ANALIZA I OCENA RYZYKA ZWIĄZANEGO Z UŻYTKOWANIEM SIECI TRAKCJI ELEKTRYCZNEJ PRZEWODOWEJ W ZAKŁADACH GÓRNICZYCH

Transkrypt

1 POLITECHNIKA ŚLĄSKA ZESZYTY NAUKOWE Nr 1671 SUB Góttingen A Piotr GAWOR ANALIZA I OCENA RYZYKA ZWIĄZANEGO Z UŻYTKOWANIEM SIECI TRAKCJI ELEKTRYCZNEJ PRZEWODOWEJ W ZAKŁADACH GÓRNICZYCH Gliwice 2005

2 Spis treści Wykaz ważniejszych oznaczeń 7 1. Wstęp Cele i tezy pracy Podstawy analizy ryzyka związanego z użytkowaniem urządzeń trakcji elektrycznej przewodowej w warunkach kopalnianych Zagrożenia elektryczne związane z użytkowaniem trakcji elektrycznej przewodowej Przegląd wybranych zasad i metod stosowanych w analizie ryzyka Propozycja metody analizy i oceny ryzyka związanego z użytkowaniem urządzeń trakcji elektrycznej przewodowej w warunkach kopalnianych Elementy i czynniki ryzyka oraz zasady oceny ich stanu Zasady określania wskaźników charakteryzujących prawdopodobieństwa związane z ryzykiem Ryzyko oceniane doraźnie i perspektywicznie Przyjęta skala poziomów ryzyka Proponowane zasady oceny ryzyka Ryzyko związane z występowaniem prądów błądzących Zagrożenia stwarzane przez prądy błądzące Przyczyny prądów błądzących występujących w zakładach górniczych Rodzaje zagrożeń stwarzanych przez prądy błądzące w warunkach zakładów górniczych Zdarzenia prowadzące do zagrożenia związanego z prądami błądzącymi przy prowadzeniu robót strzelniczych Drzewo niezdatności prowadzących do zagrożenia przy robotach strzelniczych Elementy ryzyka związanego z prądami błądzącymi przy robotach strzelniczych Analiza czynników ryzyka charakteryzujących prawdopodobieństwo wystąpienia źródeł prądu błądzącego w wyrobiskach Ważniejsze czynniki charakteryzujące powstawanie i rozprzestrzenianie się prądów błądzących Stan sieci dolnej Stan złączy izolujących szyny torów zelektryfikowanych od niezelektryfikowanych Stopień odizolowania sieci dolnej od konstrukcji metalowych znajdujących się w wyrobiskach Sposób zasilania sieci trakcyjnej Możliwość występowania warunków sprzyjających rozprzestrzenianiu się prądów błądzących Obciążenie sieci trakcyjnej Usytuowanie linii trakcji elektrycznej przewodowej na powierzchni Ocena prawdopodobieństwa wystąpienia źródeł prądu błądzącego Ocena prawdopodobieństwa przedostania się prądów błądzących do obwodu strzałowego Ocena możliwości ograniczenia względnych wartości prądu błądzącego w obwodach strzałowych Zasady oceny ryzyka związanego z prądami błądzącymi przy robotach strzelniczych Ryzyko porażenia prądem elektrycznym od urządzeń trakcji elektrycznej przewodowej Uwagi wstępne Wypadki porażenia prądem elektrycznym od urządzeń trakcji elektrycznej przewodowej zaistniałe w zakładach górniczych w okresie wybranych 10 lat 75

3 5.3. Drzewo niezdatności prowadzących do porażenia prądem elektrycznym od urządzeń trakcji elektrycznej przewodowej Elementy ryzyka porażenia prądem elektrycznym od urządzeń trakcji elektrycznej przewodowej Analiza czynników ryzyka charakteryzujących pojawienie się napięć dotykowych Występowanie napięć dotykowych podczas normalnej pracy sieci trakcyjnej Występowanie napięć dotykowych w wyniku uszkodzeń w sieci trakcyjnej Rodzaje uszkodzeń w sieci trakcyjnej prowadzących do powstawania napięć dotykowych Napięcia dotykowe podczas zwarcia przewodu jezdnego z szynami Napięcia dotykowe podczas zwarcia przewodu jezdnego z ziemią Napięcia dotykowe w sieci o uszkodzonym złączu podłużnym Napięcia dotykowe w przypadkach awaryjnego sposobu zasilania sieci trakcyjnej Występowanie napięć dotykowych przemiennych w pobliżu urządzeń zasilanych z sieci trakcyjnej Propozycja metodyki oceny prawdopodobieństwa występowania niebezpiecznych napięć dotykowych Analiza czynników ryzyka charakteryzujących spodziewane wartości prądów rażeniowych Analiza napięć dotykowych i prądów rażeniowych występujących podczas dotyku bezpośredniego Analiza napięć dotykowych i prądów rażeniowych występujących podczas dotyku pośredniego Wzrost ryzyka porażenia prądem elektrycznym w warunkach dyskomfortu cieplnego Wpływ dyskomfortu cieplnego na rezystancję ciała człowieka Prognozowanie wzrostu ryzyka porażenia prądem elektrycznym w warunkach dyskomfortu cieplnego Wpływ drogi przepływu prądu rażeniowego na stopień porażenia Możliwości występowania różnych dróg rażenia podczas wypadków powstałych przy urządzeniach trakcji elektrycznej Zasady oceny skutków porażenia prądami płynącymi różnymi drogami Umowne wskaźniki równoważności skutków przepływu prądu rażeniowego stałego różnymi drogami Analiza czynników ryzyka charakteryzujących czas rażenia Możliwość zetknięcia się człowieka z urządzeniami trakcji elektrycznej Częstość i czas przebywania człowieka w pobliżu urządzeń trakcji elektrycznej Zasady oceny ryzyka porażenia prądem elektrycznym od urządzeń trakcji elektrycznej Zakończenie i wnioski 182 Załącznik: Propozycja zasad tworzenia bazy danych o wypadkach elektrycznych w zakładach górniczych jg5 Literatura 190 Streszczenie 197

4 Contents List of key notations 7 1. Introduction Objectives and theses of the paper Bases for the analysis of risk involved in the operation of wired electric traction under mining conditions Electric hazards related to the operation of wired electric traction Review of certain principles and methods used for risk analysis Proposal of the method and assessment of risk involved in the operation of wired electric traction under mining conditions Elements and factors of risk and principles of their assessment Principles of designating the ratios describing the probabilities related to risk Short term and long-term risk assessment The assumed rangę ofrisklevels The proposed principles of risk assessment Risk related to stray currents Hazards posed by stray currents Causes of stray currents occurring in coal mines Types ofhazards posed by stray hazards under mining conditions Incidents that lead to stray current hazards during blasting works Fault trees leading to blasting hazards Elements ofrisk related to stray currents during blasting works Analysis of the risk factors describing the probability of generating stray currents in mining excavations Major factors describing the generation and propagation of stray currents Condition of the lower traction system Condition of the bonds insulating the rails of electrified tracks from unelectrified ones i Stage of the insulation of the lower traction system from metal structures located in excavations Power supply for the traction system Possibility of the occurrence of conditions contributing to the propagation of stray currents Load of the traction system Location of wired electric traction linę on the surface Estimation of the probability of the generation of stray currents Estimation of the probability of the propagation of stray currents in blast circuits Assessment of the possibility of reducing the relative values of stray currents blast circuits Principles of assessing the risk related to stray currents during blasting works Risk of electric shock from wired electric traction eąuipment Initial remarks Electric shock accidents caused by electric traction eąuipment in coal mines during the specified 10-year period 75* 5.3. Fault tree that leads to electric shocks from wired electric traction eąuipment Elements of the risk of electric shocks from wired electric traction eąuipment... 83

5 5.5. Analysis of the risk factors describing the generation of touch voltages Touch voltages under normal operating conditions of the traction system Touch voltages under the conditions of damage to the traction system Types of damages to the traction system leading to the generation of touch voltages Touch voltages during faults between the contact wire and the rails Touch voltages during faults between the contact wire and the earth Touch voltages inthe system with damaged raił bond Touch voltages during emergency supply of the electric traction system Alternating touch voltages in the vicinity of eąuipment supplied from the traction system Proposal of the method of estimating the probability of generating hazardous touch voltages Analysis of the risk factors describing the expected values of shock currents Analysis of touch voltages and shock currents at direct contact Analysis of touch voltages and shock currents at indirect contact Increase of the electric shock risk under the conditions of thermal discomfort Impact of thermal discomfort on human body resistance Forecast of the increase of electric shock risk under the conditions of thermal discomfort Impact of the shock current passage paths on the degree of electric shock Possibilities of different shock current passage paths during accidents in electric traction eąuipment Principles of assessing the conseąuences of electric shocks from currents 158 passing along different paths Assumed equivalence ratios of the conseąuences of direct shock currents passage along different paths Analysis of the risk factors describing the duration of the electric shock Possibility of contact between man and electric traction eąuipment Freąuency and duration of man's presence in the vicinity of electric traction eąuipment Principles of assessing the electric shock risk from electric traction eąuipment Conclusions 182 Attachment: Proposal of the principles of creating databases on electricity-related accidents occurring in coal mines 185 References 190 Summary 197