变电站电气柜火灾探测及分散式气体灭火装置设计.pdf

消防设备研究Fire Science and Technology,August 2023,Vol.42,No.8变电站电气柜火灾探测及分散式气体灭火装置设计谢丹1,李越1,洪伟艺2,曹馨3（1.国网山东省电力公司经济技术研究院，山东 济南 250021；2.国安达股份有限公司，福建 厦门 361023；3.福建省机电装备过程监测及系统优化高校重点实验室，福建 厦门 361021）摘要：针对变电站电气柜分布分散，火灾扑救困难等问题，设计了一种可用于变电站电气柜火灾探测及分散式气体灭火装置，包括火灾特征参量探测、火灾信息数据传输、气体灭火装置、火灾状态监控等模块。火灾探测模块对变电站电气柜内弧光、温度、烟雾和火焰特征参量进行实时探测。各部分之间探测收集到的信息采用一对多组网方式的 LoRa无线通信技术进行交互，各探测参量及灭火状态均可在监控端进行实时显示。气体灭火装置具有手动与自动两种控制模式，在自动模式下可根据火灾实时信息对发生火灾电气柜进行灭火。通过模拟灭火试验对装置性能进行了试验验证，结果表明，该装置对分散形式的电气柜的火灾探测准确可靠，能较好实现灭火功能，信息交互方式高效合理，可为变电站火灾安全提供可靠的技术支撑。关键词：变电站；气体灭火；LoRa通信；消防装置中图分类号：X923；TU892 文献标志码：A 文章编号：1009-0029（2023）08-1126-05变电站作为电压转换的重要场所，其安全运行是电力输送的重要保障1。随着变电站电力需求的增加，变电站中的电气设备数量与种类也逐步增多，使得变电站运行情况逐渐复杂，尤其是电气柜负载增加，其消防安全显得愈发重要2-3。变电站电气柜若发生火灾事故，不仅会对电力系统造成巨大影响，还将严重威胁人们的生命财产安全并给区域经济造成巨大损失4。目前，国内变电站电气柜的消防仍存在诸多问题，在消防系统设计方面，有关规范标准尚不完善，导致消防工程存在缺陷。在消防设备方面，各消防设备之间相对独立缺乏联动，无法实时监测变电站消防设施的运行状况5。在消防信息网络化方面，火灾报警、设备运行状态等信息无法实时反馈，存在火灾报警和灭火设备需要进行人工控制启动等问题，自动化水平较低6-7。针对目前国内变电站电气柜存在的消防问题，赵志浩等8通过 LoRa 无线通信系统收集探火导管气压变化的信息实现火灾监测，当火灾发生时，熔断探火管触发灭火装置释放大量灭火气体，该系统只能在明火出现后实现探测及灭火。因传感器灵敏度高，易受空气粉尘等外界因素影响造成误报。张伟等9将消防机器人应用于变电站火灾防控，可提供超细干粉、消防水和泡沫等多种灭火介质，实现了变电站的火灾探测，但是无法对电气柜内部出现的火灾隐患进行早期探测。周芳菲等10将改进后的水喷雾灭火系统应用于变电站内大型设备的灭火。干粉、水雾等灭火剂均可能会对电气装置造成二次损伤。陈炳华等11将 D-S 证据理论应用于变电站自动巡检灭火机器人的数据处理，实现了变电站的移动式消防，但未对变电站电气设备内部火情进行实时探测。基于上述分析，设计一套应用于变电站电气柜火灾探测及分散式气体灭火装置。该装置将信息传感与无线通信技术结合，实现了电气柜内弧光信号、温度、烟雾浓度、火焰强度等数据实时监控，能迅速联动气体灭火设备完成灭火操作，具备远程报警操控与实时数据访问等功能，使变电站消防系统对火情的监测更加快速，灭火更加高效精准。1装置设计考虑到多站融合变电站的实际布置情况、变电站内的火灾特征以及变电站电气柜之间的距离，设计的变电站电气柜火灾探测及分散式气体灭火装置包括变电站电气柜内的火灾特征参量采集模块、基于 LoRa的传感控制网络、中央控制器以及气体灭火模块等。该装置整体设计如图 1所示。1号电气柜2号电气柜n号电气柜弧光检测模块烟雾浓度探测模块温度检测模块火焰检测模块气体灭火控制器弧光检测模块烟雾浓度探测模块温度检测模块火焰检测模块气体灭火控制器弧光检测模块烟雾浓度探测模块温度检测模块火焰检测模块气体灭火控制器1号从机2号从机n号从机中央控制器监控器屏幕声光报警模块GPRS模块LoRa 协议通信LoRa 协 议通信LoRa协议通信图 1变电站电气柜火灾探测及分散式气体灭火消防装置整体设计图Fig.1Overall design drawing of fire detection and distributed gas fire extinguishing device in substation基金项目：国网山东省电力公司科技项目（520625200009）火灾特征参量采集模块包括弧光检测模块、温度检测模块、烟雾浓度检测模块以及火焰检测模块，用于实时探测多个分散式电气柜的安全状态，并将采集到的弧光、温度、烟雾及火焰等火灾参量数据传输至中央控制器进行处理；中央控制器则是为了处理各种特征参量数据，判断火情，传输灭火指令，若判断有火灾发生，则发出控制信号使气体灭火设备迅速启动。同时，中央控制器会将变电站内的火灾情况以及气体灭火设备的运作情况通过GPRS短信模块发送至管理员移动终端，以便第一时间获得变电站安全情况。气体灭火模块主要是气体灭火控制器，根据变电站内的火灾实时信息控制对应控制器完成灭火工作，实现分散式灭火；整个消防装置各模块间的通信通过 LoRa 完成，相较于蓝牙、ZigBee、WiFi 等无线通信技术，LoRa拥有更广的数据传输范围、功耗更低、大场合使用效果更好，而且 LoRa 的节点数更多、信息得到安全加密、寿命长、容量大，并具有多种数据传输工作模式：点对点、点对多以及广播传输，能较好适用于变电站内。该装置配备小型 UPS备用电源，为装置持续供电，防止变电站火灾后断电影响装置正常工作。2火灾特征参量采集模块设计电气柜内电气设备长时间运行出现老化或者绝缘损坏等情况时，造成绝缘体击穿放电，产生弧光，引发短路火灾危险。火灾发生前期至出现明火，变电站内可检测到明显的特征参量变化，如温度异常、烟颗粒含量上升、有明火存在等。根据变电站电气柜火灾特征，设计火灾特征参量采集模块，结构如图 2所示。选择光电迷宫式烟雾传感器、红外接收式火焰传感器、紫外弧光传感器、K型热电偶传感器对变电站电气柜内的火灾特征参量进行采集。传感器采集的信号由单片机进行处理，火灾特征参量采集模块的主控芯片采用 STC8单片机。LoRa通信模块选用型号为 ATK-LORA-01 的模块，可通过配置软件为每一个从机对应的 LoRa节点配置初始地址，中央控制器作为总节点，实现点对多的传输模式。烟雾探测采用的光电迷宫式烟雾传感器内部有红外发射和接收对管，烟雾颗粒进入传感器内部时，接收管接收到的红外光强度减弱，光电转化电路将光信号转化为电压信号判断烟雾的浓度变化。火灾发生早期，烟雾浓度往往较低，导致电压变化较弱，因此设计了对应的信号放大电路，采用集成运放芯片 MCP6002-I/MS。火焰传感器采用的是红外接收式火焰传感模块。该火焰传感器对火焰光谱较为敏感，探测角度为 60，模拟电压输出与单片机 AD采集口相连。温 度 探 测 选 用 K 型 热 电 偶 温 度 传 感 器。选 用MAX6675芯片和热电偶相连，该芯片能独立完成信号放大、冷端补偿、线性化、A/D 转换及 SPI 串口数字化输出功能，温度分辨率可达 0.25，整个火灾探测模块需要直流+5 V和+3.3 V进行供电。弧光探测采用 C10807 模块，以 UV-R2868 紫外光敏管作为弧光信号接收器。该光敏管尺寸小、角度灵敏度高、方 向 性 宽，能 响 应 185265 nm 的 紫 外 波 长 信 号。C10807 模块的信号处理电路抵消了来自自然光的干扰，极大限度地减少了误报，因此 C10807输出信号不需要额外的滤波。将 C10807 模块与高灵敏度的 UV-R2868 紫外探测器相结合，能检测到肉眼看不见的电力设备放电现象。模块检测到的紫外线弧光信号以脉冲形式输出，当检测到弧光信号则输出 10 ms 脉冲，传输至单片机 IO口进行判断。3远程通信模块设计为了在变电站内发生火灾时第一时间使工作人员得知火情信息，利用 GPRS 远程传输模块进行信息发送。远程通信模块主要由 SIM800C 芯片及外围器件组成。SIM800C 是一款四频段 GSM/GPRS 模块。工作频率为850/900/1 800/1 900 MHz，可以低功耗实现语音、SMS和数据信息的传输。其性能稳定，外观小巧。发现火情时将信息通过短信方式发送至工作人员移动设备端。4灭火剂与气体灭火设备控制气体灭火剂灭火效率高，灭火启动快，多数无毒无味。变电站中电气设备错综复杂，导线遍布密集，气体灭火剂可快速有效对变电站进行灭火，且气体灭火剂可以避免对电气设备的二次伤害12。4.1灭火剂的选择目前变电站常用的气体灭火剂主要有二氧化碳、七氟丙烷和 IG54113-15。其气体灭火剂特点对比和适用场所如表 1所示。表 1常用气体灭火剂对比以及适用场所Table 1Comparison and application of commonly used gas extinguishing agents二氧化碳灭火器具备洁净灭火的特征，但其适用于无人场所，数据中心无精密设备区可采用二氧化碳灭火剂16。通信机房、电容器室、电抗室、控制室等人员活动弧光传感器烟雾传感器火焰传感器温度传感器STC8系列单片机LoRa通信电源模块图 2火灾特征参量采集模块结构图Fig.2Structure diagram of fire characteristic parameter acquisition module1126消防科学与技术2023年 8 月第 42 卷第 8 期火灾特征参量采集模块包括弧光检测模块、温度检测模块、烟雾浓度检测模块以及火焰检测模块，用于实时探测多个分散式电气柜的安全状态，并将采集到的弧光、温度、烟雾及火焰等火灾参量数据传输至中央控制器进行处理；中央控制器则是为了处理各种特征参量数据，判断火情，传输灭火指令，若判断有火灾发生，则发出控制信号使气体灭火设备迅速启动。同时，中央控制器会将变电站内的火灾情况以及气体灭火设备的运作情况通过GPRS短信模块发送至管理员移动终端，以便第一时间获得变电站安全情况。气体灭火模块主要是气体灭火控制器，根据变电站内的火灾实时信息控制对应控制器完成灭火工作，实现分散式灭火；整个消防装置各模块间的通信通过 LoRa 完成，相较于蓝牙、ZigBee、WiFi 等无线通信技术，LoRa拥有更广的数据传输范围、功耗更低、大场合使用效果更好，而且 LoRa 的节点数更多、信息得到安全加密、寿命长、容量大，并具有多种数据传输工作模式：点对点、点对多以及广播传输，能较好适用于变电站内。该装置配备小型 UPS备用电源，为装置持续供电，防止变电站火灾后断电影响装置正常工作。2火灾特征参量采集模块设计电气柜内电气设备长时间运行出现老化或者绝缘损坏等情况时，造成绝缘体击穿放电，产生弧光，引发短路火灾危险。火灾发生前期至出现明火，变电站内可检测到明显的特征参量变化，如温度异常、烟颗粒含量上升、有明火存在等。根据变电站电气柜火灾特征，设计火灾特征参量采集模块，结构如图 2所示。选择光电迷宫式烟雾传感器、红外接收式火焰传感器、紫外弧光传感器、K型热电偶传感器对变电站电气柜内的火灾特征参量进行采集。传感器采集的信号由单片机进行处理，火灾特征参量采集模块的主控芯片采用 STC8单片机。LoRa通信模块选用型号为 ATK-LORA-01 的模块，可通过配置软件为每一个从机对应的 LoRa节点配置初始地址，中央控制器作为总节点，实现点对多的传输模式。烟雾探测采用的光电迷宫式烟雾传感器内部有红外发射和接收对管，烟雾颗粒进入传感器内部时，接收管接收到的红外光强度减弱，光电转化电路将光信号转化为电压信号判断烟雾的浓度变化。火灾发生早期，烟雾浓度往往较低，导致电压变化较弱，因此设计了对应的信号放大电路，采用集成运放芯片 MCP6002-I/MS。火焰传感器采用的是红外接收式火焰传感模块。该火焰传感器对火焰光谱较为敏感，探测角度为 60，模拟电压输出与单片机 AD采集口相连。温 度 探 测 选 用 K 型 热 电 偶 温 度 传 感 器。选 用MAX6675芯片和热电偶相连，该芯片能独立完成信号放大、冷端补偿、线性化、A/D 转换及 SPI 串口数字化输出功能，温度分辨率可达 0.25，整个火灾探测模块需要直流+5 V和+3.3 V进行供电。弧光探测采用 C10807 模块，以 UV-R2868 紫外光敏管作为弧光信号接收器。该光敏管尺寸小、角度灵敏度高、方 向 性 宽，能 响 应 185265 nm 的 紫 外 波 长 信 号。C10807 模块的信号处理电路抵消了来自自然光的干扰，极大限度地减少了误报，因此 C10807输出信号不需要额外的滤波。将 C10807 模块与高灵敏度的 UV-R2868 紫外探测器相结合，能检测到肉眼看不见的电力设备放电现象。模块检测到的紫外线弧光信号以脉冲形式输出，当检测到弧光信号则输出 10 ms 脉冲，传输至单片机 IO口进行判断。3远程通信模块设计为了在变电站内发生火灾时第一时间使工作人员得知火情信息，利用 GPRS 远程传输模块进行信息发送。远程通信模块主要由 SIM800C 芯片及外围器件组成。SIM800C 是一款四频段 GSM/GPRS 模块。工作频率为850/900/1 800/1 900 MHz，可以低功耗实现语音、SMS和数据信息的传输。其性能稳定，外观小巧。发现火情时将信息通过短信方式发送至工作人员移动设备端。4灭火剂与气体灭火设备控制气体灭火剂灭火效率高，灭火启动快，多数无毒无味。变电站中电气设备错综复杂，导线遍布密集，气体灭火剂可快速有效对变电站进行灭火，且气体灭火剂可以避免对电气设备的二次伤害12。4.1灭火剂的选择目前变电站常用的气体灭火剂主要有二氧化碳、七氟丙烷和 IG54113-15。其气体灭火剂特点对比和适用场所如表 1所示。表 1常用气体灭火剂对比以及适用场所Table 1Comparison and application of commonly used gas extinguishing agents参数灭火效率温室效应工程造价使用场合适用场所二氧化碳较好温室气体较低适用无人场所数据中心箱式机柜七氟丙烷最好温室效应较高较高可用有人场所通信机房、电容器室、电抗室、电气柜、控制室IG541较好无环境影响最高可用有人场所通信机房、数据中心等二氧化碳灭火器具备洁净灭火的特征，但其适用于无人场所，数据中心无精密设备区可采用二氧化碳灭火剂16。通信机房、电容器室、电抗室、控制室等人员活动弧光传感器烟雾传感器火焰传感器温度传感器STC8系列单片机LoRa通信电源模块图 2火灾特征参量采集模块结构图Fig.2Structure diagram of fire characteristic parameter acquisition module1127Fire Science and Technology,August 2023,Vol.42,No.8和电子设备较多的场所选择七氟丙烷作为灭火剂。配电柜、控制柜等电气柜可以使用七氟丙烷进行灭火。数据中心后备电源室及蓄电池室，空间过大采用灭火设计浓度低于 43%的 IG541，较小的空间选择七氟丙烷。选取七氟丙烷作为主要灭火介质。七氟丙烷在高温作用下会产生氢氟酸，根据 GB 50370-2005 气体灭火系统设计规范17，灭火设计浓度采用 8%，能防止其对柜内的电子设备造成腐蚀。4.2气体灭火控制方式由于不同气体灭火剂的特性与使用场合不同，所以变电站内根据场所进行气体灭火剂选型。该分散式气体灭火装置的灭火控制方式可分为自动控制、手动控制和应急机械手动控制。自动控制出现故障时可由监控端工作人员手动控制远程启动灭火。应急机械手动控制则是作为第 3道保障，当自动、手动控制均无法正常启动时，消防员可到现场通过应急按钮启动分散式气体灭火设备。气体灭火控制方式流程示意图如图 3所示。（1）自动控制。当变电站内有火灾发生或有火灾发生趋势时，放置于变电站内的火灾探测模块将探测采集的火灾特征参量数据传输至从机进行滤波处理后，通过LoRa无线通信将数据传输至中央处理器，中央处理器通过特征阈值判断当前场所是否存在火灾危险，随后通过声光报警提醒在场人员尽快撤离火灾现场。在经过大于30 s的报警时间后，中央处理器会联动火灾现场门窗、风机等设施，启动气体灭火设备进行灭火。其中灭火设备的气体喷射管道通过电磁阀控制其开闭状态。该电路采用低电平有效控制方式，低电平控制信号可开启电磁阀，高电平控制信号可关闭电磁阀。（2）手动控制。现场工作人员可根据监控数据进行经验判断，若存在火灾危险时，自动控制失去作用，则可通过手动控制器直接启动灭火设备。（3）应急机械手动控制。此模式目的为避免自动和手动控制出现故障时无法启动灭火设备。应急机械手动控制是通过现场启动气体钢瓶上的电磁启动阀，直接启动灭火设备进行灭火。5软件判断流程设计分散式气体灭火消防装置的软件判断流程如图 4 所示。首先对系统的时间参数、各从机 LoRa 地址、火灾特征参量以及火灾报警阈值等初始化。由于电气柜密闭空间内发生火灾时，弧光信号u、烟雾浓度 s火焰强度 f和温度 t相较于开放空间会产生更为明显的变化趋势，所以经过弧光传感器、烟雾传感器、火焰传感器和热电偶完成对电气柜的特征参量数据采集，随后通过 LoRa无线通信技术将特征参量数据传至中央处理器完成判断工作。变电站电气柜火灾发生主要是由设备超负荷运行或线路短路造成的，因此对于早期的火灾防控预警主要采用弧光探测传感器，检测柜内弧光信号。温度是反映是否存在火灾最直接的判断因素，结合温度能对柜内情况做更准确的初始安全判断。火灾阴燃期，温升速率vT、烟雾浓度、烟雾浓度变化率vS作为火灾是否发生的主要判据；火灾初期，可能出现火焰以及温度急剧上升等情况，因此结合火焰强度以及火焰强度变化率vF作为辅助判断。当弧光传感器未检测到弧光信号即 u=0，且温度 T不超过阈值T1=40 时，电气柜内情况正常。若装置检测到弧光信号，即 u=1，说明电气柜火灾状态出现异常，进一步对其他变量进行判定，然后划分预警等级，做出相应对策。当温度大于T1小于阈值T2=55 时，温升速率vT大于vT1=0.1/min且小于vT2=0.4/min，则判定为电气柜内可能存在火灾风险，需要通知工作人员对高温电气柜进行检查，将此阶段定义为级预警状态。烟雾浓度 S在火灾发生早期存在一个浓度阈值范围，若烟雾浓度 S 在阈值S1=1.7 V 和S2=2.1 V 之间同时温度 T 超过阈值T2，或烟雾浓度变化率vS在vS1=0.004 V/s 和vS2=0.001 V/s之间且温升速率大于vT2，表明电气柜火灾隐患加剧，可能存在阴燃情况，启动气体消防电磁阀喷放 10 s，此阶段定义为级预警状态；当温度 T 继续上升超过阈存在火情火灾探测装置火灾信号声光报警气体灭火控制器延时启动30 s灭火剂手动控制闸应急机械手动控制自动手动失效自动灭火失效工作人员人工控制自动控制启动图 3气体灭火控制方式流程示意图Fig.3Process of control mode of gas fire extinguishing开始系统初始化设置烟雾、电弧光、温度特征参量存储区域读取各特征参量数据正常范围值级预警级预警级预警发送短信通知工作人员现场对电气柜线路检修存在火灾手动开启气体灭火装置存在复燃可能结束启动气体消防电磁阀 喷 放 10 s，进 行冷却降温启动气体消防电磁阀喷放 30 s，进行灭火FF2&SS3&TT1fF2&SS3&TT1u=0|TT1否是u=1|T1TT2|vT1vTT2&S1SvT2&vS1vSvS2是是是否否是否是图 4软件判断设计流程图Fig.4Software judgment design flow chart1128消防科学与技术2023年 8 月第 42 卷第 8 期值T3=70，烟雾浓度变化率vS达到阈值vS2，或出现火焰，火焰强度 F大于阈值F1=2.1 V，或火焰强度变化率大于vF1=0.6 V/s，则启动气体灭火电磁阀，持续喷放 30 s。喷放结束后再次对现场温度、烟雾浓度及火焰强度进行判断，判断是否存在复燃可能，若各特征阈值达到可能发生火灾的条件，则再次喷放气体灭火剂 10 s，否则便完成判断流程。6试验验证验证分为两部分：一部分是对传感器探测装置及其报警响应时间的检验，包括火灾发生前期弧光传感器、阴燃期温度传感器和烟雾传感器及火灾发生时火焰传感器的探测反应验证；另一部分则是验证灭火控制电磁阀的启动性能以及七氟丙烷灭火剂的灭火效果。6.1火灾探测装置性能测试首先，为了确认由于线路故障引发的早期火灾探测预警的有效性，对弧光检测模块进行了试验测试。使用电弧发射装置产生瞬时电弧，模拟电气线缆故障，将弧光传感器安装在电弧发生的 0.5 m 范围之内进行探测，装置如图 5所示。弧光传感器模块电弧发生装置220 V50 Hz图 5弧光检测装置简图Fig.5Schematic diagram of arc detection device通过试验发现，该探测模块具有较高灵敏度，能够快速捕捉到电弧信号，并响应反馈，其响应时间如表 2 中级预警项所示。当模块内的 UV-R2868光敏管检测到电弧信号时，会立即通过 LoRa无线通信技术将数据传输至中央控制器进行处理分析，最终由控制器发出预警信息，以便监控室管理人员及时采取有效应急措施。对于火灾发生早期探测装置的验证，本试验还原电气柜火灾真实发生情形，设计了 450 mm480 mm650 mm 规格的电气柜，电气柜两个侧面各开 8个约为 5 cm 的通风口，在电气柜内部侧面距离地面 600 mm 高度安装各类探测传感器，左侧装有与探测装置联动的灭火控制电磁阀。试验平台实物装置如图 6所示。试验将电缆整齐布置在试验皿中，在电缆底部放入蘸有酒精的棉布条，使用加热炉对试验皿底部加热用以模拟火灾发生情形。持续加热过程中，电缆熔融产生热解粒子，火灾探测器先后探测到温度异常、烟雾浓度上升，中央控制器发出级报警信号。为了测试火焰传感器的性能，需要关闭灭火控制电磁阀装置的 24 V 电源，当达到级预警阈值时，使系统仅发出声光警报而不启动气体消防装置进行灭火，以此达到使电缆逐渐燃烧起火的试验条件。试验中火焰传感器检测到火焰信号时，系统立刻启动消防电磁阀，并发出声光报警，此时记录级预警反应时间。通过试验得到各级预警响应时间，如表 2所示。从试验结果可以看出，本装置探测及时准确，可以满足实际使用需求。6.2气体灭火剂灭火性能测试为了单独测试气体灭火剂的性能，开展试验，结果见图 7。在电气柜试验皿中引燃电缆、棉布及酒精的混合物，任其燃烧 30 s，如图 7（a）所示，随后通过屏幕灭火按钮打开电磁阀，开启七氟丙烷灭火。喷头放置在距试验皿顶部 15 cm 的位置，安装角度与柜壁约呈 45，考虑灭火范围表 2各级预警响应时间表Table 2Early warning response schedule at all levels等级试验试验一试验二试验三级预警响应时间/s0.20.30.2级预警响应时间/s123.5144.1131.8级预警响应时间/s136.7152.2142.5中央控制器显示屏4号从机灭火控制电磁阀电气柜3号从机2号从机1号从机图 6试验平台实物装置Fig.6Experimental platform（a）开始燃烧（b）喷射灭火剂（c）残余火星（d）静置 5 min后燃烧现场图 7 七氟丙烷灭火试验过程Fig.7Experimental process of extinguishing fire with C3HF7 1129Fire Science and Technology,August 2023,Vol.42,No.8和灭火效率，选用型号 DN15 的消防喷嘴，单柜使用 2 kg七氟丙烷灭火剂进行灭火（保护面积为 68 m2）。打开电磁阀命令发出后，电磁阀立即动作，灭火剂喷射后火势被迅速压制如图 7（b）所示。扑灭剧烈火焰后的残余火星如图 7（c）所示。完全扑灭后等待 5 min电缆没有复燃，静置5 min后燃烧现场如图 7（d）所示。试验结果表明，七氟丙烷灭火剂对电气线缆发生的火灾具有较好的灭火效果。7结 语设计变电站电气柜火灾探测及气体灭火装置，通过火灾探测模块对变电站电气柜内的弧光、温度、烟雾、火焰等火灾特征参量进行检测，后通过 LoRa无线传输至中央处理器，由中央处理器判断是否有火灾发生，并且通过LoRa无线控制灭火设备进行灭火，同时中央处理器将火灾信息发送至管理员的移动设备端进行报警。对该分散式气体灭火设备开展功能验证模拟试验，结果表明，该装置可实现变电站电气柜各类消防数据的准确采集和传输、灭火报警装置的及时启动、远程报警和设备的可靠控制，有效解决传统变电站电气柜气体消防功能单一、火灾响应不及时、监测力度较小等问题。参考文献：1 程方明,牛巧霞,刘文辉.变电站火灾风险评价指标体系及云模型分析J.西安科技大学学报,2022,42(4):664-673.2 黄文韬,张波,王建,等.变电站动态负载安全裕度评估及负荷控制方法J.电力系统保护与控制,2021,49(24):59-68.3 王菲,王球,任佳依,等.变电站电气设备检测与三维建模系统J.电测与仪表,2021,58(3):160-167.4 刘元生,王胜,白云鹏,等.面向智能变电站的威胁与风险评价模型研究与实现J.重庆大学学报,2021,44(7):64-74.5 杜航,隋虎林,范玉峰,等.基于嵌入式 Linux的消防系统数据采集与传输装置J.消防科学与技术,2016,35(1):92-94.6 陈强,秦喆,郭鹏宇,等.110 kV 变电站细水雾灭火系统设计与实践J.消防科学与技术,2018,37(9):1218-1220.7 蔡阳.基于 NB-IoT 与 eMTC 的智慧消防系统设计D.荆州:长江大学,2021.8 赵志浩,卢超波,陶洪平,等.基于 LoRa无线通信的变电站火灾报警系统设计J.电子与封装,2022,22(7):73-76.9 张伟,阮鹏程,徐岳,等.变电站消防机器人系统设计J.消防科学与技术,2020,39(9):1301-1303.10 周芳菲,张佳庆,王晖,等.变电站水喷雾消防设计关键技术研究J.变压器,2021,58(11):6-9.11 陈炳华,刘辛裔,岳雷刚,等.基于多信息融合算法的变电站消防监测J.自动化与仪表,2021,36(11):57-61+83.12 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such as fire characteristic parameter detection,fire information data transmission,gas extinguishing equipment,and fire status monitoring.The fire detection module can real-time detect arc light,temperature,smoke,and flame characteristic parameters in substations.The information collected by each module is transmitted through a one-to-many network using LoRa wireless communication technology,and all detection parameters and extinguishing status can be displayed in real-time at the monitoring end.The gas extinguishing equipment has two control modes,manual and automatic.In the automatic mode,the equipment can extinguish the fire in the electrical cabinet based on real-time fire information.The performance of the equipment has been experimentally verified through simulated fire extinguishing experiments.The results show that the fire detection accuracy of the fire protection system for dispersed electrical cabinets is reliable,and the extinguishing function can be well completed.The information exchange method is efficient and reasonable,which can provide reliable technical support for fire safety in substations.Key words:substations;gas fire extinguishing;LoRa communication;fire fighting installations作者简介：谢 丹（1984-），男，山东济宁人，国网山东省电力公司经济技术研究院高级工程师，硕士，主要从事变电站、电化学储能电站消防设计与技术研究，山东省济南市槐荫区纬十路 111号，250021。收稿日期：2023-03-06（责任编辑：董 里）1130