Аварийные и особые режимы работы электрооборудования, Курсовая работа

метки: Аварийный, Электроустановка, Работа, Точка, Сопротивление, Замыкание, Короткий, Ударный

Для электроустановок характерны четыре режима: нормальный, аварийный, послеаварийный и ремонтный, причем аварийный режим является кратковременным режимом, а остальные продолжительными режимами.

Электрооборудование выбирается по параметрам продолжительных режимов, а проверяется по параметрам кратковременных режимов, определяющим из которых является режим короткого замыкания.

По режиму короткого замыкания электрооборудования проверяется на электродинамическую и термическую стойкость, а коммутационные аппараты — также на коммутационную способность.

Учитывая дискретный характер изменения параметров электрооборудования, токов короткого замыкания в электрических сетях»>расчет токов КЗ для его проверки допускается производить приближенно, с принятием ряда допущений, при этом погрешность расчета КЗ не должна превышать 5-10%.

Руководящие указания, согласно действующим государственным стандартам в области коротких замыканий, а также с правилами устройства электроустановок:

• ГОСТ Р 50254-92. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета электродинамического и термического действия токов короткого замыкания. — М.: Изд-во стандартов, 1993. — 57 с.

Короткое замыкание — замыкание, при котором токи в ветвях электроустановки, примыкающих к месту его возникновения, резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.

Короткое замыкание на землю — это короткое замыкание в электроустановке, обусловленное соединением с землей какого-либо ее элемента.

Режим короткого замыкания — режим работы электроустановки при наличии в ней короткого замыкания.

Определение параметров схемы замещения прямой последовательности

На электрической схеме показаны точки короткого замыкания, в которых рассчитываются токи.

Составляем схему замещения, для каждого элемента определяем активное и индуктивное сопротивление, для уровней 1 и 2 определяем сопротивление в относительных единицах, для уровня 3 — в миллиомах.

Используем приближенное приведение.

Определяем базисные условия:

• базисная мощность — =1000 MBA;

базисное напряжение уровня 1 — = 37 кВ

7 стр., 3375 слов

Режим работы нейтралей в электроустановках

… 6…35 кВ такой режим нейтрали рекомендован ПУЭ во всех электроустановках. Причина широкого распространения режима работы с изолированной нейтралью заключается в том, что в такой сети замыкание одной фазы на … и других аналогичных им устройств. В сетях с изолированной нейтралью однофазное замыкание на землю не приводит к короткому замыканию. В месте замыкания проходит небольшой ток, обусловленный …

базисное напряжение уровня 2 — = 10,5 кВ

базисное напряжение уровня 3 — = 0,4 кВ

Система:

=.

В соответствии с [2] активное сопротивление системы можно определить так: .

ЭДС системы принимаем равным среднему номинальному напряжению [1], т.е. 37 кВ, в относительных единицах .

Воздушная линия:

; .

Трансформатор Т1:

; .

Кабельные линии:

; ;

; ;

; ;

; ;

; ;

0,088*100 =8,8 мОм; 0,53*100=53 мОм.

Преобразовательная установка:

В соответствии с [1] сопротивление установки . При

пересчете на номинальную мощность получаем:

; .

Синхронный двигатель:

;

;

;

sin = 0,44;

=.

Нагрузка:

Эквивалентные параметры нагрузки:

;

;

Пересчет на базисные условия:

;

;

Для оценки сопротивления ТТ на ТП (для точки К3) предварительно определяем номинальный ток:

;

Сопротивление ТТ на СП (для точки К4) определяем по току КЛ :

R _ТА4 = 3 Ом, X _ТА4 = 4,8 Ом.

Активное и индуктивное сопротивление прямой последовательности токовых катушек и переходных сопротивлений подвижных контактов автоматических выключателей.

Для ТП по номинальному току 1,1 мОм; 0,5 мОм.

Для СП по номинальному току =7 мОм; =4 мОм.

Суммарное активное сопротивление различных контактов и контактных соединений

мОм; мОм.

Расчет начальных значений токов трехфазного КЗ

В случае коротких замыканий в точках K1, K2 при расчете периодической составляющей допускается не учитывать активные сопротивления элементов [1].

Точка К1

9,55 +0,833=10,033;

;

;

;

;

Эквивалентное сопротивление прямой последовательности:

;

Эквивалентная ЭДС прямой последовательности:

;

• Периодическая составляющая тока трехфазного К.З. в точке К1:
• от системы ;
• от нагрузки ;
• суммарный ток 0,106.

Точка К2

10,033+26=36,033;

ток замещение короткое замыкание

Периодическая составляющая тока трехфазного К.З. в точке К2:

• от системы ;
• от нагрузки ;
• суммарный ток 0,049.

Эквивалентное сопротивление прямой последовательности:

;

Эквивалентная ЭДС прямой последовательности:

Точка КЗ

Сопротивления для металлического КЗ

;

;

;

• = 85,56 мОм;
• Ток металлического К.З.: .

Среднестатистическое значение активного сопротивления дуги в начальный момент времени:

;

=;

• Ток К.З. в точке КЗ

Точка К4

Сопротивления для металлического К.З.

78,35+4,8+4+8,8=95,95 мОм;

98,57 мОм;

137,5 мОм;

• Ток металлического к.з.: .

Среднестатистическое значение активного сопротивления дуги в начальный момент времени:

;

=;

• Ток к.з. в точке К4 -.

Точка К1

Для расчета постоянных времени определим эквивалентное активное сопротивление при условии отсутствия индуктивных.

По аналогии с расчетом индуктивных сопротивлений:

R ₁₀ = R _{W 1} + R _C = 6,78;

;

;

;

R ₁₄ = R _Т1 + R ₁₃ = 42,75;

, ;

Время до появления ударного тока —

;

Время до появления ударного тока —

;

• Ударные коэффициенты 1,17 ;
• 1,374 ;

Ударный ток в точке K1:

Точка К2

R ₁₅ = R ₁₀ + R _Т1 = 13,34 ;

, ;

Время до появления ударного тока —

;

Время до появления ударного тока —

;

• Ударные коэффициенты 1,35651 ;

1,35;

Ударный ток в точке К2:

Точка КЗ

;

;

Время до появления ударного тока —

;

• Ударный ток в точке КЗ -.

Точка К4

;

;

Время до появления ударного тока —

;

• Ударный ток в точке К4 — .

Сведем токи трехфазного К.З. в таблицу

Схема замещения обратной последовательности

Схема для точек К1 и К2 соответствует схеме прямой последовательности, значения индуктивных сопротивлений СД (), преобразователя, электротермической установки и нагрузки требуется пересчитать.

Электротермическая установка

В соответствии с [1] сопротивление преобразовательной установки: Z _П2 =1,66+0,81.

При пересчете на номинальную мощность получаем:

Параметры нагрузки считаем аналогично прямой последовательности:

Пересчет на базисные условия:

Для сетей ниже 1000В сопротивления прямой и обратной последовательности считают равными.

Точка К1

;

;

;

131.

Эквивалентное сопротивление обратной последовательности

;

Точка К2

=.

Схема замещения нулевой последовательности

Точки КЗ и К4

Активное и индуктивное сопротивление нулевой последовательности, понижающего трансформатора

254 Ом, 582 мОм.

Кабельная линия:

; .

Расчет периодической составляющей токов двухфазного КЗ

Точка К1

Точка К2

Точка КЗ

Сопротивления для металлического к. з.

Ток металлического к.з.: .

Среднестатистическое значение активного сопротивления дуги в начальный момент времени:

;

• Ток К.З. в точке КЗ —

Точка К4

Сопротивления для металлического К.З.

Ток металлического К.З.: .

Среднестатистическое значение активного сопротивления дуги в начальный момент времени:

;

• Ток к.з. в точке К4 —

Расчет периодической составляющей токов однофазного КЗ

Точка КЗ

;

;

Среднестатистическое значение активного сопротивления дуги в начальный момент времени:

;

Точка К4

Сопротивления для металлического К.З.

;

1669,02 + 42 + 14 +159 = 1884,02 мОм ;

Ток металлического к.з.: .

Среднестатистическое значение активного сопротивления дуги в начальный момент времени:

;

• Ток к.з.в точке КЗ

Заключение

В результате проведенных расчетов были приобретены навыки преобразования исходной схемы к схеме для расчетов токов К. З. прямой, обратной и нулевой последовательности, а также произведено ознакомление с особенностями расчетов токов К.З. указанных выше последовательностей.

Используя литературу и методические указания были рассчитаны К.З. для точек К1, К2, К3 и К4.

Список используемой литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/avariynyie-rejimyi-rabotyi-elektroustanovok/

1. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования./ Под ред. Б.Н. Неклепаева.-М.: Изд-во НЦ ЭНАС. — 152с.

2. Справочник по проектированию электроснабжения./ Под ред. Ю.Г. Барыбина и др.-М.: Энергоатомиздат, 1990.-576 с.

4.1 Нормальный режим работы электроустановок

Трехпроводная сеть с изолированной
нейтралью.В
случае, если сопротивления изоляции
фаз равны между собой, то r­₁
= r₂
= r₃
= r
и ток, протекающий через человека при
его прикосновении к одной из фаз, будет
определяться по формуле

(1. 2)

где r
— сопротивление
изоляции фаз; R_ch
— сопротивление цепи «человек-земля»,
складывающееся из собственно сопротивления
человеческого тела, одежды, обуви, пола.

Согласно Правилам устройства
электроустановок (ПУЭ) изоляция в силовых
и осветительных сетях напряжением до
1000 В считается исправной, если ее
сопротивление на участке фазного провода
между смежными предохранителями не
менее 0,5 МОм. Активное сопротивление
тела человека принимается равным 1000
Ом. Поскольку r>>R_ch
, независимо
от категории электроопасности помещения
и условий среды при исправной изоляции
и малой емкости проводов (до 0,05 мФ)
однофазное прикосновение к сетям
напряжением до 1000 В безопасно.

В более общем случае, когда сопротивления
изоляции фаз не равны между собой,
выражение для тока, проходящего через
человека, удобно выразить через
проводимости человека и фаз электрической
сети, т.е. величины, обратные соответствующим
сопротивлениям:

,
(1. 3)

где U_Ф
= ( — 220 В), G­_ch
– проводимость
цепи через человека, G_ch
= 1/R_ch
= 10^-3
См, g₁
–
проводимость фазы, к которой прикоснулся
человек, g₂,
g₃
— проводимости смежных фаз.

При наличии больших емкостей (кабельных
линий) ток, протекающий через человека,
определяется по формуле

, (1.4)

где - угловая частота
переменного тока (=2f
=314), С — емкость фазных проводов
относительно земли.

В этом случае, как видим, сопротивление
изоляции фаз не влияет на величину тока,
протекающего через человека и, таким
образом, не обеспечивает безопасности
при прикосновении к сети.

Рисунок 4.3

Трехфазная четырехпроводная сеть
с глухозаземленной нейтралью. В этом
случае (см. рисунок 1.4) ток, проходящий
через человека, определяется зависимостью

(1.5)

где r₀ —сопротивление заземления нейтрали.
Согласно ПУЭ,r₀не должно превышать10 Ом,
следовательно, в выражении (1.5) значениемr₀
можно пренебречь. Если человек
при этом находится в особо электроопасном
помещении, можно считать, что сопротивление
цепи “человек — земля” не превышаетR_ch
= R_h=1000 Ом (R_h
— активное
сопротивление тела человека).Человек
при этом оказывается практически под
фазным напряжением U_ф,
а ток, протекающий через него в 2,2 раза
превышает ток порога фибрилляции.
В помещениях же с сухими электроизоляционными
полами R_ch
>> R_h
и U_h
<< U_ф
,
и в этом случае вероятен исход,
благоприятный для человека.

Из уравнения (1.5) следует также, что при
нормальном режиме работы трехфазной
четырехпроводной сети с глухозаземленной
нейтралью ток I_h
опасен для жизни независимо от
сопротивления изоляции и емкости линии,
так как проводимости фазных проводов
относительно земли малы по сравнению
с проводимостью заземления нейтрали.

Из сказанного выше следует, что исправныетрехпроводные сети с изолированной
нейтралью обеспечивают гораздо бòльшую
безопасность при однофазном прикосновении
человека к сети. Однако, на практике,
для электроснабжения предприятий, жилых
помещений чаще используютчетырехпроводную
схему с заземленной нейтралью. Она
более предпочтительна, поскольку
обеспечить высокое сопротивление
изоляции электрических сетей, к котрым
присоединяются сотни и тысячи потребителей
практически невозможно, и преимущества
сети с изолированной нейтралью не могут
быть реализованы. В то же время сети с
глухозаземленной нейтралью имеют
технологическое преимущество, так как
они универсальны, и к ним могут подключаться
как однофазные, так и трехфазные нагрузки.
Кроме того, они менее опасны в аварийном
режиме замыкания фазы на землю.

Металлографическое исследование алюминиевых проводников — Реферат

Оборудование и расходные материалы необходимые для металлографии:

• Отрезной станок, ножницы по металлу или бокорезы;
• Шлифовально-полировальный станок;
• Установка для электролитического полирования и травления или аналог;
• Расходные материалы:

— абразивные круги;

— пасты;

— ткани;

— реактивы для приготовления растворов травления.

Для исследования микроструктуры металлических проводников в месте оплавления необходимо приготовить микрошлиф.

Технология приготовления микрошлифов из алюминия.

Пробоподготовка. Шлифование и полирование

Для приготовления микрошлифа, от проводника со следами воздействия дуги КЗ отрезают участок с оплавлением на конце протяженностью 30 — 40 мм. Алюминиевый проводник на расстоянии 10 — 15 мм от места оплавления изгибают под прямым углом. Далее на керамическую пластину устанавливают круглую металлическую оправку и внутрь оправки помещается образец так, чтобы между краями образца и внутренней стенкой оправки оставался зазор 3 — 5 мм. Оправку наполняют быстротвердеющими пластмассами типа «Дентакрил» или эпоксидной смолой с отвердителем и после полимеризации жидкой массы выпрессовывают образец из оправки. При этом конец алюминиевого проводника должен выступать над верхней плоскостью шлифа на 10—15 мм. Обработка поверхности микрошлифа производится с помощью наждачной бумаги, которую при шлифовании вручную помещают на плоское основание, а при механическом — закрепляют на круге шлифовального станка. Обработка шлифа на наждачной бумаге проводится примерно до половины сечения проволоки. Шлифование алюминия рекомендуется начинать с бумаги № 320, затем № 800 и заканчивать на бумаге с мелким абразивным зерном типа № 2000. При переходе с одной наждачной бумаги на другую необходимо менять направление шлифовки на 90° и каждый раз тщательно удалять абразив со шлифа проточной водой и ватным тампоном, смоченным в этиловом спирте.

Выявление микроструктуры меди и алюминия. Способы травления

Выявление границ зерен на механически полированных шлифах алюминия вызывает большие трудности из-за наличия на поверхности деформированного слоя, маскирующего истинную структуру. В этих случаях микрошлифы из алюминия подвергают электрополированию, в результате чего снимается наклепанный (деформированный) слой и облегчается процесс последующего травления.

Для электрополирования алюминия применяется хлорно-спиртовой электролит. Состав электролита: этиловый спирт 80 % — 4 части, хлорная кислота НСlO4 20 % — 1 часть. Для приготовления электролита необходимо сначала налить спирт, а в него, охлаждая раствор водой, налить хлорную кислоту. Электролит можно применять сразу после приготовления. Лучше проводить полирование при охлаждении. Рабочее напряжение U=30 В. Если при этом образуется белый налет, его можно снять в кипящей серной кислоте. Можно применять другой электролит следующего состава: ортофосфорная кислота Н3РО4 — 400 см3 (γ = 1,42), серная кислота Н2SO4 — 400 см3 (γ = 1,82), хромовый ангидрид (CrO3 — 50 г, дистиллированная вода — 25 см3). Для приготовления электролита нужно растворить CrO3 в воде (можно нагреть) и потом влить туда кислоты. Полировать лучше при температуре +70 °С, U = 40 В.

Для выявления дендритного строения литого материала, химической неоднородности твердого раствора и зеренного строения алюминия рекомендуется применять метод исследования структуры с помощью тонких окисных пленок. В результате нанесения на шлиф тонких окисных пленок в поляризованном свете выявляется зерно почти всех алюминиевых сплавов в любом состоянии. Для анодного окисления используется следующий электролит: дистиллированная вода — 98 мл, борофтороводородная кислота — 2 мл (12 мл борной кислоты в 25 мл плавиковой). Напряжение при окислении — 15 В, время окисления — 2 мин., катод — свинцовая пластина, температура электролита — комнатная.

Для нанесения пленки « + » источника постоянного напряжения 15 В с помощью зажима подсоединяется к торчащему из шлифа куску исследуемого провода, «—» подсоединяют к свинцовой пластине, которую помещают в электролит. Затем окунают шлиф в электролит и подают постоянное напряжение. При работе с плавиковой кислотой необходимо соблюдать осторожность, так как она активно реагирует со стеклом. Хранить плавиковую кислоту рекомендуется в емкостях из пластмассы (например, в емкостях из-под канцелярского клея). Процесс анодного окисления рекомендуется проводить в вытяжном шкафу.

Условия и оборудование для проведения металлографического анализа

Изучение микроструктуры производится на любом металлографическом микроскопе — МИМ-7, МИМ-8, ММР-4, МЕТАМ РВ-21, МЕТАМ ЛВ-31 и др. Структуру алюминия целесообразно исследовать при увеличении 100-200х в белом свете. Фотографирование микроструктуры необходимо выполнить в минимальный промежуток времени во избежание окисления поверхности шлифа. Для предотвращения преждевременного окисления шлифы необходимо хранить в эксикаторе.

Признаки, дифференцирующие ПКЗ (ВКЗ) алюминиевых проводников на основании металлографического исследования

В случае ПКЗ в месте оплавления микроструктура алюминиевого проводника представляет собой вытянутые столбчатые зерна (рисунок 1) и отсутствие газовых раковин и пор.

В случае ВКЗ наблюдается равноосная литая структура (рисунок 2). Часто в оплавленном участке наблюдаются газовые раковины и поры.

Решение вопроса о моменте возникновения КЗ по микроструктуре алюминиевых проводников возможно в том случае, если температура последующего нагрева не превышала 600°С.

[pic 1]

Рисунок 1 — Микроструктура алюминиевого проводника при ПКЗ (200х)

[pic 2]

Рисунок 2 — Микроструктура алюминиевого проводника при ВКЗ (200х)

Тема № 12. Причины пожаров и загораний от электроустановок

АВАРИЙНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ, ПРИВОДЯЩИЕ К ПОЖАРАМ.

Аварийный режим работы электроустановки – режим работы, сопровождающийся отклонением рабочих параметров от предельно-допустимых значений, характеризующийся повреждением, выходу из строя электрооборудования, возможным перерывом электроснабжения или представляющий угрозу жизни людей.

Наиболее частыми причинами возникновения аварийного режима работы электродвигателя являются повреждения его обмоток, вызванные перегревом, пробоем изоляции или механические повреждения двигателя.

Перегрев обмоток электродвигателя возникает в случаях пропадания одной из питающих фаз, понижения питающего напряжения, слишком большой нагрузки на вал, либо его полная остановка, недостаточного охлаждения обмоток, высокой частоты включения двигателя или его запуск под слишком большой нагрузкой.

Пробой изоляции чаще всего случается при работе электродвигателя в условиях повышенной влажности, в результате увлажнения изоляции обмоток электродвигателя.

Частой причиной механического повреждения электродвигателя является износ подшипников, вызывающий осевой сдвиг ротора относительно статора.

Эксплуатация электродвигателей в аварийном режиме приводит к дорогостоящему ремонту или преждевременному выходу его из строя.

Анализ пожаров, возникающих при эксплуатации электроустановок, показывает, что наиболее частыми причинами их являются:

— короткие замыкания в электропроводках и электрическом оборудовании;

— воспламенение горючих материалов, находящихся в непосредственной близости от электроприемников, включенных на продолжительное время и оставленных без

присмотра;

— токовые перегрузки электропроводок и электрооборудования;

— большие переходные сопротивления в местах контактных соединений;

— появление напряжения на строительных конструкциях и технологическом оборудовании;

— разрыв колб электроламп и попадание раскаленных частиц нити накаливания на легкогорючие материалы и др.

Короткие замыкания

Короткие замыкания возникают в результате нарушения изоляции токоведущих частей электроустановок.

Опасные повреждения кабелей и проводок могут возникать вследствие чрезмерного растяжения, перегибов, в местах подсоединения их к электродвигателям или аппаратам управления, при земляных работах и т. п. При нарушении изоляции на жилах кабеля возникают утечки тока, которые затем перерастают в токи короткого замыкания. В зависимости от характера повреждения внутри кабеля может нарастать аварийный процесс короткого замыкания с сопутствующим мощным выбросом в окружающую среду искр и пламени.

Так как многие виды электрооборудования не являются влаго- и пыленепроницаемыми, то производственная пыль (особенно токопроводящая), химически активные вещества и влага проникают внутрь их оболочки и оседают на поверхности электроизоляционных частей и материалов. Некоторые нагревающиеся части электрооборудования при остановке охлаждаются, поэтому на них часто выпадает конденсат воды. Все это может привести к повреждению и переувлажнению изоляции и вызвать чрезмерные токи утечки, дуговые короткие замыкания, перекрытия или замыкания как изолированных обмоток, так и других токоведущих частей.

Изоляция электроустановок может повреждаться при воздействии на нее высокой температуры или пламени во время пожара, из-за перенапряжения в результате первичного или вторичного воздействия молнии, перехода напряжения с установок выше 1000 В на установки до 1000 В и т. д.

Причиной короткого замыкания может быть схлестывание проводов воздушных линий электропередач под действием ветра и от наброса на них металлических предметов. К возникновению короткого замыкания могут привести ошибочные действия обслуживающего персонала при различных оперативных переключениях, ревизиях и ремонтах электрооборудования.

Профилактика короткого замыкания

Наиболее действенным предупреждением короткого замыкания являются правильный выбор, монтаж и эксплуатация электрических сетей, машин и аппаратов. Конструкция, вид исполнения, способ установки и класс изоляции применяемых машин, аппаратов, приборов, кабелей, проводов и прочего электрооборудования должны соответствовать номинальным параметрам сети или электроустановки (току, нагрузке, напряжению), условиям окружающей среды и требованиям ПУЭ (Правила устройства электроустановок). Особенно строго следует соблюдать регулярное проведение осмотров, ремонтов, планово-предупредительных и профилактических испытаний электрооборудования во взрывоопасных установках как при приемке его, так и при эксплуатации. Кроме того, должна быть предусмотрена электрическая защита сетей и электрооборудования. Основное назначение электрической защиты заключается в том, что питание поврежденной в любом месте проводки должно быть прекращено раньше, чем произойдет опасное развитие аварии. Наиболее эффективными аппаратами защиты являются быстродействующие реле и выключатели, установочные автоматы и плавкие предохранители.

Перегрузки

Перегрузкой называется такой аварийный режим, при котором в проводниках электрических сетей, машин и аппаратов возникают токи, длительно превышающие величины, допускаемые нормами.

Одним из видов преобразования электрической энергии является переход ее в тепловую. Электрический ток в проводниках электрических сетей, машин и аппаратов выделяет теплоту, рассеивающуюся в окружающем пространстве. Проводники при этом могут нагреваться до опасных температур. Так, для голых медных, алюминиевых и стальных проводов воздушных линий максимально допустимая температура не должна превышать 70°С.

Объясняется это тем, что с повышением температуры усиливаются окислительные процессы и на проводах (особенно в контактных соединениях) образуются окиси, имеющие высокое сопротивление; увеличивается сопротивление контакта, и следовательно, выделяемая в нем теплота. С увеличением температуры соединения увеличивается окисление, а это может привести к полному разрушению контакта провода.

Весьма опасным является перегрев изолированных проводников, особенно с горючей изоляцией, приводящий к ускорению её износа (старению). Старение изоляции оценивается в относительных единицах. За единицу принимается старение, соответствующее работе при температуре, допускаемой нормами для данного рода изоляции. Для расчетов обычно пользуются установленным экспериментально «восьмиградусным правилом». По этому правилу длительное повышение температуры проводника сверх допустимого на каждые 8°С, приводит к ускорению износа его изоляции вдвое.

Опыты показали, что продолжительность срока службы изоляции в электродвигателях при нагреве до 100°С будет 10 – 15 лет, а при 150°С сокращается до l,5 – 2 мес.

Старение изоляции характеризуется уменьшением ее эластичности и механической прочности. Сильно состарившаяся изоляция под влиянием вибрации при работе трансформаторов, генераторов, электродвигателей и т. п. начинает растрескиваться и ломаться. Следствием этого могут быть электрический пробой изоляции и повреждение электроустановки, а при наличии сгораемой изоляции и пожаро- и взрывоопасной среды – пожар или даже взрыв.

Причиной возникновения перегрузки может быть неправильный расчет проводников при проектировании. Если сечение проводников занижено, то при включении всех предусмотренных электроприёмников возникает перегрузка. Перегрузка может возникнуть из-за дополнительного включения электроприёмников, на которые проводники сети не рассчитаны.

Профилактика перегрузок

Чтобы избежать перегрузки или ее последствий, при проектировании необходимо правильно выбирать сечения проводников сетей по допустимому току, а также

электродвигатели и аппараты управления.

В процессе эксплуатации электрических сетей нельзя включать дополнительно электроприёмники, если сеть на это не рассчитана.

При эксплуатации машин и аппаратов не следует допускать нагрев их до температуры, превышающей предельно допустимую.

Для защиты электроустановок от токов перегрузки наиболее эффективными являются автоматические выключатели, тепловые реле магнитных пускателей и плавкие предохранители.

Переходные сопротивления Переходными называются сопротивления в местах перехода тока с одной контактной поверхности на другую через площадки действительного их соприкосновения. В таком контактном соединении за единицу времени выделяется некоторое количество теплоты, пропорциональное квадрату тока и сопротивлению участков действительного соприкосновения.

Количество выделяемой теплоты может быть столь значительным, что места переходных сопротивлений сильно нагреваются. Следовательно, если нагретые контакты будут соприкасаться с горючими материалами, возможно их воспламенение, а соприкосновение этих мест со взрывоопасными концентрациями горючих пылей, газов и паров легковоспламеняющихся жидкостей явится причиной взрыва.

Профилактика пожаров от контактных сопротивлений

Чтобы увеличить площади действительного соприкосновения контактов, необходимо увеличить силы их сжатия путем применения упругих контактов или специальных стальных пружин. Если контактные плоскости прижать друг к другу с некоторой силой, мелкие бугорки в местах касания плоскостей будут несколько сминаться, при этом увеличатся размеры соприкасающихся основных площадок и появятся новые дополнительные площадки касания. Переходное сопротивление контакта снизится, уменьшится и нагрев контактного устройства.

Для отвода тепла от точек соприкосновения и рассеивания его в окружающую среду необходимы контакты с достаточной массой и поверхностью охлаждения. Особое внимание следует уделять местам соединения проводов и подключения их к контактам вводных устройств электроприемников. На съемных концах для удобства и надежности контакта применяют наконечники различной формы и специальные зажимы, что особенно важно для алюминиевых проводов. Для надежности контакта предусматривают также пружинящие шайбы и бортики, препятствующие растеканию алюминия. В местах, подвергающихся вибрации, при любых проводниках необходимо применять пружинящие шайбы или контргайки. Все контактные соединения должны быть доступны для осмотра — их систематически контролируют в процессе эксплуатации.

Существует несколько способов соединения проводов; основные из них — пайка, сварка, механическое соединение под давлением (опрессование). При пайке необходим источник тепла с температурой, достаточной для нагревания соединяющихся проводов и плавления дополнительного металла (олова или оловянно-свинцовых припоев). Во время пайки изолированных проводов следует применять предохранительные меры, чтобы не повредить изоляцию.

Сварка проводов (электрическая и газопламенная) обеспечивает надежный электрический контакт (что особенно важно для алюминиевых проводов), однако это сложная операция, требующая большого опыта. Соединение проводов пайкой и сваркой не допускается в помещениях со взрывоопасной средой.

Наиболее распространено в настоящее время соединение проводов механической опрессовкой специальными клещами и гидропрессом. Этот способ дает хороший электрический контакт, не требует источника тепла и дефицитных припоев и допускается в помещениях с взрывоопасной средой.

Жилы проводов и кабелей в местах соединений и ответвлений должны иметь такую же изоляцию, как и в целых местах этих проводов и кабелей. Для уменьшения влияния окисления на контактное сопротивление размыкающиеся контакты конструируют таким образом, чтобы размыкание и замыкание их сопровождались скольжением (трением) одного контакта по другому. При этом тонкая пленка окислов разрушается, удаляется с площадки действительного касания контактов, и происходит самоочищение контактов.

Контакты из меди, латуни и бронзы защищают от окисления лужением тонким слоем олова или сплава олова и свинца. Лужение медных контактов особенно эффективно в наружных установках, в сырых или содержащих активные газы и пары помещениях и при температуре воздуха выше 60°С. В процессе эксплуатации необходимо систематически следить за тем, чтобы контакты аппаратов, машин и т. п. плотно и с достаточной силой прилегали друг к другу. Существенную роль играет защитная смазка, предохраняющая контактную поверхность от быстрого окисления.

Вывод по вопросу: Эксплуатация электродвигателей в аварийном режиме приводит к дорогостоящему ремонту или преждевременному выходу его из строя.

ОПАСНОСТЬ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА.

Электростатические заряды возникают на поверхностях некоторых материалов, как жидких, так и твердых, в результате сложного процесса контактной электролизации.

«Электролизация возникает при трении двух диэлектрических или диэлектрического и проводящего материалов, если последний изолирован. При разделении двух диэлектрических материалов происходит разделение электрических зарядов, причем материал, имеющий большую диэлектрическую проницаемость, заряжается положительно, а меньшую — отрицательно. Чем больше различаются диэлектрические свойства материалов, тем интенсивнее происходит разделение и накопление зарядов. На соприкасающихся материалах с одинаковыми диэлектрическими свойствами (диэлектрической проницаемостью) зарядов не образуется».

Интенсивность образования электрических зарядов определяется различием электрических свойств материалов в материалах электрических свойств, а также силой и скоростью трения. Чем больше сила и скорость трения и больше различие электрических свойств, тем интенсивнее происходит образование электрических зарядов.

Например, электростатические заряды образуются на кузове двигающегося в сухую погоду автомобиля, если резина колес обладает хорошими изолирующими свойствами. В результате между кузовом и землей возникает электрическое напряжение, которое может достигнуть 10 кВ (киловольт) и привести к возникновению искры при выходе человека из автомобиля — разряд через человека на землю.Заряды могут возникнуть при измельчении, пересыпании и пневмотранспортировке твердых материалов, при переливании, перекачивании по трубопроводам, перевозке в цистернах диэлек­трических жидкостей (бензина, керосина), при обработке диэлектрических материалов (эбонита, оргстекла), при сматывании тканей, бумаги, пленки (например, полиэтиленовой). При пробуксовывании резиновой ленты транспортера относительно роликов или ремня ременной передачи относительно шкива могут возникнуть электрические заряды с потенциалом до 45 кВ.

Кроме трения, причиной образования статических зарядов является электрическая индукция, в результате которой изолированные от земли тела во внешнем электрическом поле приобретают электрический заряд. Особенно велика индукционная электролизация электропроводящих объектов. Например, на металлических предметах (автомобиль и т.п.), изолированных от земли, в сухую погоду под действием электрического поля высоковольтных линий электропередач или грозовых облаков могут образовываться значительные электрические заряды.

На экранах мониторов и телевизоров положительные заряды накапливаются под действием электронного пучка, создаваемого электроннолучевой трубкой.

Опасные и вредные факторы статического электричества

При прикосновении человека к предмету, несущему электрический заряд, происходит разряд последнего через тело человека. Величины возникающих при разрядке токов небольшие и они очень кратковременны. Поэтому электротравм не возникает. Однако разряд, как правило, вызывает рефлекторное движение человека, что в ряде случаев может привести к резкому движению, падению человека с высоты.

Кроме того, при образовании заряда с большим электрическим потенциалом вокруг них создается электрическое поле повышенной напряженности, которое вредно для человека. При длительном пребывании человека в таком поле наблюдаются функциональные изменения в центральной нервной, сердечно-сосудистой и других системах.

«У людей, работающих в зоне воздействия электростатического поля, встречаются разнообразные жалобы: на раздражительность, головную боль, нарушение сна, снижение аппетита и др. Характерны своеобразные «фобии», обусловленные страхом ожидаемого разряда. Склонность к «фобиям» обычно сочетается с повышенной эмоциональной возбудимостью».

Установлено также благотворное влияние на самочувствие снятия избыточного электростатического заряда с тела человека (заземление, хождение босиком).

Наибольшая опасность электростатических зарядов заключается в том, что искровой разряд может обладать энергией, достаточной для воспламенения горючей или взрывоопасной смеси. Искра, возникающая при разрядке электростатических зарядов, является частой причиной пожаров и взрывов.

Так, удаление из помещения пыли из диэлектрического материала с помощью вытяжной вентиляции может привести к накоплению в газоходах электростатических зарядов и отложений пыли. Появление искрового разряда в этом случае может привести к воспламенению или взрыву пыли. Известны случаи очень серьезных аварий на предприятиях в результате взрывов в системах вентиляции.

При перевозке легковоспламеняющихся жидкостей, при их перекачке по трубопроводам, сливе из цистерны или за счет плескания жидкости накапливаются электростатические заряды, и может возникнуть искра, которая воспламенит жидкость.

Наибольшую опасность статическое электричество представляет на производстве и на транспорте, особенно при наличии пожаровзрывоопасных смесей, пылей и паров легковоспламеняющихся жидкостей.

В бытовых условиях (например, при хождении по ковру) накапливаются небольшие заряды, и энергии возникших искровых разрядов недостаточно для инициирования пожара в обычных условиях быта.

Защита от статического электричества 

Допустимые уровни напряженности электростатических полей установлены в ГОСТ 12.1.045-84. «Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля». Допустимые уровни напряженности полей зависят от времени пребывания на рабочих местах. Предельно допустимый уровень напряженности электростатических полей равен 60 кВ/м в 1 ч.

Применение средств защиты работающих обязательно в тех случаях, когда фактические уровни напряженности электростатических полей на рабочих местах превышают 60 кВ/м.

При выборе средств защиты от статического электричества должны учитываться особенности технологических процессов, физико-химические свойства обрабатываемого материала, микроклимат помещений и др., что определяет дифференцированный подход при разработке защитных мероприятий.

Защита от статического электричества осуществляется двумя путями:

• уменьшением интенсивности образования электрических зарядов;

• устранением образовавшихся зарядов статического электричества.

Уменьшение интенсивности образования электрических зарядов достигается за счет снижения скорости и силы трения, различия в диэлектрических свойствах материалов и повышения их электропроводимости. Уменьшение силы трения достигается смазкой, снижением шероховатости и площади контакта взаимодействующих поверхностей. Скорости трения ограничивают за счет снижения скоростей обработки и транспортировки материалов.

Так как заряды статического электричества образуются при плескании, распылении и разбрызгивании диэлектрических жидкостей, желательно эти процессы устранять или, по крайней мере, их ограничивать. Например, «наполнение диэлектрическими жидкостями резервуаров свободно падающей струёй не допускается. Сливной шланг необходимо опустить под уровень жидкости или, в крайнем случае, струю направить вдоль стенки, чтобы не было брызг».

Поскольку интенсивность образования зарядов тем выше, чем меньше электропроводность мате­риала, то желательно применять по возможности материалы с большей электропроводностью или повышать их электропроводность путем введения электропроводных (антистатических) присадок. Так, для покрытия полов нужно использовать антистатический линолеум, желательно периодически проводить антистатическую обработку ковров, ковровых материалов, синтетических тканей и материалов с использованием препаратов бытовой химии.

Соприкасающиеся предметы и вещества предпочтительнее изготовлять из одного и того же ма­териала, так как в этом случае не будет происходить контактной электролизации. Например, полиэтиленовый порошок желательно хранить в полиэтиленовых бочках, а пересыпать и транспортировать по полиэтиленовым шлангам и трубопроводам. Если сделать это не представляется возможным, то применяют материалы, близкие по своим диэлектрическим свойствам. Например, электризация в паре фторопласт-полиэтилен меньше, нежели в паре фторопласт-эбонит.

Таким образом, для защиты от статического электричества необходимо применять слабоэлектризующиеся или неэлектризующиеся материалы, устранять или ограничивать трение, распыление, разбрызгивание, плескание диэлектрических жидкостей.

«Устранение зарядов статического электричества достигается прежде всего заземлением корпусов оборудования. Заземление для отвода статического электричества можно объединять с защитным заземлением электрооборудования. Если заземление используется только для снятия статического электричества, то его электрическое сопротивление может быть существенно больше, чем для защитного сопротивления электрооборудования (до 100 Ом). Достаточно даже тонкого провода, чтобы электрические заряды постоянно стекали в землю».

Для снятия статического электричества с кузова автомобиля применяют электропроводную полоску — «антистатик», прикрепленную к днищу автомобиля. Если при выходе из автомобиля вы заметили, что кузов «искрит», разрядите кузов, прикоснувшись к нему металлическим предметом, например, ключом зажигания. Для человека это не опасно. Обязательно сделайте это, если собираетесь заправить машину бензином.

Самолеты снабжены металлическими тросиками, закрепленными на шасси и днищах фюзеляжа, что позволяет при посадке снимать с корпуса статические заряды, образовавшиеся в полете.

Для снятия электрических зарядов заземляются защитные экраны мониторов компьютеров. Бензозаправщики снабжаются заземлителями в виде цепей, постоянно контактирующих с землей при движении автомобиля. При сливе бензина в цистерны на бензозаправочной станции автомобиль-заправщик и система слива бензина обязательно заземляются дополнительно.

Влажный воздух имеет достаточную электропроводность, чтобы образующиеся электрические заряды стекали через него. Поэтому во влажной воздушной среде электростатических зарядов практически не образуется, и увлажнение воздуха является одним из наиболее простых и распространенных методов борьбы со статическим электричеством.

Еще один распространенный метод устранения электростатических зарядов — ионизация воздуха. Образующиеся при работе ионизатора ионы нейтрализуют заряды статического электричества. Таким образом, бытовые ионизаторы воздуха не только улучшают аэроионный состав воздушной среды в помещении, но и устраняют электростатические заряды, образующиеся в сухой воздушной среде на коврах, ковровых синтетических покрытиях, одежде. На производстве используют специальные мощные ионизаторы воздуха различных конструкций, но наиболее распространены электрические ионизаторы.

В качестве индивидуальных средств защиты могут применяться антистатическая обувь, антистатические халаты, заземляющие браслеты для защиты рук и другие средства, обеспечивающие электростатическое заземление тела человека.

Вывод по вопросу: При прикосновении человека к предмету, несущему электрический заряд, происходит разряд последнего через тело человека.

МОЛНИЕЗАЩИТА ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ.

Мо́лния — гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, обычно может происходить во время грозы, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим её громом. Ток в разряде молнии достигает 10—300 тысяч ампер, напряжение — от десятков миллионов до миллиарда вольт.

Молния –электрический разряд длиной в несколько километров, развивающийся между грозовым облаком и землей или каким-либо наземным сооружением, между разноименно заряженными частями облака или соседними облаками.

Молнии — серьёзная угроза для жизни людей. Поражение человека или животного молнией часто происходит на открытых пространствах, так как электрический ток идёт по кратчайшему пути «грозовое облако-земля». Часто молния попадает в деревья и трансформаторные установки на железной дороге, вызывая их возгорание. Поражение обычной линейной молнией внутри здания невозможно, однако бытует мнение, что так называемая шаровая молния может проникать через щели и открытые окна. Обычный грозовой разряд опасен для телевизионных и радиоантенн, расположенных на крышах высотных зданий, а также для сетевого оборудования.

В зависимости от заряда, который молния доставляет к земле, различают отрицательные и положительные молнии.

На всей территории России примерно 90% молний отрицательные и 10% — положительные)

Типы молний: Нисходящая (поражения наземных объектов), Восходящая (поражения высотных сооружений) Межоблачная (поражение летательных аппаратов)

Формирование молнии: Процесс развития наземной молнии состоит из нескольких стадий.

На первой стадии, в зоне, где электрическое поле достигает критического значения, начинается ударная ионизация, создаваемая вначале свободными зарядами, всегда имеющимися в небольшом количестве в воздухе, которые под действием электрического поля приобретают

значительные скорости по направлению к земле и, сталкиваясь с молекулами, составляющими воздух, ионизуют их.

Таким образом возникают электронные лавины, переходящие в нити электрических разрядов —стримеры, представляющие собой хорошо проводящие каналы, которые, сливаясь, дают начало яркому термоионизованному каналу с высокой проводимостью — ступенчатому лидеру молнии. Движение лидера к земной поверхности происходит ступенями в несколько десятков метров со скоростью ~ 50 000 километров в секунду, после чего его движение приостанавливается на несколько десятков микросекунд, а свечение сильно ослабевает; затем в последующей стадии лидер снова продвигается на несколько десятков метров. Яркое свечение охватывает при этом все пройденные ступени; затем следуют снова остановка и ослабление свечения. Эти процессы повторяются при движении лидера до поверхности земли со средней скоростью 200 000 метров в секунду.

По мере продвижения лидера к земле напряжённость поля на его конце усиливается и под его действием из выступающих на поверхности Земли предметов выбрасывается ответный стример, соединяющийся с лидером.

В заключительной стадии по ионизованному лидером каналу следует обратный (снизу вверх), или главный, разряд молнии, характеризующийся токами от десятков до сотен тысяч ампер, яркостью, заметно превышающей яркость лидера, и большой скоростью продвижения, вначале доходящей до ~ 100 000 километров в секунду, а в конце уменьшающейся до ~ 10 000 километров в секунду. Температура канала при главном разряде может превышать 20000-30000 °C. Длина канала молнии может быть от 1 до 10 км, диаметр — несколько сантиметров.

Опасность воздействия молнии

1. Прямой удар. Термическое воздействие (перегрев, проплавление металлических поверхностей; воспламенение пожаровзрывоопасных смесей).

Механическое (ударная волна, распространяющейся от канала молнии; электродинамические силы, действующие

на проводники, местные разрушения твердого негорючего материала, расщепление деревянных сооружений и деревьев).

Электрическое (поражением людей или животных электрическим током; появление перенапряжений на пораженных молнией элементах объекта)

2. Вторичное воздействие связано с действием на объект электромагнитного поля близких разрядов.

Электростатическая индукция проявляется в виде перенапряжения, возникшего на металлических конструкциях объекта и зависящего от тока молнии, расстояния до места удара и сопротивления заземлителя. При отсутствии надлежащего заземлителя перенапряжение может достигать сотен киловольт и создавать опасность поражения людей и перекрытий между разными частями объекта.

Еще одним видом опасного воздействия молнии является занос высокого потенциала. Он представляет собой перенапряжение, возникающее на коммуникации при прямых и близких ударах молнии и распространяющееся в виде набегающей на объект волны.

Средства и способы молниезащиты

Молниезащита представляет собой комплекс мероприятий, направленных на предотвращение прямого удара молнии в объект или на устранение опасных последствий, связанных с прямым ударом молнии; к этому комплексу относятся также средства защиты, предохраняющие объект от вторичных воздействий молнии и заноса высокого потенциала.

Средством защиты от прямых ударов молнии служит молниеотвод — устройство, рассчитанное на непосредственный контакт с каналом молнии и отводящее ее ток в землю.

Молниеотводы разделяются на отдельно стоящие, обеспечивающие растекание тока молнии, минуя объект, и установленные на самом объекте.

При этом растекание тока происходит по контролируемым путям так, что обеспечивается низкая вероятность поражения людей (животных), взрыва или пожара.

Молниеотвод состоит из следующих элементов:

молниеприемника, опоры, токоотвода и заземлителя. Однако на практике они могут образовывать единую конструкцию, например металлическая мачта или ферма здания представляет собой молниеприемник, опору и токоотвод одновременно.

По типу молниеприемника молниеотводы разделяются на стержневые (вертикальные), тросовые (горизонтальные протяженные) и сетки, состоящие из продольных и поперечных горизонтальных электродов, соединенных в местах пересечений. Стержневые и тросовые молниеотводы могут быть как отдельно стоящие, так и установленные на объекте; молниеприемные сетки укладываются на неметаллическую кровлю защищаемых зданий и сооружений. Однако укладка сеток рациональна лишь на зданиях с горизонтальными крышами, где равновероятно поражение молнией любого их участка.

Во всех возможных случаях близрасположенные высокие сооружения необходимо использовать как отдельно стоящие молниеотводы, а конструктивные элементы зданий и сооружений, например металлическую кровлю, фермы, металлические и железобетонные колонны и фундаменты, — как молниеприемники, токоотводы и заземлители. Защита от термических воздействий прямого удара молнии осуществляется путем надлежащего выбора сечений молниеприемников и токоотводов, толщины корпусов наружных установок, расплавление и проплавление которых не может произойти при указанных выше параметрах тока молнии, переносимого заряда и температуры в канале.

Защита от вторичных воздействий молнии обеспечивается следующими мероприятиями. От электростатической индукции и заноса высокого потенциала — ограничением перенапряжений, наведенных на оборудовании, металлических конструкциях и вводимых коммуникациях, путем их присоединения к заземлителям определенных конструкций; от электромагнитной индукции ограничением площади незамкнутых контуре внутри зданий путем наложения перемычек в местах сближения металлических коммуникаций. Для исключения искрения в местах соединений протяженных металлических коммуникаций обеспечиваются низкие переходные сопротивления не более 0,03 Ом, например, во фланцевых соединениях трубопроводов этому требованию соответствует затяжка шести болтов на каждый фланец.

В стандарте МЭК 1024-1-1 «Молниезащита сооружений. Часть 1. Общие положения. Раздел 1. Руководство А — Выбор уровней (категорий) защиты для систем молниезащиты» установлено четыре категории молниезащиты с эффективностью систем защиты соответственно:

I категория — 98 %

II категория — 95 %

III категория — 90 %

IV категория — 80 %.

Вывод по вопросу: В соответствии с принятой в России классификацией зданий и сооружений по условиям защиты их от воздействия молнии в зависимости от степени опасности поражения молнией и выбора необходимых мер защиты все здания и сооружения разделяются на категории.

Вывод по теме: Молния — серьёзная угроза для жизни людей. Поэтому, молниезащита зданий и сооружений в современном мире — необходимое условия для системы безопасности.

Реферат по ОБЖ на тему «Электрический ток»

Реферат по дисциплине:

«ОБЖ»

По теме:

«Воздействие электрического тока на организм человека и меры защиты от поражения электрическим током в быту и производственной сфере».

Исполнитель:

Сафонов Владимир Валентинович

Санкт-Петербург 2017год

Содержание

Введение 3

1. Статические электрические и электромагнитные поля 4

2. Электрический ток. 6

2.1 Действие электрического тока на живую ткань. Факторы, влияющие на степень поражения электрическим током. 6

2.2 Условия поражения человека электрическим током. Критерии электробезопасности. 11

3. Защита от воздействия электрического тока. 12

Заключение. 14

Список используемой литературы. 15

Введение

Безопасность – состояние защищенности жизненно важных интересов личности от воздействия негативных факторов.

Электроэнергетика – фундаментальная отрасль, обеспечивающая нор- мальную деятельность других отраслей экономики, функционирование со- циальных структур и необходимые условия жизнедеятельности населения. Электрификация народного хозяйства Российской Федерации развивается по пути разработки и внедрения электроустановок с использованием современных высокоэффективных электрических машин и аппаратов, линий электропередачи, разнообразного электротехнологического оборудования, средств автоматики и телемеханики. Безопасная и безаварийная эксплуатация систем электроснабжения и потребителей электроэнергии требует неукоснительного соблюдения правил электробезопасности и норм охраны труда

Окружающая среда (природная, производственная и бытовая) таит в себе потенциальную опасность различного вида. Среди них — поражение электрическим током. С широким применением на производстве и в быту достижений научно-технического прогресса факторы этого риска возрастают.

Опасность поражения электрическим током на производстве и в быту появляется при несоблюдении мер предосторожности, а также при отказе или неисправности электрического оборудования и бытовых приборов. По сравнению с другими видами производственного травматизма, электротравматизм составляет небольшой процент, однако по числу травм с тяжелым и особенно летальным исходом занимает одно из первых мест.

Цель работы рассмотреть действие тока на организм человека, условия, при которых возникает опасность электропоражения, а также меры по его недопущению и предупреждению.

1. Статические электрические и электромагнитные поля.

Электромагнитные поля промышленной частоты.

Длительное воздействие электромагнитных полей промышленной частоты (50 Гц) приводит к расстройствам в головном мозге и центральной нервной системе. В результате у человека наблюдаются головная боль в височной и затылочной областях, вялость и т.д.

Способы защиты человека

Защита человека от опасного воздействия электромагнитного облучения осуществляется следующими способами: уменьшением излучения от источника; экранированием источника излучения и рабочего места; установлением санитарно-защитной зоны; поглощением или уменьшение образования зарядов статического электричества; устранением зарядов статического электричества; применением средств индивидуальной защиты.

Уменьшение мощности излучения от источника реализуется применением поглотителей электромагнитной энергии; блокированием излучения.

Поглощение электромагнитных излучений осуществляется поглотительным материалом путем превращения энергии электромагнитного поля в тепловую. В качестве такого материала применяют каучук, поролон, пенополистерол, ферромагнитный порошок со связывающим диэлектриком.

Экранирование источника излучения и рабочего места производится специальными экранами. При этом различают отражающие и поглощающие экраны. Первые изготавливают из материала с низким электросопротивлением — металлы и их сплавы (медь, латунь, алюминий, сталь, цинк). Они могут быть сплошные и сетчатые. Экраны должны быть заземлены для обеспечения стекания в землю образующихся на них зарядов.

Для устранения зарядов статического электричества используют заземление частей оборудования, увлажнение воздуха.

Статическое электричество — это совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектрических и полупроводниковых веществ, материалов, изделий или на изолированных проводниках.

Заряды статического электричества могут накапливаться на теле человека (при работе или контакте с наэлектризованными материалами и изделиями). Высокое поверхностное сопротивление тканей человека затрудняет стекание зарядов, и человек может длительное время находиться под большим потенциалом.

Систематическое воздействие электростатического поля повышенной напряженности отрицательно влияет на организм человека. Оно может вызывать функциональные изменения центральной нервной, сердечно-сосудистой и других систем организма. Поэтому предельно допустимую интенсивность электростатического поля на рабочих местах нормируют. Нормативы, содержащиеся в документе «Санитарно-гигиенические нормы допустимой напряженности электростатического поля», распространяются на электрические поля, создаваемые легко электризующимися материалами и изделиями, а также электроустановками постоянного тока высокого напряжения.

Основная опасность процесса электризации в производственных условиях состоит в возможности возникновения пожаров и взрывов.

Защита от электростатических зарядов

Одна из мер, препятствующих накоплению и сохранению электрических зарядов, — увеличение электропроводности воздуха, например, его увлажнение.

Наиболее простой и эффективный метод борьбы с накоплением зарядов статического электричества — заземление производственного оборудования, трубопроводов, вентиляционных воздуховодов и емкостей. Заземляющие устройства должны иметь сопротивление не более 100 Ом.

2. Электрический ток.

   1. Действие электрического тока на живую ткань. Факторы, влияющие на степень поражения электрическим током.

Опасность поражения людей электрическим током на производстве и в быту появляется при несоблюдении мер безопасности, а также при отказе или неисправности электрического оборудования и бытовых приборов.

Действие электрического тока на живую ткань носит разносторонний и своеобразный характер.  Проходя через организм человека, электроток производит термическое, электролитическое, механическое, биологическое, световое воздействие.

Термическое воздействие тока характеризуется нагревом кожи и тканей до высокой температуры вплоть до ожогов.

Электролитическое воздействие заключается в разложении органической жидкости, в том числе крови, и нарушении ее физико-химического состава.

Механическое действие тока приводит к расслоению, разрыву тканей организма в результате электродинамического эффекта, а также мгновенного взрывоподобного образования пара из тканевой жидкости и крови. Механическое действие связано с сильным сокращением мышц вплоть до их разрыва.

Биологическое действие проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей и сопровождается судорожными сокращениями мышц.

Световое действие приводит к поражению слизистых оболочек глаз.

Различают два основных вида поражений током: электрические травмы и электрические удары.

Электрические травмы подразделяются на электрические ожоги, электрические знаки, электрометаллизацию кожи, механические повреждения и электроофтальмию.

Электрические ожоги в зависимости от условий их возникновения бывают двух видов: токовые (контактные) и дуговые.

Токовый ожог является следствием преобразования электрической энергии в тепловую и обусловлен прохождением тока непосредственно через тело человека в результате прикосновения к токоведущим частям. Различают электрические ожоги четырех степеней. Основные признаки ожогов I степени — покраснение кожи, II степени — образование пузырей, III степени — обугливание кожи, IV степени — обугливание подкожной клетчатки, мышц, костей.

Дуговой ожог является результатом действия на тело человека электрической дуги в электроустановках высокого напряжения. Такой ожог носит, как правило, тяжелый характер (III или IV степень).

Электрические знаки (электрические метки) представляют собой пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи в месте контакта ее с токоведущими частями. В большинстве случаев они безболезненны. Со временем поврежденный слой кожи сходит.

Электрометаллизация кожи — это проникновение в верхние слои кожи мельчайших частиц металла при его расплавлении или испарении под действием электрической дуги. Поврежденный участок кожи становится жестким и шероховатым, имеет специфическую окраску, которая определяется цветом металла, проникшего в кожу. Электрометаллизация кожи не опасна. С течением времени поврежденный слой кожи сходит, и пораженный участок приобретает нормальный вид.

Механические повреждения возникают вследствие резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока. В результате возможны разрывы кожных покровов, кровеносных сосудов, нервной ткани, а также вывихи суставов и переломы костей.

Электроофтальмия — это поражение глаз вследствие воздействия ультрафиолетового излучения электрической дуги.

Электрический удар — это возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольным судорожным сокращением мышц. При электрическом ударе может наступить клиническая смерть, которая при отсутствии квалифицированной медицинской помощи через 7-8 мин переходит в смерть биологическую. Если при клинической смерти немедленно освободить пострадавшего от действия электрического тока и срочно начать оказывать необходимую помощь (искусственное дыхание, массаж сердца), то жизнь пострадавшего может быть сохранена.

Причинами смерти от воздействия электрического тока могут быть остановка сердца или его фибрилляция, прекращение дыхания и электрический шок — своеобразная нервно-рефлекторная реакция организма в ответ на сильное раздражение электрическим током, сопровождающаяся расстройством кровообращения, дыхания, обмена веществ и т.д. Шоковое состояние может продолжаться от нескольких десятков минут до суток. При длительном шоковом состоянии может наступить смерть.

Факторы, влияющие на степень поражения электрическим током.

Характер воздействия электрического тока на организм человека и тяжесть поражения зависят от силы тока, продолжительности его воздействия, рода и частоты, пути прохождения тока в теле. Определенное значение имеют индивидуальные свойства человека и некоторые другие факторы.

Сила тока, проходящего через тело человека, является основным фактором, обуславливающим исход поражения. Различные по величине токи оказывают различное действие на организм человека.

Различают ощутимые, неотпускающие и фибрилляционные токи.

Пороговые значения ощутимых токов составляют: 0,6-1,5 мА при переменном токе частотой 50 Гц и 5-7 мА при постоянном токе. Такой ток вызывает слабый зуд, пощипывание кожи под электродами, а переменный ток 8-10 мА уже вызывает сильные боли и судороги по всей руке, включая предплечье. Руку трудно, но в большинстве случаев еще можно оторвать от электрода.

Электрический ток, вызывающий при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник, называется неотпускающим током.

Переменный ток (50 Гц) силой 10-15 мА вызывает еле переносимые боли во всей руке. Во многих случаях руку невозможно оторвать от электрода. При переменном токе силой 20-25 мА руки парализуются мгновенно, оторваться от электродов становится невозможно, а ток 25-50 мА вызывает очень сильную боль в руках и груди. Дыхание крайне затруднено.

При силе переменного тока 50-80 мА дыхание парализуется через несколько секунд, нарушается работа сердца. При длительном протекании тока может наступить фибрилляция сердца. Электрический ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца, называется фибрилляционным током. Переменный ток силой 100 мА через 2-3 с вызывает фибрилляцию сердца, а еще через несколько секунд — его паралич. Верхним пределом фибрилляционного тока является 5 А. Ток больше 5 А как переменный, так и постоянный вызывает немедленную остановку сердца, минуя состояние фибрилляции.

Напряжение в значительной степени определяет исход поражения, так как от него зависят сопротивление кожных покровов и сила тока, проходящего через организм человека.

Электрическое сопротивление тела человека определяется сопротивлением кожи в местах включения в электрическую цепь и сопротивлением внутренних органов. Причем сопротивление кожи составляет основную долю общего сопротивления. Наибольшим сопротивлением обладает верхний ороговевший слой кожи (эпидермис). Сопротивление тела человека изменяется в диапазоне 1-100 кОм и более.

При увлажнении, загрязнении и повреждении кожи (потовыделение, порезы, ссадины, царапины и т.д.), увеличении силы тока и времени его действия, а также увеличении площади контакта с токоведущими элементами сопротивление тела человека уменьшается до минимального значения

Продолжительность воздействия тока на организм человека во многих случаях является определяющим фактором, от которого зависит исход поражения: чем продолжительнее действие тока, тем больше вероятность тяжелого или смертельного исхода.

Род и частота тока также влияют на тяжесть поражения. Наиболее опасным является переменный ток частотой 20-100 Гц. При частоте менее 20 или более 100 Гц опасность поражения током заметно снижается.

Постоянный ток одинаковой величины с переменным вызывает более слабые сокращения мышц и менее ощутим. Его действие в основном тепловое, но при значительных величинах ожоги могут быть очень тяжелыми и даже смертельными. Ток частотой свыше 500 кГц не может остановить работу сердца или легких. Однако такой ток может вызвать ожоги.

Путь тока через тело человека существенно влияет на исход поражения. Опасность поражения особенно велика, если ток, проходя через жизненно важные органы — сердце, легкие, головной мозг, воздействует непосредственно на эти органы. Если ток не проходит через них, то его воздействие является только рефлекторным, и вероятность тяжелого поражения уменьшается.

Индивидуальные особенности человека значительно влияют на исход поражения электрическим током. Ток, вызывающий слабые ощущения у одного человека, может оказаться неотпускающим для другого. Характер воздействия тока одной и той же силы зависит от массы человека и его физического развития. Для женщин пороговые значения тока примерно в полтора раза ниже, чем для мужчин. Степень воздействия тока зависит от состояния организма. Так, в состоянии утомления и опьянения люди значительно более чувствительны к воздействию тока.

1. 2. Условия поражения человека электрическим током. Критерии электробезопасности.

Степень опасности поражения электрическим током зависит в значительной мере от того, каким оказалось включение человека в электрическую цепь. Прикосновение (включение) к токоведущим элементам в трехфазных сетях может быть однофазным и двухфазным.

Однофазное включение — это прикосновение к одной фазе электроустановки, находящейся под напряжением.

Двухфазное включение — это одновременное прикосновение к двум фазам электроустановки, находящейся под напряжением. При двухфазном включении человек находится под линейным напряжением.

Случаи двухфазного включения человека редки и являются, как правило, результатом нарушения правил техники безопасности. Однофазное включение происходит значительно чаще, но оно менее опасно, чем двухфазное.

Критерии электробезопасности.

Знание допустимых для человека значений тока и напряжения позволяет правильно оценить опасность поражения и определить требования к защитным мерам от поражения электрическим током.

ГОСТ 12.1.038-82 устанавливает предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов, протекающих через тело человека. Под напряжением прикосновения понимается напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек. Нормы предназначены для проектирования способов и средств защиты от поражения электрическим током людей при их взаимодействии с электроустановками. Они соответствуют прохождению тока через тело человека по пути рука — рука или рука — ноги.

Стандарт предусматривает нормы для электроустановок при нормальном (неаварийном) режиме их работы, а также при аварийных режимах производственных и бытовых электроустановок.

3. Защита от воздействия электрического тока.

Для обеспечения электробезопасности необходимо точное соблюдение правил технической эксплуатации электроустановок и проведение мероприятий по защите от электротравматизма.

ГОСТ 12.1.038-82 устанавливает предельно допустимые напряжения и токи, протекающие через тело человека при нормальном (неаварийном) режиме работы электроустановок производственного и бытового назначения постоянного и переменного тока частотой 50 и 400 Гц. Для переменного тока 50 Гц допустимое значение напряжения прикосновения составляет 2 В, а силы тока — 0,3 мА, для тока частотой 400 Гц — соответственно 2 В и 0,4 мА; для постоянного тока — 8В и 1,0 мА (эти данные приведены для продолжительности воздействия не более 10 мин в сутки).

Мерами и способами обеспечения электробезопасности служат:

— применение безопасного напряжения;

— контроль изоляции электрических проводов;

— исключение случайного прикосновения к токоведущим частям;

— устройство защитного заземления и зануления;

— использование средств индивидуальной защиты;

— соблюдение организационных мер обеспечения электробезопасности.

Одним из аспектов защиты может быть применение безопасного напряжения — 12 и 36 В. Для его получения используют понижающие трансформаторы, которые включают в стандартную сеть с напряжением 220 или 380 В.

Для защиты от случайного прикосновения человека к токоведущим частям электроустановок используют ограждения в виде переносных щитов, стенок, экранов.

Защитное заземление — это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом (металлоконструкция зданий и др.) металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Зануление — преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Нулевой защитный проводник — это проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока или его эквивалентом.

Защитное отключение — это система защиты, обеспечивающая безопасность путем быстрого автоматического отключения электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током. Продолжительность срабатывания защитного отключения составляет 0,1– 0,2 с. Данный способ защиты используют как единственную защиту или в сочетании с защитным заземлением и занулением.

Применение малых напряжений. К малым относят напряжение до 42В, его применяют при работе с переносными электроинструментами, использовании переносных светильников.

Контроль изоляции. Изоляция проводов со временем теряет свои диэлектрические свойства. Поэтому необходимо периодически проводить контроль сопротивления изоляции проводов с целью обеспечения их электробезопасности.

Средства индивидуальной защиты — подразделяются на изолирующие, вспомогательные, ограждающие. Изолирующие защитные средства обеспечивают электрическую изоляцию от токоведущих частей и земли. Они подразделяются на основные и дополнительные. К основным изолирующим средствам в электроустановках до 1000 В относят диэлектрические перчатки, инструмент с изолированными ручками. К дополнительным средствам — диэлектрические галоши, коврики, диэлектрические подставки

Заключение.

Развитие техники изменяет условия труда человека, но не делает их безопаснее, напротив – в процессе эксплуатации новой техники зачастую проявляются неизвестные ранее опасные факторы.

Современное производство немыслимо без широкого применения электроэнергетики. Пожалуй, нет такой профессиональной деятельности, где бы не использовался электрический ток.

Негативные для здоровья человека последствия, выявляющиеся в ходе эксплуатации технологического оборудования, выдвинули в настоящее время обеспечение производственной безопасности на производстве в число острейших технических и социально-экономических проблем. Наиболее страшное последствие удара электрическим током – смерть. К счастью, она случается в этом случае довольно редко.

Для недопущения электропоражения и обеспечения электробезопасности на производстве применяют: изолирование проводов и других компонентов электрических цепей, приборов и машин; защитное заземление; зануление, аварийное отключение напряжения; индивидуальные средства защиты и некоторые другие меры.

К сожалению, повсеместное старение производственных фондов, ветшание помещений отрицательно сказывается и на качестве электропроводки.

Основным выводом можно считать, что опасность электрического тока в отличие от прочих опасных и вредных производственных факторов усугубляется тем, что органы чувств человека не обнаруживают на расстоянии грозящую опасность. Реакция человека на электрический ток возникает лишь при прохождении его через тело. Проходя через тело человека, обусловливает преобразование электрической энергии в другие виды и вызывает термическое, электролитическое и биологическое действия, приводящие к тяжелым последствиям, вплоть до летального исхода.

Список используемой литературы.

1. Бакка М.Т., Мельничук А.С., Сивко В.И. Охрана и безопасность жизнедеятельности человека: Конспект лекций. — М.: Ленок, 1995. — 165 с.

2. Беляев А.В. Выбор аппаратуры, защиты и кабелей в сетях 0,4 кВ Л.:

Энергоатомиздат, 1988.

3. И. Вашко «Охрана труда. Ответы на экзаменационные вопросы» Тетралит (Минск), 2014 год, 208 стр.

4. Долин П.А. Справочник по технике безопасности — М.: Энергоатомиздат, 1985.— 824с.

5. Житецкий В.Ц., Джигирей В.С., Мельников О.В. Основы охраны труда. — Вид.2-е, стереотипное. — Львов: Афиша, 2000. — 347с.

6. Захарченко М.В., Орлов М.В., Голубев А.К. и др.. Безопасность жизнедеятельности в повседневных условиях производства, быта и в чрезвычайных ситуациях: Учеб. пособие. — М.: измы, 1996. — 196 с.

7. Хижняк М.И., Нагорная А.М. Здоровье человека и экология. — К.: Здоровье, 1995. — 232 с.

8. Коллектив авторов., «Библия электрика ПУЭ, МПОТ, ПТЭ»., Эксмо., 2012 год., 753 стр.,

9. Охрана труда в химической промышленности / Г.В. Макаров, А.Я. Васин, Л.К. Маринина и др. — М.: Химия, 1989. — 496 с.

10. Основы безопасности жизнедеятельности. Справочник школьника /В.П.

Ситников.— М.: Филол. об-во «Слово», 1997.— 448с.

(PDF) Модели и методы логистики аварийного реагирования в системах распределения электроэнергии

[17] Аоки, К., Нара, К., Ито, М., Сато, Т., Кувабара, Х., 1989. Новый алгоритм для услуги

Восстановление в распределительных системах. IEEE Transactions on Power Delivery, 4, 1832-1839.

[18] Аоки, К., Кувабара, Х., Сато, Т., Канезаши, М., 1988. Эффективный алгоритм нагрузки

Балансировка трансформаторов и фидеров. IEEE Transactions on Power Delivery, 3, 1865-1872.

[19] Окуда, К., Ватанабэ, Х., Ван, Ф., Ямадзаки, К., Баба, Т., 1988. Применение знаний

Инжиниринг для операций по восстановлению после отказов во вторичных энергосистемах. Электротехника

в Японии, 108, 51-59.

[20] Диалинас, Э.Н., Мичос, Д.Г., 1989. Интерактивное моделирование процедур восстановления подачи в работе распределительной системы

. IEEE Transactions on Power Delivery, 4, 1847–1854.

[21] Chen, C.-S., Wu, J.-S., 1989. Восстановление после сбоя путем оптимизации конфигурации коммутатора в распределительных системах

. Журнал Китайского института инженеров, 12, 781-789.

[22] Фуджи, Ю., Миура, А., Хата, Ю., 1992. Экспертная онлайн-система для управления системой распределения электроэнергии.

Электроэнергетика и энергетические системы, 14, 45-53.

[23] Фукуяма, Ю., Чан, Х.-Д., Нан Миу, К., 1996. Параллельный генетический алгоритм для обслуживания

Восстановление в системах распределения электроэнергии.Electric Power & Energy Systems, 18, 111-

119.

[24] Nan Miu, K., Chiang, H.-D., Yuan, B., Darling, G., 1998. Fast Service Restoration for Large -Масштаб

распределительных систем с приоритетными клиентами и ограничениями. IEEE Transactions on Power

Systems, 13, 789-795.

[25] Попович, Д.С., Чирич, Р.М., 1999. Многоцелевой алгоритм для распределительных сетей

Восстановление. IEEE Transactions on Power Delivery, 14, 1134-1141.

[26] Фудо, Х., Тун, С., Гэндзи, Т., Фукуяма, Ю., Наканиши, Ю., 2000. Применение реактивного поиска

Tabu для восстановления услуг в распределительных системах и его сравнение с Алгоритм Genetic

и параллельный имитационный отжиг. Электротехника в Японии, 133, 71-82.

[27] Феррейра, LAFM, Грейв, SNC, Баррунчо, LMF, Хорхе, Лос-Анджелес, Куарежма, Э., Мартинс, JA,

Бранко, ФК, Мира, Ф., 2001. Оптимальное планирование распределения — увеличение емкости и Повышение эффективности и надежности

с минимальными затратами и надежными инвестициями.16-я Международная конференция

и выставка по распределению электроэнергии, Амстердам. IEEE, 5, 5.21.1-5.21.5.

[28] Аугульяро, А., Дусонше, Л., Сансеверино, Э.Р., 2001. Развитие неуправляемых решений в

Восстановление многоцелевого сервиса для автоматизированных распределительных сетей. Электроэнергетические системы

Research, 59, 185-195.

[29] Ван Харт, М., Аткинсон-Хоуп, Г., 2002. Методология планирования на случай непредвиденных обстоятельств для распределения

Сети.Конференция IEEE Africon, 2, 913-917.

[30] Toune, S., Fudo, H., Genji, T., Fukuyama, Y., Nakanishi, Y., 2002. Сравнительное исследование современных эвристических алгоритмов

для восстановления услуг в распределительных системах, 17, 173 -181.

[31] Лю К.-К., Ли С.Дж., Венката С.С., 1988. Экспертная система, помогающая в восстановлении и снижении потерь

распределительных систем. IEEE Transactions on Power Systems, 3, 619-626.

[32] Morelato, A.L., Монтичелли, А., 1989. Подход эвристического поиска для восстановления системы распределения. IEEE

Транзакции при подаче питания, 4, 2235-2241.

[33] Сарма, Н.Д.Р., Прасад, В.С., Пракаса Рао, К.С., 1990. Реконфигурация сети в распределении

Сети для восстановления услуг. Труды 6-й Национальной конференции по энергетике, Бомбей,

Индия. Тата МакГроу-Хилл, Нью-Дели, 131–135.

[34] Деви, С., Сен Гупта, Д.П., Саргунарадж, С., 1990. Методика поиска восстановления источника питания

в сложных распределительных системах.Труды 6-й Национальной конференции по энергетическим системам,

Бомбей, Индия. Тата МакГроу-Хилл, Нью-Дели, 122–125.

[35] Деви, С., Сен Гупта, Д.П., Саргунарадж, С., 1991. Оптимальное восстановление электроснабжения после сбоя

в крупных распределительных системах. Международная конференция IEE по достижениям в энергетической системе

Контроль, эксплуатация и управление, Гонконг, 508-513.

(PDF) Моделирование аварийных режимов с установленными устройствами FACTS

* Автор для переписки: alexu79 @ mail.ru

Моделирование аварийных режимов с установленными приборами FACTS

Алексей Ударатин1, *, Кирилл Логинов1, Александр Немировский1, Наталья Роженцова2 и Елена Грачева2

1Вологодский государственный университет, ул. 15, Вологда, Россия

2Казанский государственный энергетический университет, ул. 51, Казань, Россия

Аннотация. В статье рассматривается установка устройств FACTS на линии 500 кВ ПС

Белозерская — ПС Вологодская.Были смоделированы три устройства FACTS в аварийном режиме: статический компенсатор реактивной мощности

(STATCOM), статический синхронный последовательный компенсатор и система регулирования расхода унифицированной мощности

. Были показаны параметры блоков MATLAB Simulink. Полученные результаты

сведены в таблицу, в которой обоснован выбор оптимального устройства для Белозерской линии —

Вологодская в аварийном режиме.

1 Введение

Электричество — неотъемлемая часть нашего современного мира.

помогает нам использовать различные электрические устройства, которые делают жизнь

более комфортной.

Однако развитие электрических сетей

неизбежно приводит к двум проблемам. Во-первых, получившаяся комплексно-замкнутая и многоуровневая система

не может функционировать

без жестких механизмов управления (автоконтроль).

Во-вторых, дальнейшее развитие системы требует

привлечения новых земель, что с учетом введения

земли в частную собственность оказывается очень

дорогостоящим.В нынешних условиях очень перспективна идеология Smart Grid

, обеспечивающая управляемость и повышенную пропускную способность сетей

. Число экспертов

утверждает, что повышение управляемости сетей

является малобюджетной альтернативой строительству новых линий электропередачи

. Фактически, недавно переход

на управляемые сети стал официально провозглашенной политикой российских сетевых инженеров

.

Активное электротехническое сетевое оборудование (FACTS)

способно гибко изменять характеристики передачи или преобразования электроэнергии

с целью оптимизации режимов сети

сразу по нескольким критериям:

пропускная способность, уровень технологических потерь , стабильность,

перераспределение потоков мощности, качество электроэнергии и т. д. [1]

Устройства FACTS позволяют не только успешно компенсировать

реактивной мощности в энергосистеме, но

также адекватно реагировать на аномальные условия в ней.

Благодаря этим параметрам гибкие системы передачи переменного тока

являются одними из лучших устройств для линейной установки.

2 Параметры энергоблоков

Энергосистема 500 кВ подстанции (ПС)

Белозерская — ПС Вологодская моделировалась в программе

MATLAB Simulink. Это позволяет использовать

различных блоков для моделирования процесса передачи электроэнергии

.

Трехфазное короткое замыкание моделируется с помощью блока

Three-phase Fault. Реализует ошибку (короткое замыкание цепи

) между любой фазой и землей. Когда выбран режим внешнего времени переключения

, логический сигнал

Simulink используется для управления операцией отказа. Данные

показаны в таблице 1.

Таблица 1. Характеристики трехфазного отказа.

Компенсация реактивной мощности моделируется с помощью

3 блока: статический синхронный компенсатор, статический

синхронный последовательный компенсатор и контроллер потока United Power

(универсальное управление потоком энергии).

В MATLAB Simulink эти модели представлены в двух формах

: модель Phasor (обычная модель, которая настраивает

основных параметров устройства) и подробный режим (модель

, которая позволяет настраивать устройства для питания

). компенсация подробнее).

Статический синхронный компенсатор (STATCOM) — это

, одно из ключевых устройств FACTS. Основываясь на преобразователе напряжения

, STATCOM регулирует напряжение системы с помощью

, поглощая или генерируя реактивную мощность.В отличие от тиристорного статического компенсатора (SVC)

, выходной ток

STATCOM (индуктивный или

емкостный) может контролироваться независимо от напряжения системы переменного тока

[2].

Параметры СТАТКОМа приведены в таблице 2.

© Авторы, опубликовано EDP Sciences. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License 4.0

(http: // creativecommons.org / licenses / by / 4.0 /).

E3S Web of Conferences 178, 01052 (2020) https://doi.org/10.1051/e3sconf/202017801052

травм, связанных с постоянным использованием электросамокатов | Неотложная медицина | Открытие сети JAMA

Ключевые моменты español 中文 (китайский)

Вопрос
Какие типы травм связаны с использованием электросамоката стоя, а также с характеристиками и поведением травмированных пациентов?

Выводы
В этом исследовании серии случаев 249 пациентов поступили в отделение неотложной помощи с травмами, связанными с использованием электросамокатов в течение 1 года, из них 10.8% пациентов моложе 18 лет и только 4,4% гонщиков документально подтвердили, что они носят шлем. Наиболее частыми травмами были переломы (31,7%), травмы головы (40,2%) и повреждения мягких тканей (27,7%).

Значение
В этом исследовании травмы, связанные с использованием электросамокатов, были обычным явлением, варьировались по степени тяжести и предполагали низкий уровень соблюдения существующих правил в отношении возраста гонщиков и низкий уровень использования шлемов.

Важность
С сентября 2017 года стоячие электросамокаты быстро стали недорогим и простым видом транспорта.Хотя существуют правила безопасной езды, установленные как компаниями, производящими электросамокаты, так и местными органами власти, общественная практика использования, а также частота и типы травм, связанных с этими электрическими скутерами, работающими стоя, неизвестны.

Объектив
Охарактеризовать травмы, связанные с использованием электросамоката в положении стоя, клинические исходы травмированных пациентов и распространенные практики использования в первом мегаполисе США, где применялась эта технология.

Дизайн, обстановка и участники
В этом исследовании серии случаев использовался ретроспективный когортный обзор медицинских карт всех пациентов с травмами, связанными с использованием электрического самоката в период с 1 сентября 2017 года по 31 августа 2018 года, в 2 городских отделениях неотложной помощи, связанных с академическим медицинским центром в Южной Калифорнии. . Все водители электросамокатов на отдельных общественных перекрестках в районе, окружающем 2 больницы, также наблюдались в течение 7-часового периода наблюдения в сентябре 2018 года.

Основные результаты и мероприятия
Частота и характеристики травм и наблюдение за обычными практиками использования гонщиками.

Результаты
Двести сорок девять пациентов (145 [58,2%] мужчин; средний [SD] возраст 33,7 [15,3] года) поступили в отделение неотложной помощи с травмами, связанными с использованием электрического самоката стоя в течение периода исследования. Двести двадцать восемь (91,6%) были травмированы как гонщики и 21 (8,4%) как гонщики. Двадцать семь пациентов были моложе 18 лет (10.8%). Десять всадников (4,4%) были задокументированы как носящие шлем, а 12 пациентов (4,8%) имели уровень алкоголя в крови выше 0,05% или были сочтены врачом в состоянии алкогольного опьянения. Частые травмы включали переломы (79 [31,7%]), травмы головы (100 [40,2%]) и ушибы, растяжения и разрывы без перелома или травмы головы (69 [27,7%]). Большинство пациентов (234 [94,0%]) были выписаны домой из отделения неотложной помощи; из 15 поступивших пациентов двое получили тяжелые травмы и были госпитализированы в реанимацию.Из 193 наблюдаемых в местном сообществе водителей электросамокатов в сентябре 2018 года 182 (94,3%) не носили шлемы.

Выводы и значимость
Травмы, связанные с использованием электросамокатов стоя, являются новым явлением и различаются по степени тяжести. В этом исследовании шлемы использовались редко, и значительная часть травм произошла у пациентов моложе 18 лет, минимального возраста, разрешенного правилами частной компании по производству скутеров. Эти результаты могут быть полезны для государственной политики в отношении использования стоячих электросамокатов.

Электросамокаты

Standing впервые появились в Санта-Монике, штат Калифорния, в сентябре 2017 года, когда компания Bird Rides, Inc., занимающаяся микромобильностью, разместила тысячи своих самокатов по всему городу. ¹ Эти самокаты сразу же завоевали популярность у гонщиков, по-видимому, благодаря простоте использования, удобству и невысокой стоимости. Скутеры обнаруживаются и разблокируются с помощью загруженного приложения для смартфона, поездки оплачиваются поминутно, и поездку можно закончить в любом месте, где выберет гонщик.Обладая максимальной скоростью 15 миль в час, ² , эти электромобили ближнего действия состоят из узкой платформы, на которой гонщик стоит одной ногой впереди другой, и тяги высотой до пояса с рулем для рулевого управления; после первоначального отталкивания одной ногой гонщики ускоряют и тормозят самокат, используя триггеры, активируемые большими пальцами.

Компании, предлагающие стоячие электросамокаты, быстро расширяются в Соединенных Штатах. Например, скутеры Lime-S доступны более чем в 60 городах США и 6 городах по всему миру, ³ , а в апреле 2018 года Bird Rides, Inc объявила о более чем 1 миллионе совершенных поездок. ⁴ Сегодня несколько крупных компаний, в том числе Bird и Lime, предлагают услуги электросамокатов без док-станции, а несколько других компаний, в том числе Uber и Lyft, недавно вышли на рынок. ⁵ Ожидается быстрый рост доступности: анализ рынка показывает, что Lime оценивается в 1,1 миллиарда долларов, а его конкурент Bird — более чем в 2 миллиарда долларов. ⁶

Первые персональные транспортеры Segway, представленные в 2001 году, были немногочисленными, дорогими в использовании, ограничивались туристическими локациями и были связаны с определенным набором травм. ⁷ Для сравнения, многие тысячи водителей теперь ежедневно используют стоячие электросамокаты на улицах США, где вместе с миллионами пешеходов и водителей. Поэтому понимание влияния роста использования скутеров на здоровье людей как никогда важно. Местные законы, касающиеся электросамокатов, различаются: в большинстве регионов запрещено ездить по тротуарам и требуется использование шлемов, ⁸ , но единого набора правил не существует, а различия в правоприменении еще больше усиливают это изменение.Приложения смартфонов для аренды скутеров требуют, чтобы гонщики заявили, что они будут соблюдать законы штата и местные законы, предъявить доказательства водительских прав, быть старше 18 лет и использовать шлем в рамках своих первоначальных пользовательских соглашений, но неясно, что степень соблюдения этих требований. Дебаты о роли более строгого регулирования электросамокатов продолжаются в таких городах, как Сан-Франциско ⁹ и Санта-Моника, Калифорния. ¹⁰ Следует отметить, что законопроект, поддерживаемый Bird, об отмене требования о шлеме для гонщиков в возрасте 18 лет и старше был недавно подписан в Калифорнии, ^{11 , 12} , демонстрируя своевременность этого вопроса, а также важность сбор доказательств для руководства политикой.

Учитывая близость нашего учреждения к тому месту, где эти электросамокаты были впервые доступны в Соединенных Штатах, у нас есть уникальная возможность описывать травмы, связанные с электросамокатами, которые были достаточно серьезными, чтобы вызвать обращение в отделение неотложной помощи в течение 1 года. Мы сообщаем о демографических и клинических характеристиках пациентов с травмами, связанными с использованием электросамокатов, которые оценивались в двух отделениях неотложной помощи нашего учреждения. Кроме того, мы провели публичные наблюдения, чтобы описать распространенные практики катания на скутерах в сообществе около двух ED.

Мы ретроспективно проанализировали деидентифицированные данные обо всех встречах с пациентами с травмами, полученными на электросамокате стоя, которые поступили в один из двух ED, связанных с Калифорнийским университетом в Лос-Анджелесе (UCLA), Медицинским центром UCLA Рональда Рейгана и Медицинским центром UCLA в Санта-Монике. Мы сообщаем сводную статистику по интересующим непрерывным и категориальным переменным. Кроме того, мы наблюдали за удобной выборкой водителей самокатов, чтобы описать распространенные практики использования стоячих электросамокатов в сообществах, окружающих наши больницы (электронное приложение в Приложении).Наблюдательный совет UCLA одобрил все аспекты этого исследования с отказом от информированного согласия пациента. Исследование было проведено с использованием Руководства по отчетности по усилению отчетности наблюдательных исследований в эпидемиологии (STROBE). ¹³

Мы определили все обращения с ЭД по поводу травм, связанных с использованием электросамоката в положении стоя у пациентов любого возраста, запросив нашу единую электронную медицинскую карту о встречах с ЭД в период с 1 сентября 2017 г. по 31 августа 2018 г., которая содержала записку врача с любым из термины «самокат», «птица» или «лайм» без учета регистра.«Двое из нас (T.K.T. и C.L.) просмотрели медицинские записи, чтобы подтвердить соответствие критериям, и исключили случаи, когда они не были связаны с травмой, связанной с использованием электрического самоката стоя. В электронном приложении в Приложении описывается наш процесс определения включения и абстракции данных, а в электронной таблице 1 в Приложении подробно описано, как категории травм были присвоены с использованием Международной классификации болезней , девятая редакция, клиническая модификация ( ICD-9-CM ) коды диагностики.

В этом описательном исследовании серии случаев мы сообщаем о пропорциях, вычисляем средние значения и стандартные отклонения для нормально распределенных данных, а также вычисляем медианы и межквартильные диапазоны для данных, которые не были нормально распределены.

Двести сорок девять пациентов (145 [58,2%] мужчин; средний [SD] возраст 33,7 [15,3] года), поступивших в отделение неотложной помощи с травмами, связанными с использованием электросамокатов стоя в течение периода исследования (рисунок; электронная диаграмма в Добавка).Демографические и случайные характеристики этих пациентов показаны в таблице 1. Большинство пациентов (152 [61,0%]) были в возрасте от 18 до 40 лет, хотя возраст варьировался от 8 до 89, а 27 пациентов (10,8%) были моложе 18 лет. Из 249 пациентов 228 (91,6%) были наездниками и 21 (8,4%) не были пешеходами (11 сбили самокат, 5 споткнулись о припаркованный скутер и 5 пытались поднять или унести неиспользуемый скутер). Большинство посещений отделения неотложной помощи (141 [56,6%]) произошло в конце полудня и вечером, с 15 до 23 часов.

Среди водителей самокатов наиболее распространенными механизмами травм были падение (183 гонщика [80,2%]), столкновение с предметом (25 гонщиков [11,0%]) и попадание движущимся транспортным средством или объектом (20 гонщиков [8,8%] ]). Только 10 гонщиков были зарегистрированы как носящие шлем, что составляет 4,4% всех гонщиков или 11,9% гонщиков, чей статус использования шлемов был задокументирован. Двенадцать пациентов (4,8%) имели задокументированную врачом интоксикацию или уровень алкоголя в крови более 0,05%.

Таблица 2 описывает оценку ED и характеристики травм пациентов с травмами, связанными с использованием электросамокатов стоя.Большинство пациентов (200 [80,3%]) получали изображения в отделении неотложной помощи, при этом наиболее распространенными исследованиями визуализации были рентгенограммы или компьютерная томография дистального отдела верхней конечности (36,5%), компьютерная томография головы (29,7%) и рентгенограммы. или компьютерная томография дистального отдела нижней конечности (20,1%). В общей сложности 8,4% пациентов прошли компьютерную томографию по протоколу травмы (голова, шейный отдел позвоночника, грудная клетка, живот и таз), что указывает на серьезную озабоченность по поводу серьезной травмы. Двести тридцать четыре пациента (94.0%) были выписаны из ИД домой.

Среди 15 пациентов (6,0%), которые были госпитализированы или переведены, 13 пациентов были помещены на пол или кушетку для наблюдения и 2 пациента в отделение интенсивной терапии (один с травматическим субарахноидальным кровоизлиянием, другой с субдуральной гематомой). Причинами госпитализации 15 поступивших пациентов были ортопедические травмы (n = 5), внутричерепное кровоизлияние (n = 5), серьезные внутрибрюшные или внутригрудные травмы (n = 3), перелом шейного отдела позвоночника (n = 1) и сотрясение мозга. (n = 1).

Наиболее частыми травмами были переломы (79 пациентов [31,7%]), травмы головы (100 [40,2%]) и ушибы, растяжения и разрывы без перелома или травмы головы (69 [27,7%]). Обычные места перелома включали дистальный отдел верхней конечности (31 [12,5%]), проксимальный отдел верхней конечности (17 [6,8%]), дистальный отдел нижней конечности (11 [4,4%]) и лицо (14 [5,6%]). Был 1 открытый перелом. Восемь пациентов (3,2%) получили процедурную седацию в отделении неотложной помощи для исправления перелома или вывиха.Девяносто пять пациентов (38,2%) получили легкую черепно-мозговую травму (черепно-мозговая травма без внутричерепного кровоизлияния или перелома черепа), а 5 пациентов (2,0%) имели внутричерепное кровоизлияние. Пять из 95 пациентов (5,3%) с незначительной травмой головы были задокументированы как носящие шлем во время инцидента, в то время как ни у одного из 5 пациентов с внутричерепным кровоизлиянием таких документов не было. У трех пациентов были травмы внутригрудных или внутрибрюшных органов, в частности ушиб легких, пневмоторакс или гемоторакс, а также повреждение селезенки.

Всего за 3 сеанса общественного наблюдения наблюдались 193 райдера на скутерах, и были отмечены следующие небезопасные практики катания: отсутствие шлема (182 гонщика [94,3%]), езда в тандеме (15 гонщиков [7,8%]) и неспособность соблюдают правила дорожного движения (18 гонщиков [9,3%]), как показано в таблице 2 Приложения. Кроме того, было замечено, что многие гонщики ехали по тротуару (51 гонщик [26,4%]), где использование скутеров запрещено.

Насколько нам известно, это первое исследование, в котором изучаются характер травм и клинические исходы пациентов, поступающих в отделение неотложной помощи после инцидентов, связанных со стоячими электросамокатами.Эта быстро развивающаяся технология является разрушительной силой в сфере перевозок на короткие расстояния, и лица, определяющие политику, стремящиеся понять связанные с этим риски и соответствующие ответные меры регулирующих органов, должны серьезно рассмотреть ее влияние на здоровье населения. Наездники разделяют дороги с быстро движущимся автомобильным движением, но, похоже, недооценивают опасности; мы обнаружили, что 94,3% наблюдаемых гонщиков в нашем сообществе не носили шлемов. Неудивительно, что травмы, связанные с использованием электросамокатов стоя, являются распространенными: 249 пациентов обратились в отделение неотложной помощи в течение 1 года в нашем исследовании 2-х отделений неотложной помощи.Для сравнения, в ретроспективном анализе, инициированном процессом обзора, мы выявили 195 посещений с травмами велосипедистов ( ICD-10, V10-V19) и 181 посещение с травмами пешеходов ( ICD-10 V00-V09) за то же время. период на 2 ED. Травмы скутера, задокументированные в этом исследовании, были в основном незначительными, но также могли быть серьезными и дорогостоящими: 6,0% пациентов были госпитализированы, а 0,8% — в отделении интенсивной терапии.

Подобно стоячим электросамокатам, персональные автовозы, выпущенные Segway, предлагали новое и удобное средство передвижения на короткие расстояния, но сопряжены с серьезным риском ортопедических и неврологических травм. ^{14 -16} Травмы, связанные с сегвеем, обычно включали переломы верхних и нижних конечностей, но некоторые из них были тяжелыми, включая зарегистрированные случаи внутричерепного кровоизлияния, требующего госпитализации в отделение интенсивной терапии. ¹⁶ Мы отметили похожие модели травм при использовании стоячих электросамокатов. Однако, в отличие от транспортеров Segway, стоячие электросамокаты могут оказать существенное влияние на здоровье населения, учитывая их низкую стоимость, популярность и доступность.

В то время как водители электросамокатов в Калифорнии должны быть не моложе 16 лет по закону штата и 18 лет по договорам аренды компании, ^{17 , 18} , мы обнаружили, что 10.8% травм, полученных на электросамокате, были у пациентов моложе 18 лет. Это говорит о том, что текущие самостоятельные правила, вводимые частными компаниями по производству электросамокатов, могут быть неадекватными. Хотя закон Калифорнии требовал использования шлемов при эксплуатации электросамокатов в течение всего периода исследования, только 4,4% травмированных скутеров носили шлемы. Недавно принятый закон Калифорнии сделает использование шлема необязательным для водителей электросамокатов старше 18 лет с 1 января 2019 г. ^{11 , 12} ; неясно, как это изменение в политике повлияет на поведение гонщиков и характер травм.

Хотя это первое, насколько нам известно, исследование травм, связанных с использованием электросамоката, для получения данных о посещениях неотложной помощи в течение всего года, наше исследование является ретроспективным и поэтому обязательно ограничивается доступными клиническими переменными. Дальнейшая работа выиграет от усилий по совершенствованию документации клиницистов по неотложной помощи в отношении соответствующих характеристик инцидентов, таких как использование шлема. Вероятно, мы недооценили количество травм, связанных с электросамокатами, по нескольким причинам.Мы исключили 74 обращения за неотложной помощью, когда предполагалось, но не ясно, что был задействован электросамокат, и мы не включили амбулаторные визиты в пункты неотложной помощи или поликлиники по поводу легких травм. Кроме того, использование и доступность самокатов быстро увеличились к концу периода нашего исследования, о чем свидетельствует тот факт, что большинство связанных травм произошло в последние месяцы исследования (см. Рисунок в приложении). Мы также не смогли оценить географические и градостроительные факторы, влияющие на частоту и тяжесть этих травм.Дальнейшая работа должна включать перспективный сбор данных и изучение влияния доступности велосипедных дорожек и ограничений скорости, которые могут повлиять на возникновение травм, связанных с использованием электросамокатов. Также было бы целесообразно охарактеризовать затраты, которые несут пациенты и система здравоохранения в результате травм, связанных с использованием электросамокатов. Это описательное исследование не смогло выявить какие-либо факторы риска травм; В будущей работе можно использовать данные частных компаний по производству скутеров для расчета показателей травматизма на основе количества поездок, пройденного расстояния и демографических характеристик пользователей скутеров.

Стоячие электросамокаты

— это новый, инновационный и быстро развивающийся вид транспорта, способный уменьшить заторы на дорогах, обеспечить доступный транспорт для жителей всех достатков и изменить то, как пассажиры добираются до дома или на работу «последней мили». Наши выводы дают представление о рисках для здоровья и безопасности населения, связанных с этим быстрорастущим видом транспорта, и обеспечивают основу для модернизации государственной политики, чтобы идти в ногу с этой тенденцией.

Принято к публикации: 29 ноября 2018 г.

Опубликовано: 25 января 2019 г. doi: 10.1001 / jamanetworkopen.2018.7381

Открытый доступ: Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями CC -По лицензии. © 2019 Триведи Т.К. и др. Открытая сеть JAMA .

Автор, ответственный за переписку : Тарак К. Триведи, доктор медицинских наук, Национальная программа стипендиатов, Калифорнийский университет, Лос-Анджелес, 1100 Glendon Ave, Ste 900, Los Angeles, CA

(tktvedi @ mednet.ucla.edu).

Вклад авторов : Доктора Триведи и Лю имели полный доступ ко всем данным в исследовании и несут ответственность за целостность данных и точность анализа данных.

Концепция и дизайн: Триведи, Антонио, Уитон, Крегер, Яп, Шригер, Элмор.

Сбор, анализ или интерпретация данных: Триведи, Лю, Антонио, Уитон, Крегер, Яп, Шригер.

Составление рукописи: Триведи, Лю, Антонио, Уитон, Крегер, Яп, Шригер.

Критический пересмотр рукописи на предмет важного интеллектуального содержания: Триведи, Лю, Уитон, Крегер, Яп, Шригер, Элмор.

Статистический анализ: Триведи, Антонио, Уитон, Шригер.

Получено финансирование: Элмор.

Административная, техническая или материальная поддержка: Триведи, Шригер.

Надзор: Schriger, Elmore.

Раскрытие информации о конфликте интересов: Не сообщалось.

Финансирование / поддержка: Доктора Триведи и Лю были поддержаны Национальной программой стипендиатов Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе в Медицинской школе Дэвида Геффена при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. Доктора Триведи и Лю поддерживаются Академическим отделением VA в рамках программы VA / National Clinician Scholars Program. Время доктора Шригера было частично поддержано грантом Фонда Кореина.

Роль спонсора / спонсора: Спонсоры не играли никакой роли в разработке и проведении исследования; сбор, управление, анализ и интерпретация данных; подготовка, рецензирование или утверждение рукописи; и решение представить рукопись для публикации.

Заявление об ограничении ответственности: Содержание не отражает точку зрения Министерства по делам ветеранов США или правительства США.

13. фон Эльм
Э, Альтман
Д.Г., Эггер
М, Покок
SJ, Gøtzsche
ПК, Vandenbroucke
JP; Инициатива STROBE. Заявление «Укрепление отчетности по наблюдательным исследованиям в эпидемиологии» (STROBE): руководство по отчетности по наблюдательным исследованиям. Ланцет . 2007; 370 (9596): 1453-1457.DOI: 10.1016 / S0140-6736 (07) 61602-XPubMedGoogle ScholarCrossref

Органы управления и электрическое оборудование — Аварийный вентилятор MIT

Обновлено 25 марта 2020 г.

В этом разделе дается описание архитектуры системы, стратегии управления и лежащей в основе логики. Любая вентиляция требует наличия постоянного врача для титрования параметров в ответ на прямое наблюдение за физиологией пациента. Самые ранние успешные аппараты ИВЛ имели ограниченные параметры, и мы стремимся воспроизвести это со спецификой COVID-19.

Мешки Амбу

легко доступны и представляют собой удобное средство для подсоединения к интубированному пациенту и проведения вентиляции. Однако:

Мешки Амбу имеют ограниченные меры безопасности, кроме отрывного клапана для сброса давления и ПДКВ, устанавливаемого вручную. Любая конструкция аппарата ИВЛ должна включать измерение давления и активный мониторинг как пикового, так и плато давления. Пиковое давление, превышающее 40 см H ₂ O (или давление, установленное чуть ниже давления выталкивания выбранного мешка), должно вызывать срабатывание сигнализации.

Все решения принимаются исходя из соображений безопасности и минимизации сложности, что иногда означает пропуск функций. Пожалуйста, обратитесь к другим нашим документам для получения дополнительной информации об этих компромиссах.

Это живой дизайн, который будет обновляться по мере того, как мы будем получать больше информации и извлекать уроки из текущего тестирования.

Режимы

В интересах простоты и удобства использования наша система-прототип имеет только два режима работы:

Режим 1 — Контроль объема (VC) — выбранные врачом дыхательные пути автоматически подаются с постоянной скоростью, с мониторингом давления только в целях безопасности.VC подходит только для седативных и парализованных пациентов. Дыхательный объем, ударов в минуту и ​​I: E устанавливаются в соответствии с клиническими рекомендациями.

Mode 2 — Assist Control (AC) — Когда пациент пытается вдохнуть, датчик давления обнаруживает падение давления, и аппарат начинает сжимать мешок, чтобы помочь вдоху. (Поскольку компрессия запускается дыханием пациента, аппарат будет работать синхронно с естественным дыханием пациента.) В режиме переменного тока желаемый BMP устанавливается медленнее, чем ожидаемая частота дыхания пациента.Это устанавливает таймер, который сбрасывается каждый раз, когда пациент делает самостоятельный вдох. Если таймер истекает, система инициирует вдох.

Активация вспомогательного управления должна вызывать тревогу, указывающую на то, что пациент не дышит самостоятельно.

Внимание! Вспомогательное управление еще не тестировалось на модели свиньи из-за дополнительной сложности и режимов отказа.

Управляемые параметры

1. Дыханий в минуту (BPM)
2. Дыхательный объем (TV)
3. Отношение вдоха к выдоху (I: E)
4. Давление срабатывания (активно только в режиме переменного тока)

Ресурсы

Обращаем ваше внимание на следующую информацию:

Оценка требуемой мощности двигателя, подтвержденная стендовыми испытаниями
Минимальная архитектура электрического оборудования
Стратегия управления на высоком уровне
Принципиальная схема
Эксплуатация
Измерение давления
Список реализованных аварийных сигналов

Носимая мультимодальная система сбора биосигналов для потенциально критических и экстренных случаев

Для отделений неотложной помощи или интенсивной терапии (ОИТ) пациентам с неясным сознанием или нестабильной гемодинамикой часто требуется агрессивный мониторинг с помощью нескольких мониторов.Сложные трубопроводы или трубопроводы увеличивают нагрузку на пациентов и создают неудобства для медицинского персонала. В настоящее время многие коммерческие устройства предоставляют соответствующие функции. Однако большинство устройств измеряют только один биологический сигнал, что может увеличить бюджет пользователей и затруднить удаленную интеграцию. В этом исследовании мы разрабатываем носимое устройство, которое объединяет электрокардиографию (ЭКГ), электроэнцефалографию (ЭЭГ) и кислородные аппараты крови для медицинских приложений с надеждой, что оно может быть применено в будущем.Мы разрабатываем интегрированную систему регистрации нескольких биосигналов на основе модульной конструкции. Разработанная система отслеживает и записывает сигналы ЭЭГ, ЭКГ и периферической сатурации кислорода (SpO ₂ ) для медицинских целей одновременно в одной среде. Мы используем преобразователь логических уровней для подключения разработанного модуля ЭЭГ (BR8), модуля ЭКГ и модуля SpO ₂ к микроконтроллеру (Arduino). Затем модульные данные плавно кодируются и декодируются посредством согласованного заполнения байтов служебных данных (COBS).Разработанная система прошла симуляционные испытания и показала исправное функционирование всех модулей и подсистем. В будущем функциональные возможности предлагаемой системы могут быть расширены за счет дополнительных модулей для поддержки различных приложений экстренной помощи или интенсивной терапии.

1. Введение

Мониторинг биосигналов становится все более важным в современном здравоохранении и управлении здравоохранением, особенно в отделениях неотложной помощи или интенсивной терапии (ОИТ) [1–3]. Пациентам с неясным сознанием или нестабильной гемодинамикой часто требуется агрессивное наблюдение с использованием нескольких мониторов.Этот тип мониторинга не только используется для понимания текущих физиологических изменений в организме, но также обеспечивает потенциальный способ прогнозирования возникновения конкретных сбоев (например, инсульта или сердечного приступа) [4]. Биосигналы регистрируют биологическое событие (например, биение сердца или сокращение мышцы) как в пространстве, так и во времени. Электрическая, химическая и механическая активность, происходящая во время этого биологического события, часто порождает сигналы, которые можно измерить и проанализировать [5]. Таким образом, биосигналы содержат полезную информацию, которая может быть использована для понимания основных физиологических механизмов конкретного биологического события или системы и может быть полезна для медицинской диагностики [6, 7].Эти сигналы можно получить разными способами [5, 6, 8]. Многие разработанные продукты объединили различные периферические измерения (частота сердечных сокращений (ЧСС), уровень проводимости кожи и т. Д.) В одной актиграфии для здравоохранения [9, 10]. Однако очень немногие исследования или продукты сочетают эти периферические активности с центральными биологическими изменениями, такими как деятельность мозга (электроэнцефалография (ЭЭГ), гемодинамика и т. Д.) [11–13].

Более того, недавние разработки показали, что множественные биологические сигналы могут обеспечить более высокую точность с точки зрения определения характеристик человека [14, 15] или диагностики различных заболеваний [16].Биологические сигналы у живых существ — это любой сигнал (электрический или неэлектрический), который можно постоянно измерять и контролировать, чтобы предоставить информацию о нескольких различных системах в организме [17]. Например, ЭЭГ можно использовать для оценки заболеваний головного мозга, дегенеративных заболеваний, воспалений, эпилепсии и нарушений сна [18–22].

Кроме того, электрокардиография (ЭКГ) может использоваться для наблюдения за сердечным поведением и для выявления аритмии, желудочковой гипертрофии предсердий, инфаркта миокарда, ишемии миокарда и других заболеваний [23].Он может отражать степень поражения миокарда и структуру предсердий и желудочков [24, 25]. Недавно насыщение кислородом (SpO ₂ ) в сочетании с ЭКГ использовалось для выявления стеноза или окклюзии артериовенозной фистулы / трансплантата, прогрессирования артериосклероза и аритмии [25]. SpO ₂ — это показатель количества гемоглобина, переносящего кислород, в крови по отношению к количеству гемоглобина, не переносящего кислород [26–29]. Организму требуется определенный уровень кислорода в крови для эффективного функционирования [26, 28, 30].Фактически, очень низкие уровни SpO ₂ могут привести к серьезным симптомам [26]. Схема кондиционирования ЭКГ используется для проверки измеренного сигнала ЭКГ. Для косвенного измерения уровня SpO ₂ подключают пульсовой оксиметр с пальцевым датчиком, а затем одновременно получают уровень ЧСС и SpO ₂ [31, 32].

Следовательно, существует острая необходимость в разработке интегрированной системы, которая может записывать несколько биосигналов одновременно для медицинских приложений.В этом исследовании мы разрабатываем мультибиологическую интегрированную систему мониторинга, которая может собирать и обрабатывать несколько биосигналов (таких как ЭЭГ, ЭКГ, SpO ₂ и сигналы ЧСС) одновременно. Кроме того, разработанная система может передавать интегрированные биологические данные по беспроводной сети на смартфон или ПК и контролировать ЭЭГ, ЭКГ, SpO _2, и информацию о ЧСС в режиме реального времени. Большинство традиционных систем получают данные отдельно и из разных мест на теле. Кроме того, сложные трубопроводы или трубопроводы увеличивают нагрузку на пациентов и создают неудобства для медицинского персонала.Напротив, мы разрабатываем интеллектуальную сенсорную систему, которая упрощает объединение сенсоров за счет запечатывания электроники в единую форму. На этот дизайн меньше влияют артефакты движения. В будущем эта опция предоставит пациентам гибкость и предоставит врачам доступ к физиологическим данным в режиме реального времени. Более того, концепция модульной конструкции (функциональное разделение на дискретные и масштабируемые модули) скоро будет применена к этой системе, чтобы расширить количество возможных измерений и установить отраслевые стандарты.

2. Материалы и методы

2.1. Архитектура системы

Целью данного исследования является разработка системы регистрации биосигналов, которая может синхронно измерять несколько биосигналов (архитектура системы показана на рисунке 1 (а)). Система состоит из трех частей: модуля записи, микроконтроллера и онлайн-интерфейса. Ядром системы является Arduino Mega 2560, которая имеет следующие характеристики: (1) однокристальный микроконтроллер с открытым исходным кодом, использующий однокристальную микросхему Atmel AVR; (2) программное обеспечение с открытым исходным кодом; (3) аппаратная платформа, встроенная в простую интерфейсную панель ввода / вывода; и (4) использование языка C для разработки среды.Биосигналы получают отдельные связанные модули: (1) модуль ЭЭГ: BR8; (2) модуль ЭКГ: AD8232; и (3) модуль SpO ₂ : MAX30100.

2.2. Система регистрации сигналов ЭЭГ

Архитектура системы регистрации сигналов ЭЭГ показана на рисунке 1 (b). Сигналы ЭЭГ сначала усиливаются двумя схемами аналогового усилителя, а затем отправляются в аналого-цифровой преобразователь (АЦП) (ADS1298) для выборки. Цифровые сигналы, преобразованные АЦП, передаются на блок микроконтроллера (MSP430) через последовательный периферийный интерфейс (SPI).После кодирования сигналов с помощью MSP430 необработанные данные ЭЭГ отправляются на другие приемные устройства через RS-232 для дальнейшего анализа или применения.

2.2.1. Внешняя активная схема

На первом этапе INA333 имеет высокий входной импеданс (100 ГОм) и высокий коэффициент подавления синфазного сигнала (CMRR) (100 дБ). Эти факторы делают INA333 подходящим для модульной конструкции интегрированной системы.

Передаточная функция этой конструкции следующая:

В этой схеме устанавливается коэффициент усиления усилителя.Амплитуда предусилителя установлена ​​на 7,8 В / В, а частота среза составляет 0,103 Гц. Таким образом, схема обеспечивает высокую производительность на первом этапе, как показано на рисунке 2 (а) (схема инструментального усилителя). На втором этапе OPA2333 имеет низкое напряжение смещения (10 µ В), низкий ток покоя (17 µ A), отличный CMRR (130 d B) и маломощный операционный усилитель. На этом этапе OPA2333 используется как полосовой фильтр. Схема фильтра верхних частот второго порядка показана на рисунке 2 (б).

Сигнал ЭЭГ фильтруется фильтром верхних частот второго порядка с частотой среза 0,108 Гц на втором этапе. Коэффициент усиления фильтра высоких частот установлен на 174 В / В. Передаточная функция разработанной схемы фильтра верхних частот следующая:

2.2.2. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

В блоке АЦП ADS1298 объединяет 8 каналов дельта-сигма АЦП с высоким разрешением (24 бита) и обеспечивает высокую скорость передачи данных (32 тыс. Выборок в секунду). ADS1298 обычно используется для мониторинга ЭКГ и ЭЭГ, как показано в таблице 1.

общий коэффициент усиления 9 примерно 1,357 В / В, а шум ниже 0.108 Гц отфильтровывается. Усиленные и отфильтрованные сигналы ЭЭГ оцифровываются блоком АЦП (ADS1298). В общей сложности 8-канальные активные цепи работают при токе приблизительно 2,8 мА с источником питания 3 В постоянного тока. Подробная информация об активных цепях представлена ​​в таблице 1.

2.2.3. Микроконтроллер: MSP430

После завершения оцифровки блок микроконтроллера (MSP430F5522, Texas Instruments, США) принимает цифровые сигналы. MSP430 включает в себя 16-битный ЦП RISC, периферийные устройства, 10 КБ SRAM и 128 КБ флэш-памяти.Выделенная встроенная логика эмуляции находится на самом устройстве и доступна через Joint Test Action Group (JTAG) без дополнительных системных ресурсов. Для АЦП установлена ​​частота дискретизации 500 выборок в секунду.

MSP430 обрабатывает сигналы ЭЭГ и передает их через универсальный асинхронный интерфейс приемника / передатчика (UART) на плату Arduino. Наконец, данные ЭЭГ и другие биосигналы одновременно отображаются на экране и сохраняются в компьютере [8, 33].

2.3. Модуль ЭКГ

AD8232 — это сигнальный модуль для приложений измерения ЭКГ. Он предназначен для извлечения, усиления и фильтрации небольших биосигналов в шумных условиях [34]. AD8232 выбран потому, что он имеет лучшее выходное сопротивление и коэффициент усиления. Для фильтра верхних частот используется двухполюсный фильтр верхних частот, а для фильтра нижних частот — двухполюсный фильтр нижних частот Саллена – Ки [34]. AD8232 выпускается в 20-выводном корпусе LFCSP размером 4 мм × 4 мм. Все характеристики делают AD8232 пригодным для использования в интегрированной системе.

2.4. SpO

₂ Модуль

Используемый модуль SpO ₂ , MAX30100, представляет собой встроенный датчик пульсовой оксиметрии и мониторинга ЧСС. Он сочетает в себе два светодиода, фотодетектор, оптимизированную оптику и малошумящую аналоговую обработку сигналов для обнаружения сигналов пульсовой оксиметрии и ЧСС. MAX30100 работает с источниками питания от 1,8 В до 3,3 В [35] и может упростить конструкцию схемы, уменьшить занимаемую системой площадь, а также сократить время разработки и энергопотребление системы; следовательно, он подходит для системы [35].

2,5. Блок микроконтроллера

Arduino использует программную и аппаратную платформу с открытым исходным кодом и обеспечивает простой интерфейс ввода-вывода. Он также поддерживает среды разработки, такие как Java и C. В ходе эксперимента мы подключили различные модули к Arduino Mega 2560. Плата Arduino может принимать входное напряжение от 7 до 12 В. Кроме того, она может выводить 3,3 В и 5 В для предоставляет различные физиологические модули и имеет достаточное количество контактов ввода / вывода, что упрощает интеграцию многих физиологических сигнальных модулей.

Arduino Mega 2560 — это плата микроконтроллера на базе ATmega2560. Он имеет 54 цифровых контакта ввода / вывода (15 из которых могут использоваться как выходы ШИМ), 16 аналоговых входов, 4 UART (аппаратные последовательные порты), кварцевый генератор 16 МГц, соединение USB и разъем питания. Он содержит все необходимое для поддержки микроконтроллера и просто требует подключения к компьютеру с помощью кабеля USB или загрузки с помощью адаптера переменного / постоянного тока или аккумулятора.

2.6. Подключение BR8 к Arduino: преобразователь логического уровня

Плата Arduino обычно работает при 5 В, но MSP430, используемый в нашей системе ЭЭГ, представляет собой микроконтроллер, работающий на 3.3–3,7 В. Если подключен TX / RX, он легко изнашивает или даже перегревает систему MSP430 (Рисунок 2 (c)). Между двумя системами для преобразования напряжения используется преобразователь логического уровня (рисунок 2 (d)).

Принцип этой системы прост. Когда токовый терминал (с платы Arduino) имеет вход VL, равный 5 В, транзистор не проводит, а выходной сигнал VH (на MSP430) составляет 3,3 В. И наоборот, когда вход VL внешнего интерфейса равен 0. V, транзистор включен, и выходной сигнал VH также равен 0 В; таким образом, напряжение может быть преобразовано до уровня, подходящего для различных систем.В сочетании с преобразователем логического уровня амплитудное напряжение передачи MSP430 (рисунок 3 (a)) изменяется с 3,28 В до 4,8 В, поскольку оно становится размахом напряжения приема платы Arduino (рисунок 3). (б)). Кроме того, размах напряжения передачи платы Arduino изменяется с 4,8 В до 3,28 В, поскольку он становится размахом приема MSP430.

Согласованная вставка байтов заголовка (COBS) — это алгоритм кодирования цифровых пакетов для достижения эффективного и надежного кадрирования пакетов.Он использует ноль в качестве определенного байта, который вставляется в пакет в качестве разделителя. Когда появляется нулевой байт данных, операция заменяет нулевые байты ненулевым значением. Следовательно, нулевые данные отсутствуют в пакете и неправильно интерпретируются как граница пакета (показано в таблице 2). Этот метод позволяет получателю пакетов данных быстро и эффективно восстанавливать пакет данных до его исходной формы для эффективной и безошибочной передачи.

Данные, передаваемые с MSP430 на плату Arduino, кодируются с использованием COBS.Чтобы интегрировать разные сигналы от каждого модуля, пакеты необходимо декодировать в исходные данные. После декодирования пакетов служебный байт и байт-разделитель удаляются, а нулевое значение уменьшается, как показано на рисунке 3 (c).

3. Результаты и обсуждение

3.1. Результат теста ЭЭГ

Эксперименты, представленные в этой статье, были одобрены институциональным наблюдательным советом (IRB) Национального университета Цзяо Тунг (NCTU-REC-106-057) и следовали правилам Хельсинкской декларации.В тесте сигнала ЭЭГ мы используем формальный генератор тестового сигнала ЭЭГ для имитации сигнала фиксированной частоты (500 мк В, синусоида 2 Гц) для тестирования. Основные сигналы оформляются в виде пакета через модуль BR8 и передаются на плату Arduino. Затем плата Arduino восстанавливает пакет до исходной формы сигнала через UART. Конструкция предлагаемой системы успешно проходит тест моделирования ЭЭГ и получает сигнал ЭЭГ того же качества, что и сигнал, полученный при подключении к модулю ЭЭГ (BR8).

3.2. Результат теста ЭКГ

В независимом тесте ЭКГ мы используем UART для подключения AD8232 к плате Arduino через сигнальные линии TX / RX для получения данных измерений в ходе экспериментов. Затем плата Arduino систематизирует результаты в данные для передачи на компьютер следующим образом. Электроды сгруппированы вместе, чтобы наблюдать за деятельностью сердца под разными углами. Типичный сигнал ЭКГ можно четко увидеть на рисунке 4 (а). Также можно увидеть PQRS и менее очевидные волны T .

3.3. SpO

₂ Результат теста

В отличие от AD8232, MAX30100 использует I ² C и плату Arduino для передачи данных. Через две сигнальные линии SCL и SDA, подключенные к плате Arduino, после запуска процесса активируется красный светодиод на MAX30100, указывая на нормальную работу. Красный светодиод играет важную роль в измерении данных по содержанию кислорода в крови.

Во время измерения мы нажимаем указательным пальцем на красный светодиод, позволяя свету проходить через палец, а отраженные лучи отслеживаются приемником.Сигнал, принимаемый приемником, анализируется как на сигнал переменного тока, так и на сигнал постоянного тока. MAX30100 может не только измерять концентрацию кислорода в крови, но и рассчитывать ритм. На рисунке 4 (б) показаны результаты передачи SpO2 на компьютер.

Данные на рисунке обновляются примерно каждую секунду. Мы проводим простой тест: сначала объект измеряется в спокойном состоянии, затем субъект поднимается по лестнице на восьмой этаж и снова измеряется. Простое сравнение показывает, что сердечный ритм значительно улучшается после подъема по лестнице.Нормальные показатели кислорода в крови взрослого человека колеблются от 94% до 100%.

3.4. Тест графического интерфейса пользователя

Для мониторинга разнообразных биомедицинских сигналов мы должны разработать интегрированный интерфейс, который может одновременно отображать результаты мониторинга ЭЭГ, ЭКГ и SpO. ₂ . В этом исследовании мы используем MATLAB для достижения нашей цели. Мощные функции MATLAB предоставляют нам интерфейс формы сигнала и коллекцию пакетов данных из COM-порта. Собранные данные легко хранить и использовать в последующих расчетах.В эксперименте мы используем интерфейс для отображения сигналов ЭЭГ и ЭКГ в реальном времени, уровня кислорода в крови и ЧСС. С помощью самого MATLAB мы наблюдаем усиление отдельных сигналов и сохраняем их в конце измерения. Данные для каждого эксперимента доступны для последующего просмотра.

3.5. Онлайн-демонстрация интегрирующей системы

В тесте интеграционного интерфейса испытуемый носит все датчики каждого модуля, включая четыре канала ЭЭГ от BR8, три электрода от AD8232 и один канал SpO ₂ от MAX30100 (рис. 5).Четыре электрода ЭЭГ помещаются на лоб (рисунки 5 (a) и 5 ​​(b)), три электрода ЭКГ помещаются на грудь (рисунок 5 (c)), а палец пациента помещается на MAX30100 для измерения SpO2 ( Рисунок 5 (в)). По окончании процедуры подготовки субъект начинает одновременно измерять сигналы ЭЭГ, ЭКГ и SpO2. Полученные нами результаты представлены в интегрированном интерфейсе, показанном на рисунке 5 (d). Каналы с первого по четвертый — это сигналы, полученные от четырех электродов измерения ЭЭГ.Пятый канал — это сигнал ЭКГ, измеренный вышеупомянутыми тремя электродами. Шестой и седьмой каналы — это сигналы HR и SpO ₂ . В эксперименте мы просим испытуемого закрыть глаза примерно на 10 секунд, а затем быстро моргать в течение примерно 10 секунд. Как показано, в течение примерно 67–75 секунд сигнал ЭЭГ имеет плавную форму волны, которая представляет мозговую волну закрытого глаза. Между 75 и 85 секундами каждый пик представляет собой мигание глаз (рис. 6 (а)).Затем, после увеличения сигнала ЭКГ, мы наблюдаем, что каждый полный цикл сердечного ритма представляет собой волну PQRST (рисунок 6 (b)). Наконец, значения ЧСС и SpO2 находятся в пределах нормы (Рисунок 6 (c)).

4. Выводы

В этом исследовании была разработана система регистрации нескольких биосигналов, основанная на модульной конструкции, которая объединяет модули ЭЭГ, ЭКГ и SpO ₂ для медицинских приложений. Данные от этих трех модулей передаются в блок микроконтроллера, плату Arduino, через разработанный преобразователь логических уровней.Плата Arduino использует COBS для одновременного декодирования данных и отправки их вместе в настраиваемый графический пользовательский интерфейс для представления почти в реальном времени в среде MATLAB, которая способна получать и визуализировать данные в реальном времени и предоставлять данные для автономного анализа. Эта система прошла все тесты моделирования сигналов и работала, как и предполагалось, применительно к реальному человеку. Модульная конструкция обеспечивает высокую гибкость интегрированной системы и позволяет успешно комбинировать наш модуль ЭЭГ с другими коммерческими измерительными устройствами на общей платформе Arduino.В будущем мы заменим наш микроконтроллер на более продвинутый микроконтроллер (например, Arduino Zero), чтобы увеличить скорость передачи данных. Это улучшение может помочь в измерении различных биосигналов (например, электромиографии) или каналов модуля ЭЭГ в этой системе для полного мониторинга состояния здоровья человека. Кроме того, Wi-Fi / Bluetooth будет поддерживать мобильные платформы, чтобы повысить удобство использования и применения. Мы ожидаем, что эта система сбора нескольких биосигналов будет использоваться в различных реальных медицинских приложениях, например, в условиях неотложной помощи или в отделениях интенсивной терапии, а также для улучшения качества жизни людей.

Доступность данных

Данные будут предоставлены по запросу через соответствующего автора этой статьи.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Эта работа была частично поддержана Австралийским исследовательским советом (ARC) в рамках грантов на открытие DP180100670 и DP180100656. Исследование также частично спонсировалось Исследовательской лабораторией армии и проводилось в соответствии с номерами Соглашений о сотрудничестве.W911NF-10-2-0022 и W911NF-10-D-0002 / TO 0023. Это исследование было частично поддержано Министерством науки и технологий Тайваня посредством финансовой поддержки в рамках грантов №№. 107-2221-E-400-002-MY3, 107-3111-Y-043-012, 108-2221-E-400-003-MY3, 108-2221-E-009-120-MY2, 109-2221- E-009-050-MY2 и 109-2314-B-400-037; Национальными научно-исследовательскими институтами здравоохранения Тайваня в рамках грантов № NHRI-EX108-10829EI, NHRI-EX109-10829EI и NHRI-EX110-10829EI; и грантами S&T от Центрального правительства Тайваня под номерами грантов.106-0324-01-10-05, 107-0324-01-19-02, 108-0324-01-19-06, 109-EC-17-A-22-1650 и 110-EC-17-A -22-1650.

Качественный анализ рисков систем управления противовыбросовым превентором для обеспечения доступности | Конференция и выставка SPE / IADC по бурению

Реферат

Многие из сверхглубоководных буровых установок последнего поколения включают в себя средства управления аварийным противовыбросовым превентором (противовыбросовым превентором), иногда называемые системами вторичного вмешательства. Такие системы представляют собой последнюю линию обороны в ограничении колодца.Если это будет необходимо или невозможно, результат может иметь катастрофические последствия для окружающей среды и человека.

Основываясь на установках, которые эксплуатируются в течение многих лет, эти возможности варьируются по функциональности и назначению, от предоставления альтернативных средств для работы функций противовыбросового превентора в случае полной потери основной системы управления до оказания помощи персоналу во время аварий с неизбежным оборудованием. отказ или проблемы с контролем скважины. Они могут приводиться в действие автоматически или вручную и использовать компоненты основной системы управления противовыбросовым превентором или быть полностью независимыми.При таком количестве перестановок, сколько было построено буровых установок, понимание возможностей и ограничений, существующих на конкретной буровой установке, имеет решающее значение для оценки рисков, связанных с программой бурения.

Хотя в настоящее время нет стандартных терминов, используемых для описания основных атрибутов систем, в этом документе рекомендуются определения и термины для общего понимания. Затем определенная терминология используется для сравнения и сопоставления параметров системы, определения различных сильных и слабых сторон системы для использования при анализе рисков.

Затем будут обсуждены возможные усовершенствования существующих систем аварийного управления, а также их преимущества и ожидаемые затраты. Наконец, в документе будут рекомендованы передовые методы для операций с заякоренной буровой установкой и для операций с использованием DP (динамическое позиционирование).

Введение

Систематический анализ аварийных систем управления может начаться только с согласования критических параметров на основе общей терминологии. С этой отправной точки можно определить лучшие системы и практики, а также рекомендуемые возможности, которые могут повысить эффективность этих систем.

Критические проблемы с производительностью зависят от двух факторов — типа системы управления (гидравлическая или мультиплексная) и метода удержания станции (закрепленная или DP). Следовательно, предлагаются четыре лучшие отраслевые системы и практики, основанные на возможных изменениях этих проблем.

Наиболее важные элементы хорошо спроектированной системы вторичного вмешательства были определены следующим образом:

• Быстрое реагирование

• Достаточная мощность

• Независимость от первичной системы (общность)

• Экологически независимая

• Автоматическая активация при потере гидравлической и электрической мощности в подводной трубе

• Работает при наличии шлейфа грязи или шума

• Содержит хорошо, если LMRP (нижний блок морского стояка) случайно отсоединился и выбил скважину

• Ручное закрепление непроточная скважина

Соответственно, возможности системы оценивались по этим критериям.

Краткое изложение

Для буровых установок с системой управления мультиплексным противовыбросовым превентором, работающей в режиме DP, рекомендуемая система — это то, что определено в данном документе как аварийная система, с предлагаемыми улучшениями, указанными в разделе рекомендуемых улучшений ниже, чтобы дополнить ее. Для этого типа системы управления, работающей в закрепленном режиме, система EDS (система аварийного отключения) и системы автоматического отключения могут быть исключены или отключены. В обоих случаях потребуется ROV (дистанционно управляемое транспортное средство), чтобы вручную заблокировать непроточную скважину.

Для буровых установок с гидравлическими системами управления рекомендуется добавить контур автоматического сдвига, чтобы обеспечить автоматическое закрытие скважины в случае случайного разблокирования LMRP. Опять же, для защиты непроточной скважины потребуется ROV.

Датчики | Бесплатный полнотекстовый | Централизованная и децентрализованная система экстренного торможения на основе комбинации датчиков

Вклад авторов

Концептуализация, A.D. и V.P .; Data curation, AD; Формальный анализ, А.Д. и В.П.; Методология, A.D. и V.P .; Администрация проекта, В.П .; Ресурсы, A.D. и V.P .; Программное обеспечение, A.D .; Надзор, В.П .; Валидация, A.D., V.P. и M.N.H .; Визуализация, A.D. и M.N.H .; Письмо — черновик, А.Д. и В.П .; Написание — просмотр и редактирование, A.D., V.P. и M.N.H. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Рисунок 1.
Архитектура OCSF.

Рисунок 1.
Архитектура OCSF.

Рисунок 2.
Архитектура ODSF.

Рисунок 2.
Архитектура ODSF.

Рисунок 3.
Блок-схема YOLOv3.

Рисунок 3.
Блок-схема YOLOv3.

Рисунок 4.
Сетевая архитектура YOLOv3.

Рисунок 4.
Сетевая архитектура YOLOv3.

Рисунок 5.
Блок-схема алгоритма DBSCAN.

Рисунок 5.
Блок-схема алгоритма DBSCAN.

Рисунок 6.
Облако точек LiDAR: точки, отличные от зеленого, представляют кластеры с высокой плотностью.

Рисунок 6.
Облако точек LiDAR: точки, отличные от зеленого, представляют кластеры с высокой плотностью.

Рисунок 7.
Граничные рамки, нарисованные вокруг кластеров высокой плотности в облаке точек LiDAR с использованием DBSCAN.

Рисунок 7.
Граничные рамки, нарисованные вокруг кластеров высокой плотности в облаке точек LiDAR с помощью DBSCAN.

Рисунок 8.
Блок-схема внедрения UKF.

Рисунок 8.
Блок-схема внедрения UKF.

Рисунок 9.
Граничная рамка 3D-объекта проецируется в соответствующее 2D-пространство.

Рисунок 9.
Граничная рамка 3D-объекта проецируется в соответствующее 2D-пространство.

Рисунок 10.
Описание рамки для обнаруженного объекта в 2D пространстве.

Рисунок 10.
Описание рамки для обнаруженного объекта в 2D пространстве.

Рисунок 11.
Камера (зеленый ограничивающий прямоугольник) и преобразованный ограничивающий прямоугольник LiDAR (желтый) наложены в 2D-пространство.

Рисунок 11.
Камера (зеленый ограничивающий прямоугольник) и преобразованный ограничивающий прямоугольник LiDAR (желтый) наложены в 2D-пространство.

Рисунок 12.
Результат слияния сенсоров в контрастной среде.

Рисунок 12.
Результат слияния сенсоров в контрастной среде.

Рисунок 13.
Вывод слияния датчиков в ярко освещенной среде.

Рисунок 13.
Вывод слияния датчиков в ярко освещенной среде.

Рисунок 14.
Вывод слияния сенсоров в ярко освещенной среде, когда целевые объекты находятся на расстоянии.

Рисунок 14.
Вывод слияния сенсоров в ярко освещенной среде, когда целевые объекты находятся на расстоянии.

Рисунок 15.
Блок-схема функциональности EBA.

Рисунок 15.
Блок-схема функциональности EBA.

Рисунок 16.
Безопасный сценарий для EBA.

Рисунок 16.
Безопасный сценарий для EBA.

Рисунок 17.
Безопасный сценарий обнаружен OCSF.

Рисунок 17.
Безопасный сценарий обнаружен OCSF.

Рисунок 18.
Небезопасный сценарий для EBA.

Рисунок 18.
Небезопасный сценарий для EBA.

Рисунок 19.
OCSF обнаружил небезопасный сценарий.

Рисунок 19.
OCSF обнаружил небезопасный сценарий.

Рисунок 20.
«Безопасный» сценарий, обнаруженный EBA, управляемым OCSF.

Рисунок 20.
«Безопасный» сценарий, обнаруженный EBA, управляемым OCSF.

Рисунок 21.
Небезопасный сценарий, обнаруженный EBA, управляемым OCSF (идентификаторы объектов отображаются над ограничивающими рамками 3D).

Рисунок 21.
Небезопасный сценарий, обнаруженный EBA, управляемым OCSF (идентификаторы объектов отображаются над ограничивающими рамками 3D).

Рисунок 22.
Небезопасный сценарий, обнаруженный EBA, управляемым OCSF (идентификаторы объектов отображаются над ограничивающими рамками 3D).

Рисунок 22.
Небезопасный сценарий, обнаруженный EBA, управляемым OCSF (идентификаторы объектов отображаются над ограничивающими рамками 3D).

Рисунок 23.
Небезопасный сценарий, обнаруженный EBA, управляемым ODSF (идентификаторы объектов отображаются над ограничивающими рамками 3D).

Рисунок 23.
Небезопасный сценарий, обнаруженный EBA, управляемым ODSF (идентификаторы объектов отображаются над ограничивающими рамками 3D).

Рисунок 24.
Безопасный сценарий, обнаруженный EBA, управляемым ODSF (идентификаторы объектов отображаются над ограничивающими рамками 3D).

Рисунок 24.
Безопасный сценарий, обнаруженный EBA, управляемым ODSF (идентификаторы объектов отображаются над ограничивающими рамками 3D).

Рисунок 25.
Безопасный сценарий, обнаруженный EBA, управляемым ODSF (идентификаторы объектов отображаются над ограничивающими рамками 3D).

Рисунок 25.
Безопасный сценарий, обнаруженный EBA, управляемым ODSF (идентификаторы объектов отображаются над ограничивающими рамками 3D).

Таблица 1.
Классификация методов слияния сенсоров.

Таблица 1.
Классификация методов слияния сенсоров.

Таблица 2.
Декартовы координаты двухмерной ограничительной рамки с верхним левым углом A (x, y), высотой h и шириной w.

Таблица 2.
Декартовы координаты двухмерной ограничительной рамки с верхним левым углом A (x, y), высотой h и шириной w.

Таблица 3.
Декартовы координаты трехмерной ограничительной рамки.

Таблица 3.
Декартовы координаты трехмерной ограничительной рамки.

z1)

Таблица 4.
Описание узлов ROS для OCSF и ODSF.

Таблица 4.
Описание узлов ROS для OCSF и ODSF.

на данных камеры

Таблица 5.
Частота кадров для нескольких видео для EBA на основе OCSF и ODSF.

Таблица 5.
Частота кадров для нескольких видео для EBA на основе OCSF и ODSF.

густонаселенный город

20579 20579

0

0

0

Таблица 6.
Профилирование времени для EBA с OCSF.

Таблица 6.
Профилирование времени для EBA с OCSF.

2