mask = ~binary_closing(a != 0, structure=np.ones(3))
idx = np.where(a)[0]
mask[:idx[0]] = idx[0] >= 3
mask[idx[-1] + 1:] = a.size - idx[-1] - 1 >= 3
out = np.where(mask, np.nan, a)
Замените нулевую последовательность другим значением