一種戶外箱體火災(zāi)自動滅火及聲光報警裝置的研制

鄭元彬 段永煌

摘要：近年來戶外開關(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)時難以進(jìn)行及時干預(yù)。為解決這一問題，本文研制一種戶外箱體火災(zāi)自動滅火及聲光報警裝置，通過溫度、煙霧濃度等信號實(shí)時對箱體內(nèi)部情況進(jìn)行監(jiān)測和判斷，同時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);報警;滅火

近年來，隨著配電網(wǎng)的高速發(fā)展，電力系統(tǒng)中的戶外開關(guān)柜數(shù)量也快速增長。戶外開關(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。密閉的箱體使開關(guān)柜內(nèi)部設(shè)備隱患、缺陷難以被發(fā)現(xiàn)，同時，戶外開關(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間發(fā)現(xiàn)災(zāi)情并進(jìn)行處置。為提高開關(guān)柜內(nèi)部火災(zāi)預(yù)警與處置能力，現(xiàn)急需開發(fā)一種箱體火災(zāi)自動滅火及聲光報警裝置。

在日常運(yùn)行過程中，系統(tǒng)過電壓、設(shè)備絕緣強(qiáng)度降低、電子元器件性能不穩(wěn)定、設(shè)備接頭過熱等因素[1]都可能在開關(guān)柜箱體內(nèi)部引發(fā)火災(zāi)。由于開關(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)未能被及時干預(yù)，則可能在短時間燒毀開關(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)自動滅火及聲光報警裝置（下稱裝置），主要由信息采集裝置、邏輯處理器、報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器組成。溫度傳感器的安裝，須充分結(jié)合戶外開關(guān)柜的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，著重關(guān)注開關(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)，并通過傳感器將實(shí)時采集的溫度信息，并匯總至邏輯處理器進(jìn)行處理。當(dāng)采集點(diǎn)溫升幅度過大或溫升過快時，則可判定采集點(diǎn)附近已出現(xiàn)過熱故障，箱體內(nèi)部存在發(fā)生火災(zāi)的傾向。同時，裝置還在內(nèi)部集成了煙霧探測器，但柜體內(nèi)煙霧濃度突破預(yù)設(shè)閾值時，則可基本判定箱體內(nèi)部已出現(xiàn)火情。同時，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功能，但數(shù)據(jù)中斷時亦會即時向運(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，開關(guān)柜內(nèi)溫度仍較高，可能造成消防報警裝置誤判;戶外開關(guān)柜外部粉塵可能通過縫隙進(jìn)入箱體內(nèi)煙霧探測器中，使煙霧探測器在未發(fā)生火情的情況下誤啟動。為避免外部因素造成裝置誤動，對設(shè)備運(yùn)行造成不必要的干擾，可對裝置的啟動條件進(jìn)行設(shè)定：當(dāng)僅采集到溫度或煙霧濃度異常信號時，啟動普遍報警功能，在裝置本地發(fā)出高分貝（120dB）告警聲音，通過通信模塊向設(shè)備運(yùn)維人員發(fā)出報警信號，提醒設(shè)備運(yùn)維人員迅速到場確認(rèn)設(shè)備運(yùn)行情況;當(dāng)裝置同時采集到溫度和煙霧濃度異常信號時，啟動火災(zāi)報警功能，在裝置本地發(fā)出高分貝（120dB）告警聲音，并第一時間向運(yùn)維人員發(fā)出火災(zāi)告警，提醒運(yùn)維人員盡快到場進(jìn)行處理，為火情控制和電氣故障隔離爭取時間。同時，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)行分級響應(yīng)，根據(jù)裝置反饋信息等級不同，響應(yīng)措施對應(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上級電源，避免災(zāi)情擴(kuò)大。

由于本裝置工作地點(diǎn)為開關(guān)柜內(nèi)部，且火災(zāi)類型主要為電氣火災(zāi)，故在選擇滅火材料時必須考慮到應(yīng)用場景的特殊性，裝置采用的滅火材料需有較高的絕緣強(qiáng)度，避免滅火時出現(xiàn)帶電設(shè)備短路接地，擴(kuò)大故障范圍。經(jīng)過綜合考慮和比對[3][4]，本裝置考慮采用第三代熱氣溶膠自動滅火裝置——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對設(shè)備運(yùn)行造成不利影響，提高滅火功能啟動的準(zhǔn)確性、可靠性，本裝置的滅火裝置依靠物理模式方式啟動，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，引爆熱氣溶膠自動滅火器，實(shí)現(xiàn)自動滅火。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)自動滅火及聲光報警裝置，系以防控開關(guān)柜箱體內(nèi)火災(zāi)為目的，消除箱體運(yùn)維過程中的安全盲區(qū)，實(shí)現(xiàn)對電氣火災(zāi)的提前預(yù)警和及時干預(yù)，為災(zāi)情控制和故障隔離爭取寶貴的時間。本裝置適應(yīng)性較廣，僅需對邏輯處理器中的相關(guān)保護(hù)啟動閾值進(jìn)行調(diào)整，便可運(yùn)用于其他類型的電氣設(shè)備箱體或密閉空間中，如10kV接地變壓器、10kV站用變壓器、電容電抗器室等場合。在對供電可靠性要求越來越高的時代背景下，本裝置將大大豐富運(yùn)維人員監(jiān)測運(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)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉東旗，劉艷芹，陳寧，王鵬，李大勇.電氣火災(zāi)的分析和預(yù)防[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2011（7）：179-182.

[2]丁宏軍.談?wù)勲姎饣馂?zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用[J].建筑電氣，2017（4）：3-6.

[3]鄧長征，龔燎原，楊楠，許曉明.熱氣溶膠滅火劑在高壓開關(guān)柜中的應(yīng)用探究[J].電工材料，2021（1）：18-21.

[4]李強(qiáng)，王紹軍，張粲.熱氣溶膠滅火裝置的應(yīng)用[J].滅火劑與阻燃材料，2013（32）：69-71.