На главную страницу Rambler's Top100

О журнале

Архив

Разделы

Полезные ссылки

Rambler's Top100

Yandex.CN Сделано для России , тематический каталог отборных русских сайтов.

 

Н. Р. Горбунова

МИЭЭ, заведующая УКП, аспирант МГАУ
  • Энергобезопасность и энергосбережение №2, 2012

    Выбор мероприятий и средств повышения электробезопасности в электрических сетях 0,38–10 кВ по многокритериальной модели

    Рассмотрен выбор средств повышения электробезопасности по многокритериальной модели с учётом травматизма и неопределённости исходной информации.

    Ключевые слова: травматизм, электрические сети, электробезопасность, многокритериальность

    Распределительные электрические сети (РЭС) напряжением 0,38–10 кВ являются наиболее распространёнными во всех энергосистемах страны и составляют более 80 % общей протяжённости воздушных линий. Анализ технического состояния электрических сетей России напряжением 0,38–10 кВ свидетельствует о том, что значительная часть линий электропередач, оборудования подстанций несовершенны по конструкции, морально и физически устарели (износ 80 % и более) и не отвечают современным требованиям электробезопасности и надёжности электроснабжения [1].

    За минувшее десятилетие (2000–2009 гг.) 49 % несчастных случаев в энергетике, связанных с электротравматизмом, привели к летальному исходу, а ещё 25 % – к тяжёлым последствиям. Около половины – 48 % – всех электротравм сопровождались термическими ожогами [2, 3]. Поэтому для уменьшения травматизма в электрических сетях необходимы мероприятия и средства, повышающие электробезопасность сетей 0,38–10 кВ.

    По статистике, травматизм в электроустановках объясняется снижением уровня квалификации и подготовки персонала, а также увеличением количества электроустановок, находящихся в неудовлет ворительном техническом состоянии и имеющих опасные дефекты [2, 3]. Поэтому электробезопасность зависит от ряда факторов, учитывающих квалификацию обслуживающего персонала и соблюдение им норм и правил работы в электроустановках; техническое состояние электрооборудования и степень его износа; надёжность системы электроснабжения и др. Решение задачи по выбору мероприятий и средств повышения электробезопасности распределительной электрической сети 0,38–10 кВ целесообразно проводить одновременно по нескольким показателям (критериям), т. е. по многокритериальной модели [4–6].

    В качестве одного из критериев был принят показатель, оценивающий уровень травматизма в распределительных сетях, – коэффициент частоты травматизма (kтравм). Он определяется отношением числа пострадавших к среднесписочной численности рабочих и служащих за отчётный период, отнесённый к 1000 работающих [7]:


    Так как травматизм в электроустановках объясняется, в том числе, увеличением количества электроустановок, находящихся в неудовлетворительном техническом состоянии, то вторым критерием принято техническое состояние электрооборудования. В качестве показателя технического состояния взят коэффициент физического износа электрооборудования, зависящий от количества лет эксплуатации электрооборудования (kизн) (табл. 1) [8].

    Снижение уровня квалификации и подготовки персонала, увеличение количества электроустановок, находящихся в неудовлетворительном техническом состоянии, – всё это непосредственно влияет на надёжность электроснабжения, на увеличение отказов в работе электрооборудования, на увеличение недоотпуска электроэнергии потребителям. В свою очередь, снижение надёжности электроснабжения влияет на электробезопасность. Поэтому третьим критерием принят недоотпуск электроэнергии (Wн) за год [5, 6, 8]:




    Так как системы электроснабжения подвергаются воздействиям природно-климатических явлений, управляются людьми и испытывают на себе различные изменения технической и социальной политики, преобразований в обществе и т. д., то при решении данной задачи сталкиваемся с рядом факторов, наличие которых объясняется особенностью сложных систем и объективно существующей неопределённостью наших знаний о них. Для снятия неопределённости необходимо получить дополнительную информацию, например, экспертную. Экспертные опросы показали высокую точность прогнозов и совпадение результатов опроса со статистическими данными. К достоинствам экспертных опросов можно отнести большой профессиональный опыт и интуицию.

    В данной работе, в отличии от предыдущих работ по оптимизации параметров систем электроснабжения по многокритериальной модели, учитываются два фактора, отражающие неопределённость среды. К неопределённой информации при выборе мероприятий и средств повышения электробезопасности систем электроснабжения относится прежде всего закон изменения электрических нагрузок на перспективу [6], так как рост нагрузки при ветхом состоянии распределительных сетей может привести к пробоям изоляции, что усилит износ оборудования и повысит риск травматизма. Работниками Борисоглебской РЭС ОАО «МРСК Центра» – «Воронежэнерго» определены значения электрической нагрузки для данного района на расчётный период с 2011 по 2020 год по коэффициенту роста (Kр) с учётом прогнозных показателей энергетической стратегии России на период до 2030 г. В результате обработки данных получено распределение вероятностей (p) коэффициента роста нагрузки на перспективу 10 лет [4, 5]:


    Другим неопределённым фактором при выборе мероприятий и средств повышения электробезопасности систем электроснабжения является уровень подготовки обслуживающего персонала, соблюдение им норм и правил работы в электроустановках, так как именно от этого зависят качество и безопасность выполняемых работ и поддержание электрооборудования в технически исправном состоянии. Для учёта уровня квалификации и дисциплины электротехнического персонала по охране труда предлагается применять обобщённый коэффициент безопасности труда kбезоп [7].

    Коэффициент безопасности труда (kбезоп) в общем случае отражает два показателя:

    1. Коэффициент соблюдения правил безопасности, который определяется отношением числа работающих на определённом энергообъекте, соблюдающих правила техники безопасности, ко всему числу работников энергообъекта:


    где n – число работающих на определённом энергообъекте с соблюдением правил безопасности;
    N – общее число работающих на энергообъекте.

    2. Коэффициент технической безопасности машин (электрооборудования), который соответствует стандартам безопасности, ко всему количеству электрооборудования энергообъекта:


    Для определения значения коэффициента безопасности (kбезоп) сотрудникам Борисоглебской РЭС ОАО «МРСК Центра» – «Воронежэнерго» было предложено ответить на вопросы анкеты, отражающие степень снижения уровня травматизма в зависимости от снижения уровня квалификации и подготовки персонала при обслуживании электроустановок данного энергообъекта.

    По данным экспертного опроса построен график функции принадлежности (ФП) экспертных оценок (рис. 1) [4, 5].


    В работе рассмотрены четыре варианта повышения электробезопасности Борисоглебской распределительной электрической сети с учётом надёжности электроснабжения: φ1 – состояние рассматриваемых электрических сетей без преобразований; стратегия φ2 – применение воздушных линий с изолированным покрытием и самонесущих изолированных проводов в рассматриваемых сетях; стратегия φ3 – резервирование и секционирование воздушных линий; стратегия φ4 – перевод линий на более высокий класс напряжения [6].

    Таким образом создалась ситуация принятия решения: матрица рассматриваемых стратегий:


    Далее проведено имитационное моделирование и рассчитаны значения частных критериев при различных состояниях среды для рассматриваемых стратегий φ1 – φ4 [4, 5].

    В табл. 2 приведены матрицы частных критериев на рассматриваемые 10 лет.

    В соответствии с алгоритмом решения многокритериальных задач [4, 5, 8] следующим этапом является свёртка частных критериев в единый оценочный функционал. Как показала практика, при решении задач оптимизации параметров систем электроснабжения 0,38–110 кВ [4] наиболее целесообразен мультиплика-тивный способ, так как при такой свёртке оптимальный вариант не зависит от числа рассматриваемых стратегий и способа нормирования частных критериев, необходимых при аддитивной свёртке.

    Мультипликативный оценочный функционал имеет вид


    Весовые коэффициенты частных критериев приняты одинаковыми для рассматриваемых критериев.

    В табл. 3 даны результаты расчёта единого оценочного функционала F(кВт•ч)•105 мультипликативным способом.


    Из данных матрицы оценочного функционала видно, что наименьшим значениям соответствуют стратегии φ2 и φ4. Для технических оптимизационных задач существует ряд критериев выбора лучшего решения из рассматриваемых стратегий. Среди них наиболее устойчивый – критерий Байеса, по которому лучшее решение (В) соответствует минимуму (максимуму) математического ожидания оценочного функционала. В данной задаче лучшее решение (В) соответствует минимуму математического ожидания оценочного функционала, так как количество недоотпуска электроэнергии из-за вероятности повреждения электрооборудования коэффициент износа электрооборудования и коэффициент электротравматизма обслуживающего персонала должны стремиться к минимальным значениям.


    Расчёт значений выигрыша (проигрыша) для рассматриваемых стратегий по критерию Байеса показал следующие значения: для B1 – 10,45; для B2 – 0,56; для B3 – 5,07 и для B4 – 1,31.

    Минимальное значение по критерию Байеса соответствует стратегии 2 – применение воздушных линий с изолирующим покрытием и самонесущих изолированных проводов. Действительно, изолированные провода обладают высокой надёжностью и электробезопасностью, их применение даёт преимущество как при монтаже, так и при эксплуатации. Значительное уменьшение случаев электротравматизма при эксплуатации таких линий связано с отсутствием многочисленных замен повреждённых изоляторов, дефектного провода, выправки или замены дефектных траверс, практическим исключением коротких межфазных замыканий и замыканий на землю.

    Анализ травматизма в электрических сетях 0,38–10 кВ позволяет сделать вывод, что для его предупреждения и уменьшения необходимо проводить работу в организациях в нескольких направлениях.

    1. Проведение профилактических мероприятий, основанных на глубоком и объективном анализе условий возникновения несчастных случаев и правил безопасного проведения работ, позволит снизить уровень производственного травматизма. Необходимая оперативность профилактических мер достигается оперативностью этого анализа и оперативностью его доведения до персонала. Правильная организация учёта сведений о травмах, достоверность оперативной первичной информации и её полнота во многом определяют результативность профилактических мер по предупреждению электротравматизма, а улучшение сбора необходимой информации позволяет уменьшить долю невыявленных отказов, установить истинные причины отказов.

    2. С целью обеспечения эффективности, надёжности и безопасности профессиональной деятельности необходимо разрабатывать и внедрять эффективные методики подбора и подготовки кадров, создавать собственные системы профессиональной подготовки, переподготовки, поддержания и повышения квалификации персонала, разрабатывать методическое и правовое обеспечение системы подготовки и аттестации персонала, совершенствовать и внедрять программные средства обучения и тестирования знаний.

    3. Для предупреждения производственного электротравматизма необходимо построение и широкое внедрение универсальных интеллектуальных систем подготовки и аттестации специалистов и работников по электробезопасности. В целях предотвращения травматизма в каждой энергокомпании должна разрабатываться политика компании в области охраны труда, производственной безопасности и сохранения здоровья персонала, которая должна соответствовать требованиям стандарта Международной организации труда МОТ-СУОТ 2001/ILO-OSN 2001.

    4. Улучшение технического состояния распределительного комплекса позволит повысить как электробезопасность системы электроснабжения, так и её надёжность.

    Литература

    1. Положение о технической политике ОАО «ФСК ЕЭС» в распределительном сетевом комплексе. – М., 2006. [Электронный ресурс]. Код доступа: http://www.mrsk-1.ru/docs/tex1.pdf.

    2. Анализ причин несчастных случаев на энергоустановках с 1 января 2001 по 1 мая 2005 года (по статистическим данным) / Н. П. Дорофеев, В. Л. Титов, Б. М. Степанов. [Электронный ресурс]. Код доступа: http://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=655.

    3. Об итогах деятельности подразделений производственного контроля и охраны труда в 2010 году. [Электронный ресурс]. Код доступа: cpd.mrsksevzap.ru/.../388.pptx?...МРСК.

    4. Левин М. С., Лещинская Т. Б. Методы теорий решений в задачах оптимизации систем электроснабжения: Учебное пособие. – М.: ВИПКэнерго, 1989. – 130 с.

    5. Лещинская Т. Б., Князев В. В. Многокритериальная оценка технико-экономического состояния распределительных электрических сетей. – М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2006. – 100 с.

    6. Лещинская Т. Б., Наумов И. В. Электроснабжение сельского хозяйства. – М.: КолосС, 2008. – 655 с.

    7. Тургиев А. К., Луковников А. В. Охрана труда в сельском хозяйстве. – М.: ИЦ «Академия», 2003. – 320 с.

    8. Лещинская Т. Б. Методы многокритериального выбора в инженерных задачах / Электрические аппараты и электротехнологии сельского хозяйства. Сборник научных трудов. – М. МГАУ, 2002. – С. 3–21.

    References

    1. Polozhenie o tekhnicheskoj politike OАO «FSK EES» v raspredelitel'nom setevom komplekse [Regulations on technical policy of JSC "UES FGC" in the distribution grid complex]. Moscow, 2006. Available at: http://www.mrsk-1.ru/docs/tex1.pdf.

    2. Dorofeev N. P., Titov V. L., Stepanov B. M. Аnaliz prichin neschastnykh sluchaev na energoustanovkakh s 1 yanvarya 2001 po 1 maya 2005 goda (po statisticheskim dannym) [Analysis of the causes of accidents at power plants from 1 January 2001 to May 1, 2005 (in statistics)]. Available at: http://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=655.

    3. Ob itogakh deyatel'nosti podrazdelenij proizvodstvennogo kontrolya i okhrany truda v 2010 godu [On the results of the units of production control and safety in 2010]. Available at: cpd.mrsksevzap.ru/.../388.pptx? ... IDC.

    4. Levin M. S., LeschinskayaT. B. Metody teorij reshenij v zadachakh optimizatsii sistem elektrosnabzheniya [Methods theories of solutions in optimization problems of power supply systems]. Moscow: VIPKenergo, 1989. 130 p.

    5. Lesсhinskaya T. B, Knyazev V. V. Mnogokriterial'naya otsenka tekhniko-ekonomicheskogo sostoyaniya raspredelitel'nykh elektricheskikh setej [Multicriterial evaluation of technical and economic conditions of electric distribution networks]. Moscow: MSAU, 2006. 100 p.

    6. Lesсhinskaya T. B., Naumov I. V. Elektrosnabzhenie sel'skogo khozyajstva [Power supply of agriculture]. Moscow: Colossus, 2008. 655 p.

    7. Turgiev A. K., Lukovnikov A. V. Okhrana truda v sel'skom khozyajstve [OSH in agriculture]. Moscow: Publishing center Academy, 2003. 320 p.

    8. Leschinskaya T. B. Methods of multi-criteria selection in engineering design. «Elektricheskie apparaty i elektrotekhnologii sel'skogo khozyajstva». Sbornik nauchnykh trudov [Electrical machines and electrical agriculture. Collection of scientific works]. Moscow: MSAU 2002. P. 3–21.



  • © «Московский институт энергобезопасности и энергосбережения»
    Полное или частичное использование материалов возможно только с разрешения редакции.
    Политика в отношении персональных данных
    Зарегистрирован в Федеральной службе по надзору в сфере массовых коммуникаций, связи и охраны культурного наследия. Свидетельство ПИ № ФС77-28742

    webmaster: webmaster@endf.ru