江西50050000 kVk Vk 输电线路山火跳闸故障分析及对策

彭福先，熊 心

（国网江西省电力公司检修分公司，江西南昌 330096）

0 引言

江西地属亚热带温润气候区，四季分明，全年雨量充沛，光照充足，且树木种类繁多，树竹生长较快。随着植树造林、退耕还林以及封山育林等保护措施的实施，输电线路通道附近植被密度和高度明显增加，另外随着清明节和冬至祭祖习俗的盛行以及极端天气等原因，导致江西境内500 kV输电线路山火跳闸事故逐年增多，山火引起的500 kV输电线路跳闸故障占跳闸总数比例越来越大，严重威胁江西500 kV电网的安全稳定运行。而国内外对山火事故的特性与规律方面分析较少[1]，本文针对输电线路山火跳闸故障的特性进行分析，以便制定针对性强的对策。

1 江西500 kV输电线路山火跳闸故障分析

2010-2014年2月3日，江西500 kV输电线路附近发生山火及造成的线路跳闸、停运及退出重合闸次数见表1。

由表1可以看出，江西500 kV输电线路附近发生山火次数逐年增加，山火引起的跳闸占年度跳闸次数的比例也逐年增加，且山火跳闸后重合闸成功率较低、停运时间长，山火跳闸对电网的安全稳定运行造成重大影响。

表1 江西500 k V输电线路山火统计

由表1可以看出，江西500 kV输电线路附近发生山火次数逐年增加，山火引起的跳闸占年度跳闸次数的比例也逐年增加，且山火跳闸后重合闸成功率较低、停运时间长，山火跳闸对电网的安全稳定运行造成重大影响。

1.1 发生山火及山火跳闸的时间分布

山火的发生与季节、极端天气以及人为活动有着密切的关系。一般情况下，山火多发于春季及冬季，高山峻岭的火灾大多由闪电引起，而丘陵、平地及普通山区则主要由人类活动造成的，例如烧荒、祭祖等。因此，由山火引起的输电线路跳闸故障也大多发生在春季和冬季，特别是冬至到次年清明节期间。

1.1.1 季节性

2010年至2014年2月3日，江西500 kV输电线路附近发现的山火及山火跳闸情况的季节性分布见图1、图2。

图1 江西500 k V输电线路山火季节分布

图2 江西500 k V输电线路山火跳闸季节分布

由图1及图2可以看出，江西500 kV输电线路附近发生山火及山火跳闸主要集中在12月至次年4月，分别占全年的85.9%和92.3%。在此期间，大量务工人员返乡，烧荒、祭祖活动较多，再加上草木枯萎，一旦遇到天干物燥的天气，就容易导致山火发生。而在12月和4月期间之所以山火多、而跳闸少，与该期间电网工作人员进行的防山火特巡有着重大的关系。

2014年元月1日-2月3日，江西500 kV输电线路附近发现的山火时段性分布见图3，2010年-2014年2月3日，江西500 kV输电线路山火跳闸情况的时段性分布见图4。

由图3可以看出，江西500 kV输电线路附近发生山火的时段主要集中在13：00-19：00，在该时段发现的山火占总数的83.7%，同时，白天发现的山火占山火总数比例更大，并且在23：00-次日8：00山火次数明显减少，由此推断，江西境内山火主要是人为原因造成的，闪电等自然原因引起的山火可能性不大。（以此推断闪电引起可能性不大，似乎不太充分，请修改）

由图4可以看出，江西500 kV输电线路山火跳闸主要集中在13：00-22：00，与山火发生的时间段有密切关系，在该时段发生的山火跳闸占近年来山火跳闸故障的84.6%。

图3 江西500 k V输电线路山火时段性分布

图4 江西500 k V输电线路山火跳闸时段性分布

1.2 山火跳闸的空间分布

通过对历年11次山火跳闸的统计，江西500 kV输电线路因山火引起的闪络点沿线路主要分布在铁塔附近50 m及档中，分别占45.5%和36.4%。通过对历年11次山火跳闸点的地形进行统计，500 kV输电线路因山火引起的闪络点的地形主要位于山顶，占所有跳闸的72.7%。

1.3 山火跳闸的机理分析

根据文献[2]，输电线路在山火条件下的击穿及重合闸失败的过程可划分为4个阶段：火焰抬升阶段、导线对火焰产生预放电阶段、电弧形成阶段和线路重合闸阶段。

当山火发生后，树木燃烧产生大量的热量和带电粒子的灰烬，在一定的地形和风力作用下，持续向输电线路相地和相相之间输送大量的固体颗粒，并抬升火焰高度；固体颗粒电阻率低，在电厂和吸附火焰中电荷的作用下形成颗粒链，颗粒链之间因为放电而短接，这些灰烬和烟雾在放电生成的自由基作用下燃烧，进一步抬升火焰高度，最终导致相地或相间间隙被击穿，从而导致输电线路发生跳闸故障。由此可见，山火跳闸是火焰温度、电导率、固体颗粒和气候与地形等相互作用的综合结果。

Optimization design of lane changing lane based on correlation of intersection group

在山火导致输电线路发生跳闸故障的过程中，一方面，松树、杉树、桉树、甘蔗和秸秆等在燃烧过程中会产生大量的固体灰烬颗粒和导电粒子；另一方面，大风和山坡可以明显抬高火焰高度，同时可以带入大量的灰烬和回程？进入线路的相地和相间间隙，导致线路间隙的绝缘强度显著下降[3]。

1.4 山火跳闸的重合闸特性

重合闸是基于故障线路跳开后，故障点的绝缘性能能够迅速恢复。输电线路山火跳闸后，闪络点处的温度、火焰高度及灰烬等导致线路跳闸的因素不会发生明显的衰减，线路的绝缘强度降低会持续一段时间。因此，在重合闸过程中产生的操作过电压明显高于线路的工作电压，极有可能造成空气间隙再次击穿，随后形成相地或相间短路故障，导致重合闸失败，因而输电线路山火跳闸故障的重合闸成功率低。

2 江西500 kV输电线路防山火主要对策

1）加强防山火宣传。

利用宣传画、宣传标语、现场讲解等方式对沿线群众进行防山火、《电力法》、《电力设施保护条例》、《江西省电力设施保护办法》的宣传教育，积极开展“电力设施保护进校园”等活动，提高沿线群众对山火危害性的认识，提高群众保护电力设施的意识。

2）增加沿线护线员密度。

充分利用沿线村民生活在线路附近的特点，以便对山火早发现。我们结合当地森林消防网络，在沿线就近挑选责任心强的群众作为护线员，并对其进行相关知识的培训。同时对其发现山火并及时通知相关责任人的行为进行奖励，从而提高群众护线员的积极性和责任心。

3）强化输电线路通道管理。

建立输电线路通道树木台帐，测量导线对树、对地净空，根据净空对通道内树木进行砍伐，特别是对松树、杉树、秸秆和超高树木以及山坡处树木的砍伐清理工作。对重点防火区段建立防火隔离带。通过上述方法，降低火焰高度，从而降低了火焰温度，减少火焰中的固体颗粒。

4）严格执行输电线路防山火预警机制，积极开展防山火特巡。

在山火易发月份，积极收集线路所经县市气象资料，结合湖南重点实验室提供的山火预报报告以及江西风俗习惯，对输电线路开展防山火特巡，实现人防和技防相结合。对发现的山火，严格按照国家电网公司《输电线路山火应急处置工作指导意见》和本单位的《防山火应急预案》进行预警和处置。

5）安装超视距山火探测预警装置。

自然界中任何发热的物体都会向四周产生红外辐射，山火的温度高达几百度到上千度，远高于背景温度，且产生大量3-5微米的红外辐射。超视距山火探测预警装置由前端山火分析仪、无线视频监控子系统、无线数据传输子系统、风电一体供电子系统组成，利用红外雷达搜索扫描的工作原理和模式，用只接受3-5μm红外辐射的探测器接收山火的红外辐射，根据辐射特性识别山火。该装置能全天候工作，能够自动搜索、发现、识别、定位线路附近半径5 km内的出现的突发山火（明火或暗火），并发出声光报警或信息通知值班人员。通过安装超视距山火探测预警装置，大大提高了防山火工作的效率，节省了大量的人力物力。

6）定期分析总结防山火工作的经验教训，滚动修编山火易发区段。

每年在清明节后及年底进行两次防山火工作总结，滚动修编山火易发区段，分析防山火工作中的不足，并制定改进措施，从而不断提高防山火工作水平。

3 制定分级管理策略

通过对江西500 kV输电线路附近发生山火及山火跳闸故障的特性分析，得出以下结论：

1）输电线路发生山火及山火跳闸的季节分布主要为12月至次年4月，其时段分布主要为13：00-22：00，在此期间，应加强输电线路防山火特巡。

2）山火跳闸的空间分布主要是山顶或山腰上的塔基附近及档中央导线对地净空较低处，防山火工作应优先清理上述区段的树木，特别是通道内的茅草等易燃的作物。

3）山火跳闸是火焰温度、电导率、固体颗粒和气候与地形相互作用的结果，制定防山火对策应重点针对上述几个因素。

[1]吴田，阮江军，张云，等.输电线路因山火跳闸事故统计特性与识别分析[J].电力系统保护与控制，Vol.40 No.10 May.16,2012.

[2]吴田，阮江军，胡毅，等.500kV输电线路的山火击穿特性及机制研究[J].中国电机工程学报,Vol.31 No.34 Dec.5,2011.

[3]吴田，胡毅，阮江军，等.交流输电线路模型在山火条件下的击穿机理[J].高电压技术,Vol.37 No.5 May.31,2011.

[4]王浩东.输电线路山火跳闸原因分析及对策[J].广西电力,2009（4）:43-45.