一种扑灭输电线路山火的灭火介质试验装置及试验方法
阅读说明：本技术 一种扑灭输电线路山火的灭火介质试验装置及试验方法 (Fire extinguishing medium test device and test method for extinguishing forest fire of power transmission line ) 是由 张佳庆 叶良鹏 孙韬 严波 操松元 方登洲 章彬彬 程宜风 于 2021-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种扑灭输电线路山火的灭火介质试验装置及试验方法,包括箱体、测试导线、耐张绝缘子串、悬垂绝缘子串、短接导线、高压系统、测试接地线、支柱绝缘子、燃烧盘、鼓风系统、喷雾系统、通风系统以及监测控制系统；测试导线通过耐张绝缘子串和悬垂绝缘子串连接在箱体内部,耐张绝缘子串一端为接地端并伸出箱体接地,耐张绝缘子串和悬垂绝缘子串上均设有短接导线,测试导线连接高压系统,测试接地线通过支柱绝缘子设置在箱体内；箱体内设有燃烧盘；箱体上固定鼓风系统、喷雾系统和通风系统。本发明的优点在于,该实验装置实现了灭火水剂在山火条件下对输电线路影响的试验。(The invention discloses a fire extinguishing medium test device and a fire extinguishing medium test method for extinguishing forest fire of a power transmission line, wherein the fire extinguishing medium test device comprises a box body, a test lead, a strain insulator string, a suspension insulator string, a short-circuit lead, a high-voltage system, a test ground wire, a post insulator, a combustion disc, a blowing system, a spraying system, a ventilation system and a monitoring control system; the test lead is connected to the interior of the box body through a strain insulator string and a suspension insulator string, one end of the strain insulator string is a grounding end and extends out of the box body to be grounded, short-circuit leads are arranged on the strain insulator string and the suspension insulator string, the test lead is connected with a high-voltage system, and the test ground lead is arranged in the box body through a post insulator; a burning disc is arranged in the box body; and the box body is fixedly provided with a blowing system, a spraying system and a ventilation system. The experiment device has the advantage that the experiment device realizes the experiment of the influence of the fire extinguishing water agent on the power transmission line under the condition of the mountain fire.)
技术领域
本发明涉及电气火灾技术领域，具体为一种扑灭输电线路山火的灭火介质试验装置及试验方法。
背景技术
经济发展导致电力需求持续增长，电力建设相应迅猛发展，电压等级逐渐提高，电力输送能力不断增大，我国已成为当今世界交流、直流输电电压等级最高的国家之一。
季节性气候问题导致山火爆发的次数呈上升趋势，在春节、清明、冬至等周期性传统节日的习惯性大量燃放烟花爆竹或焚烧纸钱都极容易造成山火，持续干旱也使得山火易发，而在农作物收割季节的大面积秸秆焚烧，山火或秸秆燃火如果蔓延到架空输电线路附近则可能导致跳闸，其中绝大部分会导致重合闸失败造成停电事故且恢复难度较大，往往会造成巨大的经济损失和社会负面影响，因此使用水或其他灭火介质扑灭输电线路山火，是避免山火导致输电线路放电跳闸的必要手段。
中国发明专利公开号为CN103432700A公开了一种快速扑灭输电线路沿线山火的方法，采用高压细水雾灭火器搭载市售灭火剂的方式扑灭输电线路沿线山火，具有机动性强、灭火效率高的优点；中国发明专利公开号为CN110639147A公开了一种输电线路山火航空灭火装置，采用搭载在直升机本体上的灭火水剂进行灭火，搭载量大，使用灵活。喷洒水系灭火剂虽然是一种山火灭火效率较高的灭火方式，但是，带电水灭火技术的应用需要首先研究灭火水剂在山火条件下对输电线路的影响，喷洒产生的水雾混合热烟气和热游离空气，是否会进一步导致在运输电线路对地放电跳闸和绝缘子湿污闪跳闸，以及如何选择合适的灭火介质，成为输电线路山火灭火时需要着重考虑的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于如何提供一种测试灭火水剂在山火条件下对输电线路影响的试验装置。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种扑灭输电线路山火的灭火介质试验装置，包括箱体、测试导线、耐张绝缘子串、悬垂绝缘子串、短接导线、高压系统、测试接地线、支柱绝缘子、燃烧盘、鼓风系统、喷雾系统、通风系统以及监测控制系统；
所述测试导线通过耐张绝缘子串和悬垂绝缘子串连接在箱体内部，所述耐张绝缘子串远离测试导线的一端为接地端并伸出箱体接地，所述耐张绝缘子串和悬垂绝缘子串上均设有短接导线，所述短接导线一端可靠接地，另一端连接绝缘子串上的任意一片绝缘子钢帽；
所述测试导线还连接高压系统；
所述测试接地线通过能够竖向升降的支柱绝缘子设置在箱体内，且测试接地线一接地端伸出箱体接地；
所述箱体内还设有燃烧盘；
所述箱体上固定鼓风系统、喷雾系统和通风系统；
所述监测控制系统包括温度监测系统、绝缘子污秽监测系统、喷雾激光粒度监测系统、击穿电流监测系统以及计算机控制系统，所述温度监测系统纵向和横向阵列式分布在箱体内，所述绝缘子污秽监测系统分别固定在耐张绝缘子串和悬垂绝缘子串上，所述喷雾激光粒度监测系统固定在箱体内，所述击穿电流监测系统分别固定在耐张绝缘子串和测试接地线的接地端，所述高压系统、鼓风系统、喷雾系统、通风系统、温度监测系统、绝缘子污秽监测系统、喷雾激光粒度监测系统和击穿电流监测系统均与箱体外部的计算机控制系统通信连接。
通过高压系统来模拟线路运行时不同等级电压、燃烧盘来模拟可燃物燃烧对于输电线路的影响、鼓风系统来模拟自然环境下风速对燃烧的影响，以及喷雾系统来测试火场情况下灭火介质对输电线路跳闸影响，并可用于测试绝缘子串湿污闪条件，并通过温度监测系统、绝缘子污秽监测系统、喷雾激光粒度监测系统、击穿电流监测系统来记录击穿电压、击穿电流、击穿距离、击穿绝缘子片数、风速、绝缘子污秽程度、雾滴参数以及箱体内部温度分布信号，实现了灭火水剂在山火条件下对输电线路影响的试验。
优选地，所述喷雾系统包括灭火介质存储机构、驱动机构和喷头，所述灭火介质存储机构一端连接驱动机构，另一端为输出端伸入箱体内并连接所述喷头，所述喷雾激光粒度监测系统固定在喷头的喷雾路径两侧箱体内壁上，所述驱动机构与计算机控制系统通信连接，驱动所述驱动机构，致使所述灭火介质存储机构的灭火介质从喷头喷出。
优选地，所述喷头为可旋转喷头。
优选地，所述高压系统为高压发生器。
优选地，所述鼓风系统为两个鼓风机，且分别固定在箱体两侧。
优选地，所述通风系统固定在箱体顶部。
优选地，所述箱体上设置有观查窗口。
优选地，所述支柱绝缘子通过升降气缸固定在箱体内。
优选地，本发明还提供一种扑灭输电线路山火的灭火介质试验装置的实验方法，用于测试灭火介质对于测试导线对测试接地线击穿的影响，具体包括如下步骤：
步骤1：拆除耐张绝缘子串和悬垂绝缘子串上的短接导线，调节所述支柱绝缘子的升降致使测试接地线满足测试高度；
步骤2：点燃所述燃烧盘中的可燃物，并通过计算机控制系统启动并调节鼓风系统满足测试风速；
步骤3：通过计算机控制系统启动并调节高压系统至满足测试电压等级，直至测试导线对测试接地线击穿放电，并通过高压系统、温度监测系统、击穿电流监测系统记录击穿电压、击穿电流、击穿距离、风速、箱体内部温度分布信号并将分布信号输送至计算机控制系统；
步骤4：在计算机控制系统接收记录的分布信号后，通过计算机控制系统启动通风系统将箱体内烟气排尽；
步骤5：重复上述步骤1至步骤4后通过计算机控制系统启动所述喷雾系统以及通过绝缘子污秽监测系统、喷雾激光粒度监测系统记录绝缘子污秽程度、雾滴参数并将将分布信号输送至计算机控制系统；
步骤6：通过调节喷雾参数、喷雾方向、灭火介质类型、喷雾开始时箱体内温度，重复上述步骤1至步骤5，进行多组对比试验。
优选地，本发明还提供一种扑灭输电线路山火的灭火介质试验装置的实验方法，用于测试灭火介质对于绝缘子闪络击穿的影响，具体包括如下步骤：
步骤1：分别调整短接导线与耐张绝缘子串和悬垂绝缘子串上的绝缘子钢帽的连接位置直至满足测试位置，调节所述支柱绝缘子的升降致使测试接地线满足测试高度；
步骤2：点燃所述燃烧盘中的可燃物，并通过计算机控制系统启动并调节鼓风系统满足测试风速；
步骤3：通过计算机控制系统启动并调节高压系统至满足测试电压等级，直至测试导线对测试接地线击穿放电，并通过高压系统、温度监测系统、击穿电流监测系统记录击穿电压、击穿电流、击穿绝缘子片数、风速、箱体内部温度分布信号并将分布信号输送至计算机控制系统；
步骤4：在计算机控制系统接收记录的分布信号后，通过计算机控制系统启动通风系统将箱体内烟气排尽；
步骤5：重复上述步骤1至步骤4后通过计算机控制系统启动所述喷雾系统以及通过绝缘子污秽监测系统、喷雾激光粒度监测系统记录绝缘子污秽程度、雾滴参数并将将分布信号输送至计算机控制系统；
步骤6：通过调节喷雾参数、喷雾方向、灭火介质类型、喷雾开始时箱体内温度，重复上述步骤1至步骤5，进行多组对比试验。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过高压系统来模拟线路运行时不同等级电压、燃烧盘来模拟可燃物燃烧对于输电线路的影响、鼓风系统来模拟自然环境下风速对燃烧的影响，以及喷雾系统来测试火场情况下灭火介质对输电线路跳闸影响，并可用于测试绝缘子串湿污闪条件，并通过温度监测系统、绝缘子污秽监测系统、喷雾激光粒度监测系统、击穿电流监测系统来记录击穿电压、击穿电流、击穿距离、击穿绝缘子片数、风速、绝缘子污秽程度、雾滴参数以及箱体内部温度分布信号，实现了灭火水剂在山火条件下对输电线路影响的试验。
附图说明
图1为本发明实施例的一种扑灭输电线路山火的灭火介质试验装置的结构示意图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参阅图1，本实施例公开了一种扑灭输电线路山火的灭火介质试验装置，包括箱体1、测试导线2、耐张绝缘子串3、悬垂绝缘子串4、短接导线5、高压系统6、测试接地线7、支柱绝缘子8、燃烧盘9、鼓风系统10、喷雾系统11、通风系统12以及监测控制系统。
所述测试导线2通过耐张绝缘子串3和悬垂绝缘子串4连接在箱体1内部，所述耐张绝缘子串3远离测试导线2的一端为接地端并伸出箱体1接地，在本实施例中，所述测试导线2采用JL/G2A-400/35钢芯铝绞线；所述耐张绝缘子串3和悬垂绝缘子串4上均设有短接导线5，所述短接导线5一端可靠接地，另一端连接绝缘子串上的任意一片绝缘子钢帽，用于调节绝缘子串有效长度。
所述测试导线2还连接设置在箱体1外部的高压系统6；在本实施例中，所述高压系统6为高压发生器，电压调节范围为0-500kV，电流调节范围0-10A，用于模拟线路运行时不同等级电压。
所述测试接地线7通过能够竖向升降的支柱绝缘子8设置在箱体1内，且测试接地线7一接地端伸出箱体1接地，在本实施例中，所述短接导线5和测试接地线7均采用JL/G1A-240/30钢芯铝绞线。
具体的，在本实施例中，所述支柱绝缘子8通过升降气缸14固定在箱体1内，通过升降气缸14的升降来调整测试接地线7与测试导线2之间的距离。
所述箱体1内的底部还固定有燃烧盘9，用于模拟可燃物燃烧对于输电线路的影响。
所述箱体1上固定鼓风系统10、喷雾系统11和通风系统12。
所述鼓风系统10为两个鼓风机，且分别固定在箱体1两侧，且风速、风向可调节，最大风速20m/s，用于模拟自然环境下风速对燃烧的影响。
所述喷雾系统11包括灭火介质存储机构1101、驱动机构1102和喷头1103，所述灭火介质存储机构1101一端连接驱动机构1102，另一端为输出端伸入箱体1内并连接所述喷头1103，所述驱动机构1102与监测控制系统通信连接，驱动所述驱动机构1102，致使所述灭火介质存储机构1101的灭火介质从喷头1103喷出。进一步的，所述灭火介质存储机构1101内的灭火介质可通过实验需求进行调整，实现可喷洒水和不同灭火剂的任意形式组合，所述喷头1103为可旋转喷头，并可调整喷洒方向和灭火介质雾化程度，用于测试火场情况下灭火介质对输电线路跳闸影响，并可用于测试绝缘子串湿污闪条件。
进一步的，所述通风系统12固定在箱体1顶部，用于试验时箱体1的通风及排烟；在本实施例中通风系统12采用320mm直径、最大通风量1200m3/h的排风扇。
再进一步的，所述箱体1上设置有观查窗口101，在观察窗口101上还固定高速摄像机(图中未示)。
所述监测控制系统包括温度监测系统1301、绝缘子污秽监测系统1302、喷雾激光粒度监测系统1303、击穿电流监测系统1304以及计算机控制系统1305，所述温度监测系统1301纵向和横向阵列式分布在箱体内，在本实施例中，所述温度监测系统1301为热电偶；所述绝缘子污秽监测系统1302分别固定在耐张绝缘子串34和悬垂绝缘子串4上，所述喷雾激光粒度监测系统1303固定在喷头1103的喷雾路径两侧箱体1内壁上，所述击穿电流监测系统1304分别固定在耐张绝缘子串3和测试接地线7的接地端，所述高压系统6、鼓风系统10、驱动机构1102、通风系统12、温度监测系统1301、绝缘子污秽监测系统1302、喷雾激光粒度监测系统1303和击穿电流监测系统1304均与箱体1外部的计算机控制系统1304通信连接。
通过高压系统6来模拟线路运行时不同等级电压、燃烧盘9来模拟可燃物燃烧对于输电线路的影响、鼓风系统10来模拟自然环境下风速对燃烧的影响，以及喷雾系统11来测试火场情况下灭火介质对输电线路跳闸影响，并可用于测试绝缘子串湿污闪条件，并通过温度监测系统1301、绝缘子污秽监测系统1302、喷雾激光粒度监测系统1303、击穿电流监测系统1304来记录击穿电压、击穿电流、击穿距离、击穿绝缘子片数、风速、绝缘子污秽程度、雾滴参数以及箱体内部温度分布信号，实现了灭火水剂在山火条件下对输电线路影响的试验。
具体的，本实施例还公开了一种用于测试灭火介质对于测试导线2对测试接地线7击穿的影响的实验方法，具体包括如下步骤：
步骤1：拆除耐张绝缘子串3和悬垂绝缘子串4上的短接导线5，调节所述支柱绝缘子8的升降致使测试接地线7与测试导线2之间间距为2m；
步骤2：点燃所述燃烧盘9中的可燃物，使箱体1内平均温度达到400℃，并通过计算机控制系统1305启动并调节鼓风系统10致使风速为为8m/h；
步骤3：通过计算机控制系统1305启动并调节高压系统6至满足测试电压等级，直至测试导线2对测试接地线7击穿放电，并通过高压系统6、温度监测系统1301、击穿电流监测系统1304记录击穿电压、击穿电流、击穿距离、风速、箱体1内部温度分布信号并将分布信号输送至计算机控制系统1305；
步骤4：在计算机控制系统1305接收记录的分布信号后，通过计算机控制系统13305启动通风系统12将箱体1内烟气排尽；
步骤5：重复上述步骤1至步骤4后通过计算机控制系统1305启动所述喷雾系统11以及通过绝缘子污秽监测系统1302、喷雾激光粒度监测系统1303记录绝缘子污秽程度、雾滴参数并将将分布信号输送至计算机控制系统1305；
步骤6：通过调节喷雾参数、喷雾方向、灭火介质类型、喷雾开始时箱体1内温度，重复上述步骤1至步骤5，进行多组对比试验。
基于上述步骤，本实施例还进一步公开了一种用于测试灭火介质对于绝缘子闪络击穿的影响的实验方法，具体包括如下步骤：
步骤1：分别调整短接导线5与耐张绝缘子串3和悬垂绝缘子串4上的绝缘子钢帽的连接位置直至满足测试位置，调节所述支柱绝缘子8的升降致使测试接地线7与测试导线2之间间距为2m；
步骤2：点燃所述燃烧盘9中的可燃物，使箱体1内平均温度达到400℃，并通过计算机控制系统1305启动并调节鼓风系统10致使风速为为8m/h；
步骤3：通过计算机控制系统1305启动并调节高压系统6至满足测试电压等级，直至测试导线2对测试接地线7击穿放电，并通过高压系统6、温度监测系统1301、击穿电流监测系统1304记录击穿电压、击穿电流、击穿绝缘子片数、风速、箱体内部温度分布信号并将分布信号输送至计算机控制系统1305；
步骤4：在计算机控制系统1305接收记录的分布信号后，通过计算机控制系统13305启动通风系统12将箱体1内烟气排尽；
步骤5：重复上述步骤1至步骤4后通过计算机控制系统1305启动所述喷雾系统11以及通过绝缘子污秽监测系统1302、喷雾激光粒度监测系统1303记录绝缘子污秽程度、雾滴参数并将将分布信号输送至计算机控制系统1305；
步骤6：通过调节喷雾参数、喷雾方向、灭火介质类型、喷雾开始时箱体1内温度，重复上述步骤1至步骤5，进行多组对比试验。
通过上述步骤实现了测试灭火介质对于测试导线2对测试接地线7击穿的影响以及灭火介质对于绝缘子闪络击穿的影响的实验，进而实现了灭火水剂在山火条件下对输电线路影响的试验。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述实施例仅表示发明的实施方式，本发明的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。