隨著輸電網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷增大，輸電線路面臨包括覆冰、雷擊、大風(fēng)等自然災(zāi)害帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)也越來(lái)越大，而架空輸電線路下方山火是引發(fā)輸電線間隙放電，導(dǎo)致輸電線路跳閘停運(yùn)的重要因素之一。輸電線路下方植被燃燒過(guò)程中，伴隨化學(xué)反應(yīng)，植被中含有的堿金屬和堿土金屬因燃燒熱電離會(huì)產(chǎn)生大量電子和離子，使得火焰成為弱等離子體，而這些存在于植被火焰間隙中的帶電粒子對(duì)間隙放電的形成和發(fā)展具有重要的影響。

火焰是一種等離子體，在氣壓為2～760mmHg（1mmHg=133.322Pa），混合碳?xì)浠衔锖涂諝饣鹧娴姆磻?yīng)區(qū)離子濃度為109～1012/cm3，而火焰典型離子濃度為1010/cm3，溫度為730～1000K的林火中電子數(shù)密度更高，可以達(dá)到0.32～3.21×1013cm3。

Mphale K. M. 對(duì)植被火焰電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)量和分析表明植被火焰的電導(dǎo)率與植被中堿金屬鹽的含量及火焰溫度直接相關(guān)，堿金屬鹽含量越大、火焰溫度越高，則火焰電導(dǎo)率越高。Uhm H. S. 認(rèn)為火焰中離子對(duì)放電的影響類似于流注，能為放電通道注入大量的電荷，Pu Ziheng等在木垛火焰條件下進(jìn)行間隙擊穿試驗(yàn)，向火焰中添加氯化鉀后，火焰間隙絕緣強(qiáng)度明顯下降，表明火焰中帶電粒子數(shù)目增加會(huì)促進(jìn)放電的發(fā)展，降低間隙絕緣強(qiáng)度。

美國(guó)電科院對(duì)交流導(dǎo)線板間隙在火焰條件下的擊穿特性進(jìn)行了研究，在試驗(yàn)初期泄漏電流主要為100μA的電容電流，隨著火焰高度逐漸增高，在臨近擊穿前，泄漏電流達(dá)到了2.3mA，這說(shuō)明火焰中的電子和離子降低了線路間隙的絕緣強(qiáng)度。

不同植被燃燒時(shí)的火焰對(duì)間隙絕緣強(qiáng)度影響不同，加壓條件下的泄漏電流能夠反映火焰間隙的帶電粒子對(duì)間隙絕緣強(qiáng)度的影響。本文通過(guò)進(jìn)行植被火條件下的導(dǎo)線-板短間隙擊穿試驗(yàn)，獲取不同植被下間隙泄漏電流特性及擊穿電壓，分析了植被火焰條件下間隙泄漏電流對(duì)擊穿特性的影響。

圖1 燃燒植被布置圖

圖2 模擬試驗(yàn)平臺(tái)

圖3 間隙擊穿試驗(yàn)中火焰形態(tài)

總結(jié)

本文針對(duì)不同植被火焰條件下導(dǎo)線-板間隙進(jìn)行模擬試驗(yàn)，獲得泄漏電流特性及45cm間隙擊穿電壓，并分析了泄漏電流對(duì)間隙擊穿特性的影響。

• 1）不同植被火焰下間隙泄漏電流差別較大，三種植被火焰下間隙泄漏電流大小依次為：杉樹枝＞茅草＞秸稈，12kV正極性直流電壓下，杉樹枝火焰間隙泄漏電流峰值為27mA，秸稈火焰間隙電流峰值僅為8.3mA，杉樹枝火焰下間隙的擊穿電壓約為秸稈火焰條件下的44%，間隙泄漏電流與擊穿電壓具有負(fù)相關(guān)關(guān)系。
• 2）火焰條件下間隙泄漏電流和間隙擊穿電壓都存在明顯的極性效應(yīng)，正極性電壓下泄漏電流大于負(fù)極性，擊穿電壓小于負(fù)極性擊穿電壓，擊穿電壓越高，極性效應(yīng)越明顯。
• 3）植被燃燒強(qiáng)度越大，間隙絕緣強(qiáng)度下降越顯著。相比單木垛，四垛火焰時(shí)，間隙平均擊穿電壓下降32.1%，且擊穿前間隙中已經(jīng)存在相對(duì)穩(wěn)定的泄漏電流。