0 引言

输电线路山火和变压器火灾是危害电网安全的两大高电压电力火灾^[1-3]。近些年,随着全球能源互联网和特高压电网的加速建设,高电压火灾频发,引发大规模、长时间停电事故,严重影响大电网安全运行,造成巨大的直接和间接经济损失^[1]。例如,2010年一季度南方电网220 kV及以上电压等级线路发生故障跳闸262次,其中因山火引发的线路跳闸达128次,占线路总跳闸次数的48.9%^[4]。2013年春季,山火先后导致国家电网公司特高压交流长南I线故障停运3次和特高压锦苏直流单级相继闭锁。此外,大型变压器火灾也时有发生。例如,1995年5月,广州省供电局500 kV增城变电站主变套管发生爆炸起火^[5];2000年2月,大亚湾核电站3×375 MVA单相变压器套管爆炸起火;2008年4月,陕西省勉县发生大型变压器火灾;2016年6月,西安市南郊3台变压器因电缆火灾引发大火,由于安装的消防系统不具有主动灭火功能,造成火势失控,经济损失巨大,并带来较大的社会不良影响。高电压火灾防治不仅需要高效灭火,且由于灭火系统的误动现象无法完全杜绝,因此还要求灭火系统即使发生误喷事故也不会影响电力设备的绝缘,因此防治难度大,是火灾防治领域一直未能解决的难题^[1,3]。

细水雾是一种新兴高效灭火技术。该技术利用细水雾喷头在较高压力下将水流分解为雾滴直径<400 μm的雾滴,灭火效率可达传统水喷淋系统的10倍。近年来,细水雾技术在电气机房火灾、变压器火灾、输电线路山火^[2]等火灾防治领域逐渐得到了应用。美国NIST^[6]、英国GTE^[7]、加拿大NRCC^[8]等研究机构在程控交换机房、计算机房、电力开关柜和发电机房等场所开展了380 V及以下电压的全尺寸细水雾灭火试验。试验结果表明,细水雾灭火后的电气设备仍可正常运行,因此认为细水雾可以应用于电气火灾防治。但这只是细水雾应用于低电压电气火灾的可行性研究。空气间隙的绝缘强度是决定高电压电气设备应用安全性的重要因素。为研究细水雾防治输电线路山火和变压器火灾等高电压火灾的应用可行性,需要开展细水雾对空气间隙击穿特性影响的研究。现今对气液两相体放电特性的研究主要集中在对雾滴(直径<10 μm)^[9-12]和雨滴(直径>1 mm)^[13-15]的研究,针对解决雾闪和雨闪的应用问题,而对于雾滴直径在50~400 μm的火灾消防用细水雾的击穿特性未见研究。细水雾添加剂可进一步提升细水雾的灭火性能^[2],因此,需要研究细水雾添加剂对空气间隙击穿电压的影响。

本文研究细水雾雾滴直径和雾滴间距对空气球-球短间隙工频击穿特性的影响,以及KCl和氟碳表面活性剂等典型细水雾添加剂对球-球短间隙击穿特性的影响。研究结果将对细水雾在高电压火灾的防治应用提供一定的理论指导。

1 试验装置与方法

1.1 细水雾发生装置与测量方法

1.1.1 细水雾发生装置

细水雾的产生原理见图1,利用阀门调节细水雾的施放压力,利用压力传感器测量细水雾产生的压力。

试验采用3种细水雾喷头(见图2)。其中图2(a)和图2(b)为压力直射式喷头,编号分别为a和b,喷孔尺寸分别为0.1 mm和1.5 mm;图2(c)为离心式喷头,喷孔直径为0.8 mm,编号为c。

1.1.2 细水雾雾滴参数控制与测量

细水雾雾滴直径代表细水雾雾滴的大小,细水雾雾滴间距代表细水雾雾滴的浓度。本文利用3种细水雾喷头,通过调节高压水泵的施放压力(3~8 MPa)、水雾喷放距离(20.0~40.0 cm),获得不同雾滴直径和雾滴间距的细水雾,研究雾滴直径和雾滴间距对细水雾短球隙击穿特性的影响。其中,细水雾

图1 细水雾发生装置原理图 Fig.1 Schematic of the water mist equipment

图2 试验所用3种细水雾喷头 Fig.2 Three kinds of water mist nozzle used in the tests

喷放距离为喷头离电极中心连线的垂直距离。利用Dantc相位多普勒测量系统(phase-Doppler particle anemometer system)测量细水雾的雾滴直径,利用Malvern Spraytec激光粒度仪测量细水雾的雾滴浓度。采用圆杯测量法测量喷头的雾通量^[16]。雾滴直径采用D_v0.95(95%雾滴累计体积分布粒径,单位μm)表示。雾滴浓度(数密度)采用C(单位cm^-3)表示。假设细水雾雾滴在空气中以简单立方堆积,雾滴之间的距离均等于雾滴间距S(单位μm)。S的表达

式为

\(S=\frac{10\ 000}{\sqrt[3]{C}-1}-{{D}_{\text{v}}}_{0.95}\) (1)

从式(1)可知,雾滴间距只与雾滴浓度和雾滴直径有关,和所用喷头的类型与形状等无关。

1.2 细水雾击穿试验装置与方法

1.2.1 试验装置与方法

试验装置如图3所示。一球形电极下端可靠接地,另一球形电极上端通过高压引线与工频试验变压器的高压输出端联接。细水雾喷头可靠接地。首先调节球形电极之间的距离,使电极与喷头的距离为一定值,然后在电极放电区域施加细水雾。稳定喷雾1 min后开始升压试验。采用升压法进行测试。为了确保试验数据的准确性,每种工况进行重复试验,忽略测量数据中标准偏差<5%的试验数据,确保有效试验次数>10。连续2次施加电压的时间间隔为2 min,以便空间离子充分扩散。在允许的误差范围内,本文将有效试验数据的平均值作为间隙击穿电压值。

1.2.2 试验场地布置

试验在电网输变电设备防灾减灾国家重点实验室的大型人工气候室(尺寸22 m×22 m×27 m)中进行,装置包括细水雾发生装置、高压试验电源和测试架等(见图4)。试验电源由25 kVA/75 kV工频试验变压器提供。采用直径为6 cm的球形电极。细水雾喷头安装在球-球间隙(简称球隙)连线中心的正上方,垂直向下施放细水雾。试验采用去离子水,电导率为4 μS/cm;人工气候室环境温度为19~23 ℃,气压为1 013 kPa。由于细水雾喷雾过程中,电极间空气相对湿度可骤增至约100%。因此,为使试验具有可比性,开展空气击穿对比试验时,首先通过人工喷雾加湿的方式将电极试验区域的相对湿度调节为100%。

2 试验结果

2.1 空气球-球短间隙工频击穿电压

图5显示了空气工频击穿电压与球-球短电极间隙的关系,当球-球间隙从0.2 cm增加到2.0 cm,击穿电压从6.0 kV增大到45 kV,平均击穿场强从30.0 kV/cm下降到22.5 kV/cm。随着电极距离增大,电场不均匀程度上升^[17],因此击穿场强下降。

图3 细水雾球-球短间隙工频闪络电压试验图 Fig.3 Experimental setup system chart of power frequency breakdown test of sphere-sphere short air gap

图4 短球-球间隙工频闪络电压试验的布置 Fig.4 Power frequency breakdown test layout of sphere-sphere short air gap

图5 空气击穿电压随球-球电极间隙的变化 Fig.5 Relationship between the AC breakdown voltage and sphere-sphere air gap

2.2 电极间隙对细水雾工频击穿特性的影响

调节喷头a的施放压力和喷放距离,获得细水雾雾滴直径为68 μm,雾滴间距为710 μm。研究该雾滴直径和雾滴间距下细水雾击穿电压和击穿场强随球隙的变化,试验结果见图6。球隙为0.2 cm时,细水雾击穿场强为30.0 kV/cm,该值与图5中同电极间隙下的空气击穿场强相近。这可能是因为在较短的球-球电极间隙下,间隙间的液滴数量少,因此对电场畸变的影响较弱,最终细水雾击穿场强与空气击穿场强基本相同。但随着球隙的增大,细水雾击穿场强较空气击穿场强明显降低。如球隙为1.0 cm时,细水雾击穿场强为20.3 kV/cm,较空气击穿场强降低了17.8%。这是由于介质颗粒引入引起电极间空间电场的畸变^[10]。在本试验球隙范围内,随着电极间隙的增加,间隙中细水雾雾滴数量增加,雾滴在电极间对电场产生的畸变效应增强,细水雾击穿场强较空气击穿场强的降低程度增大。

2.3 雾滴直径和雾滴间距对细水雾工频击穿场强的影响

固定喷头a的喷放距离,通过增大喷头的施放压力,获得该喷头喷出细水雾的雾滴直径、雾滴间距和球隙击穿场强的变化曲线。电极间隙固定为1.0 cm,试验结果见图7。该喷头的雾滴直径从77 μm下降至56 μm,相对标准偏差为12.06%,可认为变化较大;雾滴间距从750 μm下降至720 μm,相对标准偏差仅1.98%,因此变化较小,可视为基本不变。击穿试验结果表明,当雾滴直径从77 μm下降至56 μm,击穿场强从17.2 kV/cm上升至 20.3 kV/cm,增加18.02%;因此在细水雾雾滴直径为56~77 μm之间、雾滴间隙在720~750 μm之间时,1.0 cm短球隙下的细水雾击穿场强随雾滴直径的降低而上升。

固定喷头b的喷放距离,通过增大喷头的施放压力,获得该喷头喷出细水雾的雾滴直径、雾滴间距和球隙击穿场强的变化曲线。电极间隙固定为1.0 cm,试验结果见图8。可以看出,细水雾雾滴直径从311 μm逐步下降至144 μm,雾滴间距从677 μm上升至957 μm,变化均较大。而击穿场强从11.9 kV/cm上升至13.4 kV/cm。试验表明随着雾滴直径的下降和雾滴间距的上升,细水雾击穿场强上升,这归因于雾滴直径的减小以及雾滴间距的增大使球隙空间电场的畸变程度变小。

固定喷头c的喷放距离,通过增大该喷头的施

图6 喷头a细水雾击穿特性随球-球电极间隙的变化 Fig.6 Effect of sphere-sphere gap on breakdown voltage and breakdown field strength (nozzle a)

图7 喷头a细水雾雾滴直径、雾滴间距与击穿场强的 变化规律 Fig.7 Effect of droplet’s diameter size and distance between the droplets of water mist on the breakdown field strength (nozzle a)

图8 喷头b细水雾雾滴直径、雾滴间距与击穿场强的 变化规律 Fig.8 Effect of droplet’s diameter size and distance between the droplets of water mist on the breakdown field strength (nozzle b)

放压力,获得该喷头喷出细水雾的雾滴直径、雾滴间距和球隙击穿场强的变化规律。球隙固定为1.0 cm,试验结果见图9。可以看出,雾滴直径从182 μm下降至123 μm,而雾滴间距整体上升,从644 μm 上升至850~1 050 μm。同图8的试验结果相似,随着雾滴直径的下降和雾滴间距的上升,细水雾雾滴击穿场强从12.4 kV/cm上升至15.0 kV/cm。

本文将以上3个喷头雾滴直径(D_v0.95)、雾滴浓度(C)、雾滴间隙(S)和击穿场强(E)数据进行了统计,如表1中的1—17列。上述3个试验说明了细水雾的雾滴直径对击穿场强有重要的影响。但雾滴间隙的变化由于受到雾滴直径的影响,无法直接获得,在此通过试验进一步分析雾滴间距对短球隙击穿场强的影响。

表1中的18—20列为利用喷头a,通过固定水雾施放压力,逐渐增大喷放距离的方法,试验获得的多个工况下的细水雾短球隙击穿场强。电极间隙固定为1.0 cm。可以看出,试验获得的雾滴直径基本不变,为61~62 μm,而雾滴间距从757 μm上升至838 μm,变化率为15%。试验结果表明细水雾短球隙击穿场强均在20.0~20.3 kV/cm范围,几乎一致。因此在1.0 cm短球隙下,雾滴直径是影响细水雾击穿场强的主要因素,而雾滴间距对细水雾击穿场强的影响不显著。

以表1中细水雾雾滴直径和击穿场强数据作图,获得两者的关系曲线如图10所示。运用多元非线性回归法对数据拟合,得到在1.0 cm短球隙下,

图9 喷头c细水雾雾滴直径、雾滴间距与击穿场强的 变化规律 Fig.9 Effect of droplet’s diameter size and distance between the droplets of water mist on the breakdown field strength (nozzle c)

雾滴直径为56.4~311.3 μm、雾滴间隙为612~1 056 μm时细水雾击穿场强E (kV/cm)和雾滴直径Dv_0.95 (μm)的关系,即

\(E=12.186\ 09+24.734\ 61{{\mathrm{e}}^{-0.018\ 34D{{v}_{0.95}}}}\) (2)

拟合相关系数为0.970 43。

2.4 细水雾添加剂对击穿特性的影响

试验采用喷头b研究细水雾添加剂对空气球-球短间隙击穿特性的影响。采用的细水雾添加剂为

表1 细水雾雾滴参数与击穿特性的试验结果 Table 1 Experimental results of mist spray parameters and breakdown performances of water mist

图10 细水雾雾滴直径对击穿场强的影响 Fig.10 Effect of droplet diameter size on the breakdown field strength

KCl和氟碳型表面活性剂FC1470,这2种物质均是常见的具有代表性的细水雾添加剂。调节喷头b的应用工况(喷放距离22.5 cm,施放压力5 MPa),获得细水雾雾滴直径为261 μm,雾滴间距为612 μm。球隙长度固定为1.0 cm。测量添加细水雾添加剂后细水雾的短球隙击穿场强数据,如表2所示。

3 细水雾对空气击穿特性的影响分析

3.1 概述

现今对气液两相体放电的研究主要集中在雾与淋雨等条件下^[17-19],其中雾的颗粒尺寸通常<10 μm,而雨滴的尺寸通常>1 mm。研究发现,不同雾滴直径的液滴对空气间隙击穿场强的影响不同^[20-22]。火灾消防用细水雾的雾滴特性上雾、雨滴均不同,主要表现为2点：1）雾滴直径比雾颗粒(直径<10 μm)大,但比雨滴(直径>1 mm)小,范围在50~400 μm;2）由于灭火的需要,流量较大,最大的喷头流量可比特大暴雨流量还大。特大暴雨的定义为降雨强度>14 mm/min^[23]。本研究采用火灾研究常用的圆杯测量法测得喷头的雾通量^[16],其中喷头b的最大雾通量为235 g/(m²•s),换算成降雨强度为141 mm/min,是特大暴雨强度的10倍。因此,细水雾带电灭火应用需要同时研究雾滴直径和雾滴浓度对细水雾击穿特性的影响。

3.2 雾滴直径和雾滴间距对电场畸变的影响

当引入两相体介质颗粒时,球-球电极间隙的空间电场会发生畸变。本文采用有限元法计算两相体颗粒存在时的电场畸变情况。图11为空气和细水雾下球-球短电极间隙的电场强度分布。计算参数如下：球电极直径6 cm,间隙之间的电压为10 kV,空气边界条件取电场梯度为0。间隙距离10 mm,水滴直径100 mm,雾滴间距分别为650和1 000 mm,空气的相对介电常数取1,雨滴的相对介电常数取80。从图中可以看出,空气间隙中的电场强度变化很小。但是,细水雾雾滴的加入产生电场畸变,特别是在雾滴颗粒表面附近畸变严重,曲线弯曲度较大。

本文利用一种改进的强化偶极子模型计算单个两相体颗粒表面空间的电场^[24],获得球形颗粒表面的最大电场强度E_max为

\({{E}_{\max }}=\frac{2k+1}{1-k{{\left( R/t \right)}^{3}}}{{E}_{0}}\) (3)

式中：k=(ε_i-ε_e)/(ε_i+2ε_e),细水雾颗粒的介电常数为

表2 细水雾添加剂对击穿场强的影响 Table 2 Effect of water mist additives on breakdown field strength

图11 细水雾雾滴对电场强度分布的影响 Fig.11 Effect of droplets water mist particles on the electric field distribution

ε_i,介质颗粒所在的外部环境媒质的介电常数为ε_e;R为细水雾球形颗粒的直径,μm;t为相邻细水雾颗粒间的平均距离,μm;E₀为外部电场强度。根据式(3),当空气和细水雾雾滴的相对介电常数确定时,可将E_max/E₀定义为电场的畸变程度,计算式见式(4)

\(\frac{{{E}_{\max }}}{{{E}_{0}}}=\frac{2k+1}{1-k{{\left( R/t \right)}^{3}}}\) (4)

根据本文的测试结果,设定细水雾的雾滴直径范围为50~300 μm,雾滴间距范围为650~1 000 μm,定义η₁和η₂为：

式中：η₁表示同一雾滴间隙下,雾滴直径对电场畸变的影响程度,定义为某一雾滴间隙距离下,其雾滴直径为300 和50 μm时的E_max/E₀值的相对偏差值;η₂表示相同雾滴直径下,雾滴间隙对于电场畸变系数的影响程度,定义为某一雾滴直径下,其雾滴间距为650和1 000 μm时的E_max/E₀值的相对偏差值。η₁和η₂变化规律分别见图12和图13。其中雾滴的相对介电常数ε_i取80,空气的相对介电常数ε_e取1。

从图12和图13可知,放电空间的电场畸变同时受雾滴直径和雾滴间距的影响。但是,电场畸变程度受细水雾颗粒的雾滴直径影响较大(约50%~300%,见图12),受雾滴间距的影响较小(约0%~60%,见图13)。说明雾滴直径对电场畸变系数的影响程度明显大于雾滴间隙。而且,雾滴间距越大,雾滴直径对电场畸变程度的影响越小;雾滴直径越大,雾滴间距对电场畸变程度的影响越大。

3.3 细水雾雾滴直径的影响

试验和分析表明1.0 cm球隙下,对于雾滴直径

约为50~300 μm、雾滴间距主要在650~1 000 μm范围内的灭火用细水雾,雾滴直径是影响细水雾击穿场强的主要因素,而雾滴间距对细水雾击穿场强的影响较小。图10表明随着雾滴直径从50 μm增大到200 μm,细水雾短球隙击穿场强呈快速下降趋势;但当雾滴直径>200 μm后,细水雾短球隙击穿场强的下降趋势趋缓。

根据研究^[20-22],对于平均直径<10 μm的液滴,相邻液滴之间的间隙通常<100 μm。而利用模拟计算^[20]和试验观察^[21],流注的半径一般为100~200 μm。因此,由于大量小雾径液滴存在,流注通过液滴群时,液滴表面残留的电荷削弱流注的发展。同时,液滴通过吸收高能光子和自由电荷,导致流注前端的自由电子数量减少,并且使自由电子存在时间减短,阻碍了电子崩的形成。所以,通常认为,平均直径<10 μm的水液滴不利于放电发展,击穿时放电路径会选择空气,存在水液滴的空气间隙击穿电压提升的现象^[25]。

研究发现,对于雾滴直径较大的雨滴,相邻液滴之间的间隙通常>100 μm,因此使流注体发展因雾滴群受阻的现象减弱^[21]。此时液滴在电极上和空间中对电场的畸变占据了主要作用^[13]。文献[15,26]通过计算均匀电场中圆形水滴周围的场强,得知水滴周围电场畸变严重。此外,由于水滴对空气间隙场强畸变的影响,液滴表面产生场致发射^[27]和光电发射过程^[20]。已知水滴表面场致发射和光电发射所需能量为6.1 eV,该值远小于水分子的电离能^[27]。因此从水滴中获得电子较从空气中获得电子更容易,所以水滴成为了流注发展的重要电子源。因此,雾滴较大的雨滴通常会使击穿电压降低。例如,文

图12 雾滴间隙(650~1000 μm)与η₁的关系曲线 Fig.12 Relationship between the distance between the droplets of water mist (650~1000 μm) and η₁

图13 雾滴直径(50~300 μm)与η₂的关系曲线 Fig.13 Relationship between the diameter of droplets of water mist (50~300 μm) and η₂

献[13, 22]模拟并试验研究了降雨雨滴对空气间隙放电特性的影响,发现当雨滴直径为1~2mm、降雨强度为0~14 mm/min时,在棒-板间隙下放电电压较空气间隙击穿电压最大下降了17.0%。

对于雾滴直径主要在50~300 μm的灭火用细水雾,雾滴影响球-球短间隙工频击穿场强的因素可能同时来自以上讨论的两个方面：1）细水雾雾滴通过吸收高能光子和自由电荷,阻碍电子崩的形成,提高短球隙击穿场强。2）细水雾雾滴在空气间隙间中产生电场畸变,降低短球隙击穿场强。并且,细水雾雾滴直径越小,细水雾短球隙下的击穿场强较空气短球隙下的击穿场强变化比例越小,但都低于空气短球隙下的击穿场强。该结果说明在球-球短电极间隙下,灭火用细水雾雾滴因电场畸变降低击穿场强的影响强于其吸收高能光子和自由电荷产生的提升击穿场强的作用。

3.4 细水雾添加剂的影响

从表2可看出,1.0 cm球隙下,添加细水雾添加剂后的细水雾击穿场强小于纯水细水雾。其原因在于添加剂中含有具有导电性的粒子,促进了放电的发展^[10]。另外还可以得知,1.0 cm球隙下,强电解质盐KCl对细水雾击穿场强的降低影响较大(24.0%),而有机弱电解质化合物氟碳有机表面活性剂1470对水雾击穿场强的影响较小,只下降了7.5%。因此,采用电解能力较弱的细水雾添加剂有利于细水雾在带电环境下的灭火应用。

4 结论

1）细水雾液滴的存在对空气短球隙击穿场强的影响主要为两方面：一方面,雾滴吸附自由电荷和高能光子,增大短球隙击穿场强;另一方面,雾滴在电极和空间中对电场产生畸变,降低短球隙击穿场强。对雾滴尺寸为50~300 μm、雾滴间距在650~1 000 μm范围的火灾消防用细水雾。在球隙≤1.5 cm时,由雾滴产生的电场畸变影响较大,细水雾短球隙击穿场强较空气短球隙击穿场强更低。

2）1.0 cm球隙下,当雾滴间距约为600~1 000 μm范围时,火灾消防用细水雾的雾滴直径是影响细水雾短球隙击穿场强的决定因素。其中,当雾滴直径从50 μm增大到200 μm时,细水雾短球隙击穿场强呈快速下降趋势;但当雾滴直径>200 μm后,细水雾短球隙击穿场强的下降趋势趋缓。因此在短球隙下,雾滴直径小的细水雾喷头可以提高细水雾在带电环境下的绝缘性能,带电环境下应用更加安全。

现今常用的细水雾添加剂有无机强电解质盐(如KCl)和有机弱电解质化合物(如FC1470)2种,在1.0 cm短球隙下,前者对细水雾短球隙击穿场强的影响较大,后者的影响较小。因此在短球隙下,采用有机弱电解质化合物细水雾添加剂对细水雾的带电绝缘性能影响较小。

本研究对细水雾在高电压火灾带电灭火的安全应用具有理论指导意义。后续将继续研究细水雾在长间隙下的击穿特性,对不同长度和不同类型电极间隙下的水雾放电特性做更深入的研究。

参考文献

[1] 赵志刚,徐征宇,王健一,等. 大型电力变压器火灾安全研究[J]. 高电压技术,2015,41(10):3378-3384. ZHAO Zhigang, XU Zhenyu, WANG Jiayi, et al.Research on the fire safety of large power transformer[J]. High Voltage Engineering, 2015, 41(10): 3378-3384.

[2] LU J Z, CHEN B H, WU C P, et al.A multi-additive suppressant agent- based low-flow and long-distance firefighting approach for suppressing wildfires near electrical transmission lines[J]. Journal of Fire Sciences, 2016, 34(5): 398-415.

[3] 陆佳政,周特军,吴传平,等. 某省级电网220 kV及以上输电线路故障统计与分析[J]. 高电压技术,2016,42(1):200-207. LU Jiazheng, ZHOU Tejun, WU Chuanping, et al.Fault statistics and analysis of 220 kV and above power transmission line in province-level power grid[J]. High Voltage Engineering, 2016, 42(1): 200-207.

[4] 黄乐,舒双焰. 南方电网2010年第一季度线路山火跳闸情况分析[J]. 广东电力,2011,24(3):95-97. HUANG Le, SHU Shuangyan.Analysis on fault trips caused by forest fire in CSG in the first quarter of year 2010[J]. Guangdong Electric Power, 2011, 24(3): 95-97.

[5] 刘宝奎. 对变压器装设水喷雾自动灭火装置的看法[J]. 广东电力,2005,18(9):57-62. LIU Baokui.Opinion of installing automatic fire sprinklers on transformers[J]. Guangdong Electric Power, 2005, 18(9): 57-62.

[6] NISTIRIR 5514 Protection of data processing equipment with fine water sprays[S]. Gaithersburg, USA: National Institute of Standards and Technology, 1994.

[7] HILLS A T, SIMPSON T, SMITH D P.Water mist fire protection systems for telecommunication switch geat and other electronic facilities[C]∥Proceedings: Water Mist Fire Suppression Workshop. Atlantic City, USA: Federal Aviation Administration, 1993: 123-144.

[8] MAWHINNEY J R, ENG P.Finding of experiments using water mist for fire suppression in an electronic equipment room[C]∥Halon Options Technical Working Conference. Albuquerque, USA:[s.n.], 1996: 15-25.

[9] DENG H, HE Z, MA J, XU Y, et al.Initiation and propagation of discharge in liquid droplets: effect of droplet sizes[J]. IEEE Transactions on Plasma Science, 2010, 38(12): 3282-3288.

[10] 康钧,李佩,王生富,等. 盐雾对“棒-板”间隙交直流击穿电压的影响[J]. 高电压技术,2015,41(6):1989-1994. KANG Jun, LI Pei, WANG Shengfu, et al.Influence of salt spray on AC/DC breakdown voltage of rod-plane gap[J]. High Voltage Engineering, 2015, 41(6): 1989-1994.

[11] 耿江海,钟正,刘云鹏,等. 高电导率雾对悬式瓷质绝缘子交流闪络特性的影响[J]. 高电压技术,2017,43(9):2976-2982. GENG Jiaghai, ZHONG Zheng, LIU Yunpeng, et al.Influence of high conductivity fog on AC flashover characteristics of suspension porcelain insulator[J]. High Voltage Engineering, 2017, 43(9): 2976-2982.

[12] 刘琴,李瑶琴,谢梁,等. 盐雾环境下清洁和染污绝缘子交流耐压特性[J]. 高电压技术,2018,44(9):2828-2834. LIU Qin, LI Yaoqin, XIE Liang, et al.AC withstand characteristics of clean and polluted insulators in salt-fog[J]. High Voltage Engineering, 2018, 44(9): 2828-2834.

[13] 蒋兴良,周龙武,袁耀,等. 降雨对短空气间隙直流放电的影响分析[J]. 高电压技术,2015,41(7):2350-2355. JIANG Xingliang, ZHOU Longwu, YUAN Yao, et al.Analysis on DC discharge performance of short air gap under rain conditions[J]. High Voltage Engineering, 2015, 41(7): 2350-2355.

[14] 叶齐政,顾温国,齐军,等. 运动水滴在尖-板式直流电场中的放电研究[J]. 高电压技术,1999,25(4):7-9. YE Qizheng, GU Wenguo, QI Jun, et al.Research on the DC discharge in needle-to-plane air gaps containing moving water drops[J]. High Voltage Engineering, 1999, 25(4): 7-9.

[15] 齐军,叶齐政,顾温国,等. 运动水滴在球-球直流电场中的放电研究[J]. 高压电器,2000,43(2):12-14. QI Jun, YE Qizheng, GU Wenguo, et al.Study on the DC discharge of moving water drops in sphere-sphere gap[J]. High Voltage Apparatus, 2000, 43(2): 12-14.

[16] Standard on water mist fire protection systems:NFPA 750—2015[S], 2015.

[17] 鲁非. 微米级液滴气液两相体击穿特性研究[D]. 武汉:华中科技大学,2006:28-46. LU Fei.Research on the breakdown characteristics of the two-phase mixture of gas and micron water droplets[D]. Wuhan, China: Huazhong University of Science and Technology, 2006: 28-46.

[18] 鲁非,叶齐政,李劲,等. 球-球电极气液两相体直流击穿现象的研究[J]. 高压电器,2005,41(4):268-278. LU Fei, YE Qizheng, LI Jin, et al.Breakdown characteristics of the two-phase mixture of gas and liquid in a sphere-sphere DC gap[J]. High Voltage Apparatus, 2005, 41(4): 268-278.

[19] 邓鹤鸣,何正浩,许宇航,等. 水滴大小对放电开始和发展过程的影响[J]. 中国电机工程学报,2010,30(28):120-125. DENG Heming, HE Zhenghao, XU Yuhang, et al.Influence of water droplet szes on the intiation and growth of discharge[J]. Proceedings of the CSEE, 2010, 30(28): 120-125.

[20] BABAEVA N YU, KUSHNER M J. Effect of inhomogeneities on streamer propagation I: intersection with isolated bubbles and particles[J]. Plasma Sources Science and Technology, 2009, 18(3): 035009.1-035009.15.

[21] VAN VELDHUIZEN E M, RUTGERS W R. Pulsed positive corona streamer propagation and branching[J]. Journal of Physics D: Applied Physics, 2002, 35(17): 2169-2179.

[22] YE Q, LI J, XIE Z.Analytical model of the breakdown mechanism in a two-phase mixture[J]. Journal of Physics D: Applied Physics, 2004, 37(24): 3373-3382.

[23] 蒋兴良,刘伟,奚思建,等. 降雨对“棒-板”短空气间隙正极性直流放电特性的影响[J]. 高电压技术,2011,37(2):261-267. JIANG Xingliang, LIU Wei, XI Sijian, et al.Influence of rain on positive DC Discharge characteristic of rod-plane short air gap[J]. High Voltage Engineering, 2011, 37(2): 261-267.

[24] YE Q Z, LI J, ZHANG J C.A dipole-enhanced approximation for a dielectric mixture[J]. Journal of Electrostatics, 2004(61): 99-106.

[25] 姚文俊,何正浩,邓鹤鸣,等. 直流电压下两相体放电的粒径效应[J]. 中国电机工程学报,2012,32(13):144-151. YAO Wenjun, HE Zhenghao, DENG Heming, et al.Effects of macroparticle sizes on two-phase mixture discharge under DC voltage[J]. Proceedings of the CSEE, 2012, 32(13): 144-151.

[26] 杨长河. 气水混合两相体放电现象及机制的理论与试验研究[D]. 武汉:华中科技大学,2005. YANG Changhe.Theoretical and experimental study on the phenomena/mechanism of discharge in air water two phase mixture[D]. Wuhan, China: Huazhong University of Science and Technology, 2005.

[27] GRIGOR’EV A I, SHIRY’AEVA S O. The mechanism of corona discharge from a water droplet[J]. Journal of Engineering Physics, 1991, 60(4): 481-488.