电气安全分析和评价

　　对企业或设备的生产过程、工艺过程或运行状态的安全程度，进行系统的安全分析和评价是安全管理的重要内容。企业或设备的安全运行是一个复杂的系统，仅依靠事故频率、事故损失来分析和评价是不够的。为了科学地了解和掌握生产中的不安全因素和危险程度，以便于采用最适当的安全对策，应当运用系统工程的方法，综合物的因素、人的因素和环境因素，对系统进行深入的分析和综合的评价。

　　安全分析的方法很多，如事故树分析、事件树分析、安全操作研究和故障模型分析等都是系统安全分析方法。本节主要介绍事故树分析方法。

　　一、事故树分析

　　事故树分析是以系统内最不希望发生的事件作为目标，表示其发生原因的由各种事件组成的逻辑模型。事故树分析是一种安全分析方法，这种方法对于分析电气事故也是有效的。

　　1．事故树的组成和制作

　　图9—l所示的间接接触电击的事故树如图9—2所示。图9—2中，编号1～23的几何图形代表系统中各种有关的事件。各种事件通过“与”门、“或”门等连接起来构成事故树。图9—2中，注明电击的1号矩形表示最不希望发生的事件，称为顶端事件；其他矩形表示需要进一步展开的中间事件；菱形表示可以展开，但又难以展开或没有必要展开的事件；圆形表示不必展开的基本事件。图9—2中，序号分别表示各事件：1为电击，2为设备有电，3为保护失灵，4为外壳带电，5为接触外壳，6为线路有电，7为开关接通，8为熔断器太大，9为零线断路，10为单相短路电流太小，11为设备漏电，12为相线搭连，13为接近设备，14为无个人防护，15为线路太长，16为导线太细，17为绝缘受潮，18为过热，19为绝缘老化，20为绝缘击穿，21为绝缘损坏，22为接头松脱，23为断线碰壳。图中还使用了两种逻辑符号：“与”门和“或”门。

 

 

　　制作事故树之前应深刻了解所研究的系统，弄清系统中与设计、安装施工、运行管理、操作、维修等有关的问题，分析清楚在什么条件下会发生故障和事故；制作事故树应先列出有关的事故事件的正常事件，并将其他事件按时间、空间予以整理和分类；然后，运用“与”和“或”的逻辑推理，由顶端事件而下，逐步排列和展开中间事件，直至全部都是基本事件或没有必要展开的事件为止，至此，即可绘制事故树图。如已掌握诸底端事件的概率，可将其值写入相应的图形中，以便于进行定量分析。

　　2．事故树的作用和计算

　　应用事故树可以比较方便地查出事故发生的原因和分析事故隐患。尽管在通常情况下，事故发生的原因比较隐蔽，但应用事故树分析的方法，根据所研究系统诸因素的组合和关键区域，可以对系统的安全性作出定性分析和比较准确的评价。如果收集中有足够的数据，即掌握各种事件发生的概率，事故树也可用于定量分析，用于求出顶端事件发生的概率。事故树还可用于评价和选择系统设计的最隹方案。

　　利用事故树作定量分析主要是计算顶端事件的概率。这个概率值是从基本事件逐层向上计算求得的。

　　对于“与”门，其后的事件概率为

 

　　式中：Ⅱ——连乘符号；

　　n——“与”门下面的事件数；

　　Pi——“与”门下面第i个事件发生的概率。

　　对于“或”门，其后的事件概率为

 

　　对于一个完整的事故树，即使不知道基本事件的概率，也能通过最小割集的计算判断其危险性。割集是那些能够导至顶端事件发生的基本事件的组合。显然，割集是系统的故障模式。最小割集是那些能够导至顶端事件发生的最低限度的基本事件的组合。去掉割集中多余的事件和重复的组合，即得到最小割集。

　　当基本事件很少时，可以凭直观找出最小割集；当墓本事件较多时，必须运用数学方法求得最小割集。各种方法中，行列法简单易行，应用广泛。行列法是从顶端事件的逻辑门开始，自上而下逐次展开和排列，直至不能继续展开到所有事件都是基本事件为止。如果逻辑门是“或”门，则将其输入事件纵向排列；如果逻辑门是“与”门，则将其输入事件横向排列。对于图9—3所示的事故树，按上述方法，可以列出如下求取最小割集的行列式。

 

 

　　行列式中，第一步是展开1号“或”门，G2，G3从上往下纵向排列；第二步是展开2号“与”门和3号“与”门，G4，G5，G6和Y4，Y5分别从左往右横向排列；第3，4，5步依次展开4号“或”门、5号“或”门和6号“或”门；第6步是化简第5步得出的全部割集；第7步是从第6步的结果中简化和精选出最小割集。由行列式可知，图9—3所示事故树的最小割集为{Y1，Y2}，{Y1，Y3}，{Y2，Y3}和{Y4，Y5}。

　　二、安全评价

　　安全评价包括危险性的确定、危险性的检测和分析、危险性的定量处理、危险性的对策和综合评价。有的安全评价以危险等级和事故频率作为标准，也有的以百万吨产品死亡人数作为标准。有的评价方法是先将系统划分为若干单元，分别确定危险性和危险性指数，再制定对策并予以综合评价；也有的评价方法是从资料和规划开始，逐步评价。前面介绍的事故树分析、事件树分析、安全检查表等方法等均可用于安全评价。下面介绍的是利用模糊数学的理论对系统的电安全状况进行综合性评价的方法。

　　1．方法简介

　　既然是综合评价，就必须对所研究的系统作全面的分析，必须考虑多种因素。就某区域的电气安全水平而言，在一定期间内的死亡人数必然作为评价的重要指标；但是，仅仅用触电死亡人数来确定电气安全水平是不恰当的。例如，如果某地区尚未通电，则不会有触电死亡人员，当然不能说该地区电气安全水平高。又如，某两地区10年触电死亡人数分别为10人和15人，前者用电人口为10万人，后者用电人口为100万人，也不能单从触电死亡人数比较这两个地区电气安全水平的高低。除死亡人数和用电人口外，一个地区的电气安全水平还与该地区的科学技术水平、教育水平、电工和非电工的电气安全理论水平、经济状况，以及在电气安全方面投资的多少等诸多因素有关。这就要求在深入分析的基础上考虑各种因素，对系统的电气安全水平作出科学的评价。

　　多因素的综合评价方法很多。例如，可以对某研究对象的m个因素中的每个因素评分，其数为Si，求出各因素评分的总和为

 

　　式中，S作为对该对象的评价值。这种评价方法即所谓总分法，安全检查表就属于这种方法。还可以采用加权平均法，这种方法考虑到人们对每个因素重视程度的不同，对每个因素赋予一定的表示其重要程度的权，其数为Pi。Pi是百分数，且

 

　　如每个因素经评定所得分数为Si，则可求得

 

并用作评价值。

　　以上两种方法最后都只是用一个数值来评价，因而其评价是单一而粗略的。例如，“基本合格”就是一个单一而粗略的概念。如果人们要想知道“基本合格”中合格的占多大比例、不合格的又占多大比例就必须寻求新的方法。

　　综合评价法首先要求针对评价对象列出与评价相关的m个因素，组成因素集U。

　　U={u1，u2，....,um}    (9．6)

　　并预先规定好评价的n个等级，组成评价集y。

　　V={v1，v2，.....,vn}    (9．7)

　　然后，针对每个因素按照预先规定的n个等级作出评价，，n个因素的评价组成评价矩阵R。

 

　　考虑到每个因素的重要程度不同，赋予每个因素不同的权。对应因素集的分配向量A为

　　A=(a1  a2  ....am)    (9．8)

　　这样，即可求得该研究对象的综合评价结果为

　　B=A•R   

　　式中，“．”表示合成运算，可根据不同的评价模型赋予不同的含义。通常按线性代数矩阵相乘的方法进行计算，即

 

　　2．应用举例

　　如上所述，区域电气安全水平评价要考虑多种因素。为简便起见，只考虑该地区用电量与触电死亡人数的相关性和人口数量与触电死亡人数的相关性这两个因素。其因素集为

　　U={触电死亡人数／用电量，触电死亡人数／人口数量}    (9．10)

　　如规定评价等级为四级，其评价集为

　　y={优秀，良好，及格，不及格}    (9．11)

　　针对上述两个因素，根据该地区历年的统计资料，按照上面四个等级逐一评定，得到一个两行四列的评价矩阵R为

 

　　考虑到该地区用电量主要分布在城镇工矿企业，而人口占相当比例的乡村用电量要小得多，确定因素集中触电死亡人数与用电量的相关性权数为0．6，触电死亡人数与人口数量的相关性权数为0．4，由此得到权分配向量为A=(0．6  0．4)则可求得评价结果为

 

　　即该地区电气安全水平优秀的占24％，良好的占16％，及格的占46％，不及格的占14％。

　　应用这种综合评价的方法，需要掌握大量的统计资料，还需要吸取专家和管理人员的经验作为分析和计算的基础。在评价过程中，原始资料的取舍，因素集、评价集权分配向量的确定以及评价矩阵的取得，都必须力求准确和合理。