江西50050000 kVk Vk 输电线路山火跳闸故障分析及对策

2014-10-11彭福先

江西电力 2014年2期

彭福先，熊心

（国网江西省电力公司检修分公司，江西南昌 330096）

0 引言

江西地属亚热带温润气候区，四季分明，全年雨量充沛，光照充足，且树木种类繁多，树竹生长较快。随着植树造林、退耕还林以及封山育林等保护措施的实施，输电线路通道附近植被密度和高度明显增加，另外随着清明节和冬至祭祖习俗的盛行以及极端天气等原因，导致江西境内500 kV输电线路山火跳闸事故逐年增多，山火引起的500 kV输电线路跳闸故障占跳闸总数比例越来越大，严重威胁江西500 kV电网的安全稳定运行。而国内外对山火事故的特性与规律方面分析较少[1]，本文针对输电线路山火跳闸故障的特性进行分析，以便制定针对性强的对策。

1 江西500 kV输电线路山火跳闸故障分析

2010-2014年2月3日，江西500 kV输电线路附近发生山火及造成的线路跳闸、停运及退出重合闸次数见表1。

由表1可以看出，江西500 kV输电线路附近发生山火次数逐年增加，山火引起的跳闸占年度跳闸次数的比例也逐年增加，且山火跳闸后重合闸成功率较低、停运时间长，山火跳闸对电网的安全稳定运行造成重大影响。

表1 江西500 k V输电线路山火统计

1.1 发生山火及山火跳闸的时间分布

山火的发生与季节、极端天气以及人为活动有着密切的关系。一般情况下，山火多发于春季及冬季，高山峻岭的火灾大多由闪电引起，而丘陵、平地及普通山区则主要由人类活动造成的，例如烧荒、祭祖等。因此，由山火引起的输电线路跳闸故障也大多发生在春季和冬季，特别是冬至到次年清明节期间。

1.1.1 季节性

2010年至2014年2月3日，江西500 kV输电线路附近发现的山火及山火跳闸情况的季节性分布见图1、图2。

图1 江西500 k V输电线路山火季节分布

图2 江西500 k V输电线路山火跳闸季节分布

由图1及图2可以看出，江西500 kV输电线路附近发生山火及山火跳闸主要集中在12月至次年4月，分别占全年的85.9%和92.3%。在此期间，大量务工人员返乡，烧荒、祭祖活动较多，再加上草木枯萎，一旦遇到天干物燥的天气，就容易导致山火发生。而在12月和4月期间之所以山火多、而跳闸少，与该期间电网工作人员进行的防山火特巡有着重大的关系。

2014年元月1日-2月3日，江西500 kV输电线路附近发现的山火时段性分布见图3，2010年-2014年2月3日，江西500 kV输电线路山火跳闸情况的时段性分布见图4。

由图3可以看出，江西500 kV输电线路附近发生山火的时段主要集中在13：00-19：00，在该时段发现的山火占总数的83.7%，同时，白天发现的山火占山火总数比例更大，并且在23：00-次日8：00山火次数明显减少，由此推断，江西境内山火主要是人为原因造成的，闪电等自然原因引起的山火可能性不大。（以此推断闪电引起可能性不大，似乎不太充分，请修改）

由图4可以看出，江西500 kV输电线路山火跳闸主要集中在13：00-22：00，与山火发生的时间段有密切关系，在该时段发生的山火跳闸占近年来山火跳闸故障的84.6%。

图3 江西500 k V输电线路山火时段性分布

图4 江西500 k V输电线路山火跳闸时段性分布

1.2 山火跳闸的空间分布

通过对历年11次山火跳闸的统计，江西500 kV输电线路因山火引起的闪络点沿线路主要分布在铁塔附近50 m及档中，分别占45.5%和36.4%。通过对历年11次山火跳闸点的地形进行统计，500 kV输电线路因山火引起的闪络点的地形主要位于山顶，占所有跳闸的72.7%。

1.3 山火跳闸的机理分析

根据文献[2]，输电线路在山火条件下的击穿及重合闸失败的过程可划分为4个阶段：火焰抬升阶段、导线对火焰产生预放电阶段、电弧形成阶段和线路重合闸阶段。

当山火发生后，树木燃烧产生大量的热量和带电粒子的灰烬，在一定的地形和风力作用下，持续向输电线路相地和相相之间输送大量的固体颗粒，并抬升火焰高度；固体颗粒电阻率低，在电厂和吸附火焰中电荷的作用下形成颗粒链，颗粒链之间因为放电而短接，这些灰烬和烟雾在放电生成的自由基作用下燃烧，进一步抬升火焰高度，最终导致相地或相间间隙被击穿，从而导致输电线路发生跳闸故障。由此可见，山火跳闸是火焰温度、电导率、固体颗粒和气候与地形等相互作用的综合结果。

Optimization design of lane changing lane based on correlation of intersection group

在山火导致输电线路发生跳闸故障的过程中，一方面，松树、杉树、桉树、甘蔗和秸秆等在燃烧过程中会产生大量的固体灰烬颗粒和导电粒子；另一方面，大风和山坡可以明显抬高火焰高度，同时可以带入大量的灰烬和回程？进入线路的相地和相间间隙，导致线路间隙的绝缘强度显著下降[3]。

1.4 山火跳闸的重合闸特性

重合闸是基于故障线路跳开后，故障点的绝缘性能能够迅速恢复。输电线路山火跳闸后，闪络点处的温度、火焰高度及灰烬等导致线路跳闸的因素不会发生明显的衰减，线路的绝缘强度降低会持续一段时间。因此，在重合闸过程中产生的操作过电压明显高于线路的工作电压，极有可能造成空气间隙再次击穿，随后形成相地或相间短路故障，导致重合闸失败，因而输电线路山火跳闸故障的重合闸成功率低。

2 江西500 kV输电线路防山火主要对策

1）加强防山火宣传。

利用宣传画、宣传标语、现场讲解等方式对沿线群众进行防山火、《电力法》、《电力设施保护条例》、《江西省电力设施保护办法》的宣传教育，积极开展“电力设施保护进校园”等活动，提高沿线群众对山火危害性的认识，提高群众保护电力设施的意识。

2）增加沿线护线员密度。

充分利用沿线村民生活在线路附近的特点，以便对山火早发现。我们结合当地森林消防网络，在沿线就近挑选责任心强的群众作为护线员，并对其进行相关知识的培训。同时对其发现山火并及时通知相关责任人的行为进行奖励，从而提高群众护线员的积极性和责任心。

3）强化输电线路通道管理。

建立输电线路通道树木台帐，测量导线对树、对地净空，根据净空对通道内树木进行砍伐，特别是对松树、杉树、秸秆和超高树木以及山坡处树木的砍伐清理工作。对重点防火区段建立防火隔离带。通过上述方法，降低火焰高度，从而降低了火焰温度，减少火焰中的固体颗粒。

4）严格执行输电线路防山火预警机制，积极开展防山火特巡。

在山火易发月份，积极收集线路所经县市气象资料，结合湖南重点实验室提供的山火预报报告以及江西风俗习惯，对输电线路开展防山火特巡，实现人防和技防相结合。对发现的山火，严格按照国家电网公司《输电线路山火应急处置工作指导意见》和本单位的《防山火应急预案》进行预警和处置。

5）安装超视距山火探测预警装置。

自然界中任何发热的物体都会向四周产生红外辐射，山火的温度高达几百度到上千度，远高于背景温度，且产生大量3-5微米的红外辐射。超视距山火探测预警装置由前端山火分析仪、无线视频监控子系统、无线数据传输子系统、风电一体供电子系统组成，利用红外雷达搜索扫描的工作原理和模式，用只接受3-5μm红外辐射的探测器接收山火的红外辐射，根据辐射特性识别山火。该装置能全天候工作，能够自动搜索、发现、识别、定位线路附近半径5 km内的出现的突发山火（明火或暗火），并发出声光报警或信息通知值班人员。通过安装超视距山火探测预警装置，大大提高了防山火工作的效率，节省了大量的人力物力。

6）定期分析总结防山火工作的经验教训，滚动修编山火易发区段。

每年在清明节后及年底进行两次防山火工作总结，滚动修编山火易发区段，分析防山火工作中的不足，并制定改进措施，从而不断提高防山火工作水平。