（高清版）GBT 41141-2021 高压海底电缆风险评估导则

高压海底电缆风险评估导则GuideforriskassessmentofHVsubmarinecable2021-12-31发布国家标准化管理委员会GB/T41141—2021 I 2规范性引用文件 3术语和定义 14总则 25风险识别 36风险分析 7风险评价 68风险应对 8附录A(资料性)风险评估程序示例 参考文献 I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国电力企业联合会提出并归口。本文件起草单位：中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司、中国电力科学研究院有限公司、必维(天津)安全技术有限公司、国网浙江省电力有限公司舟山供电公司、宁波东方电缆股份有限公司、中国南方电网有限责任公司超高压输电公司。1高压海底电缆风险评估导则1范围本文件适用于对高压海底电缆线路第三方破坏风险的评估。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于GB/T20002.4标准中特定内容的起草第4部分：标准中涉及安全的内容GB/T27921—2011风险管理风险评估技术3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。不确定性对目标的影响。风险等级levelofrisk单一风险或组合风险的大小，以后果和可能性的组合来表达。评价风险重要性的依据。2根据掌握的信息，估计风险产生不利影响的可能性和后果的严重程度。基于风险可能性和后果分析结果确定风险等级，对比风险准则判断风险是否可接受的过程。包括风险识别、风险分析和风险评价的全过程。选择及实施风险应对措施的过程。通过确定可能性和后果的范围来排列显示风险的工具。风险评估时将海底电缆沿路由方向划分成的段。段内电缆具有相同或相近的风险特征。4总则4.1一般要求4.1.1海底电缆风险评估除应符合本文件规定外，还应符合GB/T20002.4、GB/T27921—2011的规定。4.1.2海底电缆风险评估应根据工程需求开展，宜在可行性研究阶段进行。4.1.3海底电缆风险特征发生显著变化时应重新评估。4.2风险评估流程海底电缆风险评估流程见图1。风险评估程序示例见附录A。3风险识别风险类别数据收集与整合风险分析nf能性分析风险等级风险评价风险措施风险应对否风险是否是风险准则评估结论图1海底电缆风险评估流程4.3风险评估方法4.3.1风险评估方法的选择应根据评估目的、经济投入及数据完整程度等因素确定。4.3.2风险评估方法应按GB/T27921—2011附录A的表A.1确定，或采用历史数据分析、数学模型等方法。4.3.3风险评估各环节可选用相同或不同评估方法。一般情况下采用常规的评估方法，复杂情况下可同时采用多种评估方法。5风险识别5.1基本要求5.1.1风险识别包括风险类别划分、数据收集与整合两个步骤。应对风险源、风险事件及其原因和潜在后果进行识别。5.1.2风险识别应开展工程信息数据的收集与整合，筛选出风险因素，并对风险因素进行描述、分类，生成风险列表。5.1.3风险识别方法应根据工程情况确定，应采用下列方法：a)检查表法，按GB/T27921—2011的附录B的B.5实施。b)危险与可操作性分析(HAZOP)及失效模式和效应分析(FMEA),按GB/T27921—2011的B.7和B.8实施。c)故障树分析与事件树分析，按GB/T27921—2011B.19和B.20实施。45.2风险类别划分5.2.1风险类别划分应根据工程所在区域第三方活动的特点进行。5.2.2第三方活动应包括船舶通航、渔业活动、海域施工、资源开采、航道疏浚等水上水下活动。5.3数据收集与整合5.3.1数据收集与整合应根据工程特点和实际需求确定，其范围、内容和深度应满足风险评估要求。5.3.2数据收集可采用查阅文献、收集资料、现场走访与详细勘察等方式。数据来源应可靠和可溯，并标明出处。5.3.3数据收集范围应包括但不限于下列内容：a)海洋、海事政策法规及利益相关方要求；b)海底电缆路由区环境因素；c)海底电缆路由区通航及渔业活动；e)已建电缆或管道数据；f)待评估海底电缆的规格型号、建设规模及重要程度等工程资料。5.3.4海底电缆路由区环境数据应包括海洋水文气象、海底地形地貌与地质等。链长度、锚贯入深度、抛锚作业流程和拖锚长度，船舶漂航概率，沉船概率。5.3.6渔业活动数据应包括渔具类型、作业种类、作业范围及作业频率。备协同作业策略。5.3.8已建电缆或管道数据应包括设计、施工资料，运行、维护、检测和修复记录，事故报告和安全状况5.3.9数据整合宜采用数据对比、数据分析、数据挖掘等处理手段。5.3.10不同参考系统、不同数据来源，应转换并对应到统一参考系中。6风险分析6.1基本要求6.1.1风险分析应包括风险可能性和风险后果的分析。6.1.2按照风险分析结果量化程度，风险分析方法可分为定性法、半定量法、定量法或以上方法的组合。风险分析方法的选择应根据用途、数据可靠性、用户决策需求等因素确定。6.1.3风险分析应包括下列内容：a)根据海底电缆风险特征划分区段；b)确定每个区段的风险可能性；c)确定每个区段的风险后果；d)确定所有区段的风险可能性和风险后果。6.2区段划分区段划分应根据不同的地质条件、水文条件、人类活动、电缆保护水平等特征因素组合确定，见5GB/T41141—2021水文条件保护水平区段划分图2区段划分示意图6.3风险可能性分析6.3.1风险可能性分析应根据目标海底电缆风险因素确定。6.3.2应针对每个海底电缆区段确定每种风险可能性。6.3.3风险可能性分析宜采用历史数据分析、事件树、故障树、数学模型等方法。6.3.4历史数据宜采用海底管线运营公司数据库或公开发表的行业数据库。采用历史数据进行风险可能性分析或验证其他模型分析结果时，宜分析历史数据对海底电缆的适用性。6.3.5历史数据无法获取或不够充分时，风险可能性宜通过分析系统、活动、设备失效或成功状况，采用故障树和事件树等技术推断。6.3.6风险可能性的分类量化计算及统计分析宜采用数学模型法。海底电缆风险概率描述宜表示为a)抛锚风险可能性分析应根据海面船舶通航、海床地质和保护确定。抛锚风险概率宜按式(1)计算：Fhn=Nhip×Fait×(1—Phmmm)×Po×Phi×Pbk……………(1)式中：Fht——风险概率，单位为次/(条·年);Nship——每年通过海底电缆路由具有锚泊可能的船舶数量，单位为艘；Fart——船舶漂航概率；Phumn——不在海底电缆附近抛锚的概率；Ps——抛锚时对锚失去控制的概率；Phit——锚击中海底电缆概率；Pbreak——海底电缆损坏概率。b)拖锚风险可能性分析应根据海面船舶通航、海床地质和保护确定。拖锚风险概率宜按式(2)计算：式中：6GB/T41141—2021S₄——拖锚长度，单位为米(m),取决于海床状况、船舶及锚的形式。c)沉船风险概率宜按式(3)计算：式中：D——沉船危险距离，单位为米(m);Pink——每千米沉船概率。d)落物风险可能性分析应根据第三方施工活动、海床地质和保护确定。物体在水中落在电缆上的概率宜按式(4)计算：式中：Phit.sl.r——落物在半径为r的圆形内击中海底电缆的概率，单位为次/(条·年);Phiur——物体落在半径为r的圆形内的概率；Ls——半径为r的圆形内海底电缆长度，单位为米(m);De——海底电缆直径，单位为米(m);B——落物宽度，单位为米(m);B/2表示海底电缆单侧落物宽度；A,——半径为r的圆形面积，单位为平方米(m²)。e)拖网风险可能性分析应根据渔业活动、海床地质和保护确定。拖网风险概率宜按式(5)计算：式中：ng——每艘渔船拖网板数量；W——交通流宽度，单位为千米(km);L——电缆路由长度，单位为千米(km);φ——主流航行方向与海底电缆垂线方向的夹角，单位为度(°);Pw——渔船在海底电缆路由区拖网概率。6.4风险后果分析6.4.1风险后果分析内容应包括海底电缆损坏、服务中断严重程度，以及对电网系统和环境等产生的不利影响等。6.4.2风险后果分析可对风险后果简单描述，必要时可针对停电时间、经济损失、电力系统故障程度等制定数学模型。6.4.3采用历史数据进行风险后果分析或验证其他模型分析结果时，应分析历史数据对海底电缆的适用性。7.1基本要求7.1.1风险评价应根据风险分析的结果对风险等级进行划分，并根据风险准则判定风险是否可接受。风险准则应根据利益相关方需求、工程环境和用户对风险承受程度等因素确定。77.1.2风险评价宜采用风险矩阵法、风险指数法或两者组合的方法。7.2风险等级划分7.2.1风险等级划分应包括风险可能性和风险后果等级划分。7.2.2风险可能性等级划分见表1。表1风险可能性等级划分风险可能性等级风险可能性描述风险概率P1×10-²次/(千米·年)1极低P≤0.052低0.05<P≤0.13较低0.1<P≤0.254中0.25<P≤0.55高P>0.57.2.3风险后果等级划分应根据故障损坏程度、故障造成的电缆系统的经济损失等因素确定，见表2。表2风险后果等级划分风险后果等级损坏程度风险后果描述1轻微损坏既无需修理也无停电风险2中度损坏需要修复，但不会造成停电3重大损坏需停电修复，对电缆使用寿命影响较小4特大损坏需停电修复，且电缆使用寿命严重缩减5灾难损坏整根电缆报废7.3风险准则与风险评价7.3.1风险准则应根据用户的风险承受度、价值观、目标和资源等因素确定，风险准则应与风险管理方针一致。7.3.2风险评价采用风险矩阵法时，应对风险可能性等级和风险后果等级分别评估，将两者置于二维矩阵中得到风险等级划分矩阵，根据风险等级判定风险是否可接受。风险准则见表3。表3风险矩阵法风险准则风险可能性风险后果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区域中间区域广泛可接受区域8不同区域风险接受程度应符合下列规定：a)不可接受区域：风险不可接受，应采取风险应对措施。b)中间区域：风险既可接受，也可根据成本效益分析采取风险应对措施。c)广泛可接受区域：风险可接受，无需采取风险应对措施。7.3.3海底电缆在电力系统中较为重要，故障对系统有较大影响时，风险评价宜采用风险指数法。海底电缆风险值、风险指数应按式(6)、式(7)计算： CPI=R×k 式中：R——风险值；S——风险可能性，取值范围为1～5,可参考风险可能性等级划分取值；C——风险后果，取值范围为1～5,可参考风险后果等级划分取值；CPI——风险指数；k——重要性系数，取值范围为1～5,见表4。表4重要性系数取值重要性系数取值经济损失水平风险对系统安全稳定的影响1无无2较低较小，可通过调度方式解决供电问题3中等中等，系统内部分负荷需切除4较大较大，造成大量企业停产5严重严重，造成整个地方、区域停电停产风险指数法风险准则见表5。表5风险指数法风险准则风险指数值相应措施风险可接受，无需采取风险应对措施风险既可接受，也可根据成本效益分析采取风险应对措施风险不可接受，应采取风险应对措施8.1风险应对应根据风险评估结果采取一种或多种降低风险等级的措施，也包括对风险应对措施实施效果的监测。8.2风险应对可通过降低风险可能性和(或)风险后果来降低风险等级。8.3实施风险应对措施后，应重新评估风险是否可接受，确定是否需要进一步采取应对措施。8.4风险应对措施可能引起次生风险的，对次生风险应进行评估、应对。8.5风险应对措施应根据风险评估结果制定。风险应对措施宜包括下列内容：a)加强运行管理措施。运行管理措施包括设置海底电缆保护区、设置警示装置、保护宣传等。b)加大机械保护措施。机械保护措施应根据路由区水深、地质条件及风险等级，兼顾运维检修需9GB/T41141—2021求分区段确定。机械保护措施包括掩埋保护、加盖保护、套管保护等。c)完善综合监控措施。海底电缆综合监控措施应包括水面路由监控及海底电缆本体状态监测。水面路由监控措施包括船舶自动识别系统(AIS)、船舶交通管理系统(VTS)、岸基雷达、视频及远距离红外夜视系统。海底电缆本体状态监测应根据电缆结构形式、重要程度确定监测内8.6评估风险应对措施的经济效益，应进行成本效益分析。成本效益值(CBV)应按式(8)计算。成本有效风险应对措施的CBV值应小于1。CBV——成本效益值；Cm——风险应对措施成本，单位为万元；△CR——维修成本降低值，单位为万元；△Cp——损失降低值，单位为万元；PoF——风险概率；r——年利率；y——电缆无故障使用年限，单位为年。(资料性)风险评估程序示例A.1一般说明本文件中所述的风险评估程序包括四个主要步骤：——步骤1:风险识别；——步骤2:风险分析；——步骤3:风险评价；——步骤4:风险应对。主要步骤及其关系在本附录以一根1km长海底电缆的第三方破坏风险评估示例说明。A.2基本数据a)海底电缆数据：——长度(L):1000m; 外径(D):150mm,b)环境数据：——地质条件：粉质黏土。c)船舶通航数据：——通航船舶数量(Nship):5000艘。d)海底电缆保护数据：——海底电缆埋深：2m。A.3风险识别与海底电缆风险相关的第三方活动主要包括船舶通航、渔业活动、海域施工、资源开采、航道疏浚等。主要风险事件类型为抛锚、拖锚、沉船、落物及拖网等。A.4风险分析A.4.1抛锚风险分析抛锚风险可能性与船舶数量、船舶漂航概率、船员对电缆位置的了解、抛锚时对锚失去控制的概率、锚击中及损坏海底电缆概率等相关。船舶数量与航线分布密切相关，不同海域差异较大，应根据工程具体情况确定，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。船舶是否在海底电缆附近抛锚取决于船员对电缆位置的了解。不在海底电缆附近抛锚的概率一般大于90%,本示例取95%。抛锚时对锚失去控制的概率取决于船舶的类型和吨位，该值通常为10%～20%,本示例取20%。锚击中海底电缆的概率与锚的形状、水深、洋流速度等因素相关。通常锚击中海底电缆的概率不大于10%,本示例取10%。GB/T41141—2021锚损坏海底电缆的概率取决于电缆抗损坏能力与冲击能量的关系，与电缆保护水平、地质条件等相关。保守估计，海底电缆损坏概率取100%。综上：不在海底电缆附近抛锚的概率：Pmmm=95%;抛锚时对锚失去控制的概率：P=20%;抛锚风险概率：Fhm=Nship×Fait×(1—Phumam)×Pl×Phi×Pbak=0.005×10-²次/(km·年)。抛锚风险后果：海底电缆均有铠装层保护，同时可设置掩埋保护、加盖保护、套管保护等机械保护措施，抛锚可能会造成外护层、铠装层损伤，对海底电缆整体安全性影响较小。A.4.2拖锚风险分析抛锚风险可能性与船舶数量、船舶漂航概率、船员对电缆位置的了解、拖锚长度、拖锚时船速、锚击中及损坏海底电缆概率等相关。船舶数量、漂航概率、不在海底电缆附近抛锚的概率与抛锚计算中取值一致。拖锚击中海底电缆概率为拖锚长度与警示距离(通常为100m)之比，本示例中拖锚击中概率取100%。拖锚船速通常为(1～2)节，本示例取1.5节。拖锚长度一般不大于400m,本示例取400m。拖锚损伤海底电缆的概率取决于电缆承受的侧压力，本示例取100%。综上：不在海底电缆附近抛锚的概率：Phumm=95%;拖锚击中海底电缆概率：Pm=100%;A.4.3沉船风险分析沉船风险概率与船舶数量、沉船危险距离、沉船概率、电缆损坏概率等相关。船舶数量与抛锚、拖锚计算中取值一致。沉船危险距离为最外侧电缆间距与两倍船长之和，同时宜考虑船舶下沉过程中的水平偏移。沉船危险距离通常不超过500m,本示例取500m。每海里沉船概率一般不超过3×10-8,本示例取2×10-8。沉船损坏海底电缆的概率取决于电缆抗损伤能力与冲击能量的关系，与电缆保护水平、地质条件等密切相关。保守估计，海底电缆损坏概率取100%。综上：GB/T41141—2021A.4.4落物风险分析落物风险可能性可按SY/T7063—2016附录A计算。邻近海底电缆的每处海上吊装施工活动每年给海底电缆带来的风险概率小于0.002×10-2次/(km·年)。考虑海缆沿线2处同时施工，总风险概率取0.004×10-2次/(km·年)。海底电缆均有铠装层保护，邻近吊装施工区域的海底电缆区段可增设机械保护措施，落物对电缆安全性影响较小。A.4.5拖网风险分析拖网风险主要来源于海底电缆附近的渔业活动，风险可能性与渔业区分布、渔船通航路线、渔船交通流量等因素密切相关，不同海域差异较大。渔船拖网板数量：ng=2;渔船年平均流量：Q=35艘；渔船交通流宽度：W=1km;航行方向与海底电缆垂线方向的夹角：φ=20°;渔船在海底电缆路由区拖网概率：Pw=1%;拖网击中海底电缆概率：Ph=10%;海底电缆损坏概率：Pbrek=10%;A.5风险评价A.5.1风险等级划分总风险概率与海底电缆路由区海域特点、第三方活动类型等密切相关。本示例保守考虑各类