高壓輸電線路山火跳閘原因分析及對策

劉士嘉 段澤龍

摘要：隨著近年來我國大力進行電網建設，山區內通過的架空輸電線路也逐漸增多，輸電線路通道內發生山火導致的線路跳閘已成為困擾安全供電的一個難題，文章通過討論山火跳閘發生的原因，并提出防山火跳閘的具體措施，確保電網的安全運行。

關鍵詞：輸電線路;防山火;跳閘

隨著更多的輸電線路通道處于山區，以及我國植樹造林等政策出臺，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。山區輸電線路因處于復雜的地理環境，傳統手段下的運行維護已難以確保線路的安全運行。

一、山火對輸電線路的危害

山火在我國很多地區發生頻繁，導致供電線路出現跳閘和電力設備損壞，嚴重威脅電網安全運行。

（一）山火對絕緣子的影響

目前在高壓輸電線路中常用的絕緣子為復合絕緣子和瓷絕緣子。研究表明，瓷質絕緣子在高于300℃的環境下其絕緣性能迅速下降，并且隨著高溫環境時間的延長，絕緣性能失效幾率越高。并且如果瓷質絕緣子在火災撲滅的過程中被水沖刷或者在火災過后經過雨水沖刷，瓷絕緣子可能會因淬火造成表面出現裂紋甚至酥裂。另一方面，山火發生時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，將會增加污閃跳閘發生的可能性。

（二）山火對導、地線的影響

目前我國高壓輸電線路的導線和架空地線的材質一般為鋼芯鋁絞線與鋼絞線，山火產生的高溫將會對導、地線性能產生不利影響。在山火高溫的影響下，尤其當環境溫度達到400℃時，導、地線會失去部分彈性，將因高溫膨脹而造成弧垂變大，從而進一步造成導線對地面或建筑物安全距離不足發生放電跳閘事故。山火使線路周圍環境溫度升高，也會加劇導、地線的老化速度，另外燃燒過程中產生大量的高濃度高溫高濕氣體，加速了導、地線的電化學腐蝕，為山火過后的線路安全運行留下了很大隱患。

二、山火發生原因

山火發生必須具備三個條件，即：火險天氣、森林可燃物和火源。

（一）火險天氣

近年來受厄爾尼諾現象影響，我國多地干旱少雨，局地高溫、干旱、干雷暴等極端天氣增加，火災發生的必備氣象條件長期存在。天氣干燥導致地面溫度持續升高，山區內堆積的可燃物質含水率下降，極易引起自燃。

（二）森林可燃物

森林可燃物來自各種植物。如今植樹造林力度逐年增大，山區森林覆蓋率也隨之增長，林區可燃物載量明顯增多，一些地方遠超重特大森林火災臨界值。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。燃燒緩慢可燃物指粗大或結實的物質，這類物質吸水后干燥慢，不容易點燃，但是一旦點燃，燃燒時間長，不易撲滅。難燃可燃物指正在生長的植物，由于含水量大，不容易點燃。

（三）火源

山火的起因主要有兩大類：人為火和自然火。根據統計研究，我國導致山火爆發的火源百分之九十九都是人為引起的。在每年的三月、九月冷暖交替的時間段，空氣相對濕度小，大風天氣日較多，又因為山區可燃物堆積量較大，同時傳統民俗用火、祭祀用火、春耕生產用火交織，進山踏青旅游、驢友穿越、采摘山貨等活動頻繁，火險隱患點明顯增多。

三、輸電線路山火跳閘原因分析

高壓輸電線路都是裸導線，與地面之間主要靠空氣作為絕緣介質，跳閘發生的主要原因是環境溫度、電導率、燃燒產生的大量微小顆粒等因素綜合作用，導致作為絕緣介質的空氣絕緣度迅速降低。

（一）山火導致線路跳閘

山火是一種包含氣體、灰塵、帶電粒子等各種物質的混合體，其放電特性受電導率、火焰溫度及導電顆粒等多重因素影響。發生山火后，山火區域內空氣中會產生大量電荷，顆粒附近電場分布將發生變化。并且隨著環境溫度的增加，山火區域中的電子數目激增，空間中的電荷會進一步增加，這些因素使微小顆粒的觸發放電能力大大增加。另外當帶電顆粒游離到帶電導線周圍時，不同顆粒之間的放電產生顆粒鏈，將會使區域內粒子之間間隙產生連接，并使間隙的空間場強增加，進一步推進了區域內的放電發生，最終造成山火區域的空氣被擊穿而導致線路跳閘。

（二）導線放電過程分析

在森林火災發生過程中，往往會生成大量的微小煙塵顆粒，帶電質點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，將會持續不斷地接近輸電線路帶電導線附近的電荷區域。

這些帶電顆粒與導線附近電荷之間發生碰撞產生電子崩，在正常情況下，帶電導線與地面之間的場強比可以保持自持放電下的場強弱很多，因此電子崩不會繼續發展下去。由于燃燒產生的高溫火焰對金屬導線進行加熱，使大量的電子從帶電導線表面逸出，當帶電導線與地面之間的電荷數量增長到一定程度時，帶正電顆粒與電子發生復合，導致周圍電場強烈畸變產生光子，發生光游離現象，將會進一步形成衍生電子崩，衍生電子崩與主電子崩匯聚后將產生一

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個流注通道，最終擊穿空氣間隙，導致放電跳閘。

四、高壓輸電線路山火災害防范措施

（一）提高山區輸電線路巡視質量

線路巡視人員首先要清楚地了解山區線路易發生火災的區域及地段，對相關區域進行分片責任制，每個人負責一部分，這樣更能提升巡視效率與質量。在每年夏季甚至春季之前，組織人員對發現的雜草、枯木等易燃物進行清理，有條件的話可以建立起防火隔離帶。巡視過程中，對于新發現的火災隱患點，應及時上報并盡快進行處理。

（二）加強輸電線路防山火宣傳力度

公司定期聯系線路途經地區的政府部門就防火工作舉辦講座，向山區的群眾宣傳《電力法》《森林防火條例》等相關法律法規。充分利用微信、QQ、小視頻等多種宣傳渠道，提高廣大群眾對防山火工作的關注度。同時將線路運行人員的聯系方式留給線路周圍的群眾，當線路周圍有火情時，及時聯系公司或消防部門進行撲滅。

（三）建立輸電線路防山火預案

公司要針對山火組織制定防山火應急預案，定期開展山地林區火災處置預防演練，提高公司應對山區輸電線路通過區域發生火災時的處置能力。并同政府部門建立聯絡機制，及時交換山火信息，當山火過大、難以盡快撲滅時，應及時告知相關政府部門臨時停電，防止山火導致跳閘事故范圍的擴散。

（四）應用防山火技術手段

一是在山區線路的桿塔上裝設視頻在線監控儀器，對重點區域實施24小時不間斷監視，并在發現起火點后快速發送預警信息給線路維護人員。二是在山火多發區域選用耐熱材料制作的導線，防止導線在山火產生的高溫環境下，由于弧垂增大而使導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生。三是在山區大力普及無人機巡視，因為山區的特殊環境決定了簡單依靠人力難以全面發現隱患點，并且費時費力，所以每年應在春秋兩季組織兩次對山火易發重點區段的無人機巡視工作。

五、結語

近年來，隨著電網結構的愈加復雜和越來越多的輸電線路經過山地林區，山火的防治及對其導致的跳閘的處置已成為供電公司的一項重點與難點工作，因此我們非常有必要提高山火跳閘的預防與處置能力，為社會的發展提供安全可靠的電力供應。

參考文獻：

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萬能，莊嚴，馬超.高壓輸電線路山火跳閘機理分析及防范措施探討[J].安徽電氣工程職業技術學院學報，2016，21（01）：70-72.

作者簡介：

劉士嘉（1995-），男，河北邢臺人，漢族，助理工程師，本科學歷，現從事輸電線路運行與檢修工作。