Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Современное состояние безопасности сельских электроустановок. цель и задачи исследования 10
1.1. Анализ статистики травматизма и пожаров в электроустановках низкого напряжения 10
1.2. Общая характеристика и анализ работы системы электрической защиты 21
1.3. Основные направления совершенствования систем безопасности электроустановок низкого напряжения 29
1.4. Цель и задачи исследования 37
ГЛАВА 2. Разработка математической модели электропоражения в электроустановках с учетом оценки предотвращенного материального ущерба от электротравматизма 38
2.1. Классификация и анализ возникновения опасных ситуаций в электроустановках низкого напряжения 38
2.2. Критерии оценки эффективности функционирования системы электробезопасности на объекте 51
2.3. Определение показателя технической эффективности системы электробезопасности на объекте 54
2.4. Определение показателя экономической эффективности системы электробезопасности на объекте 67
2.5. Структура обобщенной математической модели электропоражения и алгоритм расчета показателей технической и экономической эффективности СЭБ 72
2.6 Выводы 82
ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования токов утечки в электроустановках зданий и разработка экспресс-метода выбора уставок устройств защитного отключения 84
3.1. Обоснование разработки метода оперативного выбора уставок УЗО-Д в электроустановках зданий 84
3.2. Методика планирования эксперимента и программа проведения исследований 87
3.3. Статистические модели распределения тока утечки 93
3.4. Разработка графического экспресс- метода выбора уставки устройства защитного отключения 103
3.4.1. Алгоритм применения метода выбора уставки устройства защитного отключения 104
3.5. Выводы 116
ГЛАВА 4. Практическое использование результатов исследования 118
4.1. Принципы построения автоматизированного проектирования системы обеспечения электробезопасности и требования к разработке программного комплекса 118
4.2. Реализация метода расчета и проектирования СЭБ на объекте и оценка её технико-экономической эффективности 122
4.3. Выводы 144
Основные выводы и результаты исследований 145
Список литературы 147
Приложение А. Гистограммы тока утечки в электропроводках зданий 159
- Основные направления совершенствования систем безопасности электроустановок низкого напряжения
- Критерии оценки эффективности функционирования системы электробезопасности на объекте
- Методика планирования эксперимента и программа проведения исследований
- Реализация метода расчета и проектирования СЭБ на объекте и оценка её технико-экономической эффективности
Введение к работе
Актуальность работы. Структурные преобразования, произошедшие в стране в течение последних 10 лет и, в частности, в сельском хозяйстве, обусловленные ослаблением функций и контролем со стороны государства, привели к различным негативным последствиям. В первую очередь это связано с изменением финансирования объектов сельского хозяйства, которое выражается в передаче их с федерального бюджета на территориальный. Дефицит территориальных бюджетов и кризисное положение сельскохозяйственных производителей резко сократили инвестиционную деятельность, что сказалось на содержании объектов социальной инфраструктуры села (СИС), включая бюджетную сферу (образование, здравоохранение, культуру и др.), и явилось предпосылкой для создавшегося неудовлетворительного состояния в области безопасности электроустановок, выражающееся в неуклонном росте аварий, травматизме людей и пожаров.
Специфические условия эксплуатации электроустановок зданий в сельской местности, характеризующиеся низким уровнем обслуживания электроприборов (как правило, неэлектротехническим персоналом), существенным износом сетей и электропроводок, отсутствием современных электрозащитных средств, являются причиной возникновения аварийных режимов и увеличением вероятности электротравм и пожаров. В настоящее время ежегодно от электротравматизма погибает более 4500 человек [1,2], при этом на долю сельской местности приходится порядка 67 % от общего числа [3]. Одним из опасных и часто встречающихся случаев является электропоражение при косвенном прикосновении к открытым проводящим частям (ОПЧ) электроустановок, которые могут оказаться под напряжением в результате различных аварийных режимов.
Как показывает статистика, за последние 5 лет количество пожаров сохраняется примерно на том же уровне, а прямой материальный ущерб от них значительно вырос. Причем весомая доля пожаров (около 30%) вызвана элек-
тротехническими причинами. Так, число пожаров в сельской местности только за 2005 год по России составило около 80000, а прямой материальный ущерб - 2244,0 млн. рублей. По данным МЧС России, максимальное количество пожаров приходится на здания и сооружения жилого, социально-бытового и культурного назначения. Отметим при этом, что в настоящее время не проводится работа по профилактике предупреждения техногенных аварий и опасных ситуаций. Отсутствует также необходимое методическое и проектное обеспечение, связанное с безопасностью электроустановок.
С этих позиций важным и своевременным является разработка мероприятий, направленных на предупреждения электротравм и пожаров на объектах социальной инфраструктуры села.
Целью работы является повышение безопасности электроустановок зданий в сельских населенных пунктах путем теоретического обоснования и практической реализации нового метода расчета и проектирования электрической защиты, позволяющего значительно снизить электропоражение людей и получить при этом экономический эффект, обусловленный предотвращенным материальным ущербом от электротравматизма.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:
-провести анализ современного состояния безопасности сельских электроустановок и определить основные пути повышения эффективности мер по предупреждению электротравматизма;
разработать математические модели электропоражения при возникновении основных травмоопасных ситуаций (прикосновения человека к токо-ведущим и проводящим частям электроустановок), позволяющие оценить предотвращенный материальный ущерб от электротравматизма;
экспериментально исследовать распределение тока утечки в электропроводках зданий и выявить основные факторы, влияющие на его величину;
разработать экспресс-метод выбора уставок устройств защитного отключения (УЗО-Д) применительно к электропроводкам зданий;
- разработать методику расчета и проектирования системы электро
безопасности объектов СИС и провести оценку её технико-экономической
эффективности.
Объект исследования. Объектом исследования являются электроустановки зданий сельских населенных пунктов.
Предмет исследования. Модели и методы повышения безопасности сельских электроустановок.
Методы исследования. При. выполнении работы были использованы методы математического моделирования, системотехники, исследования операций, теория вероятностей и математическая статистика, теория планирования эксперимента. Экспериментальная часть выполнена с применением компьютерной техники и методов объектно-ориентированного программирования, специальных прикладных пакетов компьютерных программ.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработаны математические модели электропоражения при возникновении основных травмоопасных ситуаций (прикосновения человека к то-коведущим и токопроводящим частям электроустановки), позволяющие оценить предотвращенный материальный ущерб от электротравматизма людей по критериям технической и экономической эффективности электрической защиты;
получены статистические распределения тока утечки в электропроводках зданий, с помощью которых представляется возможным оценивать и прогнозировать состояние электрической и пожарной безопасности объектов;
на основе построения специальных номограмм разработан экспресс-метод, позволяющий выбирать такую величину уставки тока срабатывания УЗО-Д, которая бы обеспечивала необходимый уровень безопасности при соблюдении бесперебойного электроснабжения потребителей.
Практическая значимость работы
Внедрение в проектную практику разработанных математических моделей электропоражения с учетом возникновения опасных ситуаций повы-
шает эффективность систем электрической защиты на объекте. Так, для сельских образовательных учреждений предложенные методы дают возможность путем варьирования параметров электрической защиты и типов систем электроснабжения снизить вероятность электропоражения на 25% без дополнительных капитальных вложений.
Применение УЗО в различных системах электроснабжения позволит уменьшить вероятность электропоражения на объекте в 9,8... 15 раз.
Внедрение экспресс-метода выбора уставок УЗО-Д при выполнении проектных и электромонтажных работ создает предпосылки для массового оснащения жилых, общественных и производственных зданий высокоэффективными средствами электрической защиты без применения дорогостоящей импортной аппаратуры и проведения специальных расчетов.
Реализация и внедрение результатов работы
Основные результаты работы внедрены в районах Алтайского края на объектах бюджетной сферы (школы, медицинские учреждения и т.д.), в Рубцовских районных электрических сетях, в ОАО «АСМ-Запчасть», в ЗАО «Контакт 108». Разработанные методические рекомендации по проектированию систем электробезопасности объектов социальной инфраструктуры села переданы в Главное управление сельского хозяйства Алтайского края для их практического использования.
Результаты работы используются в учебном процессе на электротехническом факультете Рубцовского индустриального института при чтении лекций, проведении практических и лабораторных занятий по курсу «Безопасность жизнедеятельности», а также в курсовом и дипломном проектировании.
Результаты диссертационной работы были представлены на всероссийском конкурсе инновационных проектов аспирантов и студентов по приоритетному направлению «Безопасность и противодействие терроризму» 2005 г. и отмечены дипломом.
Результаты работы были реализованы при создании руководящих и нормативных документов федерального и регионального уровня (Программа Министерства образования Российской Федерации «Безопасность образовательного учреждения на 2004-2006 годы» и «План мероприятий по обеспечению безопасности электроустановок в городах и районах Алтайского края 2004-2008 годы», утвержденный постановлением администрации Алтайского края от 24 ноября 2003г. №613).
Работа выполнялась в соответствии с государственной научно-технической программой 0.51.21 «Разработать и внедрить новые методы и технические средства электрификации сельского хозяйства» и Концепцией энергетического обеспечения сельскохозяйственного производства в условиях многоукладной экономики», принятой РАСХН в 1999 г.
Апробация работы. Основные материалы и результаты работы представлялись и обсуждались на всероссийской научно-технической конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении» (Рубцовск, май 2004 г.); на восьмой международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири (СИБРЕСУРС-8-2002)» (Кемерово, 26, 27 сентября 2002 г.); на всероссийской научно-технической конференции (Рубцовск, 1-3 октября 2002г.), на всероссийской научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии в машиностроении» (Бийск, сентябрь 2003 г.); на второй международной научно-практической конференции «Региональные аспекты обеспечения социальной безопасности населения юга Западной Сибири - проблемы снижения рисков и смягчения последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» (Барнаул, 10 декабря 2004г.); на одиннадцатой международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири (СИБРЕСУРС-11-2005)» (Барнаул, 26-28 сентября 2005 г.).
На защиту выносятся:
1. Комплексный подход к повышению эффективности системы электробезопасности, направленный на развитие методов моделирования, совер-
шенствования диагностики состояния изоляции электропроводок и создание алгоритма объективного выбора уставки тока срабатывания УЗО-Д.
Математические модели электропоражения при возникновении основных травмоопасных ситуаций, позволяющие определить показатели технической и экономической эффективности СЭБ с учетом предотвращенного материального ущерба от электротравматизма.
Результаты экспериментальных исследований распределения тока утечки в электропроводках зданий.
Экспресс-метод выбора уставки тока срабатывания УЗО-Д при выполнении проектных и электромонтажных работ.
Публикации. По материалам диссертационных исследований опубликовано 14 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 разделов, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 179 страницах машинописного текста, содержит 56 рисунков, 22 таблицы. Список литературы включает в себя 122 наименования.
Основные направления совершенствования систем безопасности электроустановок низкого напряжения
В действующем ГОСТе [24] «Электробезопасность» определяется как «система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества».
В работах [21, 25] было предложено следующее определение: «Электробезопасность - состояние условий труда и быта людей, при котором исключено вредное или опасное воздействие на человека электрического тока, электрической дуги, электрического поля и статического электричества».
Под пожарной опасностью электроустановки подразумевается возможность возникновения в ней или от нее пожара [26]. Такая опасность возникает при возгорании узлов электротехнического устройства (электроустановки), конструкционных материалов, веществ, соприкасающихся с ним или разлетающихся раскаленными частицами. Здесь в настоящее время используются тождественные по смыслу понятия «пожары от электроустановок», «пожары по электротехническим причинам», «электропожары», «пожары, обусловленные электрическим током».
В качестве определения системы предотвращения пожара целесообразно использовать понятие «система обеспечения пожарной безопасности электроустановок» [21] или её синонимы, образованные сокращениями, входящими в его состав слов, т.е. исключением слова «обеспечения» или заменой словосочетания «пожарной безопасности» словом «пожаробезопасность». Понятие «пожарная электробезопасность электроустановок зданий», употребленное в работе [27], близко по смыслу словосочетанию «пожарная безопасность электроустановки».
В работах [28, 29] было рассмотрено понятие «комплексная электробезопасность», обозначающее состояние системы электроснабжения, которая характеризуется отсутствием опасности возникновения электропоражения человека, животных и пожаров по электротехническим причинам в процессе ее функционирования. Такая система состоит из совокупности технических мероприятий и защитных средств, обеспечивающих комплексную электробезопасность. В ее состав входят предохранители, автоматические выключатели и устройства защитного отключения.
Под термином «система электропожаробезопасности» понимается система при функционировании, которой исключается вредное и опасное воздействие на человека электрического тока, электрической дуги, электрического поля, статического электричества и возникновение пожара по электротехническим причинам.
Сравнение функций системы комплексной безопасности и системы электропожаробезопасности показывает, что они по смыслу совпадают и их следует рассматривать как синонимы, т. е. система электропожаробезопасности представляет не что иное, как разновидность системы электрической защиты.
Понятие «безопасность электроустановок» по своему содержанию является значительно шире, чем понятия «электробезопасность электроустановок» и «пожарная безопасность», т. к. оно может включать в себя понятие «экологическая безопасность». Однако если из контекста ясно, что речь идет об электробезопасности и (или) пожаробезопасности, то использование такого термина является предпочтительным, так как он позволяет охватить полностью два эти понятия.
Следовательно, содержание понятий «безопасность электроустановки» и «электрическая защита» тесно связано между собой. И эта связь заключается в том, что без элементов системы электрической защиты невозможно обеспечить безопасность электроустановок как по отношению к человеку, так и по отношению к внешним объектам. В настоящее время используемыми мерами электрической защиты электроустановок являются: изоляция, зануление с применением аппаратов максимальной токовой защиты, защитное заземление и устройства защитного отключения.
В зависимости от вида электрической нагрузки меры электрической защиты на рассматриваемых объектах распределяются следующим образом: 1) электрическое освещение - изоляция; 2) электрический привод - изоляция, защитное заземление и зануление; 3) электротермические установки - изоляция, защитное заземление и зануление. В связи с введением новых стандартов в области безопасности [19, 20, 31] применительно к рассматриваемым объектам структура системы электрической защиты может быть представлена на рисунке 1.8. На верхнем уровне выделяются следующие виды: защита системы электроснабжения (защита от аварийных режимов), защита человека (основная защита и защита от неисправности) и защита от возгорания в электроустановках (ЭУ) [20]. Эти виды защит включают в себя комплекс электрозащитных мер, предназначенных для предотвращения выхода из строя элементов электроснабжения, возникновения пожара и поражения электрическим током человека. На нижнем уровне располагаются виды аппаратов защиты, реализующие эти защитные функции (предохранители, автоматические выключатели, устройства защитного отключения, заземляющие проводники и другие устройства). К первому виду относят специальные защитные проводники, среди которых могут быть выделены проводники, находящиеся в соприкосновении с землей (зануляющий и заземляющий проводник, элемент устройства выравнивания электрических потенциалов (УВЭП), элемент заземлителя и другие), где электрозащитная функция осуществляется за счет снижения электриче 28 ского потенциала относительно земли до безопасного значения.
Критерии оценки эффективности функционирования системы электробезопасности на объекте
Свойства системы электробезопасности (СЭБ) определяют качество (эффективность) её функционирования. При этом качество функционирования может быть отражено с помощью количественных показателей, которые будем называть характеристиками функционирования системы.
Эффективность СЭБ зависит от значительного числа разнообразных факторов и в общем случае может рассматриваться как некоторая вектор-функция совокупности параметров. Известно [82, 83], что эффективность сложных систем оценивается, как правило, по одному обобщенному или по нескольким показателям. В качестве характеристик системы следует выбирать такие функции (показатели), которые, с одной стороны, достаточно полно отражали бы основные цели СЭБ, а с другой - давали бы возможность получить относительно простую математическую модель процесса функционирования системы.
Тогда общая задача моделирования может быть сформулирована следующим образом: по заданной совокупности средств электрозащиты требуется определить эффективность проектируемой системы электробезопасности и основные ее экономические характеристики: капитальные вложения (К) на создание СЭБ, эксплуатационные затраты (С) и экономическую эффективность Э, обусловленную предотвращенным материальным ущербом от электротравматизма.
Оценим эффективность функционирования некоторой сложной системы с помощью вектора: где aj - весовой коэффициент і-го компонента, значение которого определяется по степени его важности; Для оценки рассматриваемой СЭБ введем обобщенный показатель эффективности Э, состоящий из суммы двух компонентов: где Э, и Э2 - показатели соответственно технической и экономической эффективности системы. Показатель Э, представляет собой количественную оценку эффективности функционирования СЭБ - создание безопасных условий для человека при взаимодействии с электроустановкой. Поэтому в качестве показателей технической эффективности СЭБ могут быть применены вероятностные характеристики уровня электробезопасности Р(ЭБ) или Р(ЭП), которые связаны соотношением Р(ЭБ) = 1 - Р(ЭП), математическое ожидание числа электропоражений М(ЭП), а также максимальное значение вероятности электробезопасности Р(ЭБ)тах или минимальное значение вероятности электропоражения Р(ЭП)т1п на объекте. Показателем технической эффективности может служить и математическое ожидание числа предотвращенных случаев электропоражения М(ЭП)пр. Или отношение: характеризующее кратность снижения электропоражения, может также рассматриваться в роли показателя технической эффективности СЭБ. Для оценки экономической эффективности, как уже отмечалось, традиционно применяется ряд показателей [18]: приведенные затраты, коэффициент прогрессивности технологического решения, коэффициент экономической эффективности капитальных вложений и годовой экономический эффект. Однако использование таких показателей является недостаточным, что не позволяет в полной мере оценить функционирование системы электро 53 безопасности. Такая оценка возможна только при использовании показателей, отражающих различные виды ущерба. Известно, что электротравматизм наносит обществу как социальный, обусловленный гибелью людей, так и экономический ущерб [68, 69]. Последний вызван неотдачей результатов труда работника, вследствие его гибели в валовый внутренний продукт страны. На основании этого при оценке экономической эффективности СЭБ будем использовать такие показатели, как предотвращенный и остаточный материальные ущербы. Предотвращенный ущерб следует рассматривать как определенный экономический выигрыш от снижения количества электропоражений. Остаточный ущерб обусловлен свойствами самой СЭБ, т. е. не способностью обеспечить «абсолютную» безопасность. Для определения экономического эффекта от внедрения системы электробезопасности за некоторый период времени (год) можно воспользоваться следующей формулой: где Э 2 - годовой экономический эффект от внедрения (модернизации) СЭБ на объекте (объектах) СИС; Эпр - предотвращенный материальный ущерб общества от электропоражений после внедрения СЭБ или ее модернизации; 3 - приведенные затраты на создание и эксплуатацию СЭБ. Если Эпр 3, то СЭБ имеет экономическую эффективность, в противном случае - СЭБ экономически затратная. В качестве показателя экономической эффективности СЭБ могут быть использованы также и приведенные затраты: где Е - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, значение которого рекомендуется принимать равным 0,15 [ 18]; К - единовременные капитальные вложения на создание системы; С - ежегодные затраты на эксплуатацию системы. В ряде случаев целесообразно использовать показатель, представляющий собой совокупность полных затрат и остаточного ущерба: где Уос - остаточный материальный ущерб, вызванный электротравмой, после установки (модернизации) СЭБ. 2.3. Определение показателя технической эффективности системы электробезопасности на объекте Из всего многообразия используемых для оценки уровня электробезопасности критериев наиболее универсальным представляется вероятность электропоражения Р(ЭП). Достоинство этого показателя заключается в том, что при использовании известного соотношения 1 - Р(ЭП) можно получить количественную оценку уровня электробезопасности на любом объекте. Поэтому в диссертации будем использовать именно этот критерий. В [40] электропоражение представляется как сложное случайное событие, происходящее при одновременном появлении следующих событий: касания человеком металлических частей электроустановки или технологического оборудования, появление опасного напряжения прикосновения и протекание через человека тока, вызывающего электропоражение. На наш взгляд, здесь не учитываются события, связанные с наличием или отсутствием тех или иных средств электрозащиты. Рассмотрим событие: где Рос - вероятность возникновения опасной ситуации для человека; Рнеисп з - вероятность неисправности (отказа) электрической защиты; Р - вероятность прикосновения к электроустановке; Р(іЬзп/Вкл) - условная вероятность электропоражения, характеризующее такое событие, при котором величина тока и длительность его возникновения вызывает летальный исход.
Отметим, что используемые средства электрической защиты выполняют двоякую функцию (рисунок 1.8), обеспечивая защиту, как человека, так и электроустановки на объекте [84]. Поэтому рассмотрим систему электроснабжения объекта.
Электроснабжение объекта СИС осуществляется обычно по следующей схеме: подстанция - главный (головной) щит - распределительный пункт - электроприемник. В этом случае внутреннее электроснабжение объекта носит трехуровневый характер и включает в себя главный щит (ГЩ) - распределительные пункты (РП) - электроприемник (ЭПР). Как правило, подстанция находится на балансе энергоснабжающей организации и обслуживающий электротехнический персонал объекта доступа к ней не имеет.
Методика планирования эксперимента и программа проведения исследований
Введенный в 2.2 экономический показатель СЭБ, позволяет не только определить затраты, связанные с установкой и эксплуатацией системы, но и оценить среднегодовой материальный ущерб от гибели человека.
Вопрос о стоимости человеческой жизни на протяжении многих лет вызывал и вызывает острые дискуссии. С одной стороны, нелепо оценивать жизнь конкретного человека в денежном эквиваленте и вряд ли можно найти здравомыслящего человека, готового, пусть даже за очень большую сумму, пожертвовать своей жизнью. Отсюда следует, что ценность собственной жизни и жизни близких людей выше любой сколь угодно большой суммы. В гуманном обществе бесконечной ценностью представляется не только собственная жизнь и жизнь близких, но и жизнь окружающих, т.е. каждого отдельного человека. На этом основании существовавшее в советское время мнение о подсчете стоимости человеческой жизни признавалось циничным и неприемлемым с морально-этической точки зрения.
С другой стороны, в комплексе жизненных благ человека безопасность занимает видное, но не определяющее значение. Ее вес в жизни человека соизмерим с материальными и духовными ценностями, зачастую не удлиняющих жизнь, но повышающих ее качество. Человек мирится с пагубными привычками, вредными и опасными производствами, полагая, что существующий риск покрывается получаемыми при этом преимуществами, такими как дополнительные материальные блага, комфорт и др. Само существование профессий, связанных с высокой вредностью и опасностью, говорит о том, что дополнительные блага на таких работах (высокая заработная плата и социальные льготы) могут перекрывать возможные отрицательные последствия для жизни и здоровья человека на вредных и опасных производствах [91].
Возникшее противоречие - жизнь человека не может быть оценена конечной денежной суммой, однако жизнь можно сопоставить с благами, ценность которых имеет конечное денежное выражение - устраняется, если будут разграничены два понятия: жизнь индивидуума (конкретного человека) и жизнь среднестатистического человека. Если конкретному человеку грозит опасность - ценность его жизни не должна сводиться к некой денежной сумме. Вопрос не стоит: нужно или не нужно его спасать, какой бы суммой ни выражалась стоимость его спасения, ибо не существует таких денежных средств, которыми можно было бы выразить ценность его жизни. Поэтому, говоря о статистической жизни, не имеется в виду жизнь конкретного человека. При допустимом (приемлемом) риске стоимость статистической жизни является конечной величиной, которую можно выразить в денежном исчислении.
С другой стороны, необходимо понимать, что далеко не все затраты, направленные на снижение риска, экономически возможны и оправданы. Нельзя требовать снижения риска любыми средствами, поскольку это нереально, как и невозможно добиться создания абсолютной безопасности с нулевым риском. Очевидно, должен существовать некоторый предел финансовых средств и материальных ресурсов, выше которых их расходование становится нецелесообразно, а в ряде случаев и невозможно при определенном уровне экономического развития общества [92]. Величина расходования средств на снижение риска для жизни и здоровья человека может быть определена с использованием экономического эквивалента риска (рисунок 2.12).
В 80-х годах прошлого века академиком Легасовым В.А. при анализе проблемы безопасности ядерной энергетики было введено понятие «цена риска». В частности, было показано, что безопасность является экономическим фактором в той части, которой человек в состоянии управлять. Введенный принцип оптимизации народнохозяйственных мероприятий в области техногенной безопасности должен основываться на критерии максимума уровня жизни. Этот критерий, являющийся обобщенным, должен включать два показателя: безопасность и качество жизни. Очевидно, что эти показатели должны в какой-то мере уравновешивать друг друга. Такой подход, безусловно, отражает общественное мнение общества: в повседневной жизни люди допускают некоторое увеличение риска в обмен на качество жизни.
На рисунке 2.12 в координатах безопасность (Б) - качество жизни (К) в общем виде построена кривая уровня жизни (У.Ж.), которая включает в себя показатель безопасности и качества жизни. Точка касания линий уровня жизни и экономических возможностей (Э.В.) соответствует оптимальной безопасности (Бопт).
Центром стратегических исследований МЧС России [70] в качестве основы концепции социально-экономического ущерба от потери жизни или здоровья человека, подвергающегося воздействию в результате техногенной аварии или вследствие систематического загрязнения окружающей среды, введен термин «цена риска», являющийся денежным эквивалентом стоимости единицы риска а. В отличие от натуральных показателей риска (частота смертности людей) показатель а относится к категории монетарных показателей, характеризующихся экономическими единицами измерения. Поэтому его более удобно использовать при проведении экономической оценки. Экономический смысл показателя а отражает готовность общества платить за то, чтобы избежать этот риск либо его компенсировать в случае добровольного согласия людей воспринимать опасность [93].
Величина а зависит от возраста, пола, профессиональной подготовки человека и пр. Например, для людей пенсионного возраста и нетрудоспособных инвалидов а является отрицательной величиной.
Отметим, что значение а = ах используется для анализа безопасности различными организациями, например, государственной противопожарной службой для обоснованного выбора новой техники и противопожарных мероприятий.
Реализация метода расчета и проектирования СЭБ на объекте и оценка её технико-экономической эффективности
Впервые исследования токов утечки в электрических сетях с заземленной нейтралью были проведены O.K. Никольским [102]. Им также была разработана специальная методика измерения тока утечки. В дальнейшем В.Ф. Королем [103], А.Л. Тикишвили [104] и Т.В. Ереминой [33] были проведены аналогичные исследования для различных регионов страны (Украины, Закавказья, Сибири), включая животноводческие помещения и бытовой сектор. Целью этих исследований явилось обоснование технических требований для УЗО-Д, в частности, токов срабатывания. Результатом явилось определение естественных уровней токов утечки применительно к разным климатическим зонам страны, а также установление статистических связей между током утечки и факторами, характеризующими эго величину. Однако, необходимо отметить, что экспериментальные исследования уровней токов утечки в электроустановках объектов СИС ранее не проводились. Сбор информации о распределении тока утечки в электропроводках связан со значительными затратами. Поэтому задачей явилось получение необходимой информации при минимальных затратах путем планирования эксперимента и использования методов математической статистики при обработке данных [105]. Основным здесь является определение минимально-необходимого количества измерений исследуемого параметра и статистическая проверка гипотезы о законе распределения случайной величины.
При выборе факторов, влияющих на величину тока утечки в распределительных сетях, учитывались: тип объекта, характеристики электропроводки (длина, сечение, вид изоляции) и вид электрической нагрузки, мощность и количество включенных электроприемников.
Введем следующие ограничения: 1. Рассматриваются электропроводки с поливинилхлоридной изоляцией внутри помещений. 2. Используются следующие виды электрической нагрузки: осветительная и силовая (электродвигательная или электротермическая); 3. Электропроводка представляет собой цепь с распределенными параметрами. Основными параметрами, влияющими на величину тока утечки, будем априори считать: мощность электроприборов (Р), количество электроприемников, включенных в сеть (п), длину электропроводки {), тип диэлектрика (С) и вид электрической нагрузки (В). Теснота и форма связи между исследуемой величиной (током утечки) и совокупностью влияющих на нее факторов (видом электрической нагрузки, мощностью электроприемников (Р), их количеством (п), типом диэлектрика и параметрами электропроводки) устанавливается на основе математической модели состояния электрической изоляции - уравнения регрессии. Следовательно, для получения формального описания рассматриваемого объекта следует спланировать регрессионный многофакторный эксперимент. Построение математической модели в рассматриваемом случае сводится к поиску функций отклика. В нашем случае при рассматриваемых параметрах: где М[ I /1,Р,п,С,В ] - математическое ожидание параметра 1 при соответствующих значениях контролируемых параметров; і - длина электропроводки, м; Р - установленная мощность, кВт; п - количество электроприемников; С - тип диэлектрика проводника; В - вид электрической нагрузки; а0,а,,...а5 - коэффициенты регрессии, определение оценок которых и составляет цель эксперимента. Предлагаемая программа экспериментальных исследований распространяется на все групповые электропроводки, выполненные проводами и кабельными линиями. Целью эксперимента является: - установление закономерности изменения уровней фона тока утечки в электропроводках; - изучение характера распределения токов утечки; - определение максимальных величин токов утечки в электропроводках зданий. В процессе измерения тока утечки фиксировались марка электропроводки и давность ее монтажа, режим работы электроустановки (отключенная и включенная электрическая нагрузка), протяженность питающих линий (осветительные и силовые сети), мощность и вид нагрузки (осветительная, электротермическая и электродвигательная). Последовательность проведения эксперимента: 1) сбор исходных данных на объекте; 2) измерение и фиксирование значений исследуемых величин: тока утечки других параметров, рассмотренных выше. Вышеперечисленные данные могут быть получены из проектной документации или путем визуального обследования [106]. Из проектной документации выбираются данные, в состав которых входят сведения об электропроводках (длина, марка, сечение проводов и кабельных линий), а также длительность монтажа и вид подключенной электрической нагрузки.
