1　前　言

　　安全評價是利用系統工程方法對擬建或已有工程、系統可能存在的危險性及其可能產生的后果進行綜合評價和預測，并根據可能導致的事故風險的大小提出相應對策措施，以達到工程、系統安全的過程。安全評價貫穿于工程設計、建設、運行的各個階段。因此，安全評價是現代化、科學化安全管理的重要環節和保證。

　　棗礦集團新安煤礦為適應市場需求，擬先期建設入洗能力為120萬t/a的選煤廠。我公司承擔了選煤廠工程設計任務。在選煤廠供電系統設計前，我們嘗試運用安全評價方法中的預先危險分析法和故障樹分析法對選煤廠供電系統的特點、系統中可能存在的危險性類別、出現條件、導致事故的后果進行分析，找出系統中潛在危險并確定其危險等級。在設計時，針對危險源提出消除或控制危險性的對策措施。

　　2預先危險分析（PHA）

　　2.1查找可能造成的危險源

　　根據以往的經驗教訓及同類行業生產中發生的事故（或災害）對系統的影響、損壞程度，類比判斷供電系統中可能出現的情況，查找可能造成系統故障、物質損失和人員傷害的危險性，并對確定的主要危險源分類。

　　2.2識別危險源

　　危險源是指有潛在危險性的物質和能量。危險源識別就是識別危險的存在并確定危險等級的過程。通過經驗類比法制成的預先危險分析表可看出供電系統存有可能造成電氣事故的危險。在觸電、雷電、靜電放電、電磁輻射及電氣裝置事故中，可能釀成電氣火災事故，造成人身傷亡、系統破壞、重大經濟損失。因此，電氣火災是供電系統的主要危險源，屬災難性的Ⅳ級危險源。設計中必須予以重視，應果斷排除并重點防范。

　　3故障樹分析法（FTA）

　　3.1故障樹構建

　　故障樹是一種分析、判斷系統可靠性和可用性的重要方法。在設計過程中，通過對可能造成系統失效的各種因素（如硬件、軟件、環境、人為等）進行分析，建造邏輯框圖，事先預測系統失效的可能性，進而采取對策措施，提高系統的可靠性、安全性。

　　正確構建故障樹是分析問題的關鍵。在故障樹構建時，把系統最不希望發生的故障狀態作為邏輯分析的目標，稱為頂上事件；繼而找出導致這一故障狀態發生的所有可能的直接原因，稱為中間事件；再跟蹤找出導致這些中間事件發生的所有可能的直接原因，稱為底事件。用相應的代表符號及邏輯門把頂上事件、中間事件、底事件連接成樹形邏輯圖，此圖稱故障圖。

　　根據上述故障樹構建原理和通過預先危險分析找出的危險源，選擇選煤廠電氣火災為故障樹的頂上事件。根據預先危險分析可知，導致頂上事件發生的主要原因（中間事件）有3個：①短路著火；②接地著火；③過負荷著火。三者之間為或門關系，即只要一個事件發生，頂上事件必然發生。繼而找出導致中間事件發生的直接因素，直至不需繼續分析的事件（底事件）為止，建立其故障樹

　　3.2電氣火災故障樹分析

　　3.2.1故障樹定性分析

　　故障樹定性分析的主要任務是尋找導致頂上事件發生的原因事件及原因事件的所有故障模式集合，換言之，就是找出故障樹的全部最小割集。

　　在故障樹分析中用邏輯運算符號與門（•）或門（+）將各個事件連接起來，稱為布爾代數表達式。求最小割集時，要用布爾代數運算法則，將表達式自上而下展開，并化簡代數式。則故障樹的結構函數表達式為：T=A1+A2+A3

　　A1＝x1x2x3x4A2=x1x2x4A3=x1x2x5

　　則T＝x1x2x3x4+x1x2x4+x1x2x5

　　根據上式可知，導致頂上事件（電氣火災）可能發生的渠道有3個（最小割集），分別為：

　　E1={x1x2x3x4}E2={x1x2x4}E3={x1x2x5}

　　最小割集表明系統的危險性，每個最小割集都是頂上事件（電氣火災）發生的一種可能渠道。最小割集的數目越多，系統潛在的危險性越大。上述3個最小割集（E1、E2、E3）是供電系統中的薄弱環節，掌握了它們，就掌握了電氣火災發生的規律和原因，為供電系統設計、防治電氣火災提供了依據。

　　3.2.2結構重要度分析

　　結構重要度分析是從故障樹結構上分析各基本事件的發生對頂上事件的發生所產生影響的程度，稱為各基本事件的重要程度［1Φ（i），i=1~4]。

　　從上述的最小割集（E1、E2、E3）中可看出：x1、x2事件在3個最小割集中出現次數相同，比其它事件出現的次數多，且存在于低階割集中，所以IΦ（1）=IΦ（2），其結構重要度最大；同理，IΦ（4）>IΦ（5）；而x3出現在高階割集中，且只一次，故IΦ（3）最小。

　　通過以上分析可知，造成電氣火災的危險因素，其重要程度依次為：

　　IΦ（1）＝IΦ（2）>IΦ（4）>IΦ（5）>IΦ（3）

　　3.2.3求故障樹最小徑集

　　最小徑集是不能導致頂上事件發生的最低限度的基本事件的集合。即只要控制一個最小徑集不發生，頂上事件就必然不發生。因此，最小徑集表示系統的安全性，每個最小徑集都是防止事件發生的一種渠道。根據故障樹轉化為對偶的成功樹。

　　運用布爾代數運算法則（狄摩根定律）求最小徑集：

　　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′

　　則故障樹最小徑集有6個，即：

　　P1={x1，x2}P2={x1，x3}P3={x1，x4}

　　P4={x2，x3}P5={x2，x4}P6={x3，x4，x5}

　　應用布爾代數運算法則（對合律）化簡后得：

　　（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）

　　防止頂上事件（電氣火災）發生的途徑有6個（最小徑集），只要控制住一個最小徑集不發生，電氣火災事故就不會發生。為供電系統設計采取對策措施指明了方向。

　　4在新安煤礦選煤廠供電系統設計中的對策措施

　　（1）遵照規范和《煤礦安全規程》規定：供電電源應采用雙回路，并引自不同母線段，每回線路所能承擔負荷不低于全廠計算負荷的75％；

　　（2）電氣設備的絕緣應符合其相應的電壓等級，選用阻燃型銅芯電纜；

　　（3）配電室內電氣設備的屏護裝置的尺寸及安全間距均符合規范和《煤礦安全規程》規定。配電室保持良好通風，防止易燃、易爆混合物（如：煤塵）進入，并采取防止煤塵爆炸的措施；

　　（4）電網保護接地系統正確，保護導體截面面積合格，等電位保護可靠，漏電保護裝置整定正確，靈敏可靠；

　　（5）避雷裝置保護面積計算正確，能有效地防護被保護物及人員安全；

　　（6）選用技術先進，質量、性能俱佳的電氣設備，確保防護等級安全有效；

　　（7）變電所高壓供電設備選用ZW32-12／630-20型真空開關，低壓供電設備選用WDD-1B型綜合保護，選型合理，安全性能好，可靠程度高；

　　（8）加強管理。嚴格執行規范、規程的有關規定，非專職或非值班人員不得擅自操作電氣設備；不得帶電檢修、搬遷電氣設備和電纜線；杜絕人為損傷和觸電事故。

　　5結語

　　新安煤礦選煤廠供電系統工程設計，通過故障樹分析法，求出故障樹最小割集，為優化設計提供了防止電氣火災的6個重要途徑，并取了對策措施。該選煤廠投運至今運行良好，顯示出設計合理、系統可靠和性能穩定的特點。嘗試安全評價方法是“安全第一”、“預防為主”的一項重要工作，是優化設計、消除隱患、防范事故的一項治本之策，在工程設計上有廣泛的應用前景。