Маліновський Антон Антонович. Розвиток теорії електробезпеки та синтез безпечних електричних мереж

brief description

Маліновський Антон Антонович. Розвиток теорії електробезпеки та синтез безпечних електричних мереж: дис... д-ра техн. наук: 05.26.01 / Національний гірничий ун-т. - Д., 2004

Маліновський А.А. Розвиток теорії електробезпеки та синтез безпечних електричних мереж. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.26.01 охорона праці. Національний гірничий університет, м. Дніпропетровськ, 2004.
Дисертація присвячена розробленню теоретичних передумов зниження рівня електротравматизму на виробництві і в побуті.
Удосконалена концепція підвищення рівня електробезпеки передбачає розроблення нормативної бази стосовно допустимих електричних дій, яка, на відміну від чинної, враховує всі механізми ураження і забезпечує не лише захист життя людини, а й захист від травмування організму. З’ясовані закономірності, яким підпорядковані електричні властивості тіла, вперше запропоновано і обґрунтовано метод одержання достовірної інформації про електричні властивості тіла людини за дослідними даними у безпечному діапазоні електричних дій. Розроблена адекватна модель тіла людини як елемента електричного кола. З’ясовані взаємозв’язки і взаємна обумовленість механізмів дії електричного струму на організм людини. Встановлені умови виникнення та закономірності розвитку необоротних процесів в тілі людини під дією напруги дотику, обґрунтований базовий критерій електробезпеки з умов попередження цих процесів. Розроблений метод кількісної оцінки дії електричного струму на нервову систему людини. У результаті створені передумови формування нормативної бази з електробезпеки, яка б гарантувала запобігання електротравмам людини під час взаємодії з електроустановками.
З метою створення безпечних електромереж обґрунтовані критеріальні вимоги до них та розроблені засади синтезу схемно-технічних вирішень електромереж, що задовольняють запропоновані критеріальні вимоги.
Для групи конкретних схемних вирішень електричних мереж визначені вимоги до параметрів їх елементів, які дозволяють обмежити струми крізь тіло людини у випадках безпосереднього і посереднього дотиків до значення відпускальних струмів. Витрати на реалізацію безпечної електричної мережі внаслідок полегшення умов вибору обладнання і струмовідних частин співвимірні з витратами на реалізацію традиційної мережі.

У дисертації вирішена важлива наукова і соціальна проблема створення безпечних умов взаємодії людей з електроустановками шляхом нормування гранично допустимих електричних дій, які не викликають травмування організму, з використанням виявленого і дослідженого зв’язку між розвитком необоротних процесів руйнування тканин організму та швидкістю зміни струму крізь тіло, розроблення математичних моделей взаємодії людей і електроустановок та засад синтезу схемно-технічних вирішень електроустановок з підвищеним рівнем електробезпеки.
Основні наукові результати, висновки і рекомендації полягають в наступному:
1. Рівень електротравматизму в Україні і зарубіжних країнах високий, чинна нормативна база орієнтована на один механізм смертельних уражень, дотримання її вимог не гарантує ні збереження життя, ні запобігання одержанню електротравм. Електробезпека як наука втратила динамізм у своєму розвитку, необхідне формування мети, завдань і програми перспективних досліджень. Удосконалена концепція підвищення рівня електробезпеки передбачає розроблення нормативної бази стосовно допустимих електричних дій, яка, на відміну від чинної, враховує всі механізми ураження і забезпечує не лише захист життя людини, а й захист від травмування організму.
2. Електричні властивості тіла різних осіб підпорядковані єдиній закономірності. Відмінності електричних властивостей тіла живої і неживої людини зумовлені в першу чергу відмінностями в процесах обміну речовин, ця обставина є причиною відмінності шляхів проходження струмів і розподілу напруженості електричного поля в тілі живої і мертвої людини; шляхи проходження змінного і постійного струмів в тілі також різні.
3. Встановлено, що вольтамперні характеристики тіла людини відповідають характеристиці вітки електричного кола з послідовно сполученими лінійним і нелінійним елементами; запропоновані апроксимуючі функції вольтамперної характеристики нелінійного елемента. Вольтамперні характеристики нелінійного елемента можна узагальнити відносно параметра густини струму під електродами, це відкриває принципово нові можливості одержання вольтамперних характеристик за дослідними даними для однієї площі дотику електродів.
4. Запропоновані і реалізовані засади одержання достовірної експериментальної інформації про електричні властивості організму людини без заподіяння шкоди її здоров’ю, чим створені передумови безпечного діагностування чутливості організму людини до електричних дій та одержання статистично достовірних електричних характеристик спільнот людей.
5. Для одержання статистично достовірних даних про електричні властивості тіла людини запропоновано шлях від окремого до загального: виявлені на одній особі визначальні характеристики перевіряти спочатку на групі осіб, а їх кількісні оцінки одержувати за даними дослідів на великих спільнотах людей.
6. Проаналізовано взаємозв’язок і взаємообумовленість факторів ураження; експериментально підтверджено, що механізм ураження залежить від шляху проходження струму в тілі та площі поверхні дотику до електродів.
7. Обґрунтовано базовий критерій електробезпеки з умови запобігання необоротним процесам в тілі людини з одержанням місцевих електротравм швидкість зміни струму не повинна зростати (d2ih/dt2<0); дотримання цього критерію створює передумови виконання вимог законодавства України про захист життя і здоров’я громадян, критерій пропонується ввести до нормативної бази України з електробезпеки під час її перегляду. Виявлені умови виникнення і розвитку необоротних процесів в тілі дозволяють дослідити їх за дії напруги дотику з будь-якою формою кривої і частотою.
8. Розроблена модель електричного ураження людини, яка складається з моделі тіла людини як ланки електричного кола та моделі джерела ураження; модель тіла людини дозволяє адекватно відтворити властивості тіла за довільної електричної дії. Опрацьований і програмно реалізований алгоритм визначення параметрів елементів моделі тіла, запропоновані критерії вибору розрахункових моделей тіла дозволяють використати їх для розроблення нормативів електробезпеки з врахуванням різних механізмів ураження.
9. Як міру дії електричного струму на нервову систему людини можна прийняти сумарний спад напруги на ланках моделі тіла зі сталими часу 10-3-10-5с; електробезпека вперше одержала метод кількісної оцінки впливу струму на нервову систему людини. Найнебезпечнішим стосовно ураження нервової системи є шлях з мінімальним значенням відчутного струму.
10. Розроблені критеріальні вимоги до електричних установок, взаємодія з якими безпечна для людей. Синтез схем електричних мереж з підвищеним рівнем електробезпеки можливий на основі системного підходу з використанням функційно-структурного принципу їх побудови.
11. Запропоновані засади впорядкування і гармонізації системи стандартів України з електробезпеки; розроблені пропозиції до програми подальших досліджень та до програми створення сучасної нормативної бази України з електробезпеки.
12. Результати дисертації використані в плані Держнаглядохоронпраці України з розробки та перегляду нормативно-правових актів охорони праці, в програмі Мінпаливенерго України зі створення сучасної нормативної бази з електробезпеки, в технічному проекті реконструкції Добротвірської ТЕС, в розробленому для ДАТ "Конструкторське бюро "Дніпровське" Регламенті сертифікаційних випробувань на відповідність вимогам електробезпеки сучасних систем зв’язку С-32 та "Дніпро", а також для формування і методичного забезпечення нової дисципліни Теорія і практика електробезпеки" базового напряму "Електротехніка" в Національному університеті Львівська політехніка”, в методичних розробках з техніки електробезпеки для працівників ВАТ "Львівобленерго", в розроблених ВАТ "ЛьвівОРГРЕС" компп’ютерних системах контролю знань з охорони праці.