[发明专利]一种输电线路山火带电高扬程灭火装备设计方法

权利要求书

1.一种输电线路山火带电高扬程灭火装备设计方法，其特征在于，该方法包括：

步骤1，获取各电压等级输电线路的相电压，取其最大相电压U_max；

步骤2，根据长间隙细水雾击穿试验装置获得的长间隙细水雾击穿试验特性曲线及最大相电压U_max，选择灭火装备满足要求的细水雾雾化射程L和雾滴直径d；包括：

步骤201，搭建长电极间隙下细水雾雾化绝缘试验装置，该装置包括电源开关、跳闸保护装置、调压器、变压器、保护电阻、高压测量装置、套管均压环、导线、雾滴直径测量装置、雾化喷头、升降平台和高速摄像机；

所述电源开关与所述调压器的输入线圈连接，所述调压器的输入线圈上设有跳闸保护装置，所述调压器的输出线圈与所述变压器的输入线圈连接，所述变压器的输出线圈上设有所述保护电阻，所述变压器的输出线圈与所述高压测量装置连接，同时，所述高压测量装置一端接地，所述高压测量装置另一端与所述保护电阻连接处通过所述导线与所述套管均压环底部连接，所述套管均压环顶部穿透过墙，所述套管均压环底部下方设有所述雾滴直径测量装置，所述升降平台一端与所述雾化喷头一端连接，所述雾化喷头另一端对准所述套管均压环底部，所述高速摄像机对准所述套管均压环、所述雾滴直径测量装置和所述雾化喷头；

步骤202，将雾化喷头与套管均压环之间的间隙长度L'调至1米；

步骤203，启动所述雾化喷头，调整所述雾化喷头的输入压力，使所述雾化喷头的细水雾雾化射程L大于所述雾化喷头与所述套管均压环之间的间隙长度L'；

步骤204，启动细水雾的雾滴直径测量装置，测量雾化喷头在该输入压力条件下的雾滴直径；

步骤205，调整好摄像机角度，开启摄像机用于记录细水雾绝缘性能试验的放电路径；

步骤206，接通所述试验装置的试验回路电源，试验装置的调压器缓慢匀速升压，待高压套管和所述雾化喷头之间的间隙被击穿时，断开所述电源开关，记录此时的环境温度T、细水雾雾滴直径d和击穿电压U；

步骤207，重复步骤206共5次，取该5次所获环境温度的平均值、细水雾雾滴直径的平均值和击穿电压的平均值并记录，以记录的击穿电压的平均值作为此细水雾雾滴直径条件下的击穿电压U；

步骤208，调整所述雾化喷头的输入压力，使细水雾雾滴直径逐步从1400μm以200μm为整数算术级逐渐降低至200μm，并重复步骤206～207；

步骤209，关闭所述电源开关、细水雾雾滴直径测量装置、雾化喷头和高速摄像机；

步骤210，调整所述高压套管和所述雾化喷头之间的间隙以1米为整数算术级增加至L'_max，且保证细水雾击穿电压大于U_max，重复步骤203～208；

步骤211，依据以上步骤所获测量结果给出的数据，绘制所述击穿电压U与细水雾雾滴直径d、所述雾化喷头与所述套管均压环之间的间隙长度L'的变化曲线；

步骤212，得到变化曲线后，选择灭火装备满足要求的细水雾雾化射程L为和雾滴直径d；

步骤3，根据灭火水剂灭火效率计算野外输电线路山火灭火需求流量Q，计算公式为：

η=Mstr,waterMstr,ext]]>

Q＝η·Q_water

式中，η为灭火水剂与普通水的灭火效率之比；M_str,water为根据国家标准《GB 17835-2008水系灭火剂》开展标准A类试验时使用普通水的总质量；M_str,ext为根据国家标准《GB 17835-2008水系灭火剂》开展标准A类试验时使用灭火水剂的总质量；Q_water为普通森林消防车灭火流量；

步骤4，根据灭火装备的细水雾雾化喷头输出特性曲线，选择雾化喷头参数及喷头输入压力P_spray的范围；

步骤5，测试灭火水剂的密度ρ、粘性系数μ和输水水带内壁的粗糙度并计算其内径绝对粗糙度ρ，并根据粘性系数μ、内壁相对粗糙度Δ、输水水带的内径d_l和野外输电线路山火灭火需求流量Q，计算灭火水剂在输水水带内流动的雷诺数Re、沿程压力损失系数λ、沿程水头损失h_sd及沿程压力损失P_loss；

步骤6，当输电线路山火灭火装备在输水距离为L_d、灭火高度的扬程损失为P_z时，计算灭火装备的水泵输出压力P_pumper的最小值，确保灭火喷头的输入压力P_spray能使其雾化射程达到L、雾滴直径达到d，实现带电安全灭火，计算公式为：

P_pumper≥P_spray+P_Z+P_loss

P_loss＝ρgh_sd

P_Z＝ρgh

式中，P_pumper为灭火装备的水泵输出压力；P_spray为灭火装备灭火喷头的输入压力；P_z为灭火高度的扬程损失，h为山火火场与灭火装备可达到地点的高度差；P_loss为灭火水剂在输水水带内流动的沿程压力损失；

步骤7，根据灭火装备的水泵输出压力P_pumper，结合灭火装备水泵压力输出特性曲线，选择水泵流量和压力。