一種戶外箱體火災(zāi)自動(dòng)滅火及聲光報(bào)警裝置的研制

鄭元彬 段永煌

摘要：近年來(lái)戶外開(kāi)關(guān)柜因其顯著優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用，但其具有內(nèi)部隱患難以被發(fā)現(xiàn)的缺點(diǎn)，尤其當(dāng)內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)時(shí)難以進(jìn)行及時(shí)干預(yù)。為解決這一問(wèn)題，本文研制一種戶外箱體火災(zāi)自動(dòng)滅火及聲光報(bào)警裝置，通過(guò)溫度、煙霧濃度等信號(hào)實(shí)時(shí)對(duì)箱體內(nèi)部情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和判斷，同時(shí)具有告警和滅火功能，具有突出的實(shí)用性和創(chuàng)新性。

關(guān)鍵詞：戶外箱體;電氣火災(zāi);報(bào)警;滅火

近年來(lái)，隨著配電網(wǎng)的高速發(fā)展，電力系統(tǒng)中的戶外開(kāi)關(guān)柜數(shù)量也快速增長(zhǎng)。戶外開(kāi)關(guān)柜具有結(jié)構(gòu)緊湊、公共安全性好等明顯的優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)也同樣突出。密閉的箱體使開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部設(shè)備隱患、缺陷難以被發(fā)現(xiàn)，同時(shí)，戶外開(kāi)關(guān)柜的安裝地點(diǎn)往往離控制室較遠(yuǎn)，當(dāng)設(shè)備內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重缺陷，如火災(zāi)等，運(yùn)行人員難以在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)災(zāi)情并進(jìn)行處置。為提高開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部火災(zāi)預(yù)警與處置能力，現(xiàn)急需開(kāi)發(fā)一種箱體火災(zāi)自動(dòng)滅火及聲光報(bào)警裝置。

在日常運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)過(guò)電壓、設(shè)備絕緣強(qiáng)度降低、電子元器件性能不穩(wěn)定、設(shè)備接頭過(guò)熱等因素[1]都可能在開(kāi)關(guān)柜箱體內(nèi)部引發(fā)火災(zāi)。由于開(kāi)關(guān)柜內(nèi)通風(fēng)條件差，便于熱量積聚，且箱體內(nèi)多可燃物，若火災(zāi)未能被及時(shí)干預(yù)，則可能在短時(shí)間燒毀開(kāi)關(guān)柜，甚至波及相鄰間隔的安全運(yùn)行。

本文所研制的戶外箱體火災(zāi)自動(dòng)滅火及聲光報(bào)警裝置（下稱裝置），主要由信息采集裝置、邏輯處理器、報(bào)警裝置和滅火裝置組成。其中，信息采集裝置主要由溫度傳感器和煙霧探測(cè)器組成。溫度傳感器的安裝，須充分結(jié)合戶外開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，著重關(guān)注開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部故障高發(fā)的位置[2]，如電纜室、端子排、真空泡等，并根據(jù)運(yùn)行紅外測(cè)溫顯示圖，以箱體內(nèi)火災(zāi)隱患點(diǎn)作為信息采集點(diǎn)，并通過(guò)傳感器將實(shí)時(shí)采集的溫度信息，并匯總至邏輯處理器進(jìn)行處理。當(dāng)采集點(diǎn)溫升幅度過(guò)大或溫升過(guò)快時(shí)，則可判定采集點(diǎn)附近已出現(xiàn)過(guò)熱故障，箱體內(nèi)部存在發(fā)生火災(zāi)的傾向。同時(shí)，裝置還在內(nèi)部集成了煙霧探測(cè)器，但柜體內(nèi)煙霧濃度突破預(yù)設(shè)閾值時(shí)，則可基本判定箱體內(nèi)部已出現(xiàn)火情。同時(shí)，為避免傳感器掉線、損壞造成信息采集中段，裝置在邏輯處理器中加入檢測(cè)功能，但數(shù)據(jù)中斷時(shí)亦會(huì)即時(shí)向運(yùn)維人員發(fā)出相應(yīng)告警。

電能的傳輸伴隨著能量損耗，即使在正常的運(yùn)行狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)柜內(nèi)溫度仍較高，可能造成消防報(bào)警裝置誤判;戶外開(kāi)關(guān)柜外部粉塵可能通過(guò)縫隙進(jìn)入箱體內(nèi)煙霧探測(cè)器中，使煙霧探測(cè)器在未發(fā)生火情的情況下誤啟動(dòng)。為避免外部因素造成裝置誤動(dòng)，對(duì)設(shè)備運(yùn)行造成不必要的干擾，可對(duì)裝置的啟動(dòng)條件進(jìn)行設(shè)定：當(dāng)僅采集到溫度或煙霧濃度異常信號(hào)時(shí)，啟動(dòng)普遍報(bào)警功能，在裝置本地發(fā)出高分貝（120dB）告警聲音，通過(guò)通信模塊向設(shè)備運(yùn)維人員發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒設(shè)備運(yùn)維人員迅速到場(chǎng)確認(rèn)設(shè)備運(yùn)行情況;當(dāng)裝置同時(shí)采集到溫度和煙霧濃度異常信號(hào)時(shí)，啟動(dòng)火災(zāi)報(bào)警功能，在裝置本地發(fā)出高分貝（120dB）告警聲音，并第一時(shí)間向運(yùn)維人員發(fā)出火災(zāi)告警，提醒運(yùn)維人員盡快到場(chǎng)進(jìn)行處理，為火情控制和電氣故障隔離爭(zhēng)取時(shí)間。同時(shí)，運(yùn)維人員還可以根據(jù)運(yùn)行需要，設(shè)置階梯型閾值細(xì)化管理，實(shí)行分級(jí)響應(yīng)，根據(jù)裝置反饋信息等級(jí)不同，響應(yīng)措施對(duì)應(yīng)可從“關(guān)注”向“重點(diǎn)關(guān)注”、“干預(yù)”、“立即干預(yù)”等演變，必要情況下考慮斷開(kāi)上級(jí)電源，避免災(zāi)情擴(kuò)大。

由于本裝置工作地點(diǎn)為開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部，且火災(zāi)類(lèi)型主要為電氣火災(zāi)，故在選擇滅火材料時(shí)必須考慮到應(yīng)用場(chǎng)景的特殊性，裝置采用的滅火材料需有較高的絕緣強(qiáng)度，避免滅火時(shí)出現(xiàn)帶電設(shè)備短路接地，擴(kuò)大故障范圍。經(jīng)過(guò)綜合考慮和比對(duì)[3][4]，本裝置考慮采用第三代熱氣溶膠自動(dòng)滅火裝置——S型氣溶膠，該材料不僅具有較好的滅火效能，而且有較高的潔凈度，氣溶膠噴灑后的殘留物對(duì)于電氣設(shè)備的影響較少，被廣泛應(yīng)用于電氣火災(zāi)的救援中。為避免滅火功能誤動(dòng)對(duì)設(shè)備運(yùn)行造成不利影響，提高滅火功能啟動(dòng)的準(zhǔn)確性、可靠性，本裝置的滅火裝置依靠物理模式方式啟動(dòng)，即從滅火裝置內(nèi)部引出引爆引線，當(dāng)且僅當(dāng)有明火引燃引線時(shí)，引爆熱氣溶膠自動(dòng)滅火器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)滅火。故引爆引線必須敷設(shè)在容易發(fā)生火災(zāi)的隱患點(diǎn)，提高響應(yīng)效率。

本文所研制的戶外箱體火災(zāi)自動(dòng)滅火及聲光報(bào)警裝置，系以防控開(kāi)關(guān)柜箱體內(nèi)火災(zāi)為目的，消除箱體運(yùn)維過(guò)程中的安全盲區(qū)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣火災(zāi)的提前預(yù)警和及時(shí)干預(yù)，為災(zāi)情控制和故障隔離爭(zhēng)取寶貴的時(shí)間。本裝置適應(yīng)性較廣，僅需對(duì)邏輯處理器中的相關(guān)保護(hù)啟動(dòng)閾值進(jìn)行調(diào)整，便可運(yùn)用于其他類(lèi)型的電氣設(shè)備箱體或密閉空間中，如10kV接地變壓器、10kV站用變壓器、電容電抗器室等場(chǎng)合。在對(duì)供電可靠性要求越來(lái)越高的時(shí)代背景下，本裝置將大大豐富運(yùn)維人員監(jiān)測(cè)運(yùn)行設(shè)備內(nèi)部工作情況的手段，幫助設(shè)備運(yùn)維單位及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處置設(shè)備隱患、設(shè)備缺陷，為維護(hù)設(shè)備運(yùn)行安全、提高地區(qū)供電可靠性做出積極的貢獻(xiàn)。

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