作者简介：沈露（1986-）男，本科，助理工程师，主要从事发电厂电气设备、输电线路管理等工作。

摘要：近几年来，因山火引起的输电线路跳闸停电事故较多，严重影响电网的安全运行。分析输电线路山火跳闸的原因，制定防范措施，对于超高压输电线路，尤其是跨省电网、跨区电网特别重要。考虑湖南及广东地区的地理环境、气候条件、民风习俗等因素，引用电力科研机构成型的输电线路山火卫星监测系统，以科学手段对输电线路进行监测和防范。

关键词：山火  卫星监测  跳闸  输电线路

引言

某发电公司所辖500kV桥曲甲线、500kV桥曲乙线途径湘粤两省，线路长度分别为185.3公里、189.5公里， 两条线路并行，通道相隔最近处不足50米，大部分区段共走廊形成电力线路通道保护区。线路走廊大多经过植被茂密的山区，当发生森林火灾时，山火会给线路的外绝缘带来威胁，导致线路跳闸与停运事故，进而威胁到电网的可靠性。

2019年3月1日16时34分，500kV桥曲甲线C相跳闸，重合闸不成功，经查找故障点为#398-#399档中，故障原因为山火。2020年1月31日15时31分，桥曲乙线B相跳闸，经查找故障点为#257-#258档中，故障原因为山火。

为此，设备管理人员从发生的山火原因着手，对输电线路如何防止山火跳闸进行了分析和探讨，同时引进电力科研机构输电线路山火卫星监测系统，于2020年9月正式上线应用，效果明显。

1  山火的成因

1．1地理植被条件

线路通道内林木茂盛、灌木丛生或蒿草高大，且导线对地距离较低，同时周围有坟地、农田、菜地或者邻近居民区的地段易发山火，导致山火跳闸。

部分线路通道导线对地距离较高，但线下存在大量高大乔木、杂木和灌木等，且附近有易着火源（如菜地烧荒、农田秸秆焚烧、坟区扫墓焚烧香烛、人员其它活动无意失火等）一旦发生山火，因茅草灌木引燃乔木，导致火势较大，燃烧时间长，发生输电线路山火跳闸几率大（图二）。

线路走廊内已砍青扫障、清理通道或村民砍伐树木后的地段特别容易忽视，导致山火跳闸。因为一旦砍青扫障后砍倒的树木未及时转运，或木材转运后但遗留下大量砍剪的枯枝、杂木、树皮会成为导致山火发生的可燃物，一旦有火源因可燃物大量堆积会发生火势迅猛，燃烧猛烈持久的山火，极易导致山火跳闸。

输电线路导线跨越山顶山包，或导线弧垂低点处在山脊、边坡时，因导线对地、边坡距离低，且处在峡口，空气流通属于风口处，附近又有易着火源，容易导致猛烈而迅速、过火面积大的山火发生，对线路威胁较大。

农村零散户的山地、林地，或邻近城郊结合部发生山火的几率也比较高。因为农村零散户用火、烧荒疏于看管，而城郊结合部流动人员较多，人员成分复杂，用火随意性较大，防范意识较差，且无人提醒，这些都容易引发山火。

大面积成规模的林区，库区农田地少，当地经济对林地依耐的区段，因村民防火意识强，当地政府对保护林地防范山火措施力度大，宣传广泛，反而发生山火的几率较小。

1．2天气因素

冬末春初草木干枯，天气转晴气温上升，且少雨、干燥期间；

清明和中元节前后，集中祭祖扫墓期间（清明期间广东北部地区一般为3月25日至3月30日、湖南南部地区一般在3月25日至4月5日）；

夏秋季节连续晴朗干旱、高温时段，例如7月-10月期间出现长时间高温且无雨天气，山火发生频次显著增多。该时段因植物生长旺盛，往往容易被忽视，但山火风险较高，必须保持警惕。

秋末冬初，天气干燥多风期间，农村烧荒时也是山火高发期。

中秋节施放孔明灯的风气盛行，也应高度关注山火的防范。

春节期间，回乡人口增多，中小学生放假期间，燃放烟火爆竹，是山火高发时段。

1．3火源因素

自然火源：自然火源是一种自然现象，有雷击、枯枝落叶发酵生热（地被植物自然）陨石坠落、天然煤层自燃以及枯枝摩擦生热发生自燃。几率小于1%，一般不做考虑。

人为火源：一般有生产性火源、非生产性火源、人为蓄意放火。促使山火发生的大部分为生产性火源（烧荒）和非生产性火源（祭祀、燃放烟花、吸烟等意外火源）。几率大于99%，为重要火源因素。

2  山火造成线路跳闸的原因分析

2.1 山火造成线路跳闸，一般情况下是导线的空气绝缘间隙被击穿，通常分为两种形式：一种是带电部分（导线）对地面（树木、建筑物等）放电，另一种是带电部分对杆塔（杆塔曲臂、脚钉、横档）放电。

2.2 山火引起空气绝缘间隙击穿从而引起跳闸的原因主要有：空气绝缘强度降低、电场强烈畸变、放电通道中存在导电物质三点。

2.2.1山火发生时，火焰的高温会使导线下方的空气密度下降，烟雾的升腾会造成空气绝缘间隙变小，从而导致空气的绝缘强度降低。

2.2.2山火的燃烧温度远远超过空气的热游离温度，因此能使导线与地面之间的不均匀电场产生大量的电荷。当电荷量达到一定量时，会造成电场强烈畸变。

2.2.3 输电线路导线下方发生山火时，火焰使得热空气向上运动，而周围的冷空气不断对其进行补充，从而形成空气对流。燃烧的热空气上升会将地面的导电物质（固体颗粒物等）带入导线与地面（树木）之间的放电通道。

2.3输电线路下方或周围发生山火并不一定都会导致线路跳闸，这与山火的强度大小、燃烧的时间长短、山火与导线的距离大小、气象条件等有相应的关联性。

2.3.1山火的强度大小：山火的强度越大，热游离产生的电荷就越大，就越容易引起线路跳闸，反之亦然。山火的强度与有效可燃物的重量成正比，也就是说，线下或周围的可燃物越多，越容易引起跳闸。

2.3.2燃烧的时间长短：山火燃烧的时间越长，增加的电荷量就越大，同时产生大量浓烟和固体颗粒物，这样就越容易造成线路跳闸。

2.3.3山火与导线的距离大小：山火的热辐射强度与导线和地面（树木）距离的平方成反比，也就是说，导线与山火距离越近，导线与地面（或树木）之间的不均匀电场获得的电荷量就越大，就越容易引起跳闸，反之亦然。

2.3.4气象条件：空气中的击穿电压与温度、湿度、气压等气象条件有关。在一般情况下，空气中的湿度增加，不均匀电场中的击穿电压将随之升高。在发生山火时，如有大风、下雨天气，大风和雨会将空气中的大量热能迅速带走，并抑制山火和火势的蔓延。也就是说越是晴朗、干燥的天气发生山火，越容易造成线路跳闸。

所以说，输电线路在山火条件下发生跳闸是山火的大小、火焰温度、持续的时间、电导率、固体颗粒物和地型气候等相互作用的综合结果，这些因素的综合作用，最终导致输电线路发生山火跳闸。

3  输电线路山火的防范措施；

3.1控制火源，加强巡视和特殊时期蹲守

引起山火的火源，绝大部分是人为火源。在输电线路的沿途，应当协调当地政府向居民宣传《电力法》《森林防火条例》等法律法规相关条款，严格控制火源，尽量杜绝因人为火源引发的山火。在山火高发的季节加强巡视，在清明、中元、春节期间对重大隐患点进行全天候的蹲守，防止山火的发生。特别要完善护线网络，加强护线员的培训和管理。

3.2分季节、时段和天气状况制定防范对策

制定山火易发的春季、清明、秋冬时期的山火防范计划，责任到人，分责任区段落实。根据季节和时段和天气状况启动相应的工作计划和任务分配，使得全年防山火工作有序开展，贯穿始终。线路运维工作要严密关注天气变化，有计划的做好连续高温、干旱气象条件下的防范措施，以便发生山火时可以从容应对。在山火缓解期，也不能放松，应加强山火隐患的排查，及时修订山火隐患档案，完善护线网络的建设，不留死角。

3.3砍伐线路通道

实践证明，线路砍青扫障、通道清理，是防止山火引起线路跳闸最有效的措施。

3.4建立科学的监测预警系统

借助输电线路山火卫星监测系统，使用科学的手段来代替人工巡视，用“电子眼”对线路周边的林区进行全方位监测。同时建立山火档案，随时查询历史山火数据，排除重点区段，以便制定行之有效、针对性强的防范措施。

4  输电线路山火卫星监测系统的应用

4.1 原理

利用电力科研机构已经建设好的静止卫星接收系统和极轨卫星接收系统，将系统接收到的卫星红外数据，采用动态亮温阈值判识方法进行热点判识，识别出火热点，判断火点的经纬度位置。

采用临近网格快速搜索算法，自动计算火点与最近的输电线路距离，并及时输出告警信息。

4.2 工作机制

通过对卫星数据识别的热点，并将识别好的热点数据结合输电线路经过的区域范围进行剪裁匹配。并将匹配好的火点文件自动上传至后台的专用企业FTP服务器，该系统再自动轮询从该FTP服务器自动下载导入热点数据，并在系统中进行告警显示。同时通过短信平台将告警短信发送给专业人员，专业人员即可立刻安排现场核实以便采取应对措施。

4.3 应用成果

自系统正式上线以来，通过卫星监测系统发生山火三起：

2020年10月05日14时35分过境卫星监测到火点1个，500kV桥曲甲线#192-#193西北侧600米处，告警等级二级。经运维班组及设备管理人员立即赶赴现场，该处为人为秋收烧荒，线路通道以灌木、杂树为主，通过人工小范围的扑火，控制火势，直至19时29分山火完全熄灭，未对线路产生影响。

2020年10月05分15时17分过境卫星监测到火点1个，500kV桥曲乙线#476-#477东南侧800米处，告警等级二级。此时线路处于停电检修状态，未对线路产生影响。

2020年10月09日17时23分过境卫星监测到火点1个，500kV桥曲甲线#488西南侧1000米处，告警等级二级。经运维班组现场核实，该处为人为秋收烧荒，线路通道以茅草为准，未对线路产生影响。

卫星监测系统发现的三起山火，均早于人工发现，且与现场情况相符，说明该套系统技术成熟可靠，应用效果显著。

5  结束语

山火的成因，引起线路跳闸的各种因素，以上只以典型案例作为参考。且卫星监测系统还不能实现全天候的适时监测，仅每30-60分钟进行过境扫描一次，在特定的情况下，山火从发生到导致线路跳闸时间极短，所以在实际工作当中，不能完成依靠卫星手段，需要具体问题具体分析，综合各方面的因素，灵活运用，在保证人身安全的前提下，做好输电线路山火的防治工作。

总之，输电线路防山火工作是运维管理部门的一项常态化的工作，只有根据现场的实际情况，有针对性的采取防范措施，完善的相应的工作机制和管理体系，制定有行之有效的工作计划，并落实到全年的运维工作中，才能将山火隐患降到最低，从而保证电网的安全稳定运行。

参  考  文  献

[1] 交流输电线路模型在山火条件下的击穿机理，高电压技术2011年第5期

[2] 山火条件下高压输电线路放电特性，消防科学与技术2012年第31期

[3] 输电线路山火跳闸原因分析及其防治措施探讨，电力科学与技术学报2010年第2期

[4] 输电线路山火监测系统用户操作手册，湖南湘电试研技术有限公司

[5] 国家电网公司输电线路山火应急处置工作指导意见