Методология оценки интегрального риска опасности электроустановок объектов агропромышленного комплекса

При анализе рисков необходимо придерживаться концепции трехкомпонентной человекомашинной системы «человек-электроустановка-среда» (Ч-ЭУ-С), характеризующей взаимодействие: а) с человеком (социальный фактор); б) с электроустановкой (техногенный фактор); в) с окружающей средой (экологический фактор).

Подчеркнем, что целями риска-анализа может быть либо оценка безопасности объекта, либо определение эффективности (количественно) мероприятий по повышению техногенной безопасности. Для определения критериев и уровней приемлемого риска применены рекомендации [3–5], из которых следует, что предельно допустимый уровень техногенного риска устанавливается на основании так называемой экономической целесообразности (рис. 2).

Номер этапа

Процедура

Методологический аппарат анализа. Методы моделирования

1. Обоснование методологии, выбор и описание объекта (системы)

2.Идентификация опасностей системы

3. Изучение условий реализации опасностей

4. Получение вероятностных оценок

5. Анализ последствий

6. Оценка риска (критерии)

7. Вычисление интегрального риска

Электроустановка

Определение целей анализа

Детерминистический

Статистический

Анализ надежности, уязвимости, отказов и аварий

Выделение опасных	4-	Выделение опасных
подсистем	—►	воздействий

Формирование перечня рискообразующих факторов компонентов человеко-машинной системы

* ЭУ

* С

Сбор и анализ статистических данных			Экспертная оценка надежности и опасности ЭУ
	Оценка вероятности возникновения опасных техногенных ситуаций

Анализ поражающих факторов

Анализ вреднодействующего фактора

Анализ деструктивных факторов

Оценка ущербов и потерь

Учет неопределенностей

Обоснование качественноколичественных индикаторов

Определение индивидуального, коллективного и социального R

Вероятностный

Логико-вероятностный

Метод нечетких множеств

Качественный анализ

Диаграммы влияния

Дерево событий

Дерево отказов

z
Сети GERT

Имитационные модели

Экспертные системы

Рис. 1. Структурная схема анализа риска

Область значений риска	Практически недопустимая
1∙10 -3
Область значений приемлемого риска 1∙(10 -6 -10 -5 )	Приемлемый риск «Затраты – выгоды» (целесообразность оптимизации)	DC X CD CU О
Область  пренебрежимо ма лых значений риска ≥1∙10 -6	Приемлемый риск «Затраты – выгоды» (оптимизация нецелесообразна)
Область нулевого риска	Абсолютная безопасность-практически возможна	не-

Рис. 2. Области уровней интегрального риска электроустановки

Этап 2. Идентификация техногенных опасностей.

Рассмотрим инициирующие события, которые могут привести к негативным последствиям (аварии, травме, пожару):

• 1.    Подсистема «человек» – свойства, характеризующие «надежность» человеческого фактора.

• 2.    Подсистема «электроустановка» характеризуется параметрами надежности и живучести (уязвимости).

• 3.    Подсистема «среда» характеризуется штатными и аварийными нагрузками, оказывающими негативное воздействие на функционирование системы.

На этом этапе выявляется перечень неблагоприятных событий, проявление которых способно нанести вред человеку.

Изучение физических закономерностей накопления повреждений при учете различных факторов среды позволило провести систематизацию основных дефектов электроустановки, приводящих к отказу (табл. 1).

Таблица 1

Систематизация основных эксплуатационных дефектов электроустановки

Проводящие и конструкционные элементы	Изоляционные элементы
-    Окисление -    Усталость металла -    Коррозия металла -    Нагрев токоведущих элементов -    Нагрев контактных соединений -    Образование свищей и трещин - Частичные микроразрывы	-    Электрическое и тепловое старение диэлектрика -    Снижение поверхностного и объемного сопротивлений -    Повышение диэлектрических потерь -    Эрозийный износ -    Образование токопроводящих мостиков -    Кавитация -    Увлажнение -    Искрообразование -    Облучение -    Пробой (электрический, тепловой)

К инициирующим факторам среды (производственные сельскохозяйственные объекты) отнесем: - температуру;

• -    относительную влажность воздуха;

• -    наличие агрессивной среды (химически активных загрязнителей);

• -    резкие колебания параметров микроклимата производственных помещений.

Процедура идентификации риска ЭУ представлена на рисунке 3.

Рис. 3. Процедура идентификации риска

Предварительный анализ опаснос тей

О пред еление с ов окупност и рискообразующих факторов Отбор зн ачимых рискообразующих факторов

Этап 3. Для изучения условий реализации техногенных опасностей формируется перечень рискообразующих факторов компонентов человеко-машинной системы с учетом следующих информационных блоков: 1) отказы электроустановки; 2) перерывы электроснабжения потребителей; 3) электротравматизм людей; 4) пожары от электроустановок; 5) потери электроэнергии; 6) ухудшение показателей качества электроэнергии; 7) электропоражение и электропатология сельскохозяйственных животных.

Этап 4. Получение вероятностных оценок (частот) опасных событий (табл. 2) относится к первому шагу анализа риска [6]. Частота возникновения опасной техногенной ситуации (ОТС) в электроустановке может быть задана как количественно (в виде точечных или интервальных оценок), так и качественно (с помощью лингвистических переменных).

Для определения частоты возникновения опасного события в ЭУ могут быть использованы следующие подходы:

• 1 . Сбор и анализ статистических данных (отказы, аварии, несчастные случаи и т.д.), накопленных за определенный период эксплуатации объектов.

• 2 . Прогнозирование частоты ОТС с использованием анализа деревьев событий и отказов [7].

  Типовые уровни частот возникновения ОТС

  
  

Таблица 2

Уровень частоты события	Частота событий, f, год-1	Описание
Частое	f>10-3	Вероятность частого возникновения. Постоянное наличие опасности
Вероятное	5·10-4≤ f<10-3	Неоднократное возникновение. Ожидается частое возникновение опасного события
Случайное	10-4≤f<5·10-4	Вероятность неоднократного возникновения. Ожидается неоднократное возникновение опасного события
Редкое	10-5≤f<10-4	Вероятность того, что событие будет иногда возникать на протяжении жизненного цикла объекта. Обоснованное ожидание возникновения опасного события
Крайне редкое	10-6≤f<10-5	Возникновение события маловероятно, но возможно. Можно предположить, что опасная ситуация может возникнуть в исключительном случае
Маловероятное	f≤10-6	Вероятность возникновения крайне маловероятна. Можно предположить, что опасное событие не возникнет

Этап 5. Анализ последствий (исходов) направлен на оценку ущербов (потерь), вызванных:

• -    простоем технологического оборудования и недоотпуском продукции из-за перерывов электроснабжения потребителей;

• -    компенсационными издержками вследствие возникших аварий и отказов электроустановок;

• -    электротравматизмом людей с летальным или тяжелым исходом (потерей трудоспособности);

• -    потерей молокоотдачи у коров и привесов у животных на откорме, вызванных электропатологией;

• -    потерей электроэнергии в сетях из-за несимметрии нагрузок и наличия высших гармоник напряжения и тока.

Этап 6. Оценка риска (критерии) включает в себя анализ частот (или вероятностей), анализ последствий, определение условия риска и его составляющих, определение уровня риска и его сопоставление с нормативным (приемлемым) значением. При этом критерии приемлемого риска могут задаваться нормативно-технической документацией.

В настоящее время принято считать, что техногенный риск должен находиться в пределах 1...2·10-6 (смертельных случаев чел -1 · год -1), а величина 1·10-6 является максимально приемлемым уровнем индивидуального риска [8].

Этап 7. Процедура вычисления интегрального риска сводится к определению его составляющих:

• 1)    индивидуального, которому подвергается человек, получивший электротравму (оценивается вероятностью попадания человека под напряжение или прогнозируемой частотой смертности или инвалидности);

• 2)    коллективного, определяемого ожидаемым числом смертельно травмированных в результате возникновения техногенной опасности за определенный период времени;

• 3)    социального, характеризующегося отношением числа погибших от электротравм к определенному множеству людей.

Рис. 4. Методология оценки интегрального риска ЭУ

Выводы. Как было отмечено выше, все риски могут быть определены статистическим либо вероятностным (с помощью математического моделирования) методом. Последующие этапы, связанные с сопоставлением полученных расчетных значений интегрального риска с приемлемым, установленным соответствующими нормативами, наглядно иллюстрируются на рисунке 4.

Заключительным этапом анализа является так называемая обработка риска, описываемая процессом выбора и выполнения мероприятий для изменения риска (уменьшение значения или его предотвращение).