FMEA法在电力设备设施运行安全风险管理中的应用

张 涛

中石油独山子石化公司供水供电公司

在电力设备和设施运行的过程中，一般用于控制缺陷的防线有3种，分别为故障起因的消除或避免、故障的确定或检测、故障影响后果的减少。而利用FMEA方法最大的优点就是做好安全防线，最大限度减少安全事故发生[1]。FMEA方法本就是一种有效性、可靠性、安全性等比较高的重要设计方法，也是将故障影响分析模式（FEA模式）与故障模式分析方法（FMA）有机结合，对于各种可能存在的风险进行相应的评价和分析，再基于当前的技术将风险降到最低。FMEA方法应用当中最重要的衡量标准是及时性，也就是意味着它是事前发生的行为，需要在故障发生之前进行运行管控[2]。

1 FMEA方法主要内容及可行之处

1.1 FMEA方法主要内容

需要在电力设备设施安装以及运行之前进行相应的可行性分析，所针对的对象则是所有计划投入安装或者运营的设备/过程，对已有设备等进行的改造，运行环境发生改变的设备等，在该方法具体应用的过程中需要考虑到和计划相关的设备本身所具有的特性，便于更好的适应环境[2]。

1.2 FMEA方法的可行之处

（1）分析前的准备阶段，一些重要设备的厂家资料以及包含的参数，设备在之前所发生过的维修记录和故障，现有的国家标准技术规范等。

（2）需要构建专门的小组。小组当中的成员应当包含对FMEA方法运行产生重要帮助的人，比如供配电单位电气专业管理人员、安全人员、班组技师，厂商设备的维修人员等。

（3）对设备设施进行FMEA分析，包含分析的对象以及按照不同的类别来进行重点设备的分类分析，例如将设备按照系统功能划分成主要单元。

（4）明确具体分析内容，包含设备的功能要求，遇到风险后失效的模式，所带来的后果，出现风险的原因以及当前所采取的措施，风险的严重程度等。

（5）分析设备设施的风险顺序数。这项任务的完成需要由配电车间的各班组和设备维修厂商来进行相应的点检。班组人员分析FMEA，评价一些特殊性的风险，最终的评价结果是由小组内的所有成员都认可通过的，只有这样才可以具体投入使用。

（6）利用公式来对风险优先数进行计算。所采用的计算公式为：

式中，

S—风险的严重度系数，也就是风险所带来的危害程度。风险程度需要依照设备的安全、运行状态以及可维修特点来进行判断。失效分为：较小，检修时间＜1h；一般失效，检修时间1～6h之间；主要失效，检修时间＞6h；严重失效为设备出现故障，需要停运，或者故障需要更换。

D—不易探测度，分为总发现，可以及时发现引起故障的原因，能够有效避免；便于发现，则是可以发掘大部分的失效原因，但是有少数几种探测不到；另外，还有难于发现和内部几乎不能发现。

O—拼读系数，分为不存在，即在设备的运行周期之内，风险未出现或者最多出现1次；罕有则是表现每年可能会出现1次故障；偶然则是风险或失效会偶然发生；频繁为设备频繁发生，每月发生1次或者1次以上。

2 FMEA在电力设备设施风险分析中具体的应用

本次以110kV为例，开展针对FMEA方法在电力设备设施风险分析当中的具体应用分析。

（1）确定110kV变电站的性质、运维检修的范围以及安装投运的范围，是继续开展研究的约束和条件。

（2）对参与到本次风险分析当中的人员进行确认，要让相关的成员、工厂用户以及配电设备厂商都参与其中。为了让小组内的成员更加了解110kV变电站电气设备在应用当中的特点、安装以及运维检修等，需要做好准备工作。

（3）确认每个成员需要承担的责任和任务。比如组长需要对整个小组的活动进行协调，要进行管理和鼓舞，同时也要和大家一起沟通交流。工厂用户的需求满足是电力部门开展风险管理的主要目标，因此需要让他们参与到电力设备设施运行风险管理控制小组当中，设备的生产厂商和专家则可以提供产品更多的信息以及更专业的意见。

（4）由小组内不同的成员来对设备的特点、运维检修等进行研究分析，这个过程是让成员熟悉配电设备，运维检修等相关程序的重要内容。

（5）分析可能发生的风险以及原因和影响等。通过分析可以发现110kV变电站常见的主变火灾类型和原因，如图1。

图1 110kV主变火灾类型及原因

（6）对主变发生火灾的类型，原因及当前控制情况等进行处理，以其中的一种主变火灾类型为例进行分析。

（7）将严重程度进行发生率、发现率以及严重性的相应评分。按照质量等级标准来把因素转换为相对应的数值。对于任何的一个原因、风险因素以及所带来的影响都需要进行等级划分。由于小组内的成员工作背景，知识储备存在差异，因此也会出现意见相左的现象，建议要事先收集足够的证据。分别结合S、O、D的情况来计算出最终的风险优先度数值。

（8）将风险发生的严重性、发生率以及发现度等进行相乘，计算RPN值，每个指标的权重也应当是一致的，见表1。

（9）因为要对现在所有的风险发生原因进行明确，所以必须选择最需要进行改善的风险现象和失效模式，这个步骤必须由设备的工程师参与其中，如果设备属于专变用户产权设备，则还需要用户参与其中。不少小组成员对于风险的程度把控存在疑问，即：“哪一种的风险程度在可以被接受的范围之内呢？”当前进行风险程度衡量的方法也有不少，比如最高分方法、帕累托方法等[4]。

表1 110kV主变类型、原因、当前控制分析

（10）确定需要采取行动的RPN界限值。即帕累托最优，如图2。

图2 帕累托最优

（11）拟定需要改善的方法。针对在110kV变电站主变火灾爆炸等发生的类型及原因进行分析之后，发现导致主变发生火灾爆炸的原因包含雷电起火、接触不良起火以及短路过热起火等。因此在后期改善的过程中应当从以下几个方面入手改善：

①变电站需要安装常规的灭火器、干粉灭火器、MODEL MTZ2 二氧化碳灭火器、干沙灭火器等。

②要安装JB-QB/LN1010型或者其他型号的区域火灾报警控制器（多点位的烟感和感温电缆，声光报警等）。

③需按国家已有的关于变电站相关火灾的标准规范做好防雷设施的预防性试验和检修工作。

④需要定期检查设施设备，一旦发现问题需要及时维修。对于已经发生的火灾爆炸必须要根据应急事件等级启动主变火灾爆炸应急预案，尽量降低事故损失，确保人员安全。

（12）确定整改的有效性。任务的开展必须要有明确的始终，而FMEA小组则需要对检查的成效进行检查，整改并不是最终的目的，而是需要确定通过这一次的整改可以确保这个风险多久不会发生[5]。如发现整改无效，还需要继续开展研讨，见表2。

表2 整改有效性分析

3 结束语

FMEA方法在很多领域都有较好的应用，同样在电力设备设施运行安全风险管理方面也有应用的价值和必要性。电力设备设施的风险控制管理对于电力行业的长期发展产生重要价值，对其相关内容研究也有重要的意义。本文分析了FMEA方法在110kV变电站当中的应用过程及方法，将FMEA方法在110kV变电站的具体应用步骤，如性质确定，人员确定，确认每个成员需要承担的责任义务，分析可能存在的风险，风险的原因类型，具体到该案例为火灾的类型，发生原因，对风险的严重程度进行评分，确定采取行动RPN值，拟定改善方法，确定改革有效性，本次实践结果证实其有效性比较好，对电力设备设施运行安全的风险评估和控制提供了技术支撑。