Вероятностная оценка пожарного риска

А.1 Оценка пожарного риска

А.1.1 Введение

Оценка пожарного риска (соответствует ГОСТ 12.1.004-91 [27]) отражает комплексный подход, включающий вероятностные методы, основанные на стохастичности физико-химических явлений, способствующих зажиганию, а также детерминированные методы, основанные на прямых измерениях, включая сравнение результатов, полученных методами стандартных испытаний.

Допустимая вероятность возникновения пожара (Qf) составляет 10-6 на одно изделие в год. В случае, когда Qf больше 10-6, принимается решение о том, нужно ли модифицировать (доработать) электротехническое изделие.

Методы оценки риска возникновения пожара от электротехнических изделий разработаны на основании многолетних исследований и апробации в течение 20 лет расчета вероятности. На сегодняшний день они официально утверждены для применения в тринадцати национальных стандартах Российской Федерации и более чем в двадцати спецификациях на различные электротехнические изделия, включая электронагреватели, лампы и электрические звонки.

Применяется следующая формула:

Qf = Qfc´ Qfv´ Qpf´ Qign (A.1)

где

Qfc - вероятность (на одно изделие в года) возникновения характерного аварийного режима (неисправности) в составной части изделия (рассчитывается статистически на основе накопленных данных),

Qfv – вероятность того, что значение характеристического электротехнического параметра характерного аварийного режима (электротехнической неисправности, например, короткого замыкания, сетевых (по току) перегрузок или переходного сопротивления) лежит в диапазоне пожароопасных значений,

Qpf - вероятность несрабатывания (аппарата) защиты (электрической, тепловой и т.п.), и

Qign - вероятность того, что горючий материал достигает критической температуры либо загорается (на основе экспериментальных данных).

Если существует k (количество) определенных пожароопасных режимов, характерных для функционирования электротехнического изделия, то:

(A.2)

А.1.2 Вероятность Qfc

Вероятность, Qfc , получают из статистического анализа данных, накопленных испытательными лабораториями предприятий-изготовителей и эксплуатационных служб. Она может быть определена через общую интенсивность отказов изделия с введением коэффициента, учитывающего долю пожароопасных отказов.

А.1.3 Вероятность Qfv

Вероятность, Qfv, рассчитывается следующим образом. Характерный пожароопасный режим изделия определяется соответствующим характеристическим электротехническим параметром. Например, пожароопасный режим может быть обусловлен коротким замыканием, тогда характерным пожароопасным значением является ток короткого замыкания. Но только в определенном диапазоне токов короткого замыкания возможен пожароопасный режим (возможно загорание).

Пожароопасные диапазоны для данного параметра определяются в ходе экспериментальных исследований, связанных с оценкой Qfv. При этом определяются максимальное и минимальное пожароопасные значения характерного электротехнического параметра.

В общем случае:

Qfv = Nf / Np= [Xhaz(max) – Xhaz(min)] / [Xop(max) – Xop(min)] (A.3)

где:

Nf - диапазон пожароопасных значений выбранного характерного электротехнического параметра (например, электрического тока или переходного сопротивления),

Np - диапазон рабочих значений параметра,

Xhaz(max) и Xhaz(min) - максимальное и минимальное пожароопасные значения выбранного характерного электротехнического параметра, и

Xop(max) и Xop(min) - максимальное и минимальное рабочие значения параметра.

А.1.4 Вероятность Qpf

Вероятность несрабатывания электрической защиты, Qpf, _. определяется на основании данных по ее надежности. При отсутствии электрической или другой, предотвращающей загорание, защиты значениеQpf принимается равным единице.

А.1.5 Вероятность Qign

А.1.5.1 Общие положения

Qign – это вероятность того, что горючий материал становится пожароопасным, либо достигает критического состояния, либо загорается, что устанавливается экспериментально.

В зависимости от типа электротехнического изделия критический режим может определяться разными условиями, например, образованием определенного количества дыма или достижением критической температуры.

А.1.5.2 Расчёт Qign при использовании дискретного критерия пожарной опасности

При использовании в качестве пожароопасного критерия дискретного показателя (воспламенение, появление дыма и др.) выполняются лабораторные испытания для определенияQign.

Qign вероятность того, что дискретный показатель отказа будет получен в условиях:

Qfc = Qpf = Qfv = 1 (A.4)

и расчёт выполняется по следующей формуле:

Qign =m / n (A.5)

где:

m - количество испытаний, в которых наблюдался отказ, и

n - полное количество испытаний.

А.1.5.3 Qign как функция непрерывного аргумента

В случаях, когда вероятность отказа определяется как непрерывная функция (например, температуры), вместо критерия “да/нет” вклад этой вероятности принимается как:

(A.6)

где:

φ (h) - вероятность, и

h - аргумент функции выбранной плотности вероятности.

Например, в случае температурного критерия

(A.7)

где

Tm- среднее арифметическое значение температур Ti, т.е.

(A.8)

Ti - максимальное измеренное значение температуры изделия в i-том испытании,

Tc - критическая температура испытываемого горючего материала,

N - общее количество испытаний, и

s - среднеквадратичное отклонение экспериментальных данных:

(A.9)

Примечание - При исследовании конструкционных изоляционных материалов критическая температура, Tc, принимается равной 80 % от термодинамического значения температуры зажигания.

А.2 Пример

А.2.1 Общие положения

В следующем примере рассмотрен расчёт вероятности возникновения пожара от емкостного пускорегулирующего аппарата (ПРА/CECG) для люминесцентных ламп на 40 Вт и 220 В.

Вероятность совпадения вероятностей, что в ПРА возникнет аварийный режим и при этом произойдёт загорание, выражается произведением этих вероятностей, Qfc и Qfv.

При предположении, что системы защиты отсутствуют, такая ситуация приведёт к возникновению пожара, когда Qpf = 1.

Следовательно, мы имеем:

Qf = Qfc´ Qfv´ Qign (А.10)

В этом примере Qign вычислена как вероятность достижения или превышения критической температуры, Tc.

Qign – вероятность достижения поверхностью аппарата в наиболее нагретом месте пожароопасной температуры, которая равна температуре воспламенения (самовоспламенения) изоляционного материала ПРА. Эту вероятность определяют сравнением измеренной средней критичной температуры со средней измеренной температурой «горячей точки».

А.2.2 Данные испытания

Были установлены три различных аварийных режима, каждый из которых мог быть пожароопасным:

1) Длительный пусковой режим

2) Режим с короткозамкнутым конденсатором

3) Длительный пусковой режим с короткозамкнутым конденсатором

В таблице A.1 показаны значения температуры, полученные при десяти испытаниях в одном из аварийных режимов, при длительном пусковом режиме.

Таблица А.1 - Длительный пусковой режим: температура в самой горячей точке оболочки

Номер испытания
T / K

А.2.3 Расчет

Среднее арифметическое значение температуры, Tm = 375 K (qm = 102 °C) при стандартном отклонении, s = 3, 13 K.

Примечание - T – обозначение термодинамической температуры, q – обозначение температуры по Цельсию.

Чтобы вычислить Qign, прежде всего, необходимо установить критическое значение температуры, Tc, а затем определить вероятность наступления этого значения или его превышения.

Значение Tc вычисляется по формуле:

(А.11)

где

Ts - температура, при которой начинается появление дыма, и

Tf - температура, при которой ПРА выходит из строя.

и в этом примере Tc была найдена равной 442, 1 K (qc = 169, 0 °C).

Принимая t распределение вероятности Стьюдента, параметр h вычисляем следующим образом:

= (442, 1 – 375)/(3, 13 / 3, 162) = 67, 8 (А.12)

Есть 9 степеней свободы, (n–1), и t распределение вероятности Стьюдента дает эффективную ценность ноля (8, 34 ´ 10–14) для , когда h = 67, 8.

Следовательно, в этом случае Qign= 0 и Qf = 0

В таблице А.2 представлены данные испытаний при двух других аварийных рабочих режимах, и значения h, а следовательно и Q_ign, определены таким же способом.

Таблица А.2 - Температура оболочки в наиболее нагретом месте при работе в аварийных режимах

Параметр	Режим с короткозамкнутым конденсатором	Длительный пусковой режим с короткозамкнутым конденсатором
Tm / K
s / K	5, 16	7, 38

Данные по всем трем аварийным режимам объединены в таблице A.3.

Таблица А.3 - Данные по аварийным режимам работы

Параметр	Длительный пусковой режим	Режим с короткозамкнутым конденсатором	Длительный пусковой режим с короткозамкнутым конденсатором
Qfc´ Qfva	0, 06	0, 1	0, 006
h	67, 8	38, 1	5, 18
Qign= j(h)	8, 34 ´ 10–14 т.e. практически ноль	1, 47 ´ 10–11 т.e. практически ноль	0, 000290
a Данные, основанные на статистическом анализе данных из лабораторий изготовителей.

Таким образом, расчетная вероятность возникновения пожара от ПРА равна:

= 1 – [(1 – (0, 06 ´ 0)) ´ (1 – (0, 1 ´ 0)) ´ (1 – (0, 006 ´ 0, 000290))]

= 1 – [1 ´ 1 ´ 0, 99999826]= 1, 74 ´ 10–6 (А.13)

Это значение больше 10-6, и поэтому вероятность пожара признаётся недопустимой. Следовательно, необходимо предложить модификацию устройства; например, рекомендовать применение системы защиты.

Приложение Б

(справочное)

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 Следующая ⇒