墨菲定律与海恩法则在输电线路防外破的应用

2016-12-16段庆权赵守强丁祖善

电力安全技术 2016年10期

关键词：墨菲危险源定律

段庆权，马辉，杭帅，赵守强，丁祖善

(国网江苏省电力公司徐州供电公司，江苏徐州 221000)

墨菲定律与海恩法则在输电线路防外破的应用

段庆权，马辉，杭帅，赵守强，丁祖善

(国网江苏省电力公司徐州供电公司，江苏徐州 221000)

通过墨菲定律、海恩法则作为事前定律、事后法则对外力破坏跳闸事故进行了分析，根据外力破坏事故发生的特征进行建模，揭示外力破坏跳闸事故的“身前”、“背后”事，提出利用海恩法则减少墨菲定律起作用的对策，以提高高压输电线路防外力破坏管理水平，达到预防和控制外力破坏事故发生的目的。

输电线路；外力破坏；墨菲定律；海恩法则

0 引言

随着国家经济的快速发展、电力体制改革的不断推进以及人民生活水平的日益提高，对电力供应可靠性的要求越来越高。然而，纵观近年来线路故障跳闸事件，发现因外力破坏造成的线路跳闸事故频繁发生。

以某地区供电公司为例，2011—2015年所辖35-500 kV输电线路共计发生跳闸事故187起，其中外力破坏造成的线路跳闸事件91起，占比约49 %，由此可以看出外力破坏已经成为现阶段影响输电线路安全稳定运行的最主要因素。

1 墨菲定律及海恩法则观点描述

1.1 墨菲定律

上世纪中叶，美国空军的一名工程师、火箭专家爱德华·墨菲进行了一次火箭实验，这个实验的目的是为了测定人类对加速度的承受极限。其中有一个实验项目是将16个火箭加速度计悬空装置在受试者上方。当时有2种方法可以将加速度计固定在支架上，然而，竟然有人有条不紊地将16个加速度计全部装在错误的位置。于是墨菲作出了一个著名的论断：如果有2种或2种以上的选择，而其中一种将导致灾难，则必定有人会作出这种可以导致灾难的选择。这一论述后来逐步演变成墨菲定律最通行的表达方式：如果坏事情有可能发生，不管这种可能性多么小，它总会发生，并造成最大可能的破坏。墨菲定律主要有三大内容：任何事都没有表面看起来那么简单；会发生的事总会发生；越怕出事，越会出事。

在高压输电线路防外破中，墨菲定律经常得到验证，比如越是担心跳闸事故发生，还真就发生了；而刚夸下海口，保证线路不会出问题，很快就收到故障巡线通知。

1.2 海恩法则

德国人海恩对未遂事故进行较为深入的研究后发现，在330起类似的事故中，300起事故没有造成伤害，29起引起轻微伤害，1起造成了严重伤害。海恩因此指出：每一起严重事故的背后，必然有29次轻微事故和300起未遂先兆以及1 000起事故隐患，即严重伤害、轻微伤害、没有伤害和事故隐患的件数之比为1∶29∶300∶1 000，这就是著名的海恩法则，也称海因里希法则。海恩法则反映了事故发生频率与事故后果严重度之间的一般规律，且说明事故发生后其后果的严重程度具有随机性质或者说其后果的严重程度取决于机会因素。

2014年某供电公司对线路故障情况统计，发现500 kV线路跳闸事件(严重伤害)2起，35-220 kV跳闸(轻微伤害)52起，其中划分出的潜在危险源(现有施工或将来可能施工区域，未遂先兆)576处。这一统计结果基本符合海恩法则。

2 外破事故发生机制模型的建立

2.1 墨菲定律之外破发生必然性和无记忆性模型的建立

输电线路外破事故的发生符合指数函数的特征，由多种风险因素交织变化使得事故发生的可能性处于不断变化之中，将这些因素作为自变量X1，X2，X3，……Xn，Xi≥0，这些风险因素导致单位时间内外破事件发生的次数λ可表示为：

在线路防外破工作中，可能造成线路外破事故发生的风险因素Xi是多方面的，主要有：巡视人员的安全意识、责任心、发现潜在危险源的能力、与施工人员的沟通交流技巧、施工现场紧急事故的处置能力、现场防护措施、现场施工人员的业务素质、环境条件以及意外突发因素等。

2.1.1 外破事故发生必然性模型建立

(1) 单一危险源导致事故发生的必然性模型建立。假设线路运行时间为t，某一外部隐患点“发生事故的等待时间”为T ，那么连续型随机变量的指数分布密度函数为：

其中λ≥0，随机变量T服从参数为λ的指数分布。在进行外破事故分析的时候，安全运行时间T是随机变量，则T服从参数为λ的指数分布：

概率论中称这个分布函数是参数为λ的指数分布。从公式中可以看出，当λ=0时，函数P(t)=0，即只有在引起外力破坏发生的风险因素不存在时，事故才不可能发生。而只要λ＞0，不管其有多小，当t→∞时，P(T≤∞)→1。应用于高压输电线路外破管理中，即对于任一危险源，只要有外破事故发生的可能性，不管可能性多么小，这个事故迟早会发生。

随着国家经济的快速发展，输电线路保护区附近的大型工程项目越来越多，比如高铁建设、楼盘开发等。这些工程项目短则几个月，长则好几年，根据墨菲定律，只要外破发生的因素存在，就有发生外破事故的可能，因此在工程彻底完工之前，始终不能放松警惕。

(2) 多个危险源导致事故发生的必然性模型建立。假设输电线路有n个危险源，其中第i个危险源导致线路跳闸的概率为pi(0≤pi≤1)），pmin为n个危险源中导致线路跳闸的概率最小值，则在n个危险源中至少有一次发生的概率为：

从公式中可以看出，无论概率pi多么小，当n越来越大时，PA越来越接近1，即n→∞，PA→1。运用于输电线路外破管理中可以这样解释，随着线路危险源越来越多，外破发生的可能性随之变大，直至最终发生。

2.1.2 外破事故发生无记忆性模型建立

高压输电线路外破跳闸还符合指数分布的无记忆性特征。假设T为某条线路从某一刻起能够安全运行的时间，那么从这一刻起此线路至少安全运行s(s≥0)h的概率为：

如果该线路已经连续安全运行t h，那么它总共至少能安全运行(s+t) h的概率为：

此性质称为无记忆性，在高压输电线路中有2种解释：一种是线路对它已经安全稳定运行t h没有记忆，也就是说今后还能安全运行多长时间和先前已经安全运行多长时间没有关系；另一种是只要影响线路安全稳定运行的风险因素依旧存在，线路今后是否发生跳闸和之前有无发生跳闸没有关系。在实际防外破工作中发现，纵使线路已经发生过跳闸，但在同一区域因同一原因发生同样故障的事件仍频繁出现，线路对它是否发生过故障没有记忆。2015年5月某供电公司220 kV线路因采砂船违章作业导致线路故障跳闸，虽然事故发生后，该供电公司采取联合执法、电力设施保护宣传、安装大型警示牌等多方举措，始终未能有效制止采砂船违法作业。3个月后，此条线路在毗邻水域再次因同一原因发生故障跳闸，这是墨菲定律无记忆性特征的经典体现。

2.2 海恩法则之外破发生因果链模型建立

海恩法则告诉人们，任一重大事故的发生看似偶然，其实是各种因素积累到一定程度的必然结果，都是有端倪可查、有征兆可寻、有苗头可发现、有隐患可排除，都会经过萌芽→发展→发生过程，其因果链模型如图1所示。由图中可以看出外破事故风险因素可能存在于各个环节，只有把各个环节上的风险因素消除掉，外破事故才能彻底避免。

图1 外破发生因果链模型

3 墨菲定律及海恩法则对防外破工作的启示

墨菲定律指出一切皆有可能，用于事前警示，告知人们要保持积极的心态，时刻警惕、处处留心；海恩法则指出一切皆需未雨绸缪，用于事后警醒，告知人们要见微知著、鉴以前车。

3.1 运用墨菲定律加强对小概率事件的控制

墨菲定律告诉人们，不能忽视小概率事件的发生。小概率事件在一次事件中可能不会发生，然而小概率再小也毕竟大于0，时间久了事件终究会发生。线路巡视中经常会遇到一些潜在危险源，因其当时对线路安全运行构成的威胁很小，就误认为它根本不会发生，从而产生侥幸心理。然而，任何风险因素始终处于变化之中，累积到一定程度，就有可能爆发；进而引起不可挽回的损失。比如，巡视中会发现线路会路过很多村头村尾，看似不具备外破发生的条件，可风平浪静的背后，很可能已经有村民计划在线路保护区附近建房，农村建房周期很短，如若不积极主动向村民走访了解，待下一次巡视至此处时，房子可能已经建好，其建房过程中对线路的影响将难以预料。

3.2 运用海恩法则加强对未遂事故的控制

当墨菲定律成为悬在运行人员头上的达摩克利斯之剑时，深刻研读海恩法则对高压输电线路防外破工作具有重要意义。海恩法则表明事故的发生是量积累的结果，反映了控制未遂事故的重要性，只有善于从平安无事中找隐患，从常规现象中见异常，从细枝末节中寻苗头，才能控制未遂事故，防患于未然。对于线路运行人员来说，要通过研究外破事故的形成原因和发展规律，从而采取相应措施，减少事故发生的风险因素或中断事故的发展过程，达到控制和预防事故的目的。

4 利用海恩法则消除墨菲定律作用的对策

(1) 自信积极，正确认识外破事故的发生。“墨菲定律”是客观存在的，弱者将其作为失败的借口，强者将其作为警钟。当前通道环境纷繁复杂，防外破工作千头万绪，运行人员要有“尽人事，听天命”的豁达，也要有“不服输，永不言弃”的豪情，要“亡羊补牢”、“惩前毖后”，更要“未雨绸缪”，抓好源头控制。要正确对待外破跳闸，不要害怕失败，在纠错中成长，从失败中找方法，不图侥幸，不因患小而忽之，防微杜渐，将隐患消除在萌芽状态。

(2) 以人为本，提高员工整体素质和责任心。海恩法则指出：再好的技术，再完美的规章，在执行过程中也无法取代人自身的素质和责任心。而个体的不安全行为，往往会祸及全体，即“木桶效应”。防外破工作的好坏是各级各类人员整体素质的综合反映，与全体员工的参与密切相关。因而应强化全体员工的主人翁意识，增强全体人员的责任心，提高大家自我监督、自我约束、自我改进的能力和对现场突发情况的处置能力。

(3) 转变观念，将以“围追堵截”为核心的防外破管理理念变为“安全共赢”的管理理念。“唯变所适”，只有不断改变，才能不断适应，危险点源管理也一样。对于现场正在施工的危险源，若是一味盲目地制止，容易使对方产生抵触情绪，甚至激化矛盾。为此，应从理念上主动求变，从“围追堵截”向“安全共赢”转变，改善对外沟通交流技巧，借助终端管控向甲乙施工方实际讲解施工的危险性，并与施工方全过程配合、协调施工，做好隐患全过程管控。

(4) 顺势而谋，积极使用先进防外破手段。“工欲善其事，必先利其器”，近年来随着外部隐患点朝着临时性、流动性等多元化方向发展，给线路的安全运行带来了极大的威胁，为此在采用传统防外破手段的基础上，需要积极使用防外破视频监控系统、巡逻船、无人机巡视等，真正实现海陆空立体化全天候监控。此外，还可以借助看护人、护线员、外围人员等人防力量，加强危险源现场的监护和线路巡视力度，确保线路安全运行。