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摘要：目前电网已经成为社会经济发展的重要基础和能源保障，以大电网、大容量为标准的电网实现了电力系统的规模化和高效化，但是大容量、长距离的输电线路跨越林区的概率增大，由山火引起的输电线路跳闸对电力系统安全稳定运行的影响也不断增大。本文分析了山火的成因和山火对于输电线路绝缘的影响，分析了输电线路山火故障产生的原因，阐述了500kV输电线路山火预警及监测的方法，研究了电网优化运行在防山火中的应用，给出了500kV输电线路山火事故应急体系，为电网公司快速、准确的应对输电线路山火事故提供了思路。
关键词：山火防治；500kV输电线路；电力系统
1.绪论
近年来随着我国退耕还林政策的实施，封山育林保护森林资源，使得森林面积不断增加，也为山火的爆发提供了条件。同时在全球气候变暖的趋势下，高温干燥等极端天气越来越频繁，增加了山火爆发的可能性。现阶段，随着电力系统建设飞速发展，电网覆盖范围越来越大，更多的输电线路跨越林区，特别是随着西南地区水电的开发，越来越多的水电输电线路需要跨越山地林区。如果输电线附近发生山火会导致输电线路跳闸导致停电故障，如果区域内多条主干线路同时因山火跳闸就会对电网的安全运行造成威胁，严重时会导致电力系统解列运行和大规模停电事故[1]。为了减少电力系统安全运行的风险，防治山火造成的输大规模电力系统故障，需要对山火的成因和防治措施进行分析。
2.山火成因及其对500kV输电线路的影响
可燃物和火源是山火发生的必备条件，火险天气则增加了山火发生的可能性不，扩展了山火的蔓延范围。春季是山火多发的季节，我国大部分地区气温回升并受到强暖低压影响，气温逐渐攀升，湿度降低，植物蒸发作用增强，土壤中水分蒸发增加，导致地标枯枝、落叶和草本植物干燥异常，为山火爆发提供了有力条件。在山地林区东南迎风面，暖湿气流受山脉影响逐渐抬升，温度降低，空气中的水蒸气饱和形成云、雾或者降雨滞留在山地迎风面，但在山地背风面，气流顺山势下降温度逐渐升高，但空气中的水汽却被滞留在山地迎风面，形成干燥的“焚风”，增加了山火发生的可能性。另外，春耕烧荒，清明扫墓祭祖燃，节日烧烟花爆竹都为山火爆发提供了火源。
山火对输电线路的影响主要在于对输电线路绝缘的破坏导致输电线路局部放电，线路跳闸和重合闸失败[2]。500kV输电线路作为区域内的主干线路，输电距离长，电压等级高，输电容量大，极易受到山火影响。山火引起的跳闸主要是线路接地放电或者绝缘子污秽引起的闪络。随着海拔的上升，气压降低，空气击穿电压减小。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆山火火焰温度能够达到1000摄氏度以上，输电线路空气受山火影响迅速升温，空气中分子动能增大，空气分子运动加快，在相同电场条件下，电子的自由程增大，更容易发生撞击游离形成电子崩，空气的击穿电压进一步降低，导致绝缘击穿。山火发生时产生大量的浓烟，烟尘在空气中扩散降低空气的介电常数，烟尘于空气中的自由电子结合，导致电子崩的发生。另外烟尘中的焦油会污染绝缘子导致绝缘子闪络，造成跳闸事故。
山火导致输电线路跳闸后在很短的时间内保护装置会进行自动重合闸，重合闸时会产生高于正常输电电压的操作电压，但此时山火没有被熄灭，空气的绝缘能力较弱，绝缘子的污垢也没有清除，很容易再次发生绝缘击穿，导致重合闸失败，线路断电。
3.500kV输电线路山火预警及监测
输电线里的火灾监测是预防山火导致的输电事故的重要环节。对山火的预警和监控一般采用输电线里火灾监测网络和卫星红外遥感技术进行火灾监测和报警[3]。输电线路火灾监测网络通过二氧化碳传感器和视频监测设备对输电线路上的火情进行实时监控。这种方法需要安装大量的传感器和视频监测设备，设备又大部分分布在山地林区，交通不便，安装和维护成本都很高。卫星红外遥感技术通过卫星红外成像技术，采集NOAA卫星等极轨卫星数据进行高温点识别，并将识别到的高温点与地理信息系统的具体坐标结合起来，如果高温点坐标与输电线路坐标接近则说明输电线路附近有火灾隐患或者已经存在火情，系统自动发出警报。采用卫星红外遥感技术监测范围大，自动化程度高，但是受制于红外成像技术的识别能力和天空云层的遮挡作用，识别精度不如视频监控设备。
4.电网优化运行在防山火中的应用
当500kV输电走廊发生火灾时，电力系统的调度部门需要根据现场火情启动备用电源，增加电厂出力，减小500KV输电线路的输送容量，必要时需要将输电线路切除，减小山火对整个地区电力系统安全稳定运行的影响。电力系统电源出力的变化会导致系统内部的潮流分布发生变化。电网山火事故的优化运行就是对输电线路发生故障之后电源出力和电网潮流的优化。电网山火事故的优化运行首先要保证输电线路故障切除后系统内部的功率平衡，这需要增加其它电源的出力。其次电网潮流发生变化后，要保证线路潮流不超过设计容量，这决定了区域内电源出力增加的上限。最后，系统出力的调整要在尽量短的时间内完成以减少电力系统的电压和频率波动，优先提高水力发电机组，燃气轮机发电机组等小惯性机组的出力，之后逐渐提高火力发电机组出力。
5. 500kV输电线路山火事故应急体系
要降低山火对500kV供电线路和区域电力系统安全稳定运行的影响需要建立500kV输电线路山火故障应急体系。山火故障应急体系借助输电线路山火预警和监测系统信息，设计制度化的应急管理方案，迅速准确的应对输电线路合闸失败带来的大面积停电时间，减少停电损失，保证电力系统安全稳定运行，降低山火对输电线路设备的损害。对于输电线路山火的处理应该以预防为主，及时清理输电走廊附近的林地进行砍伐，保证输电线路附近道路通畅，做好山区林地防火宣传工作。巡线部门需要对输电线路进行及时监测，根据气象条件预测火情发生的概率，结合视频监控和红外遥感技术对输电走廊附近林区的火情进行监控，在火情多发季节加强林区输电走廊的巡线工作。如果输电线路附近发生火情，要及时向火灾管理部门和电网调度部门上报火情进展和输电线路受损情况，积极协助灭火。电力系统调度部门要准备输电线路山火事故应急预案，成立山火事故应急小组，进行山火事故应急演练，模拟山火故障下，电力系统调度方案的可行性。
6.总结
本文对电网的山火防治和优化进行了研究，随着电网规模的扩大和森林覆盖面积的增加，山火对电力系统安全运行的影响会越来越大。目前对于输电线路特别是最为地区主干网的500kV输电线路山火数据的统计仍然不足，红外监测系统在云层较厚的情况下不能很好识别山火，对于山火造成的输电线路绝缘击穿机理研究不够深入，这都是未来电网山火防治和优化领域的亟待研究的问题。
参考文献
[1]袁正,田志刚.输电线路防止山火的探讨[J].湖南电力,2005,25(3):61-62.
[2]胡湘,陆佳政,曾祥君,等.输电线路山火跳闸原因分析及其防治措施探讨[J].电力科学与技术学报,2010,25(2):73-78.
[3]李享.浅议输电线路防山火故障措施[J].中国电力教育,2009,S1:240.
论文作者:孙红江
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/13
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