基于瑞士奶酪理论的电力设施保护策略探讨

孙广通，卞佳音，孙嘉兴，卢 海，孔令广，张夏言

(广东电网有限责任公司广州供电局，广东 广州 510620)

0 引言

在电力系统中，电力线路负责联络发电厂、变电站和用户等系统节点，起到电能传输和分配的作用，主要种类包括架空线路和电缆线路。供电企业作为电力线路的产权运营责任单位，应采取有效措施做好电力线路的日常运维工作，及时排除外界危险有害因素的干扰，确保电力线路维持良好的外部运行环境。

由于电力线路架设或敷设的地理方位在面向自然环境和人员活动场所时具备一定的开放性，电力线路周围的外界干扰源有时会侵入电力线路正常运行系统，导致发生各种外力破坏，造成电力线路安全运行共模失效，例如因交通运输机械、起重运

输机械、工程机械等施工作业造成吊车碰线、挖穿电缆等施工外力破坏事件，以及因邻近树木、飘浮物、小动物等周边物体超越安全极限距离造成触电事件。对此，从瑞士奶酪理论出发，参照电力线路外力破坏场景所构成的电力设施保护系统，分析系统元素的作用和失能的原因，对现阶段管控策略中的不足进行剖析并提出有效的防范措施。

1 瑞士奶酪理论

1.1 常态事故理论

1984年，查尔斯·佩罗(Charles Perrow)提出了常态事故理论(normal accidents)。该理论认为，所谓“常态”并不是说这种意外经常发生或者能够预测到发生，而是指系统偶尔会发生这种交互作用的现象，是一种无法避免的天性。

诸多供电企业多年来的运行实践表明，电力线路外力破坏事故会“常态性”发生。如果只通过加强电力线路周边施工单位的安全教育、隐患告知和行政处罚，并不能有效预防事故的再次发生，因此应重视对意外可能性的预测，系统可造成事故也可用于防范事故发生，电力设施保护管控策略应考虑加强系统的设计以提升系统的可靠性。

1.2 瑞士奶酪理论

1990年，曼彻斯特大学詹姆斯瑞森(James Reason) 教授在其著名的心理学专著《Human error》中提出了基于常态事故理论的瑞士奶酪理论，又称“REASON 模型”，其内在逻辑是：组织活动可以分为不同的层面，每个层面都有漏洞，不安全因素就像一个不间断的光源，刚好能透过所有这些漏洞时，事故就会发生，如图1所示。

图1 瑞士奶酪理论模型

当这些层面叠在一起，就像有孔的奶酪叠放在一起，因此称为“瑞士奶酪模型”。该模型延伸了查尔斯·佩罗对系统造成事故的看法，将系统与人对事故发生的关系进行了深入研究，提出了事故与人为疏忽、系统错误的关系。

1.3 电力设施外力破坏模型匹配瑞士奶酪模型

瑞士奶酪理论最先应用于医疗事故分析，指出主动性的失效为人为因素时，不能以人为的因素作为唯一的考量点，而应着重探讨人为疏忽背后的系统错误，如程序、资源分配、制度规定、组织文化、政府政策法规等。

参照医疗事故模型，电力设施保护系统中的外力破坏模型也可运用该理论进行复盘。外力破坏的发生来源于一连串失误，好比瑞士奶酪模型中，一片片奶酪上的空洞代表电力设施保护过程中所建立的防御机制弱点，日常工作中发生的错误必须突破所有的防御机制，才会发生一起不良事件；外力破坏的发生代表防御机制的系统缺陷，可对这些不足进行改善，设法找出系统性的原因，建立多层防御体系，如优化固定工地施工企业和供电运维单位之间的工作联络、加强工作人员安全常识、改善物防措施有效率和完善度等，对缺陷或漏洞进行拦截，预防再次发生类似的外力破坏事件。

2 电力设施外力破坏瑞士奶酪模型

在开展电力设备日常巡视维护时，对于电力设施保护区及其周边存在的各类施工行为，电力线路运维单位应充分评估其作业对电力设备安全稳定运行的风险等级，参照风险程度和空间场景联络施工责任主体落实技防、物防、人防和安防措施，确保施工中常用的吊车、塔吊、天泵车、钻桩机等大型机械不突破带电导体的安全极限距离，保障施工工地和作业点及其周边分布的电力管线安全。

2.1 电力设施保护系统空间场景

2.1.1 外力破坏系统组成元素

根据电力线路运维单位运行经验，外力破坏的空间场景基本可以涵盖常见电力线路外力破坏类型的主要元素，包括：带电的架空线路及铁塔、电缆线路及附属管廊；固定工地的各类施工机械；政府管理人员、施工单位人员和电力运维人员等责任人员；限高、限位硬隔离装置和安全警示标识标志，隐患告知、安全协议、安全技术交底等信息传递；周边光线照明、地理要素等环境要素。

2.1.2 外力破坏危险源类型

安全系统存在的危险源，按照在事故发生、发展中的作用，可划分为第一类危险源和第二类危险源。第一类危险源是指生产过程中存在的可能会发生意外释放的能量，包括生产过程中各种能量源、能量载体或危险物质，如充电的架空线路和电缆、组立铁塔和埋地敷设电缆等；第二类危险源是指导致能量或危险物质约束，或者限制措施破坏或失效的各种因素，如电力管线技术参数不达标，物防措施、技防措施、机械和人员管控失能，作业环境不良、相关责任主体安全对接不到位等。

2.1.3 外力破坏系统复杂性

从系统角度来看，越是复杂紧密的系统越容易发生事故。外力破坏系统模型元素包括常态化静态分布的带电导体和金属构架，动态分布的施工单元运动轨迹，阻隔静态和动态的技防、物防和安防系统，责任分属不同主体的人员构成，各个场景所面对的风、雨、光等自然条件。上述要素构成了元素分布离散化、组织管控松散化的复杂系统。当物的故障、人的失误、环境不良、管理缺陷等因素出现得越频繁，发生外力破坏的可能性就越大。

2.2 外力破坏瑞士奶酪模型

2.2.1 外力破坏系统瑞士奶酪建模

根据电力设施外力破坏模型，对系统元素中物、机、人、环、管进行奶酪片建模，分别代表各种元素在系统中所起的作用和失能表象(见表1)。

表1 外力破坏瑞士奶酪模型元素和失能表象

2.2.2 系统元素的不完备性

实践表明，电力线路运维巡视、固定工地安全管控和电力管理部门督促检查等工作总有不到位的情况出现。当固定工地出现危及电力管线运行的不安全作业行为时，在轨迹交叉链条上就会存在若干奶酪片阻隔。若奶酪片工作落实到位，就不会出现效能漏洞，不安全行为发出的事故光线就不会穿透事故发展轨迹，也就不会发生外力破坏；若所有奶酪片工作均不到位，不安全行为发出的事故光线就会完全穿越所有漏洞，导致外力破坏事故发生。

2.2.3 奶酪漏洞串联引发外力破坏

通过对电力管线保护区及其周边存在的固定工地进行建档，将每个固定工地以瑞士奶酪为类比，发现在实际运维管控过程中，每个外力破坏瑞士奶酪模型都有不同程度的漏洞，只有当所有漏洞在同一时刻出现串联现象时，外力破坏光线会完全贯穿奶酪模型形成外力破坏。广州供电局基于瑞士奶酪模型对2021年主网管线外力破坏典型案例进行了复盘分析，结果显示当全部元素同时失能时外力破坏会不可避免地发生。

2.3 基于海因里希法则的管线集群管控策略

电力管线运维实践表明，对于所辖管线集群而言，工作策略和方法对个体管线的匹配差异性导致个别工地奶酪模型因主、客观因素产生失能，难免会出现外力破坏。根据广州供电局2021年主网和配网管线外力破坏次数和固定工地隐患点情况，基本推断出管线集群管控效果呈现海因里希法则趋势，相关模型见图2。

图2 广州供电局2021年主配网外力破坏模型

从该模型可以看出，一定数量意外事件的集合必然导致重大事件的发生。主网运维设备基础相对配网管控整体质量良好，因此，主网海因里希法则比例关系相对配网较小，配网模型斜率相对主网较高，表明配网管控基础相对薄弱，在接下来的工作当中应逐步提升。

3 外力破坏瑞士奶酪模型防范措施

瑞士奶酪模型说明外力破坏事故是系统性多环节防御体系同时失能造成的安全事故，将责任片面地归属于某个单一环节是不科学的。因此在外力破坏防范体系方面应加强系统设计策略，只要其中一个奶酪片环节发挥作用，整个防御体系就不会贯穿，相应防范措施见表2。

表2 外力破坏瑞士奶酪模型防范措施

为便于运维工作科学、高效开展，电力线路运维单位在开展巡视时应对电力设施保护区及其周边存在的固定工地建档进行分类分级管控，结合固定工地电力管线分布和外力破坏风险因素评估外力破坏奶酪片的效能，高度关注奶酪片失能较多的模型工地，及时采取措施堵住漏洞，截断外力破坏光线以防贯穿全部漏洞形成安全事故。

4 结束语

对比电力设施外力破坏瑞士奶酪模型可看出，所有的奶酪切片漏洞只要有可能同时出现，那它们就一定会同时出现。因此，各个奶酪切片的责任主体应将防范措施落到实处，封堵奶酪切片漏洞，确保达到防范外力破坏的预期目标。