何晟霖 朱杰

(1.四川师范大学消防工程研究所 成都 610101； 2.四川省公共火灾防治技术重点实验室 成都 610101)

0 引言

当今社会中电气火灾在火灾事故中越来越不可忽视，其所占比例也逐年上升，根据有关部门的预测，我国在2020年的用电需求仍然将保持5%的增长趋势。伴随着用电需求的快速增加，我国电力行业也正突飞猛进地发展，电网中的电压不断提升的同时，电力火灾的隐患也日益加剧。消防部门统计显示，2011—2016年，我国共发生电气火灾52.4万起，每年电气火灾约占总火灾的30%。而在所有的电气火灾中，因变电站中含有的可燃设备是所有电力系统中最多的，因此70%多的火灾都发生在变电站[1-3]。2002年10月29日 凌晨3时，广西壮族自治区南宁市矿务局二塘煤矿井下发生一起特大电气火灾事故，造成30人死亡，直接经济损失198.8万元。

有关变电站火灾的分析评估在国内还处于起步阶段，由于电力行业的迅猛发展，相关电力设施的安全维护水平还有待提高。本文以乌兰察布市内某110 kV变电站为例，根据变电站实际情况对其设备设施和周围环境考察，列出变电站中影响火灾发生的相关因素，用层次分析法对各个因素重要度进行了分析，通过计算得出各影响因素重要度，依据相关火灾等级划分标准得出变电站的火灾风险等级[4]。

1 变电站概况

该变电站建设在内蒙古乌兰察布市境内，总占地面积为9 000 m2，电压等级为110 kV。变电站类采用接线方式为单母线分段线；站内4台同规格变压器两两接于不同母线上；10 kV侧八段母线以“环形接线”的方式供电。站内主要安放各类电力设施(详细情况见表1)，在工作不当情况下均有发生电力火灾的隐患。该变电站对区域电能供应环节起到承上启下的作用，直接对接用户，对该区域的用电保障起到了重要作用[5]。

通过对变电站进行考察，周围设有消防车道，消防车道外侧铺设有绿化带，环形消防车道宽度为4 m。变电站具体概况如表1所示。

表1 变电站概况

2 层次分析综合评价法

层次分析法运用到变电站的火灾分析评价中，其整体分析过程体现了人的决策思维特征，并用具体数据代替了主观判断，不仅简化系统的分析过程，还助于保持思维过程的一致性，对于变电站这种较为复杂的系统大大提高了决策者的操作性和有效性[6]。

先对变电站火灾风险进行初步分析，把问题中一些具有共同特征的因素看作是同一层次；再把这些因素中的共同特征看作系统中新的层次[7]。从最高层开始往下，若干中间层和最低层排列出层次结构模型。分别定义为：最高层(目标层)，即变电站消防安全水平，表示层次分析要达到的总目标；中间层(准则层)，表示采取的方法、措施等来实现消防安全水平提高的中间环节；最低层(指标层)，表示解决各类火灾隐患所选用的方案等。

建立结构模型如图1所示。

图1 建立结构模型

建立模型后，构造判断矩阵进行排序计算。排序计算采用特征向量法，如表2所示。

表2 建立判断矩阵

当CI<0.10时，认为一致性的结果是在可接受的范围；其中RI为随机一致性指标，其值见表3。

表3 RI随机性指标

3 变电站评估过程

依据对变电站的考察以及查阅相关资料，总结影响消防安全以及变电站的自身实际情况等各类因素之后，建立模型如图2。

图2 建立变电站层次分析模型

在建立模型之后，对以上5个二级指标因素重要度进行量化赋值，见表4。本文层次分析法中权重值的确定基于以往发生的火灾案例事故起因的大数据统计、研究学者和专家的知识积累、行业工作者的工作经验等做出赋值，随后建立重要度比较矩阵。

由表4中数据计算得λmax=5.13，ω=(0.459 6,0.153 3,0.092 0,0.229 4,0.065 7)，CR=0.029<0.1，满足一致性。

表4 C-C判断矩阵

接下来计算指标层各因素相对于准则层的重要程度，见表5。

表5 C1-P判断矩阵

由表5中数据计算得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，满足一致性。C2-P判断矩阵见表6。

表6 C2-P判断矩阵

由表6中数据计算得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，满足一致性。C3-P判断矩阵见表7。

表7 C3-P判断矩阵

由表7中数据计算得λmax=3.005 5，ω=(0.595 4,0.128 3,0.276 4)，CR=0.005 3<0.1，满足一致性。C4-P判断矩阵见表8。

表8 C4-P判断矩阵

由表8中数据计算得λmax=4，ω=(0.333 3,0.166 7,0.333 3,0.166 7)，CR=0<0.1，满足一致性。C5-P判断矩阵见表9。

表9 C5-P判断矩阵

由表9中数据计算得λmax=3，ω=(0.571 4,0.285 7,0.142 9)，CR=0<0.1，满足一致性。

接下来进行排序：

(1)安全管理能力对变电站火灾风险状况的权重为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)设备防火能力对变电站火灾风险状况的权重为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)建筑抗火能力对变电站火灾风险状况的权重为0.092×(0.595 4，0.128 3，0.276 4)=(0.054 8，0.011 8，0.025 4)。

(4)消防安全设施对变电站火灾风险状况的权重为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)外部救援能力对变电站火灾风险状况的权重为0.065 7×(0.571 4，0.285 7，0.142 9)=(0.037 5，0.018 8，0.009 4)。

综上所述，排出各因素与变电站火灾风险相关程度的顺序，见表10。

表10 变电站火灾风险各影响因素的权重

对于二级指标体系的打分主要由专家通过考察变电站实际情况后将所发现的问题依据国家火灾风险评估体系表、公安部消防局有关于火灾等级划分标准归纳后完成打分，通过计算公式得出变电站最终火灾风险得分，见表11所示。

表11 变电站火灾风险得分

由表10中各重要度排序可以得出影响变电站火灾风险安全状况的各因素，可以看出，各因素之间重要度并不均等，有的甚至相差很大。最终依据表11中的火灾风险得分，按照国家消防局规定火灾等级划分标准，评估得分86.09介于70～90，属于Ⅱ级中等风险，总体状况良好。

4 结论与建议

利用层次分析法进行定量化的安全评价，减少了其他评价方法中的随意性，对安全评价有很高的参考价值，也为评估人员增加评估体系的操作性，由此得出以下结论与建议：

(1)列出影响变电站火灾风险安全状况的各因素权重，其重要度并不均等，其中一些因素起到了决定性作用，例如在变电站中“用火、用电、用气”的管理，在此方面稍微有不当操作便会引起极其严重的后果；有一些因素则影响较小，例如“电缆布置及安装方式”、“内部救援力量”等，这些因素影响火灾发生的概率较小或者火灾发生后其对火势的影响程度较小。根据排序结果，变电站在火灾预防工作中应做到有所侧重，对于权重较高的影响因素勤检查、勤监督、勤管理。

(2)将检查中发现出来的问题依据该问题的权重和国家相关防火规定细则归纳后，由专家通过打分项和权重计算得到变电站最终火灾风险得分为86.09分，属于中等风险，表示该变电站总体情况良好，火灾风险在可接受且可控制水平，应适当采取相关措施使其达到低风险水平。

(3)此分析方法不仅能给出每个准则的重要度，在火灾风险评估中，还可以通过各评估单元的得分得到该评估项的火灾风险得分，由此得到整个变电站的风险等级。由于变电站相对于其他电力设施有较高的火灾风险，发生事故后危害极其严重，因此关于变电站的火灾预防以及风险评估在近年来显得尤为重要，火灾预防也理应更加受到重视。