高壓海底電纜風險評估導則國家市場監督管理總局國家標準化管理委員會GB/T41141—2021 I 2 3 4 68風險應對 8附錄A(資料性)風險評估程序示例 IGB/T41141—2021本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中國電力企業聯合會提出并歸口。本文件起草單位：中國電力工程顧問集團中南電力設計院有限公司、中國電力科學研究院有限公司、必維(天津)安全技術有限公司、國網浙江省電力有限公司舟山供電公司、寧波東方電纜股份有限公司、中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司。1GB/T41141—2021高壓海底電纜風險評估導則本文件適用于對高壓海底電纜線路第三方破壞風險的評估。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文GB/T20002.4標準中特定內容的起草第4部分：標準中涉及安全的內容GB/T27921—2011風險管理風險評估技術3術語和定義3.13.33.4下列術語和定義適用于本文件。不確定性對目標的影響。風險等級levelofrisk3.5評價風險重要性的依據。風險識別riskidentification24.1.1海底電纜風險評估除應符合本文件規定外，還應符合GB/T20002.4、GB/T27921—2011的海底電纜風險評估流程見圖1。風險評估程序示例見附錄3GB/T41141—2021風險識別風險類別劃分數據收集與整合風險等級劃分風險評價否可接受是風險準則評估結論4.3.2風險評估方法應按GB/T27921—2011附錄A的表A.1確定，或采用歷史數據分析、數學模型同時采用多種評估方法。5風險識別5.1.1風險識別包括風險類別劃分、數據收集與整合兩個步驟。應對風險源、風險事件及其原因和潛a)檢查表法，按GB/T27921—2011的附錄B的B.5實施。b)危險與可操作性分析(HAZOP)及失效模式和效應分析(FMEA),按GB/T27921—2011的B.7和B.8實施。c)故障樹分析與事件樹分析，按GB/T27921—2011B.19和B.20實施。GB/T41141—20215.2.1風險類別劃分應根據工程所在區域第三方活動的特點進行。標明出處。5.3.3數據收集范圍應包括但不限于下列內容：b)海底電纜路由區環境因素；c)海底電纜路由區通航及漁業活動；e)已建電纜或管道數據；6風險分析6.1基本要求6.1.2按照風險分析結果量化程度，風險分析方法可分為定性法、半定量法、定量法或以上方法的組a)根據海底電纜風險特征劃分區段；b)確定每個區段的風險可能性；c)確定每個區段的風險后果；d)確定所有區段的風險可能性和風險后果。區段劃分應根據不同的地質條件、水文條件、人類活動、電纜保護水平等特征因素組合確定，見圖2。45GB/T41141—2021圖2區段劃分示意圖6.3風險可能性分析6.3.1風險可能性分析應根據目標海底電纜風險因素確定。6.3.2應針對每個海底電纜區段確定每種風險可能性。6.3.3風險可能性分析宜采用歷史數據分析、事件樹、故障樹、數學模型等方法。6.3.4歷史數據宜采用海底管線運營公司數據庫或公開發表的行業數據庫。采用歷史數據進行風險可能性分析或驗證其他模型分析結果時，宜分析歷史數據對海底電纜的適用性。6.3.5歷史數據無法獲取或不夠充分時，風險可能性宜通過分析系統、活動、設備失效或成功狀況，采用故障樹和事件樹等技術推斷。6.3.6風險可能性的分類量化計算及統計分析宜采用數學模型法。海底電纜風險概率描述宜表示為“次/(千米·年)”或“次/(條·年)”。具體計算方法如下：a)拋錨風險可能性分析應根據海面船舶通航、海床地質和保護確定。拋錨風險概率宜按式(1)計算：Fhit=Nship×Fdrif×(1-Phuman)×Ploa×Phit×Pbreak 式中：Fhit——風險概率，單位為次/(條·年);Nship——每年通過海底電纜路由具有錨泊可能的船舶數量，單位為艘；Fdrit——船舶漂航概率；Phuman——不在海底電纜附近拋錨的概率；Plos——拋錨時對錨失去控制的概率；Phit——錨擊中海底電纜概率；Pbreak——海底電纜損壞概率。b)拖錨風險可能性分析應根據海面船舶通航、海床地質和保護確定。拖錨風險概率宜按式(2)計算：式中：Vship——船舶速度，單位為節(kn);6GB/T41141—2021Sd——拖錨長度，單位為米(m),取決于海床狀況、船舶及錨的形式。c)沉船風險概率宜按式(3)計算： (3)式中：D——沉船危險距離，單位為米(m);Psink——每千米沉船概率。d)落物風險可能性分析應根據第三方施工活動、海床地質和保護確定。物體在水中落在電纜上的概率宜按式(4)計算： (4)式中：Phit.s.r——落物在半徑為r的圓形內擊中海底電纜的概率，單位為次/(條·年);Phit.r——物體落在半徑為r的圓形內的概率；Ls——半徑為r的圓形內海底電纜長度，單位為米(m);D。——海底電纜直徑，單位為米(m);B——落物寬度，單位為米(m);B/2表示海底電纜單側落物寬度；A,——半徑為r的圓形面積，單位為平方米(m2)。e)拖網風險可能性分析應根據漁業活動、海床地質和保護確定。拖網風險概率宜按式(5)計算：式中：ng——每艘漁船拖網板數量；W——交通流寬度，單位為千米(km);L——電纜路由長度，單位為千米(km);α——比例系數，漁業區有可能遭受拖網設備干擾的海底電纜長度與漁業區內電纜總長度比值；φ——主流航行方向與海底電纜垂線方向的夾角，單位為度(°);Ptawl——漁船在海底電纜路由區拖網概率。6.4風險后果分析6.4.1風險后果分析內容應包括海底電纜損壞、服務中斷嚴重程度，以及對電網系統和環境等產生的不利影響等。6.4.2風險后果分析可對風險后果簡單描述，必要時可針對停電時間、經濟損失、電力系統故障程度等制定數學模型。6.4.3采用歷史數據進行風險后果分析或驗證其他模型分析結果時，應分析歷史數據對海底電纜的適用性。7風險評價7.1基本要求7.1.1風險評價應根據風險分析的結果對風險等級進行劃分，并根據風險準則判定風險是否可接受。風險準則應根據利益相關方需求、工程環境和用戶對風險承受程度等因素確定。7GB/T41141—20217.2.2風險可能性等級劃分見表1。風險可能性等級風險可能性描述風險概率P1×10-2次/(千米·年)1極低P≤0.052低3較低4中5高風險后果等級損壞程度風險后果描述1輕微損壞既無需修理也無停電風險2中度損壞需要修復，但不會造成停電3重大損壞需停電修復，對電纜使用壽命影響較小4特大損壞需停電修復，且電纜使用壽命嚴重縮減5災難損壞整根電纜報廢7.3風險準則與風險評價針一致。7.3.2風險評價采用風險矩陣法時，應對風險可能性等級和風險后果等級分別評估，將兩者置于二維矩陣中得到風險等級劃分矩陣，根據風險等級判定風險是否可接受。風險準則見表3。表3風險矩陣法風險準則風險可能性風險后果123451低低低低中2低低低中高3低低中高高4低中高高高5中高高高高不可接受區域中間區域廣泛可接受區域8GB/T41141—2021不同區域風險接受程度應符合下列規定：7.3.3海底電纜在電力系統中較為重要，故障對系統有較大影響時，風險評價宜采用風險指數法。海R=S×C (6)CPI=R×k (7)R——風險值；S——風險可能性，取值范圍為1～5,可參考風險可能性等級劃分取值；C——風險后果，取值范圍為1～5,可參考風險后果等級劃分取值；k——重要性系數，取值范圍為1～5,見表4。表4重要性系數取值重要性系數取值經濟損失水平風險對系統安全穩定的影響1無無2較低較小，可通過調度方式解決供電問題3中等中等，系統內部分負荷需切除4較大較大，造成大量企業停產5嚴重嚴重，造成整個地方、區域停電停產風險指數法風險準則見表5。表5風險指數法風險準則風險指數值相應措施CPI≤15風險可接受，無需采取風險應對措施15<CPI<25風險既可接受，也可根據成本效益分析采取風險應對措施CPI≥25風險不可接受，應采取風險應對措施8風險應對8.1風險應對應根據風險評估結果采取一種或多種降低風險等級的措施，也包括對風險應對措施實施效果的監測。8.2風險應對可通過降低風險可能性和(或)風險后果來降低風險等級。8.5風險應對措施應根據風險評估結果制定。風險應對措施宜包括下列內容：GB/T41141—2021求分區段確定。機械保護措施包括掩埋保護、加蓋保護、套管保護等。c)完善綜合監控措施。海底電纜綜合監控措施應包括水面路由監控及海底電纜本體狀態監測。水面路由監控措施包括船舶自動識別系統(AIS)、船舶交通管理系統(VTS)、岸基雷達、視頻及遠距離紅外夜視系統。海底電纜本體狀態監測應根據電纜結構形式、重要程度確定監測內8.6評估風險應對措施的經濟效益，應進行成本效益分析。成本效益值(CBV)應按式(8)計算。成本有效風險應對措施的CBV值應小于1。…(8)式中：CBV——成本效益值；CM——風險應對措施成本，單位為萬元；△Cr——維修成本降低值，單位為萬元；△Cp——損失降低值，單位為萬元；PoF——風險概率；y——電纜無故障使用年限，單位為年。9GB/T41141—2021(資料性)風險評估程序示例A.1一般說明本文件中所述的風險評估程序包括四個主要步驟：主要步驟及其關系在本附錄以一根1km長海底電纜的第三方破壞風險評估示例說明。A.2基本數據a)海底電纜數據：b)環境數據：c)船舶通航數據：——通航船舶數量(Nshi):5000艘。d)海底電纜保護數據：A.3風險識別與海底電纜風險相關的第三方活動主要包括船舶通航、漁業活動、海域施工、資源開采、航道疏浚A.4風險分析A.4.1拋錨風險分析拋錨風險可能性與船舶數量、船舶漂航概率、船員對電纜位置的了解、拋錨時對錨失去控制的概率、錨擊中及損壞海底電纜概率等相關。船舶數量與航線分布密切相關，不同海域差異較大，應根據工程具體情況確定，本示例取5000艘。船舶漂航概率一般不大于2×10-5,本示例取1×10-5。船舶是否在海底電纜附近拋錨取決于船員對電纜位置的了解。不在海底電纜附近拋錨的概率一般大于90%,本示例取95%。拋錨時對錨失去控制的概率取決于船舶的類型和噸位，該值通常為10%～20%,本示例取20%。錨擊中海底電纜的概率與錨的形狀、水深、洋流速度等因素相關。通常錨擊中海底電纜的概率不大于10%,本示例取10%。GB/T41141—2021錨損壞海底電纜的概率取決于電纜抗損壞能力與沖擊能量的關系，與電纜保護水平、地質條件等相關。保守估計，海底電纜損壞概率取100%。綜上：不在海底電纜附近拋錨的概率：Phuman=95%;拋錨時對錨失去控制的概率：Ploss=20%;錨擊中海底電纜概率：Phit=10%;海底電纜損壞概率：Pbreak=100%;拋錨風險概率：Fhi=Nship×Fdii×(1-Phuman)×Ploss×Phi×Pbrek=0.005×10-2次/(km·年)。拋錨風險后果：海底電纜均有鎧裝層保護，同時可設置掩埋保護、加蓋保護、套管保護等機械保護措施，拋錨可能會造成外護層、鎧裝層損傷，對海底電纜整體安全性影響較小。A.4.2拖錨風險分析拋錨風險可能性與船舶數量、船舶漂航概率、船員對電纜位置的了解、拖錨長度、拖錨時船速、錨擊中及損壞海底電纜概率等相關。船舶數量、漂航概率、不在海底電纜附近拋錨的概率與拋錨計算中取值一致。拖錨擊中海底電纜概率為拖錨長度與警示距離(通常為100m)之比，本示例中拖錨擊中概率取100%。拖錨船速通常為(1～2)節，本示例取1.5節。拖錨長度一般不大于400m,本示例取400m。拖錨損傷海底電纜的概率取決于電纜承受的側壓力，本示例取100%。不在海底電纜附近拋錨的概率：Phuman=95%;拖錨擊中海底電纜概率：Phi=100%;海底電纜損壞概率：Pbreak=100%;A.4.3沉船風險分析沉船風險概率與船舶數量、沉船危險距離、沉船概率、電纜損壞概率等相關。船舶數量與拋錨、拖錨計算中取值一致。沉船危險距離為最外側電纜間距與兩倍船長之和，同時宜考慮船舶下沉過程中的水平偏移。沉船危險距離通常不超過500m,本示例取500m。每海里沉船概率一般不超過3×10-?,本示例取2×10-8。沉船損壞海底電纜的概率取決于電纜抗損傷能力與沖擊能量的關系，與電纜保護水平、地質條件等密切相關。保守估計，海底電纜損壞概率取100%。每千米沉船概率：Psink=1.62×10-8;海底電纜損壞概率：Pbreak=100%;GB/T41141—2021A.4.4落物風險分析落物風險可能性可按SY/T7063—2016附錄A計算。鄰近海底電纜的每處海上吊裝施工活動每年給海底電纜帶來的風險概率小于0.002×10-2次/(km·年)。考慮海纜沿線2處同時施工，總風險概率取0.004×10-2次/(km·年)。海底電纜均有鎧裝層保護，鄰近吊裝施工區域的海底電纜區段可增設機械保護措施，落物對電纜安全性影響較小。A.4.5拖網風險分析拖網風險主要來源于海底電纜附近的漁業活動，風險可能性與漁業區分布、漁船通航路線、漁船交通流量等因素密切相關，不同海域差異較大。漁船拖網板數量：ng=2;漁船年平均流量：Q=35艘；漁船交通流寬度：W=1km;航行方向與海底電纜垂線方向的夾角：φ=20°;漁船在海底電纜路由區拖網概率：Ptawl=1%;拖網擊中海底電纜概率：Phit=10%;海底電纜損壞概率：Pbrek=10%;A.5風險評價A.5.1風險等級劃分總風險概率與海底電纜路由區海域特點、第三方活動類型等密切相關。本示例保守考慮各類風險同時存在，海底電纜風險概率為0.0806×10-2次/(千米·年),風險可能性等級為2級，見表1。上述風險可能損壞海底電纜的外護層和鎧裝，嚴重時會造成海底電纜局部