事故归因理论在电力系统中的应用

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1、1事故归因理论在电力系统中的应用吴彤，杨德先，涂光瑜，孙晓敏（华中科技大学电气与电子工程学院，湖北 武汉 430074）摘要： 在分析海因里希事故因果连锁理论和博德现代事故因果连锁理论的基础上构建了电力系统事故归因理论，并通过事故实例分析验证了该理论的可行性及优越性。关键词：事故归因理论；电力系统；事故分析0 引言电力工业的安全生产是电力工业改革和发展的重要保证，关系到国民经济正常运行和人民生活安定。如果能在理论的支持和指导下，对电力事故发生的原因进行全面、系统的分析，将对及时找出导致事故的根本原因，从而采取行之有效的措施来预防电力事故的发生极其有益。海因里希事故因果连锁理论和博德现代事故因果

2、连锁理论是目前常用的事故理论方法，在我国煤矿、水上交通等一些领域都已得到了一定的应用。但在电力系统事故理论方面，国内的研究工作起步较晚，很多方面与国外差距很大。纵观国内对电力事故的研究，专家和学者们大多只是从安全管理、人为失误等不同的角度对电力事故的原因展开一系列的研究和探讨，并提出一些具体的对策和措施，用以控制和防范电力事故的反复发生。但是还没有比较系统地构建电力系统事故归因理论，更缺少对该理论进行系统研究和应用的成熟成果。基于此，本文尝试对电力系统事故归因理论进行构建和论证。1 构建电力系统事故归因理论二十世纪二、三十年代，美国的海因里希(H.W.Hein rich)出版了流传全世界的 工

3、业事故预防一书。书中阐述了工业事故发生的因果连锁论，用多米诺骨牌来形象地描述这种事故因果连锁，在多米诺骨牌系列中一颗骨牌被碰倒，则将发生连锁反应，其余的骨牌将相继被碰倒。如果移去其中的一颗骨牌，则连锁被破坏，事故过程将被终止1 2。海因里希的工业安全理论是单一因素归因理论时期的代表性理论。 他认为， 人的不安全行为、物的不安全状态是事故的直接原因，企业事故预防工作的中心就是消除人的不安全行为和物的不安全状态。该理论的核心思想是：伤亡事故的发生不是一个孤立的事件，而是一系列原因事件相继发生的结果。他提出了“事件链” （chains of events）这一重要概念，即伤害与各原因相互之间具有连锁

4、关系。海因里希认为事故连锁过程受以下五个因素的影响：（a） 遗传及社会环境： 遗传及社会环境造成人的缺点的原因。遗传因素可能使人具有鲁莽、固执、粗心等不良性格；社会环境可能妨碍人的安全素质培养，助长不良性格的发展。这种因素是因果链上最基本的因素。（b）人的缺点：包括鲁莽、固执、过激、神经质、轻率个体等性格上的先天缺点，以及缺乏安全生产知识和技术等后天缺点。（c） 人的不安全行为或物的不安全状态： 是指那些曾经引起过事故，可能再次引起事故的人的行为或机械、物质的状态，它们是造成事故的直接原因。（d）事故：即由于人、物或环境的作用或反作用，使人员受到伤害或可能受到伤害、出乎意料之外的、失去控制的事

5、件。（e） 伤害： 即直接由事故产生的财产损害或人身伤害。海因里希用五块骨牌形象地描述这种因果关系，因此，该理论又被称为多米诺骨牌理论（Domino Theory） 。海因里希认为，企业安全工作的中心是防止人的不安全行为，消除机械的或物质的不安全状态，中断事故的进程以避免事故的发生。博德事故因果连锁理论是在海因里希事故因果连锁理论的基础上提出的现代事故因果连锁理论。博德认为，尽管人的不安全行为和物的不安全状态是导致事故的重要原因，但认真追究，却不过是其背后原因的征兆，是一种表面现象。他认为事故的根本原因是管理失误3。2一般而言，影响电网安全运行的因素来自多方面，如自然灾害、恶劣的地理环境、老化

6、的电力设备、人员误操作等。这些因素通过不同的时间、空间组合，更加复杂多变。将通过分析近几年的电网故障，总结得到一般情况下电力事故影响因素。20002004 年以来事故起因分类如图 1所示4：图 120002003 年事故起因分类比较电力事故的发生是这样一些事件链的组合：由电力生产过程中存在的管理缺陷产生人员、物质、环境和信息的缺陷，而这些人员、物质、环境和信息的缺陷又引起职工的不安全行为、设备的不安全状态及不安全的生产环境，最终导致事故发生。分析事故时可以将事故原因分为三个方面来讨论：事故的直接原因、间接原因和本质原因，并依次分清主次，找准工作重心，从而提高安全管理工作的效果，做到有效控制，预

7、防事故的再次发生。1.1 导致电力事故的直接原因职工的不安全行为、设备和设施的不安全状态以及不安全的生产环境是造成我国电力事故的直接原因。从我国电力事故发生的原因分析，绝大部分的事故是由于设备故障导致的，设备的不安全状态是电力事故主要的直接原因。此外，职工的不安全行为和不安全的环境也是导致部分电力事故的发生直接原因。一次重大事故的出现都是三者中的两者或者三者共同作用所产生的。（a） 人员的不安全行为， 即职工作业过程中的违规作业和违章作业行为，以及管理者的违章指挥和违规指挥行为。许多电网稳定事故与工作人员有着直接或间接的关系。 19811991 年有 20次电网稳定事故是由工作人员失误造成的故

8、障引起的5。（b）物质的不安全状态，即生产过程中，生产设备或安全防护设施出现故障或非正常工作。（c） 不安全的环境， 即促成或加速事故发生的不良的环境,在电力系统中这个因素主要是指自然灾害给电力系统带来的安全隐患。1.2 导致电力事故的间接原因电力系统事故归因理论中的间接原因包含四个基本要素：人员的缺陷、物质的缺陷、环境的缺陷以及信息的缺陷。（a） 人员的缺陷， 指的是电力企业中的人员（包括管理者和各类职工）自身所存在的、可能导致电力事故的不足和缺点。这里所强调的人员的不足和缺点主要是指人员在软件方面的缺陷，即在综合素质、心理状态等方面的缺陷。（b） 物质的缺陷， 指的是电力企业在物质装备方面

9、的缺陷，包括生产设备方面的缺陷以及安全防护设施方面的缺陷,多表现在设备陈旧老化、“带病”运行、设计过程存在固有缺陷或者设备本身质量不良等安全隐患。（c） 环境的缺陷， 在电力事故中的影响因素主要指的是自然灾害。由于自然灾害有许多不可抗力的因素，再加上部分电气设备的老化，运行环境的污染，设备的绝缘水平降低等综合因素，造成的电网故障有时是联锁式的，对电网的影响常常是难以预料的，往往可以造成大面积电网停电的恶劣事故。（d） 信息缺陷， 是影响电力事故发生的一个因素。通讯不畅会严重影响调度人员对事故的处理及事故后的恢复。将信息的缺陷作为一个重要的影响因素加入电力系统事故归因理论，有别于传统的事故致归因

10、理论，这是信息在人类社会中发挥越来越重要作用的必然体现。人员、物质、环境和信息中的一项或数项缺陷引发职工的不安全行为， 或设备、设施的不安全状态，或不安全的生产环境，最终导致电力事故的发生。1.3 导致电力事故的本质原因导致人、机、环境存在缺陷形成事故隐患的原因是管理方面存在缺陷。此处管理是广义的，涵盖生产的全过程（从决策、规划、计划、设计、制造、生产直至储运、销售等） 。管理缺陷包括：（a）决策、规划失误，如厂址选择、工艺路线选择、主要设备选型失误等；（b）设计缺陷，如厂区或局部平面布置、主要工艺条件确定、设备材质选择、强度计算、结构设计及安全防护等方面的失误或缺陷；020406080200

11、0年2001年2002年2003年故障次数自然灾害设备故障人员责任其他合计事故起因3（c）制造缺陷，如原材料质量缺陷、加工方法及工艺技术等各方面的缺陷；（d） 生产技术管理及设备管理缺陷， 如生产操作规程（工艺条件、操作方法、作业顺序等）制定不当、设备使用不当、缺乏维修保养等；（e）立法方面的缺陷，无章可循（无必要的法律法规、标准、制度） 或有章不循；（f）生产劳动组织方面的缺陷，如对作业任务及人员安排不当；加班加点、劳动时间过长；交叉作业等；（g） 忽视安全管理， 如没有安全管理机构或该机构不健全、安全管理人员缺乏或职责不明、安全投入不足、日常安全管理不力等；（h）缺乏安全教育培训及必要的考

12、核；（i） 缺乏必要的个人防护用品、 或使用不当、或使用不合格的防护用品。在一定条件下，事故隐患以人的不安全行为及物的不安全状态表现出来，二者相互作用则会导致事故。对其进一步探讨，在多数情况下不难发现，事故隐患只是管理缺陷的反映，是其背后深层原因的征兆。换句话说，造成事故的直接原因往往是管理上的缺陷。后者虽然是间接原因，但却是直接原因得以产生和存在的基础，是导致事故的本质原因。 如： 某工人因误操作造成事故，是由于劳动时间过长， 使工人过度疲劳所致； 某工人未带安全帽进入施工现场头被砸，而他从未受过安全教育培训，也无人对他进行安全监督检查； 又如机械设备缺乏必要的维修保养， 发生故障导致伤人事

13、故；转动机械由于没有安装防护罩造成操作工人手被卷入；工人由于无章可循而盲目蛮干等等，无不与管理缺陷有关。2 华中电网“6.9”事故实例分析1995 年 6 月 9 日， 华中电网由于自然灾害相继发生500kV姚郑线及姚联变C相瞬时性接地故障，造成稳定装置动作损失负荷 305MW 的事故6。2.1 原始分析结果“6.9” 事故是一个典型由灾害性气候引起的重叠性故障。事故后根据各方所提供的资料，经过分析、判断认为原因如下：（1） 姚郑线故障跳闸且重合不成功， 引起系统运行方式的改变，形成鄂豫间经姚线姚联变联网，故姚联变故障跳闸造成鄂豫解网运行。姚双线功率由北送 28MW 变为南送 242 MW （

14、主网功率突增 460MW） ，主网频率由 50.20Hz 上升至50.50Hz， 系统的频率升高产生负荷频率效应， 致使岗云线输送功率超极限运行，云田主变（750MVA）严重过载，为保证主变安全，云田变功控装置动作远切长沙地区负荷 172MW 和株洲地区73 MW。（2） 运行人员在了解姚郑线故障时发生了姚联变故障跳闸，不仅是一个重叠性故障，同时还是一个典型的系统北部故障而引起系统南部损失负荷的事故（且姚联变故障到云田变功控动作仅44s） ，这给运行人员了解、分析、判断、处理带来了较大的难度。（3） 保护动作不完全正确， 现场值班人员汇报情况不够及时、准确，都给网调调度员处理事故带来困难。（4

15、） 各级运行人员事故处理基本正确， 但同时暴露出运行中存在的许多问题，有待进一步提高认识、加强培训。2.2 故归因理论分析结果运用电力系统事故归因理论对此次事故的原因重新进行整理和归纳，得出如下分析结果：（1）直接原因人的不安全行为：在此次事故中，有的值班员汇报事故较迟缓，网调正、副值调度员信息交流不够，事故处理各自为政，延迟了有效的调度指令下达，延误了事故处理的时机，也相应增大处理过程的困难程度。设备和设施的不安全状态：现场的个别设备“带病”运行，为事故埋下隐患。姚联变 500 kV侧避雷器支持瓷瓶存在缺陷而且事故中 500 kV姚郑线第套 LZ96 保护通道不通，未有收、发讯；姚联变保护信

16、号显示不对，第套差动保护未动作。不安全的生产环境：事故当日气候恶劣，雷雨大风造成线路故障。（2）间接原因：人员、物质、环境和信息的缺陷人员方面：职工业务水平不够扎实，网调调度员视电网频率偏离正常值较多，应立即对系统频率进行调整，而实际中未能及时抓住消除云田主变过负荷这个主要矛盾，事故处理不够完善。电网调度员配合不够密切，缺乏明确的事故处理领导者，信息交流和必要的提醒也显不足，事故预想不够全面，网调平时所作的事故预想以单一故障的多、重叠故障的少；考虑稳定引起的事故多、考虑由于网络参数变坏引起的事故少。4物质方面：五强溪电厂通信不畅，反映出基建遗留下的问题影响到了电网的安全运行，调度室内事故报警功

17、能尚不完善，系统事故时未能蜂鸣报警，以提示电网调度员注意。环境方面： 布局不合理， 系统存在薄弱环节。信息方面：运行人员在平时对信息的收集和整理中，未能和厂、站值班员互相了解情况，导致对系统的运行方式不太清楚， 汇报事故较迟缓，安全管理部门对现场设备缺陷不够清楚，未能及时对相关设备进行检修。从而使系统在存在隐患的前提下长期运行，并最终导致此次事故发生。又由于调度室内事故音响报警装置及电网主系统潮流 CRT 画面等存在缺陷， 使得故障信息不能及时被调度人员发现，从而为事故处理赢得充足的时间。（3）本质原因：监管不力领导者和管理者忽视安全培训教育工作，对职工缺乏必要的培训和教育，对职工专业知识水平

18、的提高重视不够，职工缺乏必要的生产技能和安全知识，导致事故发生时调度人员不能抓住主要矛盾从而迅速切除故障。安全管理部门监督和管理不力，对诸如事故报警器和厂站电话等关乎事故预防能力的设施监察不力， 致使设备不完善， 给事故处理带来障碍。安全规章制度不够健全、安全责任没落实。部分管理者没有认真履行安全管理的职责，调度人员对事故隐患没有充分且必要的认识，疏于与厂站的交流沟通，事故隐患多。3 结论在上述的事故分析中，分别运用事故综合分析法和电力系统事故归因理论对事故进行分析。通过比较两种分析结果发现，这两种分析方法具有一个共同点，即两者都是从多个角度、多个环节对电力事故的原因展开分析，通过对比，这两种

19、分析方法也有一些不同之处。相对于电力事故综合分析法而言，电力系统事故归因理论在对电力事故原因进行分析和认定时，具有如下优点：（1） 对事故的分析更具有层次性。 综合分析法只是将事故原因罗列出来，虽然从多个角度、多个层面对电力事故的原因进行了分析和归纳，但未能明确各种原因的主次关系和因果联系，导致人们对事故的主要原因和次要原因难以进行区分和辨别，可能导致据此提出的预防对策针对性不强。（2）对事故的分析更加全面，更有系统性。电力系统事故归因理论在综合分析法的基础之上， 又增加对电力事故归因中的信息因素的分析，从而进一步完善了电力事故原因分析的视角，使事故分析更具全面性和系统性，提高了事故分析的准确

20、度，能为电力事故的预防和控制提供更加有效的指导。（3） 突出事故的本质原因。 综合分析法在对事故原因进行分析时，没有明确指出事故的本质原因，因此常常造成电力生产安全管理工作重心不明，导致人力、物力、财力的浪费，影响安全管理工作的效果。而电力系统事故归因理论有效地弥补了这个缺陷，明确指出电力事故发生的本质原因在于管理方面的缺陷。即管理失误是事故发生的本质原因。 通过确定电力事故的本质原因，为电力事故的预防和控制指出了准确的方向，能够有针对性地采取一些措施来强化安全管理，从而更有效地防止事故的发生，切实保障电力系统安全稳定运行。参考文献1Henrich H W ，Petersen D，Roose

21、N Industrical AccidentPreventionJ5thed ，NewYork，McGraw 2Hil119802王如君.事故致因理论简介.专题介绍，2005，5（4） ：23覃容，彭冬芝.事故致因理论探讨.华北科技学院学报，2005，2（3）4周琳，陈刚，朱伟江，赵玉柱.2003 年电网安全运行情况分析.中国电力，2004，37（5）5郭剑波， 印永华， 姚国灿.19811991 年电网稳定事故统计分析.电网技术，1994，18（2）6张昌. 华中电网”6.9”事故浅析.华中电力，1996，9（4）作者简介：吴彤（1971- ），男，四川成都人，汉族，博士，主要研 究 方 向 为 电 力 系 统 及 其 自 动 化 技 术 。 Email ：杨德先（1963- ），男，湖北武汉人，汉族，高工，主要研 究 方 向 为 电 力 系 统 及 其 自 动 化 技 术 。 Email ：涂光瑜（1941- ），男，四川乐山人，汉族，教授博导，主要研究方向为电力系统及其自动化技术。Email：