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(fā)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(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，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(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，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(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(qū)40號樓2單元居民樓發(fā)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(qū)日暉六村某號三樓和發(fā)生火災。災造成一名90后快遞員不幸遇難，經(jīng)調(diào)查，火災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，5時38分明火被撲滅，火災造成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電動車充電火災事故的原因
電動自行車因充電引發(fā)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(fā)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(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致火災的發(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)生火災事故的重大隱患。
據(jù)不*統(tǒng)計，電瓶車火災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。
- 為什么充電時短路故障引發(fā)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(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)火災事故。
- 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(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注。2017年12月29日消防局發(fā)布《關于規(guī)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(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，整治都放在規(guī)范停放和充電行為上。其中：
- 上海市工程建設規(guī)范 民用建筑電氣防火設計規(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。”
- 上海市安全生產(chǎn)委員會辦公室文件2017年8月21日下發(fā)：市安委會辦公室關于印發(fā)《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(fā)熱情況下快速切斷故障電路。
- 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規(guī)范中，第9.2.3明確規(guī)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
- 長沙高新區(qū)管委會辦公室關于印發(fā)《長沙高新區(qū)電動自行車集中充電棚設置安裝實施規(guī)定》的通知中，其中第二條規(guī)定：住宅小區(qū)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(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施設備……
面對日益嚴重的電動自行車電氣火災事故，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。防止接觸不良引起接觸點打火，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用
以上措施可以預防電動車充電火災的發(fā)生，但我們認為單靠人力進行預防、監(jiān)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(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，不同于傳統(tǒng)家用的空氣開關（微斷）。我們知道，傳統(tǒng)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(chǎn)生。而電氣防火限流式保護器的斷開則是依靠半導體內(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系圖
如圖1所示，當發(fā)生短路故障時，傳統(tǒng)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(tài)開關則可以在電流升至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)空氣開關與固態(tài)開關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。
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）；
E） 電纜溫度監(jiān)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(jiān)測功能：當被監(jiān)測的線路漏電超過報警設定值時，保護器發(fā)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(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電氣火災監(jiān)控主機，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，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)控
3）ASCP200-1技術參數(shù)
項目 | 指標 |
輸入電壓 | AC 85~265V，45~65HZ |
功耗 | 功耗≤5VA（無負載情況下） |
額定電流 | 0~63A可設置 |
短路保護時間 | <150μs |
過載保護 | 動作范圍：110%~140%；動作延時：3~60s |
過壓保護 | 動作范圍：100%~120%；動作延時：0~60s |
欠壓保護 | 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(jù)入戶開關的具體規(guī)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(qū)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(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(fā)生一起電氣火災事故，受到使用單位的高度評價。該產(chǎn)品對于預防電動車充電火災的發(fā)生、減少火災危害、保障人身財產(chǎn)安全、維護社會和諧穩(wěn)定發(fā)揮了十分重要的作用。
