山火引发输电线路间隙放电机理与击穿特性综述
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高压输电线路山火跳闸原因分析及对策在高温干燥的夏季,山火成为林区的常见灾害。
而高压输电线路往往是山火发生后跳闸的重要原因之一。
本文将对高压输电线路山火跳闸的原因进行分析,并提出相应的对策,以保障电力输送的稳定性和可靠性。
一、原因分析1.自然原因在林区山火频发季节,强烈的火势往往会导致附近树木燃烧,从而产生大量火星。
这些火星在风的作用下,可能会被吹到高压输电线路上,使绝缘子、导线等设备发生击穿或短路,导致线路跳闸。
2.设备老化高压输电线路经过长期运行后,设备如绝缘子、导线等会因老化而损坏,降低了其耐高温、抗火的能力,一旦遭遇山火引发火灾,设备很可能无法正常工作,从而导致线路跳闸。
3.人为原因有些山火是由于人为因素引起的,例如高压输电线路未经过绝缘子清洗、维护不到位、设备过载等现象,这些都可能为山火跳闸埋下隐患。
二、对策建议1.加强绝缘子清洗在山火频发季节,应该加强对高压输电线路绝缘子的清洗工作,及时清除附着在绝缘子表面的污垢和积灰,提高绝缘子的绝缘性能,降低因火星引发的线路跳闸风险。
2.定期检查设备对高压输电线路设备定期进行检查和维护,及时更换老化或损坏的绝缘子、导线等设备,确保设备处于良好状态,提高设备的抗火能力,降低线路跳闸的风险。
3.加强巡线巡视加强对高压输电线路的巡线巡视工作,及时发现线路存在的问题,如异物积聚、绝缘子损坏等情况,及时处理,避免这些问题引发山火跳闸事件。
4.加强员工培训对高压输电线路运维人员进行专业的培训,提高他们对设备抗火的认识和应对山火的能力,加强员工的安全意识和责任心,降低因人为原因引发的山火跳闸风险。
结语高压输电线路山火跳闸是一种常见的事故现象,为了降低这类事故的发生率,我们需要加强对高压输电线路的维护,提高设备的抗火性能,加强巡线巡视工作,加强员工的培训教育,共同努力保障电力输送的稳定性和可靠性,确保广大用户的用电安全。
希望通过我们的努力,减少高压输电线路山火跳闸事故的发生,为电力行业的发展保驾护航。
山火导致输电线路跳闸的原因分析及对策【摘要】本文介绍了山火导致输电线路跳闸的原因,并提出相应的防范措施,为相关人员提供参考。
【关键词】输电线路;山火;跳闸一、前言近几年,在我国大部分山区,输电线路跳闸多是因为山火引起的,高空架线不免要经过很多高山,气温的升高很容易引起火灾,跳闸不可避免。
电网的运行核心便是输电线路,但其火灾的抵抗能力不强,因此,找出山火导致输电线路跳闸的原因并及时解决,对于我国电网的正常运营非常重要。
二、山火引起的输电线路跳闸的原因据统计,2001年以来南方电网超高压输电线路因山火引发的跳闸事故共发生37起,严重影响电网的安全稳定运行,威胁到西电东送南通道的安全。
为此,超高压输电公司在输电线路防山火工作中投入了很大的人力、物力,做了大量细致的工作,如在山火频发季节发出关于预防山火导致线路跳闸的预警通知、要求各基层单位加强警惕,做好防止因山火导致线路跳闸的措施;2007年超高压输电公司还组织编写了输电线路防山火工作手册,用于指导基层单位开展防山火工作。
防山火工作近几年取得一定成效,但由于存在牵涉面多、现场工作难度大等一系列复杂问题,因此不可能一蹴而就,必须长期不懈的开展工作,才可能取得明显的成效。
本文通过对线路典型山火事故进行深入细致的分析,认真总结经验教训,为更好地开展防山火工作提出对策和建议。
1、山火跳闸类型线路山火跳闸通常是因为导线空气间隙被击穿或绝缘被损坏。
空气间隙的击穿通常有3种放电形式:导线对地面包含树木、建筑物等放电;导线对杆塔突出的塔材等放电;合成绝缘在高温下扭曲变形,绝缘性能下降导致线路跳闸。
据统计,在线路山火跳闸事故中:导线对地面放电引起的跳闸约占90%;线路对杆塔放电引起的约占9%;绝缘损坏引起的情况很少见。
下面针对引发线路山火跳闸的主要原因,即导线对地面放电的情况进行详细的分析。
2、山火引发导线对地放电原因分析山火引发的线路跳闸往往很难做定性的分析,因为现场通常被山火破坏,树木与导线的距离、树木高度等基础数据无法获得。
山火引起超高压输电线路跳闸的机理及防范分析摘要随着人们环保意识不断增强,线路走廊附近种植了越来越多的植被(有桉树、松树或绿化树等),但随着人类活动的加剧(清明祭祖、烧山垦荒等),线路走廊附近发生山火的可能性加大,这严重威胁线路安全。
关键词输电线路;山火;跳闸机理前言通过对近年来越来越严重的输电线路山火跳闸事故分析,从空气高温、高电导率的电子和离子、燃烧产生的灰烬三个方面对山火引起输电线路跳闸的机理进行探讨,并分析输电线路因山火跳闸的故障特点。
最后结合线路运维日常工作经验,提出从线路走廊规划、线路运维、检测、应急等方面进行输电线路防山火的措施,做到最大限度地预防山火、及时发现山火,尽量减小山火对线路安全运行的影响。
1山火引起输电线路跳闸机理分析(1)本文分析了近年来越来越严重的输电线路跳闸火灾事故,从空气高温、高导电性电子和离子、燃烧产生的灰分三个方面探讨了输电线路火灾跳闸火灾的机理,分析了输电线路火灾跳闸火灾的特点。
根据线路运行的日常工作经验,提出了线路走廊规划、线路运行、监控、应急响应等输电线路火灾的预防措施,从而最大限度地防止山火的发生,及时发现山火,减少山火对线路安全运行的影响。
根据气体密度与压力、温度的关系可知,气体密度随压力、温度的降低而减小,从而导致间隙内绝缘强度的降低。
气压主要与高度有关,气压基本上随高度的增加呈线性下降。
当山区附近发生山火时,可在短时间内大大提高空气温度,特别是火区以外的火焰温度可达1000~1100℃。
因此,山火的高温会大大降低绝缘力。
另一方面,由于大气中所含的水分会使自由电子产生负离子,抑制气体放电过程,导致空气湿度降低,从而降低空气的击穿电压。
(2)电子、离子的大量产生,引发了线路间隙放电机理。
气隙的放电特性与气隙中颗粒的类型和密度密切相关,流动是气隙放电的主要过程。
根据流动放电理论,空间电荷对流动前端电场的影响是引起电子雪崩的重要原因。
火焰燃烧过程中,可见光和紫外线辐射反映了电子的激发。
输电线路山火跳闸原因分析与对策摘要:山火作为影响输电线路安全运行的重要因素,易引发线路跳闸、造成线路故障。
随着山火事故的频繁发生,输电线路山火跳闸问题愈加受到社会重视。
本文即以输电线路山火跳闸为研究对象,分析了山火引发输电线路跳闸的主要原因,提出了有效预防输电线路山火跳闸的对策,以期促进输电线路的安全稳定运行。
关键词:输电线路;山火跳闸;原因分析;预防对策1.线路山火跳闸类型线路山火跳闸通常是因为导线空气间隙被击穿或绝缘子损坏。
空气间隙的击穿通常有2种放电形式:①导线对地面包含树木、建筑物等放电;②导线对杆塔突出的塔材、脚钉等放电;③合成绝缘子在高温下扭曲变形,绝缘性能下降导致线路跳闸。
据统计,在线路山火跳闸事故中:导线对地面放电引起的约占90%;导线对杆塔放电引起的约占9%;绝缘子损坏引起的情况很少见。
一般500kV线路的杆塔高度都在30m以上,只要清理好杆塔及其周围的植被,基本上可以避免后2种情况的出现。
2.输电线路山火跳闸的原因2.1温度升高且湿度不足温度升高且湿度不足是导致输电线路山火跳闸的重要原因。
通常情况下,线路间隙的击穿电压可同时受到两类因素的共同影响,即大气条件和海拔高度,前者包含环境中的温度值、湿度值等,其通过影响空气的密度大小、电子行程距离以及不同电子之间的相互碰撞过程等而改变原有的间隙击穿电压。
后者则是指输电线路架设的高度和气压,高度愈高,所属区域中空气的压强和密度即会逐步降低,最终引起间隙绝缘强度下降。
输电线路附近一旦发生山火,其空气的温度即可迅速提升,火焰温度可增至一千度,空气绝缘度降低,同时空气中的水分子形成负离子,湿度不足,空气击穿电压变小。
2.2单位面积内高大树木较多山火现象发生的首要两个条件即为可燃物和高温(或者明火),当两种条件具备,将会发生山火现象。
因此单位面积内高大树木较多变成为了山火现象引起输电线路跳闸的原因之一。
一般情况下根据输电线路的电压状况,距离地面的高度也有所不同。
高压输电线路山火跳闸原因分析及对策高压输电线路是现代社会不可或缺的重要设施,它承担着将发电厂产生的电能输送至各个城市和乡村的重要任务。
随着全球气候变化加剧,山火频发的情况也越来越严重,给高压输电线路带来了一定的安全隐患。
山火对高压输电线路造成的跳闸现象时有发生,这就需要我们深入分析山火跳闸的原因,并为此制定相应的对策,以保障输电线路的安全运行。
1. 山火热量直接影响导线温度山火在山林间蔓延时,熊熊烈焰会直接接触到高压输电线路的导线,导致导线温度急剧上升。
高温会引起导线膨胀,使得导线间距变小,从而导致导线之间发生短路,导致线路跳闸。
2. 火苗造成绝缘子破裂山火会引火烧毁高压输电线路上的绝缘子,使得绝缘子损坏,增加了输电线路的漏电流,从而导致了线路跳闸。
3. 火势导致输电塔倒塌山火会烧毁输电塔的钢材结构,使得输电塔失去了支撑力,进而导致输电塔倒塌,造成线路跳闸。
4. 烟雾影响光电保护装置山火时产生的大量烟雾会影响高压输电线路上的光电保护装置,使得光电保护装置失效,无法对线路故障作出及时的反应,造成了线路跳闸。
5. 火灾破坏了电缆和设备山火还将会对输电线路上的电缆和设备造成损害,从而影响输电线路的正常运行,引发线路跳闸。
1. 导线采用耐高温材料针对山火对高压输电线路导线的高温影响,可以考虑采用耐高温材料的导线,从而提高导线的抗高温能力,减少因高温引起的线路跳闸。
2. 增加绝缘子的防火措施3. 加固输电塔的耐火能力对于易受山火影响的高压输电塔,可以在设计时加强输电塔的耐火能力,采用防火材料,提高输电塔的抗火能力,从而减少输电塔倒塌造成的线路跳闸。
4. 加强光电保护装置的抗干扰能力5. 设备采用防火材料在输电线路上的设备选择防火材料,提高设备的抗火能力,减少山火对设备的损坏,保障输电线路的稳定运行,减少线路跳闸的发生。
山火对高压输电线路造成的跳闸问题是一个需要引起高度重视的安全隐患。
针对山火跳闸的原因,我们应采取相应的对策,从而确保高压输电线路的安全运行。
山火引起超高压输电线路跳闸的机理及防范分析山火对超高压输电线路的影响是一个备受关注的话题,山火可能引起输电线路的跳闸,造成电力系统的故障。
本文将探讨山火引起超高压输电线路跳闸的机理以及相应的防范措施。
一、机理分析1. 火势蔓延至输电线路山火在林区蔓延时,火势可能会接近或直接触及超高压输电线路。
高温的火焰会导致输电线路金属材料的膨胀,使得导线间距变短,甚至发生导线间短路,从而导致输电线路跳闸。
2. 火星飞溅引发树木燃烧在山火燃烧的过程中,可能会有火星飞溅至附近的树木上,引发树木燃烧。
树木燃烧产生的高温会影响到输电线路,使得导线绝缘层熔化甚至导致线路跳闸。
3. 烟雾影响线路绝缘山火产生的大量烟雾和灰尘可能会沉积在输电线路上,导致线路绝缘层受到污染或腐蚀。
绝缘受损将增加线路跳闸的概率。
二、防范分析1. 建立山火监测系统在林区周边建立山火监测系统,监测山火的蔓延情况并及时采取措施防止火势蔓延至输电线路。
2. 提高输电线路耐火性能提高输电线路的耐火性能,采用阻燃隔离材料、设置防火隔离带等措施,减少山火对输电线路的影响。
3. 加强绝缘检测和维护定期对输电线路的绝缘层进行检测和维护,清除积灰、防腐蚀处理等,确保线路绝缘状态良好,减少因烟雾污染引起的故障。
4. 制定应急预案针对山火引起的超高压输电线路跳闸,制定完善的应急预案,明确责任分工和处置流程,以便迅速响应和处理故障,降低事故损失。
5. 加强宣传和教育加强山火防控的宣传和教育工作,提高当地居民和相关人员的防火意识,共同保护好输电线路和电力系统的安全稳定。
通过对山火引起超高压输电线路跳闸的机理进行分析,以及相应的防范措施的探讨,能够更好地了解山火对电力系统的影响,有效预防和减少因山火引起的输电线路跳闸事故的发生。
希望电力部门和地方政府能够重视山火防控工作,保障电力系统的安全稳定运行。
湖北境内500kV输电线路山火跳闸原因分析及防治措施摘要:本文通过对湖北境内几次山火引起的500Kv跳闸事故进行分析,揭示山火导致超、特高压输电线路跳闸的原因和机理,从而总结防止山火的经验,行成符合湖北实际情况的防治办法,建立和完善因山火引起输电线路跳闸等事故的应急处理预案,最大限度的减少山火对超、特高压输电线路安全运行的危害。
关键词:山火;原因分析;防治措施近几年,湖北境内500Kv以上超高压输电线路数次出现因山火导致的跳闸事故,严重威胁输电线路安全稳定运行。
1、湖北境内线路山火发生的基本条件1.1 引起山火的可燃物通道内可燃物按易燃危害程度依次为:芦苇、稻草、麦秸、毛草、枯枝、凋落的树皮、苔藓等,其中以芦苇燃烧对输电线路的危害最大,在湖北地区发生的山火跳闸事故中,在现场,我们都或多或少的找到芦苇踪迹,这是因为芦苇是易燃物,其储碳、固碳能力超强,碳元素在空气中将使空气电导率升高,空气击穿电压大幅下降,同时芦苇含有大量的无机盐如KCL,在热游离现象下容易产生电离,同样使空气击穿电压下降,所以其往往燃烧火势大、温度高、持续时间长、破坏性大,所以输电线路通道下必须杜绝可燃物,尤其是芦苇,要坚决的给予清除。
1.2天气在其他因素具备的情况下,天气是发生山火的重要条件,有利于山火的天气主要为:高温、干燥、大风天气等。
在2013年冬季至2014年初,湖北省境内的跳闸事故频发,有利于山火的天气是客观因素,在此期间天气异常干燥,据气象部门统计,有连续57天鄂西北地区空气相对湿度不足40%,且伴有大风天气,因此该地区山火频发。
1.3 火源1.3.1 自然火源:自然火源是指自然现象,比如陨石坠落、雷击、枯枝落叶发酵生热产生的燃烧现象。
据经验,自然火源导致的山火机率较小。
1.3.2 人为火源:人为火源是山火发生的主要途径。
我们在对湖北境内500Kv线路山火跳闸事故分析中,发现所有的山火均是由人为引起,其中有4处为村民玩火引起,1处为焚烧秸秆,1处为清明节祭司亲人导致。
山火预警技术在输电线路的应用现状摘要:受到电力资源分布的影响,电力企业应借助输电线路满足不同区域用电需求。
但因国内地形地貌十分复杂,电力运输期间经常受到气候与自然环境等方面因素影响。
电力运输若发生中断势必会对用户正常供电产生影响,所以,有必要对山火预警技术应用展开详细分析。
关键词:山火预警输电线路应用前言:人们日常生活和电力能源密切相关,因此有必要确保电力供应稳定与安全。
但是当前国内电力输电线路难免会设在山林区域,若这一区域发生火灾,势必会对输电设备产生影响,进而导致线路瘫痪,影响用户用电。
基于此,有必要加强输电线路中山火预警技术应用研究。
1山火引起输电线路跳闸机理1.1.空气热游离山火发生期间,山火燃烧产生的火焰对输电线路产生的损伤相对较小,但因火灾引发的空气温度上升,进而使得输电线路四周空气温度不断上升,最终使得空气热游离带电粒子逐渐向上运动。
再者,在微粒受热与浓烟的作用下,分子间运动速度不断加快,空气绝缘性不断下降,因而使得空气间隙逐渐被击穿,输电线路借助空气和地面连接,最终导致放电情况产生。
1.1.局部空气密度下降山火发生期间,输电线路四周温度逐渐升高,分子间运动逐渐加快。
相邻分子间距不断增加,空气密度逐渐下降,因而使得输电线路四周有低压区出现。
地面同输电线路击穿电压构成导电进行连接,此时即可使输电线路跳闸对地放电几率不断增加。
1.1.导电率增加火灾发生期间,林木的燃烧将导致很多水分子受热蒸发。
水分子当中含有的导电离子埋藏在空气当中,因此会对空气绝缘性产生影响,最终使得输电线路与地面连通出现短路。
1.1.电场畸变植物燃烧期间经常会产生很多碳化颗粒与带电粒子,这些物质会漂浮在线路四周,遇到高温和空气电荷等方面影响,则会有流注放电等情况出现。
再者,植物燃烧还会导致输电线路周遭温度逐渐上升,空气当中电荷粒子快速游动,然后集聚成电弧,最终导致闪络跳闸情况出现。
2山火预警技术问题2.1山火预警数据限制当前,国内火山喷发数据测算仍然不具体,林火监测数据积累较少,很难找到火山喷发起点。
输电线路山火跳闸机理的模拟实验研究杨康;陈海翔;桑荣剑;张林鹤【摘要】High temperatureflame and smoke plume produced by burning wildfire can weaken the air insulation strength of overhead transmission lines greatly ,and may cause the discharge between the conductors or conductor to ground and hence the breakdown of the transmissionlines .The present study used the n‐heptane and wood crib fire sources to study the discharge of high voltage DC electrode in the steady burning flames .The temperature profiles and average resistances of the flames were measured and the breakdown voltages of gaps in different flames were obtained .The influence of flame parameters on the breakdown strength of gap was analyzed .The results show that ,high temperature of flame and flame conductivity are the most important factors on the decrease of breakdown strength of gap in fires . Additonaly , smoke particles also decrease the breakdown strength .%山火发生时植被燃烧产生的高温火焰及烟羽流使架空输电线路的空气绝缘性能大幅降低,可能引发导线之间或导线对地面间的击穿放电现象,导致输电线路发生跳闸事故。
高压输电线路山火跳闸机理分析及防范措施探讨万能;庄严;马超【摘要】输电线路通道附近的山火一直是威胁输电线路安全运行的重要隐患。
文章结合国网安徽省电力公司运行线路中发生的一起山火隐患,详细梳理了山火引发输电线路跳闸的机理以及对运行线路的影响,同时结合输电线路防山火运行经验,提出了防治山火跳闸的故障的措施,对输电线路防范山火跳闸故障发生具有一定的指导意义。
%The wildfires near transmission line channel have been an important hidden danger to threaten the safe operation of the transmission line .The paper has a detailed analysis of the mechanism of transmis - sion line tripping caused by wildfires and the effect on the transmission line with the happened risk of wild - fires on State Grid Anhui Electric Power Corporation .According to the operation experience of transmission line fire prevention, the prevention and control measures of wildfires tripping fault are put forward , having a certain guiding significance for the prevention of wildfires tripping fault of transmission lines .【期刊名称】《安徽电气工程职业技术学院学报》【年(卷),期】2016(021)001【总页数】3页(P70-72)【关键词】输电线路;山火;通道;跳闸【作者】万能;庄严;马超【作者单位】国网安徽省电力公司检修公司,安徽合肥 230001;安徽电气工程职业技术学院,安徽合肥 230022;国网淮南供电公司,安徽淮南 232007【正文语种】中文【中图分类】TM752+.5由于我国能源分布格局与电力生产需求的不对称,需要采用跨区输电线路把电能从发电厂输送到各负荷中心。
山火预警技术在输电线路的应用现状摘要:我国电力资源丰富,可满足人们日常的生产生活需求,但是,由于我国地域辽阔,而电力资源又大多集中在某一区域,这就导致了某些偏僻地区的用电困难,目前解决这一问题的主要途径就是建设输电线路,将电能运向全国各地。
在输电线路的架设过程中,又由于我国地形的复杂以及山火频发,对于电力的输送都带来了一定的影响。
所以,做好山火的预警工作对于输电线路安全使用具有重要作用。
关键词:应用现状;输电线路;山火预警1山火导致输电线路跳闸的机理在山火条件下,输电线路的击穿电压会明显降低,线路间隙绝缘强度的剧烈降低是火焰温度、电子和离子以及固体颗粒共同作用的结果。
输电线路在山火条件下发生闪络主要原因有以下几种:1.1空气热游离山火火焰直接接触到输电线路的可能性不大,但是火焰的温度高达1000~1177℃,空气在此温度下会出现热游离现象。
高温时,地面附近空气游离出带电粒子,导线表面在高温时游离出电子。
地面附近的电荷区随着火苗向高处发展,同时大量的浓烟和微粒会大大降低空气的绝缘性能,最终导致空气被击穿,输电线路对地放电。
1.2局部空气密度下降输电线路下方发生山火时,随着温度的升高空气密度将会大大降低。
输电线路周围的局部低气压,将降低导线一地间隙的击穿电压,导致空气易被击穿,输电线路对地放电。
1.3电导率增大发生森林火灾时,在燃烧的过程中,地面的灌木和乔木中蒸发出来的的水分夹杂着大量盐离子,以及烟尘微粒。
这些物质会大大降低空气的绝缘性能,导致空气易被击穿,输电线路对地放电。
1.4电场畸变,颗粒的触碰放电火焰中的带电电荷,能畸变周围的电场。
植被在燃烧时,大量碳化灰烬漂浮在强电场中。
带电颗粒在高温和空间电荷的共同作用下,加速流注放电的发展,火焰化学电离和热游离产生的电荷和导线附近以及颗粒触发流注放电产生的电荷逐渐聚集到放电通道形成电弧,导致空气被击穿。
2山火预警技术在输电线路的应用现状2.1卫星遥感技术的应用2.1.1NOAA/AVHRR监测林火N0AA卫星数据通常用于森林与草原中火灾的检测、火点的定位等工作中。
山火对空气间隙绝缘击穿特性影响试验研究
刘磊;杨宇航;徐会凯;张星海;吴驰;陈天翔
【期刊名称】《四川电力技术》
【年(卷),期】2022(45)1
【摘要】近年来,山火频发给电网安全稳定运行带来了巨大威胁。
山火会导致架空输电线路间隙绝缘强度显著下降,从而引发线路跳闸,造成线路出现停运等严重事故。
文中设计了“棒-棒”电极空气间隙放电模型,开展了“棒-棒”模型的空气间隙绝
缘击穿试验,研究了火焰、温度、烟雾对间隙绝缘的影响。
试验研究表明,火焰高度
和温度对间隙击穿特性影响较大,温度是影响间隙击穿特性的决定性因素。
所研究
数据可为输电线路预防山火跳闸事故提供参考。
【总页数】5页(P16-20)
【作者】刘磊;杨宇航;徐会凯;张星海;吴驰;陈天翔
【作者单位】成都理工大学核技术与自动化工程学院;重庆大学电气工程学院;国网
四川省电力公司力科学研究院
【正文语种】中文
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The Influence of Mountain Fire Disaster on the Stable Operation of Transmission LineXU Hua-jieQuanzhou Yixing Electric Power Engineering Construction Co.With the rapid development of our economy,the coverage of transmission lines in our country has become more,the transmission lines are not only long but also densely distributed. The linesand the weather conditions along the way are all more complex and easily affect the stablewe will analyze the characteristics of mountain fire disaster(上接第213页)也要注意发挥内部人才的工作积极性。
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火焰高度对输电线路间隙击穿特性的影响陈孝明;魏晗;阮羚;黄道春;黄俊杰;黎鹏;熊宇;阮江军;张亚飞【摘要】山火可使架空输电线路间隙的绝缘强度显著下降,可能引发线路跳闸,导致线路出现停运的严重事故.近年来,山火频发给电网的安全稳定运行带来了巨大威胁.利用木垛火模拟山火,开展了火焰高度对模拟输电线路间隙击穿特性的影响研究.研究表明,火焰高度对间隙的击穿特性影响较大,火焰高度与击穿电压之间具有二次函数关系.研究成果可为输电线路防山火跳闸提供一定的指导.【期刊名称】《中国电力》【年(卷),期】2015(048)007【总页数】5页(P134-138)【关键词】输电线路;山火;击穿特性;火焰高度;线路跳闸【作者】陈孝明;魏晗;阮羚;黄道春;黄俊杰;黎鹏;熊宇;阮江军;张亚飞【作者单位】国网湖北省电力公司电力科学研究院,湖北武汉 430077;武汉大学电气工程学院,湖北武汉 430072;国网湖北省电力公司电力科学研究院,湖北武汉430077;武汉大学电气工程学院,湖北武汉 430072;国网湖北省电力公司电力科学研究院,湖北武汉 430077;武汉大学电气工程学院,湖北武汉 430072;国网湖北省电力公司电力科学研究院,湖北武汉 430077;武汉大学电气工程学院,湖北武汉430072;武汉大学电气工程学院,湖北武汉 430072【正文语种】中文【中图分类】TM852能源资源和电力负荷中心分布的不均衡决定了中国电能输送具有跨区域、远距离的特点[1-2],而随着“西电东送”等超特高压长距离输电线路的大量建设,许多线路走廊不可避免地经过山林茂密且易发生山火的地区。
当线路走廊发生大面积山火时,山火所具有的高温、高电导率以及多颗粒等特性[3-8],使得线路间隙的绝缘强度大幅度下降,易引发线路在运行电压下跳闸,可能导致线路出现长时间停运的严重事故。
据统计,2001—2008年,南方电网超高压输电公司管辖的线路因山火引发跳闸事故有37次[9]。
山火对输电线路设备及外绝缘影响分析吴田;刘凯;刘庭;肖宾;彭勇【摘要】近年来输电线路附近发生的山火对输电线路的可靠运行造成了严重威胁.分析和总结国内外山火对输电线路设备和外绝缘影响的研究进展,探讨输电线路因火击穿机理;提出火焰温度、电导率和烟雾与灰烬共同促进放电发展导致线路间隙击穿的三因素模型;基于该3个因素加强线路附近植被的管理,可以提高山火条件下线路的运行可靠性.【期刊名称】《电力科学与技术学报》【年(卷),期】2013(028)003【总页数】7页(P83-89)【关键词】输电线路;山火;外绝缘;击穿机理【作者】吴田;刘凯;刘庭;肖宾;彭勇【作者单位】中国电力科学研究院武汉分院,湖北武汉430074;中国电力科学研究院武汉分院,湖北武汉430074;中国电力科学研究院武汉分院,湖北武汉430074;中国电力科学研究院武汉分院,湖北武汉430074;中国电力科学研究院武汉分院,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TM85近年来极端气候频繁出现,2008年冰灾造成严重的输电线路倒塌和覆冰闪络事故[1-2]并造成大量树木死亡干枯,导致2009年出现大量的山火事故.2010年初中国西南地区出现罕见的旱灾,造成云贵两省出现大量森林火灾,导致经过这些区域的输电线路频繁跳闸,严重影响了电力外送[3].2010年5月2日,1 000kV 晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程输电线路长南I线31~33号部分线路对下方山火放电,导致长南Ⅰ线C相故障跳闸[4-5].现有统计数据表明:极端天气下大规模爆发的山火严重影响输电线路运行的可靠性和电网的安全运行.随着中国电网的快速发展,特别是超特高压电网的建设,山火对电网的影响将越来越大,并且危害也将更为严重.当前,国内对输电线路在山火条件下绝缘特性方面的研究开展工作较少,在输电线路山火防治、山火条件下的控制与调度以及人员防护等方面都存在空白.笔者从输电线路因火击穿机理、绝缘特性等方面分析山火对输电线路外绝缘的影响,并结合山火特性和输电线路在山火条件下的电气特性,提出输电线路山火防治的技术措施.1 山火对输电线路影响的研究现状由于中国能源分布与负荷中心分布不平衡,电能生产后需经超、特高压输电线路远距离、大容量送到东部的负荷中心[6],而这些输电线路跨越大量的林区和农业区.输电线路走廊附近的植被发生火灾时,会威胁火灾区域的杆塔及导线设备以及外绝缘的安全.山火主要特性为高温、电导率(电子及离子)以及大量的灰烬与烟雾,这些因素会对输电线路的杆塔、导线、绝缘子以及导线与导线和地面之间的电气与机械特性造成一定影响.山火温度一般在600~2 000℃[7],火焰的高温对铁塔、导线和绝缘子的电气和机械性能造成明显影响.如:2006年某供电公司所辖1条220kV输电线路因人为燃烧废弃物导致塔材失去强度而变形倾倒事故[8].山火产生高温对导线的影响包括:导线因热膨胀而导致弧垂增大;导线在温度超过400℃以上就会失去部分弹性[9];并且火焰高温会加快导线老化,甚至张力过大时导线在山火下出现断线事故.韩国的Sung-Duck K等人[10]通过测量ACSR导线在火焰高温下铝、锌和钢等材料的张力负荷和伸展率来评估导线的老化特性,表明随着导线暴露在火焰中时间的增加,导线机械强度急剧下降,并且ACSR导线劣化后,拉伸负荷低于正常状态,另外,在高湿和高温条件下导线腐蚀加快.因而输电线路下方发生山火后,要加强导线的外观与机械性能检查,及时更换或修补缺陷导线,确保线路的运行安全.输电线路绝缘子在山火条件下电气与机械性能是线路可靠性的重要保障.韩国Se-Won H和Won-Kyo L分别研究了瓷与复合绝缘子在山火条件下的机械性能[11-12],Se-Won H[11]采用温控电炉研究瓷绝缘子在热冲击下的机械性能,当温度高于300℃时绝缘开始失效并且暴露在火焰中的时间越长失效概率越大,并且绝缘子采用水淬火后出现明显破裂和裂纹.而 Won-Kyo L[12]研究了600~820℃火焰对复合绝缘子机械性能、工频干闪电压和冲击闪络电压特性的影响,研究表明绝缘子的电气性能没有明显劣化.但绝缘子劣化与暴露在火焰中时间长短有关,Won-Kyo L试验时绝缘子暴露在火焰中的时间不到2min,而Se -Won H的试验时间持续10 min以上.在输电线路走廊运行维护过程中,一般都会加强杆塔附近植被的清除工作,避免山火造成塔材失去强度而造成倒塔事故,并且绝缘子很少暴露在火焰高温条件下,因而绝缘子在山火条件下失效的事故报道很少.山火对绝缘子的另外一个影响就是导致绝缘子表面的污秽量增加,有可能导致污闪的风险.山火存在明显的热对流,大量的灰烬以及碳化颗粒被送入空中,一部分进入输电线路的相地和相间间隙影响线路的外绝缘特性,另外一部分积聚在绝缘子表面形成积污,增加污闪的风险.Fonseca J R[13]测量绝缘子在甘蔗火后的积污特性,大部分地区绝缘子的ESSD(Equivalent Salt Deposit Density)并不明显,仅在某些线路上,ESDD达到了0.1 mg/cm2.而Fonseca J R认为绝缘子在甘蔗火条件下绝缘强度的下降可以通过相对空气密度公式来进行修正,绝缘子串附近的温度取120℃,不考虑气压影响后,绝缘子的闪络电压下降到正常条件下的75%,与绝缘子淋雨条件下的闪络电压相当.然而,山火在燃烧过程会产生大量的荷电的烟雾与灰烬,这些颗粒物在直流绝缘子上的集聚与沉降将更为严重;桉树和松树等挥发油含量较高的植被在燃烧过程中,除了产生灰烬外,还生成大量炭黑,由于吸附性较强,吸附到瓷或复合绝缘子表面,有可能降低绝缘子的自洁能力,还有可能导致复合绝缘子憎水性的丧失,增加了复合绝缘污闪的风险.植被含有大量的无机盐,其中碱金属盐和碱土金属盐因电离势低,在高温条件很容易产生热游离而增加火焰的电导率[14-17].Mphale K M 等人[16-17]对野火的电导率进行大量测量与分析工作,植被火焰的电导率与其含有的碱金属盐含量以及火焰的温度直接相关,碱金属盐含量越大和火焰温度越高,火焰电导率就越高.Uhm认为火焰中离子对放电的影响类似于流注,能为放电通道注入大量的电荷[18],而Wilson H A认为火焰中的电荷不能为电弧电流提供足够的电流,因而对放电发展的影响不大[19].Sukhnandan A研究了火焰电导率对导线表面和火焰头部电场的影响,结合流注发展所需场强随温度降低的关系,分析了火焰距离导线不同距离下,发生击穿所需要的火焰电导率[20].火焰中电子和离子,对山火中放电的影响类似于流注放电过程中通道内的空间电荷,畸变电场并为放电提供中子、电子和向放电通道内注入电荷等,因而山火电导率对放电发展具有重要影响.输电线路因火跳闸多数发生在线路档距中间[13],线路对地或植被净距较小等绝缘薄弱部位,因而输电线路的塔形、相间和相地距离对输电线路因火跳闸特性有较大影响[21-23].Fonseca J R对巴西输电线路因火跳闸事故进行了统计,138kV以下电压等级的输电线路主要发生相间击穿,而230kV以上电压等级的输电线路主要发生相地击穿,同一电压等级线路相间距离较小时,发生相间击穿的比例明显增加.中国的统计数据也表明110kV以下电压等级的输电线路在山火条件下主要为相间闪络,而220kV以上电压等级的线路主要为相地闪络.但是,在某些地区220和500kV输电线路因山火出现相间跳闸的比例非常高,则是山火强度大并且线路的相间距离相对较小(如同塔双回和紧凑型线路等).输电线路的塔形和导线布置决定了导线的相地和相间距离,而相地和相间距离对输电线路在山火条件下的绝缘特性有明显影响,韩国的Kim[21]和墨西哥 Robledo-Martinez[22]研究了导线的相间距离和导线布置对间隙绝缘性能的影响,并认为增大相间距离也可以有效增加输电线路在山火条件下的绝缘性能.2 输电线路在野火条件下的绝缘特性输电线路在野火条件下的相地与相间间隙绝缘发生剧烈下降而出现跳闸事故,并且重合闸常常失效而造成线路停运的严重事故.了解输电线路在野火条件下的绝缘特性,为输电线路的设计、运行维护以及山火条件下的紧急控制提供依据.在20世纪80年代,巴西、墨西哥和南非等国曾大面积种植甘蔗,农民燃烧甘蔗秸秆等造成输电线路出现大量跳闸事故[13,20,22].因而这些国家的研究者主要对甘蔗等农作物火导致输电线路相地间隙击穿特性进行了研究.而美国、加拿大以及韩国的研究者主要针对山火导致线路跳闸的特性进行了研究.Fonseca J R研究了1m的导体-导体和导体-板间隙在甘蔗叶火下的耐受电压为35kV,并根据该耐受电压水平提出了不同电压在农作物火下的线路绝缘设计要求.墨西哥的 Moreno[24]研究了3m导体-板间隙在不同温度与燃料火焰条件下的工频闪络电压,如表1所示.在无火条件下,间隙的绝缘强度随温度的升高而降低,说明温度是导致间隙绝缘强度下降的主要因素,然而相比汽油或酒精火,甘蔗秸秆或枝叶燃烧的温度并不比两者高,而在甘蔗秸秆火焰条件下,绝缘强度下降更明显,Moreno认为是甘蔗秸秆燃烧秸秆的作用,显然该观点并不全面,农作物含有大量的无机盐,这些无机盐将明显增大火焰中离子和电子的含量.表1 3m导体-板间隙在工频电压下的绝缘强度Table 1 Insulation strength of3mconductor-plane gap under AC power frequency voltage间隙条件击穿电压/(kV/cm)间隙条件击穿电压/(kV/cm)无火,t=15℃ 2.5 汽油火 1.0无火,t=100℃ 1.9 酒精火 0.8无火,t=120℃ 1.7 甘蔗杆叶火 0.5West和 MacMullam[25]采用两相试验线路,在线路下方摆放木柴燃烧,研究了导线-板间隙在火焰条件下的绝缘特性,研究结果为导线-导线间隙:65kV/m;导线-杆塔间隙:49.3kV/m.加拿大的Lanoie R和Mercure H P[26]采用对地高度13.7m,极间距离11.75m的极导线,极导线下方布置桉树,极导线对树木净距6.7m,2根极导线分别施加±450kV的直流电压,在树木燃烧过程中,当火焰距离导线1m时出现闪络.该研究据此采用33kV/m来设计直流输电线路在山火条件下的绝缘水平.含水分较高的树木可以视为导体,若除去树木后,间隙在山火条件下的击穿电压为67kV/m,美国电科院(EPRI)[24]采用2根长为76m、直径为4.22cm的导线,相间间隙为7.6m,相地间隙为10.7m,加压为495kV,在模拟线路中间布置3m×3m×4.9 m的木结构平台燃烧模仿山火,得到击穿水平为46.3kV/m.Lanoie R[26]结合试验视频和试验电压与泄漏电流之间关系的分析,火焰电阻Rf和电阻率ρf范围:50kΩ<Rf<1 000kΩ,70×103Ω·m<ρf<500×103Ω·m.美国电科院对交流导线-板间隙在火焰下,在试验初期泄漏电流主要为100μA的电容电流,随着火焰的逐渐增强,在临近击穿前,泄漏电流达到了2.3mA[27],说明山火火焰中的离子增加了线路间隙的导电率.而Mphale K M [19]对野火的测量也表明,植被燃烧过程产生的电荷明显增大了火焰的电子数量,电子的碰撞频率为1.0×1011 s-1,最大电子密度为5.061×109 cm-3.流注通道内正离子浓度约为1013 cm-3,先导通道内离子浓度为nn=2×1018 cm-3,电子浓度ne=4×1018 cm-3.说明火焰燃烧过程中的电荷密度远小于流注和先导通道内的电荷密度,因而把火焰完全作为导电体来分析输电线路因山火击穿并不科学.火羽是热对流体,随着火焰高度的增加,火焰中气体的温度降低,密度增大,因而绝缘强度随着高度的增加而逐渐恢复,特别是间隙被部分火焰桥接时,绝缘强度恢复比较明显,Lanoie[26]给出了火焰桥接不同比例间隙时的绝缘强度,当间隙完全被火焰覆盖时的绝缘强度约为正常条件下的1/7,并且随着火焰覆盖间隙比较的减小,绝缘强度逐渐恢复,因而提升导线对地高度或降低植被与火焰的高度是一种提高输电线路在山火条件下可靠性的有效手段.山火有2个最明显的特征:温度高和灰烬与烟雾多.火焰温度对间隙绝缘强度的影响是多方面的,颗粒对间隙绝缘强度的影响也是一个很重要的因素,Sadurski K J [28-29]研究了灰烬等对空气和火焰中的击穿特性的影响,在含有灰烬的火焰中,绝缘强度下降到7kV/m,并且当间隙中含有大量颗粒时,电极外形对放电电压的影响就不明显,不同电极的放电电压几乎相同,这也说明颗粒能触发放电,明显降低间隙的绝缘强度.3 输电线路因火跳闸机理根据气体放电理论,大气条件、空间电荷以及导电颗粒都会对电子崩和流注放电的发展造成影响.而火焰体的高温、因氧化反应和热游离产生的电荷以及烟雾与粒径较大的灰烬都会对输电线路间隙的绝缘强度造成明显影响.因而根据山火的温度、空间电荷和烟雾与灰烬等因素,提出不同模型.3.1 空气密度降低模型最初由 West和 Mcmullam[25]于1978年对长间隙的绝缘特性进行了研究,给出闪络电压与温度和湿度之间的关系为式中 H 为湿度校正系数;δ为相对空气密度;Vs为标准大气条件下的击穿电压;Vt为实际条件下的击穿电压.在山火条件下,空气密度对击穿电压的影响很明显,空气的相对密度确定:式中 P为以水银高度为单位的气压,mm;T为温度,℃.由于山火中湿度的影响不大,可以忽略湿度的影响,得到式(3)表明击穿电压与气压成正比,与温度成反比,温度越高,输电线路周围的相对空气密度越小,越有利于流注放电形成.3.2 颗粒触发闪络模型在山火过程中,除了产生大量的烟雾外,还有粒径较大的灰烬在热对流的作用下进入导线-导线和导线-地间隙.这些颗粒大部分为碳化的枝叶,具有较好的导电性,在火焰浮力作用下进入导线附近的强场区.这些导电颗粒一方面畸变电场、吸附电荷而触发放电,在火焰产生的高温和电荷作用下,增强了颗粒附近电场畸变的程度并降低了颗粒触发放电所需的场强,因而扩大了触发放电的范围.另外,这些颗粒与高压导线以及颗粒之间的放电相互吸引形成放电通道而短接大部分线路对地间隙而引发输电线路间隙被击穿.Sadurki(1977)最初对该现象进行了研究,试验表明当间隙长度整体被火焰覆盖时不会导致闪络,而当火焰覆盖了60%的间隙并且含有颗粒时则会导致闪络[29].Naidoo P[30]也进行了类似试验,研究了不同植被颗粒在间隙中不同位置时对间隙绝缘强度的影响,发现高介电常数或高电导率的材料和颗粒在靠近高压导体时击穿电压下降最为明显.3.3 电导率模型电导率模型表明间隙的绝缘强度受火焰中电子和离子影响,随火焰中电荷的增加击穿电压下降.火焰中电子的来源有2个方面:①植被在氧化反应过程中生成的 H3O +离子和CH3+[18],碳氢化合物在反应过程中生成电子和离子过程:②植被的碱金属和碱土金属离子,由于电离势低,在火焰的高温下发生热游离,当火焰中含有碱金属和碱土金属[S(g)]的热游离时遵循以下过程[13]:随着火焰温度的增加,火焰中的电子会明显增加,因而火焰的电导率会明显增加,Suknandan[20]通过计算认为,当火焰的电导率增大到一定程度时就会导致线路发生闪络.3.4 热游离模型热游离模型认为火焰导致空气产生明显的热游离,并且可视为导体,而火焰上方一部分烟雾区为绝缘体,而导线附近由于电晕放电等而存在一部分电荷区[31-32].实际上热游离模型也考虑了火焰中离子对放电的影响,但火焰中的离子主要来源于植被的氧化反应和碱金属盐的热游离.所以明确火焰中离子的来源对山火的防治具有重要的意义,利用该特性可以对线路附近易燃且含有丰富碱金属盐的植被进行清理与控制.4 分析与讨论山火是一种涉及气体、固体和等离子的多相体,其放电特性受火焰温度、电导率和导电颗粒等多种因素的影响.火焰电导率(离子数量)随温度的升高而增加[16-17].导线-地间隙下的电场分布、火焰的温度以及火焰电导率的分布特性如图1所示.根据气体放电常用的E/N 参数[33],虽然在距离导线较远的位置,电场强度减小,而温度升高导致气体密度减小,因而E/N 并没有发生明显减小,另外在场强较小的区域,火焰温度高,电导率高,能为放电发展提供中子、电子以及向流注通道提供大量的空间电荷,促进放电发展.图1 在山火条件下输电线路间隙的温度、电导率和电场分布特性Figure 1 Distribution characteristics of transmission line air gap under forest fire conditions火焰中的颗粒对放电的发展有促进作用,体现在3个方面:①颗粒附近电场的畸变,触发局部放电,进一步增加了空间的电荷;②火焰中的高温和离子增强了颗粒触发放电的能力,高温降低了颗粒触发放电所需要的电场,而离子增加了颗粒畸变电场的能力;③当颗粒吸附到导线附近时,颗粒与颗粒之间的放电形成颗粒链短接大部分间隙并增强剩余间隙的空间电场,进一步促进放电,最终导致间隙被击穿. 通过上述分析,山火的温度、电导率和灰烬等参数随植被的不同而存在较大的变化,因而在不同火灾现场和试验条件下,得到了不同的闪络特性与机理.以往的输电线路防山火技术措施没有考虑山火特性[31-32],若结合输电线路在山火条件下的绝缘特性以及植被的燃烧特性,可以采取技术措施:1)在山火多发地区采用耐热导线,避免导线在负荷和火焰高温条件下,弧垂过大而造成导线受损和对植被净距不够而出现跳闸事故;2)对于220kV以上线路提升导线高度;对于220kV以下的输电线路增加相间距离,在条件允许的情况下提升导线对地高度;3)在植被清理困难地区,种植高度不超过2m的不易燃烧的林木,并控制植被密度;4)对输电线路走廊附近的松柏和杉树以及高度在1m以上的茅草,要设法清理.5 结语笔者分析了山火对输电线路杆塔、导线、绝缘子、相地和相间绝缘特性的影响,探讨了山火防治的技术措施,得到结论:1)输电线路附近发生的山火可能导致铁塔强度降低而出现倒塌事故,导线在火焰高温的作用下则会加速老化、机械强度下降甚至出现断线的严重事故.2)无论是瓷绝缘子还是复合绝缘子在山火条件下,其机械性能不会出现明显劣化,但在长时间的山火条件下,绝缘子表面的积污会明显增加,因而山火后需要加强绝缘子表面污秽的检测与清扫.3)输电线路在山火条件下,绝缘水平发生剧烈下降,而跳闸的机理是火焰温度、电导率(空间电荷)以及烟雾与灰烬共同作用的结果,不同植被因这三方面的特性不同,线路在不同植被产生相同强度火焰下的绝缘特性也明显不同,利用该特性可加强线路附近植被的管理.参考文献:[1]胡毅.电网大面积冰灾分析及对策探讨[J].高电压技术,2008,34(2):215-219.HU Yi.Analysis and countermeasures discussion for large area icing accident on power grid[J].High Voltage Engineering,2008,34(2):215-219.[2]黄道春,刘云鹏,胡毅,等.超高压交流线路长串绝缘子的冰闪特性[J].高电压技术,2009,35(3):568-573.HUANG Dao-chun,LIU Yun-peng,HU Yi,et al.Icing flashover characteristics of EHV AC 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山火引发输电线路间隙放电机理与击穿
特性综述
摘要:输电线路受到山火的影响后,线路的绝缘强度显著降低,这是由于在
火焰高温影响下可以击穿线路,使得导电率显著提升,造成线路跳闸,进而威胁
电网安全,以上现象与发生山火存在直接关系,不加以干预会威胁群众的生命财
产安全。
本文从线路间隙放电的基本原理入手,讨论输电线路具备的击穿特性,
希望对相关研究带来帮助。
关键词:山火;输电线路;间隙放电机理;击穿特性
近年来我国多处林区电网受到山火威胁,进而出现大规模的间隙放电,当前
输电线路具有覆盖面广、线路通道长的特征,部分线路穿越茂密的林区。
如果在
这些地区的输电线路管理疏忽会暴露在山火之下,会出现跳闸或者绝缘强度降低
等情况,影响电力的正常输送,这就要求相关部门分析线路击穿特性和间隙放电
机理,以此提升防火能力。
一、线路间隙放电的基本原理
当前情况下,诸多电网设置在植被生长茂密的林区,所以受到山火的威胁性
更大,要求对山林地区的线路设置加强管理,明确线路击穿特点以及线路放电特
征的差异性。
从间隙放电的角度出发,山火击穿输电线路的状态具有不确定性,
所以需要建立相关模型。
当前线路间隙放电主要利用热游离模型、空气密度模型、颗粒触发模型和电导率模型,在全面构建模型的前提下对线路研究能够分析间隙
放电的有关要素,其中主要考虑到火焰温度、灰烬颗粒、电导率,以上三方面因
素会不同程度的影响绝缘强度,特定情况下线路会出现跳闸情况。
输电线路在大
气环境下可能会受到温度、湿度、气压以及其它因素的影响,比如温度升高、空
气密度下降或者气压下降会影响间隙绝缘强度,当线路间隙达到相关条件时,比
如电子吸附碰撞过程、电子自由形成空气密度都会产生不同影响。
通过上述要素
与击穿特性之间的关系分析,闪络电压主要受线路温度的影响,所以需要利用空气密度模型进行全面分析[1]。
二、输电线路具备的击穿特性
对于输电线路来说,其主要作用在于提供电力资源,比如满足城市、乡村等地区人们用电需求,不过近年来部分输电线路受到山火等因素的影响导致整条线路的运行效能不足,所以需要对输电线路的山火威胁进行防控,因地制宜的加强保护,其中包括以下措施:
(一)线路导电率
间隙放电的特性本质上取决于粒子总数、粒子密度和离子种类,处于正常大气状态下线路放电现象与流柱存在直接关系。
结合流注放电原理,前端电场和空间电荷也存在着密切关系,以上两个要素都对间隙击穿特性产生影响。
此外,火焰温度的上升也会增强电子水平,出现高强度的可见光辐射以及紫外线辐射,这是由于林区中含有大量纤维素,而火焰当中含有大量的电子和离子,因此会在客观上增加电导率。
间隙的放电特征和间隙之间的离子种类密度相关,其中流柱是放电的主要过程。
在火焰燃烧的过程中,紫外线辐射以及可见光能够体现出火焰分子,电子激发过程随着电子和离子的产生导致火焰在电场作用下容易出现放电和击穿。
从电荷主要来源的角度讲通常来讲,火焰平衡状态下如果含有碱金属盐,那么碱金属的热电离成为了电离主要来源,尽管含量极少,但是依然可以产生大量电子。
碱金属在植被无机盐成分下,钾盐占有较大比例,如果植被钾盐的质量分数达到3.4%,这些盐分会以离子或者有机结构结合的形式存在。
营养物质的循环证实当植被燃烧效率达到98%,钾盐当中的28%处于离解挥发状态。
从电荷影响的角度讲,植被燃烧过程中化学反应和碱金属热电离会产生大量电子。
由于火花放电电流比离子提供的电流大,火焰需要足够电压产生电子和离子,以此保证电弧发展[2]。
(二)火焰温度
受到火焰灼烧的影响,输电线路当中的部分碱土金属以及植被会迅速燃烧,
导致电荷影响显著。
究其原因,主要在于碱土金属受到热电力的作用出现电子能
量增加,导致当前电流密度的特性受到影响,所以说在保护输电线路的过程中需
要考虑到基本的电弧强度,火焰自身的导电特征也会受到外界电场的影响。
电气击穿与电压、温度、湿度等大气条件密切相关,这是由于大气压强、湿度、温度对空气密度以及电子自由行程产生影响,比如温度升高或者压强降低而
造成间隙绝缘强度下降。
近年来由于海拔升高造成间隙击穿电压下降成为研究热点。
相关人员对空气和间隙放电的关系进行了分析,利用空气密度模型证实在同
一空气间隙下闪络电压与温度密切相关,并且火焰中的气体密度会随着温度上升
而下降。
还有相关人员在高温状态下分析了雷电冲击,冲击电压与温度之间的关
系证实,在雷电冲击下随着间隙冲击电压温度的上升而下降,还要相关人员对空
气温度影响导电直流电晕特性进行分析,在零下15-40℃温度条件下,如果湿度
不变化,随着温度升高下调导线的起晕电压发现空气温度和起晕电压存在线性关系。
此外,在气压条件不变的情况下温度升高对放电影响体现在以下方面:其一,是增大电荷数量。
火焰高温能够促进电离与热电离碰撞,增加火焰当中带电粒子
数量;其二是电晕起始电压下降。
如果气体温度发生变化,密度也会随之变化,
导致电子平均自由行程发生改变。
高温状态下的电子在电场当中强度下降随着温
度升高以及空气密度下降,会导致电压以及电晕起始场强下降;其三,击穿电压
的极性效应。
当火焰温度较高时,击穿电压的极性效应十分明显。
处于正负极性
电压条件下,温度会对击穿电压以及起晕电压的影响存在差异[3]。
(三)颗粒影响
在击穿特性当中颗粒主要是受到介电常数和电导率的影响,如果把颗粒放置
到气态介质、液态介质、固态介质当中会导致电导率差异性较大,随之绝缘性也
会存在很大差异。
具体说来:部分颗粒自身导电性显著,所以更容易触发放电,
该情况下会降低间隙绝缘强度。
此外,颗粒自身的电导率以及介质常数需要符合
相关规律,在部分介质内部微小颗粒会触发放电,使得绝缘设施的绝缘强度迅速
下降[4]。
当固体液体和气体绝缘介质引入带有电导率的颗粒之后,介质的绝缘性会出
现明显变化,比如处于真空状态下容易触发放电。
从电场的畸变作用角度分析,
颗粒进入间隙之后会导致颗粒附近的电场形变,还会对附近的电荷吸附,进而触
发放电。
颗粒在电场中的荷电机理受到颗粒粒径的影响,如果半径大于0.5微米,那么电场和电起到主要作用;如果颗粒半径小于0.2微米,扩散荷电发挥主要作用;当数值处于0.2-0.5微米之间需要同时考虑,结合颗粒触发放电以及颗粒粒
径因素,山火当中的炭黑以及灰烬粒径普遍大于0.5微米。
结束语:
综上所述,在当前的电网建设过程中,架设输电线路需要避免山火隐患。
因
此在实践的过程中,必须考虑到线路间隙放电特征以及线路的击穿特征。
当地林
业部门需要采取多种措施减少山火发生与蔓延,以此保护林业资源,确保群众的
正常用电。
参考文献:
[1]林登旅.山火引发输电线路间隙放电机理与击穿特性综述[J].数字化用户,2018,24(10):68.
[2]杨旗,曾华荣,黄欢.基于BP神经网络的输电线路隐患预放电识别研究[J].电力大数据,2020,23(3):47-54.
[3]曾华荣,杨旗,马晓红,.输电线路树障隐患预放电特征模拟试验研究[J].电气技术,2020,21(8):93-97.
[4]李延龙,寸杰宏,杨尚玉,.无人机技术在输电线路电晕放电检测中的实
际应用[J].电工技术,2019,16(22):67-68,71.。