基于瑞士奶酪理論的電力設施保護策略探討

孫廣通，卞佳音，孫嘉興，盧 海，孔令廣，張夏言

(廣東電網(wǎng)有限責任公司廣州供電局，廣東 廣州 510620)

0 引言

在電力系統(tǒng)中，電力線路負責聯(lián)絡發(fā)電廠、變電站和用戶等系統(tǒng)節(jié)點，起到電能傳輸和分配的作用，主要種類包括架空線路和電纜線路。供電企業(yè)作為電力線路的產(chǎn)權運營責任單位，應采取有效措施做好電力線路的日常運維工作，及時排除外界危險有害因素的干擾，確保電力線路維持良好的外部運行環(huán)境。

由于電力線路架設或敷設的地理方位在面向自然環(huán)境和人員活動場所時具備一定的開放性，電力線路周圍的外界干擾源有時會侵入電力線路正常運行系統(tǒng)，導致發(fā)生各種外力破壞，造成電力線路安全運行共模失效，例如因交通運輸機械、起重運

輸機械、工程機械等施工作業(yè)造成吊車碰線、挖穿電纜等施工外力破壞事件，以及因鄰近樹木、飄浮物、小動物等周邊物體超越安全極限距離造成觸電事件。對此，從瑞士奶酪理論出發(fā)，參照電力線路外力破壞場景所構成的電力設施保護系統(tǒng)，分析系統(tǒng)元素的作用和失能的原因，對現(xiàn)階段管控策略中的不足進行剖析并提出有效的防范措施。

1 瑞士奶酪理論

1.1 常態(tài)事故理論

1984年，查爾斯·佩羅(Charles Perrow)提出了常態(tài)事故理論(normal accidents)。該理論認為，所謂“常態(tài)”并不是說這種意外經(jīng)常發(fā)生或者能夠預測到發(fā)生，而是指系統(tǒng)偶爾會發(fā)生這種交互作用的現(xiàn)象，是一種無法避免的天性。

諸多供電企業(yè)多年來的運行實踐表明，電力線路外力破壞事故會“常態(tài)性”發(fā)生。如果只通過加強電力線路周邊施工單位的安全教育、隱患告知和行政處罰，并不能有效預防事故的再次發(fā)生，因此應重視對意外可能性的預測，系統(tǒng)可造成事故也可用于防范事故發(fā)生，電力設施保護管控策略應考慮加強系統(tǒng)的設計以提升系統(tǒng)的可靠性。

1.2 瑞士奶酪理論

1990年，曼徹斯特大學詹姆斯瑞森(James Reason) 教授在其著名的心理學專著《Human error》中提出了基于常態(tài)事故理論的瑞士奶酪理論，又稱“REASON 模型”，其內在邏輯是：組織活動可以分為不同的層面，每個層面都有漏洞，不安全因素就像一個不間斷的光源，剛好能透過所有這些漏洞時，事故就會發(fā)生，如圖1所示。

圖1 瑞士奶酪理論模型

當這些層面疊在一起，就像有孔的奶酪疊放在一起，因此稱為“瑞士奶酪模型”。該模型延伸了查爾斯·佩羅對系統(tǒng)造成事故的看法，將系統(tǒng)與人對事故發(fā)生的關系進行了深入研究，提出了事故與人為疏忽、系統(tǒng)錯誤的關系。

1.3 電力設施外力破壞模型匹配瑞士奶酪模型

瑞士奶酪理論最先應用于醫(yī)療事故分析，指出主動性的失效為人為因素時，不能以人為的因素作為唯一的考量點，而應著重探討人為疏忽背后的系統(tǒng)錯誤，如程序、資源分配、制度規(guī)定、組織文化、政府政策法規(guī)等。

參照醫(yī)療事故模型，電力設施保護系統(tǒng)中的外力破壞模型也可運用該理論進行復盤。外力破壞的發(fā)生來源于一連串失誤，好比瑞士奶酪模型中，一片片奶酪上的空洞代表電力設施保護過程中所建立的防御機制弱點，日常工作中發(fā)生的錯誤必須突破所有的防御機制，才會發(fā)生一起不良事件；外力破壞的發(fā)生代表防御機制的系統(tǒng)缺陷，可對這些不足進行改善，設法找出系統(tǒng)性的原因，建立多層防御體系，如優(yōu)化固定工地施工企業(yè)和供電運維單位之間的工作聯(lián)絡、加強工作人員安全常識、改善物防措施有效率和完善度等，對缺陷或漏洞進行攔截，預防再次發(fā)生類似的外力破壞事件。

2 電力設施外力破壞瑞士奶酪模型

在開展電力設備日常巡視維護時，對于電力設施保護區(qū)及其周邊存在的各類施工行為，電力線路運維單位應充分評估其作業(yè)對電力設備安全穩(wěn)定運行的風險等級，參照風險程度和空間場景聯(lián)絡施工責任主體落實技防、物防、人防和安防措施，確保施工中常用的吊車、塔吊、天泵車、鉆樁機等大型機械不突破帶電導體的安全極限距離，保障施工工地和作業(yè)點及其周邊分布的電力管線安全。

2.1 電力設施保護系統(tǒng)空間場景

2.1.1 外力破壞系統(tǒng)組成元素

根據(jù)電力線路運維單位運行經(jīng)驗，外力破壞的空間場景基本可以涵蓋常見電力線路外力破壞類型的主要元素，包括：帶電的架空線路及鐵塔、電纜線路及附屬管廊；固定工地的各類施工機械；政府管理人員、施工單位人員和電力運維人員等責任人員；限高、限位硬隔離裝置和安全警示標識標志，隱患告知、安全協(xié)議、安全技術交底等信息傳遞；周邊光線照明、地理要素等環(huán)境要素。

2.1.2 外力破壞危險源類型

安全系統(tǒng)存在的危險源，按照在事故發(fā)生、發(fā)展中的作用，可劃分為第一類危險源和第二類危險源。第一類危險源是指生產(chǎn)過程中存在的可能會發(fā)生意外釋放的能量，包括生產(chǎn)過程中各種能量源、能量載體或危險物質，如充電的架空線路和電纜、組立鐵塔和埋地敷設電纜等；第二類危險源是指導致能量或危險物質約束，或者限制措施破壞或失效的各種因素，如電力管線技術參數(shù)不達標，物防措施、技防措施、機械和人員管控失能，作業(yè)環(huán)境不良、相關責任主體安全對接不到位等。

2.1.3 外力破壞系統(tǒng)復雜性

從系統(tǒng)角度來看，越是復雜緊密的系統(tǒng)越容易發(fā)生事故。外力破壞系統(tǒng)模型元素包括常態(tài)化靜態(tài)分布的帶電導體和金屬構架，動態(tài)分布的施工單元運動軌跡，阻隔靜態(tài)和動態(tài)的技防、物防和安防系統(tǒng)，責任分屬不同主體的人員構成，各個場景所面對的風、雨、光等自然條件。上述要素構成了元素分布離散化、組織管控松散化的復雜系統(tǒng)。當物的故障、人的失誤、環(huán)境不良、管理缺陷等因素出現(xiàn)得越頻繁，發(fā)生外力破壞的可能性就越大。

2.2 外力破壞瑞士奶酪模型

2.2.1 外力破壞系統(tǒng)瑞士奶酪建模

根據(jù)電力設施外力破壞模型，對系統(tǒng)元素中物、機、人、環(huán)、管進行奶酪片建模，分別代表各種元素在系統(tǒng)中所起的作用和失能表象(見表1)。

表1 外力破壞瑞士奶酪模型元素和失能表象

2.2.2 系統(tǒng)元素的不完備性

實踐表明，電力線路運維巡視、固定工地安全管控和電力管理部門督促檢查等工作總有不到位的情況出現(xiàn)。當固定工地出現(xiàn)危及電力管線運行的不安全作業(yè)行為時，在軌跡交叉鏈條上就會存在若干奶酪片阻隔。若奶酪片工作落實到位，就不會出現(xiàn)效能漏洞，不安全行為發(fā)出的事故光線就不會穿透事故發(fā)展軌跡，也就不會發(fā)生外力破壞；若所有奶酪片工作均不到位，不安全行為發(fā)出的事故光線就會完全穿越所有漏洞，導致外力破壞事故發(fā)生。

2.2.3 奶酪漏洞串聯(lián)引發(fā)外力破壞

通過對電力管線保護區(qū)及其周邊存在的固定工地進行建檔，將每個固定工地以瑞士奶酪為類比，發(fā)現(xiàn)在實際運維管控過程中，每個外力破壞瑞士奶酪模型都有不同程度的漏洞，只有當所有漏洞在同一時刻出現(xiàn)串聯(lián)現(xiàn)象時，外力破壞光線會完全貫穿奶酪模型形成外力破壞。廣州供電局基于瑞士奶酪模型對2021年主網(wǎng)管線外力破壞典型案例進行了復盤分析，結果顯示當全部元素同時失能時外力破壞會不可避免地發(fā)生。

2.3 基于海因里希法則的管線集群管控策略

電力管線運維實踐表明，對于所轄管線集群而言，工作策略和方法對個體管線的匹配差異性導致個別工地奶酪模型因主、客觀因素產(chǎn)生失能，難免會出現(xiàn)外力破壞。根據(jù)廣州供電局2021年主網(wǎng)和配網(wǎng)管線外力破壞次數(shù)和固定工地隱患點情況，基本推斷出管線集群管控效果呈現(xiàn)海因里希法則趨勢，相關模型見圖2。

圖2 廣州供電局2021年主配網(wǎng)外力破壞模型

從該模型可以看出，一定數(shù)量意外事件的集合必然導致重大事件的發(fā)生。主網(wǎng)運維設備基礎相對配網(wǎng)管控整體質量良好，因此，主網(wǎng)海因里希法則比例關系相對配網(wǎng)較小，配網(wǎng)模型斜率相對主網(wǎng)較高，表明配網(wǎng)管控基礎相對薄弱，在接下來的工作當中應逐步提升。

3 外力破壞瑞士奶酪模型防范措施

瑞士奶酪模型說明外力破壞事故是系統(tǒng)性多環(huán)節(jié)防御體系同時失能造成的安全事故，將責任片面地歸屬于某個單一環(huán)節(jié)是不科學的。因此在外力破壞防范體系方面應加強系統(tǒng)設計策略，只要其中一個奶酪片環(huán)節(jié)發(fā)揮作用，整個防御體系就不會貫穿，相應防范措施見表2。

表2 外力破壞瑞士奶酪模型防范措施

為便于運維工作科學、高效開展，電力線路運維單位在開展巡視時應對電力設施保護區(qū)及其周邊存在的固定工地建檔進行分類分級管控，結合固定工地電力管線分布和外力破壞風險因素評估外力破壞奶酪片的效能，高度關注奶酪片失能較多的模型工地，及時采取措施堵住漏洞，截斷外力破壞光線以防貫穿全部漏洞形成安全事故。

4 結束語

對比電力設施外力破壞瑞士奶酪模型可看出，所有的奶酪切片漏洞只要有可能同時出現(xiàn)，那它們就一定會同時出現(xiàn)。因此，各個奶酪切片的責任主體應將防范措施落到實處，封堵奶酪切片漏洞，確保達到防范外力破壞的預期目標。