摘要：本文通過電動車充電火災(zāi)典型案例，詳細(xì)分析了電動車充電線路常見電路故障所引發(fā)火災(zāi)的原因, 并闡述了電氣防火限流式保護(hù)器的工作原理和特點(diǎn)，以及電動車充電線路中安裝電氣防火限流式保護(hù)器的必要性, 為降低電動車火災(zāi)事故發(fā)生概率, 減少人員傷亡和財產(chǎn)損失提供了參考
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(diǎn)，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(jìn)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(diǎn)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?zé)煔?，氣管會被灼傷，進(jìn)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(fèi)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(jìn)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(hù)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。
據(jù)不*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。
線路短路時，短路電流在短時間內(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)生電弧的同時會產(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。
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(shí)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)的安全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(qiáng)火災(zāi)防范的通告》，要求充分認(rèn)識電動車火災(zāi)危害，落實(shí)停放充電管理責(zé)任，規(guī)范電動車停放充電行為，嚴(yán)厲查處違規(guī)停放充電行為。
2018年5月15日發(fā)布《安委會辦公室關(guān)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(jìn)行整治工作，整治都放在規(guī)范停放和充電行為上。其中：
面對日益嚴(yán)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(fèi)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(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(fù)載。
5、遠(yuǎn)離易燃易爆物品。電瓶車在充電時，要仔細(xì)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(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、電氣防火限流式保護(hù)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(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(hù)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(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)動過程，分?jǐn)鄷r間需要幾十毫秒(一般30～50ms)，帶負(fù)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(hù)器的斷開則是依靠半導(dǎo)體內(nèi)部的載流子運(yùn)動實(shí)現(xiàn)，分?jǐn)鄷r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(dāng)發(fā)生短路故障時，傳統(tǒng)空氣開關(guān)在電流升至C點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(dá)到數(shù)千倍之多。因此當(dāng)裝配電氣防火限流式保護(hù)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(hù)器主要功能如下:
D） 過/欠壓保護(hù)功能：線路欠壓或過壓時，保護(hù)器告警或限流保護(hù)（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(hù)器告警或限流保護(hù)（可設(shè)）；
F） 漏電流監(jiān)測功能：當(dāng)被監(jiān)測的線路漏電超過報警設(shè)定值時，保護(hù)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(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)送到后臺監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(jī)，也可以是安科瑞Acrel-6000安全云平臺，或第三方監(jiān)控軟件或平臺，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控
3）ASCP200-1技術(shù)參數(shù)
項目 | 指標(biāo) | |
輸入電壓 | AC 85~265V，45~65HZ | |
功耗 | 功耗≤5VA（無負(fù)載情況下） | |
額定電流 | 0~63A可設(shè)置 | |
短路保護(hù)時間 | <150μs | |
過載保護(hù) | 動作范圍：110%~140%；動作延時：3~60s | |
過壓保護(hù) | 動作范圍：100%~120%；動作延時：0~60s | |
欠壓保護(hù) | 動作范圍：60%~100%；動作延時：0~60s | |
線纜溫度監(jiān)測 | 監(jiān)測范圍 | -20~120℃（精度±2℃） |
報警設(shè)置 | 動作范圍：45~110℃；動作延時：0~60s | |
漏電流監(jiān)測 | 監(jiān)測范圍 | 20~1000mA（精度：±2% 或 ±5mA） |
報警設(shè)置 | 動作范圍：30~1000mA；動作延時：0~60s | |
故障記錄 | 20條記錄（故障類型、故障值、故障時間） | |
方式 | 聲光報警（其中聲音可以通過消音按鍵去除） | |
通訊 | 1路RS485接口，Modbus-RTU協(xié)議；1路2G無線通訊 | |
安裝使 用環(huán)境 | 工作場所 | 無雨雪直接侵襲、無腐蝕性氣體、粉塵，無劇烈震動的場所 |
工作環(huán)境溫度 | -10 ~+55℃ | |
相對濕度 | 空氣的相對濕度不超過95% | |
海拔高度 | ≤2000m | |
4）ASCP200-1應(yīng)用示意圖
ASCP200-1型電氣防火限流式保護(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：
圖2 ASCP200-1安裝位置示意圖
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車充電樁，選用安科瑞ASCP200-1型電氣防火限流式保護(hù)器配合安裝，該項目目前已經(jīng)通過客戶驗收，運(yùn)行良好。（在該小區(qū)充電樁配電回路上安裝的現(xiàn)場照片）
電氣防火限流式保護(hù)器安裝在電動車充電線路中，可以保護(hù)充電回路。安科瑞電氣防火限流式保護(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)安全、維護(hù)社會和諧穩(wěn)定發(fā)揮了十分重要的作用。
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