電氣防火限流式保護器在電動車充電線路中的應(yīng)用

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、便捷而且無尾氣排放的優(yōu)點，普及國內(nèi)。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(zāi)事故也越來越多，并呈逐年增長趨勢。小區(qū)中，很多電動車充電地點集中在通道、車庫、簡易車篷內(nèi)。一旦發(fā)生火災(zāi)，火焰和濃煙將封堵**出口、逃生通道，造成傷亡甚至群死群傷火災(zāi)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(chǎn)生火花，只需30秒，就能產(chǎn)生火焰溫度310度的火苗，2分鐘后火焰溫度達到680度，車身上的塑料就會被引燃，瞬間火災(zāi)迅速發(fā)展，并釋放大量有毒氣體。吸入高溫煙氣，氣管會被灼傷，進而導(dǎo)致窒息。一臺電動車燃燒時產(chǎn)生劇毒的一氧化碳等氣體，充斥在樓房內(nèi)，足以使上百人窒息而亡！

一、電動車充電火災(zāi)案例及成因分析

1.1電動車充電火災(zāi)典型案例

1）2019年7月16日凌晨0：40分許，山西晉城市鳳臺西街的秀水苑小區(qū)40號樓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輛電動三輪摩托車、9輛電動自行車、1輛摩托車，所幸未造成傷亡

2）2020年4月8日上海市應(yīng)徐匯區(qū)日暉六村某號三樓和發(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)由充電中的電動車鋰電池起火引發(fā)。

3）2020年8月8日5時14分，南京市鼓樓區(qū)金陵村小區(qū)405號一樓樓道內(nèi)電動自行車發(fā)生火災(zāi)，5時38分明火被撲滅，火災(zāi)造成3人死亡。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(zāi)事故的原因

電動自行車因充電引發(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(dǎo)致充電器或蓄電池過熱引發(fā)火災(zāi)。

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(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煙熏而亡。

3）有些小區(qū)沒有專門的室外充電場所，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(fā)生火災(zāi)事故的重大隱患。

• 電動車充電過程中起火原因分析

據(jù)不完全統(tǒng)計，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. 為什么充電時短路故障引發(fā)的電氣火災(zāi)比例如此之高？

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

1. 短路故障會產(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、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：

下面看一個故障電弧引發(fā)的線路著火實例(5安培串行弧)

三、政策文件及應(yīng)對措施

 電動自行車充電引發(fā)的**問題引起了國家和社會的高度關(guān)注。2017年12月29日消防局發(fā)布《關(guān)于規(guī)范電動車停放充電加強火災(zāi)防范的通告》，要求充分認識電動車火災(zāi)危害，落實停放充電管理責任，規(guī)范電動車停放充電行為，嚴厲查處違規(guī)停放充電行為。

2018年5月15日發(fā)布《安委會辦公室關(guān)于開展電動自行車消防**綜合治理工作的通知》開展電動自行車消防**綜合治理工作。

多地政府部門也紛紛出臺政策，將電動車火災(zāi)納入消防條例，開展對電動自行車停放充電火災(zāi)事故進行整治工作，整治都放在規(guī)范停放和充電行為上。其中：

1. 上海市工程建設(shè)規(guī)范 民用建筑電氣防火設(shè)計規(guī)范：DGJ 08-2048-2016中第5.4.8條規(guī)定：“租售式商場商鋪、批發(fā)市場、集貿(mào)市場、甲乙丙類危險品庫房等場所的末端配電箱應(yīng)設(shè)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(shè)置電氣防火限流式保護器。”
2. 上海市**生產(chǎn)委員會辦公室文件2017年8月21日下發(fā)：市安委會辦公室關(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，第7.1條推廣應(yīng)用電氣防火限流式保護器，用于電氣短路、電線過載發(fā)熱情況下快速切斷故障電路。
3. 江蘇省市場監(jiān)督管理局2020-11-06發(fā)布的電動自行車停放充電場所消防技術(shù)規(guī)范中，第9.2.3明確規(guī)定：供電自行車充電設(shè)備的末級配電箱，其出線回路應(yīng)設(shè)置電氣防火限流式保護器
4. 長沙高新區(qū)管委會辦公室關(guān)于印發(fā)《長沙高新區(qū)電動自行車集中充電棚設(shè)置安裝實施規(guī)定》的通知中，其中**條規(guī)定：住宅小區(qū)設(shè)置電動自行車集中停放場所應(yīng)具備定時充電、自動斷電、故障報警、電氣火災(zāi)監(jiān)控和可視監(jiān)控、帶有滅弧式短路保護等功能的智能充電控制設(shè)施設(shè)備……

面對日益嚴重的電動自行車電氣火災(zāi)事故，只靠政府政策約束是不夠的，消費者在給電動自行車充電時應(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，冬季在8-10小時內(nèi)就能充滿電。充滿之后要斷開電源。

2、夜間及凌晨易引發(fā)著火，所以充電盡量在白天進行，有人看護。一旦發(fā)現(xiàn)充電器上的小燈變綠，就應(yīng)該盡快拔掉。

3、電動車一定要停放在電動車管理場所，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**引起接觸點打火，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、電氣防火限流式保護器在電動車充電線路中的應(yīng)用

以上措施可以預(yù)防電動車充電火災(zāi)的發(fā)生，但我們認為單靠人力進行預(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)備來加強電動車充電電氣火災(zāi)發(fā)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(shè)計的產(chǎn)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(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(chǎn)生。而電氣防火限流式保護器的斷開則是依靠半導(dǎo)體內(nèi)部的載流子運動實現(xiàn)，分斷時間微秒級，速度快，無電弧產(chǎn)生。

圖1短路故障前后電流與時間關(guān)系圖

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

2）ASCP200-1型電氣防火限流式保護器主要功能如下:

• 短路保護功能：線路發(fā)生短路故障時，能在150微秒內(nèi)實現(xiàn)快速限流保護，因短路電流過大所引起的電氣火災(zāi)事故；
• 過載保護功能：線路持續(xù)過載時，保護器限流保護；
• 表內(nèi)超溫保護功能：保護器內(nèi)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(shè)）；

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

F） 漏電流監(jiān)測功能：當被監(jiān)測的線路漏電超過報警設(shè)定值時，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預(yù)先設(shè)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(shù)據(jù)發(fā)送到后臺監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。監(jiān)控后臺可以是安科瑞Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控主機，也可以是安科瑞Acrel-6000**云平臺，或第三方監(jiān)控軟件或平臺，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)控

3）ASCP200-1技術(shù)參數(shù)

4）ASCP200-1應(yīng)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(guān)下端，額定電流值根據(jù)入戶開關(guān)的具體規(guī)格進行設(shè)置，典型應(yīng)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(yīng)用案例

蘇州某小區(qū)由于建造時間早，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)拉出長長的電線為電動車充電，看似省事，卻存在諸多**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(jīng)通過客戶驗收，運行良好。（在該小區(qū)充電樁配電回路上安裝的現(xiàn)場照片）

六、結(jié)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(fā)生產(chǎn)以來，經(jīng)過客戶實際應(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價。該產(chǎn)品對于預(yù)防電動車充電火災(zāi)的發(fā)生、減少火災(zāi)危害、保障人身財產(chǎn)**、維護社會和諧穩(wěn)定發(fā)揮了十分重要的作用。