攻克关键技术 破解输电线路防山火难题

發布日期: 2019-02-04 信息來源: 稿件庫

攻克關鍵技術 破解輸電線路防山火難題

本報記者 李勤奮 通訊員 趙志宇

 

        

        【項目小檔案】

 

   項目名稱:電網大範圍山火災害帶電防治關鍵技術

 

  主要參與單位:國網湖南省電力有限公司,国网电力科学研究院有限公司,湖南省湘电试研技术有限公司,陕西银河消防科技装备股份有限公司

 

  項目簡介:山火災害會造成大量線路跳閘停電和燒損,嚴重威脅電網安全運行。該項目提出水霧絕緣高電壓帶電滅火新原理,發明絕緣滅火劑與高揚程帶電滅火新裝備,創建電網人爲山火預測與風險快速分析新技術,攻克電網山火帶電-高程-精准滅火世界難題。項目技術被鑒定爲國際領先水平,填補電網山火帶電防治技術國內外空白。成果在27個省級電網廣泛應用,顯著提高了電網抵禦山火災害的能力,社會與經濟效益顯著。

 

  山火災害遍及全球,是近十年電網安全運行中最嚴重的危害之一。山火大範圍短時集中爆發,會大幅降低空氣絕緣,造成大量線路跳閘停電和燒損。近年來,我國鄉村已由燒煤、氣取代燒柴草,樹木雜草叢生,祭祖、燒荒等引起的山火年均多達7萬處。山火持續時間長,易導致多條線路同時長時間停電,嚴重威脅電網安全與電力供應。

 

  1月上旬,由國網湖南省電力有限公司主导研发的“電網大範圍山火災害帶電防治關鍵技術”项目,获得2018年度国家技术发明二等奖。该技术填补了国内外电网山火广域监测技术的空白。

 

  “千裏眼”追蹤山火蹤迹

 

  2016年2月初,國網湖南防災減災中心准確預測及研判春節山火形勢,發布了《春節期間山火預測分析報告》和《國家電網公司十三省份春節期間山火預測專題分析報告》,指出湖南全省春節前後天氣晴好,受祭祀用火習俗影響,火源較多,防山火工作形勢嚴峻;湖南、江西、福建、遼甯、湖北、安徽、浙江等地區春節前後輸電線路附近容易發生山火。國網湖南電力迅速發布山火黃色預警,對春節前後防山火工作進行了全面部署。

 

  預測山火時,衛星這個“千裏眼”是個好幫手。通過過境衛星獲得的氣象數據,包括降水、植被、濕度數據,以及累積疊加曆史上衛星監測火點的數據。正是在這龐大的數據庫中,潛藏著不爲人知的規律。

 

  国网湖南防灾减灾中心预测室徐勋建博士介绍,历史上我国中东部地区的火点分布图,看上去就是“一片红”,毫无头绪。但是,当根据二十四节气时间点进行分类以后,可以发现,在芒种和夏至时节,安徽省的山火发生频率较高,主要是因为这段时间农民焚烧秸秆较多。随后他们还发现,在清明时节,全国大部分省份都属于红色区域,山火火点较多,符合我国的民俗习惯。“通过‘千里眼’得到的火点分布图原本显得杂乱无章,但根据农历的时间序列进行聚类分析,就能得到非常有规律的全国历史火点发生情况,对于山火预报幫助很大。”徐勋建说。

 

  “絕緣霧”杜絕導電隱患

 

  輸電線路電壓高,而傳統滅火方式由于水導電,帶電滅火易發生人員觸電傷亡,危險性大,電網山火滅火技術極具挑戰性。

 

  項目組負責人陸佳政博士提出了“將水霧化産生空氣絕緣間隙”的思路,隨即項目組搭建高壓水霧絕緣長間隙試驗平台開展試驗,發現了水霧絕緣比幹燥空氣絕緣還高的反常現象。他們當時覺得不可思議,還以爲是試驗數據測量有問題。但經過反複試驗,結論一致,他們確認了這一令人激動的發現。通過開展更深入的研究,項目組揭示了水霧吸收電子和光子提升絕緣的機理,攻克了高壓帶電滅火這一世界性難題。

 

  帶電滅火的問題雖然解決了,但還有“滅火後易複燃”這一“攔路虎”。野外風大,常規滅火劑缺乏防複燃措施。項目組深入研究輸電線路山火高效防複燃滅火劑,配制了數百種滅火劑樣品,反複不斷地進行滅火試驗。每配好一組試驗滅火劑,他們就去模擬滅火試驗場頂著烈日開展試驗。

 

  經過上千次反複試驗分析,項目組成功開發了高效降溫防複燃滅火劑,滅火效果是普通滅火液的10倍,能以很少的劑量實現快速滅火,並且防止複燃,解決了野外滅火易複燃、缺水的大難題。由于滅火效率提高,滅火流量大大降低,在滅火功率一定的情況下,輸水壓力就大大提高,從而大幅提升揚程。他們還研制了輸電線路山火帶電高揚程滅火裝置,揚程高達500米,能對高山上的輸電線路山火實施撲滅作業。

 

  “超級腦”精准預測火點

 

  輸電線路山火帶電高揚程滅火裝置滅山火的效果又快又好,可是一旦不能及時發現、延誤救火時機,再好的滅火裝備也是無用。在還沒有起火以前,能否提前預測哪裏可能會有山火發生?這時,就需要“超級腦”出場。

 

  徐勳建帶領的山火預測小組從多種因素、幾大類海量數據中摸索規律、設計預測模型,再利用超級計算機的“超級腦”進行計算。之前,預測小組使用的是每秒130萬億次的超級計算機,但是預測精度不夠。如果以前是預測30千米內火點,現在就要預測3千米內的火點,精度提升了,數據量相當于多了100倍,130萬億次的超算計算能力就不夠用了。爲了把預報准確率從30%提高到90%,預測小組把和山火發生相關的所有數據都集中起來,並且升級超級計算機,對山火進行計算預測。630萬億次計算能力的計算機幫他們一次次預測、監測、對比、印證,經曆千百次實驗之後,預測精度越來越高,直到目前,預測精度已經達到97.94%。

 

  2018年4月3日,在湖南株洲攸縣大規模山火發生前夕,徐勳建帶領的小組准確做出了預報。他們及時把裝備和人員部署到預測點線路杆塔附近,成功阻止了山火的進一步發展。

 

  截至目前,“電網大範圍山火災害帶電防治關鍵技術”项目累计授权国家发明专利57项、海外专利4项,编制国家标准2项、专著1部,项目成果在国家电网和南方电网27个省级电网广泛应用,累计扑灭输电线路附近山火2358处,连续4年创造了湖南电网山火多发的清明期间线路零跳闸纪录。国家电网公司经营区山火引发的跳闸率显著下降,未发生山火严重停电事故。项目技术与装备成为公司防山火标准配置,还推广应用到黑龙江等省的森林火灾扑救中,并在高层建筑灭火中得到应用。

 

        信息來源:《國家電網報》1月29日第5版

 

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