高壓工頻電場(chǎng)對(duì)人體的作用及防護(hù)

1、高壓工頻電場(chǎng)對(duì)人體的作用及防護(hù) 介紹了工頻電場(chǎng)對(duì)人體的作用，分析了人體靜電感應(yīng)的產(chǎn)生、人體在高壓工頻電場(chǎng)中所引起的一些感知現(xiàn)象，收集了有關(guān)國(guó)家在高壓交流工頻電場(chǎng)對(duì)人體生態(tài)方面影響的研究情況，提出了帶電作業(yè)時(shí)減少人體靜電感應(yīng)的防護(hù)措施。 1、人體靜電感應(yīng) 眾所周知，如果用絕緣工具把一段金屬導(dǎo)體送入電場(chǎng)內(nèi)，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子受到電場(chǎng)的作用，電子就向電場(chǎng)的反方向做定向移動(dòng)，結(jié)果使導(dǎo)體兩端出現(xiàn)正負(fù)電荷。這種電荷又受到外電場(chǎng)的作用而進(jìn)行重新分布，在導(dǎo)體上出現(xiàn)一個(gè)電勢(shì)通常稱(chēng)為懸浮電位，這種現(xiàn)象叫做靜電感應(yīng)。其電位高低與導(dǎo)體所處的位置有關(guān)，距帶電導(dǎo)體愈近導(dǎo)體上的懸浮電位就高，反之就低。 人體與金屬相比是個(gè)電阻

2、值較高的導(dǎo)電體。人體電阻在一般的情況下為8001 000 ，由于作業(yè)人員腳穿絕緣膠鞋攀桿塔或借助絕緣工具去接近帶電導(dǎo)體作業(yè)，使人體脫離了大地電位，因此處于電場(chǎng)中的人體就會(huì)出現(xiàn)一定感應(yīng)電位。由于人在載流導(dǎo)體附近進(jìn)行操作活動(dòng)，因此也包含著電磁場(chǎng)的電磁效應(yīng)分量，但主要的是電場(chǎng)的作用。同樣人體電位的高低與人在電場(chǎng)中所處的位置、體表接受電力線(xiàn)的數(shù)目即電荷量的多少有關(guān)，距帶電體近，出現(xiàn)的懸浮電位就高。從另一角度分析，當(dāng)作業(yè)人員進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)，人對(duì)帶電體、人對(duì)大地所形成電容交鏈耦合，構(gòu)成阻容回路，其電容量的大小與人體外形尺寸和人在電場(chǎng)中所處的位置有關(guān)，當(dāng)身高在1.7 m左右的工人腳穿絕緣鞋時(shí)一般對(duì)地電容在503

3、00F，身穿屏蔽服處在220 kV導(dǎo)線(xiàn)等電位的情況下距地面810 m時(shí)，人對(duì)地電容約在2520F。由于電容是個(gè)儲(chǔ)能元件，因此當(dāng)作業(yè)人員借助絕緣工具進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)，只要離開(kāi)桿塔即(大地電位)在人體上就會(huì)出現(xiàn)高于地電位的感應(yīng)電壓，桿塔上的其他作業(yè)人員就不能與他直接接觸，否則二人會(huì)同時(shí)遭受電擊造成意外的感電事故。這主要是由于人體離開(kāi)大地后較高的人體感應(yīng)電壓對(duì)處于接地體的人放電所致。而處于桿塔上的人員感應(yīng)電壓的高低除距帶電體遠(yuǎn)近有關(guān)外，還取決于人體對(duì)地絕緣電阻的大小。經(jīng)有關(guān)資料和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量所知，當(dāng)作業(yè)人員處在220 kV線(xiàn)路鐵塔平口距中導(dǎo)線(xiàn)1.6 m米處時(shí)感應(yīng)電壓高達(dá)8001 700 V。工人感到煩惱和

4、擔(dān)憂(yōu)的是，作業(yè)中，在無(wú)精神準(zhǔn)備的情況下，人體感應(yīng)電壓由身體某一裸露部位瞬間對(duì)接地體放電。這種放電的特點(diǎn)：放電電壓較高，放電能量較小，一般是微庫(kù)侖到毫庫(kù)侖級(jí)，當(dāng)間隙空氣游離擊穿時(shí)形成集中的放電通路，能量釋放快。這種沖擊性的瞬間暫態(tài)電流是很高的，遠(yuǎn)超過(guò)1 mA人體感知水平，因此會(huì)使肌肉感受到針刺似的甚至難以忍受的麻電現(xiàn)象，給人造成精神緊張和膽怯心理。由于作業(yè)人員為了到達(dá)作業(yè)地點(diǎn)去工作，在攀登桿塔的過(guò)程中沒(méi)有保護(hù)措施，不論桿塔設(shè)備多高完全依靠雙手雙腳牢固地攀登構(gòu)件作為人身安全的唯一措施，當(dāng)人身上的感應(yīng)電壓通過(guò)手或手腕的裸露部位對(duì)接地體放電的一瞬間，往往會(huì)使手在無(wú)精神準(zhǔn)備的情況下突然離開(kāi)桿塔構(gòu)件，可能

5、造成高處墜落的意外人身事故。 2、高壓工頻電場(chǎng)所引起的其他一些感知現(xiàn)象 在高壓工頻電場(chǎng)中的工作人員除經(jīng)常碰到比較明顯的麻電現(xiàn)象以外，還時(shí)常遇到一些其他的感知現(xiàn)象。如：風(fēng)吹感、蛛網(wǎng)感、嗡聲感等，這些現(xiàn)象都說(shuō)明高壓工頻電場(chǎng)對(duì)人體的感知器官產(chǎn)生反應(yīng)。特別是等電位作業(yè)人員在110 kV以上超高壓輸變電設(shè)備上進(jìn)行等電位作業(yè)時(shí)這些現(xiàn)象尤為突出。 2.1 風(fēng)吹感 等電位作業(yè)時(shí)，等電位人員面部總有較明顯的微風(fēng)吹拂的感覺(jué)，這主要是人體表面的電荷在電場(chǎng)力的作用下作功的表現(xiàn)。由于交流電場(chǎng)的集膚效應(yīng)絕大部分電荷分布在導(dǎo)體表面，尖端是電荷集中的地方，因而尖端的電場(chǎng)強(qiáng)度也最強(qiáng)，會(huì)使附近空氣分子產(chǎn)生電離，尖端電荷的異性離子

6、跑向尖端，同性離子離開(kāi)尖端，這樣就形成了一股氣流，通常稱(chēng)為電風(fēng)。 當(dāng)?shù)入娢蝗藛T進(jìn)入電場(chǎng)后會(huì)使電場(chǎng)發(fā)生畸變， 電力線(xiàn)被位移后使得等電位作業(yè)人員的頭部和腳部單位面積的電力線(xiàn)數(shù)目增加，也就是說(shuō)使得電場(chǎng)變形更為嚴(yán)重。 由于人的面部是無(wú)屏蔽的裸露部位，面部的鼻子又是尖端，因此電荷密度大，電場(chǎng)也較強(qiáng)，所以感到的風(fēng)吹感也更為明顯。 2.2 蛛網(wǎng)感 在高壓強(qiáng)電場(chǎng)中由于人的面部沒(méi)有屏蔽措施，時(shí)常還會(huì)出現(xiàn)另一種特殊的感覺(jué)蛛網(wǎng)感。這種現(xiàn)象使得作業(yè)人員十分煩惱，就像人們爬山野游鉆樹(shù)林時(shí)蜘蛛網(wǎng)粘在臉上一樣的感覺(jué)，這種現(xiàn)象仍是高壓電場(chǎng)尖端效應(yīng)的結(jié)果。面部神經(jīng)在密集游動(dòng)電荷的作用下產(chǎn)生這種特有的感覺(jué)，經(jīng)實(shí)踐證明這種現(xiàn)象不僅

7、與電場(chǎng)高低有關(guān)而且還與氣象條件有很大關(guān)系，特別是在夏天高溫季節(jié)等電位作業(yè)人員出汗較多的時(shí)候，這種現(xiàn)象更為明顯。 2.3 嗡聲感 當(dāng)?shù)入娢蛔鳂I(yè)人員在超高壓輸變電設(shè)備上進(jìn)行等電位作業(yè)時(shí)，經(jīng)常在身邊出現(xiàn)一種嗡嗡響聲，特別是在500 kV線(xiàn)路上作業(yè)，這種現(xiàn)象尤為突出，同樣使作業(yè)人員感到煩惱。有些人討厭這種噪聲竟把頭部的屏蔽帽摘掉進(jìn)行作業(yè)，這種作法是不允許的，因?yàn)椴淮髌帘蚊弊鳂I(yè)會(huì)使人體表面的局部場(chǎng)強(qiáng)增高，身體電流就會(huì)增加，對(duì)作業(yè)人員是不利的。分析這種聲音的出現(xiàn)，主要是來(lái)自工頻交流電場(chǎng)周期性的變化作用到屏蔽服上所引起的機(jī)械振動(dòng)，它的聲音與頻率恰似通電運(yùn)行的變壓器的嗡聲。 3、高壓交流工頻電場(chǎng)對(duì)人體的影響

8、低于240 kV/m的電場(chǎng)強(qiáng)度，雖然不會(huì)引起人的不良感覺(jué)，但對(duì)人體是否有不良影響？尤其是長(zhǎng)時(shí)間在強(qiáng)電場(chǎng)下的工作人員是否有影響，這是國(guó)內(nèi)外不少人從事研究的課題，尤其是從事帶電作業(yè)人員探討的重要問(wèn)題。國(guó)際上對(duì)此曾有爭(zhēng)論。 美國(guó)約翰霍普金斯醫(yī)科大學(xué)對(duì)11名帶電作業(yè)人員進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)9年的跟蹤體檢，結(jié)論是對(duì)人體無(wú)影響；德國(guó)、法國(guó)曾在20 kV/m的場(chǎng)強(qiáng)下對(duì)人體和動(dòng)物進(jìn)行試驗(yàn)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)生理學(xué)生物化學(xué)的變化；瑞典關(guān)于心理學(xué)影響的研究，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的變化。原蘇聯(lián)70年代曾在國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議上提出高壓電場(chǎng)對(duì)人體有影響；80年代初，國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議通報(bào)明確，高壓線(xiàn)路走廊下的電場(chǎng)不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生影響。 帶電作業(yè)在我國(guó)興起至今已有50多年，從事帶電作業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)工人經(jīng)過(guò)幾代人在超高壓設(shè)備上進(jìn)行幾百萬(wàn)次的帶電操作還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)由于在高壓電場(chǎng)中作業(yè)產(chǎn)生的不良影響。我國(guó)的研究中進(jìn)行的跟蹤體檢，作業(yè)時(shí)心電遙測(cè)，結(jié)論是無(wú)影響，主要是有防護(hù)措施。因此，只要防護(hù)措施得當(dāng)，電場(chǎng)不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生影響。 4、帶電作業(yè)防護(hù)措施 (1) 對(duì)于220 kV線(xiàn)路桿塔及變電所構(gòu)架上進(jìn)行間接作業(yè)時(shí)(人處于大地電位作業(yè)包括桿塔緊螺絲工作)應(yīng)穿導(dǎo)電鞋，將電場(chǎng)引起的人體電流(暫態(tài)及穩(wěn)態(tài))限制在1 mA以下。 (2) 在超高壓輸變電設(shè)備上進(jìn)行等電位作業(yè)及采用中間電位法的