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      電氣防火限流式保護器在電動車充電線路中的應用

      發布時間: 2021-03-13  點擊次數: 182次

        摘要:本文通過電動車充電火災典型案例,詳細分析了電動車充電線路常見電路故障所引發火災的原因, 并闡述了電氣防火限流式保護器的工作原理和特點,以及電動車充電線路中安裝電氣防火限流式保護器的必要性, 為降低電動車火災事故發生概率, 減少人員傷亡和財產損失提供了參考

        關鍵字:電動車;充電;火災;電氣防火限流式保護器

       

        0 引言

        電動車在日常生活中,大家都不陌生。電動車以其輕巧、舒適、便捷而且無尾氣排放的優點,普及全國。由于著城市道路擁堵,汽車停車難的問題困擾,致使電動車保有量進一步增長。隨著電動車的大量普及,電動車火災事故也越來越多,并呈逐年增長趨勢。小區中,很多電動車充電地點集中在通道、車庫、簡易車篷內。一旦發生火災,火焰和濃煙將封堵安全出口、逃生通道,造成人員傷亡甚至群死群傷火災事故。電動車的電池,在充電過程中,如果電池老化、電路老化、充電事故等產生火花,只需30秒,就能產生火焰溫度310度的火苗,2分鐘后火焰溫度達到680度,車身上的塑料就會被引燃,瞬間火災迅速發展,并釋放大量有*氣體。吸入高溫煙氣,氣管會被灼傷,進而導致窒息。一臺電動車燃燒時產生劇毒的一氧化碳等氣體,充斥在樓房內,足以使上百人窒息而亡!

        一、電動車充電火災案例及成因分析

        1.1電動車充電火災典型案例

        1)2019年7月16日凌晨0:40分許,山西晉城市鳳臺西街的秀水苑小區40號樓2單元居民樓發生火災, 原因是住戶通過“飛線”的方式私拉電源線給電動自行車充電引起火災,并引燃周邊可燃物導致的火災。本次事故共燒毀1輛電動三輪摩托車、9輛電動自行車、1輛摩托車,所幸未造成人員傷亡

        2)2020年4月8日上海市應徐匯區日暉六村某號三樓和發生火災。災造成一名90后快遞員不幸遇難,經調查,火災由充電中的電動車鋰電池起火引發。

        3)2020年8月8日5時14分,南京市鼓樓區金陵村小區405號一樓樓道內電動自行車發生火災,5時38分明火被撲滅,火災造成3人死亡小11歲。事故原因系電動車充電時電瓶短路冒煙起火。

        1.2電動車充電火災事故的原因

        電動自行車因充電引發火災事故的原因多種多樣,但具體歸納起來主要有以來幾種原因:

        1)消費者在給電動自行車充電時使用了不匹配型號的充電器或蓄電池,導致充電器或蓄電池過熱引發火災。

        2)電動自行車蓄電池老化引起的外殼裂紋進水或線路短路,并在充電時發生冒煙事故,特別有些人違規在室內充電,發生火災后室內人員大多因逃離不及時煙熏而亡。

        3)有些小區沒有專門的室外充電場所,樓內的居民將電源線從家里“飛”出充電,遇有下雨天氣因短路導致火災的發生。

        4)電動車充電線路沒有充電保護裝置,充電時電流過大或時間過長,造成充電線路過熱起火,成為發生火災事故的重大隱患。

        二、電動車充電過程中起火原因分析

        據不完全統計,電瓶車火災80%的發生在充電過程中,主要原因系充電回路電氣線路故障所致。

        1)為什么充電時短路故障引發的電氣火災比例如此之高?

        線路短路時,短路電流在短時間內能達到額定電流的十幾倍甚至幾十倍。根據焦耳定律:Q=IRT,在較短點產生的熱量成指數倍增加,使短路點瞬間熔化并火星四濺,產生電弧,發生電弧的同時會產生熱(大于3000攝氏),電弧產生的高溫足以點燃車身塑料件及周邊易燃物,故而引發火災事故。

        2)短路故障會產生電弧,那么,什么是故障電弧呢?

        故障電弧,由于電氣線路或設備中絕緣老化破損、電氣連接松動、空氣潮濕、短路、電壓電流急劇升高等原因引起空氣擊穿所導致的氣體游離放電現象,俗稱電火花,又叫打火。

        故障電弧分類有:

        下面看一個故障電弧引發的線路著火實例(5安培串行弧)

        三、政策文件及應對措施

        電動自行車充電引發的安全問題引起了國家和社會的高度關注。2017年12月29日公*部消防局發布《關于規范電動車停放充電加強火災防范的通告》,要求充分認識電動車火災危害,落實停放充電管理責任,規范電動車停放充電行為,嚴厲查處違規停放充電行為。

        2018年5月15日*院發布《*院安委會辦公室關于開展電動自行車消防安全綜合治理工作的通知》開展電動自行車消防安全綜合治理工作。

        多地部門也紛紛出臺政策,將電動車火災納入消防條例,開展對電動自行車停放充電火災事故進行整治工作,整治重點都放在規范停放和充電行為上。其中:

        A) 上海市工程建設規范 民用建筑電氣防火設計規范:DGJ 08-2048-2016中第5.4.8條規定:“租售式商場商鋪、批發市場、集貿市場、甲乙丙類危險品庫房等場所的末端配電箱應設置電氣防火限流式保護器;幼兒園、老年人建筑、集體宿舍及電動車充電站等場所的末端配電箱宜設置電氣防火限流式保護器。

        B) 上海市安全生產委員會辦公室文件2017年8月21日下發:市安委會辦公室關于印發《上海市電氣火災綜合治理工作導則》的通知中,第7.1條推廣應用電氣防火限流式保護器,用于電氣短路、電線過載發熱情況下快速切斷故障電路。

        C) 江蘇省市場監督管理局2020-11-06發布的電動自行車停放充電場所消防技術規范中,第9.2.3明確規定:供電自行車充電設備的末級配電箱,其出線回路應設置電氣防火限流式保護器

        D) 長沙高新區管委會辦公室關于印發《長沙高新區電動自行車集中充電棚設置安裝實施規定》的通知中,其中第二條規定:住宅小區設置電動自行車集中停放場所應具備定時充電、自動斷電、故障報警、電氣火災監控和可視監控、帶有滅弧式短路保護等功能的智能充電控制設施設備……

        面對日益嚴重的電動自行車電氣火災事故,只靠政策約束是不夠的,消費者在給電動自行車充電時應注意以下問題:

        1、按照電瓶容量大小的不同,一般夏季在5-6小時,冬季在8-10小時內就能充滿電。充滿之后要斷開電源。

        2、夜間及凌晨易引發著火,所以充電在白天進行,有人看護。一旦發現充電器上的小燈變綠,就應該盡快拔掉。

        3、電動車一定要停放在電動車管理場所,切勿停放在樓道內和暴曬、淋雨的環境!

        4、不要私拉電線,或者私自改裝電池或加裝音響、照明或者加裝電瓶,造成線路負載。

        5、遠離易燃易爆物品。電瓶車在充電時,要仔細檢查附近是否堆放易燃易爆物品。充電器不要放在電瓶車座椅上充電,防止著火。

        6、加強日常自查自檢。防止接觸不良引起接觸點打火,發熱,避免線路老化、磨損而造成短路、串電事故的發生。

        四、電氣防火限流式保護器在電動車充電線路中的應用

        以上措施可以預防電動車充電火災的發生,但我們認為單靠人力進行預防、監督還是不夠的,我們應該充分利用智能電氣設備來加強電動車充電電氣火災發生的可能。安科瑞ASCP200-1電氣防火限流保護器既是為此種需求而專門設計的產品解決方案。

        1)ASCP200-1工作原理

        ASCP200-1電氣防火限流式保護器的主要元件是固態開關,不同于傳統家用的空氣開關(微斷)。我們知道,傳統空氣開關的斷開是一種機械運動過程,分斷時間需要幾十毫秒(一般30~50ms),帶負載斷開時通常伴隨有電弧的產生。而電氣防火限流式保護器的斷開則是依靠半導體內部的載流子運動實現,分斷時間微秒級,速度快,無電弧產生。

      圖1短路故障前后電流與時間關系圖

        如圖1所示,當發生短路故障時,傳統空氣開關在電流升至C點時才能動作,且無法瞬時切斷電流,而固態開關則可以在電流升至B點時即可微秒級時間內瞬間切斷短路電流,不產生危險電火花,防止短路點短路能量的聚集以至引發火災事故。從流過電阻的電流熱量公式Q=I2Rt,可以很容易看出,傳統空氣開關與固態開關在短路時所釋放的能量差別可以達到數千倍之多。因此當裝配電氣防火限流式保護器的回路發生短路故障時,就可以避免電弧的產生,從而降低了電氣火災。

        2)ASCP200-1型電氣防火限流式保護器主要功能如下:

        A) 短路保護功能:線路發生短路故障時,能在150微秒內實現快速限流保護,抑制因短路電流過大所引起的電氣火災事故;

        B) 過載保護功能:線路持續過載時,保護器限流保護;短路保護功能:線路發生短路故障時,能在150微秒內實現快速限流保護,抑制因短路電流過大所引起的電氣火災事故;

        C) 表內超溫保護功能:保護器內部器件工作溫度過高時,保護器限流保護;

        D) 過/欠壓保護功能:線路欠壓或過壓時,保護器告警或限流保護(可設);

        E) 電纜溫度監測功能,被測線纜溫度超過報警設定值時,保護器告警或限流保護(可設);

        F) 漏電流監測功能:當被監測的線路漏電超過報警設定值時,保護器發出聲光報警信號,可預先設置是否啟動限流保護;

        G) 通訊功能:保護器配置1路RS485接口,1路2G無線通訊,可以將數據發送到后臺監控系統,實現遠程監控。監控后臺可以是安科瑞Acrel-6000/B電氣火災監控主機,也可以是安科瑞Acrel-6000安全云平臺,或第三方監控軟件或平臺,從而實現遠程監控

        3)ASCP200-1技術參數

        4)ASCP200-1應用示意圖

        ASCP200-1型電氣防火限流式保護器建議安裝在末端配電箱總開關下端,額定電流值根據入戶開關的具體規格進行設置,典型應用示意圖如圖2所示:

      圖2 ASCP200-1安裝位置示意圖

        五、安科瑞電氣防火限流式保護器應用案例

        蘇州某小區由于建造時間早,硬件設施落后,沒有充電設備,居民不得不想方設法給電動車充電。每棟單元樓幾乎都存在著不同程度的私拉電線現象,居民從家中、樓道內拉出長長的電線為電動車充電,看似省事,卻存在諸多安全隱患。經社區和物業協商統一在公共位置安裝電動車充電樁,選用安科瑞ASCP200-1型電氣防火限流式保護器配合安裝,該項目目前已經通過客戶驗收,運行良好。(在該小區充電樁配電回路上安裝的現場照片)

        六、結語

        電氣防火限流式保護器安裝在電動車充電線路中,可以保護充電回路。安科瑞電氣防火限流式保護器自研發生產以來,經過客戶實際應用,排除了多起電氣火災隱患。目前為止,在所安裝的電氣回路中,至今未發生一起電氣火災事故,受到使用單位的高度評價。該產品對于預防電動車充電火災的發生、減少火災危害、保障人身財產安全、維護社會和諧穩定發揮了十分重要的作用。

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