0引言
近年来，随着我国电网加快建设，各电压等级的输电线路快速发展，以国家电网系统为例，截至2013 年底，110(66) kV 及以上电压等级交流输电线路已达到 75.5 万 km，直流输电线路 1.44 万 km， 其中 500 kV 线路 10.34 万km，750 kV 线路 1.27 万km，在建在运特高压线路长度超过 1 万 km。
由于输电线路覆盖区域广阔，特别是超、特高压线路输电距离长，沿途气象、地理环境复杂，遭遇极端气候侵袭的概率较大[1-3]。特别是有的重要输电通道常 密集布置多条超、特高压线路，在极端气候条件下可能出现多回线路同时跳闸。
影响输电线路安全运行的主要故障分别有雷击、冰害、山火、风偏、污闪、鸟害等。多年来， 通过针对上述故障的一系列防治措施的实施，其中有的故障已呈明显的下降趋势。但随着运行环境和影响因素的变化，有的线路故障却有增长的趋势， 有的隐患目前尚未导致故障发生，但需要及早加以分析以防范可能导致的危害。从近年来的统计分析来看，山火、冰害 导致的线路故障有增长的趋势，雷击故障仍是线路运行的主要故障之一， 在部分飑线风多发区域，风偏放电故障仍不时发生，大面积的雾霾天气对输电线路可能产生的影响也需要加以分析并予以防范。防止因线路故障导致的电网事故特别是大面积停电事故，依然是线路运维工作的重中之重。因此，需结合线路运行情况，分析主要故障的特点、机理及规律，并探讨相关的防治措施。 1故障类型
1.1山火
近年来，部分地区山火频发，对线路安全运行带来严重威胁。如南方电网在 2010-01—2010-03 期间220 kV 和500 kV 线路分别发生山火跳闸 68 条次和 60 条次，其中单相故障占比为 70.3%，山火引起的单相跳闸的重合闸成功率为 52%，而引起的多相跳闸的重合闸成功率仅为 36.7%。又如 2014 年1 月， 受干燥少雨气候影响，湖南、湖北、江西、四川、福建等地频发山火，500 kV 及以上电压的输电线路走廊共发生山火 223 起，造成线路跳闸或紧急停运达 67 条次，重合闸退出 63 条次，其中特高压直流线路走廊附近的一次山火状态如图 1 所示。各地输电线路山火故障频发的原因：1）随着电网的发展， 线路途经
植被茂密区域的数量增多；2）在冬季干燥季节和春季祭奠时节，由植被环境、气候和风俗引发的山火发生概率有所增加。
线路间隙在山火条件下的放电具有较大的分散性，主要是由于山火的温度、烟尘的浓度、烟火混合区的高度、烟尘颗粒的导电性等参数的分散性较大。目前对输电线路山火放电有多种机理分析模型，包括热游离模型、空气密度模型、电导率模型、流注型模型等[4-5]，上述模型大多从一个方面来分析山火放电的机理。实际上，山火放电往往是上述多种影响因素共同作用的结果。从国内外模拟山火放电的大量试验来看，山火高温导致了线路间隙中空气密度降低，而燃烧时会产生大量粒径在 0.2~5 μm 的烟尘颗粒，其主要成分包括有机碳、元素碳和钾离子等，烟尘颗粒导电率高，烟道在高电场的作用下易激发电子崩，而高温和空气密度的下降又促进了电子崩和流注的发展，使间隙的击穿电压下降， 导致线路间隙发生击穿。山火故障一般具有以下特点：
1)重合闸成功率低，输电线路发生跳闸时，重合闸时间一般约为 1 s，因山火高温和烟尘浓度会持续一定的时间，多在几十s以上，在这一时间段中线路间隙的绝缘强度大幅降低，因此线路运行电压或重合闸产生的操作过电压都可能将间隙再次击穿。如果火势掠过后烟尘变得稀薄，间隙绝缘强度可迅速自恢复，强送成功率较高。
2)山火放电距离较长，一般来说，空气间隙中的放电多发生在带电体与接地体的最短路径之间，但由于山火的火焰和烟尘形成的通道绝缘强度大幅降低，因此放电常不沿导线−杆塔间隙或绝缘子串发生，而是沿距离较长的烟火通道发生。
3)特定的气候、地理和植被环境确立了山火的发展趋势，若山火发生时的风力强，空气对流可大幅抬升火焰的高度和烈度，朝向线路的风向及顺风的坡地易促成贯通导线与地面的烟火通道，线下的乔木高度可减小间隙距离，芦苇、秸秆等燃烧的尘粒呈尖端状，在高电场中易畸变电场并激发放电， 这些都是影响山火放电发展趋势的重要因素。
针对山火故障，需要从通道规划、巡防、监测、预警、预判、应急运行等多种措施着手，减少山火对线路安全运行的影响。具体而言在如下 4 个方面：
1）在山火易发、多发通道内避免多条线路密集布置，减少山火引发多条线路同时跳闸的概率。
2）输电线路覆冰2）对山火易发段和危险点实行特巡和重点控制，对周边的易燃植物进行清理。
3）3）建立监测体系，及早发现，提前预警预判，当山火发生并蔓延时，通过专用仪器仪
表，量化测量火焰高度、火焰温度、烟尘粒子浓度等，分析放电发生的概率，为选择运行对策提供技术依据。
4）4）制定应对方案，结合山火状况和发展趋势，采取不同的应对方式。对仅有地表浅火焰、线路下无较高较密植被的山火且烟尘淡薄，线路可继续正常运行；对仅有地表浅火焰、线路下植被低矮、烟尘较浓的山火，直流线路可降压运行；对火焰较高、线路下有高密植被、易形成高浓度烟尘通道的山火，可主动转移负荷，改变运行方式。
1.2冰害
从 2005 年以来，冰雪灾害多次对电网安全运行造成重大影响，2006-01—2007-06，国网系统由覆冰造成 500 kV 线路跳闸 13 次，占总跳闸数的8.84%，覆冰造成 500 kV 线路非计划停运 4 次，占总停运次数的 11.11%。特别是 2008 年的大面积、持续性覆冰造成了输电线路大范围冰闪、舞动、倒塔、断线，据统计，国网系统由于覆冰引起 10~110 kV 线路倒塔 14 万多基，220 kV 及以上线路倒塔 1 500 多基，707 座变电站停运。近几年来，覆冰灾害多次袭扰电网，仍是影响电网安全运行的主要威胁之一。2014 年，受持续的低温雨雪天气影响， 重庆、湖南、湖北、江西等地有 211 条 35 kV 及以上输电线路出现覆冰，部
分线路发生冰闪、舞动， 有的线路出现了倒塔、断线等现象。
从冰闪机理来看，轻覆冰条件下绝缘子的闪络仍是冰污结合形成的闪络，与绝缘子表面积污、冰电导率等密切相关，常在融冰期间发生冰闪，其放电电弧沿绝缘子表面发展。调查表明不少线路覆冰前绝缘子表面已存一定污秽，覆冰过程中过冷却水的电导率与当时的大气环境状态和参数相关，影响冰闪特性的污秽实际上是表面已存污秽和覆冰过程中湿污沉降的叠加。冰层中的导电离子会向表面迁移，致使冰表面离子浓度最大，在融冰时则形成高电导率的水膜，从而降低冰闪电压。轻覆冰时的冰闪机理及过程与污闪相似，增大爬电距离和线路污秽的清扫是防止轻覆冰闪络的有效措施，如在塔头间隙尺寸允许时增加绝缘子片数和串长，在雨雪冰冻天气前清扫。重覆冰条件下绝缘子闪络与冰柱形状、冰凌桥接程度密切相关，其放电电弧沿冰柱及冰凌桥接面直接发展。一般来说，覆冰厚度随线路所处区域的海拔高度增加，而低温冰冻天气的持续时间是覆冰厚度的主要影响因素。为提高绝缘子冰闪电压，可采用不同伞径绝缘子间插的方式、采用V 型串和倒V 串等布置、双联串应增大串间距， 防止冰凌直接桥接，试验表明其 50％闪络电压得到了一定程度的提高。
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