Reaktion der Menschen auf kurzfristige Exposition gegenüber elektrischen Feldern von Wechselstromübertragungsleitungen
Wie wirkt es sich auf Menschen aus?
Kurzfristige Exposition gegenüber elektrischen FeldernDurch Wechselstromübertragungsleitungen und -stationen kann es sehr ernst sein und kann nach der Art des Effekts klassifiziert werden, der bei Menschen eine Sensation hervorruft. Die Informationen in diesem Artikel stammen aus der Studie, die von EPRI auf EHV- und UHV-Übertragungsleitungen durchgeführt wurde.
Reaktion der Menschen auf kurzfristige Exposition gegenüber elektrischen Feldern von Wechselstromübertragungsleitungen
Lassen Sie uns die drei häufigsten Effekte besprechen: Funkenentladungen, elektrische Felder und stationäre Wechselströme.
- Funkenentladungen, die transiente Ströme in eine Person einleiten, wenn der elektrische Durchbruch eines Luftspalts zwischen dem Körper der Person und einem leitfähigen Objekt oder der Erde auftritt
- Elektrische Felder auf die Körperoberfläche, die auf das Haar einwirken und die Haare stimulieren
- Stationäre Wechselströme, die eine Person eingeben, die ein Objekt kontaktiert.
Die vorstehenden Effekte wurden in der Reihenfolge der praktischen Häufigkeit des Auftretens oberhalb der Wahrnehmungswerte aufgelistet.
Inhalt:
- Menschliche Reaktion auf Schocks
- Antwort auf Funkenentladungen
- Reaktion auf Steady-State-Strömungen
- Antwort auf Haarstimulation
1. Menschliche Reaktion auf Schocks
Funkenentladungen, die eine erschreckende Reaktion verursachen oderAbneigung gegen Wechselstromfeld-Exposition sind von großer Bedeutung für die Festlegung von Ärgerschwellen oder unangenehmen Empfindungen. Die Auswirkungen des elektrischen Feldes auf das Haar sind von untergeordneter Bedeutung.
Reaktionen auf stationäre Strömungen sind daran gewöhntSicherheitsgrenzen in Bezug auf die größtmöglichen aufgeladenen Objekte festlegen, die eine Person unter guten Isolationsbedingungen des Objekts berühren könnte gute erdung der person.
Nach diesem Kriterium können vier Arten von Expositionen identifiziert werden:
- Primärer Schock
- Sekundärer Schock
- Wahrnehmung
- Unter der Wahrnehmung
Primärschocks können produzieren direkter physiologischer Schaden. Sekundäre Schocks können keinen solchen Schaden verursachen, sind jedoch ärgerlich und können unwillkürliche Muskelreaktionen verursachen.
Der sekundäre Schock ist subjektiv interpretiert und schwer zu definieren.
Die IEEE-PES-Arbeitsgruppe für Feldeffekte (34) definiert drei verschiedene Stufen von Sekundärstößen:
- Ärger (Die Person würde die Empfindung als leicht reizend empfinden, wenn sie wiederholt auftritt).
- Erschrecken (Wenn es unerwartet auftritt, erzeugt die Empfindung wahrscheinlich einen unbeabsichtigten Muskelreflex, der unter bestimmten Umständen gefährlich sein kann)
- Abneigung (Die betroffene Person ist motiviert, Situationen zu vermeiden, von denen sie glaubt, dass sie zu einer ähnlichen Erfahrung führen würden).
Wahrnehmung tritt auf, wenn eine Person bewusst erkennt, ob ein Reiz vorliegt oder nicht. Die Empfindung ist sanft und nicht unbedingt unangenehm.
Die drei vorgenannten Kategorien menschlicher Reaktionen weisen Mindeststufen auf:
- Minimaler primärer Schockpegel
- Minimaler sekundärer Schockpegel
- Schwelle der Wahrnehmung
Jede dieser Ebenen kann nur in definiert werdenKonjunktion mit einer Eintrittswahrscheinlichkeit unter bestimmten Umständen. Diese Wahrscheinlichkeit wird als Prozentsatz der Personen ausgedrückt, die Reaktionen über einer bestimmten Ebene haben.
2. Antwort auf Funkenentladungen
Verschiedene praktische Situationen, die dazu führen könnenAm Projekt UHV wurden Entladungen mit der UHV-Testlinie zur Erzeugung des Induktionsfeldes untersucht. Insgesamt 136 Personen, 128 Männer und 8 Frauen, meldeten sich freiwillig zu diesen Messungen, die unter verschiedenen Wetterbedingungen durchgeführt wurden.
Eine Reihe von Messstationen wurde unter der UHV-Testlinieund die Leute wurden gebeten, Fragebögen zu ihren Antworten auf verschiedene elektrische Feldeffekte zu beantworten.
Abbildung 1 zeigt den Prozentsatz der Menschen, bei denen Empfindungen über der Wahrnehmungsschwelle und über dem Belästigungspegel der kleinen Mutter aufgetreten sind.
Abbildung 1 - Kombination aller Ergebnisse zur Wahrnehmung und Belästigung durch Funkenentladungen (136 Personen)
Die in Fig. 1 mit einer 4 markierten Kurven entsprechen Funkenentladungen zwischen dem Daumen und dem metallischen Schaft eines Regenschirms auf Schulterhöhe gehalten. Die Teilnehmer wurden gebeten, den Regenschirm am Isoliergriff zu halten, den Daumen langsam zu bewegen, bis er den Metallschaft berührt, und ihn dann abzunehmen.
UHV gleichzeitig mit der Untersuchung der Funkenentladungsempfindungen.
Die Ergebnisse, die in Abbildung 2 dargestellt sind, zeigen den Prozentsatz der Personen, bei denen Empfindungen oberhalb der Wahrnehmungsschwelle und oberhalb des minimalen Störungspegels auftreten.
Abbildung 2 - Kombination aller Ergebnisse zur Wahrnehmung und Belästigung von Haaraufrichtung und Kribbeln (136 Personen)
Die mit einer 1 markierten Kurven entspricht der Stimulation der Handhaare, wobei der Arm der Person über den Kopf gestreckt wird und nach der Position sucht, in der die Empfindung am stärksten ist. Kurve 2 entspricht der Stimulation der Kopfhaare (Stirn, Augenbrauen, Koteletten) mit den Armen des Probanden an der Körperseite.
Kurve 3 entspricht einem Kribbeln in Körperteilen, die mit Kleidung (Ellbogen, Schulter, Seiten) bedeckt sind.
Die Medianwerte der Wahrnehmungsschwellen sind in Tabelle 1 dargestellt.
Tabelle 1 - mittlere Werte des elektrischen Feldes, Wahrnehmungsschwelle
| Handhaar | 7 kV / m |
| Kopfhaare | 23 kV / m |
| Zwischen Körper und Kleidung | 20 kV / m |
Die mediane Belästigung ist viel höher und ist größernie unter praktischen Bedingungen erhalten. Der grundlegende Mechanismus der Haarstimulation ist nicht vollständig verstanden. Es wird davon ausgegangen, dass Haare Ladungen sammeln, die eine auf das Haar einwirkende Kraft hervorrufen und dadurch seine Schwingungen verursachen. Haarschwingungen wurden sowohl bei 60 Hz als auch bei 120 Hz beobachtet.
Somit hat die mechanische Kraft auf das Haar eine Frequenz, die doppelt so groß ist wie die der Netzfrequenz.
Wenn das Haar jedoch isolierend ist, eine NettoladungFeste Polarität könnte auf den Haaren verbleiben und somit eine Kraft bei der Netzfrequenz begründen. Die erhaltenen Daten werden angemessen durch gerade Linien abgeglichen, wenn sie (1) mit dem Feld auf einer logarithmischen Skala und (2) mit den Wahrscheinlichkeiten der Wahrnehmung und der Störung auf einer normalen Wahrscheinlichkeitsskala aufgetragen werden.
Die Dispersion ist viel größer als bei Funkenentladungenmit einem Verhältnis von 7 zu 9 zwischen Feldern, die einer Wahrscheinlichkeit von 84% und 16% entsprechen.
Auch für diese Empfindungen die Kurven fürÄrger ist parallel zu denen für die Wahrnehmung. Das Verhältnis zwischen Störfeldern und Wahrnehmungsfeldern beträgt 6 zu 10. Bei Feldern, die einer Wahrnehmungswahrscheinlichkeit von 50% entsprechen, beträgt die Störungswahrscheinlichkeit 1 bis 9%.
Niedrige Luftfeuchtigkeit und niedrige Temperatur sind niedrigerEmpfindlichkeit, obwohl der Einfluss einzelner Parameter nicht klar ist. Feuchtigkeit im Haar, die durch feuchtes Wetter oder Schweiß entsteht, erhöht die Empfindlichkeit.
Die Frequenz des elektrischen Feldes hat eine Wirkung auf die Empfindung.
Abbildung 3 - Medianwerte der Wahrnehmungsschwelle für das Haarempfinden von Menschen als Funktion der Frequenz des elektrischen Feldes Für das "Kribbeln" wird auch das 25. Perzentil angegeben.
Ergebnisse der UHV-Tests des Projekts, die mit unterschiedlichen Frequenzen durchgeführt wurden, sind in Abbildung 3 dargestellt.
Die Daten zeigen eine höhere Empfindlichkeit bei niedrigerer EmpfindlichkeitFrequenzen. Der Unterschied zwischen den Auswirkungen von 50 Hz- und 60 Hz-Feldern ist sehr klein und unbedeutend, wenn man sie mit der großen Streuung dieser Daten vergleicht.
3. Reaktion auf Steady-State-Strömungen
Von praktischem Interesse für die ÜbertragungsleitungDesignanwendungen sind die Wechselströme, die durch den Körper einer Person von Hand zu Hand oder von Hand zu Füßen fließen, wenn ein großer Gegenstand berührt wird, der die durch das elektrische Wechselfeld induzierten Ströme sammelt.
Experimentelle Ergebnisse von Herrn Dalziel (Professor für Elektrotechnik und Informatik an der UC Berkeley) sind in Abbildung 4 für Gleichstrom und in Abbildung 5 für Wechselstrom dargestellt.
Die Daten folgen einer Normalverteilung mit großer Streuung (Verhältnis 1 zu 4 zwischen 1% und 99%) mit Durchschnittswerten für Männer 5,2 mA für Gleichstrom und 1,1 mA für 60 Hz-Wechselstrom.
Abbildung 4 - Verteilungskurve von minimal wahrnehmbaren Gleichstromdaten aus Tests an 115 Männern; Abbildung 5 - Verteilungskurve des minimal wahrnehmbaren Wechselstroms. Daten von 167 Männern
Die erste Empfindung für Gleichstrom ist die von Hitzewährend das erste Gefühl für Wechselstrom ein stechendes Gefühl ist. Für Frauen liegen nicht genügend Daten vor.
Als stationäre Intensität des Stromserhöht sich die Kontrolle der Muskeln, in denen der Strom fließt, wird zunehmend schwieriger. Oberhalb eines bestimmten Stromwerts ist es nicht möglich, den Griff an einem Objekt wieder freizugeben. Der Strom, für den diese Situation zuerst auftritt, wird als Loslassenstrom bezeichnet.
Abbildung 6 zeigt die Verteilungskurve von Loslasswerten für verschiedene Ströme.
Abbildung 6 - Verteilungskurve des Loslösewerts der Gleichströme. Daten aus Tests an 28 Männern.
Abbildung 7 zeigt die Verteilungskurve für Wechselstrom bei 60 Hz. Die minimalen Freigabewerte werden willkürlich als diejenigen ausgewählt, die einer Wahrscheinlichkeit von 0,5% entsprechen.
Aus Fig. 7 sind solche Werte 9 mA für Männer und 6 mA für Frauen. Eine eher konservative Figur von 5 mA kann auf Kinder angewendet werden.
Abbildung 7 - Verteilungskurve der Loslasswerte für Wechselströme. Daten für 28 Frauen und 134 Männer.
Der Einfluss der Frequenz auf den Loslassstrom ist in Abbildung 8 dargestellt. Durch Erhöhen des Stromwerts über das Loslassen kann sich Kammerflimmern entwickeln.
Abbildung 8 - Einfluss der Frequenz auf den Loslassstrom. Die Kurven beziehen sich auf unterschiedliche Prozentsätze der Bevölkerung, für die die Loslassbedingungen erreicht werden.
Die fibrillierenden Stromwerte sind in Abbildung 9 dargestelltals Funktion des Körpergewichts für verschiedene Tierarten. Die Parameter, die das Kammerflimmern beeinflussen, sind Körpergewicht, Stromstärke und Schockdauer.
Dalziel untersuchte die Beziehung zwischen Strom und Zeit und schlug eine Stromschlaggleichung vor:
i = k / √t
(ich in mA, t in Sekunden).
Für eine Wahrscheinlichkeit von 0,5%, k = 165.
Abbildung 9 - Fibrillierende Ströme im Vergleich zum KörperGewicht für sechs Tierarten (Kälber, Hunde, Schafe, Katzen, Kaninchen, Meerschweinchen). Kontinuierliche Kurven: Alle Tiere betrachtet. Gestrichelte Kurven: Meerschweinchen weggelassen.
Eine Zusammenfassung der Reaktion erwachsener Männer aufstationäre Wechselstromströme sind in Abbildung 10 dargestellt. Je weniger Daten für Frauen verfügbar sind, um etwa zwei Drittel davon für Männer. Daten für Kinder sind nicht vorhanden.
Let-go-Werte für Kinder mit einer Wahrscheinlichkeit von 0,5% wurden konservativ auf 5 mA geschätzt.
Abbildung 10 - Statistische Verteilung der Reaktionen erwachsener Männer auf stationäre Wechselströme durch einen ergriffenen Kontakt
Es wurden verschiedene Kurven für erhalten regnerische und Schönwettertage. An regnerischen Tagen wird das Material des Regenschirms nass und sammelt mehr Ladestrom vom Feld. Auch an Regentagen ist die Fingerempfindlichkeit aufgrund der höheren Luftfeuchtigkeit höher.
Kurve 5 entspricht Funkenentladungen zwischen einem kleinen geerdeten Draht und dem Fußgelenk. Die Teilnehmer wurden gebeten, sich aufrecht zu halten, den Draht langsam mit dem Knöchel zu berühren und dann den Knöchel zu entfernen.
Kurve 6 entspricht Funkenentladungen zwischen der Spitzedes Zeigefingers und einer geerdeten Stange mit langsamer Annäherung und Freigabe. Diese letzte Situation wurde als Basis für Funkenentladungen betrachtet. Die entladene Kapazität ist die einer Person zur Erde, die für erwachsene Männer einen Durchschnittswert von 170 pF hat.
Die mittlere Spannung gegen Masse war 0,275 kV / (kV / m). Aus Abbildung 1 ergeben sich folgende Medianwerte:
Mediane Wahrnehmungsschwelle:
- E = 2,7 kV / m
- Voc = 740 V
- C = 170 pF
Mittleres Ärgernis:
- E = 7 kV / m
- Voc = 1900V
- C = 170 pF
Die erhaltenen Daten werden angemessen durch gerade Linien abgeglichen, wenn sie (1) mit dem Feld auf einer logarithmischen Skala und (2) mit den Wahrscheinlichkeiten der Wahrnehmung und der Störung auf einer normalen Wahrscheinlichkeitsskala aufgetragen werden.
Das Verhältnis zwischen Feldern entspricht Die Wahrscheinlichkeit von 84% und 16% liegt zwischen 2,5 und 4,3.
Ergebnisse der Projekt-UHV-Tests, die mit durchgeführt wurdenIn Abbildung 11 sind verschiedene Frequenzen dargestellt. Die Daten zeigen, dass Personen in Feldern mit höherer Frequenz empfindlicher auf Funkenentladungen reagieren. Der Unterschied zwischen den Auswirkungen von 50 Hz- und 60 Hz-Feldern ist sehr klein und unbedeutend im Vergleich zu der großen Streuung dieser Daten.
Abbildung 11 - Mittelwerte der Wahrnehmungsschwelle von Personen, die Funkenentladungen ausgesetzt sind, als Funktion der Frequenz des elektrischen Feldes
4. Reaktion auf Haarstimulation
Es wird angenommen, dass die Stimulation von Haarnerven die Ursache für Empfindungen ist, die über dem Wahrnehmungsschwellenwert und über dem minimalen Ärger liegen.
Diese Empfindungen wurden im Projekt untersuchtDer Code hat festgelegt, dass die Abstände der Übertragungsleitungen mit einem maximalen induzierten Strom von 5 mA übereinstimmen müssen, der für das größte unter der Übertragungsleitung erwartete Fahrzeug und für den endgültigen Durchhang der unbelasteten Leiter bei 49 ° C zu berechnen ist.
Anormales Phänomen unter einer Hochspannungsleitung (VIDEO)
Negative Auswirkungen elektromagnetischer Felder auf den Menschen (VIDEO)
Quelle: Referenzhandbuch für Übertragungsleitungen von EPRI