基于改進型LEC法的線路工程安全風險評估研究

劉宏亮

(中核匯海風電投資有限公司，北京 100000)

0 引言

“十四五”是國家實現碳達峰目標的關鍵期，新能源項目及配套送出工程密集建設，2023 年風電、光伏裝機容量預計增加1.6 億kW[1]。電力建設工作面快速擴大，風險點快速增加，建設資源進一步攤薄，建設、監理等施工力量不足等問題進一步加劇，各類風險防范及安全管控難度進一步加大，電力建設施工安全風險凸顯[2]。2013—2021 年全國發生電力建設人身傷亡事故100 起，死亡218人，其中線路工程人身傷亡事故21 起，死亡42 人，死亡人數占比19.3 %[3-11]。電力建設人身傷亡事故發生的一個主要原因是安全風險分級管控落實不到位，表現為風險辨識能力不足，風險辨識不到位，風險評估不準確，管控措施落實不到位等[3]。重點對線路工程風險評估方法的不足之處進行分析，提出改進措施，以提高風險評估準確性，有效落實安全風險分級管控，消除安全隱患。

1 線路工程風險描述

線路工程具有作業環境復雜、施工難度大、工作點多等特點[12]，易發生安全生產事故。線路工程可能導致的事故主要有高處墜落、物體打擊、機械傷害、觸電、坍塌、桿塔倒塌、中毒窒息、火災、車輛傷害、其他傷害等[13]，如圖1 所示。

圖1 線路工程可能導致的事故

2 LEC 法及其不足之處

作業條件危險性評價法(LEC法)是一種半定量的對人員在具有潛在威脅性的作業條件下工作進行安全評估的方法。通過三個指標(發生事故或危險事件可能性L、暴露于危險環境的頻率E、發生事故或危險事件可能結果C)的乘積來得到危險等級D，D的數值越高，其危險性越大[14]，如表1 所示。線路工程風險評估大多使用LEC 法，由建設單位組織施工方及監理方相關專業工程師對項目進行風險評估[15]。

表1 L、E、C、D 分值判斷

3 對LEC 法的改進

3.1 對發生事故可能性L 的改進

事故統計在風險評估中有著重要作用，從事故中找事件，從事件中找隱患，從隱患中找危險有害因素，用之前事故血的教訓警示當前，可有效避免同類事故的再次發生。2013—2021 年全國共發生線路工程人身傷亡事故21 起，死亡42 人。21 起事故中桿塔倒塌事故死亡21 人，高處墜落事故死亡8 人，觸電事故死亡8 人，中毒窒息死亡5 人[3-11]，如表2 所示。為提高發生事故(危險事件)可能性L的賦值準確性，減少風險評估人員的主觀影響，建立事故統計系數，并用kASC表示。如事故統計時間內未發生事故，則事故統計系數為1 (基礎系數)。如發生事故，事故統計系數=基礎系數+事故占比。故kASC，桿塔倒塌=1.50，kASC，高處墜落=1.19，kASC，觸電=1.19，kASC，中毒窒息=1.12。事故統計系數能有效提高風險評估中該類危險有害因素L賦值的準確性。

表2 2013—2021 年全國線路工程人身傷亡死亡人數統計

3.2 對發生事故可能結果C 的改進

危險性較大的分部分項工程(危大工程)是指在施工過程中導致人員群死群傷或者造成重大經濟損失的工程。危大工程及超過一定規模的危大工程范圍由國務院住房城鄉建設主管部門制定，包括基坑工程、模板工程及支撐體系、起重吊裝及起重機械安裝拆卸工程、腳手架工程、拆除工程、暗挖工程等，其特點為事故造成的后果較為嚴重。為此建立工程危險系數，用kEHC表示，則超過一定規模的危大工程的工程危險系數kEHC1=1.2，危大工程的工程危險系數kEHC2=1.1，其他工程的工程危險系數kEHC3=1.0。工程危險系數能有效提高發生事故(危險事件)可能結果C值的準確性。

3.3 對暴露于危險環境的頻率E 的改進

線路工程施工現場主要有特種作業人員、一般作業人員、施工單位管理人員、監理人員、建設單位人員、其他人員等六大類施工人員，每類人員接觸危險環境的頻率不同，接觸環境的危險程度不同。如特種作業人員，其接觸危險環境的頻率最高，接觸環境的危險程度最大，登高作業、電工作業、電焊作業等均涉及。而一般作業人員，接觸不到特種作業施工，接觸危險環境的頻率和危險程度均低于特種作業人員，管理人員則更低。建立指標綜合E'，對六類人員進行賦值，并使用層次分析法(AHP)對六類人員接觸危險環境的程度進行計算。

3.4 層次分析法簡介

層次分析法(AHP)由運籌學家T.L.Saaty 提出，是一種把復雜系統進行層次化，把決策過程中定性和定量的因素相結合起來的方法。層次分析法通過建立判斷矩陣，排序計算和對一致性進行檢驗的方法確定權數[14]。

3.4.1 建立層次模型

將現場施工人員作為模型第一層，特種作業人員、一般作業人員、施工單位管理人員、監理人員、建設單位人員、其他人員作為模型第二層。

3.4.2 建立判斷矩陣

晉和魯衛所處環境的不同，形成其各自不同的文化和不同的統治方式。 孔子云：“魯衛之政，兄弟也?！盵1]143 這在于兩國在開國之初處于相同的條件之中。 于是，魯衛之政是強制型的，唐晉之政是順應型的。 魯衛之政必然要造成沖突，唐晉之政則是和諧的。 魯衛之政使其形成的文化是狹隘單一的，唐晉之政所形成的文化則是豐富多元的。 豐富多元的文化的氛圍中所產生的文學藝術，自然要根植于各自深厚的傳統而不會為其他的文化標準或原則所左右。 這就是季札感覺到《唐風》思深、憂遠、令德之后的原因所在。

對指標之間的相互關系進行比較，建立兩兩判斷矩陣P。矩陣評判分值根據T.L.Saaty 提出的9級標度法進行判斷，如表3 所示。

表3 層次分析法兩兩判斷矩陣9 級標度法

3.4.3 計算判斷矩陣各因素權重

根據判斷矩陣，求出其最大特征值λmax所對應的特征向量W，特征向量W經歸一化處理后的數據為各因素權重。

計算出判斷矩陣P每一行因素的乘積Mi。

計算出Mi的n次方根

進行歸一化處理，求得各指標權重Wi。

3.4.4 計算判斷矩陣的最大特征值

方根法計算完成前三步后，計算最大特征值。

3.4.5 層次單排序及其一致性檢驗

判斷矩陣P對應于其最大特征值λmax的特征向量W經過歸一化處理后，為同一層次相應的指標對于上一層次某個指標相對重要性的排序權值，對其一致性進行檢驗。

式(6)～(7)中，kCI為一致性指標；當n≥3時，為消除kCI階數造成的影響，引入kRI值(判斷矩陣的平均隨機一致性指標)，1 階至9 階的判斷矩陣的kRI，見表4。

表4 1 階至9 階平均隨機一致性指標kRI

當判斷矩陣P階數n＞2 時，其一致性指標kCI與其同階的平均隨機一致性指標kRI之間的比值kCR(隨機一致性比率)要求小于0.1。當判斷矩陣的隨機一致性比率kCR值小于0.1 時，認為判斷矩陣具有滿意的一致性。

4 改進型LEC 法應用舉例

4.1 線路工程簡介

某項目220 kV 送出線路工程約為22 km，新建鐵塔60 基，海拔高度在900～1 500 m，地形以丘陵、山地為主，灌木林茂盛?，F場施工條件較差，吊車、挖掘機等大型機械設備無法運輸到施工位置，項目基礎開發采用人工掏挖法(深度約為6.3 m)，組塔采用內懸浮抱桿法。特種作業人員28 人，一般作業人員56 人，施工單位管理人員7 人，監理人員4 人，建設單位人員3 人。

4.2 風險辨識

組織該項目建設方、施工方、監理方共同對該送出工程進行風險辨識，同時結合2013—2021 年線路工程人身傷亡事故原因分析及國家電網公司輸變電工程風險庫數據，將現場人員施工經驗、能源局相關事故分析數據及電網公司輸變電風險庫相結合，切實做到風險辨識到位。該線路工程可能發生的主要事故有高處墜落、物體打擊、機械傷害、觸電、坍塌、桿塔倒塌、中毒窒息、火災、車輛傷害、其他傷害等，共計10 大類事故及58 個危險有害因素[3-11,15]，如表5 所示。

表5 某220 kV 線路工程危險事故及危險有害因素(主要涉及數據)

4.3 kASC、kEHC 計算

該項目kASC，桿塔倒塌=1.50，kASC，高處墜落=1.19，kASC，觸電=1.19，kASC，中毒窒息=1.12?；犹屯诠こ躺疃燃s為6.3 m，屬于超過一定規模的危險性較大的分部分項工程，涉及的危險有害因素有A3、B3、B4、E (1-5)、G (1-3)，kEHC取1.2。

4.4 綜合E'計算

建立判斷矩陣P，使用方根法計算，判斷矩陣歸一化后的特征向量：W=(0.38，0.25，0.16，0.10，0.06，0.04)T。矩陣PW=(1.03，1.02，1.02，1.05，1.02，1.03)T。λmax=6.158，kCI=0.031 6，判斷矩陣為6 階矩陣，kRI取1.24，kCR=0.025 5<0.1，通過一致性檢驗。六類人員的權重分別為0.38、0.25、0.16、0.10、0.06、0.04，綜合E'計算結果為4.99，如表6 所示。

表6 判斷矩陣P 各因素權重計算數據、現場施工人員分類及綜合E'值

4.5 改進LEC 法計算

通過使用改進LEC 法，對某220 kV 線路工程進行安全風險評估，結果如表7 所示(表中D'表示改進算法后的危險等級值)。

表7 改進LEC 法風險辨識結果

1) LEC 法改進之前該項目存在58 個危險有害因素，其中I 級風險0 個，Ⅱ級風險28 個，Ⅲ級風險22 個，Ⅳ級風險7 個，Ⅴ級風險1 個。LEC法改進后危險有害因素包含I 級風險11 個，Ⅱ級風險23 個，Ⅲ級風險16 個，Ⅳ級風險7 個，Ⅴ級風險1 個。I、Ⅱ級風險占比從改進前的48.3 %，提高到改進后的58.6 %，如圖2 所示。

圖2 LEC 法改進前后線路工程評估結果對比

2) LEC 法改進后評估出的11 個I 級風險中，高處墜落3 個、桿塔倒塌3 個、觸電2 個、物體打擊1 個、坍塌1 個、中毒窒息1 個。風險評估結果基本與2013—2021 年全國電力建設線路工程事故死亡人數統計結果一致。同時，提高了深基坑作業涉及的坍塌、中毒窒息、物體打擊的危險有害因素風險等級，證明該方法可行有效。

5 結束語

在線路工程風險評估中，建立事故統計系數，改進發生事故可能性L賦值；建立工程危險系數，改進發生事故可能結果C賦值；使用AHP 法計算工程不同類型人員接觸風險程度，進而計算出綜合E'值。從應用舉例可以看出，該風險評估方法可有效提高線路工程已發生事故及危大工程所涉及的危險有害因素等級，有效提高線路工程風險評估準確性，且該方法簡單可行，可操作性強。下一步將繼續建立新能源工程風險數據庫，統計新能源工程事故傷亡數據，編制風險預控措施數據庫，建立新能源建設工程風險辨識、評估、預控措施系統，落實安全風險分級管控，做到安全關口前移。