Анотація до роботи:

Шевченко О. А. Прогнозування і запобігання небезпеки загоряння в електричних мережах промислових і побутових об'єктів - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.26.01 - «Охорона праці». Донецький національний технічний університет, Донецьк - 2003.

Дисертація присвячена питанням удосконалення методів оцінки і прогнозування пожежної безпеки електричних мереж 380/220В житлових і адміністративних будівель при експлуатації побутового електроустаткування, розробці організаційних і технічних заходів, що дозволять забезпечити нормований рівень пожежної безпеки. На основі теорії однорідних випадкових процесів Маркова розроблена математична модель, що дозволяє прогнозувати ймовірність пожеж у квартирах від КЗ в електричній проводці. Отримано системи рівнянь для визначення основних характеристик пожежобезпеки квартир. Визначено терміни профілактичних оглядів засобів захисту і їхньої норми надійності при яких забезпечується пожежна безпека мережі. У роботі вперше дана оцінка рівня пожежобезпеки квартир. Запропоновано нову систему рівнянь для визначення економічної ефективності роботи системи електропостачання квартири. Використання гнучких металевих екранів, одягнених поверх ізоляції фазних провідників у мережах 380/220В із глухозаземленою нейтраллю дозволило звести захист від дугових КЗ до захисту від замикання фази на контур, що заземлює. Застосування розробленого реле искрозащиты дозволить виключити пожежі в житлових помешканнях від небезпечно нагрітих і ослаблених контактних силових з'єднань. Розроблені нові принципові схеми блока іскрзахисту для мереж 380/220В із дією на сигнал і відключення.

У дисертаційній роботі дане рішення актуальної наукової задачі прогнозування ймовірності загорянь в електромережах, що полягає в розробці математичної моделі і встановленні аналітичних залежностей, які дозволяють розробляти організаційні і технічні заходи, що забезпечують нормований ДСТ 12.1.004-91 рівень пожежної безпеки.

Основні результати виконаної роботи полягають у наступному:

1. Аналіз екзогенних пожеж за період 1986-1995 рр. від струмів короткого замикання дозволив визначити вигляд залежності числа екзогенних пожеж від року спостереження, визначені коефіцієнти рівняння регресії a=485,5, b=0,0498. При цьому коефіцієнт кореляції r=95,52 %, що відповідає рівню значимості 0,999. Прогноз числа пожеж від струмів короткого замикання по Донецькій області на 2002 р. показав, що число пожеж буде складати 1132, що в 2,17 разів більше, ніж у 1986 р.

2. Використовуючи статистичні дані про пожежі від різного виду електроустановок квартир по Донецькій області за 2000 р. уперше був визначений статистичний рівень їхньої пожежної безпеки 1/рік і отриманий довірчий інтервал .

3. Розроблено програму обліку, аналізу й обробки експериментальних даних про пожежі від різних причин і для різного виду електроустаткування

4. Отримано нові системи диференціальних і алгебраїчних рівнянь, що дозволяють визначити основні характеристики пожежобезпеки систем електропостачання приміщень і економічний ефект для різних початкових станів системи і вибрати оптимальні з погляду безпеки терміни профілактики засобів захисту, а також задавати норми надійності на окремі їхні види, що дозволить забезпечувати нормований рівень пожежної безпеки вузла мережі. Розроблені математичні моделі використані в чотирьох нормативних документах.

5. Установлено, що коли середній інтервал часу між короткими замиканнями в системі електропостачання приміщення годин, а інтервал часу між перевірками системи відключення захисного комутаційного апарату годин, то для забезпечення нормованого рівня пожежної безпеки (110^-6 1/рік), інтенсивність відмовлень захисного комутаційного апарату повинна бути 1/рік.

6. Установлено ступінь впливу профілактичних оглядів системи відключення захисного комутаційного апарату (автоматичний вимикач) на пожежну безпеку мережі; для випадку годин^-1, годин, годин^-1, =9,6610^-3 перевірка захисного комутаційного апарату через інтервал часу =4380 годин, зменшує ймовірність загорянь в електричній проводці приміщень житлових і суспільних будівель у 69 разів.

7. Установлено, що коли в системі електропостачання приміщення з параметрами надійності рік^-1 рік^-1 і =1 рік для підвищення пожежної безпеки мережі використовувати захисне відключення з параметрами: рік^-1 і =1 рік, то інтенсивність загорянь у мережі зменшиться в 34,6 рази.

8. Використання гнучких металевих екранів, одягнених поверх ізоляції фазних провідників у мережах 380/220 В із глухозаземленою нейтраллю дозволить звести захист від дугових коротких замикань у мережі до захисту від замикання фази на заземлюючий контур, що з успіхом може бути вирішене за допомогою ПЗВ, які випускаються серійно.

9. Використання реле іскрозахисту дозволить виключити пожежі в житлових приміщеннях від ослаблених і небезпечно нагрітих силових контактних з'єднань. Цей пристрій доцільно використовувати разом з ПЗВ, що серійно випускається.

10. Розроблено нову принципову схему блоку іскрозахисту для мереж 380/220В з дією на відключення і сигнал.

11. Уперше розроблена схема заміщення датчика реле іскрозахисту з індуктивним зв'язком і резонансним контуром і математична модель, що адекватно описує реальні фізичні процеси, що протікають у РІЗ.

12. Розроблено програму для дослідження математичної моделі реле іскрозахисту, яка дозволяє з достатньою для практичної мети точністю моделювати процеси, що протікають у мережі як у перехідному, так і в сталому режимі роботи.

13. Моделювання процесів за допомогою ЕОМ показало, що основна складова реакції РІЗ на збурювання з частотою близько 12 кГц по своїй амплітуді і початковій фазі функціонально зв'язана з фазою струму навантаження в момент комутації, що дозволяє синтезувати схему захисту таким чином, щоб відбудуватися від випадкових збурювань і перешкод, що можуть надійти з живильної мережі. Розроблене реле іскрозахисту відповідає поставленим технічним вимогам.

Основні публікації по темі дисертації

1. Шевченко О. А. О пожарной опасности сетей напряжением 380-220 В промышленных предприятий и жилых зданий//Сб. научн. трудов ДонНТУ. Серия: электротехника и энергетика, выпуск 28.–Донецк: ДонНТУ.– 2001. – С. 182-185.

2. Шевченко О. А. О взрывах пылевоздушной смеси элеваторов от токов короткого замыкания//Материалы научно-практической конференции «Донбасс 2020: наука и техника – производству».–Донецк.–2002. – С. 390-397.

3. Шевченко О.А. О влиянии устройства защитного отключения на пожарную безопасность сети 380-220В в жилых квартирах//Зб. наук. праць ДонНТУ. Серія: “Електротехніка і енергетика”. Випуск 50.–Донецьк: ДонНТУ.–2002. – С. 141-143.

4. Ковалев А. П., Муха В. П., Шевченко О. А. Разработка программы по учету, хранению, обработке и прогнозированию пожаров в Донецком регионе//Сб. научн. трудов ДонГТУ. Серия: электротехника и энергетика, выпуск 2.–Донецк: ДонГТУ.–1998. – С. 113-115.

5. Васин А. А., Ковалев А. П., Шевченко О. А., Чурсинова А. А. О прогнозировании экзогенных пожаров по Донецкой области//Сб. научн. трудов ДонГТУ. Серия: электротехника и энергетика, выпуск 4.–Донецк: ДонГТУ.–1999. – С. 214-216.

6. Ковалев А. П., Муха В. П., Спиваковский А. В., Шевченко О. А. Оценка надежности структурно-сложных схем, элементы которых могут находиться в трех состояниях//Сборник трудов IV Международной научной конференции «Эффективность и качество электроснабжения промышленных предприятий». Секция: надежность электроснабжения.–Мариуполь.–2000.– С. 157-160.

7. Ковалев А. П., Шевченко О. А. О вероятности возникновения аварий на промышленных предприятиях при эксплуатации электрооборудования//Материалы международной конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности - 2000».– Алчевск: ВО МАНЭБ, ДГМИ.–2000. – С. 89-94.

8. Ковалев А. П., Муха В. П., Шевченко О. А., Журавель Е. А. О пожарной безопасности кабельных сетей 10-0,4 кВ промышленных и бытовых объектов при их эксплуатации//Зб. наук. праць ДонДТУ. Серія: “електротехніка і енергетика”, випуск 17.–Донецьк: ДонДТУ.–2000. – С. 165-169.

9. Ковалев А. П., Спиваковский А. В., Чурсинова А. А., Шевченко О.А., Колесник Л. И., Нагорный М. А. Оценка уровня безопасности технологических объектов//Взрывозащищенное электрооборудование: Сборник научных трудов УкрНИИВЭ.–Донецк.–1998.– С. 177-180.

10. Чорноус Є. В., Шевченко О. А. Дослідження динамічних властивостей давача струму реле іскрозахиту//Зб. наук. праць ДонНТУ. Серія: “електротехніка и енергетика”, випуск 28.–Донецьк: ДонНТУ.–2001.– С. 152-160.

11. Шевченко О. А., Тулько Л. А. Оценка вероятности появления взрывов пылевоздушной смеси элеваторов//Сб. научн. трудов ДонНТУ. Серия: электротехника и энергетика, выпуск 28.–Донецк: ДонНТУ.–2001.– С. 186-188.

12. А. П. Ковалев, О. А. Шевченко, Е. А. Журавель, М. А. Нагорный. Выбор надежности коммутационного аппарата, обеспечивающего пожарную безопасность шахтной сети электроснабжения//Взрывозащищенное электрооборудование: Сб. науч. тр. УкрНИИВЭ. Донецк: ООО “Юго-Восток, ЛТД”, 2002.– С. 161-164.

13. Ковалев А. П., Муха В. П., Шевченко О. А., Якимишина В. В. Метод расчета надежности электроснабжения узлов нагрузки с учетом отказов в срабатывании защитных коммутационных аппаратов//Наук. праці ДонНТУ. Серія: “електротехніка и енергетика”, випуск 41.–Донецьк: ДонНТУ.–2002.– С. 107-113.

14. Чурсинова А. А., Журавель Е. А., Шевченко О. А., Якимишина В. В. Исследование математической модели, используемой для оценки надежности структурно-сложных схем с учетом восстановления элементов//Наук. праці ДонНТУ. Серія: “електротехніка и енергетика”, випуск 41.–Донецьк: ДонНТУ.–2002.– С. 114-117.

15. Васин А. А., Муха В. П., Чурсинов В. И., Шевченко О. А. Повышение пожарной безопасности электрических сетей 0,38-0,22 кВ//Наук. праці ДонНТУ. Серія: “електротехніка и енергетика”, випуск 41.–Донецьк: ДонНТУ.–2002. – С. 222-224.

16. Ковалев А. П. Шевченко О. А. Оценка экономической эффективности работы средств защиты, обеспечивающих пожарную безопасность электрических проводок//Зб. наук. праць ДонНТУ. Серія: “Електротехніка і енергетика”. Випуск 50.–Донецьк: ДонНТУ.–2002.– С. 144-146.

17. Пат. № 2172050 Россия. Устройство для защитного отключения электрических сетей/Васин А.А., Нагорный М.А., Белоусенко И.В., Ершов М.С., Дубровский Д.И., Кавицкий С.И., Ковалев А.П., Муха В.П., Шевченко О.А. Приоритет от 21.01.2000 г. Опубл. 10.08.2001, Бюл. № 22. – 8 с.

18. Пат. № 48839 А Україна. Пристій для захисного відключення електричної мережі з глуозаземленою нейтраллю/Ковальов О.П., Васін О.О., Муха В.П., Чурсінов В.І., Ярмоленко В.І., Шевченко О.А., Якімішина В.В., Міц О.В. Пріоритет 20.12.2001. Зареєстр. 15.08.2002. Бюл. №8. – 4с.

Особистий внесок здобувача: [4] – обробка статистичної інформації; [5] – виведення рівняння регресії; [6, 12, 13] – математична модель, приклад розрахунку; [7, 8, 11, 14] – математична модель, нові залежності інтенсивності пожеж від інтервалів часу між профілактичними оглядами; [9] – математична модель для оцінки рівня безпеки об'єкта; [10] – математична модель датчика реле іскрозахисту, схема заміщення; [15, 17] – розробка принципових схем реле іскрозахисту; [16] – математична модель для оцінки економічної ефективності, приклад розрахунку; [18] – розробка принципу роботи пристрою для захисного відключення електричної мережі.