報告書番号

GD26001

タイトル（和文）

電力線近傍の低周波磁界ばく露に対する人体防護ガイドラインへの適合性の簡便な判定手法の提案

タイトル（英文）

Simple Method for Determining Compliance with Human Exposure Guidelines for Exposure to Low-Frequency Magnetic Field in the Vicinity of Power Line

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背 景
電力設備での低周波磁界の人体ばく露評価においては，点検作業や国外の活線作業注1) に想定される，電力線（電線やケーブルなど）に人体が極めて接近あるいは接触する場合が最も過酷な状況となる。これらの磁界ばく露状況に対し人体防護ガイドラインへの適合性を評価するためには，その指標である体内誘導電界の評価が不可欠となる注2) 。これまで，磁界中の体内誘導電界の評価では，人体の形状および組織の電気的特性を模擬した人体モデル注3) を用いた数値計算法が開発され，当所でもこれらの計算ツールの整備を進めてきた [1]。一方，各作業時のばく露状況ごとに体内誘導電界の繁雑な計算が必要となるため，ガイドラインへの適合性を簡便に判定できる手法があれば有用である。
目 的
電力線に人体が最も接近する際の磁界ばく露状況においてガイドラインへの適合性を簡便に判定する手法を提案し，本手法による適合性の判定例を示す。
主な成果
1. 電力線に人体が最も接近する際の人体防護ガイドラインへの適合性の判定手法の提案
電力線に人体が最も接近する条件は電力線に人体が接触する場合である。このうち過酷側の評価として単導体の電力線への接触を考えるとき，体内誘導電界は，人体（頭部）表面注4) での接触位置，電力線の断面中心と人体表面との距離（接触距離）すなわち電力線の外半径，および電流に依存する（図1）。単位電流当たりの体内誘導電界が最大となる電力線の接触位置がわかれば，ばく露状況によらずガイドラインに常に適合する最大電流を求めることができる。以上の考え方に基づき，接触距離ごとに定まるガイドラインに適合可能な電力線の最大電流との比較により，適合性を判定する方法を提案した。
2. 接触距離ごとのガイドラインに適合可能な最大電流の算出と本手法による判定結果例
判定に用いるガイドラインに適合可能な最大電流を算出するため，はじめに，体内誘導電界が最大となる人体表面での電力線の接触位置を計算により求めた（図2）。低周波磁界ばく露に対する制限の主な要因として考慮される人体頭部の磁界ばく露を想定し，日本人成人男性モデル注5) の頭部周囲の各位置に導体を接触させ，導体の各配置ケースにおいて体内誘導電界を計算した。この結果，例えば接触距離（電力線の外半径） 10 mmのとき，左側頭部に沿って電力線を配置した場合（y 軸と平行，θ = －97° 注6)）に体内誘導電界が最も大きいことがわかった（図3）。次に，接触距離，すなわち電力線の外半径をパラメータとして体内誘導電界を計算し，ガイドラインの基本制限（100 mV/m，周波数50 Hz および職業ばく露の場合）に適合可能な最大電流が得られており（図4），電力線の外半径と最大電流のみによるガイドラインの適合性の判定を可能とした。
一例として，ガイドラインに適合可能な最大電流を送電線に用いられる各種電力線の許容電流と比較した結果，この最大電流が多くの電力線の許容電流値注7）を上回った。以上により，これらの電力線の磁界ばく露がガイドラインに適合していることが示された。
注1）一部の国では，活線状態の架空送電線上に乗って作業するベアハンド工法が採用されている。
注2）ICNIRP: 「時間変化する電界および磁界へのばく露制限に関するガイドライン（1 Hz から100 kHz まで）」，Health Physics, Vol. 99, No. 6, pp. 818–836 (2010)
注3）長岡他：「日本人成人男女の平均体型を有する全身数値モデルの開発」，生体医工学，Vol. 40, No. 4, pp. 239–246（2002）
注4）100 kHz 以下の低周波電磁界の人体防護ガイドラインでは，頭部CNS（中枢神経系）組織に対して全組織に比べて低い制限値が設定されている。なお，CNS 組織には脳組織が代表として用いられる。
注5）日本人成人男女の各人体モデルを用いた体内誘導電界を比較した結果，女性モデルの場合の方が小さいことを確認
注6）脳組織の外寸法の中心を原点とする体表の接触位置までの角度（図2 参照）
注7）宅間他：「電力工学ハンドブック」，朝倉書店，電気協同研究会：「地中送電線の送電容量設計」，第53 巻 第3 号
関連報告書：
[1] H12006「低周波磁界による体内誘導量評価ツールの任意姿勢人体モデルへの適用と低周波電界およびRF 電磁界ばく露への拡張」（2013.06）

概要 （英文）

During live-line work, workers may approach or even contact power lines, resulting in extremely high exposure to magnetic fields. For the compliance assessment of the international human exposure guidelines for low-frequency magnetic fields, it is necessary to assess the exposure using the internal electric fields induced in the human body when a person approaches a power line. The assessment of the internal electric fields generally requires complex and massive numerical calculations using anatomical human models. Therefore, a simple and practical method for determining compliance is desirable. This study proposes a simple method for determining compliance with the guidelines, focusing on the current in power line conductors or cables. The proposed method requires only phase currents and outer radii of power lines. A maximum current in a power line was derived to satisfy basic restrictions specified in the ICNIRP guidelines. We found that the highest internal electric fields occur when the temporal side of the head is extremely close to a power line at a very small distance of 10 mm. Based on the results, the maximum current that complies with the basic restriction of 100 mV/m in the ICNIRP guideline for occupational exposure was estimated to be 1.58 kA and 1.89 kA for power lines with radii of 10 mm and 20 mm, respectively. The maximum currents were also obtained for various radii of the power lines.

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