山火引起超高压输电线路跳闸的机理及防范分析

王祥祥

【摘 要】随着我国工业发展及居民生活水平的提高，人们对电能的需求也越来越多，进而促使电力市场上的竞争越来越激烈，而且近几年山火引起输电线路跳闸事故越来越严重，高的跳闸率严重影响了电力企业的稳定发展。空气高温、杂草燃烧及其他易燃物等会导致山火，并引起高频率的输电线路跳闸事故。为了保障输电线路的稳定运行，降低用户和供电企业的经济损失，必须降低山火引起的输电线路跳闸率，并通过山火引起输电线路跳闸的机理来制定合理的防范措施。

【关键词】超高压；山火；输电线路；跳闸机理；防范分析

【中图分类号】U665 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2018）02-0207-03

随着我国环保政策的推行，现在已经在越来越多的田地或荒凉的山冈上种植了大片的树苗。由于我国的输电线路不仅仅是在城镇市区架起穿梭的，有很多线路是在山间田地里通过电线杆架起穿梭的，因此在天气变化的过程中，输电线路容易受影响引起跳闸事故，尤其是在高温或者烧山垦荒的时候，许多杂草或者灌木丛林着火就会引起输电线路被燃烧或者跳闸现象，严重影响了输电线路运行的安全性和供电的稳定性。由于我国电力系统的不断改革和发展，生产、生活对电能的需求不断增加，山火引起输电线路跳闸将严重影响用户的正常生产和生活，而且山火引起的跳闸事故有时候将导致整个供电系统瘫痪。为了更好地保障输电线路运行的稳定性和安全性，加强对山火引起输电线路跳闸机理及防范措施的分析是非常有必要的。

“西电东送”是国家实施西部大开发战略重要举措，“西电东送”主干道主网架安全运行至关重要。然而近几年来，广西、云南两省区随着退耕还林的发展，云贵地区林木覆盖率越来越高，线树矛盾越来越严重，为此，需进行输电线路防山火措施研究与探讨，并提出相应的改进方案。

1 山火引起输电线路跳闸机理分析

许多输电线路是在山间和丛林地带穿梭架起来的，而这些地区容易在高温或者外在条件的影响下引起植被或杂草燃烧，从而产生山火引起超高压输电线路跳闸现象。而且，山火的发生必然使周围环境的温度、空气湿度及空气中漂浮的灰烬颗粒发生改变，也正是这些元素的变化引起了输电线路间隙放电机理与击穿特性[1]，从而导致输电线路绝缘层被破坏，引起输电线路跳闸。下面对输电线路跳闸的具体机理进行分析。

一是山火使气温升高、周围湿度降低，造成输电线路间隙放电机理。山火的发生造成空气温度升高，湿度降低，这些条件的变化使得大气的压力也发生改变，架在空中的输电线路由于空气压力和空气密度的变化，导致间隙的绝缘强度降低。在这种情况下，输电线路的绝缘强度减弱，容易造成线路短路或者线路跳闸现象。除此之外，燃烧使空气中的水分减少，形成的游离离子在湿度降低的情况下，容易使击穿电压降低，进而引起输电线路跳闸现象。

二是产生大量的电子、离子引发线路间隙放电机理。众所周知，在杂物燃烧的过程中必然会产生大量的可见光和紫外线，它们的产生一定会激发火焰分子中的电子，从而使击穿和放电现象容易发生，而当输电线路与大地两极间的电荷量增加聚集到一定程度时，电场的作用强度也会增大，激活大量的电荷，产生光子，使其成为有力光子[2]，经过电导和场强的作用使得输电线路发生跳闸现象。除此之外，输电线路的施工质量对其供电运行的稳定性也有一定的影响，比如架设的输电线路严重黏连、复杂交叉等都会造成输电线路的跳闸现象发生，因此在注意山火引起输电线路跳闸机理研究的过程中也要保障输电线路架设的施工质量问题，全面了解输电线路跳闸的原因，采取合理的防范措施。

三是山火燃尽产生灰烬，导致线路放电机理。山火的发生必然会使环境中的气体、液体及固体等物质发生变化，而根据绝缘介质的基本原理可知，引入不同介电常数的电导率的颗粒物质后，原先的绝缘性必然受到影响。输电线路之所以在山火发生状况下容易出现跳闸现象，就是因为发生山火时，空气中混入了许多灰烬颗粒物质影响了绝缘性。除此之外，输电线路长期裸露在空气中，经过雨雪风沙的迫害，输电线路表面的保护层受损，山火的发生使原来就有损坏的输电线路在高温、绝缘性下降的状况下更容易发生短路或者跳闸现象。

2 山火状况下降低输电线路跳闸的防范措施分析

2.1 总体要求

防山火工作总体要求为“安全第一、预防为主、综合治理”，“政企联动、群防群治”是治理山火的长效机制，以风险管控为导向，对山火隐患及其危害进行风险评估，根据评估结果采取相应的防控措施。防山火也要讲究方法，相关部门可以积极利用现在的遥感、遠程监控系统，准确定位山火发生的位置；林业、消防等部门也要积极配合山火预防和治理工作，实现对山火的全面监测和准确预警。要建立完善的防山火应急体系，做到山火信息传递流畅、应急响应快速、处置措施得当；加强防山火知识培训和演练，增强员工防火安全意识和提高员工防山火技能水平。认真进行防山火工作回顾和总结，总结经验、分析原因、制定措施，积极开展科技研究、利用高科技手段，不断提高山火应对能力。清醒认识山火对输电设备安全运行的威胁，高度重视线路山火故障对电网安全稳定运行的严重影响，措施落实、责任到位，坚决遏制山火引发线路跳闸增多的趋势。对措施不落实、责任不到位的单位，公司将进行通报和考核。防山火工作按照准备阶段、实施阶段、总结阶段开展，同时有计划、有层次地落实山火预防治理工作，建立监控预警设施，及时预防，及时治理。

2.2 加强防山火宣传，提高防护意识

据统计，引起山火的火源主要为生产性火源，烧垦、烧荒、炼山造林和非生产性的野外吸烟、上坟烧纸、小孩玩火和故意纵火等引发的火灾次数较多。因此，严格的火源管理是线路防山火工作的重要措施之一。大力开展森林防火宣传教育，是做好线路防山火工作的主要工作内容。

加强防山火宣传主要是为了提高群众的安全防火意识，让群众认识到山火对周围输电线路的影响。在山区或者植被茂盛的地区，人们无论是生活引火还是节日引火，都会引起植被燃烧。有的地区在春天来临时会燃烧杂草来垦荒，这样一来，在杂草燃烧的过程中，温度的变化极容易使架在上空的输电线路受到影响而发生跳闸，造成供电线路瘫痪。所以，为了提高山区人民防火护电意识，应该加大防山火宣传，只有人们认识到山火给输电线路带来的严重安全隐患，以及山火对周围人们生命财产安全的威胁，才能有效地控制山火的频发率，及时控制危险点，并激励线路周围群众对输电线进行保护和巡查，从而更好地发挥群众护线员的作用。

另外，应与政府开展联合宣传。运维部门与当地政府部门进行联合宣传，对野外生火行为制定完善的管理策略，规范生火范围，不用火时要及时灭火。可灵活利用报纸、电视、网络等传媒工具，采用张贴宣传单、发放围裙、制作护线宣传挂历、发放宣传环保袋等方式，或利用宣传车，通过移动通信公司向重点人群发送森林防火手机短信、利用农户的房屋外墙作为宣传墙进行宣传，在易发生山火的地段立防火警示牌及报警电话，设立有奖报料制度。同时对孩子进行防火教育，从小教孩子防火知识，并通过孩子向家长们渗透防火知识，提高群众的防火意识，促使其自觉保护电网安全，达到群防群治的目的。

2.3 高压输电线路危险区段划分

防山火危险点的识别和处理是防山火工作的难点，因为森林燃烧也是一种相对复杂的过程，通过对多起森林火灾的研究统计发现，造成森林火灾的影响因素有很多，比如森林所处的地形因素、天气因素、外界易燃物以及人为因素等。而输电线路山火击穿特性及机理也较复杂：交流线路与直流线路跳闸机理有很大不同、负极性直流线路在山火条件下绝缘水平下降更多等。但为了简单、可操作，应主要从影响林火强度因素中的可控制因素中查找危险点。林火燃烧方式、天气条件是多变的、难控制的，而地形条件是宏观的、可见的、相对恒定的，可燃物的种类和数量、可燃物对导线的距离是渐变，是可控的。因此，防山火危险点在目前条件可划分为已发生过山火跳闸的地点，从第三年起作为防火危险点；根据防山火危险点划分简易经验修正值进行净空距离校对，即导线与可燃物的净空控制距离=基准净空距离（取11 m）+坡向修正值+坡度修正值+山坡夹角修正值+风口修正值+线路重要性修正值+植被可燃特性修正值（取0～3 m），现场实测净空距离小于导线与可燃物的净空控制距离即为防山火危险点；利用“输电线路防山火风险评估计算程序”山火风险评估方法，其中气象参数应按当地较严重的情况考虑，植被参数按该处3年后的数据考虑，判断结果中有放电危险的作为防山火危险点。

2.4 山火隐患点清理

认真开展线路易发山火特殊区段管理工作，加大隐患排查和管控力度，务必在防火期前完成特殊区段线路走廊内林木的清除，确保树木与导线安全距离满足要求。对已确认为防山火危险点的部位，按轻重缓急的原则，在防火期前进行清理或采取防范措施：对坡度小于25°存在密厚植被的危险点，要清除通道内的可燃物，主要是易燃物（含针叶林、松树、杉树、桉树）的尽可能进行清理，尤其是坡度变化处，清理范围为导线上边坡侧投影外2 m至下边坡侧投影外5 m；对坡度在25°～40°，存在密厚植被的危险点，要清除通道内的可燃物，主要是易燃物（含针叶林、松树、杉树、桉树）的尽可能进行清理，尤其是坡度变化处，清理范围为导线上边坡侧投影外2 m至下边坡侧投影外8 m；对坡度大于40°，存在密厚植被的危险点，要清除通道内的可燃物，主要是易燃物（含针叶林、松树、杉树、桉树）的尽可能进行清理，尤其是坡度变化处，清理范围为导线上边坡侧投影外2 m至下边坡侧投影外12 m。为了简化防火危险点判别工作，在500 kV线路保护区内，原则上导线对地距离15 m以下，且植被较厚的地带列为防山火危险点控制区，控制范围以导线对地距离15 m处为中心，半径为15 m范围列为危险控制区，应采取预防控制措施；全面清理线路保护区内堆放的易燃易爆物品，对线路下方经常堆集草堆、谷物、甘蔗叶等的地段要告知居民户主，向其宣传火灾对线路的危害及造成的严重后果，并要求搬迁。

2.5 加强山火检测系统建立，防止线路跳闸

建立完善的检测系统，及时发现山火。及时使检测设备发出山火预警，为紧急做好防山火事故做好准备。同时对工作人员的工作能力及其工作态度进行管理，提高他们的工作责任心。而且，对负责线路巡查的人员的检修技能也要不断地进行培训，提升他们的检修水平和發现安全隐患的能力，尽量减少输电线路跳闸的次数，保障输电线路运行的稳定性[4]。除此之外，还可以利用卫星定位实时监控技术对输电线路周边的植被及环境变化进行监控，在山火频发季节，加强设备及检修人员的监督力度，根据现在输电线路监管所使用的高科技设备和技术，积极地对容易发生山火地区的输电线路进行智能监控，避免输电线路受山火影响而跳闸。

3 结语

通过对山火引起输电线路跳闸机理及防范措施进行分析可知，在用电量越来越大，环境保护政策逐渐深入推行的情况下，提高输电线路运行的稳定性、保障用电客户对供电企业的满意度和忠诚度起着关键性作用。所以，对架在高空中的输电线路要进行重点防护，减少外界环境变化或者火灾带来的跳闸事故；对山火发生频繁的地区要进行特殊的防护处理，增加输电线路的架空高度并增设绝火防护处理，采用现在的智能化设备对山区或丛林茂盛地区的输电线路进行实时监控管理，尽量做到全面的防火、防跳闸管理，进一步提升电网运行的安全系数。

参 考 文 献

[1]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）.

[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（4）.

[3]薛涛，纪波.电力输电线路的运行维护及故障排除[J].黑龙江科学，2017（12）.

[4]申元，孟见刚，徐肖伟，等.输电线路山火跳闸预估技术研究[J].云南电力技术，2017（4）.