系統(tǒng)概述

我國(guó)的能源資源分布與用電負(fù)荷分布決定了發(fā)電中心遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，需要采用遠(yuǎn)距離輸電。隨著輸電線路走廊用地越來(lái)越緊張，許多輸電線路走廊經(jīng)常跨越植被茂密的山區(qū)和林區(qū)。山火蔓延至線路下方時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致線路相地或相間擊穿而引發(fā)跳閘事故。特別是每年清明時(shí)節(jié)，居民焚燒祭品引發(fā)山火而造成的跳閘事故尤為突出。隨著植樹(shù)造林、退耕還林及封山育林等政策的出臺(tái)，輸電線路走廊附近山區(qū)和林區(qū)的植被高度及密度顯著增加，進(jìn)一步加劇了山火對(duì)輸電線路的危害。

山火的主要特性為高溫、高電導(dǎo)率以及大量的灰燼與煙霧，這些特性嚴(yán)重影響輸電線路的桿塔、導(dǎo)線、絕緣子以及相間和相地之間間隙的電氣絕緣與機(jī)械性能。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，不同電壓等級(jí)的輸電線路都有可能發(fā)生山火引起的跳閘事故。2009--2011年，僅湖北電網(wǎng)因山火引發(fā)的500kV輸電線路跳閘事故就達(dá)到15起，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

山火引發(fā)線路故障的機(jī)理

架空輸電線路外絕緣以空氣作為絕緣介質(zhì)，受天氣條件(如風(fēng)、雨、雷電、雪等)影響，常發(fā)生絕緣失效引起的跳閘故障，這些故障一般發(fā)生在塔頭或絕緣子串等位置。但線路下方發(fā)生的山火卻會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線對(duì)樹(shù)木或?qū)Φ胤烹姸l。極端高溫和干旱天氣條件下，森林易發(fā)生大面積山火。當(dāng)線路下方出現(xiàn)山火時(shí),線路相地或相間間隙就會(huì)發(fā)生擊穿，特別是山火經(jīng)過(guò)多回線路共用的走廊時(shí)有可能引發(fā)多條線路跳閘，導(dǎo)致大面積停電事故。

對(duì)于山火引發(fā)跳閘故障的機(jī)理，普遍認(rèn)為:輸電線路下發(fā)生山火后，由于山火燃燒的熱空氣向上運(yùn)動(dòng)，周?chē)睦淇諝怆S之不斷補(bǔ)充而形成對(duì)流;而這些燃燒的熱空氣中含有的導(dǎo)電物質(zhì)也隨之向上運(yùn)動(dòng)，熱游離的空氣在上升過(guò)程中逐步地去游離，在導(dǎo)線與地面間產(chǎn)生大量的電荷;煙霧在不斷升騰的過(guò)程中造成空氣間隙小于線路工頻電壓閃絡(luò)的最小間隙時(shí)，就極有可能發(fā)生空氣間隙被擊穿，導(dǎo)致線路跳閘。

在初始階段，如果能及時(shí)發(fā)現(xiàn)山火并采取有效措施撲火，就不會(huì)引發(fā)大面積火災(zāi)。所以防山火預(yù)警就顯得尤為重要。針對(duì)山火重災(zāi)區(qū)的輸電線路通道上安裝武漢風(fēng)河智能電力防山火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)裝置（FH-900M輸電線路防山火監(jiān)測(cè)裝置），包含紅外雙光譜采集模塊、傳輸模塊、監(jiān)測(cè)模塊、主控模塊和監(jiān)控終端，采集模塊包含傳感器和攝像機(jī)。在監(jiān)測(cè)到超過(guò)設(shè)定熱幅值時(shí)，具備報(bào)警功能。可實(shí)時(shí)探測(cè)煙霧、明火等，在火苗出現(xiàn)的第一時(shí)間，通過(guò)紅外攝像前端采集的數(shù)據(jù)回傳，告警，將線路“火情”及時(shí)、直觀的展現(xiàn)，有利于運(yùn)維人員實(shí)時(shí)預(yù)警火情、確定山火地點(diǎn)，極大的提高了山火的防控效率。