输电线路差异化防山火技术与策略

杨晓斌

国网四川省电力公司检修公司 四川成都 610041

由于输电线路距离长，分布范围广，输电线路通常要经过繁盛茂密的林区或植被覆盖区域。受到长期干旱及极端高温天气的影响，在民俗节日燃放鞭炮或者燃烧纸钱都很容易引发大面积的山火。山火的出现会降低输电线路间隙绝缘强度，容易导致击穿跳闸事故的发生，并且很难再次合闸，严重威胁着电网的稳定运行[1]。在2013 年上半年，锦苏线就因为山火的大面积出现，引起极I、极Ⅱ发生闭锁，长南线和云广线也在同年受到山火影响发生跳闸。近些年来，业内研究人员分析了线路跳闸情况与山火发生规律，并对带电灭火技术及山火预警监测技术进行了深入研究，了解到山火存在时空随机性特点，并且人为因素占比较大，又由于山火隐患分布较多，很难一次性解决山火导致的跳闸问题，所以还需要不断深入分析，精细化研究山火防治措施。

1 统计与分析山火导致的输电线路故障情况

文章对多个省份山火导致跳闸的故障情况进行了统计分析，发现不同电压等级、年份及地区的故障情况，存在的差异也非常明显。

1.1 地域分布情况

统计分析报告显示，山火频发的省份输电线路山火跳闸情况更加严重。其中湖南因山火导致跳闸故障的情况次数最多，共有119次，其次是江西82 次，四川78 次，湖北48 次，福建44 次，山西和安徽均为18 次，河南17 次，山东12 次，浙江9 次，江苏7 次，由此可以看出南方因山火导致跳闸故障的情况多于北方，而东部地区因山火导致跳闸故障的情况多于西部地区。

1.2 年份分布情况

统计报告显示，2010 年输电线路山火跳闸情况共57 次，2011 年 为97 次，2012 年 为68 次，2013 年 为103 次，2014 年为160 次，从总体上来看，在2010 年至2014 年这段时间，输电线路山火跳闸次数是呈上升趋势的。

1.3 电压等级分布情况

110kV 输电线路山火跳闸次数为109 次，220kV 输电线路山火跳闸次数为246 次，330kV 输电线路山火跳闸次数为8 次，500kV 输电线路山火跳闸次数为106 次，1000kV 输电线路山火跳闸次数为4 次。虽然我国110kV 输电线路数量最多，但是因山火导致跳闸次数却与500kV 输电线路基本持平，明显低于220kV 输电线路。虽然1000kV 输电线路设计和建设标准明显高于其他电压等级线路，但是也无法完全避免山火灾害侵袭，发生山火跳闸的次数达到了4 次。

2 输电线路山火跳闸因素差异性分析

2.1 输电线路沿途居民用火方式差异

对于我国北方针叶林带的输电线路来说，由于人为因素导致山火的情况占比达到了60%以上，而在我国南方地区人为因素导致山火的占比也比较高，其中湖南、福建及江苏等地，人为因素山火更是达到了98%，主要原因是在清明、春节等民俗节日烧纸或燃放鞭炮，还有春耕秋收时的生活生产用火。不同地区的输电线路沿途居民用火方式差异明显，比如部分地区选择在清明节前祭祖烧纸钱及燃放鞭炮，而有的地区则是选择在清明后祭祖。另外，根据各地区农作物生长周期的差异，各地区秋收烧荒时间差异也比较大[2]。因此，对不同地区用火方式及规律进行充分掌握，有利于输电线路山火跳闸事故的针对性防治，对降低山火跳闸事故率有着重要的作用。

2.2 气象条件的差异

导致输电线路山火发生及蔓延的气相因素包括空气湿度、温度、风速及降水。空气温度的高低对可燃物自身的含水率、温度及易燃性有着直接的影响，而在降水量大或空气湿度高的情况下，可燃物自身含有的水分就会增加，有利于降低山火的发生几率和阻止山火的蔓延，另外，强降水对扑灭山火也有着重要的意义[3]。风的存在会提高可燃物的干燥程度，会提高山火发生的几率，另外，由风产生的热对流还会为火场燃烧补充氧气，进一步提高山火的燃烧强度与山火的蔓延速度。在大风天气下，山火蔓延速度也会加快，吹散的火灰烬也有可能再次引燃其他区域，使得山火面积不断增大。

2.3 走廊植被的差异

山火的火焰高度、蔓延速度及跳闸几率受到输电线路走廊周围植被参数的直接影响，比如植被密度、高度及易燃程度越高，那么山火火焰高度和跳闸几率就会越大，而山火蔓延速度也会加快。由于我国土地辽阔，植被种类繁多，从植被密度来分级的话，可以将走廊植被可燃物分未3 个等级，分别为杂草、灌木及乔木。其中杂草高度在1．0-2．5m，低含水率时容易燃烧，燃烧温度和火焰高度较低，很难出现浓烟；灌木高度在1．5-3．0m，具有较多枝叶，当含水率较低时容易被引燃，火焰高度较高，燃烧温度可以达到1000℃左右，容易产生高盐度的浓烟，在高温下会发生电离，容易导致山火跳闸事故；乔木高度在5-20m，具有较高的含水率，由于乔木距离较高，很难发展为树冠火，燃烧时火焰高度较高，容易产生浓烟，并引起线路对树冠放电。杂草和灌木燃烧后，可能会将乔木引燃，形成树冠火，此时火场面积非常大，较容易引起线路对树冠放电。

3 差异化防山火技术与策略

3.1 防山火措施的差异

随着科学技术和电力技术的不断提升，输电线路防山火技术取得了较大的发展，比如山火卫星广域监测技术、山火定量预报技术等，这些防山火技术的出现，为输电线路山火防治提供了有效的保障。但是在防山火措施的具体实施过程中，还要根据实际情况进行差异化防范。除了要考虑输电线路山火分布地域特点，对当地山火跳闸特点与防山火措施效果进行科学评估以外，同时还要分析灭火装备移动性、电力企业线路运维情况等，防火措施要做到因地制宜，从而最大限度的提升防山火效果[4]。由于输电线路防火技术涉及到多种专业，为了减少山火对线路的影响，需要联合协调多个部门共同制定防山火措施。防山火措施分为处置型或防御性两种措施，具体可以从以下3 个方面着手。（1）设计基建。防御性措施包括全方位高低腿设计与路径选择；处置型措施包括对杆塔进行改造或升高杆塔、降基。（2）调度控制。防御性措施包括对输电线路运行方式进行合理安排；处置型措施包括直流降压运行或直接停运，交流退出重新合闸。（3）运行维护。防御性措施包括山火监测、设置隔离带、清理茅草；处置型措施包括利用灭火设备进行灭火。

3.2 防山火差异化策略实施

从输电线路防山火措施特点分析，在实施防山火措施时可以采取以下4 种策略：（1）对于杆塔高度较低、清理难度大的区域，可以采取升高杆塔、降基、地面硬化及置换植被等方式；（2）如果山火定量风险在Ⅲ级以上，应当在具有开阔视野及高地势区域的杆塔上面安装山火实时监测设备。（3）如果山火定量风险在Ⅲ级以上，但地势高度在100m 以下，且野外道路通畅、容易取水，那么应当为负责此区域线路维护的班组，提供高压细水雾灭火机[5]。（4）如果山火定量风险在Ⅳ级以上，但地势高度在100m 以上且取水难度较大，那么应当为负责此区域线路维护的班组，提供高扬程带电灭火平台。

4 结语

综上所述，导致输电线路山火跳闸的因素有很多，在制定防山火措施及策略的过程中，应当对不同地域居民用火方式、气象条件、走廊植被等多种因素进行考虑，采取差异化的防山火措施及策略，最大限度的提升输电线路防山火效果。