[发明专利]针对电力变压器火灾的水雾带电灭火装置的设计方法

权利要求书

1.一种针对电力变压器火灾的水雾带电灭火装置的设计方法，包括如下步骤：

S1.根据带电灭火的安全性要求，对水雾的参数进行初步设计；

所述的安全性要求，具体为防止电力变压器的高压套管之间或套管对地发生闪络跳闸断电，以及水雾发生击穿闪络现象时的击穿场强不小于相同条件下空气发生击穿闪络现象时的击穿场强的0.9倍；

所述的对水雾的参数进行初步设计，具体为根据最高耐受电压、水剂电导率、大气压力和电极模型，模拟电力变压器应用环境中的雾霾污染等级和高压套管污秽等级，对水雾的参数进行初步设计；其中，最高耐受电压采用电力变压器的额定电压；电极模型采用喷头-高压套管模型；大气压力为采用如下原则进行选取：海拔2000m以下的地区的大气压力选定为101kPa，海拔2000m以上的地区的大气压力选定为80kPa；而且大气的温度固定为20℃，大气的湿度固定为50％；雾霾污染等级采用国标规定的三级雾霾污染等级，高压套管污秽等级采用国标规定的五级污秽等级；

所述的对水雾的参数进行初步设计，具体为设计水雾雾滴的参数，包括体积特征直径、索太尔平均粒径、雾滴浓度和雾滴三维速度；

S2.根据步骤S1设计的水雾参数，针对电力变压器火灾的具体类型进行火灾模拟灭火试验，从而对初步设计的水雾参数进行优化；

所述的电力变压器火灾的具体类型，具体为采用如下规则确定火灾类型：电力变压器的火灾类型确定为B类油火；火灾的模拟燃烧物采用25#或40#的石蜡基变压器油或环烷基变压器油；

S3.根据步骤S2优化后的水雾参数，对电力变压器的水雾带电灭火装置进行设计；具体为采用如下步骤进行设计：

A.按照如下公式进行水雾喷头设计：

式中q_i为单一喷头的流量，K为喷头的流量系数，P为喷头的设计工作压力；

B.按照如下公式进行管道传输系统设计：

式中Q为灭火装置的设计流量，n为喷头的总数，q_i为第i个喷头的流量，i为自然数；

C.按照如下公式进行压力系统设计：

H＝∑h+P₀+h_z

式中H为水泵扬程或系统入口的供给压力，∑h为管道沿程和局部水头损失的累计值，P₀为最不利水雾喷射点的工作压力，h_z为最不利水雾喷射点与最低水雾或系统水平供水引入管中心线之间的扬程差；

其中管道沿程和局部水头损失包括管道水头损失、装备阀门水头损失和管件局部水头损失；

管道水头损失采用如下公式进行计算：

式中h_g为摩擦阻力损失，f为摩擦系数，L为管道长度，ρ为液体密度，Q为流量，d为管道直径；

摩擦系数f为根据雷诺数查询莫迪图得到；雷诺数为采用如下公式进行计算：

式中Re为雷诺数，μ为绝对动力粘度；

D.设计自动灭火装置的控制系统，从而实现自动灭火；

S4.设计水雾对电力变压器中的带电端的施放距离，从而保证带电灭火的安全；所述的设计水雾对电力变压器中的带电端的施放距离，具体为采用如下原则进行设计：将现有的电力设备的安全距离除以带电安全校正系数从而得到水雾环境下的安全距离，并根据水雾环境下的安全距离设计水雾施放距离；所述带电安全校正系数定义为水雾击穿电压与同条件下空气击穿电压之间的比值。