森林火灾风险下的配电线路单相断线放电发展过程研究

Abstract

随着台风、暴雪等极端恶劣环境的不断常态化，单相接地故障（如单相断线、单相击穿等）频繁发生，严重危害了电网安全。单相断线故障是引发森林火灾的常见故障之一，导线断线坠落至地面附近，在极短间隙内对地放电引燃地表附着的易燃物，最终引发森林火灾，对社会经济和自然环境危害严重。针对森林火灾风险下的配电线路单相断线对地放电发展过程研究建立短间隙放电模型，可以获得断口对地放电过程中的电场分布、电子平均能量分布、电子密度分布，以及不同断口外形对放电过程的影响机理。研究结果表明，随着断口半径从0.5 mm降至0.3 mm，流注头部的电场强度从80 kV/cm升高到110 kV/cm，电子平均能量从10 eV升高到11 eV，流注贯穿间隙时电子密度的最大值由1.5×1020 m-3升高到2.7×1020 m-3。断口半径越小、曲率越大，导致流注头部的电场强度和电子平均能量升高，流注头部电子密度和放电电流增加，更容易导致流注贯穿间隙。而断口不规则时由于具有更大半径，间隙击穿需要更长时间，因此放电电流峰值由9 A升高至15 A。如果考虑松针等含油量较高的地表附着物影响，该放电电流极易点燃地表附着物并形成电弧、引发火灾。该研究结果对于极端天气下的配电线路安全防护、预防森林火灾具有重要意义。

Keywords

• 山火放电机理
• 单相断线
• 流注放电