氣溶膠滅火技術(shù)在變電站控制柜火災(zāi)中的應(yīng)用

摘要：變電站控制柜作為電網(wǎng)運(yùn)行的核心模塊，其構(gòu)造封閉、布線密集及持續(xù)帶電運(yùn)行的特征，給消防措施的實(shí)施帶來多重挑戰(zhàn)。通過分析氣溶膠滅火技術(shù)在密閉空間中的非導(dǎo)電介質(zhì)特性及其熱響應(yīng)機(jī)制，研究了分區(qū)部署、固態(tài)藥劑選型、溫控觸發(fā)與平臺(tái)聯(lián)動(dòng)策略構(gòu)成的消防應(yīng)用路徑，以期構(gòu)建具備獨(dú)立觸發(fā)與遠(yuǎn)程協(xié)同控制能力的完整消防體系，進(jìn)而提高控制柜火災(zāi)響應(yīng)的精準(zhǔn)度、穩(wěn)定性與自動(dòng)化程度。

關(guān)鍵詞：氣溶膠滅火技術(shù)；變電站；控制柜；火災(zāi)消防

中圖分類號(hào)：D631.6" " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " "文章編號(hào)：2096-1227（2025）06-0028-03

0 引言

基于電力系統(tǒng)的高集成、高自動(dòng)化發(fā)展，變電站控制柜作為調(diào)控樞紐，其消防防護(hù)能力逐漸成為關(guān)注焦點(diǎn)。氣溶膠滅火技術(shù)因具備快速釋放、高效撲滅、模塊緊湊等特征，在密閉電氣空間展現(xiàn)出良好的適配性，已逐步列入高敏感度設(shè)備的消防配置選項(xiàng)。該技術(shù)具備非導(dǎo)電性、無需高壓容器、不會(huì)形成腐蝕殘留等優(yōu)點(diǎn)，契合對(duì)絕緣強(qiáng)度和穩(wěn)定性有嚴(yán)苛要求的運(yùn)行環(huán)境。隨著遠(yuǎn)程監(jiān)控、無人巡檢趨勢(shì)愈加明顯，具備信息聯(lián)動(dòng)、分區(qū)響應(yīng)等能力的消防機(jī)制已成為控制柜火災(zāi)防控的優(yōu)化方向。本文從密閉空間特性、電氣火情風(fēng)險(xiǎn)、系統(tǒng)協(xié)同機(jī)制與無人值守響應(yīng)4個(gè)維度出發(fā)，探索氣溶膠滅火技術(shù)在變電站控制柜中的功能定位與部署方向。

1 氣溶膠滅火技術(shù)概述

氣溶膠滅火技術(shù)是一種以熱化學(xué)反應(yīng)為驅(qū)動(dòng)機(jī)制，通過固態(tài)氣溶膠分解釋放大量滅火粒子，實(shí)現(xiàn)對(duì)火源快速覆蓋和燃燒鏈中斷的高效滅火手段。其釋放物主要由亞納米級(jí)惰性金屬鹽微粒與惰性氣體混合構(gòu)成，具備高度分散性和長時(shí)間懸浮特性，能夠在密閉電氣空間內(nèi)形成持續(xù)有效的滅火屏障。相較于傳統(tǒng)滅火系統(tǒng)，氣溶膠滅火技術(shù)具有無管網(wǎng)布設(shè)、無高壓儲(chǔ)能、無導(dǎo)電殘留等電氣兼容優(yōu)勢(shì)，特別適用于變電站控制柜類狹小空間的火災(zāi)防控。變電站控制柜內(nèi)部集成開關(guān)元件、繼電器、通信模塊與二次回路等設(shè)備，火災(zāi)誘因多樣，空間有限，傳統(tǒng)噴水或氣體滅火系統(tǒng)在動(dòng)作響應(yīng)、殘留物控制及設(shè)備影響方面存在局限性。氣溶膠裝置可在檢測(cè)信號(hào)或達(dá)到溫度閾值時(shí)實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)、定量釋放，具備模塊化嵌入能力和靈敏響應(yīng)能力，適配變電站無人值守、智能巡檢、遠(yuǎn)程控制等運(yùn)行模式，成為構(gòu)建新型電氣消防體系的重要技術(shù)路徑。

2 氣溶膠滅火技術(shù)在變電站控制柜火災(zāi)中的應(yīng)用價(jià)值

2.1" 滿足密閉空間消防需求

在變電站控制柜的封閉環(huán)境中，其結(jié)構(gòu)布局復(fù)雜、電纜縱橫交錯(cuò)、溫升速率較快，火情具有隱匿性與突發(fā)性并存的特征，對(duì)滅火響應(yīng)精度要求較高。氣溶膠滅火技術(shù)方案依托粒度均衡、懸浮時(shí)間穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)[1]，能夠在柜體內(nèi)部迅速生成立體的消防介質(zhì)層，全面覆蓋各類熱風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。其激發(fā)行為不依賴外部風(fēng)道或輸送網(wǎng)絡(luò)，能夠很好地適應(yīng)柜位緊湊、電氣構(gòu)件密集等空間約束條件。作用完成后無導(dǎo)電析出物，可保障絕緣系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定，避免熱擊穿或復(fù)燃風(fēng)險(xiǎn)。相較于傳統(tǒng)的二氧化碳、干粉滅火方式，氣溶膠滅火技術(shù)具有更強(qiáng)的幾何貼合性和介質(zhì)分布均勻性，在單位容積下滅火覆蓋程度更高，響應(yīng)速度更快，適合在遠(yuǎn)程無人監(jiān)測(cè)場(chǎng)景下構(gòu)建高頻次、低干擾、高閉環(huán)的滅火模式，在封閉電氣設(shè)備空間中展現(xiàn)出明顯的集成優(yōu)勢(shì)。

2.2" 降低電氣火災(zāi)處置風(fēng)險(xiǎn)

氣溶膠滅火技術(shù)在電氣火情應(yīng)對(duì)中具備高度適應(yīng)性，能夠在高壓觸點(diǎn)及結(jié)構(gòu)縫隙間形成非導(dǎo)電粒子屏障，有效抑制弧光干擾、擊穿通道及誘發(fā)性導(dǎo)流現(xiàn)象，緩解電流異常帶來的復(fù)合火源擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)[2]。滅火過程中不需切斷供電線路或干擾運(yùn)行序列，有利于控制柜內(nèi)部通信信號(hào)與控制邏輯持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。溫敏單元實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)局部升溫趨勢(shì)，驅(qū)動(dòng)藥劑微量釋放，精準(zhǔn)覆蓋接觸電阻升高區(qū)域與絕緣老化節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)采用密閉式封裝配合定量分布策略，有效限制粒子作用范圍，隔離非目標(biāo)構(gòu)件，避免對(duì)鄰近非故障設(shè)備形成二次干擾?？刂奇湕l設(shè)置獨(dú)立觸發(fā)機(jī)制，響應(yīng)流程不依賴于主控邏輯路徑，具備較強(qiáng)的獨(dú)立運(yùn)行能力，在復(fù)雜電氣控制場(chǎng)景中可提升局部自調(diào)反應(yīng)水平與滅火策略執(zhí)行效能，構(gòu)建穩(wěn)定、安全、高耦合度的火情處置體系。

2.3" 強(qiáng)化消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)防護(hù)

在變電站控制柜火情管理中，構(gòu)建高效協(xié)同機(jī)制有利于實(shí)現(xiàn)熱異常信號(hào)的快速傳遞、精確判斷與統(tǒng)一處置。氣溶膠滅火技術(shù)作為核心響應(yīng)組件，可與熱感探頭、煙霧檢測(cè)單元協(xié)同聯(lián)動(dòng)，促進(jìn)各系統(tǒng)間火警數(shù)據(jù)即時(shí)交互[3]。借助協(xié)同策略整合切斷電源、柜體封鎖、預(yù)警發(fā)布等動(dòng)作環(huán)節(jié)，消防響應(yīng)流程從單點(diǎn)啟動(dòng)擴(kuò)展為多元覆蓋，有效提升設(shè)備內(nèi)部與外部的聯(lián)防效能。將SCADA控制平臺(tái)與專用火警通信系統(tǒng)融合，建立平臺(tái)調(diào)度驅(qū)動(dòng)的消防閉合鏈路，實(shí)現(xiàn)多柜并行激活與響應(yīng)節(jié)拍一致性，重構(gòu)復(fù)雜柜體火災(zāi)狀態(tài)下的立體化消防防護(hù)體系。

2.4" 加快無人值守消防響應(yīng)

在無人值守變電站場(chǎng)景中，氣溶膠滅火系統(tǒng)構(gòu)建高可靠的消防響應(yīng)模型，具備火情識(shí)別、響應(yīng)激活、數(shù)據(jù)上傳等多重功能閉環(huán)[4]。系統(tǒng)融合感溫單元、煙霧探測(cè)探頭、電氣異常監(jiān)測(cè)接口，實(shí)現(xiàn)消防觸發(fā)路徑的精準(zhǔn)構(gòu)建?；馂?zāi)信號(hào)激活后，固態(tài)藥劑模塊能夠即時(shí)響應(yīng)，釋放非導(dǎo)電粒子以完成局部抑火，避免高壓回路二次擴(kuò)燃。消防動(dòng)作信息由通信接口實(shí)時(shí)上傳平臺(tái)，并接入遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)消防日志的追溯與動(dòng)態(tài)策略的調(diào)整。該裝置具備環(huán)境適應(yīng)性與自驅(qū)自治能力，能夠滿足無人巡檢狀態(tài)下對(duì)消防系統(tǒng)響應(yīng)效率與穩(wěn)定性的雙重要求。

3 氣溶膠滅火技術(shù)在變電站控制柜火災(zāi)中的應(yīng)用策略

3.1" 分區(qū)配置裝置，精準(zhǔn)覆蓋消防區(qū)域

變電站控制柜結(jié)構(gòu)呈密閉布局，柜位緊湊、電纜集中、散熱通道受限，消防響應(yīng)面臨障礙干擾、路徑阻隔等現(xiàn)實(shí)制約。為實(shí)現(xiàn)立體消防覆蓋，氣溶膠滅火技術(shù)采用分區(qū)部署策略，依據(jù)火災(zāi)高發(fā)位置、回路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及柜內(nèi)熱源分布特點(diǎn)劃分獨(dú)立消防單元[5]。裝置靠近高壓節(jié)點(diǎn)、繼電端子布設(shè)，最大限度貼近潛在燃弧區(qū)域，構(gòu)建多點(diǎn)覆蓋、多源響應(yīng)的消防分布矩陣。滅火粒子粒徑控制精度高，釋放后懸浮性能穩(wěn)定，不依賴強(qiáng)制風(fēng)源，可自主擴(kuò)散填充縫隙結(jié)構(gòu)，形成高濃度抑火屏障，提升柜內(nèi)復(fù)雜構(gòu)型下的消防有效覆蓋率。不同柜體根據(jù)功能區(qū)劃設(shè)置響應(yīng)模塊，控制單元、高壓室、信號(hào)柜分別匹配參數(shù)化噴射模型，實(shí)現(xiàn)微區(qū)消防精準(zhǔn)匹配。各單元獨(dú)立控制、自主響應(yīng)，避免過度觸發(fā)，減少資源浪費(fèi)。消防系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)同步至遠(yuǎn)程平臺(tái)，狀態(tài)閉環(huán)反饋保證粒子噴放全過程可溯可控。系統(tǒng)無需外部管道配套，不受柜內(nèi)通風(fēng)條件限制，適應(yīng)無人值守運(yùn)行環(huán)境中高頻高壓載荷沖擊下的高可靠消防響應(yīng)。整體部署策略強(qiáng)化柜體內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)消防動(dòng)作的導(dǎo)向作用，提升高密度區(qū)域消防效果的覆蓋完整性，實(shí)現(xiàn)對(duì)多發(fā)火災(zāi)位置的快速抑制與封控閉合。針對(duì)部分雙層布線控制柜，需引入多面反向布設(shè)策略，在縱向走線槽與橫向?qū)к墛A角處增設(shè)噴射單元，消除邊角盲區(qū)火源擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)。模塊間應(yīng)設(shè)置靜態(tài)屏蔽層與熱隔離環(huán)節(jié)，避免熱傳導(dǎo)耦合誤觸發(fā)。噴放口徑可依柜體容積比動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，匹配體積-粒徑擴(kuò)散模型。為降低結(jié)構(gòu)應(yīng)力干擾對(duì)噴射精度的影響，建議配置減振基座與多點(diǎn)固定夾持。

3.2" 優(yōu)選固態(tài)藥劑，適配柜內(nèi)消防環(huán)境

固態(tài)氣溶膠藥劑適用于高壓閉合結(jié)構(gòu)內(nèi)部的定域消防任務(wù)，在變電站控制柜消防環(huán)境中具備熱穩(wěn)定性強(qiáng)、釋放行為可控、滅火覆蓋精密等優(yōu)勢(shì)。消防介質(zhì)顆粒直徑控制在微米尺度，表面惰化處理增強(qiáng)其懸浮滯留能力，釋放后構(gòu)建高密度抑燃云層，貼合控制柜母線排、電纜入口、絕緣穿墻套管等典型熱源節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜幾何邊界，形成空間耦合一致的消防路徑。藥劑采用復(fù)合型氧化劑與催化劑組分混合壓制，熱激發(fā)反應(yīng)過程匹配溫升軌跡，內(nèi)部設(shè)置緩釋薄膜和延遲點(diǎn)火結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)反應(yīng)速度與火情發(fā)展動(dòng)態(tài)一致，適應(yīng)不同功能柜體內(nèi)熱場(chǎng)分布。為防止高濕、腐蝕、高頻震動(dòng)等工況對(duì)消防性能產(chǎn)生干擾，藥劑模塊外部包覆陶瓷雙層殼體，輔以耐熱環(huán)氧絕緣層、吸濕材料儲(chǔ)層及壓控釋放緩沖組件，增強(qiáng)封裝完整性與結(jié)構(gòu)耐久性。針對(duì)不同控制柜壓強(qiáng)與散熱特性，高壓區(qū)布設(shè)高靈敏熱感組件，溫度閾值設(shè)定在180℃，滿足電弧突發(fā)、載流異常等火災(zāi)初態(tài)激發(fā)需求；低壓區(qū)域匹配微響應(yīng)啟動(dòng)機(jī)構(gòu)，捕捉信號(hào)板熱斑、電容擊穿等低能隱患信號(hào)，實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)景觸發(fā)匹配。藥劑單元依照電氣元件密集度仿真布設(shè)，粒子噴射軌道經(jīng)支架方向調(diào)整，對(duì)準(zhǔn)纜線交匯、母排連接、絕緣夾持等關(guān)鍵點(diǎn)，構(gòu)建定向釋放消防網(wǎng)格，壓制火勢(shì)垂向與橫向蔓延路徑，在空間結(jié)構(gòu)限定條件下實(shí)現(xiàn)快速、定域、高效的電氣火災(zāi)消防行為。

3.3" 設(shè)置溫控模塊，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立消防響應(yīng)

熱敏元件封裝于滅火裝置激發(fā)核心，選用鈦鎳形狀記憶合金作為熱致驅(qū)動(dòng)材料，控制起爆時(shí)間窗口與溫升響應(yīng)幅度形成閉合關(guān)系。熱控單元集成NTC熱敏電阻矩陣，內(nèi)置差分測(cè)溫算法芯片，識(shí)別電氣柜腔體局部溫場(chǎng)異常，獨(dú)立驅(qū)動(dòng)氣溶膠激發(fā)電橋釋放消防介質(zhì)。隔熱結(jié)構(gòu)采用高阻燃環(huán)氧陶瓷復(fù)合基板，設(shè)定熱閾屏蔽區(qū)，抑制環(huán)境熱擾激發(fā)偏差。主回路觸點(diǎn)區(qū)設(shè)定獨(dú)立熱敏觸發(fā)點(diǎn)，信號(hào)采集線路單向隔離，避免控制柜多源信號(hào)干擾導(dǎo)致誤觸發(fā)。溫控模塊外殼采用納米硅氣凝膠涂覆，形成高溫瞬態(tài)反應(yīng)窗口，釋放時(shí)序由內(nèi)嵌的升溫梯度積分邏輯判決。結(jié)構(gòu)布設(shè)分區(qū)獨(dú)立部署，電纜匯流端、母排對(duì)接點(diǎn)、互感器安裝面、低壓邏輯模塊分別布置不同標(biāo)定型號(hào)熱控組件。各區(qū)域觸發(fā)信號(hào)經(jīng)熱敏主控芯片分時(shí)采集，串行寫入EEPROM存儲(chǔ)器形成實(shí)時(shí)消防響應(yīng)檔案。每次氣溶膠釋放信號(hào)閉環(huán)動(dòng)作與消防行為閉環(huán)路徑一一映射，控制策略對(duì)標(biāo)柜內(nèi)細(xì)分工況，保證消防觸發(fā)邏輯不依賴外部控制指令鏈。消防路徑閉合響應(yīng)具備全冗余熱感鏈，主備雙回路結(jié)構(gòu)自舉啟動(dòng)，滿足瞬態(tài)高溫突發(fā)條件下獨(dú)立消防動(dòng)作精準(zhǔn)觸發(fā)技術(shù)要求，構(gòu)建高耦合度柜內(nèi)消防自響應(yīng)單元，增強(qiáng)整體系統(tǒng)對(duì)突發(fā)火災(zāi)高時(shí)效、高獨(dú)立、高精度的處置能力，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)環(huán)境中消防行為的深度適配。

3.4" 接入消防平臺(tái)，構(gòu)建智能聯(lián)動(dòng)機(jī)制

消防信號(hào)采集終端嵌入氣溶膠滅火技術(shù)控制芯片，通過Modbus RTU協(xié)議掛載至站用SCADA主干總線，形成與自動(dòng)消防平臺(tái)高頻交互結(jié)構(gòu)，獨(dú)立報(bào)文段綁定柜體編號(hào)、燃點(diǎn)識(shí)別、熱源分布等多組消防識(shí)別標(biāo)簽，上傳至平臺(tái)中央數(shù)據(jù)庫以構(gòu)建多維火災(zāi)圖譜。系統(tǒng)中樞部署AI邊緣計(jì)算模塊，調(diào)用粒子釋放軌跡、起爆時(shí)間窗、滅火強(qiáng)度等級(jí)三重模型模板，實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)指令精準(zhǔn)調(diào)用?，F(xiàn)場(chǎng)柜體中各氣溶膠觸發(fā)單元嵌入子地址節(jié)點(diǎn)，形成信道唯一響應(yīng)機(jī)制，避免冗余激發(fā)與聯(lián)動(dòng)資源沖突。消防平臺(tái)中繼層調(diào)用狀態(tài)輪詢模塊，實(shí)時(shí)捕捉各控制柜觸發(fā)信號(hào)動(dòng)態(tài)，反饋至事件鏈路解析模塊，激活現(xiàn)場(chǎng)音光報(bào)警、電源隔離執(zhí)行單元、柜門鎖閉機(jī)構(gòu)等消防輔助動(dòng)作?？刂七壿嬕劳腥龖B(tài)判別法則，依據(jù)溫升速率、煙密度曲線、觸點(diǎn)溫度差異構(gòu)建火情判斷域，實(shí)現(xiàn)跨節(jié)點(diǎn)災(zāi)情溯源及消防路徑動(dòng)態(tài)修正。平臺(tái)端主控邏輯調(diào)用JSON格式觸發(fā)策略模板，分級(jí)加載不同柜型、不同容量場(chǎng)景下的滅火動(dòng)作包，系統(tǒng)調(diào)度過程中避免并發(fā)干擾，維持消防節(jié)拍統(tǒng)一性與氣溶膠釋放流暢性。智能聯(lián)動(dòng)機(jī)制構(gòu)建完成后，消防指令閉環(huán)傳輸至每個(gè)終端響應(yīng)節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成柜內(nèi)氣溶膠消防動(dòng)作的全鏈條響應(yīng)體系。

4 結(jié)束語

氣溶膠滅火技術(shù)依托其粒子懸浮特性、非導(dǎo)電優(yōu)勢(shì)與定向釋放能力，全面契合變電站控制柜密閉空間、電氣密集、熱源集中的火災(zāi)防控需求。技術(shù)從適配復(fù)雜結(jié)構(gòu)環(huán)境出發(fā)，圍繞密閉空間覆蓋、火情高效抑制、電氣運(yùn)行兼容、無人值守響應(yīng)等4個(gè)維度，構(gòu)建分區(qū)部署、固態(tài)藥劑優(yōu)選、溫控觸發(fā)響應(yīng)、智能平臺(tái)聯(lián)動(dòng)的系統(tǒng)化應(yīng)用策略。各環(huán)節(jié)協(xié)同推進(jìn)，形成了集精確匹配、高效觸發(fā)、數(shù)據(jù)閉環(huán)、遠(yuǎn)程控制于一體的完整消防體系，支撐了控制柜火情應(yīng)對(duì)從局部處理向智能預(yù)控的轉(zhuǎn)型升級(jí)，體現(xiàn)出良好的系統(tǒng)集成性與安全保障能力。

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