电气故障引发的森林火灾研究现状及发展

电气故障引发的森林火灾研究现状及发展

郑奕

云南聚焦科技有限公司  云南 昆明 650032

摘要：随着森林覆盖率的增加和电气化程度的提高，电气故障引发的森林火灾问题日益凸显。本文综合分析了电气故障引发森林火灾的机理、影响因素及其对生态系统的潜在影响。通过对国内外相关研究的梳理，本文揭示了当前研究的现状和存在的问题，并提出了未来研究方向。同时，本文还探讨了电气故障检测与预防技术、森林火灾监测与预警系统、风险评估模型以及应急管理与响应机制等关键技术的发展。最后，本文强调了法律、政策与规范在预防电气故障引发的森林火灾中的重要性，并对未来发展趋势进行了展望。

关键词：电气故障；森林火灾；风险评估；监测预警

森林作为地球上最重要的陆地生态系统之一，对于维持生物多样性、水土保持、气候调节等具有不可替代的作用。然而，森林火灾作为一种突发性自然灾害，对森林生态系统造成了严重破坏。近年来，由于电气化设施的广泛建设和使用，电气故障成为引发森林火灾的一个重要原因。电气故障不仅直接威胁到森林资源的安全，还可能导致巨大的经济损失和社会影响。

一、电气故障引发的森林火灾概述

（一）森林火灾的定义与分类

森林火灾是指在森林或林地内发生的，由自然或人为因素引起的，导致树木、灌木和其他植被燃烧的失控火情。森林火灾可以根据其起因、燃烧特性和影响范围进行分类。常见的分类包括：①自然火灾：由自然因素引起，如闪电、干旱、火山活动等。②人为火灾：由人类活动引起，包括营火失控、烟蒂不当处理、电气故障等。③地表火：主要在地面的枯枝落叶层燃烧，蔓延速度较慢。④林冠火：火势蔓延至树木的树冠层，燃烧速度快，破坏性强。⑤地下火：在森林的腐殖质层或泥炭层燃烧，可能不易察觉但持续时间长，破坏根系和土壤结构。

了解这些分类有助于更好地进行火灾预防、监测和管理，从而减少森林火灾对生态系统和人类社会的负面影响。

（二）电气故障对森林火灾的影响

电气故障对森林火灾的影响主要体现在其可能成为引发火灾的直接原因，尤其是在干旱季节或森林覆盖密集的地区。由于电气设备老化、维护不当、设计缺陷或自然灾害导致的短路、过载、接地故障等，都可能产生足以点燃周围易燃物质的高温或火花[1-2]。此外，电气故障还可能对森林火灾的监测和预警系统造成干扰，延迟火灾的发现和响应，从而加剧火势蔓延和控制难度。因此，提高电气系统的安全性和可靠性，以及加强森林火灾的预防和早期检测，对于减少电气故障引发的森林火灾具有重要意义。

（三）电气故障引发森林火灾的机理

电气故障引发森林火灾的机理通常涉及电弧、电火花或高温设备的异常运行，这些现象可以在干燥的森林环境中点燃周围的易燃物质，如枯枝、落叶和枯草。电弧和电火花是由于电气系统中的电流异常造成的瞬间高温，它们能够迅速将周围的氧气和可燃物质加热到燃点，引发火灾。同时，电气设备过热，如变压器油温过高或电缆绝缘层损坏，也可能成为热源，长时间烘烤周围植被，增加火灾风险。此外，电气故障还可能干扰森林火灾监测和预警系统的正常工作，从而延迟火灾的发现和初期应对，使得火势更难以控制。因此，确保电气系统的安全运行和及时维护，对于预防和减少森林火灾的发生具有重要作用[3]。

二、电气故障引发的森林火灾研究现状

2020年以来，云南火灾频发，云南省应急管理厅于3月25日启动新一轮森林草原防灭火工作联合督查，围绕玉龙雪山、苍山、高黎贡山和中缅边境一线、昆明城市面山等全省火灾防控重点指导开展防控工作，要求加强森林防火预防和扑救、应急体系和地方森林消防队伍建设，提升森林火灾的综合防控能力，保障全省森林草原防灭火工作高效开展。3月29日一天内，丽江、大理、迪庆等地连续发生5起森林火灾，森林防火形势十分严峻。4月1日，云南省森林草原防灭火工作电视电话会议在昆明召开。省委副书记、省长阮成发强调，要深入学习贯彻习近平总书记关于森林草原防灭火工作的重要指示批示精神，认真落实李克强总理批示要求，不忘初心、牢记使命，切实增强忧患意识、强化底线思维，协同配合、努力奋战，以务实作风和扎实工作抓好森林草原防灭火工作，坚决遏制森林草原火灾多发态势，全力保障人民群众生命和财产安全。

三、电气故障引发的森林火灾解决方案

本项目按照要求在1个通信铁塔上安装1个高精度云台，通过数据线路传输至监控中心平台，实现实时查看林区情况及火灾报警信息报警功能，为森林防火及林业资源保护提供决策管理。

（一）林火视频监控系统

林火视频监控系统由视频采集系统、火情搜索系统、基础设施系统组成；

视频采集系统：由镜头组、可见光相机、红外热像仪、高精度云台、云台控制系统组成；

火情搜索系统：由双光谱火情识别系统、火情识别巡航控制系统、火点定位分析系统、视频压缩编码模块等组成。

视频采集系统完成视频信息采集任务，为后续处理系统提供清晰、稳定的视频图像资料；由火情搜索系统对视频整理加工后提取关键火情特征并识别，将告警信息回传至后端平台。系统能够实现360°全覆盖巡航扫描，能够精确确定俯仰角、方位角等技术参数，以及多种速度的水平、俯仰灵活控制，实现快速查看火情目标及火点的精准定位。

（二）防雷接地系统

森林防火前端视频监控系统一般位于山顶，设备安装在山顶建有铁塔上，防雷设计需要考虑到以下几个部分，前端监控设备、安防视频监控、传输系统、供电系统、信号系统、交换机等主要设备。

1、直击雷防护

铁塔位于山最顶端，设备几乎都在塔上面。按使用功能和重要程度，首先对其所在场所进行建筑物防雷等级判定，然后按建筑物防雷等级校核其系统防直击雷装置的可靠性。按GB50057－2010《建筑物防雷设计规范》对所有用电设备和电子信息系统设备所处建筑物直击雷装置进行校核。建筑物属于处于第二类建筑物，采用避雷针进行直击雷防护。

2、信号系统防护

按GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》对所有用电设备和电子信息系统设备所处建筑物直击雷装置进行校核。

信号线传输距离长，耐压水平低，极易感应雷电流而损坏设备，为了将雷电流从信号传输线传导入地，信号过电压保护器须快速响应，在设计信号传输线的保护时必须考虑信号的传输速率、信号电平，启动电压以及雷电通量等参数。

（三）光缆线路保护及防护

1、防机械损伤

为了保证线路安全，防止各种外来作用力对线路的机械损伤，应当在容易受影响的地段采取保护措施。

光缆线路过铁路和主要公路时采用顶管方式时，应尽量垂直穿越，钢管规格及位置应符合设计要求，允许破土的位置可采取埋管保护，顶管或埋管的管口应做堵塞处理。本设计采用一根内径为Φ100mm的无缝钢管保护，钢管内穿放2-3根塑料子管，本工程使用一根穿放光缆，其余留作备用。

光缆线路穿越树林段时，应采用28/34mm塑料子管对光缆加以保护。

光缆经引上管引上电杆时，引上管内要先穿放塑料子管然后再敷设光缆。

直埋光缆采用钢管或塑料管保护时，管口处采用油麻沥青封堵，空余管口用塞子堵塞。

2、防强电及强雷

本工程新增光缆应符合YD 5098-2005《通信局（站）防雷与接地工程设计规范》和GB 50689-2011 《通信局（站）防雷与接地工程设计规范》规范制定执行，其中1.0.8、1.0.9、3.6.6、3.6.7、4.1.1、5.1.3、7.5.4、9.1.2、9.2.9和1.0.6 、3.1.1、3.1.2、3.6.8、3.9.1、3.10.3、3.11.2、3.13.6、3.14.1、4.8.1、5.3.1、5.3.4、6.4.3、6.6.4、7.4.6、9.2.9条文必须严格执行。

在吊线附挂电力杆地段的，在两端应用隔电子将吊线电气断开。

本工程架空杆路一般采用拉线式接地方式，在每个有拉线的电杆将避雷线、吊线与拉线电气连通，这种分散接地方式具有良好的防雷效果，详见图T-GL-1701电杆拉线式避雷线及地线安装方式图；吊线每隔1000m采用角钢接地体接地，将强电影响限制在短段范围内通过地线入地。

电杆遇有下列情况之一者，应装避雷线。

有角杆、分线杆、试线杆、跨越杆等，直线线路每隔5～10根电杆应装设避雷线。

光缆线路在与10kV以上电力线交越的两侧电杆，应装设避雷线并需作电力保护，保护长度以电力线在杆路上投影宽度的两侧各延长2m计算。

曾遭受过雷击的电杆，必须装设避雷线，有拉线的电杆应通过拉线入地，避雷线与吊线应进行电气断开。

结束语：

电气故障引发的森林火灾是一个复杂且具有挑战性的问题，它不仅关系到森林资源的保护，也涉及到公共安全和生态平衡。本文通过对电气故障引发森林火灾的研究现状进行综合分析，揭示了当前研究的进展、存在的问题以及未来的发展方向。

参考文献：

[1] 胡海清,李东晖,郭妍.电气故障引发的森林火灾研究现状及展望[J].自然灾害学报, 2021.

[2] 董海友,何亮.一起电气故障引发的亡人火灾事故调查[J].消防科学与技术, 2014, 33(9):3.

[3] 刘旭,李羚子.一起电气故障引发的亡人火灾事故调查[J].中国科技信息, 2021(8):3.