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摘要：针对输电线路山火灾害点多面广、引发故障影响因素多、对电网的安全稳定运行构成严重威胁的难题，分析了人为用火习俗、气象条件、植被类型等因素对山火分布的作用，阐述了地形参数、线路本体参数和山火形态等因素对输电线路山火跳闸的影响，分析了输电线路山火灾害脆弱性的差异
关键词：输电线路；差异化；山火
近年来，学者们对输电线路山火发生规律、跳闸机理、监测预警及带电灭火等基础理论和关键技术进行了研究。但是山火发生受人为因素影响大，呈现时空随机性，且输电线路附近山火点多面广，输电线路防山火资源的投入需循序渐进，尚不能“一劳永逸”地彻底解决山火引发输电线路跳闸的问题，需进一步提升输电线路山火防治的精细化水平。研究表明：输电线路走廊植被分布、地形地貌、气象条件和沿线人们生产生活用火习俗以及线路本体参数等众多因素对山火引发输电线路跳闸均有影响。为科学有效地采取输电线路山火防护措施，尽可能提高电网防山火综合治理技术措施的经济性与有效性，需要基于多影响因素开展细致的差异化防山火技术与策略研究。
1输电线路山火跳闸风险差异分析整体思路
充分考虑输电线路山火跳闸与山火发生、蔓延、地形、输电线路本体参数等因素作用的间接关系，以山火跳闸的时间和空间分布为依据，实现输电线路山火差异化防治。差异化防山火技术措施的实施依据主要包含以下6个步骤：①数据统计，包括输电线路沿线用火习俗、气象条件、植被分布、地形参数、输电线路本体参数以及输电线路山火密度等数据；其中输电线路沿线用火习俗主要包括用火高发期以及原因；输电线路山火密度为采用卫星山火广域监测系统处理得到的包含小面积山火的历史山火分布数据；输电线路本体参数包括电压等级、输电线路对地距离、相间距离；②输电线路走廊附近（如3km距离范围内）山火密度差异性分析；③输电线路抵御山火灾害脆弱性差异性分析，识别输电线路山火跳闸高发区段；④输电线路山火跳闸恢复时间差异性分析，获取山火条件下输电线路恢复供电的能力；⑤综合考虑山火跳闸的可能性和后果，计算输电线路或某一线路区段内逐基杆塔的山火跳闸风险；⑥根据评估标准，结合输电线路区段山火跳闸风险的计算结果，提出差异化输电线路防山火措施。
2.输电线路山火密度差异性分析
2.1输电线路沿线用火习俗的差异
我国北方针叶林带（大兴安岭、小兴安岭）等地区人为火的占比约为60%。我国南方地区人为火的占比也非常大，如江西、福建、湖南等省人为火的占比多在98%以上，其中春节、清明祭祖和春耕、秋收烧荒等生产生活用火是引发输电线路山火最主要的原因。但是各个地区用火习俗存在极大的差异，例如有的地区是在清明节前密集祭祖，而部分地区则是在清明前后均可祭祖。由于种植农作物生长周期不同，所以各个地区烧荒秋收的时间亦不同。掌握各个地区的用火规律对于划分输电线路防山火重点时段和重点线路区段具有特别重要的意义。
2.2输电线路气象条件的差异
降水、相对湿度、温度和风速是影响输电线路山火的发生与蔓延的关键气象因素。温度可直接影响可燃物的温度、含水率及其易燃性。高相对湿度和降水可增大可燃物含水率，阻止山火的发生和蔓延。同时，强降水可扑灭正在进行的山火。风可加速可燃物干燥，增大林火发生的可能性；风产生的热对流可补充火场的氧气，加速山火蔓延；在较大风力的情况下，吹散的火灰烬可引发“飞火”，增大山火影响区域。输电线路走廊的微地形、微气象差异对输电线路山火跳闸有决定性作用。
2.3输电线路走廊植被的差异
输电线路走廊附近的植被参数如植被燃烧能量密度、植被高度、易燃程度等直接影响到山火的蔓延速度、火焰高度及山火跳闸概率。我国植被种类繁多，现场植被疏密度各异，根据植被对输电线路山火跳闸作用程度，将输电线路附近植被分为杂草、灌木、乔木这3类以及3类植被组合成的阶梯可燃物。
2.4输电线路山火密度的差异
山火分布参数如山火高发期、山火密度等用来表征山火分布强弱的特征，是输电线路防山火设计、运行维护工作一直以来缺乏的基础数据。为此，利用近15a来的卫星监测数据进行统计与分析，得到了山火在时间和空间上的分布。省级或者地市级大空间尺度下的山火分布在笔者所发表的论文和专著中已详细阐述，但由于受到河流、公路等微地形因素的影响，所以大空间尺度下的山火分布规律未能有效指导输电线路防山火工作。为了表征输电线路走廊附近山火的活跃程度，使山火数据挖掘精细化到线路区段，提出线路走廊山火密度。
3输电线路山火灾害脆弱性分析
3.1输电线路地形参数的差异
我国南方以丘陵、山地等地形居多，为节省土地资源，输电线路大多架设在高山。但人为火源大多在山脚，在向上斜坡地形条件下，地表火的火焰更容易达到树冠，也增加了地表火向树冠的热辐射强度，使树冠火形成的可能性增大；其次，上山火的火强度显著增加，表现为火焰高度和热辐射强度均比无坡度时大，为形成树冠火提供有利条件。
3.2输电线路本体参数的差异
20世纪90年代前建设的输电线路未考虑防山火要求，部分220kV电压等级输电线路的最低对地距离甚至在10m以下。然而，在我国农村煤、液化气逐步取代木柴成为主要料，输电线路下方可能被茂密的茅草和灌木丛覆盖。21世纪建设或改造的输电线路大多采用高大的铁塔，对地距离较大，相对降低了山火引发输电线路跳闸的风险。因此，输电线路本体参数的差异是输电线路山火跳闸风险分析不可忽略的因素。
3.3输电线路山火形态的差异
现有输电线路山火跳闸机理表明，山火的温度、烟尘浓度和电子离子浓度是山火引发输电线路间隙击穿的关键因素。山火形态不同，上述3个关键因素相差亦很大。
3.4输电线路山火灾害脆弱性差异
输电线路山火跳闸受植被类型、地形参数、输电线路本体参数、火场形态等多因素影响，目前尚难以找到准确预测山火的火行为、低成本实现计算输电线路山火跳闸概率的方法，本文采用历史山火跳闸次数与山火次数之比来表征线路区段承受山火灾害的能力。
4差异化防山火技术
4.1输电线路防山火措施的差异
随着输电线路防山火技术的不断进步，输电线路山火定量预报、山火卫星广域实时监测、输电线路山火处置等一系列措施确保了输电线路山火有效处置。然而，在输电线路山火防治过程中，相应措施的可靠性、适应性、灵活性以及经济性均需要深入探讨，以选择各线路区段最适宜的措施与方法。应逐线路区段建立输电线路山火分布的地域特性，综合评估线路区段的山火跳闸特性和防山火措施的有效性。同时，针对输电线路山火灭火装备的可移动性，还需要考虑地市级公司运行维护线路的实际情况，因地制宜，提出不同线路区段的防山火措施。
输电线路防山火技术涉及专业多，为最大限度地降低山火对电网的影响，需电网企业多部门协同。主要分为输电线路设计基建、运行维护和调度控制这3个方面。
1）从设计基建的角度，可采用降基、全方位高低腿设计、杆塔升高及改道等措施来对不满足防山火要求的输电线路进行施工改造，避免因输电线路对地距离过低而导致承受山火灾害的能力弱的问题。
2）从运行维护的角度，输电线路防山火措施包括有通道清理、山火监测、带电灭火等措施。
3）从调度控制的角度，可以采取交流退出重合闸、直流降压运行、停运、主动潮流转移等措施，降低山火引发跳闸对电网造成的冲击。
4.2输电线路差异化防山火措施策略实施
输电线路差异化防山火措施策略可分为4个步骤实现。
1）收集统计输电线路信息：根据上述输电线路山火分布差异性分析，收集所要进行分析线路的用火习俗、气象条件、走廊植被、历史山火信息、地形参数、线路本体参数、历史故障信息等数据，为后续计算输电线路山火灾害定量风险评估和科学采取有效的防山火措施提供依据。
2）分别逐基杆塔计算输电线路走廊山火密度、线路山火灾害脆弱性和线路山火跳闸恢复时间等3个指标。
3）根据本文2.5节定义的指标计算区域内各输电线路逐基杆塔的山火灾害量化风险，基于线路对地高度、植被类型、地形条件校正每一基杆塔的山火跳闸风险。
5结论
山火对各电压等级的架空输电线路均造成威胁。提出了差异化防山火的整体思路，重点分析了输电线路走廊植被、用火习俗、地形地貌、气象条件等多因素的差异性决定了输电线路山火密度分布的差异性。综合考虑山火密度、地形地貌、线路本体参数、历史山火跳闸信息等因素，针对典型山火高发省份的±500kV电压等级直流线路开展逐基杆塔段山火跳闸风险评估，根据具体线路区段风险等级提出具有针对性的山火防护措施配置策略，提升了山火防治精细化水平。
参考文献：
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