输电线路山火防治技术及其在湖南电网的应用

吴传平，陆佳政，刘毓，杨莉

(国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南 长沙410007)

近年来，受人民生活习俗(如扫墓、烧荒、烧秸秆等)和当时天气(如连续干旱少雨)影响，国内南方地区森林火灾频发。而输电线路经常跨越山火易发地段，若山火发生在输电线路附近，山火产生的污秽或引起的空气放电将导致输电线路跳闸，严重影响电网的安全稳定运行〔1〕。2005年至2010年，湖南电网220 kV 线路共发生34 起山火跳闸事故。2009年2月中旬，湖南电网发生500 kV线路跳闸3 次，均为山火造成;220 kV 输电线路跳闸14 次，其中山火造成的跳闸为9 次。山火已成为湖南电网除冰冻和雷击外造成线路跳闸次数最多的灾害〔2〕。

本文提出输电线路山火防治技术体系，涵盖输电线路山火预测技术、监测技术与应急处置技术。研制的山火监测系统和山火防治装备在湖南电网成功应用，应用效果良好。

1 输电线路山火防治技术体系的构建

山火预测、监测和应急处置全方位的输电线路山火防治体系如图1 所示。防治技术体系由输电线路山火预测技术、监测技术和应急处置技术三部分组成。山火预测技术提前预测出未来3 天或7 天山火发生情况，相关运维单位可提前在山火重点区域做好防山火措施;通过山火监测技术可监测到输电线路附近的山火并定位火点，发出告警信息，运维单位人员可立即赶赴山火现场，确定火点位置和火势情况;利用山火应急处置技术可对初发小范围山火进行扑救灭火，避免山火蔓延扩大，危及线路运行，对于超出扑救能力的大范围山火，可及时改变线路运行方式，确保电网运行稳定。

图1 输电线路山火防治技术体系结构图

2 输电线路山火预测技术

通过总结湖南历史山火发生的规律，提出了湖南省输电线路山火预报的“四要素预报方法”，即通过判断如下4 个因子进行预报:

1)工农业生产生活因素。湖南省山火发生时间段主要集中在春节、春耕、清明、中元(农历七月十五)、秋收、秋后烧荒6 个时间段。因此，在此6 个时间段应重点防范，尤其是2月份、3月份。

2)气象因素。山火发生同当时的温度、湿度、风速等气象因素有密切关系。发生山火时，湖南省的气象条件一般呈现出温度高、湿度较小的特点，一般在14 时的湿度低于30%，气温高于15℃。具体应结合山火发生与气象条件的影响规律，根据各地区山火发生的典型气象因素阈值，开展各地区的山火预报。

3)卫星热点监测结果。通过分析卫星红外遥感数据知，当湖南省内卫星热点总数已经达50 个以上时，在合适的气象条件下，未来发生电网大面积山火的可能性非常大。

4)地形因素。植被覆盖丰富区、工农业生产密集区、坟场集中地等地形的山火发生概率大。

当满足上述4 个条件时，山火对电网的威胁急剧增大，需要加强戒备。

3 输电线路山火监测监测技术

基于卫星红外数据〔3〕，开发了输电线路山火监测系统，原理结构如图2 所示。该系统由卫星接收装置、前端接收服务器、后端应用服务器和山火预警服务器组成。卫星通过红外遥感传感器获取地面温度数据，发送给地面卫星接收装置。卫星接收装置将数据传输给数据处理服务器，进行图片预处理，再将图片传输给后端火点判识与预警服务器，进行火点的判识与线路告警计算。最后将监测与预警信息发布给输电线路运行维护单位，进行山火应急处置。

图2 输电线路山火监测系统原理图

通过卫星数据判别出火点后，将火点经纬度与输电线路杆塔位置进行距离计算，判别是否形成山火告警，若有告警，则将告警信息通过信息发布平台及时告知运维单位。线路告警判别模型为(d为火点与杆塔距离):

4 输电线路山火应急处置技术

长期以来，因缺乏有效的山火应急处置装备和技术，输电线路在遭遇山火时，即使运维人员在现场值守，仍无法阻止山火烧至线路致使跳闸。为了提高输电线路运维人员处理山火的能力，研发了适用于输电线路山火灭火的灭火液和高压细水雾灭火装备，可对输电线路初发小范围山火进行灭火，防治山火扩大。

灭火液工作原理如图3 所示。灭火液遇热分解产生大量的氨气、二氧化碳和水蒸气，带走大量的热量并隔绝空气，迅速降温，并在燃烧物表面形成致密盐层，提高燃点，从根本上阻止复燃，能满足输电线路山火迅速降温和防复燃的要求。

便携式高压细水雾灭火器则利用高压水泵将灭火液和水的混合液通过细水雾喷头后产生的细小雾滴进行灭火，雾滴平均直径小于Φ1 mm，表面积大和空间分布密度高，遇火焰高温后迅速汽化膨胀，使保护区的氧浓度大为降低，通过吸收大量热量，具有很强的汽化降温作用，达到迅速灭火的目的，且耗水量低，同时配合降温防复燃灭火液，可以成倍提高灭火效果，防止复燃。

图3 灭火液工作原理示意图

5 应用效果

2013年3月上旬，湖南地区气温迅速攀升至20 ℃以上，受前期连续阴雨天气影响，春耕烧荒活动集中在此时间进行。

3月3日，利用输电线路山火预测方法，提前发布了“全省天气晴好，气温较高，春耕生产即将开始，全省输电线路将发生较大范围山火”的中期预报。3月4日及时发布了“山火蓝色告警”(火点数50—100 个)的短期预报，3月5—7日均发布了“山火黄色告警”(火点数100—300 个)的短期预报，并指出了湘中及以南地区为重点关注地区。预报结论与实际山火发生情况非常吻合，有力指导了湖南电网线路运维人员开展防山火工作。

2013年3月4—9日，通过输电线路山火监测系统监测到湖南省山火火点总数达874 个，一级告警火点65 个，其中56 处一级告警火点均经现场人员查勘得到证实。该系统为现场运行维护人员准确、快速发现线路山火提供了重要手段。3月6日监测系统画面如图4 所示。

2013年3月至8月，利用高效灭火液和高压细水雾灭火装备，累计扑灭了40 余起严重威胁输电线路安全的山火，有效地保证了耒烟线、耒真线等输电线路的安全稳定运行。

应用结果表明，输电线路山火防治技术能有效提高输电线路抵御山火灾害的能力，提高输电线路运行的安全可靠性。

6 结束语

文中提出了输电线路山火预测、监测与应急处置于一体的输电线路山火防治技术体系，并介绍了山火预测技术、山火监测技术和山火应急处置技术的内涵，研发了相应的系统和装备，成功进行了整体技术的应用。应用结果表明，输电线路山火防治技术能有效提高输电线路抵御山火灾害能力，提高线路运行安全性和可靠性。

〔1〕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．

〔2〕王正纲，李宁，张明敏． 山火对湖南电网运行影响及应对措施〔J〕． 湖南电力，2012，32(1):33-35．

〔3〕杨珊荣，李虎，余涛，等． 基于MODIS 的秸秆焚烧火点识别原理及算法IDL 实现〔J〕． 遥感应用． 2009(2):91-97．