摘 要

本文从电线路热故障诱导植被燃烧形成山火的角度要素出发，分别针对输电线路自身特性、外界环境分布差异性、山火形态特征进行研究，结合输电线路引燃山火的典型案例，分析输电线路热故障机理和植被燃烧的特征规律并制定防治山火的有效方案。

针对高压输电线路因热故障产生炽热熔滴引燃地表生物质而滋生森林火灾的现象，通过设计炽热熔滴诱导植被燃烧实验平台定性定量分析植被各空间位置温度场、植被燃烧温度与质量随时间变化，并建立数据图像，结合燃烧发展规律，推演出地表植被燃烧的特性和机理。结果表明，植被燃烧遵循火灾燃烧的基本过程，呈现水平、垂直空间位置上的规律性变化。植被燃烧过程中六个时间段内质量损失分别为：103.2g、20.1g、11g、10.5g、9.8g、9.3g，平均温度差分别为73.77℃、70.22℃、28.49℃、16.53℃、1.30℃、5.05℃。初期燃烧阶段植被的温度、质量变化较小且不明显，充分燃烧阶段植被的温度、质量变化较大且明显。整个燃烧过程植被的质量变化是逐渐减小，而温度变化先减之后有微小波动，质量损失与平均温度差之比受自身燃烧特性和外界环境条件的共同作用存在差异性。

关键词：输电线路；植被燃烧；山火；温度场；质量损失

Abstract

This article from the hot electric circuit fault induced vegetation elements form the Angle of the fire burning, its own characteristics respectively for transmission line, the external environment difference, fires to study the morphological characteristics, combined with the typical cases of transmission line of fire ignition and heat transmission line fault mechanism analysis and vegetation burning characteristics of law and to formulate effective scheme of fire prevention.

For high voltage transmission line fault produce hot melt drip with heat ignition ground biomass, and the phenomenon of forest fire, by designing induced vegetation burning hot melt drip qualitative quantitative analysis of the experimental platform for the space temperature field, combustion temperature of vegetation and quality change over time, and establish the image data, combined with the combustion law of development, characteristics and mechanism of burning out the surface vegetation. The results show that the vegetation combustion follows the basic process of fire combustion and shows regular changes in horizontal and vertical space. In the process of vegetation combustion, the mass loss in six time periods is 103.2g, 20.1g, 11g, 10.5g, 9.8g and 9.3g, respectively. The average temperature difference is 73.77℃, 70.22℃, 28.49℃, 16.53℃, 1.30℃ and 5.05℃, respectively. In the initial stage of combustion, the temperature and mass of vegetation change little and not obviously, while in the full combustion stage, the temperature and mass of vegetation change greatly and obviously. During the whole combustion process, the mass change of vegetation decreases gradually, while the temperature change decreases first and then slightly fluctuates. The ratio of mass loss to average temperature difference is different due to the combination of self-combustion characteristics and external environmental conditions.

Key words:Transmission line ;Vegetation combustion ;Wildfires ;Temperature field ; Mass loss

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 研究意义 1

1.2 相关研究综述 2

1.2.1 国内研究综述 2

1.2.2 国外研究综述 3

1.3 研究内容和技术路线 3

1.3.1 研究内容 3

1.3.2 研究技术路线 6

第二章 输电线路特性及环境特征 7

2.1 输电线路走廊气候特征 7

2.2 输电线路走廊植被特征 8

2.3 输电线路本体特征 9

2.3.1 输电线路材料及选型 9

2.3.2 输电线路热故障 10

第三章 典型事故案例分析 11

3.1 事故简介概况 11

3.1.1 地理位置概况 12

3.1.2 森林火灾概况 12

3.1.3 凉山州森林火灾主要特点 13

3.2 原因分析 15

3.3 防治对策 16

第四章 输电线路热故障引燃地表植被实验 18

4.1 输电线热故障引燃植被实验平台原理及搭建 18

4.1.1 实验目的 18

4.1.2 实验原理 18

4.1.3 实验仪器 19

4.1.4 实验平台搭建 20

4.2 实验平台的测试及结果 24

4.2.1 植被内部垂直温度的燃烧特性 24

4.2.2 植被内部水平温度的燃烧特性 26

4.2.3 植被外表面垂直温度的燃烧特性 27

4.2.4 植被各空间位置的燃烧特性 28

4.2.5 植被质量变化的燃烧特性 31

4.3 本章小节 33

第五章 结论与展望 34

5.1 结论 34

5.2 展望 35

参考文献 36

致 谢 38

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景

随着我国工业化进程的推进，电力产业已日益成为国民支柱产业，输电系统是电力系统中最重要的组成部分之一，承担着电能输送的重则，是关系国计民生的“生命线”，它在输送能源的同时又很脆弱，任何外力破坏都可能造成大面积停电甚至电网瓦解^[1]。由于高压输电线路输电距离远，分布范围广，控制目标复杂，所经过的区域又有非常复杂的地理环境和自然环境，线路走廊遭受自然灾害的概率较大，目前影响线路输送安全稳定运行的自然灾害包括：雷击、鸟害、污闪、覆冰等。从统计数据得知，由于极端天气影响，以及春耕烧荒、上坟祭祀等风俗盛行，导致输电线路走廊的山火频发，跳闸事故逐年递增^[2]。

据不完全统计，2001-2008年10月南方电网超高压输电公司所辖输电线路发生了37次山火故障；2010年第1季度,南方电网220 kV及以上电压等级输电线路发生故障跳闸262次，因山火引发的线路跳闸128次，占线路总跳闸次数的48.9%^[3]；2010年入汛前，昆明供电局输电线路附近发生山火66起，造成110~500 kV线路跳闸15条次，为避让山火，线路被迫紧急停运20条次，严重威胁“西电东送”通道的安全^[4]。2014年春季，受山火影响，国家电网公司220 kV以上线路有47条次紧急停运、17条次降压运行、213条次退出重合闸^[5]。可见山火严重危害了电网的安全稳定运行，同时输电线路故障又会引发山火等重大自然灾害^[6]。

1.1.2 研究意义

目前高压输电线路和植被类型地表火的研究仅限于两者的分开单独研究，对于两者关联的研究仅限于植被类型地表火和树冠火等山火诱发高压输电线路跳闸和解序。而对于逆向的高压输电线路因热故障诱发山火少有涉及，但这一现象在实际智能电网的运行维护中并未少见。针对高压输电线路实际运行中频繁出现的热故障现象，在输电导线下方放置原始林地采集的典型地表植被，通过使用设计的炽热熔滴诱导植被燃烧，结合山火燃烧的基本过程，定性定量地分析比较植被燃烧温度、质量随时间变化的规律。

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