高压输电线路山火跳闸机理分析及防范措施探讨

万　能， 庄　严， 马　超

(1. 国网安徽省电力公司检修公司， 安徽　合肥　230001；

2.安徽电气工程职业技术学院， 安徽　合肥　230022；

3.国网淮南供电公司， 安徽　淮南　232007)



高压输电线路山火跳闸机理分析及防范措施探讨

万能1， 庄严2， 马超3

(1. 国网安徽省电力公司检修公司， 安徽合肥230001；

2.安徽电气工程职业技术学院， 安徽合肥230022；

3.国网淮南供电公司， 安徽淮南232007)

摘要：输电线路通道附近的山火一直是威胁输电线路安全运行的重要隐患。文章结合国网安徽省电力公司运行线路中发生的一起山火隐患，详细梳理了山火引发输电线路跳闸的机理以及对运行线路的影响，同时结合输电线路防山火运行经验，提出了防治山火跳闸的故障的措施，对输电线路防范山火跳闸故障发生具有一定的指导意义。

关键词：输电线路；山火；通道；跳闸

0引言

由于我国能源分布格局与电力生产需求的不对称，需要采用跨区输电线路把电能从发电厂输送到各负荷中心。架空输电线路在长距离的跨区输送过程中，往往需要跨越植被茂密的山林区域，人为或雷电因素引发的山火灾害严重威胁到该区域输电线路的安全稳定运行。近年来，随着各地政府退耕还林、创森工程等政策的出台，线路通道附近的植被高度和密度明显增加，与此同时，人们在输电线路附近焚香祭祖、燃放烟花、焚烧秸秆等行为，导致山火频发，给输电线路的安全运行造成重大威胁。防治山火隐患已经成为输电运维人员日常工作的一项重要内容。在一次输电线路通道的例行巡检中，运维人员发现濉埇4C21线的#23～#25杆塔通道内有大量秸秆焚烧痕迹，同时在临近区域存在零散火星。隐患发生后国网安徽省电力公司检修公司当天组织输电专业人员对该通道进行实地检测，同时对所辖线路山火隐患点进行重点特巡。文章将主要针对山火对输电线路的安全运行存在的隐患进行分析梳理，同时结合线路运行经验，提出相关应对措施。

1山火跳闸故障机理分析

输电线路外绝缘以空气为绝缘介质，受不同环境条件的影响，作为绝缘介质的空气常因绝缘击穿而引发线路放电跳闸。例如，在高温干燥天气条件下，因自然和人为因素引发的山火就可能引发空气绝缘介质的放电击穿，造成线路相间或导线对地放电跳闸故障的发生。濉埇4C21线#23～#25杆塔通道内存在大量枯黄秸秆、稻草，加之正值秋天，气候干燥，人为和天火发生概率较大，因此极易发生山火隐患。

研究发现，山火是一种包含气体、固体和电子微粒的混合体，其放电特性受火焰温度、电导率和导电颗粒等多种因素的影响[1]。在实际情况中不同山林地带的植被种类不同，因此不同地带的山火温度、电导率和灰烬等也因燃烧植被的不同而存在较大变化，往往在不同火灾现场发生的山火跳闸故障机理也就不完全相同。对于山火引发线路跳闸故障的机理，现在一般认为是：输电线路下方发生山火后，由山火燃烧产生的热空气开始向上运动，周围的冷空气随之不断补充而形成空气对流，在对流过程中，空气中因燃烧不充分而产生的颗粒物及伴随产生的灰烬等悬浮物也随之向上运动，处于热游离状态的空气在上升过程中逐步去游离从而在导线与地面及塔材等物体间产生大量电荷，从而造成线路空气间隙小于工频电压闪络的最小间隙致使空气间隙被击穿或绝缘子损坏，最终导致输电线路对地或塔材突出部位放电跳闸[2]。

2山火对运行线路的影响

输电线路通道附近的可燃植被发生火灾时，会直接影响到火灾区域的输电杆塔塔身、绝缘子及输电导线与架空地线的安全。山火的主要特性为其火焰本身的高温以及因燃烧不同植被产生的大量灰烬、炭黑以及浓烟。这些因素对杆塔及其附属设备的机械与电气性能因火势的强弱和植被的种类具有不同程度的影响。

2.1山火对绝缘子的影响

输电线路绝缘子起着固定并绝缘导线与横担的作用，其在山火条件下的电气与机械性能直接影响到线路的安全运行。目前在输电线路中常见的绝缘子为合成绝缘子和瓷质绝缘子。研究表明，瓷质绝缘子在温度高于300℃条件下其绝缘开始失效[3]，并且暴露在火焰中的时间越长失效概率越大，如果绝缘子在遭遇山火过程中采取水喷灭火或者遭遇雨水冲刷，绝缘子将因淬火而可能出现裂纹甚至破裂，而合成绝缘子在高温条件下的电气性能没有明显变化[4]。另一方面，山火发生时伴随有大量的浓烟、灰烬和炭黑颗粒，这些伴随物质在空气热对流的作用下在空气中漂浮并最终黏附于绝缘子表面，导致绝缘子盐密度、灰密度增加，进而增加污闪跳闸的发生。

2.2山火对导线与架空地线的影响

目前在高压输电线路上导线及架空地线多采用钢芯铝绞线和钢绞线。山火对导地线的影响主要在机械性能方面。在高温条件下，导地线因热膨胀而导致弧垂增大，从而可能进一步导致导线对地距离不足出现放电跳闸事故。另一方面，高温火焰会加剧导地线的老化，在植被燃烧的过程中大多存在长青植物，在高温火焰中因燃烧不充分而产生高浓度高温高湿气体加剧了铝、钢材料的电化学腐蚀，为线路日后的安全运行留下了隐患。

此外，在高温山火条件下，输电线路塔身、连接、接续、保护金具也会受到不同程度的机械损伤及电化学腐蚀影响。

3防山火措施总结与探讨

3.1建立山火隐患区域档案，制定山火防范预警机制

根据输电线路通道区域的地形地貌和历史运行经验，对输电线路通道环境进行分级定位，划分山火分布分级图，规划山火区域救援车辆行驶路径图。针对山火易发区段建立输电杆塔一杆一档，结合定期巡视发现的通道变化情况，实施山火隐患危险点定期检查、更新。

3.2加强特殊时段的山火宣传与巡视力度

近年来，山火防治已成为线路运维人员的一项常态性工作。由于人力、物力及外界环境因素的影响不可能做到全方位全时段覆盖。因此针对春节、清明、中元等传统山火易发节假日提前做好宣传预警工作，充分利用电视、广播、报纸、宣传单等手段，积极宣传《电力设施保护条例》中关于高压输电线路附近禁止燃放烟火等相关电力知识，提高周边群众依法护电意识。

3.3建立山火应急预案，完善山火故障应急培训

建立和完善山火应急预案，积极加强与地方政府、气象、林业、消防等职能部门的联系，争取相关职能部门的合作支持。储备并检查抢修物资，一旦发现山火隐患迅速出击，科学调度，把隐患消除在萌芽状态。充分调动运维人员、属地护线员及杆塔周边群众力量，定期开展防山火应急演练，提高应对突发事故的处置能力。完善山火发生预防机制。

3.4健全山火过后的隐患排查机制

在火焰的高温高湿条件下导线及杆塔附属金具的腐蚀加快，因而在输电线路通道附近区域发生山火后，线路运维单位应重视山火过后留下的隐患，组织线路运维人员开展导地线外观与机械性能检查，及时修补和更换缺陷导地线，确保输电线路的安全运行。针对山火过后积污严重的瓷质绝缘子清扫或更换，根据实际情况及时更换高温变形的合成绝缘子。

3.5技术防范措施

(1)利用极轨气象卫星技术建立防山火智能监测系统[5]，利用视频在线监测装置实行重点区域24小时不间断监测，完善山火预警，及时发现隐患，准确查找故障，为扑救山火方案提供技术支撑。

(2)在山火多发区采用大截面耐热导地线[6]，防止导线在火焰高温条件下因弧垂过大而使导线对植被或建筑物净空距离不足而发生跳闸事故。

(3)新建线路在设计初期可结合具体地形，在山林植被茂密及山火多发地带采用呼称高较高杆塔，避免因山火火势较高而引发线地间短路跳闸。

(4)及时清理塔基及线路通道内易燃的高杆植被，在防山火重点区域拓宽防山火隔离带。

(5)推广普及直升机、无人机线路通道巡检，对山火隐患重点区域实行常态化飞检，确保在山火未萌芽阶段及早扑灭。

4结束语

近年来，输电线路防山火已成为线路运维人员的一项常态工作。山火防治是一项涉及线路初期设计、运维单位日常巡检及山火过后隐患排查的系统工作。只有从多方面入手，采取科学有效的防治措施，才能有效减少线路通道附近山火引发线路跳闸事故的发生，保障高压输电线路的安全稳定运行。

参考文献：

[1] 吴田,刘凯,胡毅,等.植被火焰的电导率特性及其对导线-板间隙的绝缘的影响[C]∥湖北省电工技术学会、武汉电工技术学会2013年度学术年会、第五届“智能电网”暨“电机能效提升”发展论坛论文集，2013.

[2] 王浩东.输电线路山火跳闸原因分析及对策[J].广西电力，2009,32(4)：43- 45.

[3] 吴田,刘凯,刘庭，等.山火对输电线路设备及外绝缘影响分析[J].电力科学与技术学报,2013(3):83- 89.

[4] Won-Kyo L, In-Hyuk C, Dong-I1 L, et al. A study on the influence of forest fire on polymer insulators[C]∥18th Internationa1 Conference on Electrical Machines, Vilamoura, Algarve, Portugal, 2008.

[5] 梁允,李哲,曲燕燕,等.极轨气象卫星在输电线路防山火监测中的应用[J].河南科学，2013,31(10):1664-1667.

[6] 张云都,易辉, 喻剑辉.我国大截面与耐热导线输电技术的现状及展望[J].高电压技术,2005(8)：24-26.

[责任编辑：王敏]

Prevention Measures and Mechanism of High-Voltage Line Tripping Caused by Wildfires

WANNeng1,ZHUANGYan2,MAChao3

(1.MaintenanceCompanyofStateGridAnhuiElectricPowerCorporation,Hefei230001,China;2.AnhuiElectricalEngineeringProfessionalTechniqueCollege,Heifei230022,China;3.StateGridHuainanPowerSupplyCompany,Huainan232007,China)

Abstract:The wildfires near transmission line channel have been an important hidden danger to threaten the safe operation of the transmission line. The paper has a detailed analysis of the mechanism of transmission line tripping caused by wildfires and the effect on the transmission line with the happened risk of wildfires on State Grid Anhui Electric Power Corporation. According to the operation experience of transmission line fire prevention, the prevention and control measures of wildfires tripping fault are put forward, having a certain guiding significance for the prevention of wildfires tripping fault of transmission lines.

Key words:transmission line; wildfire; channel; tripping

中图分类号：TM752+.5

文献标识码：A

文章编号：1672-9706(2016)01- 0070- 03

作者简介：万能(1990-)，男，江西临川人，国网安徽省电力公司检修公司，助理工程师，从事输电线路带电检修工作。E-mail：wanneng500@foxmail.com

收稿日期：2015-12-31

庄严(1963-)，男，安徽合肥人，安徽电气工程职业技术学院电力工程系教师。

马超(1969-)，男，安徽淮南人，高级技师，主要从事输电线路带电检修工作。