王凯洋

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前言

通过对近年来越来越严重的输电线路山火跳闸事故分析，从空气高温、高电导率的电子和离子、燃烧产生的灰烬三个方面对山火引起输电线路跳闸的机理进行探讨，并分析输电线路因山火跳闸的故障特点。最后结合线路运维日常工作经验，提出从线路走廊规划、线路运维、检测、应急等方面进行输电线路防山火的措施，做到最大限度地预防山火、及时发现山火，尽量减小山火对线路安全运行的影响。

1 山火引起输电线路跳闸机理分析

（1）本文分析了近年来越来越严重的输电线路跳闸火灾事故，从空气高温、高导电性电子和离子、燃烧产生的灰分三个方面探讨了输电线路火灾跳闸火灾的机理，分析了输电线路火灾跳闸火灾的特点。根据线路运行的日常工作经验，提出了线路走廊规划、线路运行、监控、应急响应等输电线路火灾的预防措施，从而最大限度地防止山火的发生，及时发现山火，减少山火对线路安全运行的影响。根据气体密度与压力、温度的关系可知，气体密度随压力、温度的降低而减小，从而导致间隙内绝缘强度的降低。气压主要与高度有关，气压基本上随高度的增加呈线性下降。当山区附近发生山火时，可在短时间内大大提高空气温度，特别是火区以外的火焰温度可达1000～1100℃。因此，山火的高温会大大降低绝缘力。另一方面，由于大气中所含的水分会使自由电子产生负离子，抑制气体放电过程，导致空气湿度降低，从而降低空气的击穿电压。

（2）电子、离子的大量产生，引发了线路间隙放电机理。气隙的放电特性与气隙中颗粒的类型和密度密切相关，流动是气隙放电的主要过程。根据流动放电理论，空间电荷对流动前端电场的影响是引起电子雪崩的重要原因。火焰燃烧过程中，可见光和紫外线辐射反映了电子的激发。燃烧过程中产生的电子和离子使火焰具有弱等离子体性质。在电场的作用下，火焰容易被击穿和放电。在1000～1100℃范围内，燃烧的植被、金属、气体等会发生碰撞电离、光电离、化学电离和热电离，产生大量的电子、离子、有机碳、元素碳和钾离子等物质和粒子[1]。由于导体与地极之间的电荷增加到一定程度，产生了强烈的电场畸变、复生，大量的电荷产生光子，从而导致光自由，在局部强场中发展为衍生电子雪崩，衍生电子雪崩与主要发展为电子雪崩的电子束交会，形成高导电性和低场强的负导通道，最终导致线路跳线。

（3）山火中大量的细颗粒和火山灰触发了回路放电机制。在气体、液体和固体绝缘介质中引入介电常数和电导率不同的粒子，会严重影响整体绝缘性能。当线路附近发生火灾时，由于空气中含有导电粒子或灰，经过极化电场力和带电体在库仑力的作用下，粒子向强电场区域移动，当靠近高压电极时触发放电，粒子之间的间隙被局部放电桥接，形成“小桥式”短间隙，造成绝缘显著减少，产生击穿现象。由于山火中含有导电颗粒，高压线附近的绝缘气体容易触发放电，降低了绝缘强度，造成间隙放电。

2 山火引起线路跳闸故障的特点

（1）重合闸成功率低。火场起火时，由于火场温度高，煤烟浓度持续时间长，多达几十秒，在此过程中，空气间隙绝缘强度将大大降低，而线路重合闸时间一般在1秒左右。由此，山火导致输电线路跳闸后，自动重合闸装置若在短时间内动作，将产生高于正常工作电压的工作过电压，而此时空气介质的绝缘强度尚未恢复，将再次被击穿。此外，若因绝缘子受山火污秽影响而发生闪络跳闸，则因污秽闪络持续存在，重合闸也会失效。所以一般山火引起的跳闸事故重合闸都失败了。

（2）山火放电距离较长。通常，间隙中的放电发生在电力线与接地体之间的最短路径上，但由于火花和烟尘形成的通道绝缘强度大大降低，放电通常不是沿着导线的间隙或绝缘子串发生，而是沿着距离较远的火线通道发生。

3 预防措施

（1）线路通道规划方面。在工程设计的早期阶段，应提高山地防火水平。随着电力设施的持续增长和线路走廊的稀缺，多个输电线路可能会通过一个更小的区域。地区的一场野火可能会触发多条线路被绊倒。由于多条输电线路同时跳闸对电网的稳定性有很大的影响，所以在新线路的设计中，应避免多条线路密集穿越，以减少多条线路同时跳闸引起的火灾。

（2）线路防山火运维方面。一是加强了防火宣传工作。对容易发生山火的地区和季节（如清明），要对线路沿线群众进行《电力法》《电力设施保护条例》等法律法规的宣传，并通过开展防山火专项宣传，努力避免人为火源引发山火[2]。二是加强道路障碍物的清除。对于线路走廊中不符合安全要求的树木，应及时处理，防止因树木离线路距离不够而引发山火。三是做好线路防火险记录，及时更新。火情易发时期，如每年清明节和大扫除期间，重点监测火情危险点，增加特巡次数，及时发现线路上的火情。四是发挥群防群治的作用和优势。

（3）线路防山火检测方面。建立监测体系，及早发现山火，并运用专用设备和技术对山火发展趋势进行预判预警，为选择运行对策提供技术依据。例如，可以利用卫星数据实时监测线路周边的植被和自然环境；也可以在铁塔上安装在线监测装置，对线路环境进行实时监测；另外，在山火易发、多发季节，可以利用无人机等设备及时监控线路附近的山火情况，快速提供现场情况，确保短时间内做出科学决策。

（4）线路防山火应急方面。重点要建立健全防山火应急预案，并定期开展应急演练，提高运维人员的应急处置能力。

4 结束语

通过综合分析，得出山火引起线路跳闸的原因和结果存在明显的复杂性和不确定性等特点，给实际中有效进行线路防山火工作带来较大困难。目前，通过安装实时视频检测系统，对山火进行实时检测，能快速提供现场信息，但由于这项技术受通信、供电方式限制，在输电线路杆塔上的应用效果不明显。今后，将进一步探索山火检测和预警系统。