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        攻克关键技术 破解输电线路防山火难题

        发布日期: 2019-02-04 信息来源: 稿件库

        攻克关键技术 破解输电线路防山火难题

        本报记者 李勤奋 通讯员 赵志宇

         

                

                【项目小档案】

         

           项目名称:电网大范围山火灾害带电防治关键技术

         

          主要参与单位:国网湖南省电力有限公司,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

         

          项目简介:山火灾害会造成大量线路跳闸停电和烧损,严重威胁电网安全运行。该项目提出水雾绝缘高电压带电灭火新原理,发明绝缘灭火剂与高扬程带电灭火新装备,创建电网人为山火预测与风险快速分析新技术,攻克电网山火带电-高程-精准灭火世界难题。项目技术被鉴定为国际领先水平,填补电网山火带电防治技术国内外空白。成果在27个省级电网广泛应用,显著提高了电网抵御山火灾害的能力,社会与经济效益显著。

         

          山火灾害遍及全球,是近十年电网安全运行中最严重的危害之一。山火大范围短时集中爆发,会大幅降低空气绝缘,造成大量线路跳闸停电和烧损。近年来,我国乡村已由烧煤、气取代烧柴草,树木杂草丛生,祭祖、烧荒等引起的山火年均多达7万处。山火持续时间长,易导致多条线路同时长时间停电,严重威胁电网安全与电力供应。

         

          1月上旬,由国网湖南省电力有限公司主导研发的“电网大范围山火灾害带电防治关键技术”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。

         

          “千里眼”追踪山火踪迹

         

          2016年2月初,国网湖南防灾减灾中心准确预测及研判春节山火形势,发布了《春节期间山火预测分析报告》和《国家电网公司十三省份春节期间山火预测专题分析报告》,指出湖南全省春节前后天气晴好,受祭祀用火习俗影响,火源较多,防山火工作形势严峻;湖南、江西、福建、辽宁、湖北、安徽、浙江等地区春节前后输电线路附近容易发生山火。国网湖南电力迅速发布山火黄色预警,对春节前后防山火工作进行了全面部署。

         

          预测山火时,卫星这个“千里眼”是个好帮手。通过过境卫星获得的气象数据,包括降水、植被、湿度数据,以及累积叠加历史上卫星监测火点的数据。正是在这庞大的数据库中,潜藏着不为人知的规律。

         

          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,对于山火预报帮助很大。”徐勋建说。

         

          “绝缘雾”杜绝导电隐患

         

          输电线路电压高,而传统灭火方式由于水导电,带电灭火易发生人员触电伤亡,危险性大,电网山火灭火技术极具挑战性。

         

          项目组负责人陆佳政博士提出了“将水雾化产生空气绝缘间隙”的思路,随即项目组搭建高压水雾绝缘长间隙试验平台开展试验,发现了水雾绝缘比干燥空气绝缘还高的反常现象。他们当时觉得不可思议,还以为是试验数据测量有问题。但经过反复试验,结论一致,他们确认了这一令人激动的发现。通过开展更深入的研究,项目组揭示了水雾吸收电子和光子提升绝缘的机理,攻克了高压带电灭火这一世界性难题。

         

          带电灭火的问题虽然解决了,但还有“灭火后易复燃”这一“拦路虎”。野外风大,常规灭火剂缺乏防复燃措施。项目组深入研究输电线路山火高效防复燃灭火剂,配制了数百种灭火剂样品,反复不断地进行灭火试验。每配好一组试验灭火剂,他们就去模拟灭火试验场顶着烈日开展试验。

         

          经过上千次反复试验分析,项目组成功开发了高效降温防复燃灭火剂,灭火效果是普通灭火液的10倍,能以很少的剂量实现快速灭火,并且防止复燃,解决了野外灭火易复燃、缺水的大难题。由于灭火效率提高,灭火流量大大降低,在灭火功率一定的情况下,输水压力就大大提高,从而大幅提升扬程。他们还研制了输电线路山火带电高扬程灭火装置,扬程高达500米,能对高山上的输电线路山火实施扑灭作业。

         

          “超级脑”精准预测火点

         

          输电线路山火带电高扬程灭火装置灭山火的效果又快又好,可是一旦不能及时发现、延误救火时机,再好的灭火装备也是无用。在还没有起火以前,能否提前预测哪里可能会有山火发生?这时,就需要“超级脑”出场。

         

          徐勋建带领的山火预测小组从多种因素、几大类海量数据中摸索规律、设计预测模型,再利用超级计算机的“超级脑”进行计算。之前,预测小组使用的是每秒130万亿次的超级计算机,但是预测精度不够。如果以前是预测30千米内火点,现在就要预测3千米内的火点,精度提升了,数据量相当于多了100倍,130万亿次的超算计算能力就不够用了。为了把预报准确率从30%提高到90%,预测小组把和山火发生相关的所有数据都集中起来,并且升级超级计算机,对山火进行计算预测。630万亿次计算能力的计算机帮他们一次次预测、监测、对比、印证,经历千百次实验之后,预测精度越来越高,直到目前,预测精度已经达到97.94%。

         

          2018年4月3日,在湖南株洲攸县大规模山火发生前夕,徐勋建带领的小组准确做出了预报。他们及时把装备和人员部署到预测点线路杆塔附近,成功阻止了山火的进一步发展。

         

          截至目前,“电网大范围山火灾害带电防治关键技术”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。

         

                信息来源:《国家电网报》1月29日第5版

         

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