500kV输电线路山火跳闸故障分析及对策

500 kV输电线路山火跳闸故障分析及

对策

摘要：山火作为影响输电线路安全运行的重要因素，易引发线路跳闸、造成

线路故障。随着山火事故的频繁发生，输电线路山火跳闸问题愈加受到社会重视。本文作者分析了500 kV输电线路山火跳闸故障原因，并提出了对策。

关键词：500kV；输电线路；山火；跳闸故障

0、引言

电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电五大部分组成的。电作为一种

特殊的商品它的特点是产、供、销同时完成。输电是电力系统的一个重要环节，

对确保线路的正常运行对整个系统来说是十分重要的，但往往被人忽略。输电线

路可靠性是反映电网结构是否合理一个方面，输电事故率又是输电线路可靠性一

个重要指标。

1事故概述

1.1事故经过

2020年02月08日01：18：34，湖南电网500kV某线路2252高压开关稳态

量比率差动保护动作跳闸，AB相故障；后重合闸动作，开关重合后，稳态量比率

差动保护再次动作，BC相故障，重合充电未满，不再重合，线路失电。经过线路

巡检，确认山火导致线路跳闸且山火扑灭后，09点35分线路一次送电成功。

1.2保护报文

经确认500kV线路第一套线路保护和第二套线路保护正确动作出口，其中第

一套线路保护采用长园深瑞PRS753线路保护装置。

故障发生时，A、B相短路电流大小相等、方向相反，C相电流为0（故障前线路轻载），零序电流为0，可以判断为AB相间短路故障。重合后，B、C两相短路电流大小相等、方向相反，A相电流为0，零序电流为0，为BC相间短路故障。

1.3故障巡视

对该线路进行全线巡视，在距变电站26km左右位置发现故障点。线路通道地面有大面积火烧痕迹，植被均被烧毁。ABC三相相钢芯铝绞线存在轻微麻点迹象，无断股现象。确认山火扑灭后，对线路进行送电，一次送电成功。

2、山火引发跳闸故障的特点

2.1、故障发生时间集中

通过对以往山火跳闸故障统计分析发现，山火发生与季节气候相关，大多发生在每年10月至下年4月之间，特别是11月、12月、2月和3月，清明节前后祭祀、春耕烧荒时节，且此时间段气温高、降水少、相对湿度小、大风天气多，发生山火的概率非常大。

2.2、故障人为因素较大

发生山火灾害的火源99%以上是人为的，如不经意间扔出的未熄灭烟头、农民烧荒开垦、祭祀祭拜、人为蓄意放火等人类行为活动，都是发生火灾引起输电线路跳闸故障的主要原因。

2.3、故障地点环境特殊

发生山火跳闸线路均处于植被茂盛、地表有干枯杂草且附近有村民烧荒烧秸秆的地段。这些区段内干枯杂草、荆棘、落叶、秸秆、灌木等可燃物，为山火发生提供了可燃条件。

3、山火引起输电线路跳闸的机理

3.1山火高温造成的热游离现象

热游离现象是指在高温的作用下，气体中性质点的不规则热运动速度增加。

当具有足够动能的中性质点相互碰撞时，将被游离而形成电子和正离子。山火的

燃烧温度可达1000~1200℃,而一般气体出现明显的热游离的温度为727℃。

3.2气体的热游离放电模型

气体在高温状态下，热游离现象使两极间电荷量增加,增加到一定量时,电场

发生畸变,大量空间电荷开始剧烈碰撞,电子开始逸出，产生光子,造成光游离,在

局部强场中,发展成为电子崩;衍生电子崩与主电子崩汇合发展成为流柱,发生流

柱放电现象,导致线路跳闸。

3.3电导率模型

当燃烧物为植物秸秆和林木时，植被中的无机盐被带入空气（如KCL），在

燃烧过程中产生热游离，导致火焰中的电导率显著升高，使气体绝缘性能下降。

3.4颗粒触发模型

植被，特别是芦苇和秸秆在燃烧过程中，会产生大量碳化固体颗粒，漂浮在

导线与地面，导线与导线间的间隙中，这些颗粒导电率高，十分有助于放电流注

的产生，造成绝缘击穿

4、输电线路山火跳闸的原因分析

山火发生必须具备火险天气、森林可燃物和火源这三个条件，我国西北地区

特殊的地理条件和气候因素为山火发生提供了有利条件。

4.1火险天气

有利于山火发生的天气因素是:长期干旱、气温高、相对湿度小以及风大等，这些因素在我国西北地区普遍存在。其中长期干旱使地面上的枯枝败叶等可燃物

很少吸收到水分，加上气温高、相对湿度小的天气将加速可燃物中水分的蒸发，

从而使可燃物变得异常干燥，可燃物一旦遇到火源就能轻易燃烧起来。风大一方

面是加速了水分的蒸发，另一方面是一旦着火了能使火势迅速蔓延，给灭火工作

带来很大困难[1]。

4.2森林可燃物

我国兰州地区属于温带大陆性气候，全年在大陆气团控制下，冬冷夏热，气温年较差大，降水少，年降水量都在500毫米以下，草本植物枯萎之后和各种乔木的落叶均变得越来越干燥。到了春天，这些枯萎的草本植物及落叶遇火点就很容易燃烧起来，为山火的爆发埋下了隐患。

4.3火源

经调查显示，绝大部分引发山火发生的火源都是人为因素，只有少部分是由于雷击或是输电线路放电造成的。在所有输电线路之中，由于35~110kv的输电线路的输电铁塔的高度离地面最近，约在15.7m以下，因此，当山火发生时，35~110kv输电线路最易受到山火印象发生跳闸的情况。其原因主要是输电导线的电气外绝缘遭到山火破坏而导致放电产生的，且大部分重合闸都没有成功。山火的燃烧温度可达1000～1177℃，而一般气体出现明显的热游离温度为

727℃(1000K).且山火的火势越强，燃烧的时间越长，地面附近空气热游离出来的带电粒子和从受热导线表面游离出来的电子越多，山火使地面和导线两端游离出来的电荷建立起来的电场也较难将这么长的空气间隙击穿。山火发生时不断有火苗窜起，使地面端电荷区随火苗往高处发展；同时山火燃烧时的高温和伴随火苗的滚滚浓烟降低了空气绝缘效果，最终导致导线对地或接地体放电引起跳闸事故。

5、输电线路山火跳闸的预防对策

5.1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，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。

5.2加强防山火教育