уровне роста человека составляет 5 - 20 кВ/м и выше в зависимости от класса напряжения и конструкции линии.

У опор, где высота подвеса проводов наибольшая и сказывается экранирующее влияние опор, напряженность поля наименьшая. Так как под проводами ЛЭП могут находиться люди, животные, транспорт, то возникает необходимость оценки возможных последствий длительного и кратковременного пребывания живых существ в электрическом поле различной напряженности.

Наиболее чувствительны к электрическим полям копытные животные и человек в обуви, изолирующей его от земли. Копыто животных также является хорошим изолятором. Наведенный потенциал в этом случае может достигать 10 кВ, а импульс тока через организм при касании к заземленному предмету (ветке куста, травинке) 100 - 200 мкА. Такие импульсы тока безопасны для организма, но неприятные ощущения заставляют копытных животных избегать трассы высоковольтных ЛЭП в летнее время.

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 плотностью 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 Еm ах == 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

Для здоровья человека проблема состоит в определении связи между плотностью тока, наведенного в тканях, и магнитной индукцией внешнего поля, В. Вычисление плотности тока

осложняется тем, что его точный путь зависит от распределения проводимости у в тканях тела.

Так, удельную проводимость мозга определяют у=0,2 см/м, а сердечной мышцы у=0,25 см/м. Если принять радиус головы 7,5 см, а сердца 6 см, то произведение yR получается одинаковым в обоих случаях. Поэтому можно давать одно представление для плотности тока на периферии сердца и мозга.

Определено, что безопасная для здоровья магнитная индукция составляет около 0,4 мТл при частоте 50 или 60 Гц. В магнитных полях (от 3 до 10 мТл, f =10 - 60 Гц) наблюдалось возникновение световых мерцаний, аналогичных тем, которые возникают при надавливании на глазное яблоко.

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

c различными коэффициентами к для области мозга и сердца.

Значение к=3-10 -3 см/Гцм.

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.

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

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

Ознакомимся с основными результатами исследований биологических влияний электрических и магнитных полей, проведенных советскими и зарубежными учеными.

Влияние электрических полей на персонал

Во время исследований на верхней части предплечья каждого рабочего закрепляли интегрирующий дозиметр. Установлено, что у рабочих на высоковольтных линиях среднее значение дневной экспозиции составило от 1,5 кВ/(м-ч) до 24 кВ/(м-ч). Максимальные значения отмечены в очень редких случаях. Из полученных данных исследования можно сделать вывод об отсутствии заметной взаимосвязи между экспозицией в полях и общим состоянием здоровья людей.

Воздушные ЛЭП и рак у детей

В жилых помещениях может создаваться бытовым электрооборудованием и электропроводкой, внешними подземными кабелями, а также воздушными ЛЭП. Исследуемые и контрольные объекты группировали в интервалах 25 м до воздушной ЛЭП, причем степень риска на расстоянии более 100 м от линии была принята за единицу.

Полученные результаты не подтверждают гипотезы о том, что магнитные поля промышленной частоты влияют на возникновения рака у детей.

Электростатическое влияние на волосяной покров человека и животных

Исследования проводились в связи с гипотезой о том, что влияние поля, ощущаемое поверхностью кожи, вызвано действием электростатических сил на волосы. В результате получено, что при напряженности поля в 50 кВ/м испытуемый ощущал зуд, связанный с вибрацией волос, что зарегистрировано специальными приборами.

Влияние электрического поля на растения

Опыты проводились в специальной камере в неискаженном поле с напряженностью от 0 до 50 кВ/м. Было выявлено небольшое повреждение ткани листьев при экспозиции от 20 до 50 кВ/м, зависящее от конфигурации растения и первоначального содержания влаги в нем. Омертвление ткани наблюдалось в частях растений с острыми краями. Толстые, с гладкой закругленной поверхностью растения не повреждались при напряженности 50 кВ/м. Повреждения являются следствием короны на выступающих частях растений. У наиболее слабых растений повреждения наблюдались уже через 1 - 2 ч после экспозиции. Важно, что у сеянцев пшеницы, имеющих очень острые концы, корона и повреждения были заметны при сравнительно низкой напряженности, равной 20 кВ/м. Это был самый низкий порог появления повреждений в исследованиях.

Наиболее вероятный механизм повреждения ткани растений - тепловой. Поражение ткани появляется тогда, когда напряженность поля становится достаточно высокой, чтобы вызвать коронирование, и через кончик листка течет ток короны высокой плотности. Тепло, выделяемое при этом на сопротивлении ткани листа, приводит к гибели узкого слоя клеток, которые сравнительно быстро теряют воду, высыхают и сжимаются. Однако этот процесс имеет предел и процент высохшей поверхности растения невелик.

Влияние электрического поля на животных

Исследования проводились по двум направлениям: изучение на уровне биосистемы и изучение порогов обнаруженных влияний. Среди цыплят, помещенных в поле с напряженностью 80 кВ/м, отмечалась прибавка массы, жизнеспособность, низкая смертность. Порог восприятия поля измерялся на домашних голубях. Было показано, что голуби обладают каким-то механизмом для обнаружения электрических полей малой напряженности. Генетических изменений не наблюдалось. Отмечено, что животные, пребывающие в электрическом поле большой напряженности, могут испытывать мини-шок из-за посторонних факторов, зависящих от условий эксперимента, которые могут привести к некоторому беспокойству и возбуждению испытываемых.

В ряде стран имеются нормативные документы, ограничивающие предельные значения напряженности поля в зоне трасс воздушных ЛЭП. Максимальная напряженность 20 кВ/м была рекомендована в Испании, и такое же значение рассматривается в настоящее время как предельное в Германии.

Общественная осведомленность о влиянии электромагнитного поля на живые организмы продолжает расти, и некоторый интерес и беспокойство в связи с этим влиянием будут приводить к продолжению соответствующих медицинских исследований, особенно на людях, проживающих вблизи воздушных линий электропередачи.

Еще больше информации по этой теме:

В. И. Чехов "Экологические аспекты передачи электроэнергии" ( )

В книге дана общая характеристика влияния воздушных линии электропередачи на окружающую среду. Рассматриваются вопросы расчета максимальной напряженности электрического поля под линией переменного тока и методы его уменьшения, отторжения земель под трассу линии, воздействия электромагнитного поля на людей, животный и растительный мир возникновения радио - и акустических шумов. Рассмотрены особенности воздействия на окружающую среду линий постоянного тока и кабельных линий сверхвысокого напряжения.

Смотрите также по этой теме:

Многие, наверное, знают о том, что вокруг линии электропередач происходит ионизация воздуха с образованием озона во вредной концентрации и окислов азота. Про особенности воздуха под высоковольтными линиями нам напоминает его специфический привкус. Однако о том, что ЛЭП является также источником электросмога нам не напоминает ничего. В то же время, исследование показывают, что жизнь рядом ЛЭП может приводить к печальным последствиям, не только из-за токсических газов, но и из за воздействия магнитного поля ЛЭП.

Основы электротехники

Так как затронутая тема может быть интересна и людям без технического образования, то начнем материал с ликбеза. Напомним, что линии электропередач характеризуются тремя параметрами - током, напряжением и частотой.

Ток измеряется в амперах и характеризует количество электричества, протекающее через провод. Наши домашние провода обычно рассчитаны на максимальный ток 10-16 А. Что же касается высоковольтных проводов, то они могут быть рассчитаны на токи до 2500 А.

Напряжение измеряется в вольтах. Оно характеризует потенциал источника. Если провести аналогию с водоснабжением, то напряжение аналогично давлению воды на заглушку крана, а ток - аналогичен количеству воды при открытой заглушке. Домашняя сеть переменного тока, как известно, имеет напряжение 220-230 В. Что же касается длинных магистралей, то они работают на более высоких напряжениях. Это позволяет передавать требуемое количество электроэнергии с меньшей силой тока, и, как следствие, снизить потери передаваемой энергии в проводах. Поэтому чем длиннее линия, тем под более высоким напряжением она работает. И поэтому неудивительно, что самая высоковольтная линия электропередачи (ЛЭП) была построена именно в Советском Союзе. Это ЛЭП Итат - Барнаул - Экибастуз - Кокшетау - Костанай - Челябинск общей протяженностью 2350 км с проектным напряжением 1150 кВ. Правда, после распада СССР в эксплуатации осталась только часть российского участка ЛЭП, который сейчас работает под напряжением 500 кВ.

Трансформаторная подстанция.

Частота тока характеризует продолжительность времени, за который переменный ток проходит один колебательный цикл - то есть, изменения амплитуды и направления движения.

Для сетей постоянного тока эта характеристика неактуальна. Но по линиям электропередач в подавляющем большинстве случаев передают переменный ток промышленной частоты - 50 Гц., благо такой ток значительно легче преобразовывать по напряжению. Для этого предназначены всем нам известные трансформаторные станции.

Как формируются поля

Электрическое поле существует везде, где есть электрические заряженные тела, например оно появляется при включении устройства в розетку, даже если само устройство выключено. А когда устройство включается появляется контур, по которому идет ток, и к электрическому полю добавляется магнитное. Такие же контуры представляют собой и ЛЭП. Так как они работают на частоте 50 Гц, то формируемые ими поля, электрическое и магнитное, также меняются с частотой 50 Гц. По своим свойствам эти поля отчасти схожи, в частности, оба они быстро ослабевают с увеличением расстояния от источника. Но на экранирование они реагируют очень по-разному: электрические поля экранируются достаточно просто, в то время как магнитные поля проникают практически через любые материалы - их экранирование возможно только с помощью специальных металлических сплавов и толстой алюминиевой фольги, и то лишь частичное.

Три фазы переменного тока

Три фазы переменного тока.

В сетях переменного тока промышленной частоты используется трехфазный ток. То есть контур создается тремя проводниками, пропускающими ток в трех разных фазах

В каждом из проводников ток сдвинут на одну треть периода частоты. Подключить три проводника к трем фазам источника (R,S и T) можно шестью разными способами. Если поблизости нет другого такого же контура, то все 6 комбинаций будут генерировать магнитное поле одинаковой мощности. Однако если два таких контура окажутся поблизости друг от друга, то их магнитные поля могут взаимно усиливаться или ослабляться. Результат зависит от сочетания выбранных вариантов подключения проводников в каждом из контуров. Учитывая что магнитное поле почти не экранируется, оптимальный подбор фаз является самым эффективным способом его уменьшения. Для оптимизации используются специальные моделирующие программы, учитывающие характеристики ЛЭП.

Магнитное поле воздушных ЛЭП

Интенсивность магнитного поля линий электропередач измеряется с микротеслах (мкТ). Чем более высоковольтные линии, тем на бо льшие объемы передаваемой энергии они рассчитаны и тем более сильное магнитное поле они генерируют при расчетной нагрузке. Надо учитывать, что фактическая загрузка ЛЭП зависит от уровня промышленного и бытового потребления тока в текущий момент и сильно колеблется в зависимости от времени суток, времени года и дня недели. Часто она сильно ниже расчетной. Вместе с передаваемой мощностью колеблется и уровень магнитного поля, поэтому его разовое измерение мало информативно.

Электрическое поле воздушных ЛЭП

В отличие от тока, напряжение в ЛЭП, формирующее электрическое поле, остается практически постоянным, его величина измеряется в единицах В/м. Его уровень зависит от уровня напряжения, которое в ЛЭП постоянно.

Под линией 380 КВ при стандартной высоте опор уровень электрического поля составляет до 5 КВ/м., под линией 220 кВ - до 3кВ/м для линий 110 к В до 700 В/м и для линий 50 кВ до 400 В/м. Кроме того, электрическое поле ослабевает с расстоянием, и, в отличие от магнитного, ослабляется любыми материалами с низкой проводимостью, такими как кусты, деревья или стены зданий. Экранирования стен обычно достаточно, чтобы снизить уровень электрического поля внутри здания на 90 и более процентов.

Магнитные поля от подземных кабелей

Схематическое изображение закладки подземного кабеля.

В то время, как магистральные междугородние линии проходят по воздуху, местные распределительные линии сейчас, в основном, прокладываются под землей, по крайней мере в крупных городах.

При воздушных инсталляциях роль изолятора между проводами играет воздух, и расстояние рассчитывается таким образом, чтобы исключить электрический пробой между проводами.

Но в случае подземной прокладки проводники хорошо изолированы и могут располагаться ближе друг к другу. Один из результатов более близкого расположения - возможность лучшей взаимной компенсации магнитных полей. Это означает, что по сравнению с воздушными линиями магнитные поля от подземных линий быстрее ослабляются в боковых направлениях, хотя на участках, расположенных прямо надо проводами, магнитное поле будет такой же силы, как и от воздушных линий.

Что же касается электрического поля, то оно полностью экранируется оплеткой кабелей и землей. Технически можно было бы завести под землю и магистральные линии, но совокупная стоимость такого решения делает его нереалистичным.

Если же принять внимание слабую возможность экранирования магнитного поля, то становится ясно, что именно оно может нести основную угрозу нашему здоровью при постоянном пребывании вблизи ЛЭП, но об этом мы поговорим в следующей части.

О существовании невидимых глазу волн в атмосфере Земли человечеству известно давно. Есть два пути их возникновения – естественный и антропогенный. В первом случае электромагнитные волны появляются вследствие магнитных бурь, а во втором – в результате деятельности человека. Ярким примером антропогенного источника таких волн могут служить ЛЭП – высоковольтные линии электропередач на железобетонных столбах (тут ) – это удобный и относительно несложный в реализации способ передачи электроэнергии на большие расстояния. Но так ли безобиден этот способ, как его представляют энергетики? Попробуем разобраться.

Вредно ли жить рядом с ЛЭП?

Исследования в области влияния электромагнитных полей на организм человека не прекращаются уже несколько десятилетий. До сих пор доподлинно неизвестно, насколько использование электрической энергии выгодно с точки зрения экологии. Точнее, безопасность бытового электричества для людей и животных доказать удалось, а вот с промышленными электросетями все обстоит сложнее. Токи промышленной частоты (50 Гц) – один из наиболее сильных источников электромагнитных колебаний.

Согласно исследованиям западных ученых, проживание в непосредственной близости от линий электропередач может привести к проблемам со здоровьем в будущем, причем во многом это связано именно с магнитным полем. Исследователи выяснили, что условно безопасный порог плотности магнитного потока равен 0,1 микротеслы. Из-за этого у людей, проживающих рядом с ЛЭП, могут возникать неприятные ощущения при касании заземленных предметов – внешних стен зданий, уличной мебели и т.д. Недавно стало известно, что для предотвращения пагубных последствий, вызываемых магнитным полем, необходимо находиться на расстоянии около 800 метров от высоковольтной линии. Это значит, что оптимальное и безопасное расстояние от жилых домов до ЛЭП должно составлять не менее 1 км.

Вердикт еще не вынесен

Тем не менее, существуют некоторые факторы, усложняющие принятие окончательного решения. Так, например, в 2012 году учеными было установлено, что индивидуальная реакция на электромагнитное поле у людей, проживающих на одной территории сильно различается. Это значит, что чувствительность организма к внешним воздействиям обусловлена не только возрастом и видом деятельности, но и рядом других причин, над которыми специалистам еще предстоит потрудиться.

Вывод

Итак, делать однозначные заявления за или против жизни рядом с ЛЭП рано – у исследователей еще слишком мало сведений о природе электричества и его влиянии на организм. Однако, кое-что известно уже сейчас: при выборе жилья стоит руководствоваться его местоположением относительно электросети и выбирать варианты, расположенные на расстоянии более 1 км от них.

В СССР магнитная составляющая излучения высоковольтных ЛЭП вообще не учитывалась в нормативах безопасности. Разрешалось и строительство в зоне ЛЭП, и проживание. Допустимые в России с 2007 года показатели магнитного излучения сегодня в десятки раз выше аналогичных стандартов в Скандинавии и ряде других европейских стран.

Большинство опрошенных БН экспертов советует взвесить и даже провести некоторые измерения, прежде чем купить или строить новое жилье рядом с ЛЭП.

Взгляд в историю

Как ни странно, человечество гораздо лучше осведомлено о безопасных уровнях радиации, чем о критических уровнях электромагнитного излучения. Высоковольтные ЛЭП - это именно источники электромагнитного поля промышленной частоты - 50 Гц. Их провода - своего рода антенны для радиоволн огромной длины - 6 млн м, эти волны именуют «мегаметровыми». Для сравнения: радиостанции FM-диапазона вещают на волнах длиной в несколько метров, а сотовые сети стандарта GSM используют дециметровые волны.

В СССР допустимые нормативы учитывали только электрическую составляющую поля, а воздействие на человеческий организм магнитной составляющей вообще не оценивалось.

Покупка жилья на вторичном рынке: какие существуют риски? Приобретая квартиру, комнату или дом на вторичном рынке, необходимо досконально проверить историю >> С электрической напряженностью электрического поля проблем как раз не возникает. Максимально допустимый уровень напряженности внутри жилых помещений - 0,5 киловольт на метр (кВ/м), в зонах жилой застройки - 1,0 кВ/м. Превысить его, как утверждают специалисты, очень сложно, поэтому в «советской» версии под линиями вплоть до 220 кВ допускалось находиться сколь угодно, а иногда даже строиться. Дачные поселки под высоковольтными линиями встречались довольно часто. Позже появились так называемые охранные зоны ЛЭП, призванные защищать скорее сами конструкции, нежели здоровье населения. Так или иначе, они учитывали расстояние от дома до ЛЭП.

Напряжение ЛЭП, кВ
Нормы безопасного расстояния от ЛЭП, м	СанПиН № 2971-84	0	0	0	0	0	20	30	40	55
	Охранные зоны от ЛЭП	10	10	15	20	25	30	30	40	55

Магнетизм страшнее электричества

«Большинство наших практических исследований подтверждают - напряженность электрического поля вблизи ЛЭП не превышает установленных нормативов. По магнитному полю - все не так однозначно. Величина магнитного поля зависит от токов, проходящих по проводам, материала стен здания, и даже конструкции опор ЛЭП» - сообщил директор Центра электромагнитной безопасности, член Научно-консультативного комитета программы «ЭМП и здоровье» Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) Олег Григорьев. Ряд западных исследований свидетельствуют, что при проживании вблизи ЛЭП повышается риск ряда заболеваний, причем именно из-за магнитной составляющей. Некоторые результаты настораживают.

Так, шведские ученые установили, что у людей, проживающих на расстоянии до 800 м от ЛЭП напряжением 200 кВ, статистически чаще встречаются лейкозы, опухоли мозга, онкология молочной железы. У мужчин снижается репродуктивная функция, снижается процент рождения мальчиков. Исследователи установили, что виной всем перечисленным проблемам - повышенный уровень магнитной составляющей электромагнитного поля, и оценили опасный порог плотности магнитного потока в 0,1 микротеслы (мкТл).

К аналогичному выводу пришли и финcкие специалисты. Правда, исследования они проводили в пятисотметровом коридоре от ЛЭП напряжением 110-400 кВ. Опасным порогом ученые Финляндии сочли значение плотности магнитного потока в 0,2 мкТл.

Грань риска

Агентство по исследованию рака ВОЗ отнесло магнитное поле промышленной частоты (МППЧ) с плотностью потока выше 0,3-0,4 мкТл к «возможным канцерогенам» группы 2В. Чтобы было понятно, есть еще группа 2А («вероятных канцерогенов») и группа 1, в которую, собственно, входят абсолютно доказанные канцерогены. Эксперты ВОЗ допускают, что магнитная составляющая электромагнитного поля промышленной чистоты плотностью потока выше 0,3-0,4 мкТл - «в условиях длительного хронического воздействия, возможно, является канцерогенным фактором окружающей среды».

Справедливости ради заметим, что в новом тысячелетии и российские стандарты также «увидели» наконец опасность магнитной составляющей поля. СанПиН 2.1.2 1002-00 установил предельное значение магнитного показателя для жилых помещений в 10 мкТл, а для территории жилой застройки - в 50 мкТл. С 10 ноября 2007 года вступили в силу более строгие рамки, составляющие 5 и 10 мкТл соответственно. Увы, даже эти цифры - в десятки раз выше «скандинавского» порога в 0,2 мкТл, который стал официальным критерием для многих государств.

«Ряд стран подтвердил эти нормативы законодательно. Это Швейцария , Скандинавские страны, Израиль и некоторые другие. Но России нет в этом списке. Считаю целесообразным для вновь вводимых жилых объектов и для всех школьных и дошкольных учреждений придерживаться рекомендация ВОЗ по данному вопросу. Пусть это и не имеет гигиенического обоснования, но предупредительный принцип ВОЗ как раз и предусмотрен для таких ситуаций», - говорит Олег Григорьев.

Пока представители научного мира не могут найти биологического обоснования воздействию МППЧ на организм человека. Существует и особое мнение. Дескать, ЛЭП не могут оказывать существенного влияние на здоровье людей, так как на расстояниях в 200 метров от проводов магнитное поле, образованное ими, меньше магнитного поля Земли, которое составляет 30-50 мкТл. Однако не следует забывать, что магнитное поле нашей планеты относительно постоянно, и не вибрирует с частотой 50 Гц в секунду, как МППЧ.

Враги внешние и внутренние

При осмотре объекта недвижимости не стоит сразу паниковать, если рядом обнаружится ЛЭП. Для начала оцените ее напряжение. В России наиболее часто встречаются ЛЭП напряжением 6, 10, 35, 110, 150, 220, 330 и 500 кВ. Определить, какое напряжение у данной линии можно косвенно, посчитав количество изоляторов (в ЛЭП до 220 кВ), или число проводов в одной связке («пучке») для линий от 330 кВ и выше.

В районах индивидуального жилищного строительства по улицам проходят линии 6-10 кВ, реже 35 кВ. С этим придется смириться (если потенциального покупателя пугают даже такие ЛЭП, следует задуматься о переезде в неэлектрифицированное экопоселение). Более серьезную опасность представляют ЛЭП от 110 до 750 кВ.

«И дело даже не в электромагнитном поле, вернее, не только в нем. ЛЭП - это источник повышенной опасности: ураганов, обрывов проводов, попадание молний в опоры ЛЭП - всего этого, увы, нельзя исключить», - считает главный специалист по гигиене труда из Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей по Новосибирской области Сергей Уржумов.

Если есть выбор, строительство под ЛЭП, конечно, нежелательно. Теоретически жилой дом, расположенный вблизи ЛЭП, можно защитить. От электрического поля хорошо защищает заземленная крыша из профнастила или металлочерепицы, арматурная сетка внутри стен (поэтому железобетонные стены лучше всего ослабляют радиоволны). Но крышу и сетку необходимо надежно заземлить. Для подавления магнитных полей промышленной частоты может дополнительно понадобится экранирование ферромагнетиками либо многослойными «пирогами» из специальных сортов стали.

Но даже если все это организовать и поставить защиту от внешней опасности, не стоит забывать, что электромагнитными полями промышленной частоты вас будут в изобилии снабжать холодильник, утюг, и даже уютный домашний торшер. Посмотрите на таблицу ниже и вы поймете - помимо внешних электромагнитных «врагов» в доме есть множество потенциально опасных внутренних источников.

Распространение магнитного поля промышленной частоты от бытовых электрических приборов (выше уровня 0,2 мкТл)

ЛЭП уйдут под землю

Если Россия вслед за развитыми странами признает опасным уровень МППЧ хотя бы в 0,4 мкТл, это серьезно повлияет рынок недвижимости, поскольку значительное количество индивидуальных и многоквартирных домов, детсадов и школ окажутся в зоне повышенного уровня МППЧ. Властям придется организовывать дорогостоящие работы, чтобы добиться снижения уровня магнитного поля. Возможно, вопрос станет о переносе той или иной ЛЭП. Впрочем, в крупных городах, в частности в Москве и Санкт-Петербурге, разработаны программы переноса ЛЭП с поверхности под землю. Во многом это делается в целях высвобождения дорогих земельных участков, находящихся сегодня под ЛЭП, для застройки. При этом толща земли может стать естественной преградой для распространения электромагнитных волн, и добиться безопасного уровня излучения станет проще.

Однако эксперты указывают на опасность некачественного монтажа подземных линий, поскольку стоимость переноса оценивается в 1 млн евро за 1 км, и у девелоперов будет соблазн сэкономить на безопасности. Ведь если воздушная ЛЭП всегда доступна для мониторинга эксплуатирующими и контролирующими организациями, то подземелье, как известно, - дело темное.

Но и воздушные линии можно сделать безопаснее. «Сегодня есть проекты опор, когда за счет подвеса проводов, расщепления фаз и т. д. происходит векторная компенсация поля», - рассказывает Олег Григорьев.

Делайте выводы

Приобретать или строить новый дом, по мнению большинства экспертов, все-таки лучше подальше от ЛЭП. И не только из-за возможного воздействия МППЧ. Огромную роль может сыграть и «пси-фактор», когда реальная опасность будет куда меньше, нежели фобии жильцов.

«Приведу забавный случай. Владельцы загородного дома заметили, что после строительства поблизости базовой станции мобильного оператора на участке пропали пчелы, а количество мух и ос резко уменьшилось. При проверке выяснилось, что станция вообще еще не была подключена. Так что многие обращения обусловлены чисто психологическими причинами - мнительностью и страхами», - отмечает Сергей Уржумов.

Если дом или квартира находится вблизи ЛЭП и у потенциального покупателя есть сомнения, можно вызвать специалистов Роспотребнадзора и определить уровни электрического и магнитного полей. Но поскольку уровень магнитной составляющей зависит от величины тока в проводах, заранее необходимо узнать в энергетической компании, в каком режиме на момент диагностики работает ЛЭП.

Текст: Марк Паверман Фото: Алексей Александронок