高压输电线路山火跳闸原因分析及对策

刘士嘉 段泽龙

摘要：随着近年来我国大力进行电网建设，山区内通过的架空输电线路也逐渐增多，输电线路通道内发生山火导致的线路跳闸已成为困扰安全供电的一个难题，文章通过讨论山火跳闸发生的原因，并提出防山火跳闸的具体措施，确保电网的安全运行。

关键词：输电线路;防山火;跳闸

随着更多的输电线路通道处于山区，以及我国植树造林等政策出台，通道附近植被密度急剧增加。在全球气温升高等异常气候影响下，居民焚烧祭品、燃放鞭炮等原因造成山火频发。山区输电线路因处于复杂的地理环境，传统手段下的运行维护已难以确保线路的安全运行。

一、山火對输电线路的危害

山火在我国很多地区发生频繁，导致供电线路出现跳闸和电力设备损坏，严重威胁电网安全运行。

（一）山火对绝缘子的影响

目前在高压输电线路中常用的绝缘子为复合绝缘子和瓷绝缘子。研究表明，瓷质绝缘子在高于300℃的环境下其绝缘性能迅速下降，并且随着高温环境时间的延长，绝缘性能失效几率越高。并且如果瓷质绝缘子在火灾扑灭的过程中被水冲刷或者在火灾过后经过雨水冲刷，瓷绝缘子可能会因淬火造成表面出现裂纹甚至酥裂。另一方面，山火发生时往往伴随大量的浓烟和灰烬，造成绝缘子盐密度增加，大大地降低了绝缘子的自洁能力和憎水特性，将会增加污闪跳闸发生的可能性。

（二）山火对导、地线的影响

目前我国高压输电线路的导线和架空地线的材质一般为钢芯铝绞线与钢绞线，山火产生的高温将会对导、地线性能产生不利影响。在山火高温的影响下，尤其当环境温度达到400℃时，导、地线会失去部分弹性，将因高温膨胀而造成弧垂变大，从而进一步造成导线对地面或建筑物安全距离不足发生放电跳闸事故。山火使线路周围环境温度升高，也会加剧导、地线的老化速度，另外燃烧过程中产生大量的高浓度高温高湿气体，加速了导、地线的电化学腐蚀，为山火过后的线路安全运行留下了很大隐患。

二、山火发生原因

山火发生必须具备三个条件，即：火险天气、森林可燃物和火源。

（一）火险天气

近年来受厄尔尼诺现象影响，我国多地干旱少雨，局地高温、干旱、干雷暴等极端天气增加，火灾发生的必备气象条件长期存在。天气干燥导致地面温度持续升高，山区内堆积的可燃物质含水率下降，极易引起自燃。

（二）森林可燃物

森林可燃物来自各种植物。如今植树造林力度逐年增大，山区森林覆盖率也随之增长，林区可燃物载量明显增多，一些地方远超重特大森林火灾临界值。植物种类不同，其易燃特性也不相同。

森林可燃物按照易燃程度划分，可以分为易燃可燃物、燃烧缓慢可燃物及难燃可燃物。易燃可燃物指干燥、燃烧快的物质。燃烧缓慢可燃物指粗大或结实的物质，这类物质吸水后干燥慢，不容易点燃，但是一旦点燃，燃烧时间长，不易扑灭。难燃可燃物指正在生长的植物，由于含水量大，不容易点燃。

（三）火源

山火的起因主要有两大类：人为火和自然火。根据统计研究，我国导致山火爆发的火源百分之九十九都是人为引起的。在每年的三月、九月冷暖交替的时间段，空气相对湿度小，大风天气日较多，又因为山区可燃物堆积量较大，同时传统民俗用火、祭祀用火、春耕生产用火交织，进山踏青旅游、驴友穿越、采摘山货等活动频繁，火险隐患点明显增多。

三、输电线路山火跳闸原因分析

高压输电线路都是裸导线，与地面之间主要靠空气作为绝缘介质，跳闸发生的主要原因是环境温度、电导率、燃烧产生的大量微小颗粒等因素综合作用，导致作为绝缘介质的空气绝缘度迅速降低。

（一）山火导致线路跳闸

山火是一种包含气体、灰尘、带电粒子等各种物质的混合体，其放电特性受电导率、火焰温度及导电颗粒等多重因素影响。发生山火后，山火区域内空气中会产生大量电荷，颗粒附近电场分布将发生变化。并且随着环境温度的增加，山火区域中的电子数目激增，空间中的电荷会进一步增加，这些因素使微小颗粒的触发放电能力大大增加。另外当带电颗粒游离到带电导线周围时，不同颗粒之间的放电产生颗粒链，将会使区域内粒子之间间隙产生连接，并使间隙的空间场强增加，进一步推进了区域内的放电发生，最终造成山火区域的空气被击穿而导致线路跳闸。

（二）导线放电过程分析

在森林火灾发生过程中，往往会生成大量的微小烟尘颗粒，带电质点容易吸附在微小烟尘颗粒上，这些带电烟尘颗粒跟随热气流上升，将会持续不断地接近输电线路带电导线附近的电荷区域。

这些带电颗粒与导线附近电荷之间发生碰撞产生电子崩，在正常情况下，带电导线与地面之间的场强比可以保持自持放电下的场强弱很多，因此电子崩不会继续发展下去。由于燃烧产生的高温火焰对金属导线进行加热，使大量的电子从带电导线表面逸出，当带电导线与地面之间的电荷数量增长到一定程度时，带正电颗粒与电子发生复合，导致周围电场强烈畸变产生光子，发生光游离现象，将会进一步形成衍生电子崩，衍生电子崩与主电子崩汇聚后将产生一

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个流注通道，最终击穿空气间隙，导致放电跳闸。

四、高压输电线路山火灾害防范措施

（一）提高山区输电线路巡视质量

线路巡视人员首先要清楚地了解山区线路易发生火灾的区域及地段，对相关区域进行分片责任制，每个人负责一部分，这样更能提升巡视效率与质量。在每年夏季甚至春季之前，组织人员对发现的杂草、枯木等易燃物进行清理，有条件的话可以建立起防火隔离带。巡视过程中，对于新发现的火灾隐患点，应及时上报并尽快进行处理。

（二）加强输电线路防山火宣传力度

公司定期联系线路途经地区的政府部门就防火工作举办讲座，向山区的群众宣传《电力法》《森林防火条例》等相关法律法规。充分利用微信、QQ、小视频等多种宣传渠道，提高广大群众对防山火工作的关注度。同时将线路运行人员的联系方式留给线路周围的群众，当线路周围有火情时，及时联系公司或消防部门进行扑灭。

（三）建立输电线路防山火预案

公司要针对山火组织制定防山火应急预案，定期开展山地林区火灾处置预防演练，提高公司应对山区输电线路通过区域发生火灾时的处置能力。并同政府部门建立联络机制，及时交换山火信息，当山火过大、难以尽快扑灭时，应及时告知相关政府部门临时停电，防止山火导致跳闸事故范围的扩散。

（四）应用防山火技术手段

一是在山区线路的杆塔上装设视频在线监控仪器，对重点区域实施24小时不间断监视，并在发现起火点后快速发送预警信息给线路维护人员。二是在山火多发区域选用耐热材料制作的导线，防止导线在山火产生的高温环境下，由于弧垂增大而使导线与线下高大植被或建筑物的距离减小而引起跳闸事故的发生。三是在山区大力普及无人机巡视，因为山区的特殊环境决定了简单依靠人力难以全面发现隐患点，并且费时费力，所以每年应在春秋两季组织两次对山火易发重点区段的无人机巡视工作。

五、结语

近年来，随着电网结构的愈加复杂和越来越多的输电线路经过山地林区，山火的防治及对其导致的跳闸的处置已成为供电公司的一项重点与难点工作，因此我们非常有必要提高山火跳闸的预防与处置能力，为社会的发展提供安全可靠的电力供应。

参考文献：

吴田，刘凯，刘庭，肖宾，彭勇.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，2013，28（03）：83-89.

万能，庄严，马超.高压输电线路山火跳闸机理分析及防范措施探讨[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2016，21（01）：70-72.

作者简介：

刘士嘉（1995-），男，河北邢台人，汉族，助理工程师，本科学历，现从事输电线路运行与检修工作。