終端變電站火災(zāi)事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
——以烏蘭察布某變電站為例

何晟霖 朱杰

(1.四川師范大學(xué)消防工程研究所 成都 610101； 2.四川省公共火災(zāi)防治技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 成都 610101)

0 引言

當(dāng)今社會(huì)中電氣火災(zāi)在火災(zāi)事故中越來(lái)越不可忽視，其所占比例也逐年上升，根據(jù)有關(guān)部門的預(yù)測(cè)，我國(guó)在2020年的用電需求仍然將保持5%的增長(zhǎng)趨勢(shì)。伴隨著用電需求的快速增加，我國(guó)電力行業(yè)也正突飛猛進(jìn)地發(fā)展，電網(wǎng)中的電壓不斷提升的同時(shí)，電力火災(zāi)的隱患也日益加劇。消防部門統(tǒng)計(jì)顯示，2011—2016年，我國(guó)共發(fā)生電氣火災(zāi)52.4萬(wàn)起，每年電氣火災(zāi)約占總火災(zāi)的30%。而在所有的電氣火災(zāi)中，因變電站中含有的可燃設(shè)備是所有電力系統(tǒng)中最多的，因此70%多的火災(zāi)都發(fā)生在變電站[1-3]。2002年10月29日 凌晨3時(shí)，廣西壯族自治區(qū)南寧市礦務(wù)局二塘煤礦井下發(fā)生一起特大電氣火災(zāi)事故，造成30人死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失198.8萬(wàn)元。

有關(guān)變電站火災(zāi)的分析評(píng)估在國(guó)內(nèi)還處于起步階段，由于電力行業(yè)的迅猛發(fā)展，相關(guān)電力設(shè)施的安全維護(hù)水平還有待提高。本文以烏蘭察布市內(nèi)某110 kV變電站為例，根據(jù)變電站實(shí)際情況對(duì)其設(shè)備設(shè)施和周圍環(huán)境考察，列出變電站中影響火災(zāi)發(fā)生的相關(guān)因素，用層次分析法對(duì)各個(gè)因素重要度進(jìn)行了分析，通過(guò)計(jì)算得出各影響因素重要度，依據(jù)相關(guān)火災(zāi)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)得出變電站的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)[4]。

1 變電站概況

該變電站建設(shè)在內(nèi)蒙古烏蘭察布市境內(nèi)，總占地面積為9 000 m2，電壓等級(jí)為110 kV。變電站類采用接線方式為單母線分段線；站內(nèi)4臺(tái)同規(guī)格變壓器兩兩接于不同母線上；10 kV側(cè)八段母線以“環(huán)形接線”的方式供電。站內(nèi)主要安放各類電力設(shè)施(詳細(xì)情況見表1)，在工作不當(dāng)情況下均有發(fā)生電力火災(zāi)的隱患。該變電站對(duì)區(qū)域電能供應(yīng)環(huán)節(jié)起到承上啟下的作用，直接對(duì)接用戶，對(duì)該區(qū)域的用電保障起到了重要作用[5]。

通過(guò)對(duì)變電站進(jìn)行考察，周圍設(shè)有消防車道，消防車道外側(cè)鋪設(shè)有綠化帶，環(huán)形消防車道寬度為4 m。變電站具體概況如表1所示。

表1 變電站概況

2 層次分析綜合評(píng)價(jià)法

層次分析法運(yùn)用到變電站的火災(zāi)分析評(píng)價(jià)中，其整體分析過(guò)程體現(xiàn)了人的決策思維特征，并用具體數(shù)據(jù)代替了主觀判斷，不僅簡(jiǎn)化系統(tǒng)的分析過(guò)程，還助于保持思維過(guò)程的一致性，對(duì)于變電站這種較為復(fù)雜的系統(tǒng)大大提高了決策者的操作性和有效性[6]。

先對(duì)變電站火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行初步分析，把問(wèn)題中一些具有共同特征的因素看作是同一層次；再把這些因素中的共同特征看作系統(tǒng)中新的層次[7]。從最高層開始往下，若干中間層和最低層排列出層次結(jié)構(gòu)模型。分別定義為：最高層(目標(biāo)層)，即變電站消防安全水平，表示層次分析要達(dá)到的總目標(biāo)；中間層(準(zhǔn)則層)，表示采取的方法、措施等來(lái)實(shí)現(xiàn)消防安全水平提高的中間環(huán)節(jié)；最低層(指標(biāo)層)，表示解決各類火災(zāi)隱患所選用的方案等。

建立結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

圖1 建立結(jié)構(gòu)模型

建立模型后，構(gòu)造判斷矩陣進(jìn)行排序計(jì)算。排序計(jì)算采用特征向量法，如表2所示。

表2 建立判斷矩陣

當(dāng)CI<0.10時(shí)，認(rèn)為一致性的結(jié)果是在可接受的范圍；其中RI為隨機(jī)一致性指標(biāo)，其值見表3。

表3 RI隨機(jī)性指標(biāo)

3 變電站評(píng)估過(guò)程

依據(jù)對(duì)變電站的考察以及查閱相關(guān)資料，總結(jié)影響消防安全以及變電站的自身實(shí)際情況等各類因素之后，建立模型如圖2。

圖2 建立變電站層次分析模型

在建立模型之后，對(duì)以上5個(gè)二級(jí)指標(biāo)因素重要度進(jìn)行量化賦值，見表4。本文層次分析法中權(quán)重值的確定基于以往發(fā)生的火災(zāi)案例事故起因的大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、研究學(xué)者和專家的知識(shí)積累、行業(yè)工作者的工作經(jīng)驗(yàn)等做出賦值，隨后建立重要度比較矩陣。

由表4中數(shù)據(jù)計(jì)算得λmax=5.13，ω=(0.459 6,0.153 3,0.092 0,0.229 4,0.065 7)，CR=0.029<0.1，滿足一致性。

表4 C-C判斷矩陣

接下來(lái)計(jì)算指標(biāo)層各因素相對(duì)于準(zhǔn)則層的重要程度，見表5。

表5 C1-P判斷矩陣

由表5中數(shù)據(jù)計(jì)算得λmax=5.024 6，ω=(0.210 1,0.123 6,0.494 3,0.048 4,0.123 6)，CR=0.009 5<0.1，滿足一致性。C2-P判斷矩陣見表6。

表6 C2-P判斷矩陣

由表6中數(shù)據(jù)計(jì)算得λmax=5.042 6，ω=(0.330 4,0.358 2,0.087 5,0.174 9,0.049 0)，CR=0.009 5<0.1，滿足一致性。C3-P判斷矩陣見表7。

表7 C3-P判斷矩陣

由表7中數(shù)據(jù)計(jì)算得λmax=3.005 5，ω=(0.595 4,0.128 3,0.276 4)，CR=0.005 3<0.1，滿足一致性。C4-P判斷矩陣見表8。

表8 C4-P判斷矩陣

由表8中數(shù)據(jù)計(jì)算得λmax=4，ω=(0.333 3,0.166 7,0.333 3,0.166 7)，CR=0<0.1，滿足一致性。C5-P判斷矩陣見表9。

表9 C5-P判斷矩陣

由表9中數(shù)據(jù)計(jì)算得λmax=3，ω=(0.571 4,0.285 7,0.142 9)，CR=0<0.1，滿足一致性。

接下來(lái)進(jìn)行排序：

(1)安全管理能力對(duì)變電站火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)狀況的權(quán)重為0.459 6×(0.210 1，0.123 6，0.494 3，0.048 44，0.123 6)=(0.096 6，0.056 8，0.227 2，0.022 3，0.056 8)。

(2)設(shè)備防火能力對(duì)變電站火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)狀況的權(quán)重為0.153 3×(0.330 4，0.358 2，0.087 5，0.174 9，0.049 0)=(0.050 6,，0.054 9，0.013 4，0.026 8，0.007 5)。

(3)建筑抗火能力對(duì)變電站火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)狀況的權(quán)重為0.092×(0.595 4，0.128 3，0.276 4)=(0.054 8，0.011 8，0.025 4)。

(4)消防安全設(shè)施對(duì)變電站火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)狀況的權(quán)重為0.229 4×(0.333 3，0.166 7，0.333 3，0.166 7)=(0.076 5，0.038 2，0.076 5，0.038 2)。

(5)外部救援能力對(duì)變電站火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)狀況的權(quán)重為0.065 7×(0.571 4，0.285 7，0.142 9)=(0.037 5，0.018 8，0.009 4)。

綜上所述，排出各因素與變電站火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)程度的順序，見表10。

表10 變電站火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)各影響因素的權(quán)重

對(duì)于二級(jí)指標(biāo)體系的打分主要由專家通過(guò)考察變電站實(shí)際情況后將所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題依據(jù)國(guó)家火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系表、公安部消防局有關(guān)于火災(zāi)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)歸納后完成打分，通過(guò)計(jì)算公式得出變電站最終火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)得分，見表11所示。

表11 變電站火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)得分

由表10中各重要度排序可以得出影響變電站火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)安全狀況的各因素，可以看出，各因素之間重要度并不均等，有的甚至相差很大。最終依據(jù)表11中的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)得分，按照國(guó)家消防局規(guī)定火災(zāi)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)估得分86.09介于70～90，屬于Ⅱ級(jí)中等風(fēng)險(xiǎn)，總體狀況良好。

4 結(jié)論與建議

利用層次分析法進(jìn)行定量化的安全評(píng)價(jià)，減少了其他評(píng)價(jià)方法中的隨意性，對(duì)安全評(píng)價(jià)有很高的參考價(jià)值，也為評(píng)估人員增加評(píng)估體系的操作性，由此得出以下結(jié)論與建議：

(1)列出影響變電站火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)安全狀況的各因素權(quán)重，其重要度并不均等，其中一些因素起到了決定性作用，例如在變電站中“用火、用電、用氣”的管理，在此方面稍微有不當(dāng)操作便會(huì)引起極其嚴(yán)重的后果；有一些因素則影響較小，例如“電纜布置及安裝方式”、“內(nèi)部救援力量”等，這些因素影響火災(zāi)發(fā)生的概率較小或者火災(zāi)發(fā)生后其對(duì)火勢(shì)的影響程度較小。根據(jù)排序結(jié)果，變電站在火災(zāi)預(yù)防工作中應(yīng)做到有所側(cè)重，對(duì)于權(quán)重較高的影響因素勤檢查、勤監(jiān)督、勤管理。

(2)將檢查中發(fā)現(xiàn)出來(lái)的問(wèn)題依據(jù)該問(wèn)題的權(quán)重和國(guó)家相關(guān)防火規(guī)定細(xì)則歸納后，由專家通過(guò)打分項(xiàng)和權(quán)重計(jì)算得到變電站最終火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)得分為86.09分，屬于中等風(fēng)險(xiǎn)，表示該變電站總體情況良好，火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)在可接受且可控制水平，應(yīng)適當(dāng)采取相關(guān)措施使其達(dá)到低風(fēng)險(xiǎn)水平。

(3)此分析方法不僅能給出每個(gè)準(zhǔn)則的重要度，在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，還可以通過(guò)各評(píng)估單元的得分得到該評(píng)估項(xiàng)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)得分，由此得到整個(gè)變電站的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。由于變電站相對(duì)于其他電力設(shè)施有較高的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)生事故后危害極其嚴(yán)重，因此關(guān)于變電站的火災(zāi)預(yù)防以及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估在近年來(lái)顯得尤為重要，火災(zāi)預(yù)防也理應(yīng)更加受到重視。