李艷山，胡海燕

(中國石化青島安全工程研究院，山東青島 266071)

0 HAZOP概述

HAZOP是危險和可操作性分析(Hazard and Operability)的縮寫，起源于化工工藝過程的危害辨識，以“引導詞”+“要素”構成“偏差”作為分析基礎，圍繞設計意圖，分析和檢查偏離設計意圖的原因、后果以及現(xiàn)有的保護措施，并依據風險矩陣評定風險等級，對不可容忍的風險，采取技術和管理手段有計劃地將風險降低至可容忍范圍內。

HAZOP分析經過不斷改善和發(fā)展已廣泛應用于各種工藝過程和項目的風險評估工作中[1-5]。近幾年將HAZOP分析方法應用于企業(yè)供電系統(tǒng)的風險評估中，以其系統(tǒng)化的評估思維結合風險矩陣進行量化，應用越來越廣泛[6-7]。

1 HAZOP分析對煉化企業(yè)供電系統(tǒng)的意義

1.1 增加系統(tǒng)供電的安全性

煉化企業(yè)的供電系統(tǒng)在整個電網中是一個負荷節(jié)點，但是在縱深為1 000 m左右的土地上有著與電網發(fā)、輸、變、配、用等環(huán)節(jié)相同配置的供電系統(tǒng)，而且90%以上負荷為一級負荷。但是在現(xiàn)行的系統(tǒng)設計依據中，相匹配的標準、規(guī)范、圖集卻極少，在行業(yè)范例中，電網設計將供配電與發(fā)輸電分開，而煉化企業(yè)的電網卻同時包含這兩方面的內容，而且裝置差異化、積木式發(fā)展的供電需求與電網存在明顯區(qū)別。電氣在煉油化工產業(yè)鏈中是非主干專業(yè)，業(yè)務相關方對專業(yè)的研究和應用水平參差不齊，必然會導致煉化企業(yè)供電系統(tǒng)在運行中會出現(xiàn)各種各樣的問題。利用HAZOP評估方法，以團隊的電氣專業(yè)知識和經驗為基礎，系統(tǒng)性地分析整個裝置供電系統(tǒng)在結構、配置及可操作性方面存在的隱患，可以為系統(tǒng)在可研規(guī)劃、設計、運行等方面提供依據，提高裝置供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行水平。

1.2 提升企業(yè)電氣管理的水平

大型煉化企業(yè)的供電系統(tǒng)在不斷發(fā)展，但核心電氣專業(yè)人員在數量、工作年限以及專業(yè)技能方面均與企業(yè)的大型化、專業(yè)化、智能化發(fā)展存在較大差距。從近幾年的煉化企業(yè)電氣事故中可以看出，煉化企業(yè)在電氣專業(yè)化管理上依然相對落后，在安全管控、智能化技術應用、人員技術素養(yǎng)等方面存在薄弱環(huán)節(jié)，導致事故頻發(fā)，影響全廠裝置的安全生產，有的甚至波及企業(yè)外部電網，帶來巨大的經濟和社會聲譽損失。企業(yè)的供電系統(tǒng)是一個整體，涉及范圍廣，設備種類多，需要參與管理的相關方有整體意識，在技術和組織管理上形成有效的安全控制手段。HAZOP的分析過程中以系統(tǒng)一次圖為依據，輔助以電力系統(tǒng)的仿真計算，從保護措施、主設備原理以及可操作性等方面進行系統(tǒng)性風險分析，使參與分析的專業(yè)人員深入了解、掌握整個系統(tǒng)，同時，也可以作為一個專業(yè)化管理工具，提升電氣安全管理水平。

2 HAZOP分析方法

2.1 HAZOP分析流程

裝置供電系統(tǒng)進行HAZOP分析主要依據電力系統(tǒng)一次圖，以節(jié)點為分析對象，通過偏差庫，分析過程中可涵蓋電力系統(tǒng)的絕緣配合、防雷及過電壓保護、繼電保護、接地網分析等常規(guī)內容，在裝置用電側則包含節(jié)能、自啟動、抗晃電等裝置平穩(wěn)運行關注的內容。分析流程如圖1所示。

2.2 裝置供電系統(tǒng)HAZOP分析關鍵點

2.2.1節(jié)點的選取

圖1 裝置供電系統(tǒng)HAZOP分析流程

適當的節(jié)點劃分可以簡化分析過程，避免重復勞動，同時也可使分析過程清晰，保護措施明了，易于提出和實施降低風險的改進措施。裝置供電系統(tǒng)HAZOP分析中，以一次系統(tǒng)圖紙為基礎，輔助以關鍵設備的二次圖紙、繼電保護配置、中央控制信號布置等資料。節(jié)點的劃分以一次系統(tǒng)為主，范圍一般以斷路器開始，以另一側斷路器為結束。雙回路供電的變電所，可以將2條回路4個斷路器之間有電氣聯(lián)系的部分作為一個節(jié)點來進行分析。結構簡單的變電所的分析節(jié)點以電源進線為起點，以饋出斷路器為終點。

2.2.2節(jié)點設計意圖

選取的節(jié)點要詳細分析其設計意圖，這樣才便于選擇合適的偏差庫。供電系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)電壓等級、接線型式、中性點接地方式等要素的選擇都有清晰的設計意圖和指導規(guī)范，辨析清楚節(jié)點的設計意圖，有利于選擇偏差和降低風險的措施。比如煉化企業(yè)常用的同塔雙回線，可以從傳輸功率(載流量)，兩回線是否考慮絕緣配合，檢修等方面去分析節(jié)點設計意圖。

2.2.3節(jié)點中關鍵設備的分析

選取的節(jié)點可能包含多種設備，比如變壓器、架空線、GIS等關鍵設備，根據節(jié)點的設計意圖選擇的偏差庫對單一設備的關注度可能會降低，可在分析過程中，根據分析目的對關鍵設備輔助以故障模式與影響分析(FMEA)的方法進行具體分析，以兼顧關鍵設備故障引起系統(tǒng)性事故的風險。

2.2.4原因的分析

導致偏差產生的原因有很多，通常HAZOP分析只記錄到初始原因，如果均細化到根原因將會導致太多的潛在危險劇情，花費過多的時間和精力[8]。比如，在分析電力系統(tǒng)時，大部分事故劇情是由于電力設備絕緣故障引起的，而絕緣故障究其根原因，很可能是由于生產制造缺陷、施工不規(guī)范等造成的，降低這類風險的措施一般在管理流程上進行規(guī)范，涉及的環(huán)節(jié)、流程過于復雜，針對運行中的煉化企業(yè)進行分析時不宜在這些根原因上花費太多時間，應將重點放至降低風險的保護措施上，比如快速保護、狀態(tài)性評價等。

2.2.5后果的分析

常規(guī)HAZOP分析由偏離造成的后果時，應假設現(xiàn)有的任何安全防護措施都失效所導致的最不利后果。但是在電氣HAZOP分析時，短路故障如果不考慮保護措施，導致的最不利的后果將是全廠性停電，甚至是整個電網區(qū)域的停電，這種后果的識別過于籠統(tǒng)，不利于風險的辨識和管理，也不利于安全措施的詳細分析。因此，煉化企業(yè)供電系統(tǒng)在分析過程中，主要從供電影響、人員傷害、財產損失、社會影響等方面分析節(jié)點內外由偏差導致的后果，充分發(fā)揮團隊的知識和經驗。

2.2.6安全措施的分析

電力系統(tǒng)從設計角度是嚴格按照“三道防線”來建設的。針對煉化企業(yè)電力系統(tǒng)HAZOP分析中，現(xiàn)有安全措施是指用以避免或減輕偏離所引起后果的可能性和嚴重度。可從以下關鍵點順序進行識別分析。

a) 可靠性設計：主要指所選設備的主要額定參數、動穩(wěn)定及熱穩(wěn)定、絕緣配合等是否滿足要求，并結合設備參數以及仿真計算結果進行校核。

b) 報警及人為干預調整：主要指接入中央控制室的報警信號，包括但不限于“三遙”信號，自動提醒人為進行調整。比如系統(tǒng)公共連接點的電壓接近限值，通過有載調壓變壓器的檔位調整，電容器的投退等手段，穩(wěn)定電壓。

c) 繼電保護系統(tǒng)：指配置的差動、過流等繼電保護，可依據主、后備保護進行區(qū)分，將后備保護進一步細分為近后備和遠后備，針對故障場景定性分析保護措施降低風險的后果。

d) 安全自動裝置：主要指備用電源自投裝置、電動機自啟動裝置等。具有自備機組的企業(yè)還應考慮穩(wěn)控系統(tǒng)。

e) 操作規(guī)程及應急預案：針對設備隱患或故障及系統(tǒng)性連環(huán)事故，有針對性的可操作條款，必要時可針對條款或預案逐條開展HAZOP分析。

3 HAZOP分析案例

以某煉化企業(yè)電力系統(tǒng)作為分析對象，選取其中一個節(jié)點為例來說明HAZOP評估在煉化中的應用，見圖2。

a) 節(jié)點的選取。該110 kV主變有2條同塔雙回架空線從上級變電所引入該企業(yè)，通過2臺110/35 kV變壓器給35 kV變電所提供電源，系統(tǒng)負荷在100 MW左右。示例節(jié)點以2條架空進線斷路器為起點，以3臺變壓器進線斷路器為終點，如圖2圈內所示。該節(jié)點包含的主要設備有斷路器、隔離開關、PT、CT、母線等主要一次設備。

b) 節(jié)點設計意圖。該節(jié)點是企業(yè)的關口變電站，主要承擔將110 kV電源引入企業(yè)電網并分配給2臺110 kV變壓器，節(jié)點內單一元件故障不影響供電連續(xù)性。單一母線能承擔全部負荷。正常運行方式，2條母線并列運行。

c) 偏差庫的選擇。偏差庫選擇可從偏離設計意圖出發(fā)，以電壓參數為例，可分為異常庫和故障庫。異常庫包括電壓偏高、電壓偏低、諧波含量高等，故障庫包括過電壓(可細分內部過電壓和雷電過電壓等)，低電壓(指外部系統(tǒng)故障引起的)。選擇偏差庫中，將短路引起的各種參數的偏離統(tǒng)一定義為短路，也可細化為單相、相間、三相等短路故障。

d) 分析過程。在分析過程中要逐一遍歷所選擇的偏差庫，分析引起偏差的原因、后果以及現(xiàn)有的安全措施，并結合風險矩陣量化風險等級。分析過程以表格形式記錄，以部分偏差為例，分析記錄如圖3。

圖2 節(jié)點示意

圖3 分析記錄表格

e) 結果的應用。該示例節(jié)點共分析出較大風險3項，一般風險12項，低風險33項，無重大風險。根據分析的剩余風險等級，按照重大風險(紅色)、較大風險(橙色)、一般風險(黃色)和低風險(藍色)[9-12]進行分級管理，同時對分析過程中，團隊提出的需增加的保護措施進行定責任人、定時完成，并定期進行回訪確認，形成閉環(huán)管理。

4 結語

針對煉化企業(yè)供電系統(tǒng)HAZOP分析，將風險進行分級管控，對設計、施工、運行等環(huán)節(jié)查漏補缺，可以有效提高企業(yè)電氣管理水平。企業(yè)團隊全程參與風險分析過程，在系統(tǒng)配置及專業(yè)技術上相互探討和學習，提高運維水平，保障供電系統(tǒng)的安全運行，促進企業(yè)增產增效。