高壓輸電線路山火跳閘原因分析及對(duì)策

劉士嘉 段澤龍

摘要：隨著近年來(lái)我國(guó)大力進(jìn)行電網(wǎng)建設(shè)，山區(qū)內(nèi)通過(guò)的架空輸電線路也逐漸增多，輸電線路通道內(nèi)發(fā)生山火導(dǎo)致的線路跳閘已成為困擾安全供電的一個(gè)難題，文章通過(guò)討論山火跳閘發(fā)生的原因，并提出防山火跳閘的具體措施，確保電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：輸電線路;防山火;跳閘

隨著更多的輸電線路通道處于山區(qū)，以及我國(guó)植樹(shù)造林等政策出臺(tái)，通道附近植被密度急劇增加。在全球氣溫升高等異常氣候影響下，居民焚燒祭品、燃放鞭炮等原因造成山火頻發(fā)。山區(qū)輸電線路因處于復(fù)雜的地理環(huán)境，傳統(tǒng)手段下的運(yùn)行維護(hù)已難以確保線路的安全運(yùn)行。

一、山火對(duì)輸電線路的危害

山火在我國(guó)很多地區(qū)發(fā)生頻繁，導(dǎo)致供電線路出現(xiàn)跳閘和電力設(shè)備損壞，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)安全運(yùn)行。

（一）山火對(duì)絕緣子的影響

目前在高壓輸電線路中常用的絕緣子為復(fù)合絕緣子和瓷絕緣子。研究表明，瓷質(zhì)絕緣子在高于300℃的環(huán)境下其絕緣性能迅速下降，并且隨著高溫環(huán)境時(shí)間的延長(zhǎng)，絕緣性能失效幾率越高。并且如果瓷質(zhì)絕緣子在火災(zāi)撲滅的過(guò)程中被水沖刷或者在火災(zāi)過(guò)后經(jīng)過(guò)雨水沖刷，瓷絕緣子可能會(huì)因淬火造成表面出現(xiàn)裂紋甚至酥裂。另一方面，山火發(fā)生時(shí)往往伴隨大量的濃煙和灰燼，造成絕緣子鹽密度增加，大大地降低了絕緣子的自潔能力和憎水特性，將會(huì)增加污閃跳閘發(fā)生的可能性。

（二）山火對(duì)導(dǎo)、地線的影響

目前我國(guó)高壓輸電線路的導(dǎo)線和架空地線的材質(zhì)一般為鋼芯鋁絞線與鋼絞線，山火產(chǎn)生的高溫將會(huì)對(duì)導(dǎo)、地線性能產(chǎn)生不利影響。在山火高溫的影響下，尤其當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到400℃時(shí)，導(dǎo)、地線會(huì)失去部分彈性，將因高溫膨脹而造成弧垂變大，從而進(jìn)一步造成導(dǎo)線對(duì)地面或建筑物安全距離不足發(fā)生放電跳閘事故。山火使線路周圍環(huán)境溫度升高，也會(huì)加劇導(dǎo)、地線的老化速度，另外燃燒過(guò)程中產(chǎn)生大量的高濃度高溫高濕氣體，加速了導(dǎo)、地線的電化學(xué)腐蝕，為山火過(guò)后的線路安全運(yùn)行留下了很大隱患。

二、山火發(fā)生原因

山火發(fā)生必須具備三個(gè)條件，即：火險(xiǎn)天氣、森林可燃物和火源。

（一）火險(xiǎn)天氣

近年來(lái)受厄爾尼諾現(xiàn)象影響，我國(guó)多地干旱少雨，局地高溫、干旱、干雷暴等極端天氣增加，火災(zāi)發(fā)生的必備氣象條件長(zhǎng)期存在。天氣干燥導(dǎo)致地面溫度持續(xù)升高，山區(qū)內(nèi)堆積的可燃物質(zhì)含水率下降，極易引起自燃。

（二）森林可燃物

森林可燃物來(lái)自各種植物。如今植樹(shù)造林力度逐年增大，山區(qū)森林覆蓋率也隨之增長(zhǎng)，林區(qū)可燃物載量明顯增多，一些地方遠(yuǎn)超重特大森林火災(zāi)臨界值。植物種類不同，其易燃特性也不相同。

森林可燃物按照易燃程度劃分，可以分為易燃可燃物、燃燒緩慢可燃物及難燃可燃物。易燃可燃物指干燥、燃燒快的物質(zhì)。燃燒緩慢可燃物指粗大或結(jié)實(shí)的物質(zhì)，這類物質(zhì)吸水后干燥慢，不容易點(diǎn)燃，但是一旦點(diǎn)燃，燃燒時(shí)間長(zhǎng)，不易撲滅。難燃可燃物指正在生長(zhǎng)的植物，由于含水量大，不容易點(diǎn)燃。

（三）火源

山火的起因主要有兩大類：人為火和自然火。根據(jù)統(tǒng)計(jì)研究，我國(guó)導(dǎo)致山火爆發(fā)的火源百分之九十九都是人為引起的。在每年的三月、九月冷暖交替的時(shí)間段，空氣相對(duì)濕度小，大風(fēng)天氣日較多，又因?yàn)樯絽^(qū)可燃物堆積量較大，同時(shí)傳統(tǒng)民俗用火、祭祀用火、春耕生產(chǎn)用火交織，進(jìn)山踏青旅游、驢友穿越、采摘山貨等活動(dòng)頻繁，火險(xiǎn)隱患點(diǎn)明顯增多。

三、輸電線路山火跳閘原因分析

高壓輸電線路都是裸導(dǎo)線，與地面之間主要靠空氣作為絕緣介質(zhì)，跳閘發(fā)生的主要原因是環(huán)境溫度、電導(dǎo)率、燃燒產(chǎn)生的大量微小顆粒等因素綜合作用，導(dǎo)致作為絕緣介質(zhì)的空氣絕緣度迅速降低。

（一）山火導(dǎo)致線路跳閘

山火是一種包含氣體、灰塵、帶電粒子等各種物質(zhì)的混合體，其放電特性受電導(dǎo)率、火焰溫度及導(dǎo)電顆粒等多重因素影響。發(fā)生山火后，山火區(qū)域內(nèi)空氣中會(huì)產(chǎn)生大量電荷，顆粒附近電場(chǎng)分布將發(fā)生變化。并且隨著環(huán)境溫度的增加，山火區(qū)域中的電子數(shù)目激增，空間中的電荷會(huì)進(jìn)一步增加，這些因素使微小顆粒的觸發(fā)放電能力大大增加。另外當(dāng)帶電顆粒游離到帶電導(dǎo)線周圍時(shí)，不同顆粒之間的放電產(chǎn)生顆粒鏈，將會(huì)使區(qū)域內(nèi)粒子之間間隙產(chǎn)生連接，并使間隙的空間場(chǎng)強(qiáng)增加，進(jìn)一步推進(jìn)了區(qū)域內(nèi)的放電發(fā)生，最終造成山火區(qū)域的空氣被擊穿而導(dǎo)致線路跳閘。

（二）導(dǎo)線放電過(guò)程分析

在森林火災(zāi)發(fā)生過(guò)程中，往往會(huì)生成大量的微小煙塵顆粒，帶電質(zhì)點(diǎn)容易吸附在微小煙塵顆粒上，這些帶電煙塵顆粒跟隨熱氣流上升，將會(huì)持續(xù)不斷地接近輸電線路帶電導(dǎo)線附近的電荷區(qū)域。

這些帶電顆粒與導(dǎo)線附近電荷之間發(fā)生碰撞產(chǎn)生電子崩，在正常情況下，帶電導(dǎo)線與地面之間的場(chǎng)強(qiáng)比可以保持自持放電下的場(chǎng)強(qiáng)弱很多，因此電子崩不會(huì)繼續(xù)發(fā)展下去。由于燃燒產(chǎn)生的高溫火焰對(duì)金屬導(dǎo)線進(jìn)行加熱，使大量的電子從帶電導(dǎo)線表面逸出，當(dāng)帶電導(dǎo)線與地面之間的電荷數(shù)量增長(zhǎng)到一定程度時(shí)，帶正電顆粒與電子發(fā)生復(fù)合，導(dǎo)致周圍電場(chǎng)強(qiáng)烈畸變產(chǎn)生光子，發(fā)生光游離現(xiàn)象，將會(huì)進(jìn)一步形成衍生電子崩，衍生電子崩與主電子崩匯聚后將產(chǎn)生一

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個(gè)流注通道，最終擊穿空氣間隙，導(dǎo)致放電跳閘。

四、高壓輸電線路山火災(zāi)害防范措施

（一）提高山區(qū)輸電線路巡視質(zhì)量

線路巡視人員首先要清楚地了解山區(qū)線路易發(fā)生火災(zāi)的區(qū)域及地段，對(duì)相關(guān)區(qū)域進(jìn)行分片責(zé)任制，每個(gè)人負(fù)責(zé)一部分，這樣更能提升巡視效率與質(zhì)量。在每年夏季甚至春季之前，組織人員對(duì)發(fā)現(xiàn)的雜草、枯木等易燃物進(jìn)行清理，有條件的話可以建立起防火隔離帶。巡視過(guò)程中，對(duì)于新發(fā)現(xiàn)的火災(zāi)隱患點(diǎn)，應(yīng)及時(shí)上報(bào)并盡快進(jìn)行處理。

（二）加強(qiáng)輸電線路防山火宣傳力度

公司定期聯(lián)系線路途經(jīng)地區(qū)的政府部門就防火工作舉辦講座，向山區(qū)的群眾宣傳《電力法》《森林防火條例》等相關(guān)法律法規(guī)。充分利用微信、QQ、小視頻等多種宣傳渠道，提高廣大群眾對(duì)防山火工作的關(guān)注度。同時(shí)將線路運(yùn)行人員的聯(lián)系方式留給線路周圍的群眾，當(dāng)線路周圍有火情時(shí)，及時(shí)聯(lián)系公司或消防部門進(jìn)行撲滅。

（三）建立輸電線路防山火預(yù)案

公司要針對(duì)山火組織制定防山火應(yīng)急預(yù)案，定期開(kāi)展山地林區(qū)火災(zāi)處置預(yù)防演練，提高公司應(yīng)對(duì)山區(qū)輸電線路通過(guò)區(qū)域發(fā)生火災(zāi)時(shí)的處置能力。并同政府部門建立聯(lián)絡(luò)機(jī)制，及時(shí)交換山火信息，當(dāng)山火過(guò)大、難以盡快撲滅時(shí)，應(yīng)及時(shí)告知相關(guān)政府部門臨時(shí)停電，防止山火導(dǎo)致跳閘事故范圍的擴(kuò)散。

（四）應(yīng)用防山火技術(shù)手段

一是在山區(qū)線路的桿塔上裝設(shè)視頻在線監(jiān)控儀器，對(duì)重點(diǎn)區(qū)域?qū)嵤?4小時(shí)不間斷監(jiān)視，并在發(fā)現(xiàn)起火點(diǎn)后快速發(fā)送預(yù)警信息給線路維護(hù)人員。二是在山火多發(fā)區(qū)域選用耐熱材料制作的導(dǎo)線，防止導(dǎo)線在山火產(chǎn)生的高溫環(huán)境下，由于弧垂增大而使導(dǎo)線與線下高大植被或建筑物的距離減小而引起跳閘事故的發(fā)生。三是在山區(qū)大力普及無(wú)人機(jī)巡視，因?yàn)樯絽^(qū)的特殊環(huán)境決定了簡(jiǎn)單依靠人力難以全面發(fā)現(xiàn)隱患點(diǎn)，并且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，所以每年應(yīng)在春秋兩季組織兩次對(duì)山火易發(fā)重點(diǎn)區(qū)段的無(wú)人機(jī)巡視工作。

五、結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的愈加復(fù)雜和越來(lái)越多的輸電線路經(jīng)過(guò)山地林區(qū)，山火的防治及對(duì)其導(dǎo)致的跳閘的處置已成為供電公司的一項(xiàng)重點(diǎn)與難點(diǎn)工作，因此我們非常有必要提高山火跳閘的預(yù)防與處置能力，為社會(huì)的發(fā)展提供安全可靠的電力供應(yīng)。

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作者簡(jiǎn)介：

劉士嘉（1995-），男，河北邢臺(tái)人，漢族，助理工程師，本科學(xué)歷，現(xiàn)從事輸電線路運(yùn)行與檢修工作。