автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Основы обеспечения безопасности сельских нестационарных электроустановок

тШ-

Еремина Тамара Владимдеовиа

ОСНОВЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ СЕЛЬСКИХ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

Специальность 05. 20.02-Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

- 2 Лен 2010

Барнаул 2010

004614986

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Восточно-Сибирский государственный технологический университет» и ГОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И И. Ползунова»

Заслуженный деятель науки и техники РФ, - доктор технических наук, профессор О. К. Никольский (ГОУ ВПО «Алтайски! государственный технический университет им. И. И. Ползунова»)

доктор технических наук, профессор И. В. Наумов (ФГОУ ВПО «Иркутская государственная сельскохозяйственная академия»);

доктор технических наук, профессор

Ю. А. Судник (ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет им. В. П. Горячкина»);

доктор технических наук, профессор

А. М. Худоногов (ГОУ ВПО «Иркутский государственный университет путей сообщения»)

ФГОУ ВПО «Бурятская государственная сельскохозяйственная академия» им. В.Р. Филиппова

Защита диссертации состоится «15» декабря 2010 года в на заседании

Диссертационного совета Д 212.004.02 при ГОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова»'по адресу: 656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 46, факс (&-3852) 36-71-29, http://www.altstu.ru. е-ггш1:е1ш5@шЬох.ги

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова».

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью Вашего учрезвдения, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан «__» ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д, т. н., профессор

Научный консультант:

Официальньв оппоненты:

Ведущая организация:

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Основным направлением развитая аграрного сектора экономики является решение- современных социально-экономических проблем. В основе этих проблем лежит перестройка сельского хозяйства, ускорение научно-технического прогресса, переход к ресурсно-энергосберегшощей политике, активизация человеческого фактора - развитие предпринимательства и создание на селе среднего класса - фермерства Это, в свою очередь, требует расширенного применения электроэнергии, создания нового парка высокоэффективных электрифицированных машин и механизмов, внедрения эффективных электротехнологий как в производство, так и в быт сельского населения. Сформированный в настоящее время перспективный комплекс средств малой механизации (СММ) состоит почти из ста видов различных бытовых приборов и устройств, электроинструмента, мобильных, передвижных и переносных электрифицированных машин с кабельной или автономной системой электропитания. Совокупный парк этой техники на селе достигает 100 млн. единиц. Развитие элекгровооруженности села, специфические условия эксплуатации и обслуживания электропотребителей выдвигают серьезную проблему обеспечения непрерывно возрастающих требований сельскохозяйственного производства и инфраструктуры села к надежности и безопасности способов и средств электрификации и автоматизации. Нарушения надежности функционирования электрохозяйства аграрного сектора экономики приводят к гибели людей и животных, к значительным материальным потерям, обусловленным многочисленными авариями электрооборудования, и пожарам, вызванным электротехническими причинами, ухудшению экологической обстановки.

По мнению экспертов, состояние электробезопасности окружающей среды нельзя признать удовлетворительным. Ежегодно только в электроустановках зданий гибнет более 4500 человек, около 30 тысяч - получают увечья и инвалидность, при этом на долю сельской местности приходится порядка 70% от общего числа электротравм. При эксплуатации электрифицированных передвижных маппш, переносных приборов и ручного электроинструмента происходит свыше 60% от общего числа электропоражений в сельских электроустановках напряжением 380/220 В.

Необходимо отметить, что применение электрифицированных СММ, в частности, ручных машин, связано не только с опасным воздействием на человека электрического тока, но и такого вредного фактора как вибрация. Анализ использования вибрационной техники показал, что до 90 % ручных машин являются опасными, приводящими к возникновению различных патологий и вибротравматизму.

Неблагоприятной также является пожарная обстановка: значительную часть (до 30%) составляют пожары, вызванные действием электрического тока. Так, в России в 2009 году было зарегистрирсвано около 200 тысяч пожаров, погибли 13933 человека, прямой материальный ущерб причинен в размере 10929,7 млн.руб. В целом на село пришлось37,8% от общего количества пожаров, 35,6 % - материального ущерба, 47,2 % от погибших при пожарах людей. К этому следует добавить значительный (более 60 %) износ основных фондов в электрохозяйстве АПК при их интенсивной эксплуатации. В настоящее время более половины электрооборудования в сельском хозяйстве подлежит списанию и замене на новое.

Сложившаяся ситуация как в сельском хозяйстве, так и в целом по России представляет угрозу национальной безопасности. Это вызвало необходимость включения проблемы техногенной безопасности в перечень критических технологий, утвержденных Президентом РФ 30 марта 2002 г.

Проблемой повышения надежности и безопасности в энергетической отрасли (в том числе сельской электроэшргетики) посвящено большое количество исследований, проводимых как в нашей стране, так и за рубежом. •

Проведенные исследования в основном касались стационарных электроустановок, находящихся в зданиях и вне их, в том числе на открытых площадках подстанций. Однако получившие в последние годы широкое распространение электрифицированные СММ характеризуются рядом специфических особенностей, к числу которых следует отнести мобильность, автономность электропитания, их работа зачастую проводится вне помещений и поэтому они подвержены негативным воздействиям внешней среда!. Опыт эксплуатации показывает низкую эффективность применения традиционных мер (зануления, защитного заземления, в т.ч. предохранителей и автоматических выключателей)для защиты нестационарных электроустановок.

В результате многолетней недооценки и игнорирования проблемы безопасности нестационарных электроустановок (НЭУ) сложилась кризисная ситуация: действующая система организационных мероприятий и технических средств электрической защиты не удовлетворяет современным требованиям устойчивого и надежного функционирования электрифицированных средств малой механизации; как результат этого - массовые поломки и аварии, приводящие к гибели людей, пожарам и т.д. Социальная значимость проблемы элекгробезопасности особенно возрастает в условиях создания и развития частного аграрного сектора, в котором принимает участие практически все сельское население страны. Изложенное выдвигает требования, с одной стороны, создания научно-методических основ безопасной эксплуатации нестационарных электроустановок, а с другой, решения ряда прикладных задач, направленных на разработку новой системы безопасности электроустановок (СБЭ), которая должна иметь высокую электрозащитную эффективность и надежность, обоснованную структуру и необходимое нормативно-техническое обеспечение. Причем отсутствие необходимых для этой цели материальных ресурсов, по нашему мнению, может быть преодолено путем создания стратегии оптимизации СБЭ, в основе которой лежала бы минимизация затрат при допустимом (нормируемом) риске опасности электроустановки.

Работа выполнялась в соответствии с государственной научно-технической программой 0.51.21 на 1986-1990 гг. и до 2000 г. «Разработать и внедрить новые методы и технические средства электрификации сельского хозяйства», «Концепцией энергетического обеспечения сельскохозяйственного производства в условиях многоукладной экономики», Федеральной целевол программой «Пожарная безопасность и социальная защита на 1995 -1997 годы» и решением совместного заседания Совета Безопасности Российской Федерации и Президиума Государственного совета Российской Федерации от 13 ноября 2003 г. о развертывании фундаментальных, поисковых и прикладных исследований в области безопасности объектов и населения.

Гнпотеза. Безопасность сельских нестационарных электроустановок в условиях ресурсных ограничений может быть обеспечена путем комплексного рассмотрения системы «человек - электроустановка - среда» (Ч-Э-С) и установления взаимосвязей между ее компонентами и параметрами с учетом требований первичных критериев электробезопасности и нормативных значений рисков.

Цель работы - создание системы безопасности нестационарных электроустановок, обеспечивающей допустимый уровень риска и удовлетворяющей критериям электробезопасности, при этом минимизирующей финансовые затраты на СБЭ и материальные потери от электротравм и шжаров.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:

1. Провести анализ современного состояния проблемы безопасности нестационарных электроустановок, эксплуатирующихся в условиях сельскохозяйственного производства (в т.ч. фермерских и личных подсобных хозяйствах) и быта населения, систематизировать факторы, характеризующие опасные условия обслуживания передвижного и переносного электрооборудования, бытовых электроприборов и ручного электроинструмента.

2. Разработать методологию вероятностного анализа системы (Ч-Э-С), выявить основные взаимосвязи ее компонентов и травмоопасные ситуации, построить имитационные модели типа «дерево», дать математическое описание риска.

3. Построить математические модели, описывающие электропоражения людей с летальным исходом, инвалидизации и временной потерей трудоспособности. Обосновать показатели эффективности СБЭ и дать их количественную оценку.

4. Провести экспериментальные исследования фона утечки тока нестационарных электроустановок, разработать методы и технические средства периодического контроля и мониторинга состояния изоляции, построить вероятностные модели оценки и прогнозирования параметров изоляции НЭУ.

5. Обобщить требования к устройствам защитного отключения многофункционального действия, обеспечивающих безопасность людей в штатных и аварийных режимах электроустановки (в том числе защиту от электрического тока, вызывающего эффект «неотпускания»), защиту от пожаров и мониторинг состояния изоляции сети, а также надежность функционирования электрической защиты путем отстройки ее от дестабилизирующих факторов.

6. Разработать типоряд модернизированных устройств защитного отключения электронного и электромеханического исполнения для различных видов НЭУ и подготовить их к промышленному производству.

7. Разработать обобщенный метод системной оптимизации СЮ и определить область приемлемых значений рисков с учетом критерия «затраты- выгоды».

8. Обосновать и принять участие в создании трехуровневой нормативной правовой базы, регламентирующей массовое оснащение жилых, общественных и производственных зданий и сооружений АПК устройствами защитного отключения.

9. Обобщить результаты крупномасштабного эксперимента, проведенного в регионах России, по определению эффективности и надежности устройств защитного отключения.

Объектом исследован»! являются сельские нестационарные электроустановки производственных животноводческих помещений, фермерских и личных подсобных хозяйств, объектов инфраструктуры села.

Предмет исследования - установление закономерностей, связывающих параметры и показатели технической и экономической эффективности СБЭ, с помощью которых представляется возможным дать оценку и прогноз риска в условиях ограниченных затрат, сопоставив его с нормативным значащем.

Методы исследования Для решения поставленных задач использовались методы системного анализа, идентификации, имитационного моделирования с помощью диаграмм типа «дерево», математические методы оптимизации, теория вероятностей и математическая статистика, методика проведения натурных экспериментов.

Научную новизну представляют:

- метод вероятностного анализа системы «человек - электроустановка - среда», позволяющий получить закономерности возникновения травмоопасных ситуаций при обслуживании НЭУ, математическое описание риска и показателей, характеризующих техническую и экономическую эффективность СБЭ;

- математические модели электропоражения человека с летальным исходом, инвалидизации и временной потери трудоспособности при использовании средств электрозащиты, регламентируемых Правилами устройства электроустановок;

- методы количественной оценки эффективности основных технических средств электрозащиты;

- вероятностные оценки н распределения фона утечки тока передвижного и переносного электрооборудования, ручного электроинструмента и бытовых электроприборов;

- математические модели, устанавливающие закономерности изменения токов утечки в нестационарных электроустановках;

- обобщенный метод системной оптимизации СБЭ, позволяющий решать задачу выбора наилучшего варианта при различном качестве исходной информации, а также определять область приемлемых значений рисков с учетом критерия «затраты-выгоды»;

- теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение новой технологии предупреждения электротравматизма и пожаров, основанной на использовании модернизированных средств электрической защиты, методического и программного комплекса для количественной оценки уровня безопасности, определения оптимальной структуры и параметров СБЭ в условиях заданных экономических ограничений.

Практическая значимость работы состоит:

- в разработке различных конструкций модернизированных УЗО электронного, электромеханического и переносного исполнения с диапазонами номинальных токов (125-ЮА) и уставками тока срабатывания (500-6 мА), область применения которых охватывает производственные объекты и инфраструктуру АПК и различные по своему назначению электроустановки, оборудование и электроприборы;

- в создании методов и средств периодического контроля и мониторинга состояния изоляции, позволяющих при массовом оснащении объектов устройствами защитного отключения обеспечивать необходимый уровень безопасности и бесперебойное электроснабжение потребителей;

- в разработке виброзащищенного электрического (ИЭ-4204В) и пнгвматического (КЕ-16В) инструмгнта, позволяющего существенно снизить уровень виброзаболеваемости среди работников сельского хозяйства;

- во внедрении в проектную и эксплуатационную практику новых принципов построения и модернизации систем безопасности электроустановок для производственных, общественных и жилых зданий агропромышленного комплекса;

- в экспериментальном подтверждении высокой эффективности массового применения УЗО по результатам проведения широкомасштабных натурных испытаний в различных регионах России (установлено, что массовое применение УЗО позволит уже в ближайшие годы снизить электротравматизм более чем на порядок (2...3х10"6), сократить число пожаров от электроустановок в 5-7 раз и снизить материальные потери от них в сельском хозяйстве примерно 1 млрд. руб. в год).

Реализация и внедрение результатов работы.

Научные положения, выводы и рекомендации были использованы при обосновании современной нормативной базы в области безопасности электроустановок, а также подготовке законодательных и нормативных актов федерального, регионального и . муниципального уровня (18 документов), в том числе:

- Федерального закона Российской Федерации от 22 июля 2008г. №123 - ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (Статьи 82,142 и 143);

- Норм пожарной безопасности - НПБ 243-97. Устройства защитного отключения. Требования пожарной безопасности. Методы испытаний;

- Программы Минобразования России на 2004-2007 годы «Безопасность образовательного учреждения»;

- «Плана мероприятий по обеспечению безопасности электроустановок в городах и районах Алтайского края на 2004-2008 годы»;

- Краевой целевой программы «Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в Алтайском крае на 2005-2010 годы»;

- Решения Главного управления государственной противопожарной службы МВД России и Главгосэнергонадзора России от 30.07.1998 г. «О проведении широкомасштабного эксперимента по применению УЗО для предотвращения пожаров от электроустановок и электротравматизш населения».

В соответствии с Разделом 4.1.4 «Освоение и сопровождение производства устройств защитного отключения» ФЦП «Пожарная безопасность и социальная защита на 1995-1997 гг. и до 2000 г.» было налажено промышленное производства УЗО различных

модификаций на ОАО «Барнаульский геофизический завод», ОАО «Дивногорскш завод низковольтной аппаратуры» и ОАО «Красноярский радиозавод «Искра» общим объемом до 100 тыс. шт. в год.

Проведение исследовательских и опытно-конструкторских работ для подготовки промышленного производства осуществлялось на Алтайском электромеханическом заводе «Ротор», Барнаульском радиозаводе, Опытно-конструкторском бюро автоматики, Бийском заводе «Спецавтоматика» в период с 1982 по 2000 гг.

Разработанные «Методические рекомендации по проведению анализа риска электроустановок зданий и сооружений» одобрены Южно-Сибирским управлением Ростехнадзора и Главным управлением МЧС по Алтайскому краю и приняты для практического использования.

Апробация работы. Основные материалы и результаты работ обсуждалжь на II Международном симпозиуме «Республика Алтай (Алтай - Золотые горы)» (Горно-Алтайск, 1999г.); Первом Всероссийском научно-практическом совещании «Проблемы и перспективы массового применения устройств защитного отключения в России» (Барнаул, 2000 г.); 6-й Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири (СИБРЕСУРС-6-2000)» (Томск, 2000 г.); 1-й региональной научно-практической Интернет-конференции «Энерго-и ресурсосбережение - XXI век» (Орел, 2001г.); заседании Научно-технического совета Федерального центра науки и высоких технологий Всероссийского научно-исследовательского института по проблемам гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций МЧС России (Москва, 2002г.); IX Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири (Улан-Удэ, 2003г.); 2-ой Международной научно-технической конференции «Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт» (Тобольск, 2004г.); на Международных научно-практических конференциях «Региональные аспекты обеспечения социальной безопасности населения Юго-Западной Сибири - проблемы снижения рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера (Барнаул, 2003, 2004, 2006 гг.); Международной научно-практической конференции СО РАСХН «Электроэнергетика в сельском хозяйстве» (Новосибирск, 2009 г.); X Международной научно-технической конференции «Автоматизация технологических объектов и процессов. Поиск молодью) (Донецк, 2010г.); 7-й Международной научно-технической конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве» (18-19 мая 2010 г., ВИЭСХ).

На защиту выносятся:

1. Концепция вероятностного анализа безопасности нестационарных электроустановок, основанная на системном подходе, использовании математических, инструментальных и натурных методов исследования, и учитывающая в совокупности основные связи системы «человек-электроустановка-среда».

2. Метод, основанный на функционально-морфологическом описании системы безопасности электроустановок, идентификации и систематизации опасных факторов, обосновании показателей технической и экономической эффективности и определении их количествешшх оценок.

3. Математические модели электропоражения людей, приводящие к различным исходам (летальному, инвапидизации . и временной потере трудоспособности), учитывающие штатные и аварийные режимы электроустановки и структурно-параметрические характеристики СБЭ.

4. Математические модели состояния изоляции передвижных и переносных электроустановок, ручного инструмента, позволяющие обосновать чувствительность УЗО, обеспечивающую защиту человека от «неотпускающих» токов, а также прогнозировать значения тока утечки при проектировании СБЭ.

5. Обобщенный метод системной оптимизации, позволяющий при разшином качестве исходной информации произвести выбор структуры СЭБ, обеспечивающей нормативное значение риска в условиях ресурсных ограничений.

Достоверность теоретических положений и выводов подтверждена результатами экспериментальных исследований и многолетними натурными испытаниями разработанныхсредств электрической защиты.

Публикации. По материалам проведенных исследований опубликовано 64 печатные работы, из них: 22 статьи в журналах по перечню ВАК, 4 патента РФ на изобретения, 1 монография и 1 учебник для вузов с грифом Минобрнауки РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, библиографического списка из 170 наименований и приложений. Общий объем диссертации составляет 312 стр., включая 62 рисунка и25 таблиц.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, изложены научные новизна и практическая ценность работы, основные положения, выносимые на защиту, приведены сведения об апробации основных результатов работы.

В первой главе дан анализ современного состояния проблемы безопасности нестационарных электроустановок. Рассмотрены перспективы развития сельской энергетики и электрификации объектов агропромышленного комплекса, включая фермерские и приусадебные хозяйства, быт сельского населения. Приведена классификация средств малой механизации и нестационарных электроустановок в инфраструктуре села. Подробно рассмотрены и систематизированы факторы, характеризующие опасные условия эксплуатации нестационарных электроустановок. Приведены характеристика и анализ электротравматизма в сельском хозяйстве. Дан обзор научно-исследовательских и прикладных работ в области обеспечения безопасности сельских электроустановок.

В контексте сформулированных в диссертации задач выделены электрифицированные СММ и в соответствии с ПУЭ эти средства рассматриваются как нестационарные электроустановки, условно разделяя их на три группы: передвижные, переносные и ручноГ электроинструмент.

К передвижным электроустановкам относятся электроагрегаты, которые могут использоваться в качестве автономных источников электроэнергии или рабочих машин и механизмов с кабельной системой электропитания. В эту группу входят различные дизель-электрические машины мощностью до 30 кВт и автоматизированные передвижные электростанции мощностью до 100 кВт. Последние широко используются в районах, где отсутствует централизованное электроснабжение.

Для электропитания передвижных электроустановок - рабочих машин (например, кормораздатчика) применяются переносные кабельные сети длиной 25-50 м из гибкого шлангового кабеля с резиновой изоляцией.

В качестве переносных электроустановок рассматривается электрооборудование и электрифицированные приборы, используемые на фермерских и личных подсобных хозяйствах и в быту населения. Сюда относятся приборы для приготовления пищи, нагрева воды, отопительные и санитарно-гигиенические приборы и др.

Ручной электроинструмент представляет собой рабочий механизм для выполнения различных технологических операций со встроенным электродвигателем. На долю ручного электроинструмента в настоящее время приходится 60-70 % общего объема выпускаемых промышленностью машин и механизмов с различными приводами.

В основу обеспечения безопасности человека при обслуживании НЭУ должно бьггь ■ положено изучение механизма совокупного влияния вредных и опасных факторов среды обитания (в т. ч. производственной), способных оказывать прямое или косвенное,

немедленное или отдаленное воздействие на деятельность человека, его здоровье и потомство. Проведенный в диссертации анализ показал, что из множества факторов, негативно воздействующих на организм человека при эксплуатации нестационарных электроустановок, наиболее опасными являются электрический ток и вибрации. (Известно, что каждая шестая электротравма приводит к летальному исходу, а из всех видов профзаболеваний наиболее распространенное среди работников сельскохозяйственных профессий является вибрационная болезнь, приводящая к инвалидности).

Эффективность разрабатываемых мероприятий по охране труда и электробезопасности существенно зависит от того, насколько правильно вскрываются причины несчастных случаев. Поэтому анализ элекгротравм представляет собой одно из основных направлений, способствующих повышению уровня безопасности при эксплуатации производственных и бытовых электроустановок.

Выполненный в диссертации анализ показывает, что сельский элекгротравматизм составляет около 60 % от общего их числа. Причем наибольшую опасность представляют передвижные и переносные электроустановки и электроинструмент, на долю которых приходится 52,3 % всех несчастных случаев, тогда как на стационарное электрооборудование - 12,6 %. Передвижные и переносные электроустановки эксплуатируются в более тяжелых условиях, чем стационарные. Мобильный характер обслуживания и эксплуатация в различных по степени опасности помещениях приводит к тому, что изоляция токоведущих частей постоянно подвергается механическим, химическим и другим воздействиям. Соединительные линии (например, кабельная система питания) имеют значительно большее число контактных соединений, штепсельных муфт и разъемов, чем в стационарных электроустановках. Кроме того, из-за мобильного характера работы корпуса электроустановок зануляют через одну из жил питающего кабеля. Зануление снижает, но не устраняет опасность электропоражения при замыкании на корпус. При этом опасность значительно увеличивается при обрыве зануляющей жилы кабеля, зачастую имеющей меньшее сечение, чем фазные провода. Все это существенно снижает безопасность передвижных и переносных электроустановок. Одновременно следует подчеркнуть, что эксплуатация мобильной электрифицированной техники требует использования достаточно квалифицированного труда, что в условиях сельского быта становится весьма проблематичным.

Электропровода! в сельских жилых домах выполняются в основном незащищенными, изолированными установочными проводами с алюминиевыми жилами. Такие электропроводки эксплуатируются многие десятилетия, не ремонтируются и не подвергаются периодическим испытаниям. Их ресурс уже исчерпан, а электрические нагрузки превышают нормативные в 2-3 раза. Поэтому электропроводка зачастую становится источником электропоражений и пожаров.

Установлено, что около 70 % травм происходит вследствие прямого контакта человека с токоведущими частями, находящимися под напряжением. Это группа электротравм является не только самой многочисленной, но и наиболее опасной из-за отсутствия эффективных мер электрозащиты. Травмы, вызванные появлением напряжения на нетоковедутцих металлических частях оборудования, составляют треть всех случаев. Основная причина здесь - несовершенство применяемых мер безопасности.

На основании проведенного анализа статистических данных о несчастных случаях, собранных с помощью Региональной системы учета бытового и непроизводственного электротравматшма (РСУБЭТ), выявлены специфические особенности применения электроэнергии в быту сельского населения, которые, по существу, и обусловливают столь высокий уровень электротравматизма. К основным из них следует отнести низкую эффективность традиционных защитных средств (зануления и защитного заземления) и практически отсутствие современной меры — защитного отключения, несоответствие отечественной нормативной базы требованиям стандартов МЭК и др. Все это привело к тому, что электротравматизм в России в течение тридцати лет (после 1970-х годах)

монотонно (близко к экспоненциальному закону) возрастал и к 2000 году увеличился более чем в три раза, в то время как показатель демографической частоты электротравматизма (Дчэт) в странах Евросоюза за этот период снизился в 3, Японии-в 3,5 и США-в 1,4 раза.

Анализ статистических данных за неполное десятилетие (2000-2008 гг.) свидетельствует о том, что темпы роста общего электротравматизма относительно стабилизировали». Однако следует отметить, что в структуре интегрального показателя Дч.зт (количество электротравм с летальным исходом на 1 млн. человек) произошли существенные изменения', электротравматизм среди населения (городского и сельского) возрос как минимум в два раза при аналогичном снижении этого показателя в сфере государственного и общественного производства.

Решением важной проблемы повышения надежности и безопасности систем электроснабжения общепромышленного и сельскохозяйственного назначения занимались И.А. Будзко, И.Ф. Бородин, Р.Н. Карякин, Т.Б. Лещинская, И.В. Наумов, O.K. Никольский, А.И. Сидоров, А. А. Сошников, Ю.А. Судник, H.H. Сырых, A.M. Худоногов, А.И. Якобе и др. В результате выполненных работ были разработаны теоретические основы оптимальных систем электроснабжения и безопасной эксплуатации электроустановок потребителей. Значительная часть выполненных работ получила дальнейшее развитие в математической теории оптимизации, теории надежности и принятия решения, разработке методов расчета и проектирования сложных систем, а также в обосновании современной нормативной базы для создания безопасных электроустановок.

Проведенный аналитический обзор исследований по сформулированной в диссертации проблеме показал, что в большинстве своем они касаются стационарных систем электроснабжения и безопасности сельских потребителей. Вместе с тем отсутствуют единые методологические основы построения системы безопасности нестационарных электроустановок, не разработана теория вероятностного анализа элекгробезопасности на основе концепции приемлемого риска. В сельском хозяйстве не решены многие важные научно-технические задачи, связанные с созданием и широким внедрением устройств защитного отключения, методов диагностики, оценки и прогнозирования эффективности мер электрозащиты и т. д.

СЦПХ.Г>рНОЯ СТ.1-М1 ряпшгмпро&ием it-iCrj.1vHi.441I НбСГаЦНОШрНЬК *ЛСК1(Д>уС1Ш<>В<>К С<МЬСИК IKTIitVirrCli-ii

Нл'УЧКЛ — тмрмдчлсхйс к

MA-r.V..l.r.VrK*r.'0 Я£ С.СИГНЫ iurtot4i.ro нягпша 6>5М1г?.янхЙЭУ

Ал^-г, i^inpriXiKHi» снетка с Scpj я шзлии ЯйПрОЯЛЗОЛС!* ITH КОГО

■ЭШЯКНОПЙПЮ Е ППСЛЛЛСТ.ЯНЙ

•««.чротрытзотемых татулияй

KonnrajTiii* or(Tn'.;j гь^пй Азехчрйоеаппасигк-лт ■Чат еыни-еуья« модели а 1дгорат>1 опшм^шл систре ooecne'ftfKa*

лаегтроо^опзеноеш

TT

TT

ервдгтя «оестчеяп.« 0моп*свсюгм

Кениг.псид гккьмикгжи * ?ффгки»имгтв я яазызтое-п»

системы Jimunioro огеяегглялл

Ооо&цмпш« т< тр*3а**яш| я« у-схр^йст» t К»КГК5Г0 С!

Систем» о еазшен вехи даж перед» пжяых ззектроусяш ояох

Светла» еммоаз сиеста: Д агреагеного

ллжтря с-ооуудопллня

Про« гно - «eto^jrifcwc » яор\ипг2вм прмвяв*

JklftTttSitMiOMi« рмодкзм кчня со pic4fry л дроаг.терймякю CMC TS W ?.Т«Л1№3*-»П*ГКСеТЛ

%1еходкчесхкй рсколкядгцил по одмм я дуктио >ароыя н»

».iscttpö} «гад

PlöKTtttf н . со > ерше ксгвсзмш t

pj.»nnif л coaipffliiKnaonaiiPi

CiicKiu

руЧКЧХ о xwsrtpüKHCtpyi

Рисунок 1 - Основные направления исследований

На рисунке 1 изложены основные направления исследований, из которых следует, что создание системы обеспечения безопасности сельских нестационарных электроустановок является комплексной проблемой и должно решаться совместно на

стадиях ее проектирования и применения. Поэтому развитие научных основ и решение прикладных задач этой проблемы предопределило рассмотрение основных направлений исследований.

Изложенное обосновывает цель, поставленную в работе, и задачи, подлежащие решению.

Вторая глава посвящена методологическим основам системного анализа безопасности сельских электроустановок. Приведено функционально-морфологическое описание системы «человек-элекгроустановка-среда» (Ч-Э-С). Изложены вероятностно-детерминистическая концепция риска электрогравмы и основы выбора его приемлемого уровня. Разработаны показатели эффективности функционирования системы безопасности электроустановок и методы вероятностного анализа оценки и прогнозирования риска, обоснована структура информационного обеспечения СБЭ.

Безопасность электроустановки (электрическая и пожарная) рассматривается как интегральная оценка результата взаимодействия компонентов системы «Ч-Э-С» (рисунок -2).

Под системой безопасности, электроустановки (СБЭ) условимся понимать совокупность взаимосвязанных организационно-технических мероприятий и защитных средств (блоки А, Б, В и Г), обеспечивающих безопасное взаимодействие человека с электроустановкой в процессе его трудовой или иной деятельности.

Свойства компонентов системы (Ч-Э-С) определяют состояние электробезопасности и учитываются определенной совокупностью параметров (факторов). Электрогравма рассматривается как сложное случайное событие, которое, в свою очередь,

СБЭ

Рисунок 2 - Функционально-морфологическое описание системы «человек - электроустановка—среда» (Ч-Э-С)

Блок А Нормативные правовые акты, регламентирующие требования безопасности электроустановок

Блок Б Комплекс технических мероприятий и электрозащитных средств

Блок В Подсистема организационных мероприятий по охране труда

Блок Г Подсистема сбора, обработки и анализа информации по рискам электроустановок

зависит от множества случайных элементарных событий, и поэтому обладает большой степенью неопределенности. В этом случае анализ причинно-следственных связей должен опираться на теорию вероятностей и математическую статистику, включая этапы: определение потенциальной опасности электроустановки и неправильного (ошибочного) действия оператора, разработку логико-математических процедур формирования электротравмы, обоснование комплекса электрозащитных мер и выбора из них наиболее предпочтительного варианта. В основе построения системы электробезопасности должен лежать принцип, базирующийся на признании существующих опасностей как объективной

реальности и на понимании в обществе необходимости выделения соответствующих финансовых средств и ресурсов, направленных на предупреждение этих опасностей. Поэтому обоснование необходимых для сельского хозяйства инвестиций, обеспечивающих приемлемый уровень безопасности электроустановок, является одной из основных задач. Причем в качестве интегрального показателя этого уровня следует использовать понятие риска. Показано, что риск есть количественная характеристика, отражающая как вероятность возникновения травмоопасной ситуации (ТС), т.е. попадание человека под напряжение, так и последствия ТС (исхода, приводящего человека к определенному виду травмы). Экономические потери от ТС предложено выражать в виде материального ущерба в денежном эквиваленте.

Таким образом, риск Я может быть представлен как

Р.= РхУ„ (1)

где Р - вероятность травмоопасной ситуации, У - ожидаемый от нее ущерб.

Если имеет место п опасных ситуаций 1 с различными вероятностями р; и соответствующим им ущербом у\ в течение 1 года, тогда

и

(2)

В диссертации рассматривается аналитическое, графическое, сценарное и эмпирическое описание модели риска и его оценки. Процедура определения риска сводится к выполнению двух последовательных этапов: определение вероятности электротравматических ситуаций р, и расчет ущерба у-, при этих событиях. Определение годового риска можно рассматривать в виде суммы

Щ1)=УМ(1)+УЧИ(0, (3)

где У „О) - суммарный ежегодный материальный ущерб (руб.), вызванный авариями электроустановок, перерывами электроснабжения, недоотпуском товарной продукции и т.д.;

Учел(0 - суммарный ежегодный ущерб (руб.), обусловленный потерей здоровья или гибелью человека в результате элекгротравмы при аварии электроустановки или штатного ее функционирования.

Введем следующие допущения:

- электротравма возникает при непосредственном прикосновении человека токоведущей части элекгоуставдвки, находящейся под напряжением, либо при прикосновении токопроводящей части, оказавшейся под напряжением в результате пробоя изоляции или заноса электрического потенциала по сети зануления с друтах объектов;

- величина Ум(0 применительно к нестационарным электроустановкам достаточна мала по сравнению с У,ел(0 и ею можно пренебречь. Тогда

Учел = (1)У >(0, ' (4)

где Му©- вероятность (частота) возникновения ^го вида поражения человека от ¡-го поражающего фактора (Угод);

Уу- величина ущербов, обусловленных ^м видом поражения человека от 1-го фактора (руб.).

Разработанный в диссертации сценарный подход к оценке риска позволил выделить три основных последствия (исхода) электротравмы:

- тяжелая степень - летальный исход (У');

- средняя степень - полная потеря трудоспособности, инвалвдизация (У");

- легкая степень - временная потеря трудоспособности (У"')-

12

Представляя показатели R, Р и У в виде некоторых безразмерных векторов, где Й=[РхУ] и 1р]=(0... 1), материальный ущерб, обусловленный тяжестью электротравмы, и затраты на создание СБЭ можно выразить в виде векторной матрицы в координатах х, у и z с фиксированным значением базового риска полученного без затрат на создание СБЭ. При введении показателя затрат Зсю и определенных сочетаниях величин Р, У и Зсеэ в процессе оптимизации можно получить остаточное значение риска Roer, которое можно рассматривать как приемлемый индивидуальный (применительно к человеку) риск. Вектор У изменяется дискретно и принимает три значения материальных ущербов, вызванных тяжелой, средней и легкой степенью электротраамы. В соответствии с апостериорной оценкой, приняв общее количество регистрируемых травм в течение 1 года за единицу, можно оценить долю каждого вида электротравмы: тяжелая -0,16, средняя = 0,28 и легкая степень ~ 0,56.

Проблема установления нормативных рисков для нашей страны представляется весьма важной. Техническим регламентом о требованиях пожарной безопасности впервые введено нормируемое значение риска пожара, равное 1х10"6, что соответствует международным стандартам. Очевидно, такое же значение следует принять и для оценки риска электроустановки (по нашим данным, риск электротравмы с летальным исходом применительно к сельскохозяйственной отрасли составляет 20...30*10"6). Разработанная в диссертации концепция (рисунок 3) позволила обосновать приемлемое по социально-экономическим соображением значение риска электроустановки, которое при оптимизации СБЭ может рассматриваться одним из его критериев.

С помощью рассмотренной концепции была разработана методика количественной

оценки риска. Однако из-за недостаточности статистических данных расчет показателей, характеризующих вероятность события и меру последствий этого события, можно проверить методом экспертных оценок с использованием универсальных шкал описательных и численных балльных оценок. В диссертации предложена эмпирическая шкала в упрощенном варианте.

Рисунок 3 - Концепция приемлемого риска

Обласг& зкачекнй чркшерюто р гсл.а

ОСдасть значений приемлемого гнека

I 1 jtio^+io-4) I

Область прскссрежнмо малых лначсниП риска

к ярдо.тусваааз

Прнемлл1Ый риск Заграш в^солы ((!&1«:11йЗ(!гшюс1ь огсгимщашш)

Прв«пешай рисг ip.l lil »шаголы

Абсолютная беаоаачюстк - практически иевелшшш:

При решении задач моделирования и оптимизации СБЭ необходимо оценивать эффективность комплекса организационно-технических мероприятий, направленных на обеспечение элекгробезопасности. "Причем приоритет здесь должен быть отдан количественным, а не качественным показателям, поскольку предназначением качественного анализа является изучение общих закономерностей, связанных с функционированием моделируемого объекта (в нашем случае подсистемы «человек -электроустановка»). Цель же количественного анализа достигается решением задач априорной оценки эффективности СБЭ и прогнозирования соответствующих характеристик моделируемой системы.

Разработана система показателей, определяющих техническую и экономическую эффективность СБЭ. Причем в качестве базового показателя предложен приемлемый уровень риска электроустановки К,ет(1), физический смысл которого можно интерпретировать как объективную меру, гарантирующую минимизацию количества электротравм и связанного с ним ущерба.

Показатель технической эффективности Птэ. представляет собой количественную оценку степени выполнения поставленной цели - создание безопасных электроустановок. В качестве показателя Пг з предложено использовать критерии уровня электробезопасности и уровня опасности электропоражения. Эти уровни оцениваются соответствующими вероятностями электропоражения Р(ЭП) и электробезопасности Р(ЭБ), связанными между собой соотношением Р(ЭП) = 1 - Р(ЭБ).

В основе оценки экономической эффективности СБЭ должен лежать расчет предотвращенного материального ущерба от электротравм и учет предотвращенных затрат, обусловленных последствиями возможных травм (выплата пенсии, пособий и т.д.).

Тогда

ИМ (ЭП)**» -У' у М(ЭП)ссш ■ Уи

= м- -, (5) усст = к—_, (б)

г

где М(ЭП)ч,ед и М(ЭП)ост1 - математические ожидания числа предотвращенных и остаточных электротравм на множестве электроустановок (объектов) N за время Т; Уг -средний ущерб от элеюротравмы одного человека.

В качестве показателя, характеризующего уровень электробезопасности региона (отрасли), можно принять ожидаемое количество электротравм людей, имеющих место за определенный период времени Т. Пуст, в каком-либо регионе имеются <3 объектов, каждый из которых характеризуется своими значениями М(ЭП)К, (К=1,(2). Тогда математическое ожидание числа электротравм на множестве 0 за рассматриваемое время Т определяется в виде

М(ЭП)г = ¿М(ЭЯ)к (7)

ы

Введение показателя М(ЭП)£ позволяет выполнить прогноз эффективности СБЭ в регионе и дать апостериорную оценку внедренной системы электробезопасности.

В диссертации дано теоретическое обоснование метода вероятностного анализа безопасности сельских электроустановок. Для изучения возникающих в системе (Ч-Э-С) травмоопасных ситуаций необходимо использовать методы моделирования, в общем виде включающие следующие этапы:

- идентификация источников опасности и учет наиболее существенных факторов, определяющих возникновение травмоопасной ситуации и ее последствий;

- составление смысловых (описательных) моделей причинно-следственных связей ТС;

- формализация ТС иколичественная оценка рисков электроустановки.

При этом необходимо выбрать такие языки и алгоритмы, которые были бы достаточны для семантического представления реальных процессов, протекающих в системе (Ч-Э-С).

Наиболее полно рассматриваемой модели удовлетворяет формализованное представление системы в виде графических диаграмм причинно-следственных связей. На наш взгляд, предпочтительным являются диаграммы типа «дерева происшествий», которые обладают высокой информативностью представления и описания изучаемых явлений, хорошей наглядностью . и декомпбзируемостыо, возможностью применения формализованных процедур системного анализа этих моделей и системного синтеза мероприятий, направленных на реализацию заданных целей системы.

Основным этапом системного анализа является построение семантической модели возникновения происшествия и причиненного им ущерба. Сложность данного этапа обусловлена отсутствием в настоящее время строгих формализованных процедур его реализации, что не позволяет обеспечить абсолютную идентичность моделей одного и того же происшествия, построенных различными исследователями.

Разработанный алгоритм построения графических диаграмм позволяет представить головное событие (электротравму) в виде совокупности дерева событий (возшпшовение ТС) и дерева исходов (последствия ТС) и провести затем качественный и кошиественный анализ диаграмм. Целью качественного анализа является установление закономерностей возникновения электротравмы и снижения ее последствий, т.е. выявление в соответствующгм дереве (ДС и ДИ) тех предпосылок и логических цепочек, реализация которых приводит к появлению либо к непоявлению головного события. Использование алгоритма построения и проведения качественного анализа исследуемых деревьев событий и исходов гарантирует адекватность реальным моделируемым ТС, происходящих в электроустановках, и установление на качественном уровне закономерностей проявления и предупреждения несчастных случаев, аварий и пожаров. Это в свою очередь обеспечивает точность количественной оценки эффективности мер по снижению индивидуального риска и требуемую достоверность его прогноза.

Целью количественного анализа диаграмм типа «дерево» является априорная оценка числовых характеристик травмоопасных ситуаций в электроустановках. Как правило, она связана с определением вероятности появления конкретных несчастных случаев, аварий и т.д., в том числе и математического ожидания их количества на заданном интервале времени. Здесь же рассчитываются размеры ущерба и затрат, обусловленных возникновением и предупреждением ТС. Конечной целью моделирования является получение результатов количественного анализа для обоснования мероприятий, направленных на предупреждение травматизма.

Разработанный в диссертации метод иллюстрируется технико-экономическими расчетами вариантов СБЭ при выполнении работ с ручным элекгроипстру ментом.

Первый вариант предлагаемых мер состоит в предположении, что сопротивление изоляции электроинструмента гарантировано измеряется периодически через 6 месяцев, а также перед каждым его применением. При выполнении этого условия вероятность использования ручного инструмента с поврежденной изоляцией, уменьшается. Однако полностью не исключается возможность повреждения изоляции во время работы.

Второй вариант защитных мер состоит в том, что применение диэлектрических перчаток снижает вероятность травмирования человека за счет уменьшения проходящего через него тока, не превышающего порогового ощутимого.

Третий вариант заключается в том, что применение УЗО значительно повышает эффективность защиты путем практически мгновенного отключения электроинструмента от сети.

Результаты расчетов приведены в таблице 1.

Таблица 1

Сравнение вариантов СЭБ по показателям К1 и Кг (К1=затраты'прибыль; К?=затратм/остаточ1шй ущерб)

№ Затраты Исходная Новая Исходный Остаточный Прибыль

п/п (долл. вероятность вероятность ущерб ущерб после (долл.

США) головного головного (долл. США) внедрения СЭБ США) К, к2

события события (долл. США)

1 1 21-10* 12,6-Ю"6 4,2 0,84 1,68 0,59 1,19

2 2 21-Ю"6 1,3-Ю"6 4,2 1,05 2,94 0,68 1,90

3 2,5 21-10* 4,2-10* 4,2 0,24 4,36 0,57 10,41

Сравнение расчетных данных показывает, что, в соответствии с известным принципом оптимизации «затраты-выгоды», наиболее целесообразно затрачивать средства на первый и третий варианты, имеющие практически одинаковое значение коэффициента К1. Однако реализация первого варианта потребует жесткого выполнения нормативных сроков профилактических испытаний электрической изоляции ручного электроинструмента и сертифицированной лабораторш, производящей необходимые измерения, что в условиях

фермфских и личных подсобных хозяйств является трудно выполнимым условием. Сравнительная оценка вариантов по дополнительному показателю Кг ,учитывающему степень снижения материального ущерба от элекгротравматизма, убедительно показывает высокую эффективность применения устройств защитного отключения при работе с ручным электроинструментом.

В диссертации приведено обоснование структуры информационного обеспечения системы электробезопасности, в основе которой лежит статистический классификатор, позволяющий автоматизировать сбор и анализ бытового и непроизводственного электротравматизш. Это дает возможность выявить основные факторы, влияющие на показатели элекгротравматизма, оценить эффективность системы безопасности электроустановок и дать прогноз показателей частоты и тяжести электротравматизма в агропромышленном комплексе. .

В третьей главе представлены основные результаты математического моделирования системы безопасности НЭУ. Рассмотрен вероятностно-статистический метод формирования травмоопасных ситуаций в штатном и аварийном режимах электроустановки. Дано математическое описание электротравмы с различными исходами: летальным, инвалидности и временной потери трудоспособности. Приведена количественная оценка эффективности основных технических средств электрической защиты (зануления, защитного заземления, защитного отключения).

При определенных допущениях система (Ч-Э-С) может рассматриваться как вероятностная модель с некоторым дискретными ее состояниями А|, В^, С), ... Тогда возникновение электротравмы выраяается стохастической моделью

31Ь =

■а, в, с; о,;..л

Рц ?22 Р2А

(8)

где РиРиРл... вероятности перехода рассматриваемой системы из одного состояния в другое.

Событие ЭЦ - возникновение электропоражения человека в ^-ой электроустановке, принадлежащей к однородному множеству электроустановок N за время Т - представлено в виде суммы четырех несовместных событий:

ЭП,=ЭП1+ЭП2+ЭП3+ЭП,, (9)

где ЭП1 - электротравма, вызванная прикосновением к токоведущему элементу электроустановки, фаза-земля (прямой контакт);

ЭПг - электротравма, вызванная одновременным прикосновение к двум фазным проводам или к фазному и нулевому проводам;

ЭПз - то же из-за прикосновения к токопроводящему корпусу электрооборудования с поврежденной изоляцией токоведущих частей (косвенный контакт); ЭЩ - то же, вызванная одновременным прикосновение к двум нетоковедущим металлическим частям, одна из которых оказалась под напряжением вследствие заноса электрического потенциала по цепям зануления с другого объекта.

Первые два события происходят в штатном режиме работы электроустановки, события ЭПз и ЭП« - в аварийном.

В диссертации введены следующие допущения о том, что:

- электротравма может возникнуть только при появлении одного из четырех событий (ЭПь ЭП2, ЭПз и ЭП4);

-возможен один из трех исходов электротравмы: летальный, инвалидность и временная потеря трудоспособности,' причем летальный исход возникает из-за фибрилляции желудочков сердца;

-в электроустановке отсутствует устройство защитного отключения;

-контакт человека с металлической частью оборудования или конструкции, оказавшейся под напряжением, пршшмается полным, т.е. переходное сопротивление в месте контакта разно нулю;

Событие электропоражение ЭП1 может произойти при одновременном совпадении следующих событий:

Ai - прикосновение человека к токоведущему контакту электроустановки;

Bj— возникновение эффекта «неотпускания», проявляющегося в невозможности

самостоятельно разжать ладонь, охватывающую токоведущую часть;

C¡ - длительность воздействия тока на человека меньше 1 с.

Электротравма ЭЦ приводит к летальному исходу.

Тогда

ЭПг=АгВ,-С1 илиР(ЭП|)=Р(А1)Р(ВОР(С,), (10)

где Р (ЭП[), P(Ai), P(Bi), P(Ci) - вероятшсти соответственно событий ЭЦ, Ai, Bi и Cj.

Электропоражение ЭЦ может произойти при совместном совпадении четырех независимых событий: А2 — прикосновение к фазному проводу; В2 - прикосновение к нулевому или другому фазному поводу; С2 — то же, что и событие B|¡ Д2 - то же, что и событие С].

Электротравма ЭП2 приводит к летальному исходу:

ЭП2=Л2-В2-С2-Д2 или Р(ЭП2)=Р(Л2)-Р(В2>Р(С2уР(Д2). (11)

Электропоражение ЭП3 может произойти при совместном совпадении следующих событий:

Аз - пробой изоляции натокопроводящие части электрооборудования; Вз - прикосновение человека к корпусу электрооборудования.

Далее возможны слгдующие сценарии события ¿3: Сз1 - ток, протекающий через тело человека, превышает пороговый "неотпускающий", но ниже фибрилляционного (при сопротивлении цепи тока через тело человека порядка 10 кОм, когда имеется частичная изоляция ног человека от токопроводящего пола); Сз" — ток, протекающий через тело человека, меньше порогового значения "неотпускающгго" тока (человек самостоятельно разрывает щпь тока).

Если совершается сценарий Сз', то исход электротравмы в зависимости от физиологического состояния человека может привести либо к серьезному расстройству здоровья (инвалидности), либо к более легкому исходу - временной потере трудоспособности.

При возникновении сценария Сз" ущерб здоровью ж наносится (электрический удар). Событие ЭПз можно представить как:

ЭПз=Аз-Вз-СзилиР(ЭПз)=Р(Аз)-Р(Вз)-Р(Сз). (12)

Нетрудно видеть, что событие ЭЩ развивается по сценарию события ЭПз. Поэтому

ЭЩ=А4-В4-С4 или Р(ЭП4)=Р(А4)-Р(В4)-Р(С4). (13)

Тогда полную вероятность возникновения электропоражения человека в j-й электроустановке определяем по выражению: .

Р(ЭЩ=Р(А1)Р(В1)-Р(С1)+Р(А2)-Р(В2)-Р(С2)-Р(Д2)+Р(АЗ)Р(В3)Р(С3)+Р(А4)-Р(В4)Р(С4). (14)

¡чел (wflAJ

Вероятности электропоражения на объекте, содержащем N электроустановок, время Т:

р(эп) = |;П{Р(ЭЯ),у,гдег=1...т,т=4 (15)

' 1

Разработаны математические модели электропоражения человека, в основе которых лежит положение о том, что вероятность элекгропоражения в _]-й электроустановке есть произведение вероятностей двух событий: попадание человека под напряжение и такого его состояния, при котором ток через тело и, (при заданной длительности Ь») является поражающим, т.е.

Р(ЭЩ=Р(ип1,),гР'(Пор)ь (16)

где Р(и„р)а - вероятность попадания под напряжение ¡-го человека в ^й электроустановке; Р'(Пор), - условная вероятность электропоражения в .¡-й элекгро-установке. Причем,

Р'(Пор)=/(Ьел;- Ьш). (17)

Для определения условных вероятностей использовались данные МЭК, определяющие области возможных исходов воздействия электрического тока на организм человека (рисунок 4).

Расчет Р'(Пор)] производится путем интегрирования плотностей

распределения тока через тело человека /(¡чел) и кривых распределения смертельного Рсм(1Чсл) или опасного Роп(1чел) исходов. При этом пределы интегрирования определяются с учетом механизма действия того или иного вида защиты, который обусловливается либо уменьшением времени воздействия на организм человека электрического тока либо снижением напряжения

прикосновения. Плотности распределения ^¿«л) могут быть получены с помощью метода статистического

моделирования. Интегральная

функция распределения РсчОчел) смертельного исхода может быть получена на множестве точек кривой С при фиксированном значении 1Воз ^ Аналогичным образом определяются Р '„„(чел) и Б оп(чел) соответственно по кривым А и В при расчете условных вероятностей опасных исходов (инвалидизация и временная потеря трудоспособности) (рисунок 5).

\ \ к-

V В

1/ V ь

\ \ N

\ \ \ Ф

\ \

V \ V f)

ч \

э ч (з)

.'возМ

Рисунок 4 - Области возможных исходов воздействия переменного электрического тока на организм человека (по данным МЭК)

1 - область допустимых (безопасных) токов, W->

2 — область благополучных исходов (электрический удар),

^яоз)) tBca— 5 С.

3 - область опасных исходов (временная потеря трудоспособности),

Р0чел> 1воз), *воэ— ^ С.

4 - область опасных исходов (инвалидность), Р№и» t„M), t,„< 5 с;

5 — область летальных исходов,

<("чвл>

Рисунок 5 - Совмещенные интегральные функции распределения Р(1чел) при различных исходах электротравмы с плотностью распределения Щчсл)

При принятых допущениях математические модели электропоражения человека могут представлены в вдде:

с летальным исходом-Р(ЭЯ)„= ('«.)/(<«.¥',». (18)

7-0

7™

с исходом инвалидности-Р(ЭП)т = (19)

7=0

7,™

с временной потерей трудоспособности- Р{ЭП)"т = ^^(/,„У■ (20)

7-0

Здесь г™ , , и 4™" - нижнее пороговое значение «неотпускающего» тока и возможные наибольшие токи, протекающие через человека в рассматриваемых исходах эжктротравмы.

В диссертации приведен метод расчета эффективности основных средств электрической защиты. Для оценки эффективности УЗО используется выражение

_ Р(ЗБ)узо

Р(ЭБ)3

(2D

где Р(ЭБ)б - вероятность электробезопасности человека в электроустановке при отсутствии УЗО (базовый вариант); Р(ЭБ)узо - то же, при оснащении электроустановки УЗО/

Эффективность УЗО оценивается применительно к событиям ЭП] и ЭПг, вызванным прикосновением человека к токоведущей части электроустановки.

В диссертации рассмотрены возможные сценарии последствия собыгая ЭЦ (при Цузо = const):

1. Ток через тело человека меньше порогового значения "неотпускающего" тока, т.е. 1ЧС1<1НСОТ. В этом случае человек самостоятельно разрывает электрическую цепь и электропоражение не происходит: событие с благополучным исходом- ЭП'.

2. Ток через человека равен или больше тока уставки УЗО, т.е. 1,е^1усг. Тогда УЗО срабатывает за весьма короткое время (=0,05 с), эффект "неотпускания" не успевает развиться: событие ЭП" опасности не представляет.

3. Ток через человека меньше тока уставки УЗО, т.е. 1чел<1уст. В этом случае УЗО не срабатывает, что можно интерпретировать как возникшую опасную ситуацию нахождения человека в незащищенной зоне и появление эффекта "неотпускания". При времени воздействия тока, меньшем 1 с, смертельную опасность представляет ток, равный пороговому фибриллявдонному току: событие ЭП'" приводит к летальному исходу.

4. Ток через человека равен или больше уставки, но УЗО не сработало по причине его отказа, что соответствует модельной ситуации попадания человека под напряжение в электроустановке, неоснащенной УЗО: событие ЭП"" приводит к летальному исходу.

В соответствии с теоремой сложения вероятностей находим

Р{ЭП)узо = Р{ЭЩ+Р{ЭПУ'+Р{ЭЩ"+Р{ЭП)"" (22)

или Р(ЭБ)У30 = Р(ЭБУ+Р(ЭБ)"+Р(ЭБ)'П+Р(ЭБУ" (23)

Тогда вероятности элекгропоражения человека в электроустановке (при условии Р(ипр.оп)=1), оснащгнной УЗО, соответственно равны:

'"Г

Р<ЭП)С, = (24)

/«о

рою:„= (25)

/.о

р(.эп)-с„ = /(ишча. (26)

1.0

В диссертации произведен расчет вероятностей Р(ЭП)СМ, Р(ЭП)т,Р(ЭП)1в , а также показателя электрозащитной эффективности УЗО Пэузо применительно к случаям возникновения электротравмы с летальным исходом, инвалидностью и временной потери трудоспособности. Показано, что при уставке тока срабатывания УЗО, равной 6мА, обеспечивается минимальное значение и максимальное значение

1Ъузо=16,72 Если 1уст превышает пороговое значение «отпускающего» тока (например, ЮмА), то показатель Р(ЭПи увеличивается в 4,1, а показатель ГЬуэц соответственно уменьшается в 4,3 раза. Уставки тока срабатывания 100 и 300 мА (рекомендуемые стандартами) практически не защищают человека от электропоражений.

Полученные расчетные значения Р(ЭГГ); и Пэузо, позволили не только количественно оценить эффективность элеетрической защиты, но и легли в основу требований к параметрам устройства защитного отключения при эксплуатации нестационарных электроустановок. Так, чтобы обеспечить нормативный уровень элекгробезопасности (Т.ЛуЮ-6 при пользовании, например, ручным электроинструментом, ток уставки УЗО должен быть 6 мА, а время срабатывания- не более 0,5 с.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований изоляции сельских электроустановок. Изложена методика сбора экспериментальных данных по токам утечки основных видов нестационарных электроустановок: передвижные агрегаты, переносные приборы и ручной электроинструмент. Получены числовые оценки и законы распределения токов утечки. Построены математические модели токов утечки и выявлены основные факторы, влияющие на его величину.

Разработаны методы и средства инструментального контроля состояния изоляции по току утечки, включаощие периодический ее контроль и автоматический мониторинг.

Установлено, что неудовлетворительное техническое состояние внутренних электрических сетей зданий и сооружений в сельском хозяйстве является одной из основных причин аварий, электропоражений людей и пожаров. Существующий метод измерения изоляции с помощью мегаомметра, основанный на принципе наложения постоянного тока на переменный ток сети, не позволяет определить фактическую проводимость. Поскольку физические процессы в изоляции при постоянном и переменном напряжении имеют различный характер, то, очевидно, и результаты измерения мегаомметром будут отличаться от действительных величин сопротивлений изоляции в реальных условиях переменного напряжения в сети.

В диссертации рассмотрен способ контроля, основанный на выделении с помощью дифференциального трансформатора тока (ЦП-) тока утечки 1ут> представлпощего собой геометрическую сумму полных токов утечки фазных проводов, включаю активную и емкостную составляющую (рисунок 6).

Рисунок 6 - Принцип выделения (регистрации) тока утечки в сети Достоинство данного метода состоит в том, что юмерение тока утечки проводится в рабочем режиме с учетом номинального напряжения сети и реальной нагрузки. Контроль тока утечки, являясь более безопасным в отличие от измерения сопротивления изоляции, не требует применения повышенного напряжения, тем самым, при производстве измерений не происходит ухудшение состояния контролируемой сети. "

В работе показано, что для проведения регламентных работ по обслуживанию электроустановок необходимы простые в эксплуатации и надежные средства периодического контроля состояния изоляции.

В АлтГТУ при непосредственном участии автора разработан и в настоящге время используется измеритель тока утечки типа ИДТУ, функциональная схема которого представлена на рисунке 7.

1" Ч ,_, ,_,

I I I I 1

114 1

Рисунок 7 - Функциональная схема ИДТУ 1. Дифференциальный трансформатор тока; 2. Входной фильтр и делитель напряжения; 3. Аналого-цифровой преобразователь; 4. Блок выбора пределов измерения; 5. Цифровой индикатор; 6. Источник питания с выпрямителем

Обоснованы требования к конструкции и параметрам прибора и метрологическим характеристикам.. Для повышения помехоустойчивости измерителя предусмотрена отстройка от дестабилизирующих факторов, вызванных влиянием взаимоиндуктивности

С

ы г

"Г

между силовой и измерительюй обмотками ДТТ, остаточной намагниченностью и высшими гармошками.

Прибор ИДТУ, выполненный в виде токоизмерительных клещей, осуществляет поиск и локализацию поврежденного участка сети, вызвавшего срабатывание УЗО. Измерение тока утечки производится на отходящей питающей линии, контролируемой датчиком ДТТ, и нагрузкой. На рисунке 8 и в таблице 2 приведены процедуры выполнения необходимых мероприятий.

Опыт эксплуатации прибора в Алтайском крае и Республике Бурятия показал высокую эффектившсть поиска и установления причин срабатывания УЗО от токов утечки в сетях зданий и сооружений значительной .

протяженности (более 100 м). Эффективность определения мест повреждения сети повышается за счет учета емкостной составляющей тока ' утечки, величина которой в среднем на два порядка выше активной составляющей. Кроме того, необходимость использования прибора ИДТУ обусловлена введением ограничений на максимально допустимые токи утечки в сетях жилых и общественных зданий (ПУЭ, 7-е изд.,п.7.1.83), а также внесенным нами предложением о целесообразности нормирования верхнего значения «отпускающего» тока.

Рассмотрен метод непрерывного контроля изоляции электроустановок путем создания системы автоматического мониторинга (рисунок 9), с помощью которого представляется возможным дать оценку и прогноз состояния изоляции в рабочем режиме. Условимся понимать под автоматическим мониторингом такой контроль, когда состояние изоляции фиксируется измерительным органом или сигнальным устройством или тем и другим одновременно и непрерывно в течение всего времени нахождения установки под рабочим напряжением.

А?» •

.-л»*:.«?« 47

Рисунок 8 - Алгоритм поиска и локализации места повреждения изоляции электрической сети

Сформулированы основные требования к мониторинг)' состояния изоляции в части обеспечения результатов измерения в дискретной или непрерывной форме регистрации физических величин, а также сигнализации о достижении параметров изоляции критического значения.

Из известных способов постоянного контроля изоляции (мониторинга) наиболее перспективным представляется схема измерения тока утечки с использованием

дифференциального трансформатора тока. При заземленной нейтрали электроустановки ток во вторичной обмотке ДТТ определяется выражением

Г'лтт '

и0

• г.2 К, I-

■У,*-,

1

К'-,

(27)

где фазное напряжение сети, Уд , Ув , Ус - комплексные проводимости фазных проводов относительно земли; Ко - сопротивление заземления нейтрали; и \Уг -количество витков в первичной и вторичной обмотках ДТТ.

Таблица 2 — Мероприятия по реализации метода поиска повреждения изоляции сети

Мероприятия Если УЗО мгновенно срабатывает, то это означает, что имеется неисправность изоляции монтажных проводников щита или неисправность УЗО

Включить УЗО Если УЗО взвод1тгся, то это значит, что в электроустановке имела место кратковременная утечка тока на землю, вызванная нестабильным нарушением изоляции или какими-либо помехами.

4.» Отсоединить провода на выходе УЗО, включая и М-проводник • Измерить ток утечки

Включить УЗО Если УЗО взводится, то это означает, что повреждена изоляция между УЗО и автоматическими выключателями (предохранителями), либо в РЕ-РЕИ - проводниках

1.» Измерить ток утечки прибором ИДТУ и провести визуальный контроль состояния изоляции • Проверить состояние РЕ и РЕЫ-проводников • Проверить работоспособность УЗО (кнопка ТЕСТ)

Если УЗО мгновенно срабатывает, то это означает, тго в цепи имеется неисправность: дефект изоляции электропроводки, электроприемника, монтажных проводников, либо УЗО неисправно. 5.* Проверить визуально электрические цепи и измерить ток утечки Если УЗО не включается, то это означает, что оно неисправно

2.* Отключить все автоматические выключатели групповых цепей, защищаемых УЗО • Измерить ток утечки прибором ИДТУ 6.* Заменить УЗО, включить автоматические выключатели и электро приемники. Измерить ток утечки

Включить УЗО Если УЗО взводится, то это означает, что повреждена изоляция какого-либо электроприемника

Включить УЗО Если УЗО взводится, проверить его работоспособность • - (кнопка ТЕСТ). Мгновенное отключение УЗ О означает, что оно исправно, но в защищаемой цепи имеется утечка тока.

7.» Поочередно снова включать отдельные электролриемники до тех пор, пока УЗО не сработает. Электроприемник, вызывающий срабатывание УЗО, отключить и заменить

3.* Последовательно включать автоматические выключатели до тех пор, пока не сработает УЗО. Цепь, вызывающая срабатывание УЗО, имеет дефект изоляции »Продолжить локализацию повреждения. Отключить или отсоединить все электроприемники этой цепи. Измерять ток утечки прибором ИДТУ

Если УЗО мгновенно срабатывает при всех отключенных электроприемниках, то это означает, что повреждена изоляция электропроводки

8.* Произвести локализацию повреждения путем измерения тока утечки и отсоединения проводов в распределительных коробках

Рисунок 9 - Схема автоматического мониторинга состояния изоляции:

1-функция измерения; 2- функция отключения

В соответствии с разработанной в диссертации методикой в Республике Бурятия были проведены экспериментальные исследования по изучению механизма изменения состояния изоляции сельских нестационарных электроустановок с целью установления наиболее значимых факторов, оказывающих влияние на электрические параметры изоляции, выбора чувствительности (порога срабатывания) устройств защитного отключения и прогнозирование величины токов утечки для обоснования нормативного значения и установления пределов непрерывного контроля (мониторинга) состояния изоляции.

В качестве объектов обследования были выбраны производственные и фермерские хозяйства с различными строениями (деревянным, кирпичными, бетонными). Было обследовано около 200 питающих нестационарные электроустановки линий. Проведено обследование личных хозяйств с давностью монтажа электропроводок 12-15 лет. Измерению подвергались наиболее используемые в сельском хозяйстве электропроводки марки АПВ, АППВС, АПН, АПР скрытого и наружного исполнения.

Измеряемый прибором ИДТУ ток утечки в электроустановке определяется как

ijr^-U^+iyr., (28) <

где У - напряжение сети; 1у™ и 1у„ - активная и емкостная составляющие тока утечки.

Измерения показали ,что доминирующим является емкостная составляющая тока утечки, которая более чем на порядок превышает активную составляющую. В этом случае

угол сдвига фаз между вектором полного тока утечки I,, и вектором 1утс будет менее 5°. Тогда, пренебрегая этим углом, можно рассматривать (с погрешностью не более 5%) суммарный ток утечки на вводе объекта как арифметическую сумму токов утечки в электропроводке и на отходящих линиях элеюроприемников, т. е.

(29)

1-1 i-i

5Х - суши проводимостей i-ой электропроводки (линии),i=(l,...,n);

^ГYmy, - сумма проводимостей j-ой электроустановки (линии),j=(l, ...,m).

/-1

Дано обоснование построения математической модели изоляции нестационарных электроустановок вида:

М[Т„ (1, р, v)]= 0(1, Р, v, а<„ аь а2, а3), (30)

где М[1)Т (1, р, v)] - математическое ожидание параметра IiT при соответствующих значениях контролируемых переменах; 1 - длина питающей линии (кабель, электропровод и т.д.), м; р - установленная мощность электроприемника, кВт; v - относительная влажность, %;

ао, ai, й2, а3 - коэффициенты, определение которых составляет цель измерения.

Измерения токов утечки проводились по четырем основным линиям, питающим элекгроприемники фермерских и личных подсобных хозяйств, включая жилые дома:

- первая линия (lyri) — включенные наружные передвижные электроустановки (НПЭ) на приусадебном участке с наружной электропроводкой;

- вторая линия (1^) — включенные переносные электроприборы (ПЭП) в жилых и подсобных помещениях;

- третья линия (Гутз) - включенный парк ручного электроинструмента (РЭИ);

- четвертая линия (1^4) - электрический ввод с полностью включенной нагрузкой

(ЭВН).

В результате обработки полученных статистических данных найдены числовые оценки распределения тока утечки (математическое ожидание тк и среднеквадратическое отклонение ах) (таблица 3).

Таблица 3 - Статистики (параметры) распределения тока утечки

Переменные Статистики НПЭ 1„1 (мА) ПЭП 1уй(МА) РЭИ 1„з (мА) ЭВН 1„4(мА)

тх 4,35 1,15 1,73 5,29

0,803 0,825 0,815 0.884

Подтверждена гипотеза распределения опытных данных нормальному закону, построены гистограммы, плотности вероятностей и функции накопления вероятностей тока утечки 15Т1,1ут2,1пз и 1уТ4- Основываясь на гауссовском распределении (30), с помощью

- 173)2

г- 0,315

(¡Ш - 5,29)2

(31)

0,884%''2;

2 -0,3842

правила «трех сигм» (тх±3ст), установлены интервалы токов утечки (31) и получены линейные уравнения регрессии (32):

= [194 - 6,76],

[-1,3-2-3,62], (32) [-0,71-4,17] = [2.64 - 7,94].

= -5,414 0,031 + 0,18р + 0,21г. ЧШ = "9-35 -I- 0,04? + 0,31? 4 0Д8г>, I*?? = -10,314 0,031 + 0,23р + 0,101% = -11,02 + 0,042 4- 034}к 4- 0,09г.

(33)

При определен™ факторных признаков, влияющих на величину тока утечки, был проведен корреляционный анализ, результатом которого явилось получение коэффициентов корреляции, устанавливающих тесные положительные связи между токами утечки и длиной электропроводки или кабеля, питающих электроустановки. Существенное влияние на величину тока утечки оказывает установленная мощность электроприемника. Влияние фактора V на величину /уТ прослеживается на линиях, подверженных отрицательному воздействию влажности (наружные электропроводки, передвижные электроустановки на приусадебном участке и т.д.).

С помощью полученных математических моделей выявлены уровни естественного фона токов утечки, что позволило обосновать типоразмер уставок устройств защитного отключения, обеспечивающий необходимый уровень элекгробезопасности и бесперебойность электроснабжения потребителей.

Пятая глава посвящгна разработке технических средств обеспечения комплексной защиты при эксплуатации нестационарных электроустановок. Обобщены требования на устройства защитного отключения и разработан типоряд модифицированных защитных аппаратов, включающих многофункциональные УЗО электронного исполнения, гибридные защитные аппараты электромеханического исполнения и переносные - типа УЗО-вилка и УЗО-розетка. В диссертации изложены материалы и технические решения по подготовке промышленного производства устройств защитного отключения. Сформулированы основные направления совершенствования системы защитного отключения и даны нормативно-методические рекомендации по массовому применению УЗО в сельском хозяйстве.

Переход в России к системам электроснабжения с разделительными рабочими и защитными нулевыми проводниками СШ-С-Б и ТЫ-в) создали технические предпосылки массового применения устройств защитного отключения. Многолетний опыт использования РЕ№-РБ-проводников показал их достоинства, заключающиеся, с одной стороны, в снижении напряжения на открытых проводящих частях (ОПЧ) электроустановки, (а следовательно, и напряжения прикосновения) при пробое изоляции, а с другой - в создании условий надежного срабатывания защиты от сверхтока при возникновении замыкания на ОПЧ. Однако нормативное требование о необходимости применения систем ТМ-С-Э и ТЫ-в привело к появлению ряда серьезных проблем, таких как: повышение опасности обрыва совмещенного РЕИ—проводника питающей сети вызывает появление напряжения 220 В на всех ОПЧ, подключенных к нулевому защитному проводнику; при обрыве РЕ-проводника и прикосновении к ОПЧ электроустановки, ток, протекающий через человека на землю, будет определяться качеством изоляции уже не одного, а группы электроприборов, и может иметь опасное для жизни значение. Все это приводит к повышению вероятности электропоражения, а также возникновению пожара из-за повреждения изоляции в электроприборах с заземленными проводящими частями. В этом случае величина протекающгго на землю тока может быть недостаточна для срабатывания Защиты от сверхгока, но достаточна для возникновения пожара.

Изложенное подтверждает неочевидность пользы присоединения электроустановки к сетям ТО-С-Б и ТЖ, регламентируемых ПУЭ. Поэтому .для того чтобы обеспечить безопасность электроустановок зданий, необходимо повсеместно применять устройство защитного отключения. Так, например, использование УЗО с уставкой не более 30 мА, обеспечивает элекгробеэопасность и при обрыве нулевого защитного проводника, когда на ОПЧ может появиться опасное для жизни человека напряжение. Отмети^ что система электробезопасности с применением защитных нулевых проводников реализуется только во вновь сооружаемых зданиях, которые с учетом возможных объемов строительства в настоящее время составляют не более трех процентов от общего фонда ранее построенных зданий. Абсолютное же большинство электропоражений происходит в зданиях и жилых домах, электрические сети которых не имеют защитных проводников и УЗО. Сюда следует отнести электроустановки, эксплуатируемые вне помещений, фермерские хозяйства и т.д., включая, передвижные электроагрегаты и ручной электроинструмент. Отсюда очевидно, что снижение уровня электротравматизма на селе невозможно без принятия мер по совершенствованию системы электробезопасности в ранее построенных зданиях и сооружениях. '

В диссертации обоснована новая концепция повышения эффективности системы защитного отключения (СЗО), суть которой сводится к: а) переводу УЗО из .дополнительной защиты в категорию основной защиты, б) кардинальной переработке и обобщению требований к устройствам защитного отключения применительно к сельскому

хозяйству, в) разработке соответствующего нормативно-технического обеспечения, г) обоснованию основных вариантов исполнения СЗО.

Проведенный анализ показал, что наиболее перспективным является использование УЗО в системе электроснабжения с раздельными нулевыми и защитными проводниками. Такая система элекгробезопасности обеспечивает максимальную элекгрозащнгтную эффективность, позволяющую снизить опасность электропоражения в десятки раз. В большинстве случаев система электроснабжения объектов может быть построена либо по типу TN-C, либо по типу TN-C-S. Использование системы TN-S в сельском хозяйстве неоправданно из-за излишних дополнительных расходов, вызванных прокладкой РЕ-проводника, сечение которого должно быть равным сечению фазных проводников, и высокой трудоемкости проверки сопротивления заземления.

В диссертации дано теоретическое обоснование и обобщение требований на устройства защитного отключения для объектов АПК. Несмотря на то, что в настоящее время меры электрической защиты регламентируются основополагающими документами (ПУЭ, 7-е изд. и комплектом стандартов ГОСТ Р 50571), которые легли в основу нормативной базы, предписывающей применение УЗО, они не учитывают ряд особенностей их использования сельскими электропотребителями, касающихся систем электроснабжения, условий эксплуатации нестационарных электроустановок, характеристик электроприемников и т. д. Изложенные требования к устройствам защитного отключения для объектов инфраструктуры села (таблица 4) явились обобщением накопленного автором опыта по созданию типоряда модифицированных УЗО, первые образцы которых (А-84) были разработаны в 1980-х годах и подготовлены к промышленному производству.

Разработанные требования на устройства защитного отключения для обеспечения безопасного обслуживания нестационарных электроустановок (переносные электроприборы, ручной электроинструмент и др.) учитывают физиологические нормы допустимых для человека значений «отпускающих» и нефибрилляционных токов и фон естественных токов утечки в электропроводках и приемниках сельских элекгропотребителей.

Основными функциями защитного отключения должны быть обеспечение безопасности человека (и животного) при прямом и косвенном контактах с электроустановкой, защита от возникновения пожаров из-за неисправности сетей и дефектов электроприемников, автоматический мониторинг изоляции сети.

Технические характеристики и параметры УЗО должны обеспечить надежную помехоустойчивую его работу при всех возможных режимах эксплуатации НЭУ с учетом отстройки от токов небаланса, переходных процессов, перенапряжений, нелинейности нагрузки, несинусовдальных токов, температуры окружающей среды и других дестабилизирующих факторов.

Обоснованный типоряд модифицированных устройств защитного отключения включает многофункциональные электронные, гибридные электромеханические и переносные защитные аппараты. Разработанные при непосредственном участии автора серии УЗО, не уступают по своим техническим и экономическим характеристикам отечественным и зарубежным аналогам, в частности, диапазоном номинальных рабочих токов (10-125 А) и отключающих дифференциальных токов (6-500 мА). Электрозащитная аппаратура доведена до промышленного производства. Область ее применения охватывает все имеющиеся объекты АПК (включая быт сельскою населения) и различные по своему назначению электроустановки, оборудование и электроприборы.

Дивногорский завод низковольтной

Алтайский приборостроительный завод «Ротор» (г. Барнаул)

Рисунок 10 - Промышленные образцы устройств защитного отключения

Показано, что одной из основных. причин сложившегося в стране негативного положения в области электробезопасносги является несоответствие требований Правил устройства электроустановок (7-е издание) стандартам МЭК «Электроустановки зданий». Действующая нормативная база (ПУЭ, СНиП и т.д.) не в полной мере отражает современную концепцию электробезопасносги в части отсутствия требований, регламентирующих обязательное применение защитного отключения, предупреждающего электропоражения и пожары в электроустановках. Замедленные темпы обновления и развития необходимой нормативной базы, и, в частности, Правил устройства электроустановок (последняя редакция которая не пересматривалась с 2003 года), привели к появлению большого количества «временных» документов, затрагивающих весьма ограниченный круг вопросов и содержащих частные, часто противоречивые, и быстро устаревающие требования.

Разработанные в диссертации отдельные положения концепции электробезопасности вступили в противоречие с разделам глав 1.7 и 7.1 ПУЭ (7-е издание), касающихся основных технических решений по устройству безопасных электроустановок в части реализации новых принципов расчета, проектирования, модернизации и эксплуатации систем обеспечения электробезопасности и обоснования массового внедрения новой технологии предупреждения травматюма людей на основе устройств защитного отключения. Для устранения сложившихся противоречий автором внесены предложения по изменению и дополнению отмеченных выше глав с целью приведения ПУЭ к требованиям, содержащимся в стандартахМЭК «Электроустановки зданий».

На основании изложенного и с учетом опыта использования устройств защитного отключения в России автором разработаны методические рекомендация по массовому их применению в электроустановках 0,4 кВ. Эти рекомендации прошли соответствующую апробацию в Алтайском крае в виде «Правил использования устройств защитного

Радиозавод «Искра» (г. Красноярск)

Завод геофизической аппаратуры (г. Барнаул)

отключения для обеспечения электропожаробезопасности объектов жилшцно-гражданского назначения».

В диссертации дано теоретическое обоснование методов и средств снижения уровня вредного воздействия на человека локальной вибрации при эксплуатации ручного электро-пневмоинструмепта. Разработаны высокоэффективные средства виброзашиты, позволяющие уменьшить воздействие дшгамических нагрузок на человека за счет эффекта вибропонижения.

В шестой главе изложены материалы теоретических и экспериментальных исследований, приведена практическая реализация их результатов.

Рассмотрен обобщенный метод системной оптимизации СБЭ, позволяющий в зависимости от качества исходной информации выделить три основных класса задач: однокритериальные при вероятностно - детерминированных факторах, характеризующих систему (Ч-Э-С); многокритериальные, когда СБЭ рассматривается как многоцелевая сложная система; Ы-критертльные с неопределенными параметрами системы (Ч-Э-С). Приведены результаты расчета и проектирования СБЭ применительно к реальному объекту. Обоснован принцип построения нормативно-правовых и программно-целевых механизмов обеспечения (управления) безопасности электроустановок. Обобщены результаты натурных испытаний УЗО при проведении широкомасштабного эксперимента по оценке эффективности и надежности электрической защиты. Определена область оптимальных значений рисков методом анализа «затраты - выгоды» и дана обобщенная оценка социалыю-эконом1гческой эффективности разработанной системы безопасности сельских нестационарных электроустановок.

В основе инженерных методов проектирования системы электробезопасности должна лежать оптимизация приемлемого уровня риска для здоровья и жизни людей и выбор рационального варианта СБЭ. Отсутствие таких методов расчета вынуждает проектировщиков зачастую принимать интуитивные решения, что снижает эффективность материальных ресурсов, вкладываемых в охрану труда. Поэтому для оптимизации СБЭ необходимо опираться на методологию комплексного решения проблемы в целом, однако методы ее реализации должны быть практически просты и доступны. Учесть укачанные взаимопротиворечащие требования возможно с помощью системного анализа, когда при исследовании сложных систем на первое место ставят характеристику системы в целом, а все частные факторы рассматривают только с точки зрения их влияния на эту характеристику. Такой метод позволяет отобрать лишь существенные из многих взаимодействующих факторов и исключить второстепенные.

Поскольку системный подход предлагает только «модель поиска», но не имеет готовых универсальных решений для каждой конкретной задачи, представляется целесообразным определить «свой» набор методических и иных способов и средств для отыскания оптимального решения.

В диссертации рассмотрен один из способов решения проблемы оптимизации СБЭ с учетом специфических особенностей сельских электроустановок при различном качестве исходной информации. Принцип предлагаемого решения состоит в следующем:

1. Критериями оптимизации и ограничениями в зависимости от постановок задачи могут выступать показатели технической и экономической эффективности СБЭ: математическое ожидание уровня электробезопасности М[Р(ЭБ)]; полные средние затраты Зпо.та на обеспечение безопасности, включая остаточный (неустраненный) ущерб от электротравматизш; среднегодовой экономический эффект, учитывающий предотвращенный материальный ущерб Эь Эти показатели всесторонне характеризуют исследуемую систему, их эквивалентом, в известном смысле, является риск социально-экономического ущерба от аварий, электротравм и пожаров, происходящих в электроустановках. •

2. Качество функционирования СБЭ следует оценивать по нескольким критериям, характеризующим электрическую, пожарную и экологическую (электромагнитную)

безопасность. Сложность задачи оптимизации повышается неоднородностью исходной информации о параметрах системы (Ч-Э-С), которые, в свою очередь, подразделяются на детерминированные, стохастические и неопределенные.

Таблица 4 - Обобщенные требования кустройствам защитного отключения для объектов АПК

Основные Технические Конструктивное Эксплуатационные Область применения

функции характеристики исполнение характеристики и экономические

(параметры) характеристики

защита номинальное электромагнитная электроустановки

людей от напряжение эл е ктр омеханическое совместимость и зданий и сооружений

электротрав сети(В): (энергонезависимое), помехоустойчивость с глухозаземлеююй

м(1д) 230 - для 2-х электронное ог нейтралью до 1000В:

полюсных, (энергоз ависимое) - динамических - стационарные,

.защита 400-для 3-х, 4-х выключатель нагрузок; . - нестационарные

животных от полюсных; дифференциального - коммутационных (передвижные,

электропора ' номинальная тока (ВДТ), автомат режимов; самоходные,

ясении (1д) частота сети (Гц): дифференциального - внешних гармоник; переносные, ручной

50, 60; тока (АВДТ) - нелинейных электроинструмент)

защита при номинальный расцепители нагрузок;

аварийных рабочий ток (А): дифференциального - атмосферного производственные

режимах 6, 10,16,25, 40,63, тока, токов К.З. и перенапряжения сельскохозяйственные

(ад 80 токов перегрузки объекта

номинальный одно-2-х,3-х и 4-х- отстройка защиты (животноводческие и

защита от отключающий полюсные от токов небаланса и птицеводческие

возникновен- дифференциальны исполнения ложных помещения, теплицы

ия пожаров й ток (м А): типы конструкций: срабатываний при и др.)

(1д) 6, 10,30, 100, 300, «вилка», «розетка» несимметричной

500 типы По виду нагрузки фермерские и личные

защита от номинальный конролируемости 1д: подсобные хозяйства

перенапряже не отключающий «АС» - переменный стабилизация тока

нкя сети дифференциальны синусоидальный ток, при температурных жилые дома,

й ток; «А» - переменный и колебаниях общественные здания,

(0,25-1,4) 1д пульсирующий окружающей среды и инфраструктура села

защита от врем* постоянный ток, колебаниях ис стоимость (долл. США)

потери отключения (С): «В» - сглаженный (промышленное

напряжения 0,50 постоянный ток надежность защиты: производство):

сета (ис„от) предельное типы защитных самоконтроль - однофазные (20 - 30)

время характеристик: исправности защиты, - трехфазные (40- 70)

автоматичес неотключения (С): А - эл. цепи с тест-контроль - многофункцио-

кий 0,10 полупроводниковыми исправности защиты, нальные (от 100)

мониторинг номинальная приборами, среднее время

изоляции включающая и В - эл. цепи в безотказной работы срок окупаемости (за

сети(1д) отключающая жилых зданиях, (10-20 лет) счет предотвращенного

способность (А): С - эл. цепи с ущерба от травматизма

10 1н, (500) динамической и пожаров) — не более

предельное нагрузкой, 5-ти лет

значение Д - эл. цепи с

неоткяючающего импульсными

тока (А): 61н характеристиками;

номинальный в соответствии с

условный ток окружающей средой

короткого

замыкания (А):

3000,4500,6000,

10000

С учетом изложенного содержательная постановка задачи оптимизации может быть сформулирована как максимизация уровня безопасности при заданных ресурсах пли минимизация полных затрат Зп0Л„ при заданном значении этого уровня. Тогда математическая формулировка задачи выбора оптимального решения может быть представлена следующим образом:

определить экстремальное (максимальное или минимальное) значение некоторой функции f (хь Х2,..., х„) при условии, что переменные X], хг,..., х^ удовлетворяют ограничениям в виде

р-,(хь х2,..., хп)=0, ¡=1, 2,..., (34)

Функция /(х), назьшаемая целевой, характеризует критерии оптимальности (цель, эффективность и т.д.). Ограничения р(х) задают область существования переменных х,. Решение рассматриваемой задачи состоит в нахождении такой совокупности переменных € при которой целевая функция Дх) достигает экстремального значения.

В диссертации рассмотрены следующие однокритериальные задачи:

1. Найти тах{М[Р(ЭБ)]}(.х), х^Х при условии, что 3„си„(х)< , (35) где заданные затраты.

2. Найти шш 3,Ю1н(х), х£Х при условии, что {М[Р(ЭБ)]}(х)>М[Р(ЭБ)]0 (36) где М[Р(ЭБ)]о - заданный уровень элекгробезопасности.

Здесь х одна из возможных реализаций (варианта построения СБЭ) из множества допустимых реализации X.

Отмечая равнозначность обоих задач, укажем, что использование в качестве критерия оптимизации показателей технической эффективности представляется предпочтительным в связи с введением нормированного значения приемлемого риска. Использование же экономических показателей для этой цели возможно, но не всегда оправдано из-за сложности проведения априорной оценки экономического ущерба, связанного с гибелью человека.

Если в качестве критерия оптимизации принимается риск опасности электроустановки, то математическая постановка задачи оптимизации может быть представлена как минимизация функции

о?)

I

при ограничении приведенных затрат или капитальных вложений на создание СБЭ.

Проведенная в диссертации многокритериальная оптимизация учитывает две основные функции СБЭ - обеспечение электрической и пожарной безопасности. Такая задача в рамках исследования операций представляет собой векторную оптимизацию с двумя несводимыми друг к другу частными критериями. Процедура построения векторного критерия проведена путем «свертки» частных критериев в один скалярный критерий. В качестве частных критериев приняты средние значения вероятностей Р(ЭП)ср и Р(ПО)ср, считая их равнозначными Нормирование частных критериев сводится к операции

(/¡у / (.Унтах (38)

где ^ - значение п-го критерия для одного из ^х рассматриваемых решений.

Преобразована векторного критерия в скалярный осуществлялось путем формирования аддитивного критерия оптимизации (сложением нормированных частных критериев) или мультипликативного критерия (их умножением), т.е.

Г = (3?)

л-1

р = \\/в-^ех1г, . (40)

л-1

где ^ - скалярный критерий.

На основании введенных нормированных критериев строится аддитивный скалярный критерий оптимальности:

Рсбэ(Х)=Л(Х)+/2(Х). (41)

Тогда постановка задачи оптимизации системы электропожаробезопасности с учетом введенного критерия примет вид

РСБэ(Х)^тт, х^Х, (42)

где X— множество допустимых вариантов системы.

Применение скалярного критерия позволяет решить задачу оптимизации СБЭ по двум его составляющим, отражающим электрическую и пожарную безопасность исследуемых объектов. При детерминированных заданных факторах решение однозначно определяется путем применения обычных методов поиска экстремума скалярного критерия. В случае стохастических данных задача решается поиском математического ожидания критерия Рсеэ- Если же в задаче присутствуют неопределенные факторы, то оптимизация может проведена с помощью специальных методов (теории нечетких множеств).

Показано, что задача много критериальной оптимизации сводится к решению одного из двух вариантов.

1. Критерий оптимизации - техническая эффективность СБЭ:

РСБэ(Х)->тН хЕХ, 1Д 00 -/2 (Ю1 ^ кр , (43)

2. Критерий оптимизации - экономическая эффективность СБЭ.

1:сеэ(Х)—>тш, х£Х, 1№) ~/гР01 £ К. . 3ПМН(Х)<Здоп. (44)

Здесь - коэффициент допустимого различия нормированных

критериев, ограничивающий значение модуля их разности; Здоп - наибольшее допустимое значение полных затрат (включая затраты на создание СБЭ и непредотвращенный ущерб от электротравматизмаи пожаров).

Метод системной оптимизации СЮ был реализован при выполнении серии расчетов безопасности электроустановок на объектах АПК с помощью программных комплексов АРИАС и СКБЭоптим. 'Установлено, что вероятности Р(ЭП) и Р(ПО) базового (исходного) варианта СБЭ более чем на два порядка превышают аналогичные показатели предлагаемых вариантов системы электропожаробезопасности. Показано, что применение системы «УЗО - зануление» позволяет получить вероятности электропоражения Р(ЭП) и пожарной опасности Р(ПО) соответственно 0,711х 10"6 и 1,421х10"6, что соответствует нормативным и значениям.

Системный характер назревших проблем безопасности электроустановок обусловливает необходимость создания структуры управления профессиональными рисками в условиях производства и опасными рисками, подвергающими практически все население страны при обслуживании бытовых элекгроприемников. В диссертации рассмотрен программно-целевой подход к. управлению безопасности электроустановок объектов АПК, в основе которого лежит создание совокупности мер законодательного, организационного и экономического характера, базирующихся на принципах приоритета безопасности жизни и здоровья людей, оптимизации СЮ, интегральной оценки и прогнозирования риска, соотносимые с нормативным его назначением. Эти принципы реализованы автором путем теоретического обоснования модернизации нормативной

1

Программное обеспечение выполнено аспирантом С. Ф. Нефедовым

правовой базы и участия в создании законодательного обеспечения безопасности федерального, регионального и муниципального уровня.

Нормирование риска безопасности электроустановок требует экономического обоснования и установлешш границ приемлемых его значений. Действующая отечественная и международная практика выбора фиксированного значения приемлемого уровня безопасности не имеет строгого научного обоснования и строится на умозрительном представлении, сущность которого сводится к тому, что общество готово (или не готово) платить за издержки технологического прогресса. Здесь выгода общества определяется соотношением между затратами на обеспечение безопасности и ценой ущерба от предполагаемых опасностей. На наш взгляд, использование при нормировании безопасности эмпирических подходов и общественного мнения, которые могут формироваться и интерпретироваться в зависимости от существующей или навязываемой людям точек зрешм, не всегда оправданы.

Предложенный автором подход к обоснованию границ оптимальных рисков электроустановок базируется на прогнозировании социально-экономических последствий опасных техногенных ситуаций с использованием разработаншй в диссертации методики оценки и прогнозирования риска. В качестве критерия оптимизации рассматриваются суммарные издержки, связанные как с предупреждением возможных опасностей, так и с ожидаемым ущербом людских, материальных и природных ресурсов за некоторый период времени т эксплуатации электроустановок на объекте. Тогда риск можно представить в виде некоторых средних потерь, вызванных авариями, электротравмами и пожарами, которые возможны в электроустановке:

^ = рху1. = ЕЕФ, + ЕЕРЛ ^Е^Л' . (45)

а= 1 (/=1 6=1 с=1 ¿=1

где а=1...п - количество возможных аварий в электроустановках; Ь=1...т - количество возможных электротравм человека; с=1...ц - количество возможных пожаров в электроустановках; с1=1...к - количество предполагаемых опасных ситуаций; Р;'^!' Ра-';! и АцУщ — вероятности возникновения опасных ситуаций (авария, электротравма, пожар) за время т и размер обусловленного ими полного ущерба.

На рисунке 11 приведены кривая 1 изменения показателя риска от затрат на СБЭ и кривая 2, характеризующая зависимость риска от ущерба. Пусть величина этого ущерба зависит от вариации некоторого показателя К, пропорционального вероятности электробезопасности Р(ЭБ). Отмеченное на оси абсцисс значение показателя К1 рассматривается как базовое состояние электроустановок некоторого объекта

Пусть величина затрат 3(К))=0. Показатель К2 характеризует приемлемый для общества уровень безопасности объекта, причем этот уровень достигается достаточно ' высокими затратами 3(К2) с низким значением риска Я. Считается, что функции ЩЗ) и К(У) -нелинейные и изменяются монотонно.

Рисунок 11 — Иллюстрация метода анализа «затраты-выгоды»

Риг»

Кривая 3 показывает изменение величины суммарных социально-экономических издержек, обусловленных затратами на предупреждение опасности, и компенсацию их нежелательных последствий, т.е. ущербов

Щ3+У)=к.(3) +Я(У) (46)

На кривой 3 существует некоторая область, принадлежащая отрезку [Ко, К2], на котором мог быть принят приемлемый уровень риска, удовлетворяющий требованиям не только производства, но и общества в целом. Очевидно смещение уровня риска в направление от точки Ко влево проявится в повышении рентабельности конкретного предприятия, хотя при этом может сопровождаться ростом материального и морального ущерба. И наоборот, по мере приближения уровня риска к другому граничному значению Кг будет наблюдаться снижение рентабельности данного производства (вследствие повышения себестоимости его продукции) и повышение безопасности персонала, обслуживающего электроустановки.

Рассмотренный метод является иллюстрацией одного из основных экономических механизмов проведения анализа по показателю «затраты-выгоды», который, на наш взгляд, может быть использован для регулирования и оптимизации риска электроустановки.

Подготовка промышленного освоения и массового применения устройств защитного отключения в России обусловила проведение широкомасштабного эксперимента по проверке эффективности и надежности электрической защиты, принятого по инициативе АлтГТУ в 1998 г. совместным решением ГУГПС МВД РФ и Главгосэнергонадзора в России (таблица 5).

Таблица 5 - Обобщение результатов проведенного в 1998-2000 гг. широкомасштабного

эксперимента

Регионы, в которых проводился эксперимент

Разработка научно-методического и нормативно-технического обеспечения

Выполнение организационно технических мероприятия

Полученные результаты

Рекомендации

Алтайский край Красноярский край Томская область Республика Бурятия Республика Чувашия Московская область

Нижегородская область

• Анализ техногенных рисков в электроэнергетике и прогноз показателей, характеризующих уровень элекгробезопасности в регионе и отрасли

• Разработка компьютерных технологий проектирования оптимальных СБЭ для объектов производственной и социальной сферы

• Разработка норм попарной безопасности

• Теоретическое обоснование создания региональных законно-дательных актов, регламентирующих обязательное применение УЗО на объектах жилищно-гражданского назначения

• Принятие соответствующих постановлений администраций в регионах страны

• Соглашения с надзорными органами о проведении обследования объектов

• План работ по внедрению УЗО на объектах

• Обучение специалистов, проектных и монтажных организаций

• Обучение Ъач-состава государственной противопожарной службы

Установлено более 600 тысяч УЗО в городах и населенных пунктах в

жилых,

общественных и производственных зданиях. Анализ данных показал, что за период с 1998 по 2000 гг зарегистрировано 28 случаев срабатывания УЗО при пожарах. Случаев электропоражения людей не установлено

1. Одобрить полученные АлтГТУ результаты в области развития научной и нормативно-технической базы и применения защитного отключения в регионе Сибири. Рекомендовать практическое использование научного обеспечения для проектирования электрической защиты на основе компьютерного прогнозирования последствий коротких замыканий в электроустановках с целью повышения пояариов эффективности УЗО.

2. Просить Всероссийский научно-исследовательский институт охраны труда в сельском хозяйстве разработать совместно с АтгГТУ «Правила использования устройств защитного отключения на объектах агропромышленного комплекса» и представить их га утверждение в Миясельхоз РФ.

(Решение Первого Всероссийского научно-практического совещания «Проблемы и перспективы массового применения УЗО в России»), Барнаул, 2000 г._

Основные выводы и результаты исследований

В диссертации обобщены теоретические и экспериментальные исследования и решена научно-техническая проблема в области обеспечения безопасности сельских нестационарных электроустановок, имеющая важное социальное и экономическое значение.

Проведенные исследования позволили сформулировать основные выводы и рекомендации:

1. Состояние безопасности электроустановок на объектах АПК (в том числе и нестационарных) оценивается негативно, так как уровень риска превышает нормированный в 20...30 раз. Решение проблемы электрической и пожарной безопасности от электроустановок зданий и сооружений предоставляется важным для развития не только аграрного сектора экономики, но и в целом России. Основой повышения уровня безопасности является создание научно-методической базы, включающей концепцию приемлемого риска, математическое моделирование, обоснование нормативного и технологического обеспечения. Реализация этих задач создает предпосылки для массового применения в сельском хозяйстве новой технологии предотвращения несчастных случаев, аварий и пожаров от электроустановок.

2. Разработанная концепция системного подхода применительно к анализу и прогнозированию рисков электроустановки позволяет сформировать вероятностную модель «человек - электроустановка - среда», идентифицировать и классифицировать виды опасностей, дать функционально-морфологическое описание СБЭ и обосновать показатели технической и экономической эффективности.

Предложенный метод имитационного моделирования на основе составления графических диаграмм типа «дерево» дает возможность перейти к количественной оценке влияния параметров СБЭ на уровень безопасности нестационарных электроустановок и сопоставить его нормированным значением риска.

3. Разработанный имитационный метод травмоопасных ситуаций идентифицируют четыре основных вида возможных электропоражений людей, возникающих при штатном и аварийном режимах нестационарных электроустановок.

Впервые разработанные математические модели позволяют оценить вероятность электропоражения человека, приводящего к различным последствиям (летальному исходу, инвалидности и временной потери трудоспособности).

4. На основании проведенной вероятностной оценки эффективности средств электрической защиты установлено:

- устройство защитного отключения с уставкой тока срабатывания 6 мА предупреждает поражение человека при возникновении эффекта «неотпускания», тем самым обеспечивая безопасность при эксплуатации передвижных электроустановок и ручного электроинструмента. При этом показатель уровня электробезопасности в зависимости от времени срабатывания защиты (0,02;... 1,0 с) составляет^ 1,34;...2,98)-10"6 , что в высокой степени приближается к нормативному значению.

5. Перевод объектов АПК на современную систему электроснабжения (1Ы-С—Б) в сочетании с комбинированной системой защиты «УЗО - зануление» обеспечивает при сохранении высокой эффективности УЗО надежность его срабатывания.

6. Повышение надежности и безопасности системы сельского электроснабжения потребителей может быть достигнуто с помощью периодического контроля тока утечки и мониторинга состояния изоляции электроустановок.

Разработанные метод и средства контроля, основанные на измерении дифференциального тока утечки, включающего его активную и емкостную составляющую, позволяют осуществлять как периодический контроль состояния изоляции нестационарных электроустановок, предотвращая, тем самым, возникновение однофазных коротких замыканий, так и автоматическое слежение уровня электрической изоляции. Метод реализуется путем создания разработанного измерительного прибора типа ИДТУ (для периодического контроля), а также с помощью блока сигнализации, встраиваемого в многофункциональное устройство защитного отключения, фиксирующего предаварийное состояние электроустановки.

7. Полученные статистические распределения тока утечки и установленные основные факторы, влияющие на его величину, позволяют определить уровни естественного фона утечки

для различных видов нестационарных электроустановок, что явилось основой для создания типоряда уставок УЗО, обеспечивающих необходимый уровень безопасности и бесперебойность электроснабжения потребителей.

8. Обобщенные требования на УЗО, учитывающие физиологические нормы допустимых для человека отпускающих токов и фон естественных утечек тока в сетях, позволили разработать электрическую защиту, обеспечивающую безопасность человека и животного при прямом и косвенном контакте с электроустановкой, защиту от возникновения пожаров из-за неисправностей сетей и дефектов электроприемников, а также автоматический мониторинг изоляции сети.

9. Обоснован типоряд модифицированных УЗО, включающий многофункциональные электронные, гибридные электромеханические и переносные защитные аппараты. Технические характеристики и параметры УЗО обеспечивают надежную, помехоустойчивую его работу при всех возможных режимах эксплуатации НЭУ с учетом отстройки от токов небаланса, переходных процессов, нелинейности нагрузки и других факторов.

Разработанные УЗО (а.с. № 1484240 и патент №88848, РФ), параметры которых не уступают зарубежным и отечественным аналогам, доведены до промышленного производства Область их применения охватывает все имеющие объекты АПК (включая быт населения) и различные по своему назначению электроустановки, оборудование и электроприборы.

10. Разработанные виброзащищенные электрический и пневматический инструменты (патенты №79826 и №34112, РФ), по данным экспертов Республики Бурятия позволяют существенно снизить уровень виброзаболеваемости в промышленности и сельском хозяйстве.

11. Разработанный метод системной оптимизации СБЭ дает возможность решить задачу выбора наилучшего варианта при различном качестве исходной информации, а также определить область приемлемых значений риска с учетом критерия «затраты - выгоды». •

Сформулированы основные постановки задачи оптимизации, где в качестве критериев и ограничений могут выступать показатели технической и экономической эффективности СБЭ.

12. Показано, что применение системы «УЗО - зануление» позволяет получить вероятности электропоражения Р(ЭП) и пожарной опасности Р(ПО) соответственно 1,21-Ю"6 и 1,38-Ю"6, их значения практически удовлетворяют нормативным требованиям.

13. Рассмотренный программно-целевой подход к управлению безопасности электроустановок объектов АПК, в основе которого лежит создание совокупности мер законодательного, организационного и экономического характера, реализован в АлтГТУ посредством модернизации нормативной правовой базы, устраняющей ряд противоречий и несоответствий, касающихся использования новых методов проектирования и эксплуатации СБЭ. Так, принятые в Алтайском крае «Правила использования устройств защитного отключения...» устраняют отмеченные противоречия путем внесения в главы 1.7 и 7.1 (7-е издание ПУЭ) изменений и дополнений отдельных пунктов.

14. Экономическое обоснование целесообразности массового использования новой технологии предупреждения аварий, травм и пожаров должно базироваться на прогнозировании социально-экономических последствий опасных ситуаций с использованием разработанной методики оценки риска электроустановки.

15. Обобщение результатов широкомасштабного эксперимента, проведенного в различных регионах страны, подтвердило высокую эффективность и надежность устройств защитного отключения. Материальные ресурсы, вкладываемые во внедрение новой технологии предупреждения негативных явлений от электроустановок, окупаются на четвертом году ее эксплуатации за счет предотвращенного ущерба от электротравматизма и пожаров.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах

Публикаг/ии в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ 1. Ерёмина, Т.В. Выбор средств защиты от электротравматизма в быту сельского населения [Текст] / O.K. Никольский, A.A. Сошников, Т.В. Ерёмина // Техника в сельском хозяйстве. - 1986. - №4. - С. 34-36.

2. Ерё,чипа, T.B. Основные направления развития комплексной системы вибробезопасности труда при использовании ручных машин ударного действия [Текст] / И.Г. Тимофеева, Т.В. Ерёмина // Безопасность труда в промышленности. - 2004. - №2. - С. 41-43.

3. Еремина, Т.В. Интегральный метод оценки влияния производственных факторов на условия труда [Текст] / И.Г. Тимофеева, Т.В. Ерёмина // Безопасность труда в промышленности. - 2005. - №3. - С. 48-50.

4. Ерёмина, Т.В. Вероятность возникновения и развития вибротравматизма у рабочих виброопасных профессий [Текст] / И.Г. Тимофеева, Т.В. Ерёмина // Безопасность труда в промышленности. - 2005. - №9. - С. 40-43.

5. Ерёмива, Т.В. Повышение вибробезопасности ручных машин ударного действия [Текст] / И.Г. Тимофеева, Т.В. Ерёмина, М.С. Тимофеева // Безопасность труда в промышленности. - 2007. - №3. - С. 39-40.

6. Ерёмина, Т.В. Снижение вибрации в пневматической ручной машине ударного действия [Текст] / И.Г. Тимофеева, Т.В. Ерёмина // Безопасность труда в промышленности. -2007,-№5.-С. 21-23.

7. Ерёмива, Т.В. Прогнозная оценка условий безопасности средств малой механизации [Текст] / И.Г. Тимофеева, Т.В. Ерёмина // Безопасность труда в промышленности. - 2008. - №5. -С. 63-64.

8. Ерёмина, Т.В. Эффективное средство виброзащиты для ручного молотка ударного действия [Текст] / И.Г. Тимофеева, Т.В. Ерёмина // Безопасность труда в промышленности. —

2009.-№3,-С. 36-37.

9. Ерёмииа, Т.В. Оптимизация техногенной безопасности [Текст] / O.K. Никольский, Т.В. Ерёмина // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2009. - №5. - С. 12-15.

10. Ерёмнна, Т.В. Оценка эффективности систем комплексной безопасности электроустановок низкого напряжения [Текст] / A.A. Сошников, Т.В. Ерёмина // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2009. - №5. - С. 4-6.

11. Ерёмина, Т.В. Обеспечение безопасности электроустановок: состояние и перспективы [Текст] / П.И. Семичевский, Т.В. Ерёмина // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2009. - №5. - С. 24-25.

12. Ерёмнна, Т.В. Принципы построения системы безопасности сельских электроустановок [Текст] / Т.В. Ерёмина // Ползуновский вестник. - 2009. - №4. - С. 40 - 44.

13. Ерёмина, Т.В. Проблемы и основные направления совершенствования системы защитного отключения в электроустановках зданий [Текст] / П.И. Семичевский, Т.В, Ерёмина // Ползуновский вестник. - 2009. - №4. - С. 45 - 50.

14. Ерёмина, Т.В. Новый взгляд на техногенную безопасность в контексте теорий оптимизации и риска [Текст] / O.K. Никольский, Т.В. Ерёмина, П.И. Семичевский // Ползуновский вестник. - 2009. - №4. - С. 20 - 25.

15. Ерёмина, Т.В. Анализ электротравматизма в быту сельского населения [Текст] / Т.В. Ерёмина, O.K. Никольский //Ползуновский вестник. -2009. -№1 -2. С. 238-241.

16. Ерёмина, Т.В. Математическая модель электропоражения человека [Текст] / O.K. Никольский, Т.В. Ерёмина // Вестник КрасГАУ. - 2010. - Вып.4. - С. 250-255.

17. Ерёмииа, Т.В. Требования к устройствам защитного отключения для электрических сетей до 1000 В с глухозаземленной нейтралью [Текст] / Т.В. Ерёмина // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2010. - №6. - С. 11 - 14.

18. Ерёмнна, Т.В. Уровень электробезопасности ручной мобильной техники [Текст] / Т.В. Ерёмина, И.Е. Тыскинеева // Вестник ВСГТУ. - 2010. - Вып.2. - С. 117-120.

19. Ерёмина, . Т.В. Обеспечение эффективной защиты нестационарных электроустановок [Текст] / Т.В. Ерёмина //Вестник ВСГТУ. -2010.-Вып.З. - С. 121-124.

20. Ерёмина, Т.В. Оптимизация системы безопасности сельских электроустановок [Текст] / Т.В. Ерёмина, O.K. Никольский // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -2010.-№ 9. - С. 13-15.

21. Ерёмина, Т.В. Совершенствование безопасности средств малой механизации, используемых на объектах АПК [Текст] / Т.В. Ерёмина // Международный научный журнал. -

2010.-№4.С. 90-92.

22. Ерёмина, T.B. Принципы оценки риска и остаточного ресурса электропроводки зданий и сооружений АПК [Текст] / O.K. Никольский, П.И. Семичевский, Т.В. Ерёмина // Международный научный журнал. -2010.-№ 4. - С. 87-90.

23. Ерёмииа, Т.В. Особенности системы защиты нестационарных электроустановок с глухозаземляемой нейтралью [Текст] / П.И. Семичевский, Т.В. Ерёмина // Международный научный журнал. - 2010. - № 4. - С. 84-87.

Авторские свидетельства, патенты

24. А. с. 1484240 СССР. Устройство для защитного отключения в сети переменного тока [Текст] / Дашин Г.К, Цыганков С.И., Недосеков В.Н., Порошенко А.Г., Панфилов С.Ф., Ерёмина Т.В.; заявитель Барнаул. - АлтПИ им. И.И. Ползунова. - 1989.

25. Пат. 34112 Российская Федерация. Пневматический инструмент ударного действия [Текст] / Ожогин А.П., Тимофеева И.Г., Ерёмина Т.В.; заявитель и патентообладатель Улан-Удэ. ВСГТУ. - 2003. - Бюл. № 33.

26. Пят. 79826 Российская Федерация. Электрический ручной молоток ударного действия [Текст] / Ерёмина Т.В., Тимофеева И.Г.; заявитель и патентообладатель Улан-Удэ. ВСГТУ. - 2009. - Бюл. № 2.

27. Пат. 88848 Российская Федерация. Трёхфазное переносное устройство защитного отключения [Текст] / Ерёмина Т.В.; заявитель и патентообладатель Улан-Удэ. ВСГТУ. - 2009. -Бюл. № 32.

Публикации в других изданиях

28. Ерёмина, Т.В. Электробезопасность в быту сельского населения [Текст] / Т.В. Ерёмина, O.K. Никольский // Пути и задачи электрификации сельского хозяйства: сб. материалов Всесоюзной науч. - практ. конф. - Барнаул: Изд-во АлтПИ, 1983. - С. 133-134.

29. Ерёмина, Т.В. Устройство защиты бытовых потребителей в сельской местности [Текст] / Т.В. Ерёмина, O.K. Никольский // Пути и задачи электрификации сельского хозяйства: сб. материалов Всесоюзной науч. - практ. конф. - Барнаул: Изд-во АлтПИ, 1983. - С. 106.

30. Ерёмииа, Т.В. Основные направления развития научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по электрификации сельского хозяйства в Алтайском крае [Текст] / O.K. Никольский, A.A. Сошников, Т.В. Ерёмина//Сб. материалов региональной науч. - практ. конф. - Барнаул: Изд-во АлтПИ, 1985. - С. 24-25.

31. Ерёмина, Т.В. К вопросу о выборе уставок тока срабатывания аппаратов защитного отключения для сельских бытовых потребителей [Текст] / Т.В. Ерёмина // Науч. - техн. бюл. СибИМЭ СО ВАСХНИЛ. - Новосибирск: Изд-во СибИМЭ СО ВАСХНИЛ, 1988. - С. 40-44.

32. Ерёмина, Т.В. Электропожарозащита [Текст] / A.A. Сошников, Т.В. Ерёмина // Сельский механизатор. - 1988. - № 10. - С. 18,

33. Ерёмииа, Т.В. Развитие теории и практики безопасности жизнедеятельности [Текст] / М.П. Маликов, Т.В. Ерёмина // Тезисы XXXI науч. - практ. кснф. - Улан-Удэ: Изд-во ВСТИ, 1992.-С. 179-182.

34. Ерёмина, Т.В. Системный анализ безопасности жизнедеятельности [Текст] / М.П. Маликов, Т.В. Ерёмина // Тезисы XXXI науч. - практ. конф. - Улан-Удэ: Изд-во ВСТИ, 1992. -С. 183-185.

35. Ерёмина, Т.В. Обеспечение экологической безопасности в транспортном комплексе [Текст] / И.Г. Тимофеева, Т.В. Ерёмина // Сб. науч. тр. Т. 1; под ред. А.Б. Иметхенова. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 1997.-С. 163-164.

36. Ерёмина, Т.В. Оценка воздействия на окружающую среду промышленных предприятий [Текст] / Т.В. Ерёмина, O.A. Перевалова // Сб. науч. тр. Т.1; под ред. А.Б. Иметхенова. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 1997. - С. 168-170.

37. Ерёмнна, Т.В. Проблемы обеспечения безопасности жизнедеятельности в современном городе [Текст] / Т.В. Ерёмина, И.Г. Тимофеева // Сб. науч. тр.Вып. 1; под ред. А.Б. Иметхенова. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 1999.-С. 196-197.

38. Ерёмина, Т.В. Проблемы устойчивого развития безопасности жизнедеятельности [Текст] / Т.В. Ерёмина, O.A. Перевалова // Сб. науч. тр. Вып.1; под ред. А.Б. Иметхенова. -Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 1999. - С. 197-199.

39. Ерёмипа, Т.В. Концепция развития системы электробезопасности на промышленном предприятии [Текст] / Т.В. Ерёмина II Сб. науч. тр. Вып.1; под ред. А.Б. Иметхенова. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГГУ, 1999. - С. 200-202.

40. Ерёмина, Т.В. Вибрация - источник профессиональных заболеваний [Текст] / И.Г. Тимофеева, Т.В. Ерёмина // Сб. науч. тр. ВСГТУ. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГГУ, 1999. - С. 115117.

41. Ерёмниа, Т.В. Частотно-факторный метод анализа электротравматизма [Текст] / Т.В. Ерёмина // Сб. науч. тр. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 1999. - С. 202-205.

42. Ерёмниа, Т.В. Анализ факторов, характеризующих возникновение электротравматизма [Текст] / Т.В. Ерёмина // Сб. науч. тр. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 1999. -С. 205-208.

43. Ерёмина, Т.В. Обеспечение безопасных условий эксплуатации ручных электрических машин [Текст] /. Т.В. Ерёмина, И.Г. Тимофеева // Проблемы механики современных машин: сб. материалов Междунар. науч. - практ. конф. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГГУ, 2000.-С. 237-239.

44. Ерёмина, Т.В. Мониторинг безопасных технологических процессов с применением ручных электрических машин на промышленных предприятиях [Текст] / Т.В. Ерёмина, И.Г. Тимофеева // Проблемы механики современных машин: сб. материалов Междунар. науч. -практ. конф. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2000. - С. 240-243.

45. Ерёмина, Т.В. Основные принципы нормирования значений вибрации. Система «человек и вибрационная болезнь» [Текст] / А.П. Ожогин, И.Г. Тимофеева, Т.В. Ерёмина // Сб. науч. тр. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2001. - С. 209-211.

46. Ерёмипа, Т.В. Применяемые средства и способы защиты ручных электрических машин [Текст] / Т.В. Ерёмина // Сб. науч. тр. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2001. - С. 206-208.

47. Ерёмина, Т.В. Система обеспечения безопасности труда при использовании ручных машин ударного действия [Текст] / И.Г. Тимофеева, Т.В. Ерёмина // Транспортные проблемы Сибирского региона: сб. науч. тр. - Иркутск: Изд-во ИрГУПС, 2003. - С. 84-86.

48. Ерёмина, Т.В. Математическая модель планирования эксперимента при исследовании вибрации пневматического инструмента [Текст] / И.Г. Тимофеева, Т.В. Ерёмина // Транспортные проблемы Сибирского региона: сб. науч. тр. - Иркутск: Изд-во ИрГУПС, 2003. -С. 86-88.

49. Ерёмина, Т.В. Модель системы обеспечения безопасности труда при использовании виброопасных технологий и оценка экономической эффективности мероприятий по охране труда [Текст] / И.Г. Тимофеева, Т.В. Ерёмина // Энергосберегающие и природоохранные технологии: сб. материалов II Междунар. науч. - практ. конф. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ,

2003.-С. 129-133.

50. Ерёмина, Т.В. Определение влияния конструктивных параметров средств виброзащиты на уровень вибрации пневмоинструмента на основе теории вероятностей [Текст] / И.Г. Тимофеева, Т.В. Ерёмина // Энергосберегающие и природоохранные технологии: сб. материалов II Междунар. науч. - практ. конф. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2003. - С. 134-136.

51. Ерёмина, Т.В. Определение параметров условий труда лиц виброопасных профессий [Текст] / И.Г. Тимофеева, Т.В. Ерёмина // Сб. науч. тр. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ,

2004.-С. 163-165.

52. Ерёмина, Т.В. Составляющие факторы математической модели системы электробезопасности ручных машин [Текст] / Т.В. Ерёмина // Сб. науч. тр. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2004.-С. 195-197.

53. Ерёмина, Т.В. Некоторые проблемы в создании системы электробезопасности ручных машин, применяемых в сельском хозяйстве [Текст] / Т.В. Ерёмина, И.Г. Тимофеева, И.Е. Хулакшанова // Сб. науч. тр. - Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СОРАН, 2006. - С. 117-121,

54. Ерёмипа, Т.В. Определение уровня электробезопасности ручных электрических машин [Текст] / Т.В. Ерёмина, И.Г. Тимофеева, И.Е. Хулакшанова // Сб. науч. тр. - Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СОРАН, 2006. - С. 149-152.

55. Ерёмипа, Т.В. Мероприятия по совершенствованию безопасности ручных электрических машин [Текст] / Т.В. Ерёмина, И.Г. Тимофеева // Сб. науч. тр. - Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СОРАН, 2008. - С. 134-137.

56. Ерёмнна, T.B. Методы оптимизации системы электробезопасности ручных машин [Текст] / Т.В. Ерёмина, И.Г. Тимофеева // Сб. науч. тр. - Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СОРАН, 2008. -С. 137-140.

57. Ерёмина, Т.В. Проблемы электрической и пожарной безопасности электроустановок инфраструктуры городов и населённых пунктов России [Текст] / O.K. Никольский, Т.В. Ерёмина // Электроэнергетика в сельском хозяйстве: сб. материалов Междунар. науч.-практ. конф. СО РАСНХ. - Новосибирск: Изд-во СО Россельхозакадемия, 2009. - С. 24-33.

58. Ерёмина, Т.В. Методы анализа риска электротравматизма в электроустановках агропромышленного комплекса [Текст] / O.K. Никольский, Т.В, Ерёмина // Энерго- и ресурсосбережения. XXI век: сб. материалов VII Междунар. науч.-практ. интернет-конф. 2009. -С. 145-155.

59. Ерёмина, Т.В. Выбор критериев оптимизации при создании систем комплексной безопасности электроустановок низкого напряжения [Текст]/ A.A. Сошников, Т.В. Еремина // Вестник Алтайского научного центра Сибирской Академии наук высшей школы. - 2009. - № 9. -С.86-90.

60. Ерёмнна, Т.В. Мониторинг состояния изоляции электроустановок до 1000 В с глухозаземленной нейтралью [Текст] / А.П. Дудин, Т.В. Ерёмина // Автоматизащя технолопчних об'екпв та процеЫв. Пошук молодих: зб)рник наукових праць X М1жнародна науково-техшчна конференщя асш'ранпв i студенев; Донецышй нащоналышй техшчний ушверситет. - Донецьк: Изд-во Дон НТУ, 2010 р.-С. 230-231.

61. Ерёмива, Т.В. Проблемы и перспективы применения средств малой механизации и нестационарных электроустановок в инфраструктуре села [Текст] / Т.В. Ерёмина // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве: Тр. VII Междунар. науч.-техн. конф. -М.: Изд-во ВИЭСХ,2010.-С. 373-378.

62. Ерёмнна, Т.В. Разработка гибридного устройства защитного отключения с электромеханическим преобразователем в системах электроснабжения / Т.В. Еремина, П.И. Семичевский // VIII Международная научно-практическая интернет-конференция «Энерго- и ресурсосбережение - XXI век», г. Орел, 01 марта по 30 июня 2010 г./ Секция 3. Энергоэффективность систем электроснабжения и направления их развития. 5 с. [Электронный ресурс]. - Электрон. Дан. - М., [2010]. - Режим доступа: http://www.ostu.rU/science/confs/2010/ers/sect3/l.doc - Загл. с экрана.

63. Ерёмнна, Т.В. Контроль изоляции электроустановок до 1000 В / Т.В. Еремина, O.K. Никольский, П.И. Семичевский // VIII Международная научно-практическая интернет-конференция «Энерго- и ресурсосбережение - XXI век», г. Орел, 01 марта по 30 июня 2010 г./ Секция 6. Энерго - и ресурсосбережение в агропромышленном комплексе. 4 с. [Электронный ресурс]. - Электрон. Дан. - М., [2010]. - Режим доступа: http://www.ostu.rU/science/confs/2010/ers/sect6/l.doc - Загл. с экрана.

Монография

64. Ерёмива, Т.В. Вероятностный анализ безопасности сельских электроустановок / Т.В. Ерёмина. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2010.-198 с.

Учебник

65. Ерёмнна, Т.В. Основы электромагнитной совместимости [Текст]: учебник для вузов. 2-е изд., перераб. / Р.Н. Карякин, JI.B. Куликова, O.K. Никольский, A.A. Сошников, Н.Т. Герцен, Т.В. Ерёмина, A.A. Зайцев / под. ред. Р.Н, Корякина. Гриф Минобрнауки РФ. -Барнаул: ОАО «Алтайский дом печати», 2009. - 470 с.

Подписано в печать 05.10.2)10 г. Формат 60x84 1/16. Усл.п.л. 2,32. Тираж ЮОэкз. Заказ № 280.

Издательство ВСГТУ. 670013. г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40, в.

© ВСГТУ, 2010 г.

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

1.1 Состояние и перспективы развития сельской энергетики и электрификации быта населения.

1.2 Системы и классификация средств малой механизации и нестационарных электроустановок в инфраструктуре села.

1.3 Систематизация факторов, характеризующих опасные условия эксплуатации нестационарных электроустановок.

1.4 Характеристика и анализ электротравматизма в сельском хозяйстве.

1.5 Обзор и анализ научно-исследовательских и прикладных работ в области обеспечения безопасности сельских электроустановок.

1.6 Цель и задачи исследования.

2. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА БЕЗОПАСНОСТИ СЕЛЬСКИХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК.

2.1 Функционально-морфологическое описание системы «человек-электроустановка-среда».

2.2 Вероятностно-детерминистическая концепция индивидуального риска электротравмы и основы выбора его приемлемого уровня.

2.3 Показатели эффективности функционирования системы электробезопасности.

2.4 Методы анализа оценки риска электротравматизма.

2.4.1 Алгоритм построения диаграммы типа «дерево».

2.4.2 Частотный анализ электротравматизма.

2.4.3 Качественный анализ моделей типа «дерево».

2.4.4 Количественный анализ диаграмм типа «дерево».

2.5 Обоснование структуры информационного обеспечения системы электробезопасности.

2.6 Модели прогнозирования риска безопасности и оценки остаточного ресурса элементов электроустановки.

2.7 Выводы.

3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

3.1 Вероятностно-статистический метод формирования травмоопасных ситуаций.

3.2 Математические модели электропоражения людей.

3.2.1 Электротравма с летальным исходом.

3.2.2 Электротравма с исходом инвалидности.

3.2.3 Электротравма с исходом временной потери трудоспособности.

3.3 Вероятностная оценка эффективности устройства защитного отключения.

3.4 Вероятностная оценка эффективности защитного заземления.

3.5 Вероятностная оценка эффективности зануления.

3.6 Вероятностная оценка эффективности системы «защитное отключение - зануление».

3.7 Выводы.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК СЕЛЬСКИХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ.

4.1 Разработка метода и средств инструментального контроля состояния изоляции по току утечки.

4.1.1 Периодический контроль состояния изоляции.

4.1.2 Автоматический мониторинг состояния изоляции электроустановок.

4.2 Методика измерения токов утечки в нестационарных электроустановках.

4.3 Математические модели состояния изоляции нестационарных электроустановок.

4.4 Выводы.

5. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОМПЛЕКСНОЙ ЗАЩИТЫ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК.

5.1 Проблемы и основные направления совершенствования системы защитного отключения в электроустановках в контексте электромагнитной совместимости.

5.2 Обобщение требований на устройства защитного отключения для электрических сетей до 1000 В с глухозаземленной нейтралью.

5.3 Разработка типоряда модифицированных устройств защитного отключения и их промышленное освоение.

5.3.1 Исследование и разработка технических решений и создание промышленных образцов многофункциональных УЗО электронного исполнения.

5.3.2 Разработка технических решений и подготовка производства гибридных УЗО электромеханического исполнения.

5.3.3 Разработка технических решений и создание опытных образцов переносных устройств защитного отключения типа УЗО-вилка и УЗО-розетка.

5.4 Задачи и пути решения защиты от вибрации при эксплуатации передвижных электроустановок и ручного электро-пневмоинструмента.

5.5 Разработка нормативно-методических рекомендаций по массовому применению устройств защитного отключения.

5.6 Выводы.

6. ОПТИМИЗАЦИЯ СБЭ И ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

6.1 Обобщенный метод системной оптимизации СБЭ.

6.2 Реализация методов моделирования и оптимизации для обеспечения нормативного уровня безопасности электроустановок.

6.3 Нормативно-правовые и программно-целевые механизмы обеспечения безопасности электроустановок.

6.4 Экономический фактор и экспериментальная проверка эффективности технологии предотвращения опасности

1 электроустановок.

6.5 Выводы.

В настоящее время основным направлением развития аграрного сектора экономики является решение современных социально-экономических проблем. В основе этих проблем лежит перестройка сельского хозяйства, ускорение научно-технического прогресса, переход к ресурсно-энергосберегающей политике, активизация человеческого фактора - развитие предпринимательства и создание на селе среднего класса -фермерства. Это в свою очередь требует расширенное применение электроэнергии, создание нового парка высокоэффективных электрифицированных машин и механизмов, внедрение эффективных электротехнологий как в производство, так и в быт сельского населения.

Расширение номенклатуры применения электрифицированных механизмов, ручного инструмента и бытовых электроприборов на селе должно быть направлено на сокращение затрат труда и повышение эффективности и комфортности проживания людей, повышение их культурного уровня. Широкая электрификация быта способна уменьшить затраты труда в домашнем и фермерском хозяйстве в 1,5—2 раза, а вместе с развитой системой сферы услуг — более чем в 3 раза. Сформированный в настоящее время перспективный комплекс средств малой механизации (СММ) состоит почти из ста видов различных бытовых приборов и устройств, электроинструмента, мобильных, передвижных и переносных электрифицированных машин с кабельной или автономной системой электропитания. Совокупный парк этой техники на селе достигает 100 млн. единиц. Развитие электровооруженности села, специфические условия эксплуатации и обслуживания электропотребителей, выдвигают серьезную проблему обеспечения непрерывно возрастающих требований сельскохозяйственного производства и инфраструктуры села к надежности и безопасности способов и средств электрификации и автоматизации. Нарушения надежности функционирования электрохозяйства аграрного сектора экономики приводят к гибели людей и животных, значительным материальным потерям, обусловленным многочисленными: авариями электрооборудования' и пожарам;, вызванным электротехническими причинами, ухудшению экологической обстановки.

По мнению экспертов состояние электробезопасности окружающей среды нельзя признать удовлетворительным. Ежегодно только в электроустановках зданий гибнет более 4500 человек, около 30 тысяч — получают увечья и инвалидность [1], при этом на долю сельской местности приходится порядка 70% от общего числа электротравм. При эксплуатации электрифицированных передвижных машин, переносных приборов и ручного электроинструмента происходит свыше 60% от общего числа электропоражений в сельских электроустановках напряжением 380/220 В:

Необходимо отметить, что применение электрифицированных СММ; в частности, ручных машин; связано не только с опасным воздействием на человека электрического тока, но и такого вредного фактора как вибрация. Анализ использования вибрационной техники показал, что до 90 % ручных, машин являются опасными; приводящими к- возникновению различных патологий и вибротравматизму.

Неблагоприятной также является пожарная обстановка: значительную часть (до 30%) составляют пожары, вызванные действием электрического тока. Так,-в сельской местности в 2009 году было зарегистрировано около 200 тысяч пожаров, прямой материальный ущерб причинен в размере 10929,7 млн. руб. В; целом на село пришлось37,8% от общего количества: пожаров, 35,6% — материального ущерба, 47,2%от погибших при пожарах людей.

Анализ: статистических данных за последние 20 лет позволил выявить основные тенденции и факторы, определяющие уровень безопасности в электроустановках. С начала 1990-х годов отмечалось заметное, снижение травматизма и пожаров на сельскохозяйственных предприятиях,, что можно было объяснить общим спадом производства. Закрытие государственных предприятий, сокращение численности работников привели: к притоку числа. людей в сферу предпринимательства, фермерства и малого бизнеса. Развитие негосударственного сектора производства- сельскохозяйственной; продукции и представление услуг обусловило увеличение энергооснащенностй, рост электрических сетей и мощностей, , увеличение численности электроустановок, и, как следствие этого повышение требований к системе безопасности. Если при этом не предусматриваются дополнительные меры, направленные на улучшение безопасных условий эксплуатации сельских электроустановок и бытовых приборов, то вероятность поражения людей, аварий и т.д. резко возрастает. К этому следует добавить значительный (более 60%) износ основных фондов в электрохозяйстве агропромышленного комплекса (АПК) при их интенсивной эксплуатации. В настоящее время более половины электрооборудования в сельском хозяйстве подлежит списанию и замене на новое.

Сложившаяся ситуация как в сельском хозяйстве; так и в целом по России, представляет угрозу национальной безопасности. Это вызвало необходимость включения проблемы техногенной безопасности в перечень критических технологий, утвержденных Президентом РФ 30 марта 2002 г.

Проблеме повышения» надежности и безопасности? в энергетической отрасли (в том числе и сельской электроэнергетике) посвящено большое количество исследований, проводимых как-в нашей стране, так и за рубежом. В. Советском Союзе такие работы появились в ; 50-х годах прошлого века и были посвящены созданию теоретических основ? электробезопасности. Значительный вклад, в- решение различных аспектов этой? проблемы, внесли Бургсдорф В.В., Марквардт К.Г., Будзко ЙА.,- Бородин ИФ^Якобс; А.И., Князевский Б.А., Щапенко Е.Ф;, Щуцкий В-И:, Карякин Р.Н:, Никольский O.K., Сидоров А.И., Коструба С.И., Сошников А.А. и другие. По существу, эти работы касались создания фундаментальных исследований в области заземляющих устройств, развития вероятностного подхода-, к изучению проблемы, электробезопасности, обоснования колйчественных показателей уровня электробезопасности, разработки методов математического моделирования и основ оптимизации системы безопасности электроустановок (СБЭ), разработки новой активной меры электрической защиты - устройств защитного- отключения^ [2,3,4,5,6,7,8,9]. Следует отметить также, что полученные результаты легли в основу создания новой концепции электробезопасности и нормативно-технического обеспечения электроустановок напряжением до и свыше 1000 В общего и специального назначения [10].

Проведенные исследования касались стационарных электроустановок, находящихся в зданиях и вне их, в том числе на открытых площадках подстанций. Однако структура- системы сельского электрообеспечения характеризуется рядом специфических особенностей, к числу которых следует отнести территориальную разобщенность населенных пунктов и их удаленность от централизованных электрических сетей, небольшие мощности электропотребителей, несоответствие качества' электроэнергии принятым ГОСТам. Все это снижает эффективность использования системы сельского электроснабжения, приводит к повышенным потерям электроэнергии. Добавим к этому, что получившие в последние годы широкое распространение электрифицированные СММ обладают мобильностью, автономностью электропитания, их работа зачастую проводится вне помещений и поэтому они подвержены негативным воздействиям внешней среды. Опыт эксплуатации показывает низкую эффективность применения традиционных мер (зануления, защитного заземления, в т.ч. предохранителей и автоматических выключателей) для защиты нестационарных электроустановок.

В результате многолетней недооценки и игнорирования проблемы безопасности нестационарных электроустановок (НЭУ) сложилась кризисная ситуация: действующая система организационных мероприятий и технических средств электрической защиты не удовлетворяет современным требованиям. устойчивого и надежного функционирования электрифицированных средств малой механизации; как результат этого — массовые поломки и аварии, приводящие к гибели людей, пожарам и т.д. Социальная значимость проблемы электробезопасности особенно возрастает в условиях создания и развития частного сектора агропромышленного комплекса, в котором принимает участие практически все сельское население страны. Изложенное выдвигает требования, с одной стороны, создания научно-методических основ безопасной эксплуатации нестационарных электроустановок, а с другой, решения ряда прикладных задач, направленных на разработку новой СБЭ, которая должна иметь высокую электрозащитную эффективность и надежность, обоснованную структуру и необходимое нормативно-техническое обеспечение. Причем отсутствие необходимых для отрасли материальных ресурсов, по нашему мнению, может быть преодолено путем создания стратегии оптимизации СБЭ, в основе которой лежала бы минимизация этих ресурсов при допустимом (нормируемом) риске опасности электроустановки.

Работа выполнялась в соответствии с государственной научно-технической программой 0.51.21 на 1986 - 1990 гг. и до 2000 г. «Разработать и внедрить новые методы и технические средства электрификации сельского хозяйства», «Концепцией энергетического обеспечения сельскохозяйственного производства в условиях многоукладной экономики», Федеральной целевой программой «Пожарная безопасность и социальная защита на 1995 - 1997 годы (раздел 4.1.2 - «Освоение и сопровождение устройств защитного отключения», Федеральной целевой программой «Электрификация села на 2000 - 2005 гг.».

Гипотеза. Безопасность сельских нестационарных электроустановок в условиях ресурсных ограничений может быть обеспечена путем комплексного рассмотрения системы «человек — электроустановка - среда» (Ч-Э-С) и установления взаимосвязей между ее компонентами и параметрами с учетом требований первичных критериев электробезопасности и нормативных значений рисков.

Целью работы является создание системы безопасности нестационарных электроустановок;, обеспечивающей допустимый уровень риска и. удовлетворяющей критериям электробезопасности, при' этом минимизирующей- финансовые затраты на СБЭ и материальные потери от электротравм и пожаров.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ современного состояния проблемы безопасности нестационарных электроустановок, эксплуатирующихся в условиях сельскохозяйственного производства (в т.ч. фермерских и личных подсобных хозяйствах) и быта населения, систематизировать факторы, характеризующие; опасные условия; обслуживания передвижного и переносного электрооборудования, бытовых электроприборов и ручного электроинструмента.

2. Разработать методологию вероятностного анализа;системы «человек -электроустановка - среда» (Ч-Э-С) выявить основные связи ее компонентов и сформировать возможные опасные ситуации, построить, имитационные модели типа «дерево», дать математическое описание риска. • '

3. Построить математические модели, описывающие электропоражения людей при летальном исходе, инвалидизации и временной потере трудоспособности. Обосновать показатели эффективности СБЭ и дать их количественную оценку.

4. Провести экспериментальное исследование фона? утечки тока нестационарных электроустановок, разработать методы; и технические средства периодического контроля; и мониторинга состояния изоляции; построить вероятностные модели оценки и прогнозирования параметров изоляции НЭУ.

5. Обобщить требования к устройствам защитного отключения многофункционального действия; обеспечивающих безопасность- людей в штатных и аварийных режимах электроустановки (в том числе защиту от электрического тока, вызывающего эффект «неотпускания»), защиту от пожаров и мониторинг состояния изоляции сети; УЗО также должны быть отстроены от дестабилизирующих факторов, снижающих надежность функционирования электрической защиты.

6. Разработать типоряд модернизированных устройств защитного отключения электронного и электромеханического исполнения для различных видов НЭУ и подготовить их к промышленному производству.

7. Разработать обобщенный метод системной оптимизации СБЭ и определить область приемлемых значений рисков с учетом критерия «затраты - выгоды».

8. Обосновать и принять участие в создании трехуровневой нормативной правовой базы, регламентирующей массовое оснащение жилых, общественных и производственных зданий и сооружений АПК устройствами защитного отключения.

9. Обобщить результаты крупномасштабного эксперимента, проводимого в регионах России, по определению эффективности и надежности устройств защитного отключения.

Объектом исследования являются сельские нестационарные электроустановки производственных животноводческих помещений, фермерских и личных подсобных хозяйств, объектов инфраструктуры села.

Предмет исследования — установление закономерностей, связывающих параметры и показатели технической и экономической эффективности СБЭ, с помощью которых представляется возможным дать оценку и прогноз риска в условиях ограниченных затрат, сопоставив его с нормативным значением.

Для решения поставленных задач использовались методы системного анализа, идентификации, имитационного моделирования с помощью диаграмм- типа «дерево», математические методы оптимизации; теория вероятностей и математическая статистика, методика проведения натурных экспериментов;

Научную новизну представляют:

- метод вероятностного анализа системы «человек - электроустановка -среда», позволяющий» получить закономерности возникновения травмоопасных ситуаций при обслуживании НЭУ, математическое описание риска и показателей, характеризующих техническую и экономическую эффективность СБЭ;

- математические модели электропоражения человека с летальным исходом, инвалидизации- и временной потере трудоспособности при использовании средств электрозащиты, регламентируемых Правилами устройства электроустановок; методы количественной оценки эффективности основных технических средств электрозащиты;

- вероятностные оценки и распределения фона утечки тока передвижного и переносного электрооборудования, ручного электроинструмента и бытовых электроприборов; математические модели, устанавливающие закономерности изменения токов утечки в нестационарных электроустановках;

- обобщенный метод системной оптимизации СБЭ; позволяющий решать задачи выбора наилучшего решения при различном качестве исходной информации, а также определять область приемлемых значений рисков с учетом критерия «затраты-выгоды»;

- теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение новой технологии^ предупреждения« электротравматизма и пожаров, основанной на использовании? модернизированных средств электрической защиты, методического* и программного комплекса для количественной-оценки уровня безопасности, определения- оптимальной структуры и параметров СБЭ в условиях заданных экономических ограничений.

Практическая значимость работы состоит:

- в разработке различных конструкций модернизированных УЗО электронного, электромеханического и переносного исполнения с диапазонами номинальных токов (125-1&4) и уставками тока срабатывания (500-6 мА), области применения которых охватывают производственные объекты и инфраструктуру АПК и различные по своему назначению электроустановки, оборудование и электроприборы; в создании методов и средств периодического контроля и мониторинга состояния изоляции, позволяющих при массовом оснащении объектов устройствами защитного отключения обеспечивать необходимый уровень безопасности и бесперебойное электроснабжение потребителей;

- в разработке виброзащищенного электрического (ИЭ-4204В) и пневматического (КЕ-16В) инструмента, позволяющего существенно снизить уровень виброзаболеваемости среди работников сельского хозяйства;

- во внедрении в проектную и эксплуатационную практику новых принципов построения и модернизации систем безопасности электроустановок для производственных, общественных и жилых зданий агропромышленного комплекса; в экспериментальном подтверждении высокой эффективности массового применения УЗО в результате широкомасштабных натурных испытаний в различных регионах России (установлено, что массовое применение УЗО позволит уже в ближайшие годы снизить электротравматизм более чем на порядок (2.3х10"6), сократить число пожаров от электроустановок в 5-7 раз и снизить материальные потери от пожаров на 7-8 млрд. руб. в год);

- в участии в разработке концепции подготовки инженеров-электриков для агропромышленного комплекса в условиях рыночной экономики и выпуске (в соавторстве) книги «Основы электромагнитной совместимости», допущенной Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений электроэнергетического профиля.

Научные положения, выводы и рекомендации были использованы при подготовке законодательных и нормативных актов федерального, регионального и муниципального уровня (32 акта), в том числе:

Федерального закона «О требованиях пожарной безопасности» (Статьи 82, 142 и 143);

- Норм пожарной безопасности - НПБ 243-97. Устройства защитного отключения. Требования пожарной безопасности. Методы испытаний;

Программы Минобразования России на 2004-2007 годы «Безопасность образовательного учреждения»;

- «Плана мероприятий по обеспечению безопасности электроустановок в городах и районах Алтайского края на 2004-2008 годы»;

Краевой целевой программы «Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в Алтайском крае на 2005-2010 годы»;

- Решения Главного управления государственной противопожарной службы МВД России и Главгосэнергонадзора России от 30.07.1998 г. «О проведении широкомасштабного эксперимента по применению УЗО для предотвращения пожаров от электроустановок и электротравматизма населения».

В соответствии с Разделом 4.1.4 «Освоение и сопровождение производства устройств защитного отключения» ФЦП «Пожарная безопасность и социальная защита на 1995-1997 гг. и до 2000 г.» было налажено промышленное производства УЗО различных модификаций на ОАО «Барнаульский геофизический завод», ОАО «Дивногорский завод низковольтной аппаратуры» и ОАО «Ставропольский радиозавод «Сигнал» общим объемом до 100 тыс. шт. в год.

Проведение исследовательских и опытно-конструкторских работ для промышленного производства УЗО осуществлялось на Алтайском электромеханическом заводе «Ротор», Барнаульском радиозаводе, Опытноконструкторском бюро автоматики, Бийском заводе «Спецавтоматика» в период с 1982 по 2000 гг.

Разработанные «Методические рекомендации по проведению анализа риска электроустановок зданий и сооружений» одобрены Южно-Сибирским управлением Ростехнадзора и Главным управлением МЧС по Алтайскому краю и приняты для практического использования.

Основные материалы и результаты работ обсуждались на II Международном симпозиуме «Республика Алтай (Алтай - Золотые горы)» (Горно-Алтайск, 1999 г.); Первом Всероссийском научно-практическом совещании «Проблемы и перспективы массового применения устройств защитного отключения в России» (Барнаул, 2000 г.); 6-ой Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири (СИБРЕСУРС-6-2000)» (Томск, 2000 г.); 1-ой региональной научно-практической Интернет-конференции «Энерго-и ресурсосбережение — XXI век» (Орел, 2001 г.); заседании Научно-технического совета Федерального центра науки и высоких технологий Всероссийского научно-исследовательского института по* проблемам гражданской обороны и ликвидации последствий-чрезвычайных ситуаций МЧС России (Москва, 2002 г.); II Международной научно-практической конференции «Энергосберегающие и природоохранные технологии» (Улан-Удэ, 2003 г.); 2-ой Международной научно-технической конференции «Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт» (Тобольск, 2004 г.); на Международных научно-практических конференциях «Региональные аспекты обеспечения1 социальной безопасности населения Юго-Западной Сибири — проблемы снижения, рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» (Барнаул, 2003, 2004, 2006 гг.); Международной научно-практической конференции СО РАСХН «Электроэнергетика в сельском хозяйстве» (Новосибирск, 2009 г.); X Международной научно-технической конференции «Автоматизация технологических объектов и процессов. Поиск молодых» (Донецк, 2010-г.);

7-ой Международной научно-технической конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве» (18-19 мая 2010 г., ВИЭСХ).

Материал диссертации представлен в шести главах и приложениях.

В первой главе дан анализ современного состояния проблемы безопасности нестационарных электроустановок. Рассмотрены перспективы развития сельской энергетики и электрификации объектов агропромышленного комплекса, включая фермерские и приусадебные хозяйства, быт сельского населения. Приведена классификация средств малой механизации и нестационарных электроустановок в инфраструктуре села. Подробно рассмотрены и систематизированы факторы, характеризующие опасные условия эксплуатации нестационарных электроустановок. Приведены характеристика и анализ электротравматизма в сельском хозяйстве. Дан обзор научно-исследовательских и прикладных работ в области обеспечения безопасности сельских электроустановок.

Вторая глава посвящена методологическим основам системного анализа безопасности сельских электроустановок. Приведено функционально-морфологическое описание системы «человек-электроустановка-среда» (Ч-Э-С). Изложены вероятностно-детерминистическая концепция индивидуального риска электротравмы и основы выбора его приемлемого уровня. Разработаны показатели эффективности функционирования системы безопасности электроустановок (СБЭ) и методы вероятностного анализа оценки и прогнозирования риска, обоснована структура информационного обеспечения СБЭ.

В третьей главе представлены основные результаты математического моделирования системы безопасности НЭУ. Рассмотрен вероятностно-статистический метод формирования травмоопасных ситуаций как в штатном, так и в аварийном режиме электроустановки. Дано математическое описание электротравмы с различными исходами: летальным, инвалидности и временной потери трудоспособности. Приведена количественная оценка эффективности основных технических средств электрической защиты (зануления, защитного заземления, защитного отключения).

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований изоляции сельских электроустановок. Изложена методика сбора экспериментальных данных по токам утечки основных видов нестационарных электроустановок: передвижные агрегаты, переносные приборы и ручной электроинструмент. Получены числовые оценки и законы распределения токов утечки. Построены математические модели токов утечки и определены параметрические зависимости прогноза этих утечек для профилактики безопасной эксплуатации НЭУ.

Разработаны методы и средства инструментального контроля состояния изоляции по току утечки, включающие периодический контроль и автоматический мониторинг.

Пятая глава посвящена разработке технических средств обеспечения комплексной защиты при эксплуатации нестационарных электроустановок. Обобщены требования на устройства защитного отключения и разработан типоряд модифицированных защитных аппаратов, включающих многофункциональные УЗО электронного исполнения, гибридных защит электромеханического исполнения и переносных защитных аппаратов типа УЗО-вилка и УЗО-розетка. Изложены материалы и технические решения по подготовке промышленного производства устройств защитного отключения.

Сформулированы основные направления совершенствования системы защитного отключения и даны нормативно-методические рекомендации по массовому применению УЗО в сельском хозяйстве.

В шестой главе изложены материалы теоретических и экспериментальных исследований, приведена практическая реализация их результатов.

Рассмотрен обобщенный метод системной оптимизации СБЭ, позволяющий в зависимости от качества исходной информации выделить три основных класса задач: однокритериальные при вероятностнодетерминированных факторах, характеризующих систему (Ч-Э-С); многокритериальные, когда СБЭ рассматривается как многоцелевая сложная система; Ы-критериальные с неопределенными параметрами системы (Ч-Э-С).

Приведены результаты расчета и проектирования СБЭ применительно к реальным объектам. Обоснован принцип построения нормативно-правовых и программно-целевых механизмов обеспечения (управления) безопасности электроустановок. Обобщены результаты натурных испытаний УЗО при проведении широкомасштабного эксперимента по оценке эффективности и надежности электрической защиты. Определена область оптимальных значений рисков методом анализа «затраты-выгоды» и дана обобщенная оценка социально-экономической эффективности разработанной системы безопасности сельских нестационарных электроустановок.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Концепция вероятностного анализа безопасности нестационарных электроустановок, основанная на системном подходе, использовании математических, инструментальных и натурных методов исследования и учитывающая в совокупности основные связи системы «человекэлектроустановка-среда».

2. Метод, основанный на функционально-морфологическом описании системы безопасности электроустановок, идентификации и систематизации опасных факторов, обосновании показателей технической и экономической эффективности и определении их количественных оценок.

3. Математические модели электропоражения людей, приводящих к различным исходам (летальному, инвалидизации и временной потере трудоспособности), учитывающие штатные и аварийные режимы электроустановки и структурно-параметрические характеристики СБЭ.

4. Математические модели состояния изоляции передвижных и переносных электроустановок, ручного инструмента, позволяющие обосновать чувствительность УЗО, обеспечивающую защиту человека от неотпускающих» токов, а также прогнозировать значения тока утечки при проектировании СБЭ.

5. Повышение эффективности и надежности СБЭ, обеспечивающей нормативное значение риска в условиях ресурсных ограничений, осуществляемой с помощью обобщенного метода системной оптимизации и соответствующих мер законодательного характера.

Работа выполнялась в Восточно-Сибирском государственном технологическом университете и Алтайском государственном техническом университете им. И.И. Ползунова с 1989 по 2009 гг.

В разработке макетных и опытных образцов устройств защитного отключения и измерительных приборов, подготовке промышленного производства, проведении экспериментальных исследований и натурных испытаний, подготовке нормативной правовой базы принимали участие сотрудники кафедр «Экология и безопасность жизнедеятельности» ВСГТУ и «Электрификация производства и быта» АлтГТУ, инженерно-технические работники предприятий-изготовителей и ВНИИ противопожарной обороны МЧС России, территориальных управлений Гостехнадзора и ГОЧС.

В разработке алгоритмов и проведении расчетов принимал участие аспирант Нефедов С.Ф.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В диссертации обобщены теоретические и экспериментальные исследования и решена научно-техническая проблема в области обеспечения безопасности сельских нестационарных электроустановок, имеющая важное социальное и экономическое значение.

Проведенные исследования позволили сформулировать основные выводы и рекомендации:

1. Состояние безопасности электроустановок на объектах АПК (в том числе и нестационарных) оценивается негативно, так как уровень риска превышает нормированной в 20.30 раз. Решение проблемы электрической и пожарной безопасности от электроустановок зданий и сооружений представляется важным для развития не только аграрного сектора экономики, но и в целом России. Основой повышения уровня безопасности является создание научно-методической базы, опирающейся на концепцию приемлемого риска, а так же на технологическое и нормативно-законодательное обеспечение. Реализация этих задач создает реальные условия для массового применения в сельском хозяйстве новой технологии предотвращения несчастных случаев, аварий и пожаров от электроустановок.

2. Разработанная концепция системного подхода применительно к анализу и прогнозированию рисков электроустановки позволяет сформировать вероятностную модель «человек — электроустановка — среда», идентифицировать и классифицировать опасности, дать функционально-морфологическое описание СБЭ и обосновать показатели технической и экономической эффективности.

Предложенный метод имитационного моделирования на основе составления графических диаграмм типа «дерево» дает возможность перейти к количественной оценке влияния параметров СБЭ на уровень безопасности нестационарных электроустановок и сопоставить его с нормированным значением риска.

3. Разработанный имитационный метод травмоопасных ситуаций идентифицирует четыре основных вида возможных электропоражений людей, возникающих при нормальном и аварийном режимах нестационарных электроустановок.

Впервые разработанные математические модели позволяют оценить вероятность электропоражения человека, приводящего к различным последствиям (летальному исходу, инвалидности и временной потере трудоспособности).

4. На основании проведенной вероятностной оценки эффективности средств электрической защиты установлено:

- устройство защитного отключения с уставкой тока срабатывания' 6 мА предупреждает поражение человека при возникновении эффекта «неотпускания», тем самым обеспечивается безопасность при эксплуатации передвижных электроустановок и электроинструмента. При этом показатель уровня электробезопасности в зависимости от времени срабатывания защиты (0,02;.; 1,0 с) составляют (1,34;. 2,98) • Ю-6 , что в высокой степени соответствует нормативному значению.

5. Перевод объектов, АПК на современную систему электроснабжения (ПЧ - С - Б) в сочетании с комбинированной системой-защиты «УЗО -зануление», обеспечивает при сохранении высокой эффективности УЗО надежность его срабатывания.

6. Повышение надежности и безопасности системы сельского электрообеспечения может быть достигнуто с помощью^ периодического контроля^ тока утечки на землю и мониторинга состояния изоляции электроустановок.

Разработанные метод и средства контроля, основанный на измерении дифференциального тока утечки, включающего его активную и* емкостную составляющие, осуществляет как периодический контроль состояния изоляции нестационарных электроустановок, предотвращая, тем' самым, возникновение однофазных коротких замыканий, так и автоматическое слежение уровня электрической изоляции. Метод реализуется путем создания разработанного измерительного прибора типа ИДТУ (для периодического контроля), а также с помощью блока сигнализации, встраемого в многофункциональное устройство защитного отключения, фиксирующего предаварийное состояние электроустановки.

7. Полученные статистические распределения тока утечки и установленные основные факторы, влияющие на его величину и позволяющие определить уровни естественного фона утечки для различных видов нестационарных электроустановок, явились основой создания типоряда уставок УЗО, обеспечивающих необходимый уровень безопасности и бесперебойность электроснабжения потребителей.

8. Обобщенные требования на УЗО, учитывающие физиологические нормы допустимых для человека отпускающих токов и фон естественных утечек в сетях, позволили создать электрическую5 защиту, обеспечивающую безопасность человека и животного при прямом и косвенном* контакте с электроустановкой, а также защиту от возникновения пожаров из-за неисправностей сетей и дефектов, электроприемников, автоматический мониторинг изоляции сети.

9. Обоснован типоряд модифицированных УЗО, включающий многофункциональные электронные, гибридные электромеханические и переносные защитные аппараты. Технические характеристики и параметры УЗО- обеспечивают надежную, помехоустойчивую его работу при всех возможных режимах эксплуатации НЭУ, с учетом отстройки от токов небаланса, переходных процессов, нелинейности нагрузки* и других факторов.

Разработанные УЗО (а.с. № 1484240 Устройство для- защитного отключения в сети переменного тока; патент на полезную модель-№88848, РФ, МПК НОШ 83/00 Трёхфазное переносное устройство- защитного отключения), обладающие улучшенными в сравнении с отечественными и зарубежными аналогами характеристиками, доведены до промышленного' I производства. Область их применения охватывает все имеющиеся объекты • АПК (включая быт населения) и различные по своему назначению электроустановки, оборудование и электроприборы.

10. Разработанный виброзащищенный электрический (ИЭ-4204В) и пневматический (КЕ-16В) инструмент по данным экспертов Республики Бурятии позволил существенно снизить уровень виброзаболеваемости в промышленности и сельском хозяйстве.

11. Обобщенный метод системной оптимизации СБЭ позволяет выделить три основных класса задач с учетом различного качества исходной информации:

- при вероятностно-детерминированных факторах системы «Ч-Э—С»;

- многофункциональные, когда СБЭ рассматривается как многоцелевая сложная система;

- 14-критериальные с неопределенными факторами системы «Ч—Э—С». Сформулированы основы постановки задачи оптимизации, где в качестве критериев и ограничений могут выступать показатели технической и экономической эффективности СБЭ.

12. Метод оптимизации СБЭ был реализован при выполнении расчетов на объектах АПК с помощью программных комплексов АРИАС и СКБЭоптим. Показано, что применение системы «УЗО — автоматический выключатель» позволяет получить вероятности электропоражения Р(ЭП) и пожарной опасности Р(ПО) соответственно 1,21-10"6 и 1,3 8-10"6 их значения практически удовлетворяют нормативным.требованиям.

13. Рассмотренный программно-целевой подход к управлению (обеспечению)< безопасности электроустановок объектов АПК, в основе которого лежит создание совокупности мер законодательного, организационного и экономического характера, реализован в АлтГТУ посредством модернизации нормативной правовой базы, устраняющий ряд противоречий и несоответствий, касающихся использования новых методов проектирования, модернизации и эксплуатации СБЭ. Так, принятые в

Алтайском крае «Правила использования устройств защитного отключения.» устраняют отмеченные противоречия путем внесения в главы 1.7 и 7.1 (7-е издание ПУЭ) изменений и дополнений отдельных пунктов.

14. Экономическое обоснование целесообразности массового использования новой технологии предупреждения аварий, травм и пожаров должно базироваться на прогнозировании социально-экономических последствий опасных ситуаций с использованием разработанной методики оценки риска электроустановки (Приложение II). С помощью метода экономического анализа «затраты-выгоды» установлена область нахождения оптимальных значений риска электроустановки.

15. Обобщение результатов широкомасштабного эксперимента, проведенного в различных регионах страны, подтвердило высокую надежность и эффективность устройств защитного отключения. Материальные ресурсы, вкладываемые во внедрение новой технологии предупреждения несчастных случаев и пожаров от электроустановок, окупаются на четвертом году ее эксплуатации за счет предотвращенного ущерба от электротравматизма и пожаров.

16. Полученные в диссертации на основе системного подхода результаты исследования в области математического моделирования, оптимизации СБЭ и нормативно-правового обеспечения позволяет решить проблему создания комплексной безопасности аграрного сектора экономики и быта сельского населения.

Полученные выводы позволяют сделать заключение о необходимее сти решения задачи оптимизации для обоснованного выбора наилучшей сист^д^^ защиты.

С целью решения задачи оптимизации в таблице 6.4 приведены для: каждого варианта системы электрической защиты нормированных критер^аев безопасности обоих видов /¡(X), /2(Х), а также суммы этих значе;^и^ соответствующие значениям показателя ¥Сбэ(Х).

Анализ таблицы 6.4 показывает, что в качестве оптимального должен быть принят вариант 3, обеспечивающий минимальное значение крит^рИя равное 0,6504. Такому варианту отвечает использование в качестве аппаратов максимальной токовой защиты следующих типов автоматических выключателей: на шинах ТП и вводах распределительных щитов — с^рии А3716Ф; на отходящих линиях щитов - серии В А 51-31, с минималЬНо возможными значениями кратностей токов срабатывания электромагнитных расцепителей (на участке <1.1.1.3> - 7; на остальных участках -3).

1. Карякин, Р. И. Нормативные основы устройства электроустановок Текст. / Р. Н. Карякин. — М.: Энергосервис, 1998. 277 с.

2. Будзко, И. А. Теоретические основы электроснабжения в сельском хозяйстве Текст. / И. А. Будзко, А. Т. Захарин, JI. Е. Эбин, М. С. Левин — М.: Колос, 1964.-344 с.

3. Якобе, А. И. Направления научных исследований по элекгробезопасности в сельском хозяйстве Текст. / А. И. Якобе // В кН: Электробезопасность сельскохозяйственного производства: Науч. ip. ВИЭСХ. -М.: 1977. Т. 43. - С. 3 —15.

4. Цапенко, Е. Ф. Контроль изоляции в сетях до 1000 В. Текст. / Е. Ф. Цапенко-М.: Энергия, 1973. 152 с.

5. Сидоров, А. И. Теория и практика системного подхода к обеспечениюэлектробезопасности на открытых горных работах Текст.:.автореф. дисдокт. техн. наук / А. И. Сидоров Кемерово, изд-во Кузб. гос. техн. ун-т, 1994.-38 с.

6. Коструба, С. И. Стохастическое моделирование систем обеспечения электробезопасности Текст. / С. И. Коструба // Электричество. 2003, №6. С. 66-70.

7. Сошников, А. А. Защита систем сельского электроснабжения 0,38 кВ от аварийных режимов Текст.: автореф. дис. . докт. техн. наук / А. А. Сошников. -М.: МИИСП, 1992. 33 с.

8. Карякин, Р. Н. Научные основы концепции электробезопасности электроустановок Текст. / Р. Н. Карякин // Электрические станции. — 1999.- №2. С. 56 - 66.

9. Осика, Л. К. Технологические особенности электроэнергетики и модели либерализованных рынков электроэнергии Текст. /Л. К. Осика // Промышленная энергетика. 2008. - №4. — С. 2—10.

10. Чиркова, И. Г. Анализ электропотребления в сельском хозяйстве Текст. / И. Г. Чиркова // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2007. - №2. - С. 13-14.

11. Российский статистический ежегодник. 2007 Текст.: Стат. справочник / Госкомстат России. М., 2008. - 543 с.

12. Правила устройства электроустановок Текст. / 7-е изд. М.: Изд-во НЦЭНАС, 2002 - 2004. - 289 с.

13. Четошникова, Л. М. Методы математического моделирования в решении вопроса энергосбережения на сельскохозяйственных предприятиях: Монография / Л. М. Четошникова // Алт. гос. тех. ун-т им. И. И. Ползунова. Барнаул.: Изд-во АлтГТУ, 2005. - 14 с.

14. ГОСТ Р 50571.3-94 (МЭК 364-4-41-92). Электроустановки здании. Часть 4 Текст.: Требования по обеспечению безопасности. Защита от поражения электрическим током. — М.: Изд-во стандартов. 1995. — 18 с.

15. ГОСТ Р 50571.14-96 (МЭК 364-7-705-84). Электроустановки зданий. Часть 7 Текст.: Требования к специальным электроустановкам /Раздел 705 / Электроустановки сельскохозяйственных и животноводческих помещений.- М.: Изд-во стандартов. — 1997. — 16 с.

16. Ванаев, В. С. Исследование электробезопасности ручных машин Текст. / В. С. Ванаев, А. Ф. Козьяков, В.В.Тупов // Безопасность жизнедеятельности, 2006. №5. - С. 6 — 16.

17. Карякнн, Р. Н. Заземляющие устройства электроустановок Текст.: Справочник. 2-е изд. / Р.Н.Карякин М.: Энергосервис, 2006. - 518 с.

18. Якобе, А. И. Электробезопасность в сельском хозяйстве Текст. /А. И. Якобе, А. В. Луковников. -М.: Колос, 1981.-240 с.

19. Никольский, О. К. Системы обеспечения электробезопасности в сельском хозяйстве Текст. / О. К. Никольский. — Барнаул, Алт. кн. изд., 1997.-192 с.

20. Микулинский, А. М. Воздействие локальной вибрации и вопросы виброзащиты Текст. / А. М. Микулинский, Л. С. Шейман и др. Горький: Волго-Вятское кн. изд., 1983. 176 с.

21. Санитарные нормы и правила при работе с машинами и оборудованием, создающим локальную вибрацию, передающуюся на руки работающих Текст. / № 3041-81. М.: Минздрав СССР. 1984. -16 с.

22. Шутов, И. Г. Шум и вибрация электрических машин Текст. / И. Г. Шутов-Л.: Энергия, 1977. -200 с.

23. ГОСТ 12.1.003-89. ССБТ. Шум. Общие требования безопасности Текст. М.: Изд-во стандартов. 1990. — 8 с.

24. Сидоренко, Г. И. Гигиена окружающей среды. Текст. / Г. И. Сидоренко и др. М.: Медицина, 1985. - 129 с.

25. Санитарные нормы и правила. Гигиенические требования к ручным инструментам и организации работ Текст. / 2.2.2.540-96. — М.: Инф. изд. центр Минздрава России, 1997. 36 с.

26. Справочник по безопасности производственных процессов Текст. / Под ред. С. В. Белова и др. — М.: Машиностроение, 1985. — 448 с.

27. ГОСТ Р 2.2.755-99. Гигиенические критерии оценки и классификация условий труда по показателям вредности и опасности факторовпроизводственной среды, тяжести И напряженности трудового пРс^ддесса Текст. -М.: Минздрав России, 1999. 192 с.

28. Рофе, А. И. Научная организация труда Текст. / А. И. Рофе. -во «МИК». 1978.-173 с.

29. Измеров, Н. Ф. Гигиеническое нормирование Фа*Сгхоров производственной среды и трудового процесса Текст. / Н. Ф. Измер><0в М.: Машиностроение. 1986. — 147 с.

30. Тимофеева, И. Г. Основные направления развития компле;^<:сно-системы безопасности труда при использовании ручных машин УД^рного действия Текст. / И. Г. Тимофеева, Т. В. Еремина // Безопасность хр>уда в промышленности, 2004. №2. С. 41—43.

31. Тимофеева, И. Г. Вероятность возникновения и Развития вибротравматизма у рабочих виброопасных профессий Текст. / ^ р Тимофеева, Т. В. Еремина // Безопасность труда в промышленности — 2005.-№9.-С. 40-43.

32. Гордон, Г. Ю. Электротравматизм и его предупреждение Текс*^ / р Ю. Гордон, Л. И. Вайнштейн. -М.: Энергоатомиздат. 1986. —56 с.

33. Никольский, О. К. Электробезопасность России на рубеже XXX века Текст. / О. К. Никольский // Вестник Алт. гос. тех. ун-та им. Х-1 ^ Ползунова. -Барнаул: Изд. АлтГТУ, 2000. №3. - С. 11 - 16.

34. Неговский, В. А. Фибрилляция и дефибрилляция сердца Текст. / 3 д Неговский. М.: Медгиз. 1957. - 252 с.

35. Неговский, В. А. Патофизиология и терапия агонии и клинической смерти Текст. / В. А. Неговский. М.: Медгиз, 1954. - 256 с.

36. Манойлов, В. Е. Основы электробезопасности Текст. / ^ £ Манойлов. Л.: Энергия. 1986. - 147 с.

37. Киселев, А. П. К вопросу о критериях электробезопасности Те:кст. / А. П. Киселев, С. П. Власов // Промышленная энергетика. 1997. — .N25% £ 39-43.

38. Карякин, P. H. Научные основы концепции электробезопасности промышленных электроустановок Текст. / Р. Н. Карякин // Промышленная энергетика. 1997. - №7. - С. 15 - 21.

39. Карякин, Р. Н. Основное правило электробезопасности Текст. / Р. Н. Карякин // Промышленная энергетика. — 1992. №2. - С. 24 — 27.

40. Dalziel, С. F. Threshold 60-Cyele Febrillating Currents. Pow. App. And Текст. / С. F. Dalziel // Syst., oct. 1960.

41. Konwenhoken, W. В. C. Shoks on varying parameters affecting the hearts Текст. IW. B. Konwenhoken i IAIEE Trans. Part 1, val. 78. 1959.

42. Якобе, А. И. Развитие научных основ электробезопасности в сельском хозяйстве Текст. / А. И. Якобе // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1977. - №9. - С. 23 - 27.

43. Коструба, С. И. Математическое моделирование систем обеспечения электробезопасности Текст. / С. И. Коструба // Электричество. — 1970. — №9.-С. 11-16.

44. Дробязко, О. Н. Метод автоматизированного проектирования комплексной электробезопасности на сельскохозяйственных объектах Текст.: автореф. дис. . канд. техн. наук. / О. Н. Дробязко. — Барнаул.; АлтГТУ, 1994. 27 с.

45. Еремина, Т. В. Повышение электробезопасности в быту сельского населения Текст.: автореф. дис. . канд. техн. наук / Т. В. Еремина. -Челябинск, ЧИМЭСХ, 1989.-20 с.

46. Полонский, А. В. Повышение безопасности электроустановок агропромышленного комплекса Текст.: автореф. дис. канд. техн. наук/А. В. Полонский. Барнаул., АлтГТУ, 2000. - 20 с.

47. Никольский, О. К. Развитие научных основ безопасности электроустановок зданий Текст. / О. К. Никольский, А. А. Сошников и др. // Вестник Алт. гос. тех. ун-та им. И. И. Ползунова. 2001. №3. - С. 17-24.

48. Гордон, Г. Ю. Электротравматизм на производстве Текст. / Г. Ю. Гордон, В.А. Яроченко и др. JL: Энергия, 1973. 214 с.

49. Улицкий, Е. Я. Предупреждение производственных опасностей при эксплуатации машинно-тракторного парка в сельском хозяйстве (Научные основы и профилактика) Текст.: автореф. дис. . докт. техн. науєс / Е. Я Улицкий. — Волгоград, 1975. — 51 с.

50. Липантьева, Н. Н. Динамика некоторых показателей электротравматизма в сельском хозяйстве Текст. / Н. Н. Липантьева. // В кн: Электробезопасность в сельскохозяйственном производстве: Н^уч Тр ВИЭСХ-М.: 1977. — Т.48. — С. 16-22.

51. Якобе, А. И. Теория и методы расчета заземлителей, работающих ПрИ токах промышленной частоты Текст.: автореф. дис. . докт. тєхеї. наук / ' А.И. Якобе. М.: МЭИ, 1969. - 61 с.

52. Карякин, Р. Н. Исследование электромагнитных процессов в тяговых сетях переменного тока (В связи с проблемами электробезопа.сности) Текст.: автореф. дис. . докт. техн. наук / Р.Н. Карякин. — М, 1976. — 34 с

53. Никольский, О. К. Защитное отключение на фермах Крупного рогатого скота и в жилых домах сельской местности Текст.: автореф. дис. . канд. техн. наук / О. К. Никольский. М.: ВИЭСХ, 1969. — 21 е.,

54. Дробязко, О. Н. Оптимальные стратегии создания систем безопасности электроустановок агропромышленного комплекса Текст.: автореф. дис. . докт. техн. наук. Барнаул: АлтГТУ, 2006. — 43 с.

55. Найфельд, М. Р. Заземление и другие меры защиты Текст. / м р Найфельд. — 3-е изд., перераб. и доп. -М.: Энергия,1975. — 104 с.

56. Бусленко, Н. П. Моделирование сложных систем Текст. / ц д Бусленко. -М.: Наука, 1969. 355 с.

57. Быков, А. А. Проблемы анализа безопасности человека, общества и природы Текст. / А. А. Быков, Н. В. Мурзин. С.-Пб.: Наука, 1997. '

58. Бурков, В. Н. Управление риском: экономические аспекты обеспечения производственной безопасности Текст. / В. Н. Бурков, Г. К. Сергеев // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. -1993, -№12.-С. 18-31.

59. Мартынюк, В. Ф. Методика оценки последствий промышленных аварий и катастроф Текст. / В. Ф. Мартынюк, Б. Е. Гельфанд и др. // Безопасность труда в промышленности. -1994. №8. — С. 9 - 19.

60. Юдин, Б. Е. Охрана труда в машиностроении Текст. / Под редакцией Б. Е. Юдина, С. В. Белова. М.: Машиностроение, 1983. - 342 с.

61. Белов, П. Г. Теоретические основы системной инженерной безопасности Текст. / П. Г. Белов. М.: ИМАШ РАН, 1996. - 428 с.

62. Кручинина, И. А. К вопросу об оценке стоимости человеческой жизни Текст. / И. А. Кручинина, М. А. Лисанов и др. // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. 2003. №4. — С. 72 — 75.

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

64. Блинкин, В. Л. Концепция приемлемого риска и ее экономические и социальные последствия Текст. / В. Л. Блинкин // Социально-экономические и экологические аспекты анализа риска: науч. тр. — Иркутск.: Сиб. энерг. ин-т, 1993. — С. 17-19.

65. Акимов, В. А. Оценка и прогноз стратегических рисков России: теория и практика Текст. / В. А. Акимов // Право и безопасность. -2004. №1. -С. 19-26.

66. Федеральный закон Российской Федерации о пожарной безопасности Текст.: №230-Ф3. от 18. 10. 2007.

67. Потехин, Г. С. Управление риском в химической промышленности Текст. / Г. С. Потехин, Н. С. Прохоров и др. // Журнал ВХО им. Менделеева. 1990. - Т. 35. - №4. - С. 421 - 424.

68. Гвишиани, Д. М. Прогностика. Текст. / Д. М. Гвишиани. — М.: Знание, 1986.-91 с.

69. Быков, А. А. Управление риском: оценка натурального и экономического ущерба для здоровья от техногенных воздействий Текст. / А. А. Быков, Г. И. Кудрявцев // Проблемы региональной экологии. 1997. — №4.-С. 17-29.

70. Methods for the Determination of Possible Damage to Hazardoks Materials Текст. / CPR IGE, TNO GREEN BOOK // Hague Voorbung, Dec. - 1989.

71. Быков, А. А. Методические рекомендации по анализу и управлению риском воздействие на здоровье населения вредных факторов окружающей среды Текст. / А. А. Быков, Л. Г. Семенова и др. // М.: Анкил. 1999. - С. 15-21.

72. Якобе, А. И. Оценка уровня электробезопасности и новые нормы на характеристики заземляющих устройств электроустановок с большими токами замыкания на землю Текст. / А. И. Якобе, С. Г. Королев и др. // Электричество. 1975. - №2. - С. 28 - 33.

73. Карякин, Р. Н. Нормативные основы устройства электроустановок Текст. / Р. Н. Карякин. М: Энергосервис, 1999. — 385 с.

74. О нормировании уровня электробезопасности и допустимог«^-^напряжения прикосновения Текст. / Дискуссии // Электричество. — 1978. —1.-С. 81-91.

75. Никольский, О. К. Основы теории и практики безопасност-^^ электроустановок и эксплуатации электрических сетей Текст. / О. Никольский // Вестник АлтГТУ им. И.И. Ползунова. 2000. - №1. - С. 916.

76. Легасов, В. А. Дисконтирование и компромисс между поколенияз^зг^ Текст. / В. А. Легасов, В. Ф. Демин // Химическая промышленность Проблемы анализа риска. 2005. - Т.2. - №2. - С. 114-131.

77. Егоров, А. Ф. Разработка моделей и методики оценки риска предприятий химической промышленности Текст. / А. Ф. Егоров, Т. ^ Савицкая и др. // Химическая промышленность. 1998. - №7. - С. 55 - 63 ^

78. Браун, Д. Б. Анализ и разработка систем обеспечения техн^^^ безопасности Текст. / Д. Б. Браун // Пер. с англ. М.: Машиностроеі^^ 1979.-359 с.

79. Рябинин, И. А. Надежность и безопасность структурно-слоэк^з^Хсистем Текст. / И. А. Рябинин. С-Пб.: Политехника, 2000. - 248 с.

80. Гермейер, Ю. Б. Введение в историю исследования операций Teiçç^ ^ Ю. Б. Гермейер. -М.: Наука, 1971. 383 с.

81. Дюбуа, Д. Теория возможностей Текст. / Д. Дюбуа, А. Пр^д. ^ Приложения к представлению знаний в информатике: Пер. с франц. -jyj. Радио и связь, 1990. 288 с.

82. Правила устройства, эксплуатация и безопасность электроустановок Текст. // Нормативно — технический сборник. Барнаул: Изд-во АлтГТ^у И.И. Ползунова, 2004. 840 с.

83. Дружинин, В. В. Проблемы системологии (проблемы теории сло^^^ систем) Текст. / В. В. Дружинин, Д. С. Канторов // С пред акад. Глуц^^ В. M. М.: Советское радио, 1976. - 295 с.

84. Лисичкин, В. А. Теория и практика прогнозирования Текст. / В. А. Лисичкин. М.: Наука, 1972. - 224 с.

85. Байд, Д. Научно-техническое прогнозирование для промышленности^ и правительственных учреждений Текст. / Д. Байд. М.: Прогресс, 1972. — 497 с.

86. Вентцель, Е. С. Исследование операций Текст. / Е. С. Вентцель. М.: Советское радио, 1972.- 551 с.

87. Шаматава, В. Д. Стохастическая модель сопротивления тела человека Текст. / В. Д. Шаматава // В кн.: Электробезопасность в сельскохозяйственном производстве: Науч. тр. ВИЭСХ — М., 1977. — Т.43. — С. 63 66.

88. Бусленко, Н. П. Метод статистических испытаний Текст. / Н. П. Бусленко, Ю. А. Шрейдер. М.: Физиздат, 1961. - 331 с.

89. Коструба, С. И. Законы распределения параметров электробезопасности и методика их определения на ЦВМ Текст. / С. И. Коструба, В. Д. Шаматава // Науч. тр. ВИЭСХ. М., 1977. - Т.43. - С. 73 -84.

90. Богушевич, М. С. Первичные критерии электробезопасности при кратковременных воздействиях тока промышленной частоты Текст. / М. С. Богушевич и др. // Электричество. 1975. — №5. — С. 17—19.

91. Пахомов, А. Ф. Сопротивление организма электрическому току Текст. / А. Ф. Пахомов: Тр. ин-та краевой медицины АН Киркиз. ССР. — Фрунзе, 1959. Вып. 2. - С. 157 - 162.

92. Князевский, Б. А. Охрана труда Текст. / Б. А. Князевский. М.: Высшая школа, 1972. — 381 с.

93. Гурвич, Н. Л. Опасность поражения электрическим током и оказание первой помощи Текст. / Н. Л. Гурвич. М.: Госстройиздат, 1963. - 58 с.

94. Правила устройства электроустановок Текст. / 6-е изд. М.: ЗАО «Энергосервис», 1998. - 242 с.

95. Душкин, Н.Д. Проблемы применения устройств защитного отключения Текст. / Н. Д. Душкин, В. К. Монаков // Автоматизация и производство. 1997. - №3. - С. 11 — 14.

96. Проблемы и перспективы массового применения устройств защитного отключения в России Текст. / Первое Всероссийское научно-практическое совещание 2000г. Барнаул // Электричество. - 2001.- №4 - С.64 - 68.

97. Никольский, O.K. Защита электрооборудования и электробезопасность Текст. / О. К. Никольский, А. Г. Порошенко и др. // Применение электроэнергии в сельском хозяйстве. Методические рекомендации. Новосибирск, СО ВАСХНИЛ. 1975. С. 19 - 45.

98. Балашов, О.П. Исследование распределения тока утечки в электроустановках низкого напряжения Текст. / О. П. Балашов // Известия ТулГУ. Тула. 2006.

99. Нейман, Л. Р. Теоретические основы электротехники Текст. / л. Р. Нейман, К. С. Демирчян. М.: Энергия, 1966. - Т.1, 2. - 407 с.

100. Гордон, Г. Ю. Исследование работы трансформаторов тока нулевой последовательности фаз в устройствах контроля изоляции Текст.: автореф. дис. . канд. техн. наук / Г. Ю. Гордон. Л.: Ленинградский политехнический институт, 1957.

101. Еремина, Т. В. Выбор средств защиты от электротравматизма в быту сельского населения Текст. / Т. В. Еремина, О. К. Никольский, А. А. Сошников // Техника в сельском хозяйстве. — 1986. — №4. С. 34-36.

102. Шипунов, Н. В. Защитное отключение Текст. / Н. В. Шипунов. — М.: Энергия, 1968.-152 с.

103. Король, В. Ф. Исследование систем обеспечения электробезопасных мобильных электрифицированных машин с кабельным питанием на животноводческих фермах Южной Зоны СССР Текст.: автореф. дис. канд. тех. наук / В. Ф. Король. М.: ВИЭСХ, 1973.

104. Тикишвили, A. JI. Исследование условий электробезопасности крупного рогатого скота на фермах Грузинской ССР Текст.: автореф. дис. . канд. техн. наук / A. JI. Тикишвили. — Тбилиси, 1969.

105. Стремовский, А. Н. Повышение электробезопасности населения с ростом уровня электрификации быта Текст.: автореф. дис. . канд. техн. наук / А. Н. Стремовский. М, 1983. — 18 с.

106. Налимов, В. В. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов Текст. / В. В. Налимов, Н. А. Чернова. М.: Наука, 1965. — 340 с.

107. Спирин, Н. А. Методы планирования и обработки результатов инженерного эксперимента Текст. / Н, А. Спирин, В. В. Лавров. — Екатеринбург.: Изд-во УГТУ УПИ, 2003. - 256 с.

108. Митропольский, А. К. Техника статистических вычислений Текст. / А. К. Митропольский. -М.: Наука, 1971. — 576 с.

109. Карякин, Р. Н. Основы электромагнитной совместимости Текст.: / Учебник для вузов. / О. К. Никольский, Т. В. Ерёмина и др.; под ред. Р. Н. Карякина. — Барнаул, 2009. — 479 с.

110. Буга, H. Н. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств Текст. / H. Н. Буга // Учеб. пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1993.-385 с.

111. Biegelmeier, G. Kann der Fehlerstromschutzschalter die Technik des Berührungsspannungsschutzes revolutionieren? Текст. / G. Biegelmeier // "Electrotechnik und Maschinendan", 1954. №4.

112. IEC Standart 364-4-41 / Electrical installations of buildings. Part 4 Текст.: Protection for safety. Chapter 41 // Proctionagainst electric shoks. 1992 10.

113. Amendment №1 (July 1982) to Publication 364-5-54 Текст. 1982.

114. Карякин, Р. H. Нормы устройства безопасных электроустановок Текст. / Р. Н. Карякин. М.: Энергосервис, 2000. - 453 с.

115. ГОСТ Р 50807-95. Устройства защитные, управляемые дифференциальным (остаточным) током Текст.: Общие требования и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 1996. — 10 с.

116. Слободкин, А. X. О концепции электробезопасности в сетях 380/220 В. с заземленной нейтралью и некоторые пути ее реализации Текст. / А. X. Слободкин // Промышленная энергетика. 1998. — №4. - С. 32-34.

117. Ослон, А. Б. Зануление как способ обеспечения электробезопасности Текст. / А. Б. Ослон // Промышленная энергетика. — 1981. — №5.

118. Логвинов, А. И. Опыт создания серийного производства устройств защитного отключения в России Текст. / А. И. Логвинов, А. П. Родин // — Вестник, АлтГТУ им. И. И. Ползунова. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2000. — №3.

119. Самсонова, Н. Н. Электротравматизм. Предпосылки к изменению концепции электробезопасности Текст. / Н. Н. Самсонова // Промышленная энергетика. — 1995. — №10.

120. Слободкин, А. X. Некоторые пути повышения эффективности защитного отключения в сетях 380/220 В с заземленной нейтралью Текст. / А. X. Слободкин // Промышленная энергетика. 1995. - №4. — С. 41-43.

121. ГОСТ Р 50571.1-93 (МЭК 364-1-72, МЭК 364-2-70).

122. Электроустановки зданий. Основные положения Текст. —М.: Изд-во стандартов. -1994. 20 с.

123. ГОСТ Р 50571.2-94 (МЭК 364-3-93). Электроустановки зданий. Часть 3. Основные характеристики Текст. — М.: Изд-во стандартов. —1995. — 18 с.

124. ГОСТ Р 50571.8-94 (МЭК 364-4-47-81). Электроустановки зданий. Часть 4 Текст.: Требования по обеспечению безопасности. Общие требования по применению мер защиты от поражения электрическим током. -М.: Изд-во стандартов. -1995. 8 с.

125. ГОСТ Р 50571.11-96 (МЭК 364-7-701-84). Электроустановки зданий. Часть 7 Текст.: Требования к специальным электроустановкам /Раздел 701/ Ванные и душевые помещения. М.: Изд-во стандартов. —1997. — 10 с.

126. ГОСТ Р 50571.13-96 (МЭК 364-7-706-83). Электроустановки зданий. Часть 7 Текст.: Требования к специальным электроустановкам /Раздел 706/ Стесненные помещения с проводящим полом, стенами и потолком. — М.: Изд-во стандартов. -1997. 20 с.

127. Защитное отключение в электроустановках зданий Текст.: Нормы с комментариями. Барнаул, АлтГТУ, 2001.

128. Еремина, Т.В. Вероятность возникновения и развития вибротравматизма у рабочих виброопасных профессий Текст. / И. Г. Тимофеева, Т. В. Ерёмина // Безопасность труда в промышленности. — 2005. — № 9. — С. 40-43.

129. Системы обеспечения безопасности электроустановок до 1000 В Текст.: Методические рекомендации по проектированию, монтажу и эксплуатации электрической защиты. Барнаул.: Сибирский центр по внедрению устройств защитного отключения, 2000.

130. Балашов, О. П. Повышение безопасности электроустановок на объектах социальной инфраструктуры села Текст.: автореф. дис. . канд. техн. наук / О. П. Балашов. Барнаул, АлтГТУ, 2006. - 20 с.

131. Пушкин, В. Г. Проблемы надежности Текст. / В. Г. Пушкин. М.: Наука, 1970.-190 с.

132. Кузилин, A.B. Об области применения электронных и электромеханических УЗО в электроустановках жилых и общественных зданий России Текст. / А. В. Кузилин, А. Н. Фотий, А. И. Якобе // Промышленная энергетика. 1997. - №9. - С. 31 - 37.

133. Rotter, К. Elektrosehuts Feiten Guibleaume Текст. / К. Rotter // Fabrik Elektrischer Apparate Aktiengesellschaft, 1990.

134. Электротехнический справочник. Под ред. В. Г. Герасимова и др. 6-е изд. -М.: Энергия, 1981.

135. Еремина, Т. В. Прогнозная оценка условий безопасности средств малой механизации Текст. / И. Г. Тимофеева, Т. В. Еремина // Безопасность труда в промышленности. 2008. - № 5. - С. 36-37.

136. Еремина, Т. В. Интегральный метод оценки влияния производственных факторов на условия труда Текст. / И. Г. Тимофеева, Т. В. Еремина // Безопасность труда в промышленности. — 2005. — № 3. С. 4850.

137. Еремина, Т. В. Повышение вибробезопасности ручных: машин ударного действия Текст. / И. Г. Тимофеева, Т. В. Еремина., М. С. Тимофеева // Безопасность труда в промышленности. 2007. - № 3. — С. 3940.

138. Еремина, Т. В. Снижение вибрации в промышленности ручной машине ударного действия Текст. / И. Г. Тимофеева, Т. В. Еремина // Безопасность труда в промышленности. — 2007. — № 5. — С. 21-23.

139. Еремина, Т. В. Эффективное средство виброзащиты для ручного молотка ударного действия Текст. / И. Г. Тимофеева, Т. В. Еремина // Безопасность труда в промышленности. 2009. - № 3. - С. 36-37.

140. Пат. 34112 Российская Федерация. Пневматический инструмент ударного действия Текст. / Ожогин А. П., Тимофеева И. Г., Ерёмина Т. В.; заявитель и патентообладатель Улан-Удэ. ВСГТУ. 2003. - Бюл. № 33.

141. Пат. 79826 Российская Федерация. Электрический ручной молоток ударного действия Текст. / Ерёмина Т. В., Тимофеева И. Г.; заявитель и патентообладатель Улан-Удэ. ВСГТУ. — 2009. Бюл. № 2.

142. ГОСТ 12.1.042-84. ССБТ. Вибрация локальная Текст.: Методы измерения. М.: Изд-во стандартов, 1995. - 8 с.

143. Санитарные нормы и правила. Производственная вибрация в помещениях жилых и общественных зданий Текст.: 2.2.4/2.1.8.566-96. — М.: Инф. изд. центр Минздрава России, 1997. 30 с.

144. Региональная целевая программа «Производство устройств защитного отключения и оснащение жилых и общественных зданий в Сибири на период до 2010 года». Текст.: Барнаул, 2000. Межрегиональная ассоциация «Сибирское соглашение».

145. Приказ Главгосэнергонадзора России от 26. 12. 96 г. — №9 «Ореализации региональной целевой программы обеспечения электробезопасности в Сибири на основе устройств защитного отключения» Текст.: -М.: Главгосэнергонадзор. 1996.

146. Постановление администрации Алтайского края от 11. 03. 98 г. —№128 «О программе оснащения жилых и общественных зданий устройствами электрозащиты в городах и районах Алтайского края на период 1998 — 2002 годы» Текст.: Барнаул, 1998.

147. Венников, В. А. О методах решения многокритериальных задач в электроэнергетике с неопределенными величинами Текст. / В. А. Венников, И. А. Будзко, М. С. Левин и др. // М.: Электричество, 1987. -№2. - С. 1 - 7.

148. Лещинская, Т. Б. Методы многокритериальной оптимизации систем электроснабжения сельских регионов в условиях неопределенности исходной информации Текст. / Т. Б. Лещинская. — М.: Агроконсалт, 1998. 148 с.

149. Лещинская, Т. Б. Методы теории решений в задачах оптимизации систем электроснабжения сельских районов: Сб. науч. тр. Текст. / Т. Б. Лещинская. М.: МИИСП, 1989. С. 17 - 26.

150. Васин, Ю. А. Принцип мин. и макс, в задачах выбора проводов воздушных линий Текст. / Ю. А. Васин, В. А. Горелик // Техническая кибернетика. 1975. - №2. - С. 54 - 61.

151. Белман, Р. Принятие решений в расплывчатых условиях Текст. / Р. Белман, Л. Заде // В кн.: Вопросы анализа и процедуры принятия решений: Пер. с англ. М.: Мир, 1976. - 239 с.

152. Брахман, Т. Р. Многокритериальность и выбор альтернативы в технике Текст. / Т. Р. Брахман. — М.: Радио и связь, 1984.

153. Левин, М. С. Методы теории решений в задачах оптимизации систем электроснабжения Текст.: Учеб. пособие / М. С. Левин, Т. Б. Лещинская. — М.: ВИПКэнерго, 1989. 130 с.

154. Германенко, В. С. Обоснование стратегии повышения безопасностиэлектроустановок агропромышленного комплекса. Автореф. дис.канд.техн. наук. Барнаул, 2004. — 24 с.

155. Сошников, А. А. Оценка эффективности систем комплексной безопасности электроустановок низкого напряжения Текст. / А. А. Сошников, Т. В. Еремина // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2009. - №5. - С. 4 - 6.

156. Никольский, О. К. Оптимизация техногенной безопасности Текст. / О. К. Никольский, Т. В. Еремина // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2009. - №5. - С. 12-15.

157. Полухин, О. В. Исследование пережога электропроводки электрической дугой при коротком замыкании Текст. / О. В. Полухин, А. А. Сошников // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2009. — №5.-С. 17-19.

158. Пустыльник, Е. И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений Текст. / Е. И. Пустыльник. М.: Наука, 1968. — 288 с.

159. Дрейпер, Н. Прикладной регрессионный анализ Текст. / Н. Дрейпер, Т. Смит. — Т.1. М.: Финансы и статистика, 1986. — 366 с.