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淺談新形勢下新能源電氣火災的預防方法

更新時間：2022-04-15點擊次數(shù)：568

淺談新形勢下新能源電氣火災的預防方法

吳柯霓

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預防與新能源汽車的火災控制思路的相關問題，希望能對相關人員工作有所幫助。

【關鍵詞】：新能源；電氣火災；火災預防


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的角度做進一步分析。


1 新能源電氣火災研究

1.1新能源電氣火災出現(xiàn)的原因

1.1.1雷擊引起的火災

雷擊引起的電氣火災現(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置或者避雷設施老化，這樣會導致風電設備被雷擊而引發(fā)火災的概率進一步升高。同時，風電設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)火災的概率很高。

1.1.2內(nèi)部故障引起的火災

內(nèi)部設備故障也會導致新能源電氣設備出現(xiàn)火災，從技術(shù)角度來看，由于新能源設備的科技含量較高，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備出現(xiàn)故障的概率增加。例如，很多新能源設備中需要灌注潤滑油，而由于接口數(shù)量多，所以新能源設備內(nèi)部的潤滑油容易通過接口滲出；同時，一些設備本身就存在質(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；電氣設備內(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，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

電氣安裝不正確也會成為引發(fā)火災的誘因，正如前文所介紹，新能源電氣設備的技術(shù)含量高，因此其安裝難度要明顯高于常規(guī)能源電氣設備，所以在電氣設備安裝過程中，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，致使電氣設備內(nèi)部的溫度快速變化，最終引發(fā)火災。同時，若在新能源電氣設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備內(nèi)部，最終導致電氣設備出現(xiàn)火災。 

1.2新能源電氣設備火災的防范措施

1.2.1強化防雷設計

防雷設計是新能源電氣設備需要關注的問題，尤其是風電系統(tǒng)，由于風電機組被設置在高空上，因此被雷擊的概率很高。所以在火災防范過程中，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)采用相應的防雷手段，通過安裝避雷設施等，降低雷擊現(xiàn)象的發(fā)生概率。同時在防雷設備安裝結(jié)束后，還應該指派專業(yè)人員定期檢查防雷設備的情況，若發(fā)現(xiàn)老化、故障等情況，需要及時更換處理，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備火災現(xiàn)象的發(fā)生，對相關人員而言，應該重點做好以下幾點工作：(1)檢查新能源電氣設備的內(nèi)部情況，如防塵圈、密封部件等，須要及時檢查相關部件的質(zhì)量，若發(fā)現(xiàn)老化、破損等都需要在時間進行更換。(2)拆卸、安裝關鍵部位零部件時，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電氣設施管理

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


2 新能源汽車火災防控

新能源汽車的火災問題已經(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風險，最終影響汽車的行駛安全。在新能源汽車的電氣火災防控過程中，相關人員須要關注以下問題：                  

（1）控制母線電壓水平。母線電壓是導致新能源汽車出現(xiàn)電氣火災的重要因素，當母線電壓高出正常值之后，線路與電氣設備上會出現(xiàn)火花電弧，火花電弧的溫度很高，可能會以引發(fā)火災。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，這些都會形成火災隱患。因此在火災防控中，要關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，需要時間尋找解決方案。(3)新能源汽車在充電過程中引起的火災。

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隱患。近年來電單車充電引起的火災在不斷上升，甚至有一些火災已經(jīng)引起了人員傷亡和大量的財產(chǎn)損失，F(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。針對地下停車場設置新能源汽車充電樁的車位，建議每個車位設置防火墻進行隔離，這樣能有效地控制火災的蔓延。


3 開展火災教育工作

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

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

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

(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，能有提升企業(yè)的消防管理和電氣設備水平，防范重大惡性火災財產(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）瀏覽器運行設備：

   臺式電腦，手機、平板等移動端設備。

   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、空氣開關和監(jiān)控設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？蓮V泛應用于學校、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、漏電引起電氣火災等等常見隱患而設計。

產(chǎn)品主要應用于學校、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、、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）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，可預先設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。

■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。

■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，可以遠程讀取相關數(shù)據(jù)。可選配無線通訊模塊，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，限流式保護器的設定的額定電流應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，應將限流式保護器的額定電流設置為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，線頭應采用合適大小的U形冷壓頭壓接后，再插入保護器相應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，裝置的額定容量應該與后方用電設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，后方用電設備的額定容量應不超過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，應確保裝置相應端子接線擰緊壓實。

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，F(xiàn)在的低壓配電線路，采用最多的是三相四線制，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，最后使得絕緣層燃燒引發(fā)火災；

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

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

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，因此對相關人員而言，須要進一步提升對新能源電氣火災的認識，在日常工作中積極避免火災現(xiàn)象的發(fā)生，從技術(shù)手段、日常防范與管理等角度入手，積極預防、控制電氣火災，為提高新能源利用效率奠定基礎。

參考文獻  

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


作者簡介：

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