高压细水雾灭火系统技术「二氧化碳灭火器灭火效率」

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近年来，高电压电力设备火灾频发，严重威胁到电网的安全稳定运行。架空输电线路下方山火和变压器火灾是危害电网安全的两大火灾。山火使架空输电线路间隙绝缘强度下降，引发线路击穿跳闸，造成大面积停电。

如2013年3～5月，架空输电线路下方山火先后导致国家电网公司特高压锦苏线极Ⅱ、极Ⅰ闭锁，以及云广线和长南Ⅰ线故障跳闸。变压器火灾烧毁变压器，造成大规模停电，例如，2005年5月，俄罗斯莫斯科市因变压器起火造成莫斯科市约一半地区停电；2018～2019年，我国发生多起特高压变压器严重火灾事故，造成巨大经济损失。因此，高电压电力设备火灾的防治迫在眉睫。

电气防治一直是火灾防治的难题。架空输电线路带电运行，下方山火火势迅猛，无法做到停电灭火，而人员在线路下方利用传统的大流量射流水灭火存在触电风险，需要带电灭火。

目前大量的变电站为无人值守变电站，灭火系统必须投入自动化才能起到火灾保护作用，发生火灾后，灭火系统自动启动，扑灭火灾。但变压器灭火系统在长时间自动运行下存在因人为或者系统故障发生灭火介质误喷的风险。因此变压器灭火系统要求灭火介质带电绝缘性能较高，即使系统误动作、灭火介质误喷到变压器上也不破坏变压器的绝缘、造成变压器短路跳闸，确保变压器运行安全。

细水雾是一种绝缘性能较高的高效灭火技术。细水雾雾滴直径约50～400μm，比雾（小于10μm大，比雨滴（大于1mm）小。

Lu Jiazheng和Chen Baohui等开展了细水雾扑救架空输电线路下方山火和变压器火灾研究，发现细水雾不仅灭火效率高，而且绝缘性能可满足高压电力设备火灾防治的绝缘要求。

空气间隙绝缘强度是决定电气设备应用安全性的主要指标。他们利用喷头-套管电极模型研究了细水雾的间隙击穿特性，发现当雾滴直径约400m、电极间隙长度为30～90cm时，细水雾工频击穿电压可较空气提升约3%～5%。

现实应用的电极间隙结构多种多样，其中，在一定间距范围内的球-球间隙代表稍不均匀电场，间隙击穿电压较高；棒-板间隙代表不均匀电场，间隙击穿电压最低；其他类型电极间隙的放电电压通常介于球-球与棒-板间隙之间。

为了研究细水雾在工频电压下的放电特性，电网输变电设备防灾减灾国家重点实验室（国网湖南省电力有限公司防灾减灾中心）、长沙理工大学电气与信息工程学院的研究人员陈宝辉、邓捷、孙易成、刘毓，在2021年第8期《电工技术学报》上撰文开展了细水雾在球-球和棒-板电极间隙下的空气间隙击穿试验，分析了不同电场均匀程度下细水雾空气间隙工频放电特性及其影响机理。

研究发现，球-球间隙下，细水雾雾滴产生的电场畸变影响大于细水雾雾滴在电场荷电的影响，细水雾球隙击穿电压总小于空气球隙击穿电压。

当间隙距离为2～8cm时，细水雾击穿电压较同条件的空气击穿电压降低37.6%～38.2%。棒-板间隙下，随着电极间隙的增长，细水雾雾滴产生的电场畸变影响程度降低。

间隙为3.5～8cm时，电场畸变的影响高于电场荷电的影响，细水雾间隙击穿电压低于空气间隙击穿电压6.0%～8.5%；间隙为12cm时，细水雾雾滴在电场荷电的作用超过了细水雾雾滴对电场畸变的影响，细水雾间隙的击穿电压甚至高于空气间隙击穿电压3.6%～4.4%。

本研究结果为细水雾在电力设备火灾的防治应用提供了理论指导。