何知纯 王沐雪
摘 要：近些年来，输电线路山火跳闸事故频频暴发，引起相关部门的高度重视。该文首先从空气热游离、高电导率的电子和离子、大量颗粒与灰烬3个角度解析输电线线路山火跳闸的机理，分析影响山火跳闸的主导要素。结合实际情况，提出预防山火的建设性建议，如划分山火重点时段、规划线路通道、建立实时监测系统、制定应急方案。最后，该文对山火研究趋势进行展望，认为利用原子发射光谱法可监测不同植被对输电线路绝缘的危险程度，从而进行危险分区。
关键词：输电线路 山火 原子发射光谱
中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）05（a）-0030-02
Abstract： In recent years， frequent outbreaks of hill fire tripping accidents on power transmission lines have attracted much attention. Firstly， this paper analyzes the mechanism of mountain fire trip of transmission lines from three angles of air thermal dissociation， high conductivity electrons and ions， large amount of particles and ash， and analyzes the main factors affecting the trip of mountain fire. Combined with the actual situation， constructive suggestions are put forward to prevent mountain fires， such as dividing the key periods of mountain fires， planning route passages， establishing a real-time monitoring system， and making emergency plans. Finally， this paper looks forward to the research trend of mountain fires. It is believed that atomic emission spectrometry can be used to monitor the degree of danger of different vegetation to the insulation of transmission lines， thus carrying out hazard zoning.
Key Words： Transmission line; Mountain fire; Atomic emission spectrum
隨着经济的持续发展，人们对电能的基本需求过渡为对电能质量的需求，为广大用户提供源源不断的高质量电能是电力从业人员的工作重点。输电线路作为电能传送的关键介质，是电力系统网络中不可或缺的一部分，其稳定运行是高品质电能的根本保证。然而，由于我国特殊的地形地貌影响、全球变暖现象加剧、森林大面积烧荒，以及秋后祭祀，架设在山林区域的输电线路下方极易发生山火。山火的发生引致电能质量急剧下降，严重情形下会毁坏电力设备，造成电路瘫痪，引发大面积停电事故，影响终端用户生活和工业生产。该文先探讨输电线路山火跳闸的机理和诱发山火的因素，后给出详细的防治措施。
1 输电线路山火跳闸的机理分析
1.1 气温升高，空气热游离
发生大面积山火时，山火的燃烧温度可达1000℃～1177℃，而空气中的气体出现明显的热游离的温度为730℃左右，因此山火发生时伴随着大量的空气热游离带电粒子产生。同时由于火焰和浓烟中自由移动离子的运动加快、大气压力的影响加剧，导致空气绝缘降低形成导电通道，致使输电线路以空气为路径与地面相接触，引起跳闸现象[1]。
1.2 高电导率的电子和离子被释放
山火发生时，大大增加了导线与森林、植被、树木彼此之间不均匀电场的两极间电荷量。超高温度的火焰、极强的火势状况使得燃烧时间持续，引致两极间增加的电荷量急剧上升[2]。同时火焰对导线金属电极进行加热时，产生大量的电子、离子。随着山火的持续燃烧，地面、导线两极间的电荷量持续增加，当增加到一定量值后，电场发生极端畸变，使空间电荷复活的数量增加，进而产生光子，引致光游离。在局部强场中，发展成为衍生电子崩，衍生电子崩与主电子崩的汇合发展形成流注，负先导通道产生，致使线路跳闸，引发停电。
1.3 形成大量颗粒与灰烬
山火燃烧过程中，导线、导线间隙之间漂浮着大量碳化的固体颗粒、灰烬等，这些颗粒物的介电常数不尽相同，致使空气的绝缘性发生改变。同时，颗粒物的电场随着其进入的强电场区域的方向而发生改变，严重情况下颗粒物两端的电场出现畸变现象。当电场强度过高导致触发放电时，颗粒物间隙绝缘性能降低，容易导致颗粒物之间的间隙被击穿，继而导致线路间隙机击穿与跳闸。
2 山火跳闸影响因素
2.1 可燃物
引发山火发生的主要可燃物为输电线路下方的植被，由于不同的植被自身所含的无机盐含量不同，燃烧时碱金属盐的激发强度不同，故山火跳闸受不同植被产生的影响不同，据统计，致使线路跳闸的高危植被是杉树、桉树、松树，部分统计数据如表1所示。
2.2 环境因素
山火的火势状况受周围环境的温度、湿度、风速、坡度、坡向均对山火的火势强度的直接影响[3]。一般来说，环境温度越高，湿度不足，山火发生的机率越大;强劲风力、空气对流可使火焰的高度和烈度大幅度地抬升;顺风坡地使烟火通道更易形成。山火愈持久、火势越大，线路跳闸的可能性越大。
2.3 空气间隙
山火发生时伴随着周围环境温度的急剧上升，致使空间间隙绝缘度比正常情况下低。当输电线路传输等级较高的电压时，空气间隙易发生击穿现象，引起线路跳闸。
3 山火预防措施
为减小山火对输电线路以及电力系统的不良影响，该文给出如下建议及预防措施。
3.1 划分山火重点时段
经调查，山火高发的时期集中在在春节、农耕、上坟祭祀（清明、中元、冬至等）、秸秆焚毁（夏收、秋收）、其他特殊（易发山火节庆活动、不间断晴热干旱天气等）等时段。在重点时段和重点区段，应加大防火巡视力度，定期清理周围的易燃物。
3.2 划分危险区段、规划线路通道
由于我国特殊的地形地貌、多样的植被覆盖区域、多变的气候条件，致使危险区段的划分是山火预防的重点和难点。对输电线路的试验研究断定，合理掌控植被可以有效预防输电线路发生山火跳闸。线路下方的危险植被在燃烧过程中会发生导电粒子的激发电离，光谱测量仪可采集与分析植被燃烧时的特征光谱，根据特征光谱可监测不同植被对输电线路绝缘的危险程度，进行危险分区[4]。
根据划分的危险区段进行输电线路的布置规划时，应尽量避免在危险植被如杉树、桉树、松树等植被下面铺设输电线路。同时，避免同一区域密集布置多条线路，以减小输电线路发生山火时对整個系统的影响。
3.3 建立实时监测系统
目前应用在输电线路的监测方式主要是卫星遥感监测、无线传感监测、火灾探测器监测、无人机监测及人工巡视监测，但这些技术在山火的监测方面存在各自的盲点与不足，具体的实际情况中，可紧密结合无线传感技术和卫星遥感技术，确保山火预警的准确性和及时性。
3.4 制定有针对性的山火应急方案
针对火焰的燃烧状况和发展趋势，采取不同的应急方案。对线路下方植被低矮、地表火焰高度较低、火势较大的山火，可通过降低传输电压等级的方式应对;对线路下方植被密集、地表火焰较高、烟尘通道浓密的山火，可通过变换运行方式、转移负荷应对。应针对不同的山火类型，完善防山火预案和应对山火措施。
4 结语
该文首先概述了山火跳闸机理，继而深入研究了影响输电线路山火跳闸的主导要素，最后提出了预防输电线路山火的针对性措施。山火作为一种影响输电线路正常运行的主要因素，必须引起相关部门人员的高度重视。健全全民防山火意识、构建实时监测管理体系、清理山火隐患点等，仍是需要重点研究和实施的内容。该文认为，原子发射光谱火焰法对山火危险区段的划分具有重要意义，今后将进行更加深入的研究。
参考文献
[1] 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，2011，37（5）：1115-1122.
[2] 王旭东.220kV输电线路运行维护常见问题及措施[J].中国新技术新产品，2017（10）：35-36.
[3] 胡毅，刘凯，吴田，等.输电线路运行安全影响因素分析及防治措施[J].高电压技术，2014，40（11）：3491-3499.
[4] 吴田.植被火焰的电导率特性及其对导线——板间隙的绝缘的影响[A].湖北省电工技术学会，武汉电工技术学会.湖北省电工技术学会.武汉电工技术学会2013年度学术年会第五届“智能电网”暨“电机能效提升”发展论坛论文集[C].2013：9.
