山火导致输电线路跳闸的原因分析及对策

王笑含

【摘要】本文介绍了山火导致输电线路跳闸的原因，并提出相应的防范措施，为相关人员提供参考。

【关键词】输电线路；山火；跳闸

中图分类号： TD61 文献标识码： A

一、前言

近几年，在我国大部分山区，输电线路跳闸多是因为山火引起的，高空架线不免要经过很多高山，气温的升高很容易引起火灾，跳闸不可避免。电网的运行核心便是输电线路，但其火灾的抵抗能力不强，因此，找出山火导致输电线路跳闸的原因并及时解决，对于我国电网的正常运营非常重要。

二、山火引起的输电线路跳闸的原因

据统计,2001年以来南方电网超高压输电线路因山火引发的跳闸事故共发生37起,严重影响电网的安全稳定运行,威胁到西电东送南通道的安全。为此,超高压输电公司在输电线路防山火工作中投入了很大的人力、物力,做了大量细致的工作,如在山火频发季节发出关于预防山火导致线路跳闸的预警通知、要求各基层单位加强警惕,做好防止因山火导致线路跳闸的措施；2007年超高压输电公司还组织编写了输电线路防山火工作手册,用于指导基层单位开展防山火工作。防山火工作近几年取得一定成效,但由于存在牵涉面多、现场工作难度大等一系列复杂问题,因此不可能一蹴而就,必须长期不懈的开展工作,才可能取得明显的成效。本文通过对线路典型山火事故进行深入细致的分析,认真总结经验教训,为更好地开展防山火工作提出对策和建议。

1、山火跳闸类型

线路山火跳闸通常是因为导线空气间隙被击穿或绝缘被损坏。空气间隙的击穿通常有3种放电形式：导线对地面包含树木、建筑物等放电；导线对杆塔突出的塔材等放电；合成绝缘在高温下扭曲变形，绝缘性能下降导致线路跳闸。据统计，在线路山火跳闸事故中：导线对地面放电引起的跳闸约占90%；线路对杆塔放电引起的约占9%；绝缘损坏引起的情况很少见。下面针对引发线路山火跳闸的主要原因，即导线对地面放电的情况进行详细的分析。

2、山火引发导线对地放电原因分析

山火引发的线路跳闸往往很难做定性的分析，因为现场通常被山火破坏，树木与导线的距离、树木高度等基础数据无法获得。通过观察多起线路山火跳闸事故现场，发现现场导线与地面的距离基本都在18m以上，树木高度基本在8 m左右，导线与地面和树木的距离均大于参考文献要求的8.5 m或7.0 m(此处不考虑导线弧垂和风偏的影响)，如此大的距离线路为何还跳闸，一般的观点认为是山火使周围空气温度升高，造成空气热游离而导致线路跳闸，但根据现场的实际情况分析却有很大差异，如果是热游离造成空气间隙被击穿，那么最有可能被击穿的应该是导线与杆塔之间的空气间隙，因为导线与杆塔之间的空气间隙最小值仅为4.2m，而导线与地面的空气间最小值为23.4m，与树的最小空气间隙为17.8m，导线相间距离为12m，导线放电点与地线的最小净空距离为16.7m左右。现场检查塔身、地线、中相导线、绝缘了均无放电痕迹，只有左相导线左下了导线的下侧面有放电痕迹，可见空气热游离导致线路跳闸的设想不成立。推断导线可能是通过树木对地放电(由于被山火烧过在树木上看不到放电痕迹)。

我们再来分析整个放电过程：山火发生时窜起很高的火焰，同时伴随着滚滚浓烟，由林木的高度、数量及山坡的坡度可以确定此次山火的等级为中强度，其火焰的强度和高度都有限。由于山坡的坡度较大约45-60，因此火焰的高度局部达3 m，斜坡坡顶位置的火焰高度最高，火焰能达到的最高位置我们假定为接地体与导线最近的位置，在接地体与导线之间形成2个区域。由于山火燃烧的热空气向上运动，周围冷空气随着不断补充产生对流，在燃烧区上空形成对流柱，对流柱的高度由林木的高度、数量及山坡的坡度等因素决定。对流柱中的烟尘是悬浮在空中的颗粒群，发生热游离的空气在上升过程中会逐步的去游离。

三、山火导致线路跳闸机理

国外对输电线路因山火导致跳闸的特性进行了大量的试验研究，得出山火导致线路的绝缘水平下降的主要原因有:

1、火焰高温使空气的密度下降，从而导致绝缘强度下降;

2、火焰中电荷导致导线附近的电场发生畸变;

3、颗粒触发放电。

并不是所有的输电线路下面的山火都可导致线路跳闸，主要由火焰温度、电导率、烟雾、灰烬等诸多因素综合作用导致线路的绝缘度急剧下降进而发生跳闸故障。

山火是一种高温、含有不同粒径固体和颗粒的多相弱等离子体，放电机理比其它放电复杂。目前研究普遍认为:在山火条件下输电线路的击穿分为四个阶段:

1)火焰抬升阶段:山火火焰在风力作用下，导致火焰燃烧强度增加，高度增大，烟雾灰烬被火焰对流漩涡卷入相地和相间间隙。

2)导线对火焰发生预放电阶段:火焰接近导线，电晕流注放电产生大量活性基，加速燃料燃烧，同时可燃物在活性基作用下形成爆炸性火球，促进放电进一步发展。

3)电弧形成阶段:在电场和磁场作用下，火焰化学电离和热游离产生的电荷和导线附近以及颗粒触发流注放电产生的电荷聚集到放电通道形成电弧，随后，线路发生短路跳闸故障。

4)线路重合闸阶段:山火击穿一般发生在火势接近最强时，发生跳闸后，重合闸时间较短，火势并没有减弱，且重合闸过程中产生过电压有可能造成导线对火焰放电，形成对地短路故障，重合闸失灵。

四、山火引发跳闸故障的特点

1、故障发生时间集中

通过对以往山火跳闸故障统计分析发现，山火发生与季节气候相关，大多发生在每年10月至下年4月之间，特别是11月、12月、2月和3月，清明节前后祭祀、春耕烧荒时节，且此时间段气温高、降水少、相对湿度小、大风天气多，发生山火的概率非常大。

2、故障人为因素较大

发生山火灾害的火源99%以上是人为的，如不经意间扔出的未熄灭烟头、农民烧荒开垦、祭祀祭拜、人为蓄意放火等人类行为活动，都是发生火灾引起输电线路跳闸故障的主要原因。

3、故障地点环境特殊

发生山火跳闸线路均处于植被茂盛、地表有干枯杂草且附近有村民烧荒烧秸秆的地段。这些区段内干枯杂草、荆棘、落叶、秸秆、灌木等可燃物，为山火发生提供了可燃条件。

五、山火引起的输电线路跳闸的防范措施

1、电线路运维管理工作

及时清理线下堆放的杂草、秸秆、灌木等易燃物，并根据通道内植被变化情况、山火事故的特点以及山火档案动态调整防山火危险点，适当缩短巡视周期，增加巡视次数，确保巡视质量，及时消除不安全隐患。

2、与当地政府、林业部门、消防部门保持联系与当地相关部门保持联系，发现火情，及时了解山火实况，共同协作采取有效应对措。

3、加强电力设施保护宣传工作

利用电视、报纸、网络、手机短信、广播等媒体，多渠道、多形式宣传《电力法》和《电力设施保护条例》，同时，发放传单、宣传画、设置警示牌，提高民众的自觉防护意识，严格控制人为火源。

4、建立群众护线体系

充分利用护线员住所离输电线路近，熟悉地形、环境等优势，可随时了解线路通道内的山火隐患，提前控制，及时排除。

5、易发生山火线路危险区段重点管控

根据山火多发生时间较集中的特点，在清明节、国庆节前后以及春耕烧荒等山火多发的危险时间段，在输电线路防山火事故重点区段，采取加强特巡等措施。

6、做好输电线路防山火应急预案

根据山火事故特点，建立防山火应急处置预案，认真组织防山火应急演练，并不断完善、修订应急预案，保证抢修人员和物资储备充分，随时应对山火突发事件，确保短时间内可以快速恢复送电。

五、结束语

对山火的预防是一项长期的工作，电网应该加大力度进行防范。做到及时发现山火及时扑救，同时也要多加吸取经验，加深对山火影响电网的认识，做到及时发现及时预防。

参考文献

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