Розвиток методів оцінки безпеки електроустаткування ділянок вугільних шахт

Донецький національний технічний університет

 

Журавель Олена Анатоліївна

 

УДК 621.3:622

 

 

Спеціальність 05.26.01 – “Охорона праці”

 

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

 

Донецьк 2002

 

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Донецькому національному технічному університеті Міністерства освіти і науки України, м. Донецьк.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Ковальов Олександр Петрович, професор кафедри “Електропостачання промислових підприємств і міст” Донецького національного технічного університету Міністерства освіти і науки України, м.Донецьк.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Колосюк Володимир Петрович, професор кафедри “Менеджмент у невиробничій сфері” Донецької державної академії управління Міністерства освіти і науки України, м.Донецьк, кандидат технічних наук, доцент Колесник Любов Іванівна, завідувач кафедрою “Вища математика та інформаційні технології” Європейського університету, м.Донецьк.

Провідна установа: Державний Макіївський науково – дослідний інститут по безпеціі робіт в гірничій промисловості, відділ безпеки гірничошахтного обладнання Міністерства палива та енергетики України, м.Макіївка.

 

Актуальність теми. Забезпечення електробезпеки промислових об'єктів, у тому числі і вугільних шахт, відповідно до законодавства України про охорону праці, є невід'ємною частиною державної діяльності для зниження травматизму. Випадки ураження електричним струмом на підприємствах складають близько 11% всіх травм. Аналіз статистичних даних МакНДІ за період із 1991 по 1998рр. показав, що на вугільних шахтах України число ураження електричним струмом в установках напругою до 1000В складає більше ніж 73%, причому значна питома вага припадає на кабельні мережі (25,5%), пускову і комутаційну апаратуру (18,4%), а також на мережі контактної електровозної відкатки (більше 18%). Тому завдання, пов'язане з прогнозуванням і оцінкою ймовірності ураження людини електричним струмом від різних видів електроустаткування й обґрунтування норм надійності на систему захисного вимикання і захисного заземлення, при яких забезпечується нормований рівень електробезпеки, є дуже актуальним і його вирішення служить соціально – економічним інтересам України.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Ця робота виконана за одним із основних наукових напрямків ДонНТУ в рамках розробок, виконуваних за державною тематикою 0101U001194 “Розвиток основ теорії процесу ураження людини електричним струмом при експлуатації електрообладнання”.

Мета роботи. Удосконалення методів розрахунку і прогнозування електробезпеки устаткування, розробка норм надійності на захисне вимикання і заземлення, при яких забезпечується нормований рівень електробезпеки на ділянках вугільних шахт. 

Ідея роботи полягає у виявленні і використанні закономірностей поводження електроустаткування, засобів захисту і людини протягом часу й обґрунтування норм надійності засобів захисту, при яких ймовірність ураження людини електричним струмом буде відповідати нормованому рівню.

Для досягнення поставленої мети визначені наступні завдання дослідження:

провести статистичний аналіз інтервалів часу між суміжними випадками ураження людей електричним струмом від різних видів електроустаткування, встановленого в підземних виробках вугільних шахт і  визначити ступінь ризику ураження людини електричним струмом від кожного виду;

розробити нову математичну модель, що дозволить прогнозувати ймовірність ураження людини електричним струмом при експлуатації електроустаткування,  яка відрізняється від відомих тим, що крім частоти появи подій, враховується і їх тривалість;

розробити структурну схему заміщення можливих випадків ураження людини електричним струмом від різних видів електроустаткування;

встановити залежність інтенсивності ураження людини електричним струмом від частоти появи замикань на заземлюючу мережу і тривалість їх існування, надійності засобів захисту і термінів їх профілактики;

розробити інженерну методику, що дозволить прогнозувати й  оцінювати рівень електробезки на ділянках вугільних шахт при експлуатації електроустаткування і розробляти організаційні і технічні заходи для забезпечення нормованого рівня електробезпеки.

Об'єкт дослідження – система електропостачання і засоби захисту (апарат захисту від витоків струму, захисне заземлення) ділянки вугільної шахти.

Предмет дослідження – фактори (однофазні замикання фази на заземлюючу мережу, надійність засобів захисту: апарат захисту від витоків струму, захисне заземлення, максимальний струмовий захист і терміни їх профілактики), що впливають на процес ураження людини електричним струмом.

Методи дослідження. Для досягнення поставленої мети в роботі використовувались аналітичні методи і методи, засновані на експериментальних дослідженнях, що базуються на основних поняттях теорії ймовірностей і надійності.

Основні наукові положення і результати, що виносяться на захист, і їхня новизна:

1. Розроблена нова математична модель, на підставі теорії однорідних Марковських процесів, яка відрізняється від відомих, котрі базуються на використанні логіко-ймовірних методів тим, що крім ймовірності відмовлень елемента системи враховується ймовірність перебування елемента у стані відмовлення, це дозволяє більш точно прогнозувати рівень електробезпеки устаткування, що експлуатується на ділянках вугільних шахт і визначати середній час до ураження людини електричним струмом, дисперсію цього часу, ймовірність перебування системи в кожному із можливих станів і ймовірність  ураження людини електричним струмом протягом часу.

2. Розроблена нова структурна схема заміщення “дерево” формування можливих випадків ураження людини електричним струмом і схеми мінімальних електронебезпечних сполучень.

3. Вперше встановлена залежність частоти ураження людини електричним струмом від частоти і тривалості появи однофазного замикання (ОЗ) на заземлюючу мережу у різних точках і фазах мережі, надійності максимального струмового захисту, захисного вимикання і термінів їх профілактики, а також частоти і тривалості дотику людини до корпуса електроустаткування, що знаходиться між двома точкам ОЗ.