淺議電氣火災探測與自動滅火裝置在電容柜上的應用

李基民，葉楓舒，董家睿，吳藝，任穎，黃騰

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000）

當前，大部分變電站都無人值守，可以通過遠程監控方式實現對電路設備等控制。但是，在出現火情后無法自動檢測和滅火，這就導致變電站的工作受到影響，在發生火災后無法及時地發現。尤其是很多火災發生后，可能導致電氣設備故障，出現更嚴重的損失。近年針對電氣火災探測和滅火相關設施的研究不斷增多，主要是為了保證變電站安全使用，避免出現嚴重火災無法有效控制。當前科技進步，研究出現探測火災的裝置，采取自動滅火裝置可以滿足火災探測和控制要求，保證電氣設備運行安全。

1 電氣火災探測與自動滅火裝置概述

1.1 電氣火災探測與自動滅火裝置原理

電氣火災探測與自動滅火裝置發揮作用分為兩個部分，第一部分是探測，發現火災后才能夠啟動后續程序進行處理。電氣火災探測裝置可以發現實際情況，通過圖像技術進行火災判斷，這是可以保證準確性的有效方式，圖像是最直觀的表現。同時探測裝置還可以結合溫度，煙霧等綜合判斷，確定是否出現火災等情況。若是出現火災后可以通過滅火裝置啟動滅火程序后進行滅火，這種方式可以滿足火災處理要求，改善處理現狀。自動滅火裝置收到滅火通知后可以啟動警報，進行自動滅火處理。電氣火災探測與自動滅火裝置運行的關鍵是中央處理器，其負責圖像采集、煙霧和溫度等檢測，在出現問題后可以啟動警報，同時可以指示柜門開啟，確定后啟動滅火裝置進行自動滅火。

1.2 電氣火災探測與自動滅火裝置特點

電氣火災探測與自動滅火裝置具有保護功能，可以在電氣設備運行故障引起股災后發出警報，控制火災，并且針對出現線路火災等部分進行保護，降低對電力系統的影響。電氣火災探測與自動滅火裝置的運用可以確定監控的范圍，設定參數，實現對裝置周圍區域的有效保護，靈活性比較好，可以調試。電氣火災探測與自動滅火裝置的運用操作性比較強，并不影響相關設備的正常運行，只要在周圍安裝就可以，操作者可以通過按鍵方式設定，并且對于電氣設備的運行情況能夠實時掌握。電氣火災探測與自動滅火裝置可以掌握檢測的數據信息和圖像信息等，綜合分析后進行故障分析和處理，幫助解決線路故障或是設備故障等問題。

2 電氣火災探測與自動滅火裝置核心研究

近年電氣火災探測和滅火相關技術受到了人們的關注，常用的監測與滅火裝置主要是剩余電流法、測溫法、煙霧法等，但是，這些方式效果一般，尤其是警報裝置容易受到其他因素的干擾，效果并不理想，而電氣設備運行溫度相對比較高，一般方法運用無法實現對火災的監控。而常規滅火方式無法運用到電氣設備滅火中，這就需要選擇更合理的滅火裝置，滿足電氣設備滅火要求，提高火災探測和滅火效果。

2.1 圖像采集與分析技術

（1）采集依據。電氣火災探測裝置發揮作用的重點就是圖像采集，獲得圖像信號后轉化為光電信號后進行報警處理，這樣就轉換為數字信號，對數字信號進行處理后可以提取動態和靜態特征，這樣可以實現對火災的監控。圖像采集是通過建立數學模型和幾何模型方式進行特征量化后處理，這樣可以實現對火災的識別，判斷計火災情況。

（2）干擾因素處理。電氣火災探測裝置可以排除其他因素的干擾，主要是通過動態設計平臺特征觀察，尤其是電容柜運行中可能出現光源等情況，識別過程中需要對高亮度區域進行分析，要結合火焰的特征進行分析，判斷是否起火。電氣火災探測裝置可以避免其他因素對火災探測情況的影響，火焰具有自己的特征，相比其他光源有明顯的區別，尤其是其閃動的范圍為7～12Hz，這與其他光源不同，可以將其作為判斷點，這樣就可以確定是否出現起火情況，對于光源判斷有重要價值。電氣火災探測裝置檢測中可以通過火焰形狀方式監控，采取這種方式確定圓形度的大小，一般干擾圖形是在0.8～1.5，這個范圍內就不屬于火焰；火焰形狀是在1.8以上，這就可以有效判斷起火情況，通過對火焰形狀和閃動赫茲的觀察確定，降低其他因素的影響，保證火災監控的有效性。

（3）火焰特征分析。①提取火焰尖角?；鹧孢吘壙赡艹霈F抖動或是熱氣流變動等情況，這時候火焰邊緣可能出現尖角，這些尖角會不斷地變化，這是火焰的主要特征，為了提取尖角的速度，采取目標邊緣提取方式。火焰尖角提取主要是確定定點高度，在這個基礎上進行建立坐標系進行分析，確定形狀特征后將其作為標準進行監控。②提取圓形度。火焰的圓形度并不規則，還有干擾因素的影響，對于圓形度的描述是通過形狀的規整性判斷。采取非遞歸區域增長法標記，這種方式可以確定圓形度的面積、周長等，通過圓形度計算確定是否起火。③火焰調動情況?；鹧鏁忻黠@的跳動性，通過這種方式可以發現火焰信號的規律，可以采取閃動頻率檢測方式確定，一般高度和變化超過4個像素，這種方式可以確定火焰跳動的頻率。④火焰梯形特征?；鹧嫔喜空?，下部比較寬，與梯形相似，因此，在火焰監測中可以通過梯形特征監測方式確定是否發生火災。梯形特征可以通過重心和中心縱坐標的距離確定特征。⑤邊緣特征。火焰發生初期，體積不斷增加，但是重心為主并不變，可以通過這種方式描述火災周長變化情況，確定是否為火焰。通過上述分析可以看出，針對火災的檢測可以從多個角度進行分析，采集圖像建模、干擾因素排除，同時，可以結合火焰的多個特征確定是否出現起火情況。電氣火災探測方式可以通過多種方式確定是否起火，這樣就可以避免出現檢測不準確等情況，保證探測結果的準確性，保證電容柜穩定發揮作用。

2.2 自動滅火裝置

自動滅火裝置是將滅火氣體存放在儲藏器中，在啟動滅火程序后開啟。自動滅火裝置是由控制器控制，在控制器的控制下開大或是關閉，保證噴出的氣體可以直接噴到滅火的位置，這樣就可以實現自動滅火，避免出現引燃其他裝置等情況。自動滅火裝置使用的滅火裝置主要是七氟丙烷、六氟丙烷，在常溫狀態下沒有顏色和氣味，可以存儲的時間比較長，尤其是在滅火中使用，可以在短時間滅火，其效果比較好。電容柜中有很多精密的電氣設備，而七氟丙烷、六氟丙烷等對于電子設備的保護效果比較理想，避免在滅火的過程中損傷電子設備等。七氟丙烷、六氟丙烷沒有毒性，不會導致相關工作人員中毒，在滅火后存留的氣體可以在大氣中汽化，并不會污染空氣，效果比較理想，在電氣設備滅火中的運用比較多。

3 電氣火災探測與自動滅火裝置在電容柜中的運用研究

3.1 電容柜特點

電容柜在電力系統中運用十分重要，尤其是對電壓和電能質量要求比較高，尤其是當前電力系統故障中電容柜出現故障的概率最高。在電容器研究中發現，起火的部位主要是電容器、電抗器、放電線圈等部位，在電容器柜出現起火后導致設備無法正常使用，故障問題比較嚴重。當前防火裝置主要是運用在電容柜附近，但是其效果一般，還需要采取新的技術改善當前防火效果。

3.2 運用要求

防火裝置在電容柜中運用要保證可以正常工作，在平時工作中可以方便安裝、更換和拆卸等，這樣可以滿足柜體絕緣和電氣間距的要求，保證工作質量，降低電磁對工作環境的影響，保證電容柜正常工作。電氣火災探測與自動滅火裝置在防火裝置中運用要結合電容柜的要求進行裝置布置，滿足防火要求和運行要求。電氣火災探測在電容柜火災檢測中運用，可以及時地發現火災和預警，通過圖像分析轉化為數字信號輸出，這種方式可以利用計算機和網絡實現對火災的探測，這種方式可以及時地發現火災，避免出現火勢蔓延無法控制等情況。電氣火災探測中可能出現其他因素影響火災檢測，尤其是光源等可能導致火災檢測結果不準確，而電氣火災探測可以通過圖像、聲音、影像等確定是否發生火災，降低其他因素干擾。自動滅火裝置是在確定出現火災后啟動，采用對電子設備有保護作用的氣體進行滅火，這樣就可以降低對電子設備的破壞，保證電氣設備能夠發揮作用，降低經濟損失。

3.3 運用基本情況

當前針對電容柜的火災探測和滅火裝置安裝四個攝像頭、四個滅火裝置，主要是在電容器、電抗器、放電器和接觸器為主，這是容易出現火災的地方，若是周圍出現火災也可以檢測和自動滅火。針對電路系統電容柜的火災探測和滅火裝置的研究中進行測試改造后得到指標，可以滿足防火要求，在出現相關火災事故后可以及時發現和滅火。

（1）短時間內發現火情。電容柜中電氣火災探測的時間比較短，在短時間內就可以發現，一般是在0.1～5s就可以發現周圍起火情況，這樣就可以及時地處理，避免火災規模大。探測時間比較短，可以滿足火災防火要求，保證周圍設備安全運行。

（2）短時間內滅火。自動滅火裝置的功能比較強大，一般火災在10s內就可以有效控制，這樣就可以有效地控制火災對裝置的損傷。短時間內滅火可以保證電容柜安全，避免出現安全事故，保證電力系統正常運行。

（3）溫度監控預警。電氣火災探測裝置可以進行溫度探測，一般溫度比較高情況會比較危險，可能會出現火災等情況，而探測裝置可以設定溫度監控，這樣就可以實現及時的報警，采取聲光方式報警，滿足火災防控要求。若是相關人員沒有注意，還可以通過短信通知，這樣就可以及時地發現警報。

（4）煙霧警報裝置。電氣火災探測與自動滅火裝置的運用可以滿足煙霧警報裝置的要求，在出現煙霧后可以及時地報警，通過聲光方式讓相關工作人員注意，同時還可以發送短信通知，保證相關人員及時處理。

（5）打開柜門發出警報。電容柜使用中可能出現柜門強制開啟或是意外開啟等情況，在這個過程中可以警報，告知相關人員處理，避免出現危害電容柜正常運行等情況。

（6）起火警報。電氣火災探測可以通過聲音、光、圖像等方式進行火災監控，若是出現起火現象可以及時地報警，這樣就可以有效處理，探測裝置可以發現火災，不需要人員實時監控。

（7）火災錄像。電容柜出現火災后，需要對火災發生的原因和處理情況進行分析，作為后續處理相關問題的依據，將起火和救火經驗運用到后續管理中。電氣火災探測可以將起火的全過程錄像，對于處理情況進行錄像，這對后續管理有重要價值，若是出現有人故意縱火，可以及時地找到相關人員處理，保證電力系統的運行安全。

（8）滿足相關標準要求。電氣火災探測與自動滅火裝置可以滿足電氣間距要求和相關標準要求，可以保證電容柜的正常運行，并不會影響電容柜運行，同時，在絕緣實驗中可以滿足43kv/分鐘的要求，安全性比較高。

4 結語

綜上，電氣設備的運用中若是使用不合理，可能出現火災等情況，而人員對設備監控不足，可能出現嚴重火情。電氣火災探測裝置的運用可以結合圖像識別、溫度和煙霧等探測火情，這樣能夠更早地發現火災，避免火災規模擴大，無法控制。而自動滅火裝置可以在短時間內滅火，一般火災在10s內就可撲滅，這種方式對于火情控制效果比較理想。電氣火災探測與自動滅火裝置在電容柜上的應用可以保證電容柜的運行安全，出現火災后可以探測和自動滅火，這些技術的研究填補了我國在高壓電容柜研究方面的缺失，當前處于國際領先水平。