矿用漏电报警器事故的可靠性分析

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摘要： 根据矿用漏电报警器的实际工作情况，对发生触电并造成事故进行了可靠性分析，建立了以发生触电并造成事故为顶事件的故障树。通过对故障树最小割集以及结构重要度的求解，分析了这种矿用漏电报警器失效的可能性及预防事故发生的途径。

Abstract: According to the fact of a type of leakage alarm device in coal mine, analyzed the reliability of taking place current protection device trouble, established the fault tree of taking place accident and resulting in trouble being top event, through divided the fault trees minimum cut set and structure important degree, analyzed the taking place possibility of current protection device trouble and the path of preventing occurrence of the trouble.

关键词： 矿用漏电报警器；可靠性分析；故障树分析

Key words: a type of leakage alarm device in coal mine；reliability analysis；fault tree analysis

中图分类号：TD7 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）21-0075-02

0 引言

煤矿井下用电安全直接关系到人民的切身利益和社会稳定，是防止人身伤亡事故、爆炸、火灾等很重要的方面。为防止单相短路和漏电等事故，一般都装设漏电保护装置。漏电保护装置一旦失效，将对人民的生命造成危害。本文所分析的矿用漏电报警器具有以下特殊功能：在发生人身触电时，不仅使主开关跳闸切断电源，发出报警信号，而且还能使其在跳闸前流过人体的电流很小，这样就有效的保障了人身安全。这种矿用漏电报警器主要由以下几部分组成：测量环节、谐振环节、线性放大检波环节、剩余电流触电电流鉴别环节、执行环节、报警跳闸环节和直流电源变流环节。本文针对该矿用漏电报警器失效进行了可靠性分析，步骤如图1所示：

1 故障树的建立

产品的可靠性分析，往往把产品看成一个系统。故障树分析法（FAT）是一种系统可靠性和安全性分析的有效手段，它是一种图形演绎方法形象、直观。本文所建故障树是反映漏电保护装置故障组合和传递关系的框图。引起系统（产品）故障主要由以下几个方面：零、部件故障，电路设计故障以及其他人为的因素。在工程实际中，零部件是组成系统（产品）的基础。系统的故障主要是由零、部件失效引起的，零部件失效是系统失效的基础。由此建立故障树，如表1所示。

2 最小割集的求解

故障树中的最小割集是顶事件发生的故障树中的各事件的集，是故障树顶事件发生的充分必要条件。在系统中能够保证最小割集中至少有一个事件不发生，则顶事件不发生。最小割集表示系统的危险性，求出最小割集可以知道系统中各种故障发生的可能，知道系统危险性的大小。一个最小割集表示顶事件发生的一种可能。故障树中有多少个最小割集顶事件有多少种发生的可能，故障树中最小割集少，则系统的危险性就小。从最小割集可以看出各故障发生对系统作用的大小。

最小割集的求法有：布尔法、行列法、结构法、质数带入法及矩阵法。本文运用布尔法建立T的最小割集T=A1A2

=（B1+B2+B3）（B4×B5）=（C1+C2+C3+C4+C5+C24+C6）（x28+x29）（x30+x31）

=（x1+x2+x3+x4+x5+x6+D1+D2+D3+D4+D5+x24+x25+D6（x28+x29）（x30+x31）

=（x1+x2+x3+x4+x5+x6+x7+x8+E1+x11+E2+x15+E3+x18+E4+x22+x23+x24+x25+x26+x27）（x28+x29）（x30+x31）

=（x1+x2+x3+x4+x5+x6+x7+x8+x9+x10+x11+x12+F1+x15+x16+x17+x18+x19+F2+x22+x23+x24+x25+x26+x27）（x28+x29）（x30+x31）

=（x1+x2+x3+x4+x5+x6+x7+x8+x9+x10+x11+x12+x13+x14+x15+x16+x17+x18+x19x20+x19x21+x22+x23+x24+x25+x26+x27）（x28+x29）（x30+x31）

最小割集为：

{x1，x28，x30}{x2，x28，x30}{x3，x28，x30}{x4，x28，x30}{x5，x28，x30}{x6，x28，x30}{x7，x28，x30}{x8，x28，x30}{x9，x28，x30}{x10，x28，x30}{x11，x28，x30}{x12，x28，x30}{x13，x28，x30}{x14，x28，x30}{x15，x28，x30}{x16，x28，x30}{x17，x28，x30}{x18，x28，x30}{x19，x20，x28，x30}{x19，x21，x28，x30}{x22，x28，x30}{x23，x28，x30}{x24，x28，x30}{x25，x28，x30}{x26，x28，x30}{x27，x28，x30}{x1，x28，x31}…{x27，x28，x31}{x1，x29，x31}…{x27，x29，x30}{x1，x29，x31}…{x27，x29，x31}共104个割集。