输电线路山火故障的分析与预防

输电线路山火故障的分析与预防

本文主要对山火发生原因进行分析，对山火引起线路跳闸的原因及特点进行深入探讨，然后提出从“设计规划—施工建设—运行维护”三方面对输电线路山火故障进行预防，最后指出发生山火后应采取的措施。

标签：输电线路；山火；分析；预防；

从2010年至今，南方电网超高压输电公司发生因山火引起线路跳闸达到60次，如此多的山火跳闸故障给电网的安全稳定运行带来了严重影响。在此情况下，迫切需要对输电线路山火故障进行更为系统的研究，对输电线路山火防控工作进行更为科学的安排，从而减少因山火导致的线路跳闸。

1 山火发生的条件

发生山火需具备以下三个条件：火险天气、可燃物、火源，三者缺一不可。

火险天气是山火燃烧的首要条件，利于山火的火险天气主要包括气温高、降水少、相对湿度小、风大、长期干旱等因素。

可燃物是发生山火的物质基础，按危险程度分为易燃可燃物、燃烧缓慢可燃物、难燃可燃物。易燃可燃物燃烧速度快，包括：地表干枯的杂草、枯枝、枯落叶等。燃烧缓慢可燃物不易燃烧，但着火后能长期保持热量，不易扑灭，且容易发生复燃，包括：枯立木、树根、大枝、倒木、腐殖质等。难燃可燃物是因含有大量水分，不易燃，有时还可减弱火势或使火熄灭，但遇到重大火灾和特大火灾时，也能脱水干燥而燃烧。包括：正在生长的草本植物、灌木和乔木等。

火源是山火发生的主导因素，按性质分为自然火源和人为火源。自然火源有雷击火、火山爆发和陨石降落起火等，其中最多的是雷击火。人为火源又可分为生产性火源（如烧垦、烧荒、烧木炭、开山崩石、烧防火线等）和非生产性火源（如野外做饭、取暖、用火驱蚊驱兽、吸烟、小孩玩火和坏人放火等）。

2 山火引起线路跳闸分析

2.1 山火引起线路跳闸的原因分析

山火引起线路跳闸主要原因是导线对地放电、导线相间放电以及导线对铁塔放电。

2.1.1 导线对地或导线相间放电的原因

山火燃烧温度可达1000℃以上，而一般气体明显热游离温度为727 ℃，此时地面附近空气和受热导线表面热游离出大量的带电离子，山火使地面和导线或

导线与导线两端游离出来的电荷建立起电场，使地面端电荷区随火苗往高处发生；同时山火燃烧时的高温和伴随火苗的滚滚浓烟降低了空氣绝缘效果，最终导致导线对地放电或导线相间放电引起跳闸事故。

2.1.2 导线对铁塔放电的原因[2]

导线对铁塔放电主要是对铁塔突出的部分放电，山火燃烧到铁塔附近，铁塔和导线都因受热有部分电子逸出来，这些电子参与到撞击游离过程中进而造成电子崩，电子崩头的强烈游离过程伴随着强烈的激励与反激励过程，该将放射出大量的光子，与烟尘结合后随热气流上升到导线周围，形成一个流注通道进而导致导线对铁塔放电。

3 山火引起线路跳闸的特点

3.1 线路故障发生的时间特点

以整年的时间分布来看，防山火期为每年10月1日至翌年4月30日，此时多为降雨少的旱季，尤其在初春，地面落叶及枯草等燃料载荷达到峰值，再加上春节及清明前后的祭祀等用火较为频繁，一旦出现火种，极易形成火灾。

3.2 发生山火原因多，但火源出现的人为因素大

（1）地方政府疏于监管，林区用火不慎导致意外失火；（2）地方政府为预防森林火灾，在每年1—3月均要组织有计划烧除林下可燃物工作，在计划烧山工作中，由于点多面广，具体实施人员未落实安全隔离措施，容易引发不受控制的山火；（3）每年春季、清明时段正值山区村民开荒、烧荒、祭祀、祭拜的高峰区，在此过程中未采取安全防范措施而引发山火；（4）部分地方电力线路、电厂线路、施工线路错综复杂，且疏于管理，容易因短路引发山火。以上山火的出现皆可归结人为因素。有统计表明，火源95%以上是人为的，而人员活动因素的不确定性和随机性给预测造成了一定误差。

3.3 山火导致的重合闸成功率低

山火导致输电线路跳闸后，自动重合闸装置将在很短的时间内合闸送电，将产生比正常运行电压更高的操作过电压，而此时山火仍然在燃烧，空气介质的绝缘强度还没有来得及恢复，将再次击穿空气间隙导致重合闸将失败。在500 kV 线路中，输电线路因山火单相跳闸后，加上潜供电流的存在，重合闸成功率低，只能待山火减弱、浓烟散去后才能保证试送电成功。

南方电网2010年第一季度线路山火跳闸情况分析[4]中提到，从单相故障的重合闸成功率来看，山火故障的重合闸成功率与其他原因故障重合闸成功率相差不大。但山火引发的相间故障和连续性故障（重合闸充电期间再故障）较多，且山火引发的线路故障总的重合闸成功率仅36.72%，而其他原因引发线路故障的总重合闸成功率为48.51%，山火较其他原因引发的线路故障重合闸成功率低

11.79%。

3.4对电网正常运行的影响大

由于受通道和地形的限制，很多输电线路采用同塔双回或多回架设，如公司溪洛渡工程是同塔双回线路，一旦发生较大的山火，浓烈的烟火可能导致双回线路同时跳闸，导致电力通道全部中断，引起严重后果。

4 输电线路防山火措施

为更好的做好输电线路防山火工作，运行单位可将输电线路防山火管控工作前移到线路设计规划阶段，做到基建与生产的无缝对接。

4.1 设计规划阶段

新建线路经过林区时应采取高跨措施，降低因林区发生山火线路跳闸的几率；尽量避开农田、庄稼地等春季易烧荒地，降低村民烧荒时线路引发山火的可能性；局部区域有多条超高压线路经过地段要提高线路防火水平。

4.2 施工建设阶段

业主和监理应在施工期间加强对施工单位的监管，督促施工单位严格按照设计和合同要求对新建线路中不满足要求的林木进行砍伐，并和树主签订协议，保证以后不种植可能危及线路安全运行的植物。同时，竣工验收时，运行单位的验收人员要认真核查，对不满足安全距离的树木及时要求施工单位清除。4.3运行维护阶段

4.3.1常规预防措施

（1）联动机制建设

加强与地方政府防火办的沟通协调。专门发函至各条线路走廊所属地的各地方政府，请求做好防山火工作，争取最大限度地得到地方政府对于线路通道清理的支持。除地市政府防火办外，要将沟通协调的重点放在县和乡镇上，建立防山火工作的具体联系清单，做细做实防山火工作。

建立与林业部门的互警机制。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。比如：向林业部门提供沿线塔位的地理信息、联系电话以及电力法律法规资料等，要求林业部门及时提供线路保护区内的“计划炼山”信息，防止“计划烧山”造成线路跳闸。

加强输电管理所安全生产责任制建设。输电管理所管辖每条线路均应指定明确的防山火责任人，做到分线、分段、责任到人，将山火防治工作纳入绩效考核的范畴，对因山火导致输电线路跳闸故障的，严格进行考核。