山火引起超高壓輸電線路跳閘的機(jī)理及防范分析

王祥祥

【摘 要】隨著我國(guó)工業(yè)發(fā)展及居民生活水平的提高，人們對(duì)電能的需求也越來(lái)越多，進(jìn)而促使電力市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，而且近幾年山火引起輸電線路跳閘事故越來(lái)越嚴(yán)重，高的跳閘率嚴(yán)重影響了電力企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展?？諝飧邷?、雜草燃燒及其他易燃物等會(huì)導(dǎo)致山火，并引起高頻率的輸電線路跳閘事故。為了保障輸電線路的穩(wěn)定運(yùn)行，降低用戶和供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，必須降低山火引起的輸電線路跳閘率，并通過(guò)山火引起輸電線路跳閘的機(jī)理來(lái)制定合理的防范措施。

【關(guān)鍵詞】超高壓；山火；輸電線路；跳閘機(jī)理；防范分析

【中圖分類號(hào)】U665 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2018）02-0207-03

隨著我國(guó)環(huán)保政策的推行，現(xiàn)在已經(jīng)在越來(lái)越多的田地或荒涼的山岡上種植了大片的樹(shù)苗。由于我國(guó)的輸電線路不僅僅是在城鎮(zhèn)市區(qū)架起穿梭的，有很多線路是在山間田地里通過(guò)電線桿架起穿梭的，因此在天氣變化的過(guò)程中，輸電線路容易受影響引起跳閘事故，尤其是在高溫或者燒山墾荒的時(shí)候，許多雜草或者灌木叢林著火就會(huì)引起輸電線路被燃燒或者跳閘現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了輸電線路運(yùn)行的安全性和供電的穩(wěn)定性。由于我國(guó)電力系統(tǒng)的不斷改革和發(fā)展，生產(chǎn)、生活對(duì)電能的需求不斷增加，山火引起輸電線路跳閘將嚴(yán)重影響用戶的正常生產(chǎn)和生活，而且山火引起的跳閘事故有時(shí)候?qū)?dǎo)致整個(gè)供電系統(tǒng)癱瘓。為了更好地保障輸電線路運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，加強(qiáng)對(duì)山火引起輸電線路跳閘機(jī)理及防范措施的分析是非常有必要的。

“西電東送”是國(guó)家實(shí)施西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略重要舉措，“西電東送”主干道主網(wǎng)架安全運(yùn)行至關(guān)重要。然而近幾年來(lái)，廣西、云南兩省區(qū)隨著退耕還林的發(fā)展，云貴地區(qū)林木覆蓋率越來(lái)越高，線樹(shù)矛盾越來(lái)越嚴(yán)重，為此，需進(jìn)行輸電線路防山火措施研究與探討，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方案。

1 山火引起輸電線路跳閘機(jī)理分析

許多輸電線路是在山間和叢林地帶穿梭架起來(lái)的，而這些地區(qū)容易在高溫或者外在條件的影響下引起植被或雜草燃燒，從而產(chǎn)生山火引起超高壓輸電線路跳閘現(xiàn)象。而且，山火的發(fā)生必然使周圍環(huán)境的溫度、空氣濕度及空氣中漂浮的灰燼顆粒發(fā)生改變，也正是這些元素的變化引起了輸電線路間隙放電機(jī)理與擊穿特性[1]，從而導(dǎo)致輸電線路絕緣層被破壞，引起輸電線路跳閘。下面對(duì)輸電線路跳閘的具體機(jī)理進(jìn)行分析。

一是山火使氣溫升高、周圍濕度降低，造成輸電線路間隙放電機(jī)理。山火的發(fā)生造成空氣溫度升高，濕度降低，這些條件的變化使得大氣的壓力也發(fā)生改變，架在空中的輸電線路由于空氣壓力和空氣密度的變化，導(dǎo)致間隙的絕緣強(qiáng)度降低。在這種情況下，輸電線路的絕緣強(qiáng)度減弱，容易造成線路短路或者線路跳閘現(xiàn)象。除此之外，燃燒使空氣中的水分減少，形成的游離離子在濕度降低的情況下，容易使擊穿電壓降低，進(jìn)而引起輸電線路跳閘現(xiàn)象。

二是產(chǎn)生大量的電子、離子引發(fā)線路間隙放電機(jī)理。眾所周知，在雜物燃燒的過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)生大量的可見(jiàn)光和紫外線，它們的產(chǎn)生一定會(huì)激發(fā)火焰分子中的電子，從而使擊穿和放電現(xiàn)象容易發(fā)生，而當(dāng)輸電線路與大地兩極間的電荷量增加聚集到一定程度時(shí)，電場(chǎng)的作用強(qiáng)度也會(huì)增大，激活大量的電荷，產(chǎn)生光子，使其成為有力光子[2]，經(jīng)過(guò)電導(dǎo)和場(chǎng)強(qiáng)的作用使得輸電線路發(fā)生跳閘現(xiàn)象。除此之外，輸電線路的施工質(zhì)量對(duì)其供電運(yùn)行的穩(wěn)定性也有一定的影響，比如架設(shè)的輸電線路嚴(yán)重黏連、復(fù)雜交叉等都會(huì)造成輸電線路的跳閘現(xiàn)象發(fā)生，因此在注意山火引起輸電線路跳閘機(jī)理研究的過(guò)程中也要保障輸電線路架設(shè)的施工質(zhì)量問(wèn)題，全面了解輸電線路跳閘的原因，采取合理的防范措施。

三是山火燃盡產(chǎn)生灰燼，導(dǎo)致線路放電機(jī)理。山火的發(fā)生必然會(huì)使環(huán)境中的氣體、液體及固體等物質(zhì)發(fā)生變化，而根據(jù)絕緣介質(zhì)的基本原理可知，引入不同介電常數(shù)的電導(dǎo)率的顆粒物質(zhì)后，原先的絕緣性必然受到影響。輸電線路之所以在山火發(fā)生狀況下容易出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，就是因?yàn)榘l(fā)生山火時(shí)，空氣中混入了許多灰燼顆粒物質(zhì)影響了絕緣性。除此之外，輸電線路長(zhǎng)期裸露在空氣中，經(jīng)過(guò)雨雪風(fēng)沙的迫害，輸電線路表面的保護(hù)層受損，山火的發(fā)生使原來(lái)就有損壞的輸電線路在高溫、絕緣性下降的狀況下更容易發(fā)生短路或者跳閘現(xiàn)象。

2 山火狀況下降低輸電線路跳閘的防范措施分析

2.1 總體要求

防山火工作總體要求為“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”，“政企聯(lián)動(dòng)、群防群治”是治理山火的長(zhǎng)效機(jī)制，以風(fēng)險(xiǎn)管控為導(dǎo)向，對(duì)山火隱患及其危害進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果采取相應(yīng)的防控措施。防山火也要講究方法，相關(guān)部門可以積極利用現(xiàn)在的遙感、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，準(zhǔn)確定位山火發(fā)生的位置；林業(yè)、消防等部門也要積極配合山火預(yù)防和治理工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)山火的全面監(jiān)測(cè)和準(zhǔn)確預(yù)警。要建立完善的防山火應(yīng)急體系，做到山火信息傳遞流暢、應(yīng)急響應(yīng)快速、處置措施得當(dāng)；加強(qiáng)防山火知識(shí)培訓(xùn)和演練，增強(qiáng)員工防火安全意識(shí)和提高員工防山火技能水平。認(rèn)真進(jìn)行防山火工作回顧和總結(jié)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、分析原因、制定措施，積極開(kāi)展科技研究、利用高科技手段，不斷提高山火應(yīng)對(duì)能力。清醒認(rèn)識(shí)山火對(duì)輸電設(shè)備安全運(yùn)行的威脅，高度重視線路山火故障對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的嚴(yán)重影響，措施落實(shí)、責(zé)任到位，堅(jiān)決遏制山火引發(fā)線路跳閘增多的趨勢(shì)。對(duì)措施不落實(shí)、責(zé)任不到位的單位，公司將進(jìn)行通報(bào)和考核。防山火工作按照準(zhǔn)備階段、實(shí)施階段、總結(jié)階段開(kāi)展，同時(shí)有計(jì)劃、有層次地落實(shí)山火預(yù)防治理工作，建立監(jiān)控預(yù)警設(shè)施，及時(shí)預(yù)防，及時(shí)治理。

2.2 加強(qiáng)防山火宣傳，提高防護(hù)意識(shí)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，引起山火的火源主要為生產(chǎn)性火源，燒墾、燒荒、煉山造林和非生產(chǎn)性的野外吸煙、上墳燒紙、小孩玩火和故意縱火等引發(fā)的火災(zāi)次數(shù)較多。因此，嚴(yán)格的火源管理是線路防山火工作的重要措施之一。大力開(kāi)展森林防火宣傳教育，是做好線路防山火工作的主要工作內(nèi)容。

加強(qiáng)防山火宣傳主要是為了提高群眾的安全防火意識(shí)，讓群眾認(rèn)識(shí)到山火對(duì)周圍輸電線路的影響。在山區(qū)或者植被茂盛的地區(qū)，人們無(wú)論是生活引火還是節(jié)日引火，都會(huì)引起植被燃燒。有的地區(qū)在春天來(lái)臨時(shí)會(huì)燃燒雜草來(lái)墾荒，這樣一來(lái)，在雜草燃燒的過(guò)程中，溫度的變化極容易使架在上空的輸電線路受到影響而發(fā)生跳閘，造成供電線路癱瘓。所以，為了提高山區(qū)人民防火護(hù)電意識(shí)，應(yīng)該加大防山火宣傳，只有人們認(rèn)識(shí)到山火給輸電線路帶來(lái)的嚴(yán)重安全隱患，以及山火對(duì)周圍人們生命財(cái)產(chǎn)安全的威脅，才能有效地控制山火的頻發(fā)率，及時(shí)控制危險(xiǎn)點(diǎn)，并激勵(lì)線路周圍群眾對(duì)輸電線進(jìn)行保護(hù)和巡查，從而更好地發(fā)揮群眾護(hù)線員的作用。

另外，應(yīng)與政府開(kāi)展聯(lián)合宣傳。運(yùn)維部門與當(dāng)?shù)卣块T進(jìn)行聯(lián)合宣傳，對(duì)野外生火行為制定完善的管理策略，規(guī)范生火范圍，不用火時(shí)要及時(shí)滅火。可靈活利用報(bào)紙、電視、網(wǎng)絡(luò)等傳媒工具，采用張貼宣傳單、發(fā)放圍裙、制作護(hù)線宣傳掛歷、發(fā)放宣傳環(huán)保袋等方式，或利用宣傳車，通過(guò)移動(dòng)通信公司向重點(diǎn)人群發(fā)送森林防火手機(jī)短信、利用農(nóng)戶的房屋外墻作為宣傳墻進(jìn)行宣傳，在易發(fā)生山火的地段立防火警示牌及報(bào)警電話，設(shè)立有獎(jiǎng)報(bào)料制度。同時(shí)對(duì)孩子進(jìn)行防火教育，從小教孩子防火知識(shí)，并通過(guò)孩子向家長(zhǎng)們滲透防火知識(shí)，提高群眾的防火意識(shí)，促使其自覺(jué)保護(hù)電網(wǎng)安全，達(dá)到群防群治的目的。

2.3 高壓輸電線路危險(xiǎn)區(qū)段劃分

防山火危險(xiǎn)點(diǎn)的識(shí)別和處理是防山火工作的難點(diǎn)，因?yàn)樯秩紵彩且环N相對(duì)復(fù)雜的過(guò)程，通過(guò)對(duì)多起森林火災(zāi)的研究統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，造成森林火災(zāi)的影響因素有很多，比如森林所處的地形因素、天氣因素、外界易燃物以及人為因素等。而輸電線路山火擊穿特性及機(jī)理也較復(fù)雜：交流線路與直流線路跳閘機(jī)理有很大不同、負(fù)極性直流線路在山火條件下絕緣水平下降更多等。但為了簡(jiǎn)單、可操作，應(yīng)主要從影響林火強(qiáng)度因素中的可控制因素中查找危險(xiǎn)點(diǎn)。林火燃燒方式、天氣條件是多變的、難控制的，而地形條件是宏觀的、可見(jiàn)的、相對(duì)恒定的，可燃物的種類和數(shù)量、可燃物對(duì)導(dǎo)線的距離是漸變，是可控的。因此，防山火危險(xiǎn)點(diǎn)在目前條件可劃分為已發(fā)生過(guò)山火跳閘的地點(diǎn)，從第三年起作為防火危險(xiǎn)點(diǎn)；根據(jù)防山火危險(xiǎn)點(diǎn)劃分簡(jiǎn)易經(jīng)驗(yàn)修正值進(jìn)行凈空距離校對(duì)，即導(dǎo)線與可燃物的凈空控制距離=基準(zhǔn)凈空距離（取11 m）+坡向修正值+坡度修正值+山坡夾角修正值+風(fēng)口修正值+線路重要性修正值+植被可燃特性修正值（取0～3 m），現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)凈空距離小于導(dǎo)線與可燃物的凈空控制距離即為防山火危險(xiǎn)點(diǎn)；利用“輸電線路防山火風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估計(jì)算程序”山火風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其中氣象參數(shù)應(yīng)按當(dāng)?shù)剌^嚴(yán)重的情況考慮，植被參數(shù)按該處3年后的數(shù)據(jù)考慮，判斷結(jié)果中有放電危險(xiǎn)的作為防山火危險(xiǎn)點(diǎn)。

2.4 山火隱患點(diǎn)清理

認(rèn)真開(kāi)展線路易發(fā)山火特殊區(qū)段管理工作，加大隱患排查和管控力度，務(wù)必在防火期前完成特殊區(qū)段線路走廊內(nèi)林木的清除，確保樹(shù)木與導(dǎo)線安全距離滿足要求。對(duì)已確認(rèn)為防山火危險(xiǎn)點(diǎn)的部位，按輕重緩急的原則，在防火期前進(jìn)行清理或采取防范措施：對(duì)坡度小于25°存在密厚植被的危險(xiǎn)點(diǎn)，要清除通道內(nèi)的可燃物，主要是易燃物（含針葉林、松樹(shù)、杉樹(shù)、桉樹(shù)）的盡可能進(jìn)行清理，尤其是坡度變化處，清理范圍為導(dǎo)線上邊坡側(cè)投影外2 m至下邊坡側(cè)投影外5 m；對(duì)坡度在25°～40°，存在密厚植被的危險(xiǎn)點(diǎn)，要清除通道內(nèi)的可燃物，主要是易燃物（含針葉林、松樹(shù)、杉樹(shù)、桉樹(shù)）的盡可能進(jìn)行清理，尤其是坡度變化處，清理范圍為導(dǎo)線上邊坡側(cè)投影外2 m至下邊坡側(cè)投影外8 m；對(duì)坡度大于40°，存在密厚植被的危險(xiǎn)點(diǎn)，要清除通道內(nèi)的可燃物，主要是易燃物（含針葉林、松樹(shù)、杉樹(shù)、桉樹(shù)）的盡可能進(jìn)行清理，尤其是坡度變化處，清理范圍為導(dǎo)線上邊坡側(cè)投影外2 m至下邊坡側(cè)投影外12 m。為了簡(jiǎn)化防火危險(xiǎn)點(diǎn)判別工作，在500 kV線路保護(hù)區(qū)內(nèi)，原則上導(dǎo)線對(duì)地距離15 m以下，且植被較厚的地帶列為防山火危險(xiǎn)點(diǎn)控制區(qū)，控制范圍以導(dǎo)線對(duì)地距離15 m處為中心，半徑為15 m范圍列為危險(xiǎn)控制區(qū)，應(yīng)采取預(yù)防控制措施；全面清理線路保護(hù)區(qū)內(nèi)堆放的易燃易爆物品，對(duì)線路下方經(jīng)常堆集草堆、谷物、甘蔗葉等的地段要告知居民戶主，向其宣傳火災(zāi)對(duì)線路的危害及造成的嚴(yán)重后果，并要求搬遷。

2.5 加強(qiáng)山火檢測(cè)系統(tǒng)建立，防止線路跳閘

建立完善的檢測(cè)系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)山火。及時(shí)使檢測(cè)設(shè)備發(fā)出山火預(yù)警，為緊急做好防山火事故做好準(zhǔn)備。同時(shí)對(duì)工作人員的工作能力及其工作態(tài)度進(jìn)行管理，提高他們的工作責(zé)任心。而且，對(duì)負(fù)責(zé)線路巡查的人員的檢修技能也要不斷地進(jìn)行培訓(xùn)，提升他們的檢修水平和發(fā)現(xiàn)安全隱患的能力，盡量減少輸電線路跳閘的次數(shù)，保障輸電線路運(yùn)行的穩(wěn)定性[4]。除此之外，還可以利用衛(wèi)星定位實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)對(duì)輸電線路周邊的植被及環(huán)境變化進(jìn)行監(jiān)控，在山火頻發(fā)季節(jié)，加強(qiáng)設(shè)備及檢修人員的監(jiān)督力度，根據(jù)現(xiàn)在輸電線路監(jiān)管所使用的高科技設(shè)備和技術(shù)，積極地對(duì)容易發(fā)生山火地區(qū)的輸電線路進(jìn)行智能監(jiān)控，避免輸電線路受山火影響而跳閘。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)山火引起輸電線路跳閘機(jī)理及防范措施進(jìn)行分析可知，在用電量越來(lái)越大，環(huán)境保護(hù)政策逐漸深入推行的情況下，提高輸電線路運(yùn)行的穩(wěn)定性、保障用電客戶對(duì)供電企業(yè)的滿意度和忠誠(chéng)度起著關(guān)鍵性作用。所以，對(duì)架在高空中的輸電線路要進(jìn)行重點(diǎn)防護(hù)，減少外界環(huán)境變化或者火災(zāi)帶來(lái)的跳閘事故；對(duì)山火發(fā)生頻繁的地區(qū)要進(jìn)行特殊的防護(hù)處理，增加輸電線路的架空高度并增設(shè)絕火防護(hù)處理，采用現(xiàn)在的智能化設(shè)備對(duì)山區(qū)或叢林茂盛地區(qū)的輸電線路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理，盡量做到全面的防火、防跳閘管理，進(jìn)一步提升電網(wǎng)運(yùn)行的安全系數(shù)。

參 考 文 獻(xiàn)

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[2]王浩東.輸電線路山火跳閘原因分析及對(duì)策[J].廣西電力，2009（4）.

[3]薛濤，紀(jì)波.電力輸電線路的運(yùn)行維護(hù)及故障排除[J].黑龍江科學(xué)，2017（12）.

[4]申元，孟見(jiàn)剛，徐肖偉，等.輸電線路山火跳閘預(yù)估技術(shù)研究[J].云南電力技術(shù)，2017（4）.