項目名稱：電網(wǎng)大范圍山火災(zāi)害帶電防治關(guān)鍵技術(shù)
主要參與單位：國網(wǎng)湖南省電力有限公司，國網(wǎng)電力科學(xué)研究院有限公司，湖南省湘電試研技術(shù)有限公司，陜西銀河消防科技裝備股份有限公司
項目簡介：山火災(zāi)害會造成大量線路跳閘停電和燒損，嚴重威脅電網(wǎng)安全運行。該項目提出水霧絕緣高電壓帶電滅火新原理，發(fā)明絕緣滅火劑與高揚程帶電滅火新裝備，創(chuàng)建電網(wǎng)人為山火預(yù)測與風(fēng)險快速分析新技術(shù)，攻克電網(wǎng)山火帶電-高程-精準滅火世界難題。項目技術(shù)被鑒定為國際領(lǐng)先水平，填補電網(wǎng)山火帶電防治技術(shù)國內(nèi)外空白。成果在27個省級電網(wǎng)廣泛應(yīng)用，顯著提高了電網(wǎng)抵御山火災(zāi)害的能力，社會與經(jīng)濟效益顯著。
山火災(zāi)害遍及全球，是近十年電網(wǎng)安全運行中最嚴重的危害之一。山火大范圍短時集中爆發(fā)，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(xiāng)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(xù)時間長，易導(dǎo)致多條線路同時長時間停電，嚴重威脅電網(wǎng)安全與電力供應(yīng)。
1月上旬，由國網(wǎng)湖南省電力有限公司主導(dǎo)研發(fā)的“電網(wǎng)大范圍山火災(zāi)害帶電防治關(guān)鍵技術(shù)”項目，獲得2018年度國家技術(shù)發(fā)明二等獎。該技術(shù)填補了國內(nèi)外電網(wǎng)山火廣域監(jiān)測技術(shù)的空白。
“千里眼”追蹤山火蹤跡
2016年2月初，國網(wǎng)湖南防災(zāi)減災(zāi)中心準確預(yù)測及研判春節(jié)山火形勢，發(fā)布了《春節(jié)期間山火預(yù)測分析報告》和《國家電網(wǎng)公司十三省份春節(jié)期間山火預(yù)測專題分析報告》，指出湖南全省春節(jié)前后天氣晴好，受祭祀用火習(xí)俗影響，火源較多，防山火工作形勢嚴峻；湖南、江西、福建、遼寧、湖北、安徽、浙江等地區(qū)春節(jié)前后輸電線路附近容易發(fā)生山火。國網(wǎng)湖南電力迅速發(fā)布山火黃色預(yù)警，對春節(jié)前后防山火工作進行了全面部署。
預(yù)測山火時，衛(wèi)星這個“千里眼”是個好幫手。通過過境衛(wèi)星獲得的氣象數(shù)據(jù)，包括降水、植被、濕度數(shù)據(jù)，以及累積疊加歷史上衛(wèi)星監(jiān)測火點的數(shù)據(jù)。正是在這龐大的數(shù)據(jù)庫中，潛藏著不為人知的規(guī)律。
國網(wǎng)湖南防災(zāi)減災(zāi)中心預(yù)測室徐勛建博士介紹，歷史上我國中東部地區(qū)的火點分布圖，看上去就是“一片紅”，雜亂無章。但是，當根據(jù)二十四節(jié)氣時間點進行分類以后，可以發(fā)現(xiàn)，在芒種和夏至?xí)r節(jié)，安徽省的山火發(fā)生頻率較高，主要是因為這段時間農(nóng)民焚燒秸稈較多。隨后他們還發(fā)現(xiàn)，在清明時節(jié)，全國大部分省份都屬于紅色區(qū)域，山火火點較多，符合我國的民俗習(xí)慣?！巴ㄟ^‘千里眼’得到的火點分布圖原本顯得雜亂無章，但根據(jù)農(nóng)歷的時間序列進行聚類分析，就能得到非常有規(guī)律的全國歷史火點發(fā)生情況，對于山火預(yù)報幫助很大?！毙靹捉ㄕf。
“絕緣霧”杜絕導(dǎo)電隱患
輸電線路電壓高，而傳統(tǒng)滅火方式由于水導(dǎo)電，帶電滅火易發(fā)生人員觸電傷亡，危險性大，電網(wǎng)山火滅火技術(shù)極具挑戰(zhàn)性。
項目組負責人陸佳政博士提出了“將水霧化產(chǎn)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臺開展試驗，發(fā)現(xiàn)了水霧絕緣比干燥空氣絕緣還高的反常現(xiàn)象。他們當時覺得不可思議，還以為是試驗數(shù)據(jù)測量有問題。但經(jīng)過反復(fù)試驗，結(jié)論一致，他們確認了這一令人激動的發(fā)現(xiàn)。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“滅火后易復(fù)燃”這一“攔路虎”。野外風(fēng)大，常規(guī)滅火劑缺乏防復(fù)燃措施。項目組深入研究輸電線路山火高效防復(fù)燃滅火劑，配制了數(shù)百種滅火劑樣品，反復(fù)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(jīng)過上千次反復(fù)試驗分析，項目組成功開發(fā)了高效降溫防復(fù)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(xiàn)快速滅火，并且防止復(fù)燃，解決了野外滅火易復(fù)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(yè)。
“超級腦”精準預(yù)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(fā)現(xiàn)、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(yù)測哪里可能會有山火發(fā)生？這時，就需要“超級腦”出場。
徐勛建帶領(lǐng)的山火預(yù)測小組從多種因素、幾大類海量數(shù)據(jù)中摸索規(guī)律、設(shè)計預(yù)測模型，再利用超級計算機的“超級腦”進行計算。之前，預(yù)測小組使用的是每秒130萬億次的超級計算機，但是預(yù)測精度不夠。如果以前是預(yù)測30千米內(nèi)火點，現(xiàn)在就要預(yù)測3千米內(nèi)的火點，精度提升了，數(shù)據(jù)量相當于多了100倍，130萬億次的超算計算能力就不夠用了。為了把預(yù)報準確率從30%提高到90%，預(yù)測小組把和山火發(fā)生相關(guān)的所有數(shù)據(jù)都集中起來，并且升級超級計算機，對山火進行計算預(yù)測。630萬億次計算能力的計算機幫他們一次次預(yù)測、監(jiān)測、對比、印證，經(jīng)歷千百次實驗之后，預(yù)測精度越來越高，直到目前，預(yù)測精度已經(jīng)達到97.94%。
2018年4月3日，在湖南株洲攸縣大規(guī)模山火發(fā)生前夕，徐勛建帶領(lǐng)的小組準確做出了預(yù)報。他們及時把裝備和人員部署到預(yù)測點線路桿塔附近，成功阻止了山火的進一步發(fā)展。
截至目前，“電網(wǎng)大范圍山火災(zāi)害帶電防治關(guān)鍵技術(shù)”項目累計授權(quán)國家發(fā)明專利57項、海外專利4項，編制國家標準2項、專著1部，項目成果在國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)27個省級電網(wǎng)廣泛應(yīng)用，累計撲滅輸電線路附近山火2358處，連續(xù)4年創(chuàng)造了湖南電網(wǎng)山火多發(fā)的清明期間線路零跳閘紀錄。國家電網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)山火引發(fā)的跳閘率顯著下降，未發(fā)生山火嚴重停電事故。項目技術(shù)與裝備成為公司防山火標準配置，還推廣應(yīng)用到黑龍江等省的森林火災(zāi)撲救中，并在高層建筑滅火中得到應(yīng)用。
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