電氣*限流式保護(hù)器在電動(dòng)車充電線路中的應(yīng)用

時(shí)間：2021-03-10作者：江蘇安科瑞電器制造有限公司瀏覽：374

電氣*限流式保護(hù)器在電動(dòng)車充電線路中的應(yīng)用

安科瑞 陳玉茹

摘要 本文通過電動(dòng)車充電火災(zāi)典型案例，詳細(xì)分析了電動(dòng)車充電線路常見電路故障所引發(fā)火災(zāi)的原因, 并闡述了電氣*限流式保護(hù)器的工作原理和特點(diǎn)，以及電動(dòng)車充電線路中安裝電氣*限流式保護(hù)器的必要性, 為有效降低電動(dòng)車火災(zāi)事故發(fā)生概率, 減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失提供了參考

關(guān)鍵字：電動(dòng)車；充電；火災(zāi)；電氣*限流式保護(hù)器

0 引言 

電動(dòng)車在日常生活中，大家都不陌生。電動(dòng)車以其輕巧、舒適、便捷而且無尾氣排放的優(yōu)點(diǎn)，普及全國(guó)。由于著城市道路擁堵，汽車停車難的問題困擾，致使電動(dòng)車保有量進(jìn)一步增長(zhǎng)。隨著電動(dòng)車的大量普及，電動(dòng)車火災(zāi)事故也越來越多，并呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)。小區(qū)中，很多電動(dòng)車充電地點(diǎn)集中在通道、車庫、簡(jiǎn)易車篷內(nèi)。一旦發(fā)生火災(zāi)，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(zāi)事故。電動(dòng)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(chǎn)生火花，只需30秒，就能產(chǎn)生火焰溫度310度的火苗，2分鐘后火焰溫度達(dá)到680度，車身上的塑料就會(huì)被引燃，瞬間火災(zāi)*發(fā)展，并釋放大量有毒氣體。吸入高溫?zé)煔?，氣管?huì)被灼傷，進(jìn)而導(dǎo)致窒息。一臺(tái)電動(dòng)車燃燒時(shí)產(chǎn)生劇毒的一氧化碳等氣體，充斥在樓房?jī)?nèi)，足以使上百人窒息而亡！

 

一、電動(dòng)車充電火災(zāi)案例及成因分析

1.1電動(dòng)車充電火災(zāi)典型案例

1）2019年7月16日凌晨0：40分許，山西晉城市鳳臺(tái)西街的秀水苑小區(qū)40號(hào)樓2單元居民樓發(fā)生火災(zāi)， 原因是住戶通過“飛線”的方式私拉電源線給電動(dòng)自行車充電引起火災(zāi)，并引燃周邊可燃物導(dǎo)致的火災(zāi)。本次事故共燒毀1輛電動(dòng)三輪摩托車、9輛電動(dòng)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(yīng)徐匯區(qū)日暉六村某號(hào)三樓和發(fā)生火災(zāi)。災(zāi)造成一名90后快遞員不幸遇難，經(jīng)調(diào)查，火災(zāi)由充電中的電動(dòng)車鋰電池起火引發(fā)。

3）2020年8月8日5時(shí)14分，南京市鼓樓區(qū)金陵村小區(qū)405號(hào)一樓樓道內(nèi)電動(dòng)自行車發(fā)生火災(zāi)，5時(shí)38分明火被撲滅，火災(zāi)造成3人死亡較小11歲。事故原因系電動(dòng)車充電時(shí)電瓶短路冒煙起火。

1.2電動(dòng)車充電火災(zāi)事故的原因

電動(dòng)自行車因充電引發(fā)火災(zāi)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(fèi)者在給電動(dòng)自行車充電時(shí)使用了不匹配型號(hào)的充電器或蓄電池，導(dǎo)致充電器或蓄電池過熱引發(fā)火災(zāi)。

2）電動(dòng)自行車蓄電池老化引起的外殼裂紋進(jìn)水或線路短路，并在充電時(shí)發(fā)生冒煙事故，特別有些人違規(guī)在室內(nèi)充電，發(fā)生火災(zāi)后室內(nèi)人員大多因逃離不及時(shí)煙熏而亡。

3）有些小區(qū)沒有專門的室外充電場(chǎng)所，樓內(nèi)的居民將電源線從家里“飛”出充電，遇有下雨天氣因短路導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。

4）電動(dòng)車充電線路沒有充電保護(hù)裝置，充電時(shí)電流過大或時(shí)間過長(zhǎng)，造成充電線路過熱起火，成為發(fā)生火災(zāi)事故的重大隱患。

二、電動(dòng)車充電過程中起火原因分析

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，電瓶車火災(zāi)80%的發(fā)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(shí)短路故障引發(fā)的電氣火災(zāi)比例如此之高？

線路短路時(shí)，短路電流在短時(shí)間內(nèi)能達(dá)到額定電流的十幾倍甚至幾十倍。根據(jù)焦耳定律：Q=IRT，在較短點(diǎn)產(chǎn)生的熱量成指數(shù)倍增加，使短路點(diǎn)瞬間熔化并火星四濺，產(chǎn)生電弧，發(fā)生電弧的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱（大于3000攝氏），電弧產(chǎn)生的高溫足以點(diǎn)燃車身塑料件及周邊易燃物，故而引發(fā)火災(zāi)事故。




2）短路故障會(huì)產(chǎn)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(shè)備中絕緣老化破損、電氣連接松動(dòng)、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(dǎo)致的氣體游離放電現(xiàn)象，俗稱電火花，又叫打火。

故障電弧分類有：

下面看一個(gè)故障電弧引發(fā)的線路著火實(shí)例(5安培串行弧)

 

 

三、政策文件及應(yīng)對(duì)措施

 電動(dòng)自行車充電引發(fā)的安全問題引起了國(guó)家和社會(huì)的高度關(guān)注。2017年12月29日公安部消防局發(fā)布《關(guān)于規(guī)范電動(dòng)車停放充電加強(qiáng)火災(zāi)防范的通告》，要求充分認(rèn)識(shí)電動(dòng)車火災(zāi)危害，落實(shí)停放充電管理責(zé)任，規(guī)范電動(dòng)車停放充電行為，嚴(yán)厲查處違規(guī)停放充電行為。

2018年5月15日**發(fā)布《**安委會(huì)辦公室關(guān)于開展電動(dòng)自行車消防安全綜合治理工作的通知》開展電動(dòng)自行車消防安全綜合治理工作。

多地**部門也紛紛出臺(tái)政策，將電動(dòng)車火災(zāi)納入消防條例，開展對(duì)電動(dòng)自行車停放充電火災(zāi)事故進(jìn)行整治工作，整治重點(diǎn)都放在規(guī)范停放和充電行為上。其中：

A) 上海市工程建設(shè)規(guī)范 民用建筑電氣*設(shè)計(jì)規(guī)范：DGJ 08-2048-2016中*5.4.8條規(guī)定：“租售式商場(chǎng)商鋪、批發(fā)市場(chǎng)、集貿(mào)市場(chǎng)、甲乙丙類危險(xiǎn)品庫房等場(chǎng)所的末端配電箱應(yīng)設(shè)置電氣*限流式保護(hù)器；幼兒園、老年人建筑、集體宿舍及電動(dòng)車充電站等場(chǎng)所的末端配電箱宜設(shè)置電氣*限流式保護(hù)器?！?/p>

B) 上海市安全生產(chǎn)**辦公室文件2017年8月21日下發(fā)：市安委會(huì)辦公室關(guān)于印發(fā)《上海市電氣火災(zāi)綜合治理工作導(dǎo)則》的通知中，*7.1條推廣應(yīng)用電氣*限流式保護(hù)器，用于電氣短路、電線過載發(fā)熱情況下快速切斷故障電路。

C) 江蘇省市場(chǎng)監(jiān)督管理局2020-11-06發(fā)布的電動(dòng)自行車停放充電場(chǎng)所消防技術(shù)規(guī)范中，*9.2.3明確規(guī)定：供電自行車充電設(shè)備的末級(jí)配電箱，其出線回路應(yīng)設(shè)置電氣*限流式保護(hù)器

D) 長(zhǎng)沙高新區(qū)管委會(huì)辦公室關(guān)于印發(fā)《長(zhǎng)沙高新區(qū)電動(dòng)自行車集中充電棚設(shè)置安裝實(shí)施規(guī)定》的通知中，其中*二條規(guī)定：住宅小區(qū)設(shè)置電動(dòng)自行車集中停放場(chǎng)所應(yīng)具備定時(shí)充電、自動(dòng)斷電、故障報(bào)警、電氣火災(zāi)監(jiān)控和可視監(jiān)控、帶有滅弧式短路保護(hù)等功能的智能充電控制設(shè)施設(shè)備……




面對(duì)日益嚴(yán)重的電動(dòng)自行車電氣火災(zāi)事故，只靠**政策約束是不夠的，消費(fèi)者在給電動(dòng)自行車充電時(shí)應(yīng)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(shí)，冬季在8-10小時(shí)內(nèi)就能充滿電。充滿之后要斷開電源。

2、夜間及凌晨較易引發(fā)著火，所以充電較好在白天進(jìn)行，有人看護(hù)。一旦發(fā)現(xiàn)充電器上的小燈變綠，就應(yīng)該盡快拔掉。

3、電動(dòng)車一定要停放在電動(dòng)車管理場(chǎng)所，切勿停放在樓道內(nèi)和暴曬、淋雨的環(huán)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(fù)載。

5、遠(yuǎn)離易燃易爆物品。電瓶車在充電時(shí)，要仔細(xì)檢查附近是否堆放易燃易爆物品。充電器較好不要放在電瓶車座椅上充電，防止著火。

6、加強(qiáng)日常自查自檢。防止接觸不良引起接觸點(diǎn)打火，發(fā)熱，避免線路老化、磨損而造成短路、串電事故的發(fā)生。

 

 

四、電氣*限流式保護(hù)器在電動(dòng)車充電線路中的應(yīng)用

以上措施可以有效預(yù)防電動(dòng)車充電火災(zāi)的發(fā)生，但我們認(rèn)為單靠人力進(jìn)行預(yù)防、監(jiān)督還是不夠的，我們應(yīng)該充分利用智能電氣設(shè)備來加強(qiáng)電動(dòng)車充電電氣火災(zāi)發(fā)生的可能。安科瑞ASCP200-1電氣*限流保護(hù)器既是為此種需求而專門設(shè)計(jì)的產(chǎn)品解決方案。

1）ASCP200-1工作原理

ASCP200-1電氣*限流式保護(hù)器的主要元件是固態(tài)開關(guān)，不同于傳統(tǒng)家用的空氣開關(guān)（微斷）。我們知道，傳統(tǒng)空氣開關(guān)的斷開是一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程，分?jǐn)鄷r(shí)間需要幾十毫秒(一般30～50ms)，帶負(fù)載斷開時(shí)通常伴隨有電弧的產(chǎn)生。而電氣*限流式保護(hù)器的斷開則是依靠半導(dǎo)體內(nèi)部的載流子運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，分?jǐn)鄷r(shí)間微秒級(jí)，速度快，無電弧產(chǎn)生。

 

圖1短路故障前后電流與時(shí)間關(guān)系圖

如圖1所示，當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，傳統(tǒng)空氣開關(guān)在電流升至C點(diǎn)時(shí)才能動(dòng)作，且無法瞬時(shí)切斷電流，而固態(tài)開關(guān)則可以在電流升至B點(diǎn)時(shí)即可微秒級(jí)時(shí)間內(nèi)瞬間切斷短路電流，不產(chǎn)生危險(xiǎn)電火花，防止短路點(diǎn)短路能量的聚集以至引發(fā)火災(zāi)事故。從流過電阻的電流熱量公式Q=I2Rt，可以很*看出，傳統(tǒng)空氣開關(guān)與固態(tài)開關(guān)在短路時(shí)所釋放的能量差別可以達(dá)到數(shù)千倍之多。因此當(dāng)裝配電氣*限流式保護(hù)器的回路發(fā)生短路故障時(shí)，就可以避免電弧的產(chǎn)生，從而有效降低了電氣火災(zāi)。







2）ASCP200-1型電氣*限流式保護(hù)器主要功能如下:

A） 短路保護(hù)功能：線路發(fā)生短路故障時(shí)，能在150微秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速限流保護(hù)，減少因短路電流過大所引起的電氣火災(zāi)事故；

B） 過載保護(hù)功能：線路持續(xù)過載時(shí)，保護(hù)器限流保護(hù)；

C） 表內(nèi)**溫保護(hù)功能：保護(hù)器內(nèi)部器件工作溫度過高時(shí)，保護(hù)器限流保護(hù)；

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

E） 電纜溫度監(jiān)測(cè)功能，被測(cè)線纜溫度**過報(bào)警設(shè)定值時(shí)，保護(hù)器告警或限流保護(hù)（可設(shè)）；

F） 漏電流監(jiān)測(cè)功能：當(dāng)被監(jiān)測(cè)的線路漏電**過報(bào)警設(shè)定值時(shí)，保護(hù)器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，可預(yù)先設(shè)置是否啟動(dòng)限流保護(hù)；

G） 通訊功能：保護(hù)器配置1路RS485接口，1路2G無線通訊，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。監(jiān)控后臺(tái)可以是安科瑞Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)，也可以是安科瑞Acrel-6000安全云平臺(tái)，或第三方監(jiān)控軟件或平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控




3）ASCP200-1技術(shù)參數(shù)




ASCP200-1型電氣*限流式保護(hù)器建議安裝在末端配電箱總開關(guān)下端，額定電流值根據(jù)入戶開關(guān)的具體規(guī)格進(jìn)行設(shè)置，典型應(yīng)用示意圖如圖2所示：4）ASCP200-1應(yīng)用示意圖




 

圖2 ASCP200-1安裝位置示意圖

五、安科瑞電氣*限流式保護(hù)器應(yīng)用案例

蘇州某小區(qū)由于建造時(shí)間早，硬件設(shè)施落后，沒有充電設(shè)備，居民不得不想方設(shè)法給電動(dòng)車充電。每棟單元樓幾乎都存在著不同程度的私拉電線現(xiàn)象，居民從家中、樓道內(nèi)拉出長(zhǎng)長(zhǎng)的電線為電動(dòng)車充電，看似省事，卻存在諸多安全隱患。經(jīng)社區(qū)和物業(yè)協(xié)商統(tǒng)一在公共位置安裝電動(dòng)車充電樁，選用安科瑞ASCP200-1型電氣*限流式保護(hù)器配合安裝，該項(xiàng)目目前已經(jīng)通過客戶驗(yàn)收，運(yùn)行良好。（在該小區(qū)充電樁配電回路上安裝的現(xiàn)場(chǎng)照片）

  

六、結(jié)語

電氣*限流式保護(hù)器安裝在電動(dòng)車充電線路中，可以有效保護(hù)充電回路。安科瑞電氣*限流式保護(hù)器自研發(fā)生產(chǎn)以來，經(jīng)過客戶實(shí)際應(yīng)用，排除了多起電氣火災(zāi)隱患。目前為止，在所安裝的電氣回路中，至今未發(fā)生一起電氣火災(zāi)事故，受到使用單位的高度評(píng)價(jià)。該產(chǎn)品對(duì)于有效預(yù)防電動(dòng)車充電火災(zāi)的發(fā)生、減少火災(zāi)危害、**人身財(cái)產(chǎn)安全、維護(hù)社會(huì)和諧穩(wěn)定發(fā)揮了十分重要的作用。

 

 

【參考文獻(xiàn)】

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[2] 袁瑞梅.電動(dòng)自行車謹(jǐn)防電氣火災(zāi).

[3] 唐雪梅, 楊華. 電動(dòng)車火災(zāi)原因及防范[ J ]. 消防技術(shù)與產(chǎn)品2015(2):40-42.

[3] 企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2020.6


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