自感應式機柜探火管滅火系統(tǒng)設計與應用

摘要：隨著電力電子設備和數據中心的普及，作為核心組件的配電柜，其消防安全日益受到重視。傳統(tǒng)的滅火系統(tǒng)在面對復雜的電氣火災時常顯得無能為力。為了解決這一問題，本文提出了一種自感應式機柜探火管滅火系統(tǒng)，該系統(tǒng)設計了探火管滅火裝置、浸沒式氣體滅火設備、攝像頭監(jiān)控裝置以及遠程控制終端。通過雙重滅火機制和實時監(jiān)控，極大提高了滅火的有效性和可靠性，從而保障了配電柜的消防安全。

關鍵詞：自感應式機柜；探火管；浸沒式氣體滅火；攝像頭監(jiān)控；配電柜消防安全

引言

隨著我國工業(yè)生產的快速發(fā)展，生產領域對電力能源的需求越來越高，從而導致工業(yè)園區(qū)配電柜的應用愈加廣泛[1]。由于配電柜內包含大量電氣元件，其運行過程中可能由于過載、短路等問題，出現異常能量釋放（如高溫、電弧、電火花等）或非正常能量累積（如電熱器具表面高溫），引發(fā)電氣火災[2]。在可燃物存在且環(huán)境條件適宜的情況下進一步導致火災事故的擴大，撲救過程中存在觸電、火災爆炸多重因素疊加的災難性后果[3]。因此，針對配電柜火災風險的初期火災預測、救援研究尤為重要。據國家消防救援局統(tǒng)計，電氣類隱患是火災的首要原因。2023年1月—10月份，因電氣引發(fā)的火災共有21.7萬起，造成418人死亡、590人受傷，直接財產損失26.3億元[4]。在這些電氣火災中，由配電柜或配電柜外供線路引起的火災占有相當大的比例，配電柜火災成因主要有短路、漏電、過負荷[5]。此外，串聯電弧、過熱和發(fā)光接觸也會引起電接觸不良，從而導致電氣火災的發(fā)生。探火管式滅火裝置是一種簡單、低成本且可靠度高的自動滅火系統(tǒng)，其被廣泛應用于電廠、通信、廣電、石化、鐵路、儲油庫、計算機房等系統(tǒng)[6]。目前常使用探火管式滅火裝置來解決配電柜的防火問題，實際應用時發(fā)現，雖然探火管式滅火裝置在配電柜起火時可以精準噴射噴火物質到起火點，但配電柜仍存在滅火后再次起火的可能，探火管式滅火裝置無法二次滅火，很容易發(fā)展成嚴重的火災事故[7]。因此，目前配電柜的消防安全仍存在較大的安全隱患，有待進一步改善。

一、自感應式機柜探火管滅火系統(tǒng)設計

自感應式機柜探火管滅火系統(tǒng)主要由探火管滅火裝置、浸沒式氣體滅火設備、攝像頭監(jiān)控裝置和遠程控制終端四個部分組成，如圖1所示。

（一）探火管滅火裝置

探火管滅火裝置是系統(tǒng)中用于早期火災探測和撲滅的第一道防線。它包含了一根細長的探火管，探火管采用特殊材料制成，纏繞布置在配電柜內部，具有良好的熱敏感性能和感應靈敏度，能夠感知環(huán)境溫度變化。火災發(fā)生時，配電柜內溫度升高，探火管內的滅火劑（通常為惰性氣體）會因熱感應自破裂，管內氣體釋放帶動滅火介質從管壁破口噴出，能夠在火災初期精準及時地撲滅火源，防止火勢擴大，適用于無人值守的強、弱配電和發(fā)電場所。

（二）浸沒式氣體滅火設備

浸沒式氣體滅火設備作為系統(tǒng)的第二級防線，可有效地撲滅有限空間較大規(guī)模火災[8]。當探火管滅火失敗或已熄滅的起火點復燃時，該設備會自動或遠程手動啟動。浸沒式氣體滅火設備的滅火支管可以通過配電柜上的通孔伸入內部或移動至外部進行操作，向配電柜內釋放滅火介質（通常為七氟丙烷、二氧化碳或環(huán)保型氣溶膠）。該設備滅火效果強，適用于撲滅大規(guī)模火災，在滅火過程中不會對電氣設備造成二次損害。

（三）攝像頭監(jiān)控裝置

攝像頭監(jiān)控裝置通過高分辨率圖像和視頻實時傳輸至遠程控制終端，負責實時監(jiān)控配電柜周圍環(huán)境，AI攝像頭能對現場設備溫度、狀態(tài)進行識別，提供火災前兆、火情變化等重要信息，捕捉火災現場的動態(tài)影像以及環(huán)境、溫度變化信息，輔助遠程決策和聯動，有助于火災的早期發(fā)現、精確定位及聯動啟動滅火系統(tǒng)，同時為事故后的調查和分析提供數據支持。

（四）遠程控制終端

遠程控制終端通過無線網絡與探火管、氣體滅火設備和攝像頭相連，能夠遠程監(jiān)控滅火系統(tǒng)運行狀態(tài)、啟動反饋信息、手動或自動控制二級滅火設備的啟動，并進行數據記錄和分析。遠程控制終端作為系統(tǒng)的指揮中心，負責協(xié)調各組件的工作，并實現信息的集中管理，使操作人員能夠及時了解現場情況，并根據實時數據作出快速決策，確保滅火措施的有效實施。

二、自感應式機柜探火管滅火系統(tǒng)組成

自感應式機柜探火管滅火系統(tǒng)最大的優(yōu)勢就是雙重滅火機制，即探火管滅火裝置和浸沒式氣體滅火設備。一個探火管滅火裝置匹配一個配電柜，探火管滅火裝置的主體設置在配電柜外，并延伸至配電柜內，纏繞在配電柜的設備上，使得配電柜的所有設備都能被覆蓋到。當任意一個設備出現火災隱患時，探火管對應位置處就被擊穿，從而噴射出滅火介質至該設備上，實現滅火。

浸沒式氣體滅火設備包括氣體滅火劑氣瓶（或氣溶膠發(fā)生器）、浸沒式氣體控制總閥、氣體滅火主管、若干氣體滅火支管和浸沒式氣體控制分閥。氣體滅火劑氣瓶的出氣口安裝氣體滅火主管，氣體滅火主管上設置有浸沒式氣體控制總閥，氣體滅火主管上間隔安裝有若干浸沒式氣體控制分閥，一個浸沒式氣體控制分閥連接一個氣體滅火支管。每一個氣體滅火支管匹配一個配電柜。

在自感應式機柜探火管滅火系統(tǒng)中，浸沒式氣體滅火設備通過氣體浸沒配電柜內部空間的方式，對配電柜進行滅火。該浸沒式氣體滅火設備在探火管滅火裝置一次性滅火不成功或者復燃的情況下使用，為二次滅火設備，這樣使得配電柜具有雙重滅火保護功能，提高配電柜的消防安全性。通過多個氣體滅火支管和浸沒式氣體控制分閥的設置，使得機房內的每個配電柜都獨立擁有滅火設備，當配電柜起火時，對應的氣體滅火支管開啟所對應的氣體控制分閥，每個配電柜的滅火動作互不干涉。浸沒式氣體控制總閥安裝在氣體滅火劑氣瓶的瓶口處，用于總控滅火氣體的流通。為了使配電柜二次滅火效果更好，方便氣體滅火支管的活動，配電柜上通孔的孔徑須大于氣體滅火支管的管徑，首先在氣體滅火支管上設置密閉蓋板，密閉蓋板位于配電柜外側。攝像頭監(jiān)控裝置安裝在配電柜外側，用于監(jiān)測所有的配電，實現現場監(jiān)控。攝像頭監(jiān)控裝置的攝像頭為360°旋轉AI攝像頭，方便對所有的配電柜進行監(jiān)控。

遠程控制終端通過無線傳輸模塊分別連接探火管滅火裝置、浸沒式氣體控制總閥、每一個浸沒式氣體控制分閥，以通過遠程控制終端對機房內的設備進行控制。例如，在探火管滅火裝置啟動后，探火管滅火裝置的壓力傳感器會通過無線傳輸模塊將監(jiān)測的壓力值傳輸給遠程控制終端，遠程控制終端接收到該壓力值，獲知配電柜起火，遠程控制終端遠程傳輸指令給攝像頭監(jiān)控模塊，開啟攝像頭監(jiān)控模塊的攝像功能，攝像頭監(jiān)控模塊將實時傳輸該配電柜的圖像信息給遠程控制終端，遠程控制終端可以根據圖像信息分析火災是否已經解決或者由遠程控制終端的工作人員根據遠程控制終端顯示的攝像頭監(jiān)控模塊傳回的圖像信息進行判斷。當分析出配電柜的火災已經解決時，遠程控制終端向消防控制室發(fā)出更換滅火設備的指令；當分析出配電柜的火災仍存在時，遠程控制終端向浸沒式氣體滅火設備發(fā)出控制指令，啟動對應配電柜的電動伸縮結構運行，使對應的氣體滅火支管伸入配電柜內，啟動對應的浸沒式氣體控制分閥和浸沒式氣體控制總閥，浸沒式氣體滅火設備噴出的氣體滅火介質將配電柜內的空間浸沒，實現二次滅火。滅火結束后，遠程控制終端向消防控制室發(fā)出更換滅火設備的指令。

自感應式機柜探火管滅火系統(tǒng)還包括現場報警裝置。現場報警裝置安裝在配電柜外，并通過無線傳輸模塊與遠程控制終端無線連接，通過現場報警裝置發(fā)出警報的方式及時提醒配電室附近的工作人員。另外，自感應式機柜探火管滅火系統(tǒng)還包括監(jiān)控報警裝置，設置在遠程控制終端旁，與遠程控制終端通信連接，以通過監(jiān)控報警裝置發(fā)出警報的方式及時提醒遠程監(jiān)控終端附近的工作人員。

三、自感應式機柜探火管滅火系統(tǒng)優(yōu)勢及應用場景

自感應式機柜探火管滅火系統(tǒng)最大的優(yōu)勢是自動滅火狀態(tài)信息確認和雙重滅火機制，即探火管滅火裝置和浸沒式氣體滅火設備。探火管滅火裝置能夠在火災初期迅速響應，并通過釋放滅火劑抑制火勢發(fā)展。當火災規(guī)模超出探火管能力時，浸沒式氣體滅火設備會在視頻AI和反饋裝置的共同聯動下立刻介入，確保滅火過程不中斷。兩者結合使用，極大提升了系統(tǒng)的滅火可靠性。聯動狀態(tài)下的雙重滅火機制是該系統(tǒng)的核心亮點之一，通過多層次的防火措施，為系統(tǒng)提供了冗余保護，使其在任何單一部件失效的情況下仍能有效運作，有效提升了系統(tǒng)的滅火效率和可靠性。此外，雙重滅火機制與攝像頭監(jiān)控裝置的結合，提供了實時監(jiān)控和快速響應的能力。攝像頭監(jiān)控和遠程控制終端的支持，使系統(tǒng)能及時獲取現場數據，確保滅火決策的準確性，在保障配電柜內部安全的同時，最大限度地減少火災對設備和周邊環(huán)境的破壞。

自感應式機柜探火管滅火系統(tǒng)具備良好的適應性和擴展性。此類裝置通常部署于電氣設備集中、易燃物存儲豐富、人員活動頻繁等核心區(qū)域，以確保在火災初期即能迅速介入，有效遏制火勢蔓延。因此，該滅火系統(tǒng)應用場景廣泛而關鍵，主要應用于存在顯著電氣火災風險的場所。自感應式機柜探火管滅火系統(tǒng)主要應用于信息技術與數據中心設施，如無人值守的計算機房、數據中心、通信機房、設備機房和電梯機房等。這些區(qū)域設備密集，電氣線路錯綜復雜，內部集成了大量的電子元件設備，功率和電壓需求不一，電力負荷大，發(fā)生火災的風險較高。因此，自感應式機柜探火管滅火系統(tǒng)可快速應對信息技術與數據中心設施的火災隱患，保障數據和設備安全。如圖2所示。一旦發(fā)生火災，自感應式機柜探火管滅火系統(tǒng)的雙重滅火機制能夠在短時間內反饋信息撲滅火源，保障設備安全及數據的完整性，同時提醒維修人員及時維護更新滅火介質。

結語

傳統(tǒng)滅火技術如泡沫滅火、干粉滅火在面對電氣火災時，可能帶來設備損壞和次生災害。探火管和氣體滅火技術以其高效、無污染的特點，逐漸成為電氣消防領域的主流選擇[9]。本文設計的自感應式機柜探火管滅火系統(tǒng)滿足了以上幾點要求，通過整合探火管、浸沒式氣體滅火設備及攝像頭監(jiān)控技術，提供了一種高效、可靠的滅火解決方案。此外，本文還分析了該系統(tǒng)的組成、工作原理及其在提升消防安全中的作用。未來，該系統(tǒng)有望在各類電氣設備消防保護中得到廣泛應用，進一步提高現代電氣設備的安全性與穩(wěn)定性。參考文獻

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