1 前 言
安全评价是利用系统工程方法对拟建或已有工程、系统可能存在的危险性及其可能产生的后果进行综合评价和预测，并根据可能导致的事故风险的大小提出相应对策措施，以达到工程、系统安全的过程。安全评价贯穿于工程设计、建设、运行的各个阶段。因此，安全评价是现代化、科学化安全管理的重要环节和保证。
枣矿集团新安煤矿为适应市场需求，拟先期建设入洗能力为120万t/a的选煤厂。我公司承担了选煤厂工程设计任务。在选煤厂供电系统设计前，我们尝试运用安全评价方法中的预先危险分析法和故障树分析法对选煤厂供电系统的特点、系统中可能存在的危险性类别、出现条件、导致事故的后果进行分析，找出系统中潜在危险并确定其危险等级。在设计时，针对危险源提出消除或控制危险性的对策措施。
2预先危险分析（PHA）
2.1查找可能造成的危险源
根据以往的经验教训及同类行业生产中发生的事故（或灾害）对系统的影响、损坏程度，类比判断供电系统中可能出现的情况，查找可能造成系统故障、物质损失和人员伤害的危险性，并对确定的主要危险源分类。
2.2识别危险源
危险源是指有潜在危险性的物质和能量。危险源识别就是识别危险的存在并确定危险等级的过程。通过经验类比法制成的预先危险分析表可看出供电系统存有可能造成电气事故的危险。在触电、雷电、静电放电、电磁辐射及电气装置事故中，可能酿成电气火灾事故，造成人身伤亡、系统破坏、重大经济损失。因此，电气火灾是供电系统的主要危险源，属灾难性的Ⅳ级危险源。设计中必须予以重视，应果断排除并重点防范。
3故障树分析法（FTA）
3.1故障树构建
故障树是一种分析、判断系统可靠性和可用性的重要方法。在设计过程中，通过对可能造成系统失效的各种因素（如硬件、软件、环境、人为等）进行分析，建造逻辑框图，事先预测系统失效的可能性，进而采取对策措施，提高系统的可靠性、安全性。
正确构建故障树是分析问题的关键。在故障树构建时，把系统最不希望发生的故障状态作为逻辑分析的目标，称为顶上事件；继而找出导致这一故障状态发生的所有可能的直接原因，称为中间事件；再跟踪找出导致这些中间事件发生的所有可能的直接原因，称为底事件。用相应的代表符号及逻辑门把顶上事件、中间事件、底事件连接成树形逻辑图，此图称故障图。
根据上述故障树构建原理和通过预先危险分析找出的危险源，选择选煤厂电气火灾为故障树的顶上事件。根据预先危险分析可知，导致顶上事件发生的主要原因（中间事件）有3个：①短路着火；②接地着火；③过负荷着火。三者之间为或门关系，即只要一个事件发生，顶上事件必然发生。继而找出导致中间事件发生的直接因素，直至不需继续分析的事件（底事件）为止，建立其故障树
3.2电气火灾故障树分析
3.2.1故障树定性分析
故障树定性分析的主要任务是寻找导致顶上事件发生的原因事件及原因事件的所有故障模式集合，换言之，就是找出故障树的全部最小割集。
在故障树分析中用逻辑运算符号与门（•）或门（+）将各个事件连接起来，称为布尔代数表达式。求最小割集时，要用布尔代数运算法则，将表达式自上而下展开，并化简代数式。则故障树的结构函数表达式为：T=A1+A2+A3
A1＝x1x2x3x4A2=x1x2x4A3=x1x2x5
则T＝x1x2x3x4+x1x2x4+x1x2x5
根据上式可知，导致顶上事件（电气火灾）可能发生的渠道有3个（最小割集），分别为：
E1={x1x2x3x4}E2={x1x2x4}E3={x1x2x5}
最小割集表明系统的危险性，每个最小割集都是顶上事件（电气火灾）发生的一种可能渠道。最小割集的数目越多，系统潜在的危险性越大。上述3个最小割集（E1、E2、E3）是供电系统中的薄弱环节，掌握了它们，就掌握了电气火灾发生的规律和原因，为供电系统设计、防治电气火灾提供了依据。
3.2.2结构重要度分析
结构重要度分析是从故障树结构上分析各基本事件的发生对顶上事件的发生所产生影响的程度，称为各基本事件的重要程度［1Φ（i），i=1~4]。
从上述的最小割集（E1、E2、E3）中可看出：x1、x2事件在3个最小割集中出现次数相同，比其它事件出现的次数多，且存在于低阶割集中，所以IΦ（1）=IΦ（2），其结构重要度最大；同理，IΦ（4）>IΦ（5）；而x3出现在高阶割集中，且只一次，故IΦ（3）最小。
通过以上分析可知，造成电气火灾的危险因素，其重要程度依次为：
IΦ（1）＝IΦ（2）>IΦ（4）>IΦ（5）>IΦ（3）
3.2.3求故障树最小径集
最小径集是不能导致顶上事件发生的最低限度的基本事件的集合。即只要控制一个最小径集不发生，顶上事件就必然不发生。因此，最小径集表示系统的安全性，每个最小径集都是防止事件发生的一种渠道。根据故障树转化为对偶的成功树。
运用布尔代数运算法则（狄摩根定律）求最小径集：
T′=A1′•A2′•A3′
＝（x1′+x2′+x3′+x4′）•
（x1′+x2′+x4′）•（x1′+x2′+x5′）
＝x1′x2′+x1′x3′+x1′x4′+x2′x3′+x2′x4′+x3′x4′x5′
则故障树最小径集有6个，即：
P1={x1，x2}P2={x1，x3}P3={x1，x4}
P4={x2，x3}P5={x2，x4}P6={x3，x4，x5}
应用布尔代数运算法则（对合律）化简后得：
（T）′＝（x1′x2′+x1′x3′+x1′x4′+x2′x3′+x2′x4′+x3′x4′x5′）′
即T＝（x1+x2）（x1+x3）（x1+x4）（x2+x3）（x2+x4）（x3+x4+x5）
防止顶上事件（电气火灾）发生的途径有6个（最小径集），只要控制住一个最小径集不发生，电气火灾事故就不会发生。为供电系统设计采取对策措施指明了方向。
4在新安煤矿选煤厂供电系统设计中的对策措施
（1）遵照规范和《煤矿安全规程》规定：供电电源应采用双回路，并引自不同母线段，每回线路所能承担负荷不低于全厂计算负荷的75％；
（2）电气设备的绝缘应符合其相应的电压等级，选用阻燃型铜芯电缆；
（3）配电室内电气设备的屏护装置的尺寸及安全间距均符合规范和《煤矿安全规程》规定。配电室保持良好通风，防止易燃、易爆混合物（如：煤尘）进入，并采取防止煤尘爆炸的措施；
（4）电网保护接地系统正确，保护导体截面面积合格，等电位保护可靠，漏电保护装置整定正确，灵敏可靠；
（5）避雷装置保护面积计算正确，能有效地防护被保护物及人员安全；
（6）选用技术先进，质量、性能俱佳的电气设备，确保防护等级安全有效；
（7）变电所高压供电设备选用ZW32-12／630-20型真空开关，低压供电设备选用WDD-1B型综合保护，选型合理，安全性能好，可靠程度高；
（8）加强管理。严格执行规范、规程的有关规定，非专职或非值班人员不得擅自操作电气设备；不得带电检修、搬迁电气设备和电缆线；杜绝人为损伤和触电事故。
5结语
新安煤矿选煤厂供电系统工程设计，通过故障树分析法，求出故障树最小割集，为优化设计提供了防止电气火灾的6个重要途径，并取了对策措施。该选煤厂投运至今运行良好，显示出设计合理、系统可靠和性能稳定的特点。尝试安全评价方法是“安全第一”、“预防为主”的一项重要工作，是优化设计、消除隐患、防范事故的一项治本之策，在工程设计上有广泛的应用前景。