О ПРОБЛЕМАХ ОЦЕНКИ БЕЗОПАСНОСТИ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

Ковалев А.П., к.т.н.

Источник: Журнал "Электричество" № 8, 1991. - с.50 - 54.

           Анализ и обеспечение безопасности занимают особое место в проблемах надежности систем энергетики. В настоящее время в методическом плане эта проблема как следует даже не ос¬мыслена [1]. В сборнике рекомендованных тер¬минов АН СССР безопасность определена как свойство, характеризующее надежность объектов энергетики. Под безопасностью понимается свой¬ство объекта не допускать ситуаций, опасных для людей и окружающей среды [2].

          Под технологическим объектом в статье будем понимать производство, опасное в отношении взрыва (пожара) от источников инициирования этих аварий электрического происхождения. Под опасным состоянием электрооборудования, нахо¬дящегося под напряжением, будем понимать та¬кое его состояние, когда оно при случайном повреждении способно выделить в окружающую его среду электрический источник, мощность и длительность которого достаточна для воспламе¬нения окружающей его опасной среды. Под опасным состоянием среды будем понимать неза¬висимое случайное загазирование помещения, в котором находится электрооборудование (цех, вы¬работка шахты) или случайное независимое со¬прикосновение горючего материала с электро¬оборудованием. Под опасным состоянием средств защиты будем понимать такое их состояние, когда при случайном повреждении на защищаемом эле¬менте происходит отказ в срабатывании защит¬ных средств. Опасное состояние среды и средств защиты обнаруживается либо с помощью автома¬тической системы диагностики, либо в результа¬те профилактики.

         Опасные состояния среды и средств защиты, которые не обнаруживаются с помощью автома¬тических средств диагностики будем относить к скрытым опасностям. Для необслуживаемого в процессе эксплуатации электрооборудования и средств защиты интенсивность восстановления стремится к нулю. Основная задача обеспече¬ния безопасности технологического объекта в пе¬риод эксплуатации заключается в обеспечении взрывобезопасности и пожаробезопасности на нем, т. е. в почти полном исключении взры¬вов (пожаров) за счет надежной работы средств технологических и электрических защит, четкой работы обслуживающего персонала.

         Как же решить такую задачу, как определить какой надежностью должны обладать средства защиты, как оценить работу обслуживающего персонала, чтобы вероятность аварии или катаст¬рофы на исследуемом объекте была минималь¬ной? В первую очередь нужно определить, какова должна быть допустимая вероятность катастрофы в течение года на рассматривае¬мом объекте.

         Под аварией на технологическом объекте бу¬дем понимать случайное появление взрыва или по¬жара, сопровождающееся материальными убыт¬ками за счет порчи оборудования и прекращения технологического цикла. Под катастрофой будем понимать случайно происшедшую аварию, при ко¬торой гибнут люди.

         В СССР существуют нормативные докумен¬ты, регламентирующие вероятность взрыва и по¬жара на технологических объектах. Производ¬ственные процессы должны разрабатываться так, чтобы вероятность возникновения взрыва на любом взрывоопасном участке в течение года не превышала величины Ю-6 [3]. Вероятность воз¬никновения пожара в электрическом и другом единичном изделии не должна превышать вели¬чины 10_6 в течение года [4].

         Специалисты США и Японии принимают ве¬личину 10~ как тот уровень, к которому следует стремиться, на промышленных предприятиях [5]. Величина Ю-6 означает, что на 1000 000 од¬нотипных технологических объектов, опасных в от¬ношении взрыва или пожара и за которыми установлено наблюдение, статистически допуска¬ется одна катастрофа (авария) в течение года.

         Многие современные потенциально опасные производства спроектированы так, что вероят¬ность крупной аварии (катастрофы) оценивается величиной порядка 10~4 [6]. Используя нормы вероятности появления аварий и катастроф, пред¬лагаемые в [3—5], поставленную выше задачу можно сформулировать следующим образом: какую статистическую информацию о исследуемом технологическом объекте нужно собрать в течение времени Т, чтобы определить его уровень без¬опасности (взрывобезопасности и пожаробезопас¬ности), и, если он окажется выше нормируе¬мого (10_6), то такие организационные и тех¬нические мероприятия нужно использовать в эк¬сплуатации объекта, чтобы вывести его на норми¬руемый уровень, т. е. почти полностью исключить аварии и катастрофы на данном предприятии.

         Взрыв и пожар — разные явления, но в терми¬нах теории вероятностей они происходят по одной логической схеме и имеют общую математиче¬скую модель. Взрыв происходит при случайном появлении опасного источника (короткое замы¬кание) и случайном появлении опасной кон¬центрации взрывоопасного газа в месте появления открытого источника.Ложар происходит при слу¬чайном появлении неотключаемого короткого за¬мыкания и случайном нахождении вблизи повреж¬денного элемента горючего материала.

         Взрыв (пожар) в зависимости от различных производств может произойти при случайном сов¬падении двух, трех, четырех и более незави¬симых аварийных событий.

         Под минимальным взрывоопасным (пожаро¬опасным) совмещением независимых аварийных событий технологического объекта (в данном слу¬чае системы «электрооборудование — защита —окружающая среда») будем понимать такой мини¬мальный набор элементов, находящихся в опас¬ном состоянии, восстановление безопасного со¬стояния любого из которых выводит систему из взрывоопасного (пожароопасного) состояния.

         В одном таком взрывоопасном (пожароопас¬ном) совмещении одна часть минимального на¬бора независимых элементов должна указывать (в зависимости от их состояния) на формиро¬вание открытого источника, другая часть элемен¬тов — на формирования опасного состояния элект¬рических и технологических защит и последняя группа элементов должна показывать, как форми¬руется опасная среда.

         На основе марковских случайных процессов предложен один из возможных мето¬дов оценки взрывобезопасности (пожаробезопас-ности) технологического объекта. В качестве ис¬ходных данных используется среднее время на¬хождения элемента в безопасном и опасном состояниях.

ЛИТЕРАТУРА

1. Руденко Ю. Н., Ушаков И. А. О безопасности как одном из свойств надежности систем энергетики.— Изв. вузо Энергетика и транспорт, 1985, № 2, с. 5—11.

2. Надежность систем энергетики. Терминология. Сборник рекомендуемых терминов. АН СССР. Комитет научно - технической терминологии. Научный совет по комплексным проблемам энергетики.— М.: Наука, 1980, вып. 95.— 44 с.

3. ГОСТ 12.1.010—76. Взрывобезопасность. Общие требования.

4. ГОСТ 12.1.004—85. Пожарная безопасность. Общии требования.

5. Хенли Дж., Кумамото X. Надежность технических систем и оценка риска / Пер. с англ. В. С. Сыромятникова, Г. С. Деминой. Под общ. ред. В. С. Сыромятникова.-М.: Машиностроение, 1984.— 528 с.

6. Легасов В. А. Проблема безопасного развити техносферы.— Коммунист, 1987, № 8, 92—101.

7. Кемени Дж., Сиелл Дж. Конечные цепи Маркова.-М.: Наука, 1970.— 271 с.