电气火灾探测与自动灭火装置在电容柜上的应用研究

张志明

（甘肃第三建设集团有限公司，甘肃 兰州 730000）

0 引言

调查数据表明，我国电气火灾发生率正在逐年增长，而且该类型的火灾发生占比较高，接近于30%，因此不断促进电气火灾探测装置和自动灭火装置的应用对于电力系统的发展而言至关重要。电气火灾相较于其他火灾而言，具有高危险、难灭火等特点，所以提前预防电气火灾是处理电气火灾最重要的方法，这就对电气火灾探测器提出了较高的要求，只有提前探测出电气火灾，才有可能杜绝电气火灾。

1 电气火灾探测器与自动灭火装置的工作原理

电气火灾探测器和自动灭火装置是一整套防火装置，其核心技术为利用图像技术对现场电气火灾进行智能分析和判断，同时增加温度和烟雾判别技术来提高判断的准确性，然后将判断结果传输给中央处理器，并由中央处理器来控制自动灭火装置灭火。其基本原理如图1。

图1 电气火灾探测与自动灭火装置原理图

2 电气火灾探测装置在电容柜中的应用

2.1 电气火灾探测装置

电气火灾探测装置主要包括图像采集和分析判断技术。图像采集部分主要是对火灾发生的光信号进行采集，然后通过装置内部的光电转化设备将其转变为数字信号，这些数字信号需要利用特定的算法来进行计算，以提取分析火灾现场的静态特性和动态特性。静态和动态特性的提取至关重要，这两种特性是计算机分析判断火灾和干扰源的重要依据，但是计算机无法直接识别这两种特性，只能识别出判据向量。因此需要提前采用相关技术将上述特性转变为判据向量，之后才能由计算机识别并判断出是否为干扰源。利用这种技术能够及时发现电气火灾，然后自动灭火装置会快速对其进行灭火处理，降低火灾继续蔓延的风险[1]。

2.2 火焰特征提取方法

火焰特征提取方法主要包括三种，分别是边缘扩大特征、跳动特征、以及尖角特征。固定干扰源的主体在火灾初期基本保持不变，而火焰主体却不断在变化，导致目标周围的周长也在不断增加，这种想象被称为边缘扩大特征。跳动特征是指火焰自身的频谱特征是有一定规律的，肉眼观察到的火焰的跳动是无序的，但实际上火焰的闪动频率主要集中与7～12Hz。火焰边缘出现的一定数量的尖角称为火焰的尖角特征，该特征主要用于描述火焰的抖动情况，一般尖角数量越多，代表火焰抖动情况越厉害。

2.3 电气火灾探测装置在电容柜中的应用方法

火灾探测器会对电容柜中的光源信号进行捕捉，然后通过图像采集系统形成具体的图像，中央处理系统会对形成的图像进行分析判断，最终得出是否会发生火灾或者是否已经发生火灾的信息，并通过警报系统发出警报。但是在火灾探测装置所在的探测区域往往存在一些其他的光源信号，这些信号会对电容柜中的光源信号带来一定的影响，如果干扰光源信号较大，探测装置对火焰的探测情况会受到较大影响，严重时会出现无法分辨的情况。图像采集系统形成的图像类型是黑白圈时，可以通过该类型直接观察火焰的变化情况，这是因为黑白圈内的高亮部分为火焰，亮度越大、范围越广，说明火焰较大，同时在这种具有高亮情况的图像下，可以有效排除其他光源的干扰，对火焰判断情况的准确度也很高。图像中火焰的存在形式主要包括静态和动态，处于静态状态的火焰是不规则的，有十分明显的棱角；处于动态状态的火焰的特点主要是可以在图像中闪动。一般情况下相比于手电、灯泡等形状规则的干扰光源来讲，火焰的形状是很容易区分出来的，因为通过图像采集系统收集到的干扰光源的图像通常有比较规则的形状，而采集到的火焰的形状是不规则的，并没有任何固定的形态。发生火灾后，火焰的燃烧不仅会使自身内部的气流呈现出一种由内向外的扩散趋势，同时也会不同程度地改变周围气流的运动情况，最终会在采集系统下会呈现出十分显眼的棱角。根据火焰的这个特点，探测器也能很好地区分干扰光源[2]。火焰具有并不稳定的闪动频率，也称为它的跳动特征，闪动频率虽然不稳定，但是仍然处于一定的范围内，探测器可以根据这个范围来区分火灾和干扰源，大部分干扰源的闪动频率都低于8Hz。一般情况下，火灾发生后火焰的数量和规模会逐渐扩大，可以根据这一情况直接确定为火灾发生。图像的抖动和变化也受到火焰数量和规模的影响，火焰数量越多、规模越大，图像的抖动程度也就越大，此时可由图像的抖动情况大致判断出火灾的情况。

电气火灾探测装置可直接安装在电容柜上，实现对电容柜24小时的监测，一旦电容柜中有火焰产生，探测器的图像采集系统直接将现场火灾情况采集为相应的图片，然后将生成的图像立刻传输给中央控制处理系统，由中央控制系统对传输过来的火灾图像进行数据分析，从而得出是否发生火灾以及火灾的程度等。在判断出火灾后，电气火灾探测系统将第一时间触发火灾警报，同时自动开启灭火装置，及时避免火灾形势扩大等问题，从而保证电容柜能够安全稳定运行，将企业的经济损失降至最低。

3 自动灭火装置在电容柜中的应用

3.1 自动灭火装置

自动灭火装置主要由灭火剂、电磁阀、灭火喷头、管道和储藏器组成。电容柜中有多个不同体积的隔离室，这些隔离室通过管道与储藏器相连，同时根据每个隔离室的体积对应安装不同流量的灭火喷头。管道开关是由电磁阀组成的，它会受到中央控制器的控制，具体系统如图2所示。另外，我们可以用中央控制器来控制喷头的开启和关闭，同时将电磁阀也连接到控制器的控制端口，这样可以实现灭火装置全湮灭自动灭火，并防止其引燃到其他隔离室。通常储藏器中储存的灭火剂是七氟丙烷和六氟丙烷[3]。

图2 电气火灾探测与自动灭火装置系统图

3.2 自动灭火装置在电容柜中的应用方法

电容柜对电压和电能质量的敏感程度很高，一旦某些性能参数如温度等出现变动，很容易会出现问题，从而导致电气火灾的发生。因此做好电容柜的电气火灾探测和自动灭火对于整个电力系统而言十分重要。在电容柜上安装这两个装置时，首先要保证电容柜始终处于绝缘状态，同时要保证电容柜中各个电气元件的安装距离保持在一个合理的范围，从而保证自动灭火装置和电气火灾探测装置能够安全稳定地运行。最后要对电气火灾探测装置和自动灭火装置进行检查和维护，保证其在电容柜出现故障时能够始终处于正常工作状态。通常情况，电容柜中的电气元件会对自动灭火装置和火灾探测装置有一定的影响，无论是装置安装的位置，还是自动灭火喷头和摄像头的数量，都需要根据电气元件的安装位置进行调整，以不断提高电气火灾探测装置的灵敏性和自动灭火装置的灭火效率[4-5]。

下面介绍几种电气火灾探测器和自动灭火装置的改进方法：①缩短电气火灾的探测时间到5秒之内；②控制灭火时间为10秒以上，以保证可以彻底将火灭掉；③提升烟雾、温度的综合识别能力，并不断提高系统识别干扰源的能力；④将探测系统的警报装置与消防部门相连接，这样一旦发生火灾可以立刻通报给消防部门，让消防部门第一时间准备救火，以防自动灭火装置失灵给电力企业造成严重的损失。

4 结语

总之，电气火灾是一类比较严重的火灾事故，一旦发生会给电力系统造成严重的损坏，从而给电力企业带来严重的经济损失，如果火灾事故比较严重，还会给人民的生命健康造成威胁。通过加强电气火灾探测装置和自动灭火装置在电容柜中的应用，能大幅降低电气火灾发生的几率，从而有效保障电力系统的安全运行。