АВТОРЕФЕРАТ

выпускной работы магистра группы ЭСЭ - 07м

«ОБ ОЦЕНКЕ ВЕРОЯТНОСТИ ПОРАЖЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ В СЕТИ 660 В С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ».

Научный руководитель: проф., д.т.н. Александр Петрович Ковалев.

Библиотека        Ссылки       Автобиография       Отчет о поиске       «В стране грёз»

English

Актуальность темы. Обеспечение электробезопасности на промышленных объектах, в соответствии с законодательством Украины об охране труда, является одной из важных задач обеспечения безопасности человека.
Анализ статистических данных МакНИИ за период с1991 по 2007 гг показал, что на угольных шахтах Украины число поражений людей электрическим током в установках напряжением до 1000 В составило более75% , причем на кабельные сети приходится 25.5%,  пусковую и коммутационную аппаратуру 30.5%, а на электродвигатели 20%. Поэтому исследования связанные с прогнозированием и оценкой вероятности поражения человека электрическим током от различного вида электрооборудования являются актуальной научной задачей.

Цель работы. Получение зависимости вероятности поражения человека электрическим током в течении времени t от состояния электрооборудования, надежности средств защиты, сроков их профилактики и поведения человека, а так же разработка рекомендаций по повышению уровня электробезопасности оборудования до нормируемого.
Для достижения поставленных целей необходимо решить следующую задачу:
Разработать новую математическую модель процесса поражения человека электрическим током при случайном касании оголенного проводника, находящегося под напряжением.
Практическое значение работы заключается в совершенствовании методики определения вероятности поражения человека электрическим током в течении времени t и выбрать оптимальные с точки зрения безопасности сроки контроля работоспособности схемы реле утечки.

Научная новизна состоит в том , что разработана более современная матиматическая модель процесса поражения человека электрическим током, которая позволяет кроме вероятности поражения человека электрическим током в течении времени t, определить еще и среднее время до его поражения, а так же дисперсию.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первый раздел

Первый раздел работы посвящен анализу причин приводящих к поражению человека электрическим током при эксплуатации и ремонте электрооборудования.
Согласно статистики МакНИИ за период с1991 по 2007 гг на угольных шахтах Украины произошло 212 случаев поражения людей электрическим током. Электротравматизм наблюдался: в 25% случаев в кабельных сетях до 1000 В, от пусковой и коммутационной аппаратуры и в 30% случаев от электродвигателей участка.
В среднем через 2.8 месяца происходит случайное поражение человека электрическим током в сетях напряжением до 1000 В.

Второй раздел

Он посвящен разработке математической модели процесса поражения человека электрическим током при эксплуатации электрооборудования в сетях до 1000.
В основу оценки электробезопасности при эксплуатации электрооборудования на участке угольной шахты положим представление о поражении человека электрическим током как о случайном совмещении ряда опасных состояний техники и человека [1].
При построении математической модели, описывающей процесс формирования поражения человека, принято ряд допущений и положений [2]:
· источники поражения человека электрическим током появляются каждый раз, когда возникает однофазное замыкание на землю (ОЗ), вскрывается оболочка электрооборудования под напряжением или оголяются силовые жилы кабеля;
· поражение человека током при исправном состоянии защитного отключения считаем маловероятным событием ив расчетах не учитываем;
· опасное состояние реле утечки обнаруживается только при профилактических осмотрах с интервалом времени Δt .
Рассмотрим случай поражения человека током при случайном касании им фазы А, находящейся под напряжением(рис 1)

Рисунок 1 – Схема случайного прикосновения человека к токоведущим частям электрооборудования 1– человек; 2 – токоведущая жила; 3 – защитное отключение.

Из рис. 1 видно, что человек будет поражен электрическим током при совпадении в пространстве и времени следующих независимых событий: подаче напряжения на электрооборудование (1); касание человека (1) оголенных проводов (фаза А); произошел отказ в срабатывании защитного отключения (3).
Состояния каждого из элементов системы (опасный источник – человек – средства защиты) опишем с помощью марковского случайного процесса с дискретным числом состояний и непрерывным временем (рис. 2).

Рисунок 2 – Возможная реализация марковского процесса, описывающего процесс поражения человека электрическим током при эксплуатации электрооборудования.

Обозначим через η(t), α(t), γ(t) процесс изменения состояния каждого из трех элементов, участвующих в формировании поражения человека электрическим током. Предположим, что каждая из случайных функций η(t), α(t), γ(t)принимает два значения: «0» и «1» в зависимости от того в безопасном или опасном состоянии находятся рассматриваемые элементы. О статистической природе функций η(t), α(t), γ(t) будем предполагать следующее:
· вероятности переходов из безопасного состояния в опасное Р(0 → 1) за промежуток времени Δt будут равны соответственно:

λ₁Δt+0(Δt), λ₂Δt+0(Δt), λ₃Δt+0(Δt),

где 0(Δt) – означает, что вероятность появления более одного опасного состояния в интервале t+ Δt является величиной высшего порядка малости по сравнению с Δt

Вероятность переходов Р(0 → 1) за промежуток времени Δt (из опасного состояния в безопасное) равно соответственно

μ₁Δt+0(Δt), μ₂Δt+0(Δt), μ₃Δt+0(Δt),

Величины λ_k и μ_k k=1,2,3 являются параметрами рассматриваемого процесса. При этом η(t), α(t), γ(t) характеризует интенсивность или скорость, с которой безопасные промежутки времени сменяются опасными, а μ_k – частоту или скорость смены опасных промежутков времени безопасными.
Принятые допущения означают, что процессы η(t), α(t), γ(t) можно рассматривать, как процесс Маркова с двумя состояниями «0» (безопасное) и «1» (опасное) [3]. Поражение человека электрическим током наступит в момент случайной встречи процессов в состоянии 1, т.е. когда η(t)=1, α(t)=1, γ(t)=1 (рис. 2).
Совокупность марковских процессов η(t), α(t), γ(t) рассмотрим, как процесс Маркова с восьмью состояниями e₁(0,0,0), e₂(1,0,0), e₃(0,1,0), e₄(0,0,1), e₅(1,1,0), e₆(1,0,1), e₇(0,1,1), e₈(1,1,1) и непрерывным временем. Поведение во времени такой системы полностью описывается матрицей интенсивностей переходов вида

где

,

где
– средний интервал времени между подачами напряжения на электрооборудование и средняя длительность нахождения его под напряжением соответственно;
– средний интервал времени между прикосновениями человека к силовым токоведущим частям электрооборудования при его ремонте без индивидуальных средств защиты и средняя длительность ремонта соответственно;
– средний интервал времени между отказами защитного отключения и среднее время нахождения его в необнаруженном отказавшем состоянии соответственно.
Используя общую систему уравнений [4] и полученную матрицу (1), можно определить среднее время до поражения человека электрическим током

,

где
– фундаментальная матрица; I – единичная матрица; Q – матрица полученная из (1) путем исключения позлащающего состояния (строки из элементов 0,0,0,…,1 и соответствующего столбца); ξ – вектор-столбец, все элементы которого равны 1; – вектор-столбец. Используя систему уравнений (2) и матрицу (1), при соблюдении условий: и учитывая, что:

Где Θ – интервал времени между диагностиками системы отключения автоматического выключателя.
Тогда

Вероятность поражения человека электрическим током P₈(t) можно найти из решения системы дифференциальных уравнений:

система уравнений (2) решается при условиях: P₁(0)=1, P₂(0)=0, ..., P₈(0)=0.
Где
– вектор-строка,
– вектор-строка,
A=(P-I).
Дисперсию времени до поражения человека электрическим током найдем из решения алгебраической системы уравнений

D=(2N-I)τ-C

где
– вектор-столбец; – вектор-столбец.
В том случае если выполняется условие:

,

тогда

Системы уравнений (2), (5), (6), и формула (7) позволяют оценить опасность для человека при эксплуатации электрооборудования находящегося под напряжением до 1000 В.

Третий раздел

Посвящен исследованию факторов влияющих на процесс поражения человека электрическим током при эксплуатации электрооборудования на участке угольной шахты.

Выводы

Разработана математическая модель, описывающая процесс поражения человека электрическим током при эксплуатации электрооборудования, отличающаяся от известных математических моделей тем, что позволяет определить вероятность поражения человека электрическим током и в том случае, когда .

Литература

1.Белоусенко И. В., Ковалев А. П. Об оценке степени риска поражения человека электрическим током на объектах добывающей промышленности. Промышленная энергетика. – 1995 – №10. с.43 –