山火对高压输 电线路安全运 行的危害

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高压输电线路不可避免会经过山火易发地区, 由山火造成的高压输电线路跳闸或停运, 已成为对高压输电线路安全运行的严重威胁。

山火的发生有明显的地域性和时间性。在干旱季节, 在人烟稀少且植被茂密的的山地或丘陵地区极易发生山火, 山火发生的原因有人为原因, 也有雷击或由于阳光强烈, 地面上的碎玻璃反光等自然因素。在某些地区, 某个时间段, 山火会成为对输电线路安全运行的主要危害。在中国的多数地区, 春季干旱少雨, 是山火多发时段。

例如, 2010年第一季度, 中国南方电网220kV及以上输电线路发生的故障跳闸中, 因山火引起的线路跳闸占跳闸总数的49%。2010年仅云南省昆明供电局所属输电线路发生山火66起, 造成110-500kV输电线路跳闸15次, 为避让山火, 线路被迫紧急停运20条次。2012年, 山火造成南方电网110kV及以上电压等级输电线路跳闸66次, 占线路全部跳闸总数的2.3%。由于山火引发的线路跳闸重合成功率较低, 且可能伴随着输电设备的损坏, 恢复送电困难, 对电网安全稳定运行影响巨大。

为弄清山火对高压输电线路外绝缘的危害机理及山火条件下输电线路空气间隙的放电特性, 很多研究机构做了大量模拟试验研究, 做出研究工作较多的国家有美国、加拿大、巴西、墨西哥等, 中国开展山火研究的高校有清华大学、武汉大学、中国科技大学等, 清华大学深圳研究生院和南方电网公司合作, 在昆明试验基地对于山火对空气间隙放电特性影响问题, 做了大量试验研究。国内外各研究机构对山火影响的模拟试验方法, 大同小异, 对燃烧物的模拟主要采用木材、树枝、甘蔗、或在木材垛上添加其他易燃植物, 以接近某地区真实植被情况, 在试验室内的试验也有采用油品做燃料的。放电间隙有采用棒-板电极、棒-棒电极、线-板电极等多种典型电极型式, 也有采用试验线段, 在导线下方燃起山火, 研究导线间隙对山火的放电特性。由于各研究单位采用的空气间隙类型不同, 模拟山火的燃料不同, 所得试验数据差异较大, 然而获得的影响规律是一致的, 那就是山火对空气间隙的耐受电压或放电电压有很大影响, 和正常空气间隙相比, 放电电压有大幅度降低, 最危险的情况是火焰很大, 直接贯通了空气间隙。

山火对于空气间隙放电特性的影响机理问题有很多研究, 获得的初步看法是, 火焰的高温、火焰造成的电子和离子浓度的增加、燃烧产生的灰烬、烟尘对电场的影响等因素都会造成空气间隙放电电压的降低。

无论是对于山火影响输电线路空气间隙的放电特性问题, 还是山火降低空气间隙放电电压的机理问题, 都还有很多问题值得深入研究。

由于高压输电线路会经过人迹罕见地区, 对山火的监测及报警问题极为重要, 为此中国电力部门采取了多种措施, 例如在山火易发地区架设摄像头进行实时监视, 或利用直升飞机或无人机对山火易发地段进行巡视, 发现火警除组织各种力量对山火紧急扑灭外, 还需对山火对输电线路的危害状态进行评估, 若情况紧急, 可在调度上采取措施, 直流线路可降压运行, 交流线路, 可对该线路停运, 使山火的危害降到最低程度。

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