隨著輸電網絡規模的不斷增大，輸電線路面臨包括覆冰、雷擊、大風等自然災害帶來的風險也越來越大，而架空輸電線路下方山火是引發輸電線間隙放電，導致輸電線路跳閘停運的重要因素之一。輸電線路下方植被燃燒過程中，伴隨化學反應，植被中含有的堿金屬和堿土金屬因燃燒熱電離會產生大量電子和離子，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間隙放電的形成和發展具有重要的影響。

火焰是一種等離子體，在氣壓為2～760mmHg（1mmHg=133.322Pa），混合碳氫化合物和空氣火焰的反應區離子濃度為109～1012/cm3，而火焰典型離子濃度為1010/cm3，溫度為730～1000K的林火中電子數密度更高，可以達到0.32～3.21×1013cm3。

Mphale K. M. 對植被火焰電導率進行測量和分析表明植被火焰的電導率與植被中堿金屬鹽的含量及火焰溫度直接相關，堿金屬鹽含量越大、火焰溫度越高，則火焰電導率越高。Uhm H. S. 認為火焰中離子對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行間隙擊穿試驗，向火焰中添加氯化鉀后，火焰間隙絕緣強度明顯下降，表明火焰中帶電粒子數目增加會促進放電的發展，降低間隙絕緣強度。

美國電科院對交流導線板間隙在火焰條件下的擊穿特性進行了研究，在試驗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，泄漏電流達到了2.3mA，這說明火焰中的電子和離子降低了線路間隙的絕緣強度。

不同植被燃燒時的火焰對間隙絕緣強度影響不同，加壓條件下的泄漏電流能夠反映火焰間隙的帶電粒子對間隙絕緣強度的影響。本文通過進行植被火條件下的導線-板短間隙擊穿試驗，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擊穿特性的影響。

圖1 燃燒植被布置圖

圖2 模擬試驗平臺

圖3 間隙擊穿試驗中火焰形態

總結

本文針對不同植被火焰條件下導線-板間隙進行模擬試驗，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相關關系。
• 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，正極性電壓下泄漏電流大于負極性，擊穿電壓小于負極性擊穿電壓，擊穿電壓越高，極性效應越明顯。
• 3）植被燃燒強度越大，間隙絕緣強度下降越顯著。相比單木垛，四垛火焰時，間隙平均擊穿電壓下降32.1%，且擊穿前間隙中已經存在相對穩定的泄漏電流。