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輸電線路防山火措施

文檔作者：徐海寧廖文勝李凱郭婷文檔來源： 1．中國超高壓輸變電建設公司 2．武漢大學電氣工程學院		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年07月01日
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上一篇：輸電線路風偏故障分析及應對措施

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第15卷(2013年第5期) 電力安全技術
輸電線路防山火措施
徐海寧 ，廖文勝 ，李 凱 ，郭婷
(1．中國超高壓輸變電建設公司，湖北武漢430022；
2．武漢大學電氣工程學院，湖北武漢430072)
S而
[摘要]近年來，山火引發(fā)的輸電線路跳閘故障嚴重影響了線路的安全運行。描述了一起典
型的由04,K~l發(fā)的500kV輸電線路故障，對事故的發(fā)生經過和產生機理進行了詳細分析，總結了這
類故障的特點。根據(jù)此類故障的特點，對多種輸電線路的防山火措施進行了分析和探討，并提出了
改進建議。
[關鍵詞]輸電線路故障；山火；故障機理；故障特點；防范措施
我國的能源資源分布與用電負荷分布決定了發(fā)
電中心遠離負荷中心，需要采用遠距離輸電。隨著
輸電線路走廊用地越來越緊張，許多輸電線路走廊
經?？缭街脖幻艿纳絽^(qū)和林區(qū)。山火蔓延至線路
下方時可能會導致線路相地或相間擊穿而引發(fā)跳閘
事故。特別是每年清明時節(jié)，居民焚燒祭品引發(fā)山
火而造成的跳閘事故尤為突出。隨著植樹造林、退
耕還林及封山育林等政策的出臺，輸電線路走廊附
近山區(qū)和林區(qū)的植被高度及密度顯著增加，進一步
加劇了山火對輸電線路的危害。
山火的主要特性為高溫、高電導率以及大量的
灰燼與煙霧，這些特性嚴重影響輸電線路的桿塔、
導線、絕緣子以及相問和相地之間間隙的電氣絕緣
與機械性能。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，不同電壓等級的輸
電線路都有可能發(fā)生山火引起的跳閘事故。2009～
2011年，僅湖北電網因山火引發(fā)的500 kV輸電線
路跳閘事故就達到l5起，嚴重影響了電網的安全
穩(wěn)定運行。
1 一起山火引發(fā)線路故障的情況
2012-04-02～03，湖北黃石大冶發(fā)生大面積
山火，直接影響到500 kV磁永線的安全運行。4
月3日12：42向省調、網調申請磁永線重合閘退出，
負荷降至3 MW。同日14：33，磁永線故障跳閘，
退出運行。
故障測距確定的故障點在142號桿至125號桿
區(qū)段?，F(xiàn)場檢查，在145號桿塔小號側30 1TI處發(fā)
現(xiàn)導線上有放電閃絡痕跡。根據(jù)故障現(xiàn)場收集的相
關信息，并結合故障點實際情況，確定為山火產生
的濃煙導致線路跳閘。3日22：10，山火撲滅，線
路強送成功，恢復送電。
2 山火引發(fā)線路故障的機理
架空輸電線路外絕緣以空氣作為絕緣介質，受
天氣條件(如風、雨、雷電、雪等)影響，常發(fā)生
絕緣失效引起的跳閘故障，這些故障一般發(fā)生在塔
頭或絕緣子串等位置。但線路下方發(fā)生的山火卻會
導致導線對樹木或對地放電而跳閘。極端高溫和干
旱天氣條件下，森林易發(fā)生大面積山火。當線路下
方出現(xiàn)山火時，線路相地或相間間隙就會發(fā)生擊穿，
特別是山火經過多回線路共用的走廊時有可能引發(fā)
多條線路跳閘，導致大面積停電事故。
對于山火引發(fā)跳閘故障的機理，普遍認為：輸
電線路下發(fā)生山火后，由于山火燃燒的熱空氣向上
運動，周圍的冷空氣隨之不斷補充而形成對流；而
這些燃燒的熱空氣中含有的導電物質也隨之向上運
動，熱游離的空氣在上升過程中逐步地去游離，在
導線與地面間產生大量的電荷；煙霧在不斷升騰的
過程中造成空氣間隙小于線路工頻電壓閃絡的最小
間隙時，就極有可能發(fā)生空氣間隙被擊穿，導致線
路跳閘。
國外對山火引發(fā)的輸電線路跳閘故障的特性進
一 一
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電力安全技術 第15卷(2013年第5期)
行了大量的試驗研究后得出，山火導致線路的絕緣
水平下降，主要原因有以下3個方面：
(1)火焰的高溫使空氣的密度下降，從而導致
絕緣強度下降；
(2)火焰中的電荷導致線路附近的電場畸變；
(3)火焰中的顆粒對放電發(fā)展有促進作用。
3 山火引發(fā)線路故障的特點
3．1 故障發(fā)生的時間相對集中
山火引發(fā)的輸電線路跳閘故障與季節(jié)和氣候
有明顯的相關性。根據(jù)統(tǒng)計，此類故障大都發(fā)生在
旱季。一般來說，我國大部分地區(qū)在人秋后到次年
的初春時節(jié)都是降雨量較少的旱季，特別是初春時
節(jié)，地面落葉及枯草等燃料載荷達到峰值，再加上
春耕和祭祀等用火較為頻繁，一旦出現(xiàn)火種，極易
形成火災。另外，故障多出現(xiàn)于午后，據(jù)氣象臺
資料顯示，線路沿線日最大風速通常出現(xiàn)在午后
l2：00～16：00，而這一時段正好是當日氣溫最高、
濕度最小的時候。以上幾種因素疊加在一起，使初
春的下午時段成了山火的高發(fā)時段。
3．2 線路環(huán)境具有特殊性
因山火引起的輸電線路絕緣擊穿多發(fā)生在線路
檔距中間，即線路對植被凈距較小的絕緣薄弱部位。
這是因為植被枝葉中含有大量的無機鹽，其中堿金
屬鹽和堿土金屬鹽電離能低，在高溫條件下很容易
產生熱游離而增加火焰的電導率。另外，有些植被
含有豐富的揮發(fā)成分，在燃燒不充分的條件下很容
易生成大量的炭黑，這些炭黑顆粒小、濤 強，在
火焰中很容易發(fā)生熱游離生成大量的電子和離子。
山火中電子和離子濃度高，類似于導體．，使導線與
火焰頂部之間的間隙分擔的電壓增加，從而導致這
部分間隙被擊穿，并且為放電提供初始電子以及為
相放電通道內注入電荷等。
3．3 擊穿類型與電壓等級有一定的關系
Fonseca R對巴西的因火災引發(fā)的輸電線路跳
閘事故進行的統(tǒng)計分析得出：138 kV以下電壓等
級的輸電線路主要發(fā)生相間擊穿，而230 kV以上
電壓等級的輸電線路主要發(fā)生相地擊穿；相同電壓
等級線路相間距離較小時，發(fā)生相間擊穿的比例明
顯增加。
但是，引發(fā)巴西輸電線路跳閘的火災主要是燃
一 一
燒甘蔗等農作物所致，而引發(fā)我國輸電線路跳閘的
火災主要是山火。我國統(tǒng)計數(shù)據(jù)也表明，由山火引
發(fā)的110 kV以下電壓等級輸電線路的擊穿類型主
要為相間擊穿，而220 kV以上電壓等級輸電線路
則主要為相地擊穿。
3．4 對電網運行的影響較大
山火引發(fā)的輸電線路跳閘對電網運行的影響主
要有以下2方面：一是受通道和地形的影響，高電
壓等級輸電線路多采用同塔雙回或多回架設，一旦
發(fā)生較大的山火，濃烈的煙火可能導致多回線路同
時跳閘，導致電力通道全部中斷，引起嚴重后果；
二是因山火濃煙引發(fā)的線路跳閘通常重合不成功，
且需要待山火減弱、濃煙散去后才能保證試送電成
功，從而導致線路停運時間較長。
4 山火多發(fā)原因分析
引起山火多發(fā)的原因主要有：
(1)林區(qū)用火現(xiàn)象多，人為原因導致意外失火；
(2)地方政府為預防森林火災，在每年1～3月
均要組織燒除林下可燃物的工作。在計劃燒山工作
中，由于點多面廣，具體實施人員未落實安全隔離
措施，反而引發(fā)山火；
(3)春季正值山區(qū)村民開荒、燒荒、種植的高
峰期，在此過程中未采取安全防范措施引發(fā)山火；
(4)部分地區(qū)電力線路、電廠線路、施工線路
錯綜復雜，且疏于管理，容易因短路引發(fā)山火。
5 值得商榷的部分現(xiàn)行措施
杜絕山火最有效的途徑就是從源頭抓起，做好
防范和預控措施。但目前制定的某些措施對于線路
運維單位來說值得商榷，主要表現(xiàn)在以下方面。
5．1 關于防山火的宣傳工作
作為輸電線路運維管理人員，開展電力設施保
護宣傳工作是理所當然的。但是，這一工作不是線
路運維人員的主要工作內容，客觀條件也不允許將
大量的人力和物力投入到預防山火的宣傳工作中，
也不可能為了保護輸電設備而去禁止當?shù)厝罕娂漓?
上墳、春耕燒荒。線路運維管理單位只能積極聯(lián)系
當?shù)卣?，依靠政府來宣傳、引導當?shù)厝罕娢拿骷?
祀，控制燒山，提高當?shù)厝罕姷姆郎交鹨庾R。
第15卷(2013年第5期) 電力安全技術
5．2 關于嚴厲打擊違法縱火行為
人為縱火，是引發(fā)山火的主要原因。作為輸電
線路的運維管理人員，沒有執(zhí)法權，一旦發(fā)生山火
造成輸電線路跳閘，只能向當?shù)毓膊块T報案，并
協(xié)助進行調查。此類案件偵破起來難度很大，往往
因長時間無法破案而不了了之，導致人為縱火事件
的反復發(fā)生。
5．3 關于撲滅山火
在初始階段，如果能及時發(fā)現(xiàn)山火并采取有效
措施撲滅，就不會引發(fā)大面積的火災。山火的著火
點可能遠離線路，作為輸電線路運維管理人員，主
要工作是維護輸電線路的安全運行，人員蹲守的范
圍是有限的，等到發(fā)現(xiàn)山火威脅線路安全時，火勢
可能已無法控制。至于如何去撲滅山火，其主要責
任人應是當?shù)氐南?、林業(yè)等相關部門。線路運維
管理人員只能在確保人身安全的前提下，撲滅威脅
輸電線路安全的火源。
6 建議的防范措施
通過近幾次山火引發(fā)輸電線路跳閘事件的分析
和處理，作為線路運維單位，從自身的管理范圍出
發(fā)，提出了以下輸電線路防山火的具體措施來保障
輸電線路的安全運行。
6，1 常規(guī)時段的防范措施
(1)將群眾護線網絡的建設與防山火措施相結
合，定期與現(xiàn)場護線員聯(lián)系，及時了解線路沿線上
墳、燒荒等情況，提前控制，排除山火隱患。
(2)針對山火事故特點，及時修訂、完善防山
火應急處置預案，保證搶修人員隨時待命，保持車
輛和通訊設施狀態(tài)良好，儲備物資備品隨時調用，
隨時應對山火突發(fā)事件。
6．2 特殊時段的防范措施
每年的春秋兩季、清明節(jié)和國慶節(jié)前后是山火
頻發(fā)的危險時期。在此期間，應明確輸電線路防山
火事故重點區(qū)域和地段，落實具體的責任人。另外，
在清明節(jié)前后，對祭祖燒紙、燃放鞭炮、春耕燒荒
比較集中的地段，派人進行蹲守。
6．3 現(xiàn)場防范措施
(1)在確保人身安全的前提下，在力所能及的
范圍內撲滅危及線路安全的火源。
(2)當山火發(fā)展趨勢危及線路安全時，現(xiàn)場人
S hengc生ha產ny一ixia線n
員應及時向調度和上級領導匯報。調度根據(jù)火勢發(fā)
展情況及時向省調申請調整線路運行方式，采取退
出重合閘、轉移負荷或者線路強停等措施，避免電
網造成重大損失。
6．4 技術防范措施
(1)安裝防山火智能監(jiān)測預警裝置，利用科技
手段加強對重點地段的不間斷視頻監(jiān)控，以便及時
發(fā)現(xiàn)山火隱患，準確查找故障，預測火情發(fā)展蔓延
趨勢，為撲救火決策提供重要支持。
(2)加大線路塔基周圍及通道內易燃高桿植物
的清除力度，在防山火重點區(qū)段設置和拓寬防火隔
離帶。
6一其他措施
加強與政府相關部門的溝通與協(xié)調，調動一切
社會資源，預防山火。
(1)協(xié)助當?shù)卣訌姺郎交鸬男麄鞴ぷ鳎?
高當?shù)孛癖姺郎交鹨庾R。
(2)協(xié)助公安部門嚴打惡意縱火燒山行為。
(3)聯(lián)系氣象部門，采取局部人工降雨等方式
撲滅山火。
(4)采用直升機滅火方式。
7 輸電線路在山火環(huán)境下的運行與控制
當輸電線路走廊附近發(fā)生山火時，控制火災是
確保線路免于火災威脅的有效手段。但大多數(shù)情況
下，山火不太可能在短時間內被撲滅。此時，可以
采取一些相應的技術措施來降低山火對輸電線路和
電網的威脅。
(1)評估線路在山火環(huán)境下絕緣失效的風險，
以確定是否將線路退出運行。
(2)在山火高發(fā)區(qū)域的線路附近，清除植被的
樹冠，并把清除的植被運至線路走廊外的區(qū)域。同
時，采取適當?shù)南来胧?，降低周圍的溫度?
(3)采用適當?shù)幕瘜W吸附劑，阻止火焰燃燒過
程中生成的灰燼進入線路下方的間隙。
(4)對于直流輸電線路，可以采取降壓運行的
方式，破壞電弧發(fā)展的條件。
8 結束語
近年來，防山火工作已成為輸電線路運維部門
一9一
S hengc生ha產ny一ixia線n 電力安全技術 第l5卷(2013年第5期)
的一項常態(tài)性工作。只有根據(jù)不同時段，結合現(xiàn)場
具體情況，有針對I生地采取防范措施，才能將山火
對輸電線路的危害降低到最小，才能確保整個電網
的安全、穩(wěn)定運行。
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(收稿日期：2012—12-29)
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