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输电线路防山火措施

文档作者：徐海宁廖文胜李凯郭婷文档来源： 1．中国超高压输变电建设公司 2．武汉大学电气工程学院		点击数：	更新时间： 2024年07月01日
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上一篇：输电线路风偏故障分析及应对措施

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第15卷(2013年第5期) 电力安全技术
输电线路防山火措施
徐海宁 ，廖文胜 ，李 凯 ，郭婷
(1．中国超高压输变电建设公司，湖北武汉430022；
2．武汉大学电气工程学院，湖北武汉430072)
S而
[摘要]近年来，山火引发的输电线路跳闸故障严重影响了线路的安全运行。描述了一起典
型的由04,K~l发的500kV输电线路故障，对事故的发生经过和产生机理进行了详细分析，总结了这
类故障的特点。根据此类故障的特点，对多种输电线路的防山火措施进行了分析和探讨，并提出了
改进建议。
[关键词]输电线路故障；山火；故障机理；故障特点；防范措施
我国的能源资源分布与用电负荷分布决定了发
电中心远离负荷中心，需要采用远距离输电。随着
输电线路走廊用地越来越紧张，许多输电线路走廊
经常跨越植被茂密的山区和林区。山火蔓延至线路
下方时可能会导致线路相地或相间击穿而引发跳闸
事故。特别是每年清明时节，居民焚烧祭品引发山
火而造成的跳闸事故尤为突出。随着植树造林、退
耕还林及封山育林等政策的出台，输电线路走廊附
近山区和林区的植被高度及密度显著增加，进一步
加剧了山火对输电线路的危害。
山火的主要特性为高温、高电导率以及大量的
灰烬与烟雾，这些特性严重影响输电线路的杆塔、
导线、绝缘子以及相问和相地之间间隙的电气绝缘
与机械性能。统计数据表明，不同电压等级的输
电线路都有可能发生山火引起的跳闸事故。2009～
2011年，仅湖北电网因山火引发的500 kV输电线
路跳闸事故就达到l5起，严重影响了电网的安全
稳定运行。
1 一起山火引发线路故障的情况
2012-04-02～03，湖北黄石大冶发生大面积
山火，直接影响到500 kV磁永线的安全运行。4
月3日12：42向省调、网调申请磁永线重合闸退出，
负荷降至3 MW。同日14：33，磁永线故障跳闸，
退出运行。
故障测距确定的故障点在142号杆至125号杆
区段。现场检查，在145号杆塔小号侧30 1TI处发
现导线上有放电闪络痕迹。根据故障现场收集的相
关信息，并结合故障点实际情况，确定为山火产生
的浓烟导致线路跳闸。3日22：10，山火扑灭，线
路强送成功，恢复送电。
2 山火引发线路故障的机理
架空输电线路外绝缘以空气作为绝缘介质，受
天气条件(如风、雨、雷电、雪等)影响，常发生
绝缘失效引起的跳闸故障，这些故障一般发生在塔
头或绝缘子串等位置。但线路下方发生的山火却会
导致导线对树木或对地放电而跳闸。极端高温和干
旱天气条件下，森林易发生大面积山火。当线路下
方出现山火时，线路相地或相间间隙就会发生击穿，
特别是山火经过多回线路共用的走廊时有可能引发
多条线路跳闸，导致大面积停电事故。
对于山火引发跳闸故障的机理，普遍认为：输
电线路下发生山火后，由于山火燃烧的热空气向上
运动，周围的冷空气随之不断补充而形成对流；而
这些燃烧的热空气中含有的导电物质也随之向上运
动，热游离的空气在上升过程中逐步地去游离，在
导线与地面间产生大量的电荷；烟雾在不断升腾的
过程中造成空气间隙小于线路工频电压闪络的最小
间隙时，就极有可能发生空气间隙被击穿，导致线
路跳闸。
国外对山火引发的输电线路跳闸故障的特性进
一 一
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电力安全技术 第15卷(2013年第5期)
行了大量的试验研究后得出，山火导致线路的绝缘
水平下降，主要原因有以下3个方面：
(1)火焰的高温使空气的密度下降，从而导致
绝缘强度下降；
(2)火焰中的电荷导致线路附近的电场畸变；
(3)火焰中的颗粒对放电发展有促进作用。
3 山火引发线路故障的特点
3．1 故障发生的时间相对集中
山火引发的输电线路跳闸故障与季节和气候
有明显的相关性。根据统计，此类故障大都发生在
旱季。一般来说，我国大部分地区在人秋后到次年
的初春时节都是降雨量较少的旱季，特别是初春时
节，地面落叶及枯草等燃料载荷达到峰值，再加上
春耕和祭祀等用火较为频繁，一旦出现火种，极易
形成火灾。另外，故障多出现于午后，据气象台
资料显示，线路沿线日最大风速通常出现在午后
l2：00～16：00，而这一时段正好是当日气温最高、
湿度最小的时候。以上几种因素叠加在一起，使初
春的下午时段成了山火的高发时段。
3．2 线路环境具有特殊性
因山火引起的输电线路绝缘击穿多发生在线路
档距中间，即线路对植被净距较小的绝缘薄弱部位。
这是因为植被枝叶中含有大量的无机盐，其中碱金
属盐和碱土金属盐电离能低，在高温条件下很容易
产生热游离而增加火焰的电导率。另外，有些植被
含有丰富的挥发成分，在燃烧不充分的条件下很容
易生成大量的炭黑，这些炭黑颗粒小、涛 强，在
火焰中很容易发生热游离生成大量的电子和离子。
山火中电子和离子浓度高，类似于导体．，使导线与
火焰顶部之间的间隙分担的电压增加，从而导致这
部分间隙被击穿，并且为放电提供初始电子以及为
相放电通道内注入电荷等。
3．3 击穿类型与电压等级有一定的关系
Fonseca R对巴西的因火灾引发的输电线路跳
闸事故进行的统计分析得出：138 kV以下电压等
级的输电线路主要发生相间击穿，而230 kV以上
电压等级的输电线路主要发生相地击穿；相同电压
等级线路相间距离较小时，发生相间击穿的比例明
显增加。
但是，引发巴西输电线路跳闸的火灾主要是燃
一 一
烧甘蔗等农作物所致，而引发我国输电线路跳闸的
火灾主要是山火。我国统计数据也表明，由山火引
发的110 kV以下电压等级输电线路的击穿类型主
要为相间击穿，而220 kV以上电压等级输电线路
则主要为相地击穿。
3．4 对电网运行的影响较大
山火引发的输电线路跳闸对电网运行的影响主
要有以下2方面：一是受通道和地形的影响，高电
压等级输电线路多采用同塔双回或多回架设，一旦
发生较大的山火，浓烈的烟火可能导致多回线路同
时跳闸，导致电力通道全部中断，引起严重后果；
二是因山火浓烟引发的线路跳闸通常重合不成功，
且需要待山火减弱、浓烟散去后才能保证试送电成
功，从而导致线路停运时间较长。
4 山火多发原因分析
引起山火多发的原因主要有：
(1)林区用火现象多，人为原因导致意外失火；
(2)地方政府为预防森林火灾，在每年1～3月
均要组织烧除林下可燃物的工作。在计划烧山工作
中，由于点多面广，具体实施人员未落实安全隔离
措施，反而引发山火；
(3)春季正值山区村民开荒、烧荒、种植的高
峰期，在此过程中未采取安全防范措施引发山火；
(4)部分地区电力线路、电厂线路、施工线路
错综复杂，且疏于管理，容易因短路引发山火。
5 值得商榷的部分现行措施
杜绝山火最有效的途径就是从源头抓起，做好
防范和预控措施。但目前制定的某些措施对于线路
运维单位来说值得商榷，主要表现在以下方面。
5．1 关于防山火的宣传工作
作为输电线路运维管理人员，开展电力设施保
护宣传工作是理所当然的。但是，这一工作不是线
路运维人员的主要工作内容，客观条件也不允许将
大量的人力和物力投入到预防山火的宣传工作中，
也不可能为了保护输电设备而去禁止当地群众祭祀
上坟、春耕烧荒。线路运维管理单位只能积极联系
当地政府，依靠政府来宣传、引导当地群众文明祭
祀，控制烧山，提高当地群众的防山火意识。
第15卷(2013年第5期) 电力安全技术
5．2 关于严厉打击违法纵火行为
人为纵火，是引发山火的主要原因。作为输电
线路的运维管理人员，没有执法权，一旦发生山火
造成输电线路跳闸，只能向当地公安部门报案，并
协助进行调查。此类案件侦破起来难度很大，往往
因长时间无法破案而不了了之，导致人为纵火事件
的反复发生。
5．3 关于扑灭山火
在初始阶段，如果能及时发现山火并采取有效
措施扑灭，就不会引发大面积的火灾。山火的着火
点可能远离线路，作为输电线路运维管理人员，主
要工作是维护输电线路的安全运行，人员蹲守的范
围是有限的，等到发现山火威胁线路安全时，火势
可能已无法控制。至于如何去扑灭山火，其主要责
任人应是当地的消防、林业等相关部门。线路运维
管理人员只能在确保人身安全的前提下，扑灭威胁
输电线路安全的火源。
6 建议的防范措施
通过近几次山火引发输电线路跳闸事件的分析
和处理，作为线路运维单位，从自身的管理范围出
发，提出了以下输电线路防山火的具体措施来保障
输电线路的安全运行。
6，1 常规时段的防范措施
(1)将群众护线网络的建设与防山火措施相结
合，定期与现场护线员联系，及时了解线路沿线上
坟、烧荒等情况，提前控制，排除山火隐患。
(2)针对山火事故特点，及时修订、完善防山
火应急处置预案，保证抢修人员随时待命，保持车
辆和通讯设施状态良好，储备物资备品随时调用，
随时应对山火突发事件。
6．2 特殊时段的防范措施
每年的春秋两季、清明节和国庆节前后是山火
频发的危险时期。在此期间，应明确输电线路防山
火事故重点区域和地段，落实具体的责任人。另外，
在清明节前后，对祭祖烧纸、燃放鞭炮、春耕烧荒
比较集中的地段，派人进行蹲守。
6．3 现场防范措施
(1)在确保人身安全的前提下，在力所能及的
范围内扑灭危及线路安全的火源。
(2)当山火发展趋势危及线路安全时，现场人
S hengc生ha产ny一ixia线n
员应及时向调度和上级领导汇报。调度根据火势发
展情况及时向省调申请调整线路运行方式，采取退
出重合闸、转移负荷或者线路强停等措施，避免电
网造成重大损失。
6．4 技术防范措施
(1)安装防山火智能监测预警装置，利用科技
手段加强对重点地段的不间断视频监控，以便及时
发现山火隐患，准确查找故障，预测火情发展蔓延
趋势，为扑救火决策提供重要支持。
(2)加大线路塔基周围及通道内易燃高杆植物
的清除力度，在防山火重点区段设置和拓宽防火隔
离带。
6一其他措施
加强与政府相关部门的沟通与协调，调动一切
社会资源，预防山火。
(1)协助当地政府加强防山火的宣传工作，提
高当地民众防山火意识。
(2)协助公安部门严打恶意纵火烧山行为。
(3)联系气象部门，采取局部人工降雨等方式
扑灭山火。
(4)采用直升机灭火方式。
7 输电线路在山火环境下的运行与控制
当输电线路走廊附近发生山火时，控制火灾是
确保线路免于火灾威胁的有效手段。但大多数情况
下，山火不太可能在短时间内被扑灭。此时，可以
采取一些相应的技术措施来降低山火对输电线路和
电网的威胁。
(1)评估线路在山火环境下绝缘失效的风险，
以确定是否将线路退出运行。
(2)在山火高发区域的线路附近，清除植被的
树冠，并把清除的植被运至线路走廊外的区域。同
时，采取适当的消防措施，降低周围的温度。
(3)采用适当的化学吸附剂，阻止火焰燃烧过
程中生成的灰烬进入线路下方的间隙。
(4)对于直流输电线路，可以采取降压运行的
方式，破坏电弧发展的条件。
8 结束语
近年来，防山火工作已成为输电线路运维部门
一9一
S hengc生ha产ny一ixia线n 电力安全技术 第l5卷(2013年第5期)
的一项常态性工作。只有根据不同时段，结合现场
具体情况，有针对I生地采取防范措施，才能将山火
对输电线路的危害降低到最小，才能确保整个电网
的安全、稳定运行。
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(收稿日期：2012—12-29)
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