涂志燕

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】：在可持續(xù)發(fā)展的大環(huán)境下，新能源對現(xiàn)階段社會生產(chǎn)的影響越來越明顯，但是頻發(fā)的新能源電氣火災(zāi)問題已經(jīng)成為制約新能源進一步發(fā)展的重要因素。本文重點分析了新形勢下新能源電氣火災(zāi)預(yù)防與新能源汽車的火災(zāi)控制思路的相關(guān)問題，希望能對相關(guān)人員工作有所幫助。

【關(guān)鍵詞】：新能源；電氣火災(zāi)；火災(zāi)預(yù)防

0 引言

新能源是實現(xiàn)“綠水青山"與推動社會可持續(xù)發(fā)展的重要保證，新能源的推廣，不僅進一步改變了我國能源結(jié)構(gòu)，更為社會發(fā)展提供了更多的能源，成為加快社會發(fā)展的有效助力。因此，為了能夠讓新能源更好地服務(wù)于社會生產(chǎn)，就需要重視對新能源問題的研究，本文將從新能源電氣火災(zāi)的角度做進一步分析。

1 新能源電氣火災(zāi)研究

1.1新能源電氣火災(zāi)出現(xiàn)的原因

1.1.1雷擊引起的火災(zāi)

雷擊引起的電氣火災(zāi)現(xiàn)象較為常見，各地區(qū)常見報導。有文獻指出，雷擊是引起新能源火災(zāi)的重要原因，尤其在風電機上更為常見，往往是因為風電機沒有安裝避雷設(shè)置或者避雷設(shè)施老化，這樣會導致風電設(shè)備被雷擊而引發(fā)火災(zāi)的概率進一步升高。同時，風電設(shè)備本身就處于室外空曠地帶，并且周圍沒有其他建筑物，因此在雷雨天氣中遭受雷擊而出現(xiàn)火災(zāi)的概率很高。

1.1.2內(nèi)部故障引起的火災(zāi)

內(nèi)部設(shè)備故障也會導致新能源電氣設(shè)備出現(xiàn)火災(zāi)，從技術(shù)角度來看，由于新能源設(shè)備的科技含量較高，因此其內(nèi)部往往存在大量的組間，組間之間的接口較多，這就決定了新能源設(shè)備出現(xiàn)故障的概率增加。例如，很多新能源設(shè)備中需要灌注潤滑油，而由于接口數(shù)量多，所以新能源設(shè)備內(nèi)部的潤滑油容易通過接口滲出；同時，一些設(shè)備本身就存在質(zhì)量問題，例如密封效果差、裝配不慎等，也會導致潤滑油滲漏。組間設(shè)備在經(jīng)過潤滑油的浸泡后，會導致部分零部件損壞，進而引發(fā)火災(zāi)；電氣設(shè)備內(nèi)部的隔熱海綿，或者液壓系統(tǒng)中存在的油污等，這些物質(zhì)的存在會加劇火勢的蔓延，一旦出現(xiàn)火災(zāi)，就有可能造成巨大的損失。

1.1.3電氣安裝不正確引起的火災(zāi)

電氣安裝不正確也會成為引發(fā)火災(zāi)的誘因，正如前文所介紹，新能源電氣設(shè)備的技術(shù)含量高，因此其安裝難度要明顯高于常規(guī)能源電氣設(shè)備，所以在電氣設(shè)備安裝過程中，因為施工人員的技術(shù)錯誤、安裝不當?shù)?，會導致電氣設(shè)備在運行過程中會出現(xiàn)接觸不良、接地故障等一系列問題，致使電氣設(shè)備內(nèi)部的溫度快速變化，引發(fā)火災(zāi)。同時，若在新能源電氣設(shè)備的過載保護裝置選擇中出現(xiàn)質(zhì)量問題，將不配套的過載保護裝置安裝到電氣設(shè)備內(nèi)部，導致電氣設(shè)備出現(xiàn)火災(zāi)。 

1.2新能源電氣設(shè)備火災(zāi)的防范措施

1.2.1強化防雷設(shè)計

防雷設(shè)計是新能源電氣設(shè)備需要關(guān)注的問題，尤其是風電系統(tǒng)，由于風電機組被設(shè)置在高空上，因此被雷擊的概率很高。所以在火災(zāi)防范過程中，須要采用有效的手段來避免雷擊發(fā)生。所以在實際操作中，應(yīng)該根據(jù)地區(qū)雷擊事件的特征，對不同的防雷區(qū)采用相應(yīng)的防雷手段，通過安裝避雷設(shè)施等，降低雷擊現(xiàn)象的發(fā)生概率。同時在防雷設(shè)備安裝結(jié)束后，還應(yīng)該指派專業(yè)人員定期檢查防雷設(shè)備的情況，若發(fā)現(xiàn)老化、故障等情況，需要及時更換處理，可避免雷擊發(fā)生。

1.2.2避免內(nèi)部故障

避免內(nèi)部故障也能防范新能源電氣設(shè)備火災(zāi)現(xiàn)象的發(fā)生，對相關(guān)人員而言，應(yīng)該重點做好以下幾點工作：(1)檢查新能源電氣設(shè)備的內(nèi)部情況，如防塵圈、密封部件等，須要及時檢查相關(guān)部件的質(zhì)量，若發(fā)現(xiàn)老化、破損等都需要在及時進行更換。(2)拆卸、安裝關(guān)鍵部位零部件時，須要保證接頭對正，切忌出現(xiàn)強硬拉扯的現(xiàn)象。(3)保證密封溝槽的尺寸，并更換電氣設(shè)備內(nèi)部的液壓油等，采用多種手段避免內(nèi)部故障現(xiàn)象發(fā)生。

1.2.3電氣設(shè)施管理

在電氣設(shè)施管理過程中，須要全面提高施工人員安全意識，要求相關(guān)施工人員能夠進一步了解新能源電氣設(shè)備的特征，能夠從防火的角度入手，認真對待新能源電氣設(shè)備的安裝工作，從源頭上避免安裝質(zhì)量問題的發(fā)生；在電氣設(shè)施管理中，也應(yīng)該積極發(fā)揮監(jiān)理單位的作用，要求監(jiān)理單位能夠?qū)﹄姎庠O(shè)置安裝的質(zhì)量負責，監(jiān)督新能源電氣設(shè)備的安裝過程，避免出現(xiàn)接觸不良、接地故障等質(zhì)量問題，保證新能源電氣設(shè)備能夠正常工作。

2 新能源汽車火災(zāi)防控

新能源汽車的火災(zāi)問題已經(jīng)成為當前社會中不容忽視的一個問題。在新能源汽車運行過程中，隨著新能源汽車行駛里程不斷增加，汽車在未來行駛過程中也會存在火災(zāi)風險，影響汽車的行駛安全。在新能源汽車的電氣火災(zāi)防控過程中，相關(guān)人員須要關(guān)注以下問題：                  

（1）控制母線電壓水平。母線電壓是導致新能源汽車出現(xiàn)電氣火災(zāi)的重要因素，當母線電壓高出正常值之后，線路與電氣設(shè)備上會出現(xiàn)火花電弧，火花電弧的溫度很高，可能會以引發(fā)火災(zāi)。所以須要采用多種措施來控制母線電壓水平。(2)控制器過熱。若電機長期處于大負荷的工況下，會導致線路中絕緣導體和電氣設(shè)備發(fā)生老化，可能產(chǎn)生泄漏電流，并且隨著汽車運行，電流開通時間增加會導致控制器的溫度快速升高，這些都會形成火災(zāi)隱患。因此在火災(zāi)防控中，要關(guān)注控制器的溫度變化，檢查其電流運行情況，一旦發(fā)現(xiàn)電流不正常運行，需要及時尋找解決方案。(3)新能源汽車在充電過程中引起的火災(zāi)。

隨著新能源汽車的廣泛運用，將來越來越多的家庭和單位使用新能源汽車，隨之而來的就是在給汽車充電時帶來的火災(zāi)隱患。近年來電單車充電引起的火災(zāi)在不斷上升，甚至有一些火災(zāi)已經(jīng)引起了人員傷亡和大量的財產(chǎn)損失。現(xiàn)在已經(jīng)有不少地下停車位安裝了充電樁，專門給新能源汽車充電，由于現(xiàn)在小區(qū)、商場的停車位基本都是地下停車位，車位之間距離比較近，一旦一輛車著火勢必會很快蔓延到周圍車輛，造成大量的汽車著火，濃煙不能大量有效地排出地下空間，對人員的生命造成極大的威脅。針對地下停車場設(shè)置新能源汽車充電樁的車位，建議每個車位設(shè)置防火墻進行隔離，這樣能有效地控制火災(zāi)的蔓延。

3 開展火災(zāi)教育工作

對全體人員進行火災(zāi)知識的再教育，也是控制新能源電氣火災(zāi)的有效方法，讓相關(guān)人員在面對火災(zāi)時能做到有條不紊，避免火災(zāi)損失擴大，甚至將火災(zāi)控制在萌芽狀態(tài)?；馂?zāi)教育工作的主要內(nèi)容包括：

(1)對火災(zāi)源的識別。須要針對新能源電氣設(shè)備的實際情況，對相關(guān)人員進行教育，闡述可能出現(xiàn)的火災(zāi)類型，例如上文所介紹的雷擊所引發(fā)的火災(zāi)、內(nèi)部故障所引發(fā)的火災(zāi)等，不同火災(zāi)的處置手段存在明顯差異，因此應(yīng)該得到工作人員的注意。

(2)讓員工掌握火災(zāi)處理的小技巧。在火災(zāi)發(fā)生之后，現(xiàn)場人員的處置成為控制火災(zāi)發(fā)展的關(guān)鍵，因此在火災(zāi)教育中，須要讓員工掌握火災(zāi)處理的小技巧，例如如何正確使用滅火器，必要時與可以與當?shù)叵啦块T聯(lián)系，在內(nèi)部舉行消防演練，進一步加深員工對火災(zāi)控制手段的理解。

(3)確保小區(qū)的電單車棚和停車位使用的充電設(shè)施器材是正規(guī)產(chǎn)品。同時做好宣傳工作，不要購買一些便宜沒有質(zhì)保的電瓶充電使用。

4 安科瑞電氣火災(zāi)監(jiān)控云系統(tǒng)架構(gòu)和硬件選型

安科瑞電氣推出的電氣火災(zāi)監(jiān)控云系統(tǒng)采用自主研發(fā)的剩余電流互感器、溫度傳感器和電氣火災(zāi)探測器、故障電弧探測器和電氣防火限流式保護器，對引發(fā)電氣火災(zāi)的主要因素（導線溫度、電流、剩余電流、故障電弧等）進行不間斷的數(shù)據(jù)與統(tǒng)計分析，并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時推送給學校管理人員，指導學校實現(xiàn)時間的排查和治理，達到潛在電氣火災(zāi)隱患，實現(xiàn)“防患于未然"的目的。

用戶可以利用PC、手機、平板電腦等多種終端實現(xiàn)對平臺的訪問，查詢包括系統(tǒng)信息、實時數(shù)據(jù)、報記錄等在內(nèi)的各種信息，使用方便。利用該系統(tǒng)為用戶提供的低成本服務(wù)，能有提升企業(yè)的消防管理和電氣設(shè)備水平，防范重大惡性火災(zāi)財產(chǎn)損失、尤其是重大惡性人員傷亡責任的發(fā)生。

本系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖所示：

4.1硬件配置：

平臺服務(wù)器：建議按照我方提供配置標準購買，或者客戶自己租用阿里云資源。

推薦硬件配置：（如申請阿里云可忽略）

現(xiàn)場硬件配置

方案一：100A以下回路，開口式互感器

方案二：100A以下回路，普通互感器，會增加施工量

方案三：100A以下回路，普通電流互感器，探測器和無線模塊分開，可適用多回路

 配置針對1個回路，剩余電流互感器根據(jù)現(xiàn)場回路電流大小選擇。

4.2運行條件:

  1）瀏覽器運行設(shè)備：

  臺式電腦，手機、平板等移動端設(shè)備。

  2）瀏覽器端運行環(huán)境：

  Windows系統(tǒng)下使用火狐、360（速模式）等瀏覽器訪問。

4.3主要技術(shù)指標: 數(shù)據(jù)上傳頻率：2分鐘

  通信方式：RS485、2G/3G/4G

  并發(fā)訪問量：>=10000

  歷史數(shù)據(jù)存儲：>=3年

5 安科瑞限流式保護器與智能安全配電裝置介紹

5.1產(chǎn)品概述

5.1.1ASCP200-1型單相電氣防火限流式保護器

電氣防火限流式保護器可有效克服傳統(tǒng)斷路器、空氣開關(guān)和監(jiān)控設(shè)備存在的短路電流大、切斷短路電流時間長、短路時產(chǎn)生的電弧火花大，以及使用壽命短等弊端，發(fā)生短路故障時，能以微秒級速度快速限制短路電流以實現(xiàn)滅弧保護，從而能顯著減少電氣火災(zāi)事故，保障使用場所人員和財產(chǎn)的安全。

ASCP200-1型電氣防火限流式保護器是單相限流式保護器，大額定電流為63A。可廣泛應(yīng)用于學校、醫(yī)院、商場、賓館、娛樂場所、寺廟、文物建筑、會展、住宅、倉庫、幼兒園、老年人建筑、集體宿舍、電動車充電站及租賃式商場商鋪、批發(fā)市場、集貿(mào)市場、甲乙丙類危險品庫房等各種用電場所末端干、支路的線路保護。

5.1.2AISD智能安全配電裝置

AISD系列智能安全配電裝置是安科瑞電氣有限公司專門為低壓配電側(cè)開發(fā)的一款智能安全用電產(chǎn)品，本產(chǎn)品主要針對低壓配電側(cè)人身觸電安全事故、線路老化、漏電引起電氣火災(zāi)等等常見隱患而設(shè)計。

產(chǎn)品主要應(yīng)用于學校、教育機構(gòu)、醫(yī)院、療養(yǎng)院、康復中心、敬老院、酒店娛樂、商場商鋪、企事業(yè)單位、家庭電器等各類低壓用電的場合。

5.2產(chǎn)品功能特點

5.2.1ASCP200-1型電氣防火限流式保護器主要功能如下

■短路保護功能。保護器實時監(jiān)測用電線路電流，當線路發(fā)生短路故障時，能在150微秒內(nèi)實現(xiàn)快速限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。

■過載保護功能。當被保護線路的電流過載且過載持續(xù)時間超過動作時間（3~60秒可設(shè)）時，保護器啟動限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。

■表內(nèi)超溫保護功能。當保護器內(nèi)部器件工作溫度過高時，保護器實施超溫限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。

■過欠壓保護功能。當保護器檢測到線路電壓欠壓或過壓時，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。

■配電線纜溫度監(jiān)測功能。當被監(jiān)測線纜溫度超過報警設(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。

■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。

■保護器具有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安全用電管理云平臺，或三方監(jiān)控軟件或平臺。

5.2.2AISD智能安全配電裝置主要功能如下

■供電穩(wěn)定性。負載端發(fā)生單相接地故障，裝置報警，系統(tǒng)可持續(xù)供電，不會切斷電源。

■供電安全性。裝置可以把系統(tǒng)的漏電流限制在很小的級別，人體無意觸碰到供電線路，不會造成觸電事故。

■限流滅弧。系統(tǒng)發(fā)生短路故障，裝置能快速切斷電源，不會出現(xiàn)電弧火花。

■過載保護。裝置監(jiān)測到系統(tǒng)過載，可以及時切斷電源，避免因過載引起線路故障。

■電壓監(jiān)測。裝置實時監(jiān)測系統(tǒng)電壓，發(fā)生過、欠壓時，發(fā)出報警信號，可以設(shè)置是否切斷電源。

■報警功能。在系統(tǒng)發(fā)生短路、過載、欠壓等異常時，裝置發(fā)出聲光報警信號，提醒相關(guān)人員。

■事件記錄。裝置存儲30條事件記錄，可供用戶查詢。

■通訊功能。裝置配置RS485通訊接口，Modbus-RTU協(xié)議，可以遠程讀取相關(guān)數(shù)據(jù)?？蛇x配無線通訊模塊，無線方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到云平臺。

5.3產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)

表1ASCP200-1型電氣防火限流式保護器

表2AISD智能安全配電裝置主要功能如下

5.4產(chǎn)品使用注意事項

5.4.1ASCP200-1型單相電氣防火限流式保護器

在選用限流式保護器時，限流式保護器的設(shè)定的額定電流應(yīng)該與其前上級的斷路器的額定電流保持一致。例如，當限流式保護器輸入端斷路器的額定電流為32A時，應(yīng)將限流式保護器的額定電流設(shè)置為32A。為保障限流式保護器的正常使用，嚴禁將其使用于與其前端斷路器的額定電流不匹配的配電線路中。

ASCP200系列采用限流式保護器采用壁掛式安裝，可以掛墻安裝，也可以安裝在箱體內(nèi)，應(yīng)確保安裝場所無滴水、腐蝕性化學氣體和沉淀物質(zhì)，并注意環(huán)境溫度和通風散熱。

為確?？煽窟B接，接線時應(yīng)按接線圖進行，同時為了防止接頭處接觸電阻過大而導致局部過熱，也避免因接觸不良而導致保護器工作不正常，線頭應(yīng)采用合適大小的U形冷壓頭壓接后，再插入保護器相應(yīng)端子上并將螺釘擰緊壓實。

保護器內(nèi)部帶有交流電，嚴禁非專業(yè)人士擅自打開產(chǎn)品外殼。保護器在使用期間，若被保護線路發(fā)生短路或過載故障而被限流保護時，保護器仍處于帶電狀態(tài)，不允許隨意碰觸用電線路的金屬部分。待檢查線路，并排除故障后，長按保護器的復位按鍵約2秒鐘，使保護器恢復正常運行時。

當保護器因超溫而發(fā)生限流保護時，則可能是因為負載電流過大，環(huán)境溫度過高或通風散熱不良等原因?qū)е?，可通過加強通風等措施，等保護器溫度降下來后，再長按復位鍵，使保護器復位，恢復正常運行。

5.4.2AISD智能安全配電裝置

在選用智能安全配電裝置時，裝置的額定容量應(yīng)該與后方用電設(shè)備的額定容量保持一致。例如，當智能安全配電裝置的額定容量為3kVA時，后方用電設(shè)備的額定容量應(yīng)不超過3kVA，嚴禁將其使用于額定容量不匹配的配電線路中。

智能安全配電裝置器采用壁掛式安裝，可以裸機掛墻安裝，也可以落地安裝，應(yīng)確保安裝場所無滴水、腐蝕性化學氣體和沉淀物質(zhì)，并注意環(huán)境溫度和通風散熱。

接線時應(yīng)按接線圖操作，同時為了防止接頭處接觸電阻過大而導致局部過熱，也避免因接觸不良而導致裝置工作不正常，應(yīng)確保裝置相應(yīng)端子接線擰緊壓實。

嚴禁非專業(yè)人士擅自打開產(chǎn)品外殼。

6 安科瑞中線安防保護器產(chǎn)品介紹及選型

6.1中性線定義及危害

中性線的定義：三相電的星形接法是把每一相電源或負載的一端都接在中性點上，將中性點引出的這條線叫中性線，這樣就形成三相四線制或者五線制。也可不引出，形成三相三線制。現(xiàn)在的低壓配電線路，采用是三相四線制，其中的三條線路分別用A、B、C代表三相，另一條中性線用N代表。

在三相四線制或五線制供電系統(tǒng)運行過程中，中性線引發(fā)火災(zāi)事故主要通過三種途徑：

A.中性線長期過載導致中性線絕緣層老化，使得絕緣層燃燒引發(fā)火災(zāi)；

B.中性線故障使中性線開路，導致三相電嚴重不平衡，燒毀電氣設(shè)備引發(fā)火災(zāi)。

C.中性線老化使線路局部過熱，導致中性線絕緣層老化，使得絕緣層燃燒引發(fā)火災(zāi)。

6.2產(chǎn)品型號及尺寸

6.2.1產(chǎn)品型號

6.2.2 模塊接口示意

6.2.3產(chǎn)品尺寸

6.3技術(shù)參數(shù)

7 結(jié)語

新能源在現(xiàn)階段社會生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，因此對相關(guān)人員而言，須要進一步提升對新能源電氣火災(zāi)的認識，在日常工作中積極避免火災(zāi)現(xiàn)象的發(fā)生，從技術(shù)手段、日常防范與管理等角度入手，積極預(yù)防、控制電氣火災(zāi)，為提高新能源利用效率奠定基礎(chǔ)。

參考文獻  

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[5] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊，2020.06版.

作者簡介：

涂志燕，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為電氣火災(zāi)的現(xiàn)狀問題和防控對策