一种用于配电柜的电气火灾检测灭火系统的制作方法

1.本实用新型涉及电气火灾技术领域，具体的，涉及一种用于配电柜的电气火灾检测灭火系统。

背景技术：

2.配电柜是变电站内重要设备，其能否正常运行直接决定了用户的用电可靠性。其内部安放着各种控制仪器和繁杂的线路网络，一旦出现老化失修、短路等现象引起起火，甚至在无人监控的情况下酿成火灾的发生，内部危险器件也可能燃烧久而爆炸，这不但会造成不良的社会影响，还会给供电企业带来严重的经济损失。传统配电柜灭火系统只能实现灭火作用，功能相对单一。

技术实现要素：

3.本实用新型提出一种用于配电柜的电气火灾检测灭火系统，解决了现有技术中配电柜灭火系统功能单一的问题。
4.本实用新型的技术方案如下：
5.一种用于配电柜的电气火灾检测灭火系统，包括灭火装置，所述灭火装置设有电引发器，还包括主控单元、通信单元、超声检测电路和烟雾检测电路，所述超声检测电路和所述烟雾检测电路均与所述主控单元连接，所述主控单元借助所述通信单元连接监控终端，
6.所述超声检测电路包括超声波探头u5、电阻r4、电容c2、电阻r5、电阻r6、运放u2、电阻r8、电阻r9、电容c4、电阻r7、电阻r21、运放u3和运放u4，所述超声波探头u5 的第一端连接所述电容c2的第一端，所述超声波探头u5的第二端接地，所述电容c2的第二端通过所述电阻r5连接所述运放u2的反相输入端，所述电阻r4的第一端连接所述超声波探头u5的第一端，所述电阻r4的第二端接地，所述运放u2的同相输入端连接所述电阻 r8的第一端，所述电阻r8的第二端连接3.3v电源，所述运放u2的同相输入端通过所述电阻r9接地，所述运放u2的输出端通过所述电阻r6连接所述运放u2的反相输入端，所述运放u2的输出端通过所述电容c4连接所述电阻r7的第一端，所述电阻r7的第二端连接所述运放u3的反相输入端，所述运放u3的同相输入端连接所述电阻r8的第一端，所述运放u3的输出端通过所述电阻r21连接所述运放u3的反相输入端，所述运放u3的输出端连接所述运放u4的同相输入端，所述运放u4的反相输入端连接所述电阻r8的第一端，所述运放u4的输出端连接所述主控单元。
7.进一步，本实用新型中还包括剩余电流检测电路，所述剩余电流检测电路包括剩余电流互感器u10、整流桥u8、电阻r16、电阻r17、电阻r18、运放u9、电阻r19和电阻r20，所述剩余电流互感器u10的第一端连接所述整流桥的第一输入端，所述剩余电流互感器u10 的第二端连接所述整流桥的第二输入端，所述整流桥u8的第一输出端连接所述电阻r17的第一端，所述整流桥u8的第二输出端接地，所述电阻r16的第一端连接所述电阻r17的第一端，
所述电阻r16的第二端接地，所述电阻r17的第二端通过所述电阻r18连接所述运放 u9的同相输入端，所述运放u9的反相输入端接地，所述运放u9的输出端通过所述电阻r19 连接所述运放u9的反相输入端，所述运放u9的输出端通过所述电阻r20连接所述主控单元。
8.进一步，本实用新型中还包括控制电路，所述控制电路包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电容c1、三极管q1、继电器k1和电阻r12，所述电阻r1的第一端连接所述主控单元，所述电阻r1的第二端连接所述三极管q1的基极，所述电阻r2的第一端连接所述电阻r1的第一端，所述电阻r2的第二端连接12v电源，所述三极管q1的发射极连接12v电源，所述三极管q1的集电极连接所述继电器k1的第一输入端，所述继电器k1的第二输入端接地，所述电阻r3的第一端连接所述三极管q1的集电极，所述电阻r3的第二端通过所述电容c1 接地，所述继电器k1的常开端通过所述电阻r12连接12v电源，所述继电器k1的公共端连接所述灭火装置的电引发器。
9.进一步，本实用新型中所述控制电路还包括电阻r11和光耦u1，所述电阻r11的第一端连接所述主控单元，所述电阻r11的第二端连接所述光耦u1的第一输入端，所述光耦u1 的第二输入端接地，所述光耦u1的第一输出端连接所述电阻r1的第一端，所述光耦u1的第二输出端接地。
10.进一步，本实用新型中所述烟雾检测电路包括烟雾传感器u6、电阻r10、电阻r15、电阻r22、电阻r23、运放u12、变阻器rp1、运放u7和电阻r14，所述烟雾传感器u6的第一端连接5v电源，所述烟雾传感器u6的第二端连接5v电源，所述烟雾传感器u6的第三端通过所述电阻r10接地，所述烟雾传感器u6的第四端连接所述运放u12的同相输入端，所述电阻r15的第一端连接所述烟雾传感器u6的第四端，所述电阻r15的第二端接地，所述运放u12的反相输入端通过所述电阻r23接地，所述运放u12的输出端通过所述电阻r22 连接所述运放u12的反相输入端，所述运放u12的输出端连接所述运放u7的反相输入端，所述运放u7的同相输入端连接所述变阻器rp1的滑动端，所述变阻器rp1的第一端连接5v 电源，所述变阻器rp1的第二端接地，所述运放u7的输出端通过所述电阻r14连接所述主控单元。
11.本实用新型的工作原理及有益效果为：
12.本实用新型中，当配电柜出现老化失修、短路等现象时容易引起火灾，火灾发生时会产生烟雾，烟雾检测电路用于检测配电柜中烟雾浓度，并将检测结果送至主控单元，当配电柜中烟雾浓度超过设定值时，主控单元灭火装置发送指令，触发灭火装置的电引发器，此时，灭火装置喷射灭火剂，从而使配电柜中的火被扑灭，避免使引发相邻的配电柜同时发生火灾。同时，当配电柜中烟雾浓度超过设定值时，主控单元通过通信单元将该信号送至监控终端，以便监控终端的工作人员收到该火灾信号时实施相应措施。
13.配电柜中电气故障的发生往往伴随着电弧的出现，而电弧的温度可以达到2000℃
ꢀ‑
3000℃，这极易发生电气火灾。当配电柜出现漏电比较严重时，会导致配电柜内部电气设备严重发热，从而导致火灾的发生。因此，当发生短路或接地故障时，电气放电产生电弧，而电弧会发出25～45khz的超声，超声检测电路用于对放电电弧进行检测，将检测结果送至监控终端。当电弧的强度较弱时或漏电电流较小时，若能及时发现该问题并将其解决，则可以避免火灾的发生。因此，本实用新型除了可以灭火之外，还可以起到预警的作用，减小火灾发生的可能性。
14.超声检测电路的工作原理为：超声波探头u5用于检测电弧放电时产生的超声波信
号，并将该超声波信号转为电压信号输出，由于超声波探头u5输出的电信号比较微弱，需要对其进行放大处理，超声波探头u5输出的为交变的电信号，但里边会掺杂一些直流成分，放大前通过由电容c2和电阻r5构成的交流耦合电路阻止直流成分通过，交流成分加至运放 u2的反相输入端，运放u2构成放大电路，为了得到更好的交流成分，运放u2输出的电压信号经由电容c4和电阻r7组成的第二级交流耦合电路后加至运放u3的反相输入端，运放 u3构成第二级放大电路。运放u3输出的为交变的模拟信号，主控单元无法直接识别，因此需要将其变为数字信号。运放u4构成比较器，运放u3的输出电压加至运放u4的同相输入端，运放u4的反相输入端为参考端，运放u4比较后输出ttl脉冲信号，主控单元可以通过单位时间内接收到的脉冲个数判断电弧放电的强度。
15.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
16.图1为本实用新型中超声检测电路的电路图；
17.图2为本实用新型中剩余电流检测电路的电路图；
18.图3为本实用新型中控制电路的电路图；
19.图4为本实用新型中烟雾检测电路的电路图。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本实用新型保护的范围。
21.实施例1
22.如图1所示，本实施例提出了一种用于配电柜的电气火灾检测灭火系统，包括灭火装置，灭火装置设有电引发器，还包括主控单元、通信单元、超声检测电路和烟雾检测电路，超声检测电路和烟雾检测电路均与主控单元连接，主控单元借助通信单元连接监控终端，超声检测电路包括超声波探头u5、电阻r4、电容c2、电阻r5、电阻r6、运放u2、电阻r8、电阻r9、电容c4、电阻r7、电阻r21、运放u3和运放u4，超声波探头u5的第一端连接电容c2的第一端，超声波探头u5的第二端接地，电容c2的第二端通过电阻r5连接运放u2 的反相输入端，电阻r4的第一端连接超声波探头u5的第一端，电阻r4的第二端接地，运放u2的同相输入端连接电阻r8的第一端，电阻r8的第二端连接3.3v电源，运放u2的同相输入端通过电阻r9接地，运放u2的输出端通过电阻r6连接运放u2的反相输入端，运放u2的输出端通过电容c4连接电阻r7的第一端，电阻r7的第二端连接运放u3的反相输入端，运放u3的同相输入端连接电阻r8的第一端，运放u3的输出端通过电阻r21连接运放u3的反相输入端，运放u3的输出端连接运放u4的同相输入端，运放u4的反相输入端连接电阻r8的第一端，运放u4的输出端连接主控单元。
23.当配电柜出现老化失修、短路等现象时容易引起火灾，火灾发生时会产生烟雾，烟雾检测电路用于检测配电柜中烟雾浓度，并将检测结果送至主控单元，当配电柜中烟雾浓度超过设定值时，主控单元灭火装置发送指令，触发灭火装置的电引发器，此时，灭火装置
喷射灭火剂，从而使配电柜中的火被扑灭，避免使引发相邻的配电柜同时发生火灾。同时，当配电柜中烟雾浓度超过设定值时，主控单元通过通信单元将该信号送至监控终端，以便监控终端的工作人员收到该火灾信号时实施相应措施。
24.配电柜中电气故障的发生往往伴随着电弧的出现，而电弧的温度可以达到2000℃
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3000℃，这极易发生电气火灾。当配电柜出现漏电比较严重时，会导致配电柜内部电气设备严重发热，从而导致火灾的发生。因此，当发生短路或接地故障时，电气放电产生电弧，而电弧会发出25～45khz的超声，超声检测电路用于对放电电弧进行检测，将检测结果送至监控终端。当电弧的强度较弱时或漏电电流较小时，若能及时发现该问题并将其解决，则可以避免火灾的发生。因此，本实施例除了可以灭火之外，还可以起到预警的作用，减小火灾发生的可能性。
25.具体的，超声检测电路的工作原理为：超声波探头u5用于检测电弧放电时产生的超声波信号，并将该超声波信号转为电压信号输出，由于超声波探头u5输出的电信号比较微弱，需要对其进行放大处理，超声波探头u5输出的为交变的电信号，但里边会掺杂一些直流成分，放大前通过由电容c2和电阻r5构成的交流耦合电路阻止直流成分通过，交流成分加至运放u2的反相输入端，运放u2构成放大电路，为了得到更好的交流成分，运放u2输出的电压信号经由电容c4和电阻r7组成的第二级交流耦合电路后加至运放u3的反相输入端，运放u3构成第二级放大电路。运放u3输出的为交变的模拟信号，主控单元无法直接识别，因此需要将其变为数字信号。
26.运放u4构成比较器，运放u3的输出电压加至运放u4的同相输入端，运放u4的反相输入端为参考端，运放u4比较后输出ttl脉冲信号，主控单元可以通过接收到的脉冲个数判断电弧放电的强度。
27.如图2所示，本实施例中还包括剩余电流检测电路，剩余电流检测电路包括剩余电流互感器u10、整流桥u8、电阻r16、电阻r17、电阻r18、运放u9、电阻r19和电阻r20，剩余电流互感器u10的第一端连接整流桥的第一输入端，剩余电流互感器u10的第二端连接整流桥的第二输入端，整流桥u8的第一输出端连接电阻r17的第一端，整流桥u8的第二输出端接地，电阻r16的第一端连接电阻r17的第一端，电阻r16的第二端接地，电阻r17 的第二端通过电阻r18连接运放u9的同相输入端，运放u9的反相输入端接地，运放u9的输出端通过电阻r19连接运放u9的反相输入端，运放u9的输出端通过电阻r20连接主控单元。
28.当配电柜发生漏电情况，且长时间漏电比较严重时，同样会引起火灾的发生，通过剩余电流检测电路检测配电柜的漏电情况。剩余电流互感器u10依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流，通过整流桥u8将剩余电流互感器u10输出的交流电流信号转换成直流电流信号，流经采样电阻r16将剩余电流互感器u10输出的电流信号转换成电压信号，再经过有运放u9构成的运算放大器同相等比例放大，最后经过电阻r20和电容c8构成的滤波电路滤波后输入到主控单元。其中电阻r17和电容c7同相构成滤波电路，滤除整流后的信号中的高频杂波；二极管d4作为续流二极管。
29.主控单元将配电柜发生漏电情况送至监控终端，在配电柜发生漏电不是很严重时，及时发现并解决该漏电问题，从而避免因配电柜漏电情况严重而导致火灾发生。
30.如图3所示，本实施例中还包括控制电路，控制电路包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电容c1、三极管q1、继电器k1和电阻r12，电阻r1的第一端连接主控单元，电阻r1的第二端连
接三极管q1的基极，电阻r2的第一端连接电阻r1的第一端，电阻r2的第二端连接12v电源，三极管q1的发射极连接12v电源，三极管q1的集电极连接继电器k1的第一输入端，继电器k1的第二输入端接地，电阻r3的第一端连接三极管q1的集电极，电阻 r3的第二端通过电容c1接地，继电器k1的常开端通过电阻r12连接12v电源，继电器 k1的公共端连接灭火装置的电引发器。
31.由于主控单元输出的信号驱动能力较弱，无法直接触发灭火装置的电引发器，因此在主控单元和灭火装置直接接入控制电路。
32.当配电柜没有火灾发生时，主控单元输出高电平信号通过电阻r1至三极管q1的基极，此时三极管q1截止，继电器k1不动作；
33.当配电柜发生火灾发生时，主控单元输出低电平信号通过电阻r1至三极管q1的基极，此时三极管q1导通，继电器k1的线圈得电，继电器k1的常开端闭合，灭火装置的电引发器接通电源，灭火装置喷射灭火剂，从而起到灭火的作用。
34.其中，二极管d1起保护作用；电阻r3和电容c1构成rc电路则使得继电器k1触点在吸合和断开时，能够减小对电路的冲击影响。
35.如图3所示，本实施例中控制电路还包括电阻r11和光耦u1，电阻r11的第一端连接主控单元，电阻r11的第二端连接光耦u1的第一输入端，光耦u1的第二输入端接地，光耦 u1的第一输出端连接电阻r1的第一端，光耦u1的第二输出端接地。
36.继电器k1动作时两端的电压大于主控单元输出的电压，继电器k1的触点在吸合和断开的过程中的产生的高压脉冲容易对主控单元造成干扰，严重的话可能会损坏主控单元，因此在主控单元和控制电路的输入端之间加入隔离电路。
37.光耦u1构成隔离电路，将主控单元与控制电路的信号隔离，防止相互干扰。其中电阻 r11起到限流的作用。
38.如图4所示，本实施例中烟雾检测电路包括烟雾传感器u6、电阻r10、电阻r15、电阻 r22、电阻r23、运放u12、变阻器rp1、运放u7和电阻r14，烟雾传感器u6的第一端连接5v电源，烟雾传感器u6的第二端连接5v电源，烟雾传感器u6的第三端通过电阻r10 接地，烟雾传感器u6的第四端连接运放u12的同相输入端，电阻r15的第一端连接烟雾传感器u6的第四端，电阻r15的第二端接地，运放u12的反相输入端通过电阻r23接地，运放u12的输出端通过电阻r22连接运放u12的反相输入端，运放u12的输出端连接运放u7 的反相输入端，运放u7的同相输入端连接变阻器rp1的滑动端，变阻器rp1的第一端连接 5v电源，变阻器rp1的第二端接地，运放u7的输出端通过电阻r14连接主控单元。
39.烟雾传感器u6用于检测配电柜中的烟雾浓度，并将烟雾浓度信号转为与浓度值成正比的直流电流信号输出，电阻r10起限流作用，防止上电时对烟雾传感器u6造成冲击；电阻 r15用于将烟雾传感器u6输出电能电流信号转为电压信号；烟雾传感器u6输出的模拟量带有高频杂波且信号较弱，电容c6构成滤波电路，用途滤除烟雾传感器u6输出的模拟量中的高频杂波信号；运放u12构成放大电路，用于放大滤波后的微弱电信号，放大后的信号送至运放u7的反相输入端；
40.运放u7构成电压比较电路，其中变阻器rp1构成比较电路的阈值电压，通过调节变阻器rp1的阻值可以调节烟雾传感器u6输出浓度值，当运放u12输出的电压低于阈值电压时，运放u7输出高电平，发光二极管led1熄灭；当运放u12输出的电压高于阈值电压时，运放
u7输出低电平，并送至主控单元，同时发光二极管led1亮起。电容c5起滤波作用；二极管d2和二极管d3构成限幅电路，限制运放u7输出的高电平为3.3v，低电平为0v。
41.仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种用于配电柜的电气火灾检测灭火系统，包括灭火装置，所述灭火装置设有电引发器，其特征在于，还包括主控单元、通信单元、超声检测电路和烟雾检测电路，所述超声检测电路和所述烟雾检测电路均与所述主控单元连接，所述主控单元借助所述通信单元连接监控终端，所述超声检测电路包括超声波探头u5、电阻r4、电容c2、电阻r5、电阻r6、运放u2、电阻r8、电阻r9、电容c4、电阻r7、电阻r21、运放u3和运放u4，所述超声波探头u5的第一端连接所述电容c2的第一端，所述超声波探头u5的第二端接地，所述电容c2的第二端通过所述电阻r5连接所述运放u2的反相输入端，所述电阻r4的第一端连接所述超声波探头u5的第一端，所述电阻r4的第二端接地，所述运放u2的同相输入端连接所述电阻r8的第一端，所述电阻r8的第二端连接3.3v电源，所述运放u2的同相输入端通过所述电阻r9接地，所述运放u2的输出端通过所述电阻r6连接所述运放u2的反相输入端，所述运放u2的输出端通过所述电容c4连接所述电阻r7的第一端，所述电阻r7的第二端连接所述运放u3的反相输入端，所述运放u3的同相输入端连接所述电阻r8的第一端，所述运放u3的输出端通过所述电阻r21连接所述运放u3的反相输入端，所述运放u3的输出端连接所述运放u4的同相输入端，所述运放u4的反相输入端连接所述电阻r8的第一端，所述运放u4的输出端连接所述主控单元。2.根据权利要求1所述的一种用于配电柜的电气火灾检测灭火系统，其特征在于，还包括剩余电流检测电路，所述剩余电流检测电路包括剩余电流互感器u10、整流桥u8、电阻r16、电阻r17、电阻r18、运放u9、电阻r19和电阻r20，所述剩余电流互感器u10的第一端连接所述整流桥的第一输入端，所述剩余电流互感器u10的第二端连接所述整流桥的第二输入端，所述整流桥u8的第一输出端连接所述电阻r17的第一端，所述整流桥u8的第二输出端接地，所述电阻r16的第一端连接所述电阻r17的第一端，所述电阻r16的第二端接地，所述电阻r17的第二端通过所述电阻r18连接所述运放u9的同相输入端，所述运放u9的反相输入端接地，所述运放u9的输出端通过所述电阻r19连接所述运放u9的反相输入端，所述运放u9的输出端通过所述电阻r20连接所述主控单元。3.根据权利要求1所述的一种用于配电柜的电气火灾检测灭火系统，其特征在于，还包括控制电路，所述控制电路包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电容c1、三极管q1、继电器k1和电阻r12，所述电阻r1的第一端连接所述主控单元，所述电阻r1的第二端连接所述三极管q1的基极，所述电阻r2的第一端连接所述电阻r1的第一端，所述电阻r2的第二端连接12v电源，所述三极管q1的发射极连接12v电源，所述三极管q1的集电极连接所述继电器k1的第一输入端，所述继电器k1的第二输入端接地，所述电阻r3的第一端连接所述三极管q1的集电极，所述电阻r3的第二端通过所述电容c1接地，所述继电器k1的常开端通过所述电阻r12连接12v电源，所述继电器k1的公共端连接所述灭火装置的电引发器。4.根据权利要求3所述的一种用于配电柜的电气火灾检测灭火系统，其特征在于，所述控制电路还包括电阻r11和光耦u1，所述电阻r11的第一端连接所述主控单元，所述电阻r11的第二端连接所述光耦u1的第一输入端，所述光耦u1的第二输入端接地，所述光耦u1的第一输出端连接所述电阻r1的第一端，所述光耦u1的第二输出端接地。5.根据权利要求1所述的一种用于配电柜的电气火灾检测灭火系统，其特征在于，所述烟雾检测电路包括烟雾传感器u6、电阻r10、电阻r15、电阻r22、电阻r23、运放u12、变阻器rp1、运放u7和电阻r14，所述烟雾传感器u6的第一端连接5v电源，所述烟雾传感器u6的第二
端连接5v电源，所述烟雾传感器u6的第三端通过所述电阻r10接地，所述烟雾传感器u6的第四端连接所述运放u12的同相输入端，所述电阻r15的第一端连接所述烟雾传感器u6的第四端，所述电阻r15的第二端接地，所述运放u12的反相输入端通过所述电阻r23接地，所述运放u12的输出端通过所述电阻r22连接所述运放u12的反相输入端，所述运放u12的输出端连接所述运放u7的反相输入端，所述运放u7的同相输入端连接所述变阻器rp1的滑动端，所述变阻器rp1的第一端连接5v电源，所述变阻器rp1的第二端接地，所述运放u7的输出端通过所述电阻r14连接所述主控单元。

技术总结

本实用新型涉及电气火灾技术领域，提出了一种用于配电柜的电气火灾检测灭火系统，包括灭火装置，灭火装置设有电引发器，还包括主控单元、通信单元、超声检测电路和烟雾检测电路，超声检测电路和烟雾检测电路均与主控单元连接，主控单元借助通信单元连接监控终端。通过上述技术方案，解决了现有技术中配电柜灭火系统功能单一的问题。统功能单一的问题。统功能单一的问题。

技术研发人员：

刘文贵 刘红枫 赵宝杰

受保护的技术使用者：

固安中消睿安消防设备有限公司

技术研发日：

2022.10.13

技术公布日：

2023/2/9