5、输电线路山火跳闸原因分析及对策-王浩东

输电线路山火跳闸原因分析及对策王浩东（中国南方电网超高压输电公司天生桥局，贵州兴义562400）摘要本文通过对输电线路典型山火事故的分析，对山火引起输电线路跳闸的特性、机理进行进一步探讨，以及对南方电网超高压输电公司输电线路防山火工作经验和教训总结，提出加强线路防山火工作的宣传教育工作、加强线路通道清理工作、杜绝线路作业引起森林火灾、建立和完善因山火引起输电线路跳闸等事故的应急处理预案等措施，最大限度地减少山火事故及其造成的损失和对社会的不良影响。

关键词输电线路山火跳闸间隙通道引言近几年来，南方电网超高压输电线路应山火引发跳闸事故，据统计2001年以来共发生起，山火引发的线路跳闸率仍然较高，仅次于雷击跳闸率位列第二，严重影响电网的安全稳定运行，威胁到西电东送南通道的安全，为此超高压输电公司在输电线路防山火工作中投入了很大的人力、物力，做了大量细致的工作，如在山火频发季节发出《关于预防山火导致线路跳闸的紧急通知》, 要求各基层单位加强警惕, 做好防止因山火导致线路跳闸的措施，2007年超高压输电公司还组织编写了《输电线路防山火工作手册》，用于指导基层单位开展防山火工作，防山火工作近两年取得一定成效，但防山火工作面临牵涉面多、现场工作难度大等一系列复杂问题，因此不可能一蹴而就，必须长期不懈的开展工作，才可能取得明显的成效。

综上对山火事故进行深入细致的分析和认真总结经验教训是防山火工作必须的。

1.线路山火跳闸分析1.1线路山火跳闸类型线路山火跳闸通常是导线空气间隙被击穿或绝缘子损坏，而空气间隙的击穿通常有两种放电形式，一种是导线对地面包含树木、建筑物等放电，另一种是导线对杆塔突出的塔材、脚钉等放电；绝缘子损坏通常是合成绝缘子在高温下扭曲变形、绝缘性能下降导致线路跳闸。

据统计导线对地面放电的约占90％，导线对杆塔约占9％，绝缘子损坏的情况很少见。

一般500kV线路的杆塔高度都在30m以上，只要清理好杆塔及其周围的植被基本上就可以避免后两种情况的出现，因此以下对导线对地面放电的情况进行详细的分析。

1.2导线对地放电原因分析山火引发的线路跳闸往往很难做定性的分析，因为现场通常被山火破坏，树木与导线的距离、树木高度等基础数据无法获得。

在通过对多起线路山火跳闸进行对比，发现导线与地面的距离基本都在18m以上，树木高度基本在8m左右，导线与地面和树木的距离均远大于线路运行规程【1】要求的8.5m或7.0m（此处不考虑导线弧垂和风偏的影响），如此大的距离线路为何线路还要跳闸呢，下面用500kV天广三回线路#0039塔（ZB2、绝缘子串长4.65m）为实例来分析一下山火击穿空气间隙的过程。

1.2.1 现场基本情况（见表一）表一现场基本情况图1现场地形情况1.2.2 导线对地放电原因分析一般的观点认为是山火使周围空气温度升高，造成空气热游离【2】而导致线路跳闸，但根据现场的实际情况分析却有很大差异，首先我们来看，如果是热游离造成空气间隙被击穿，那么被击穿的应该是导线与杆塔之间的空气间隙，因为导线与杆塔之间的空气间隙最小值仅为4.2m，而导线与地面的空气间隙最小值为23.4m，与树的最小空气间隙17.8m，相间距离为12m，导线放电点与地线的最小净空距离16.7m。

显然最有可能对放电塔身，根据现场检查的情况塔身、地线、中相导线、绝缘子均为放电痕迹，只有左相导线左下子导线的下侧面有放电痕迹(此处导线与树木距离最小)，可见空气热游离而导致线路跳闸的推想显然不成立，而放电点与塔身的距离为21.3m，综上可以推断导线是通过树木对地放电（树木被山火烧过在树木上看不到放电痕迹）。

下面我们再来分析整个放电过程：当山火发生时窜起很高的火焰，同时伴随着滚滚浓烟见图2，由林木的高度、数量及山坡的坡度可以确定此次山火的等级为中强度，其火焰的强度和高度都有限，由于山坡的坡度较大约45.6度，因此火焰的高度局部可达3m，斜坡坡顶位置的火焰高度最高，火焰能达到的最高位置我们假定为接地体与导线最近的位置，在接地体与导线之间形成两个区域见图3，第一个区域为导电区域，这一区域是由于山火燃烧的热空气向上运动，周围冷空气随着不断补充而产生对流，从而在燃烧区上空产生对流柱，流柱的高度由林木的高度、数量及山坡的坡度等因素决定，流柱中的烟尘是悬浮在空中的颗粒群，而发生热游离的空气在上升过程中会逐步的去游离，我们假定没有去游离的部分和烟尘形成的导电区域为区域第一个区域；第二个区域为绝缘部分，该区域有稀薄烟尘。

当区域二的高度L2小于500kV线路工频电压需要的最小间隙1.30m【3】时（由于区域二中烟尘的存在，使该区域的绝缘强度比正常情况下的空气间隙的绝缘强度要低，可能实际L2要大于1.30m）就通过区域一对地放电，从而导致线路跳闸。

由于500kV线路重合闸的时间间隔一般为1秒，而山火往往持续几十秒甚至几分钟。

图2现场山火伴随滚滚浓烟图3放电示意图2. 超高压输电公司线路防山火工作经验和教训2.1 近几年南网超高压输电公司线路山火跳闸情况分析：2001年～2008年10月超高压输电公司所辖线路发生山火故障37次，其中2004年有6起山火故障，2005年有5起山火故障，2006年有3起山火故障，2007年有2起山火故障，2008年有7起山火故障。

可见近几年防山火工作取得比较大的成效，在此需要说明我们管辖的线路以每年约1000km的速度增加，2008年主要是由于年初发生大面积的冰灾造成大量林木受损，很大程度上增大了山火发生的概率和山火的强度。

另外从时间上看，3-4月最多，共23次。

2.2 南网超高压输电公司今年主要采取如下经验和教训。

2.2.1 高度重视线路防山火问题。

明确提出“杜绝线路作业引起森林火灾造成线路故障，杜绝树木与电力设施距离不够放电引起森林火灾，杜绝计划炼山造成线路故障，减少山火引起线路故障”的防山火工作目标。

认真研究线路防山火问题，结合本单位输电线路现场实际情况，积极总结山火的特点、规律，总结防山火工作的经验和成功做法，针对易出现山火的地点、时间段，超前考虑，采取积极有效的措施预防山火。

2.2.2 加强防山火教育，提高线路生产人员及护线员的防火意识。

要充分利用群众护线员的区位优势了解分管线路的状况，预防山火事故发生。

加强对线路沿线群众的宣传走访工作，宣传好《电力法》，提高群众对山火危害性的认识。

2.2.3 加强输电线路运行维护管理工作。

对易烧山火的地区，特别是山坡边铁塔周围线路走廊内树木及杂草要清理干净，对线路走廊内不满足规程要求的树木，要坚决砍伐，严防由于树木与电力设施距离不够放电引起森林火灾。

全面清理线路保护区内堆放的易燃易爆物品，对经常在线路下方堆集草堆、谷物、甘遮叶等的地段要向居民户主宣传火灾对线路的危害及造成的严重后果，并要求搬迁。

线路保护区内，原则上导线对地距离15米以下，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米处为中心，半经为15米范围列为危险控制区，控制区内杂树、杂草全部清除并搬出保护区以外，并不得成堆存放，以免火灾引起线路跳闸事故。

及时掌握有计划烧山火的信息，以便进行指导和采取措施，重点地段、时段要求有线路人员或护线员现场蹲点，确保线路运行及人身安全。

2.2.4加强与地方政府的沟通协调。

及时向地方政府通报“西电东送”的重要性、山火对线路运行的危害性及跳闸后可能对地方利益的影响等相关情况，争取最大限度地得到地方政府的支持。

与林业部门建立互警机制，及时互通信息，确保在发生紧急情况时双方能够协同动作，采取有效的应对措施。

加强对“计划烧山”的控制和管理，杜绝“计划烧山”造成的线路跳闸，否则将追究相关管理责任。

2.2.5 完善防山火的应急预案，确保人员、车辆、设备落实到位。

保持与当地林业、气象部门的联系，掌握线路经过地带的天气变化情况，掌握山火危险等级，必要时派专人到易发生火灾区段进行值班。

2.2.6 加强变电设备的运行维护工作，特别是开关设备、重合闸装置和线路保护，确保线路故障时变电设备可靠动作，同时尽快恢复线路运行。

2.2.7 对防山火的形势估计不足。

新建线路不断增加，平原征地越来越困难，且为了避开污染区，选择的通道多是往山里走，山火微地形偏多。

另外部分地区线路走廊平原通道越来越紧张，新建线路部分通道被迫选择高山大岭，个别杆塔被迫选择在林木茂盛的无人区。

居民生活水平提高，已很少上山打柴或割草，造成林区线路通道内的可燃物越来越多，增加了山火的可燃物。

为充分利用林地资源，种经济林越来越多，炼山次数增多，线路通道内失火次数也增多。

尤其是对年初发生大面积的冰灾造成大量林木受损而形成的山火隐患估计不足，没有及时采取措施，导致今年山火跳闸率远远高于过去两年。

2.2.8 对新建线路的控制不力。

近年新建的线路基本上没有清理出足够的通道，部分线路只按净空12米砍伐树木，而运行单位由于种种原因不可能彻底清理通道内的树木。

造成通道内树林较多，树冠火【4】的机会增多。

老线路已经运行多年，通道内有较多自然生长的树木，对线路导线的距离越来越近。

为了生态和环境保护需要，近年部分新建线路通过林区时采用高跨方式；施工时采用直升机或飞艇放线等先进工艺，基本没有沿线路走廊砍伐出放线通道。

线路设计的安全距离(500kV线路安全距离为7m)，只能保证最高气温情况或覆冰无风情况求得的最大弧垂和最大风情况或覆冰情况求得的最大风偏时雷电过电压或工频电压情况下外绝缘不闪络，没有考虑走廊通道发生山火的情况。

将对线路安全稳定运行造成严重影响。

3. 结论及建议综上所述，山火是造成输电线路跳闸的主要因素之一。

随着经济快速发展,各种项目的开发使人员活动相对频繁，各地方招商引资大力种植经济树种而存在大量炼烧荒山现象，人员失火和管理不到位而导致在线路通道内的山火时有发生，线路防山火工作面临的形势越来越严峻，需要从多方面下手进行输电线路综合防火，才可能真正控制山火输电线路的危害，切实提高输电线路安全运行水平。

建议从防火宣传、运行维护、工程设计等方面采取措施，最大限度减少山火对线路的危害。

3.1 加强防火宣传。

在输电线路沿途, 要同当地政府一起, 向当地群众宣传《电力法》、《森林防火条例》等法律法规。

同时开展专项的防山火宣传, 如在有可能发生山火的地域, 挂立防止山火的警告牌、宣传牌,发、贴宣传单等。

只有当地群众自觉遵守法律法规, 才可能控制火源、杜绝因人为火源引起的山火。

3.2 加强输电线路运行维护工作。

3.2.1 加强砍伐线路通道力度。

对易烧山火的地区，特别是山坡边铁塔周围线路走廊内树木及杂草要清理干净，对线路走廊内不满足规程要求的树木，要坚决砍伐，严防由于树木与输电线路距离不够放电引起森林火灾。

线路通道的砍伐是最直接、最有效防止山火引起线路跳闸的措施。