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浅谈限流式保护器在居民楼电动车火灾预防中应用

0前言
       电动自行车因为清洁环保、价格便宜、出行不受交 通状况限制的特点,受到广大市民的青睐。但由于电动自行车行业监管力度弱,质量标准也参差不齐,导致电动自行车火灾数量居高不下。 
1居民楼电动车发生火灾的原因 
1.1电动车质量问题 
       电动车发生火灾的首要原因是电路设备质量问题。据近几年全国电动车火灾数据统计显示,电路故障引发的火灾占90%以上。其中,充电时发生的火灾事故数量又占电路故障引发火灾总量的80%[1],现行的《电动自行车安全技术规范>(GB17761 -2018)于2019年4月15日才正式颁布实施,在此之前,没有一个明确的国家行业部门和强制性的国家标准对电动车生产企业市场准入进行审核把关,使得市面上的电动自行车质量良莠不齐。电气线路随意改装且敷设不达标、电池质量不过关,造成了电动车充电时频频发生火灾事故。多数电动车为达到美观轻便的要求,外部结构多为高分子易燃材料,一旦发生火灾,在100 s以内电动车将达到猛烈燃烧阶段,并伴随产生大量有毒烟气,极易造成楼内居民伤亡。 
1.2充电线路敷设不规范 
       电动车作为一种便捷的交通工具,近几年社会保有数量呈几何级数增长。国家在小区充电桩规划设计上并没有强制性的配套政策,多数小区电动车充电桩规划建设工作明显滞后,使得小区电动车出现室外无电可充的情况。为方便电动车停放和充电,很多业主在门厅、楼梯间私拉电线,有些业主甚至通过十几层楼高的窗外悬垂拉线充电。由于充电线路距离过长、长时间充电或者线路老化等原因,造成线路超负载运作, 过载发热。个别业主甚至直接将电动车推至楼道内充电,一旦发生火灾难以及时扑救,极易造成人员伤亡。 
1.3电动车设计缺陷 
       目前,市场上销售的绝大多数电动自行车欠压过流保护技术都不成熟,多数电动车锁控电路无转化器保护,充电回路无过载保护装置,这些问题将导致电动车在充电发生故障时不能第一时间自动切断电源。电动车充电器与蓄电池之间未设计安装短路保护装置, 充电器内元器件质量不达标,充电器经常受到震动等原因,都会使质量低劣的充电器因为击穿、变压器线圈短路故障而发生火灾L2_3]o有些不法商家为满足消费者行驶速度需求,往往私拆限速线路,增大电池配置, 造成电流过大,发热量增加,加速线路老化,很容易造成内部电路短路、过载等故障,导致线路着火,引发火灾。 
2居民楼内电动车火灾特点
2.1电动车火灾多高发于夜间 
       据消防部门火灾数据统计,大部分的电动车着火时间多发于22点至次日6点。基于电动车的使用特性,一般白天多半都在骑行中,极少数白天充电,即使白天充电发生火灾,也可以察觉处置,不至于引发火灾。晚上是电动车充电的高峰时段,由于电动车电池一般6〜7 h即可充满,假如从19点开始充电,凌晨2〜3点即可充满。而过度充电会导致充电器和电池设备发热,增大引发火灾的概率。凌晨时间,人们一般都处于深度睡眠状态,一旦发生火灾无法及时察觉,毒烟扩散速度快,人员疏散困难,极易造成亡人事故。 
2.2电动车火灾燃烧速度快 
       现在市场上销售的电动车除车架和轮毂外,大部分零部件多为高分子材料制成,这些材料大多数阻燃性差,燃烧迅速,燃烧过程中会产生大量毒烟,并在楼道内烟囱效应作用下,以1 m/s的速度向上扩散。2019年10月20日,某小区楼道内一辆电动自行车发生火灾,在短短1 min内电动车猛烈燃烧,大火笼罩整个车身,燃烧产生的浓烟迅速充斥整个楼道,一旦有人员从楼道疏散逃生,疏散通道将变成死路。 
2.3电动车火灾多发于一楼 
       通过近年的电动车火灾数据统计发现,电动车火灾有一半以上发生在居民楼一楼。由于电动车重量大,搬动不方便,尤其在没有设计电梯的多层建筑内,为同时满足充电、方便使用和防盗的需求,电动车多停放在一楼门厅、楼梯间内。由于电动车停放过多,火灾荷载密度大,大量电线在一楼门厅、楼梯间内私拉乱接,一旦发生火灾,建筑的疏散通道和安全出口会被高温和毒烟所阻,楼内居民很难通往室外逃生,且剧烈燃烧的电动车产生的大量有毒烟气,迅速通过楼梯间向上蔓延,容易导致楼内居民群死群伤。 
3居民楼电动车火灾的防范措施 
       近年来,潍坊市各级政府、行业主管和消防部门,经常性联合开展电动自行车消防安全专项治理行动,如禁止电动车进楼、小区内建设充电桩和电动车上牌等一系列治理措施,故电动车火灾明显减少,亡人火灾事故数量下降为零,电动车火灾得到有效遏制。 
3.1政府部门严把电动车产品质量关口 
       严控电动车生产审批和市场准入制度,从生产环节提升产品质量技术标准。市场监督管理部门要严厉查处“三无”制造企业,从严打击售卖假冒伪劣产品的违法行为。通过对企业获取生产许可证的必备条件、 企业质量管理体系运行情况、原材料进厂和产品出厂检验情况、企业委托加工情况、企业执行的产品标准情况、企业产品标识标注情况、产品质量追溯情况等方面实地检查,对产品质量进行全程监督抽查,对违法企业从严从重查处,增大违法成本,从源头加强电动车产品生产质量。政府要督促市场监管,联合组织对辖区内电动自行车销售企业进行摸排和督促,引导其加强自律,主动消化不符合新标准的库存车辆。新标准实施后,市场监管部门要加强电动自行车销售环节的监督检查,严厉查处违法销售不符合新标准、未获得CCC认证的电动自行车以及非法改装、拼装、篡改电动自行车的行为。 
3.2物业服务企业把严“楼门口” 
       加强物业服务企业的消防安全意识,督促物业划定电动自行车安全停放、充电管理区域,鼓励建设智能充电设施为小区居民提供充电服务。同时,物业要经常性开展消防安全巡查检查工作,对发现电动车进楼、 私拉乱扯电线和疏散楼梯间堆放杂物的行为要及时纠正。有条件的物业应主动利用高科技技防手段,对电动车进楼行为进行自动管控,如电梯内安装电动车自动识别报警系统,当业主将电动车推入电梯时,电梯将自动停止运行,打破靠“人管人治”的尴尬局面。 
3.3加强消防安全宣传教育,提升居民安全意识 
       消防和物业服务主管部门要针对居民楼电动车火灾特点,采取多种形式开展针对性强的消防安全宣传教育,广泛宣传告知群众电动车违规存放、充电的火灾危险性,普及消防安全知识,提升居民的消防安全意识和逃生自救能力。有针对性地曝光小区消防安全隐患、问题整改进度和整改责任人等,广泛在楼道内张贴严禁电动车进楼、禁止在楼道堆放杂物等警示性宣传标语,利用广告媒体重复播放电动车火灾典型案例,真正提高小区业主的消防安全素质,自觉维护小区 内消防公共安全。 
4安科瑞限流式保护器的介绍与选型
4.1限流式保护器的设计
       电气防火限流式保护器可有效克服传统断路器、空气开关和监控设备存在的短路电流大、切断短路电流时间长、短路时产生的电弧火花大,以及使用寿命短等当弊端,发生短路故障时,能以微秒级速度快速限制短路电流以实现灭弧保护,从而能显著减少电气火灾事故,保障使用场所人员和财产的安全。
       安科瑞ASCP200-1电气防火限流式保护器的主要元件是固态开关,不同于传统家用的空气开关(微断)。我们知道,传统空气开关的断开是一种机械运动过程,分断时间需要几十毫秒(一般30~50ms),带负载断开时通常伴随有电弧的产生。而固态开关的断开则是依靠半导体内部的载流子运动实现,分断时间微秒级,速度快,无电弧产生。
       如图1所示,当发生短路故障时,传统空气开关在电流升至C点时才能动作,且无法瞬时切断电流,而固态开关则可以在电流升至B点时即瞬间切断短路电流。
 
图1短路故障前后电流与时间关系图
       从流过电阻的电流热量公式Q=I2Rt,可以很容易看出,传统空气开关与固态开关在短路时所释放的能量差别可以达到数千倍之多。因此当装配限流式保护器的回路发生短路故障时,就可以避免电弧的产生,从而有效降低了电气火灾。
4.2 ASCP200-1功能特点
 
       ASCP200-1型电气防火限流式保护器是单相限流式保护器,较大额定电流为63A。主要功能如下:
       A)短路保护功能,线路发生短路故障时,能在150微秒内实现快速限流保护;
       B)过载保护功能,线路持续过载时,保护器限流保护;
       C)表内超温保护功能,保护器内部器件工作温度过高时,保护器限流保护;
       D)过/欠压保护功能,线路欠压或过压时,保护器告警或限流保护(可设);
       E)电缆温度监测功能,被测线缆温度超过报警设定值时,保护器告警或限流保护(可设);
       F)漏电流监测功能,线路漏电超过报警设定值时,保护器告警或限流保护(可设);
       G)通讯功能,保护器配置1路RS485接口,1路2G无线通讯,可以将数据发送到安科瑞Acrel-6000安全云平台,或第三方监控软件或平台,从而实现远程监控。
4.3 ASCP200-1技术参数
 
4.4应用方案图示
       ASCP200-1型电气防火限流式保护器建议安装在入户开关下端,额定电流值根据入户开关的具体规格进行设置,典型应用示意图如图2所示:
 
图2 ASCP200-1家用防火解决方案安装示意图
 
4.5使用注意事项
       在选用限流式保护器时,限流式保护器的设定的额定电流应该与其前上级的断路器的额定电流保持一致。例如,当限流式保护器输入端断路器的额定电流为32A时,应将限流式保护器的额定电流设置为32A。为保障限流式保护器的正常使用,严禁将其使用于与其前端断路器的额定电流不匹配的配电线路中。
       ASCP200系列采用限流式保护器采用壁挂式安装,可以挂墙安装,也可以安装在箱体内,应确保安装场所无滴水、腐蚀性化学气体和沉淀物质,并注意环境温度和通风散热。
       为确保可靠连接,接线时应按接线图进行,同时为了防止接头处接触电阻过大而导致局部过热,也避免因接触不良而导致保护器工作不正常,线头应采用合适大小的U形冷压头压接后,再插入保护器相应端子上并将螺钉拧紧压实。
       保护器内部带有交流电,严禁非专业人士擅自打开产品外壳。保护器在使用期间,若被保护线路发生短路或过载故障而被限流保护时,保护器仍处于带电状态,不允许随意碰触用电线路的金属部分。待检查线路,并排除故障后,长按保护器的复位按键约2秒钟,使保护器恢复正常运行时。
       当保护器因超温而发生限流保护时,则可能是因为负载电流过大,环境温度过高或通风散热不良等原因导致,可通过加强通风等措施,等保护器温度降下来后,再长按复位键,使保护器复位,恢复正常运行。
参考文献:
[1] 王伟,郭江炜.社区电动自行车消防安全管理现状及对策[J]•消防科学与技术,2016 ,(S1) 12O- 123. 
[2] 谭钦.电动车消防安全管理问题及对策[J].广西民族大学学报(自然科学版),2016,22(S1) 124 - 127. 
[3] 赵运涛,张心玉.楼梯间电动自行车火灾逃生时间的研究[J].消防技术与产品信息,2017 ,(12):30- 33. 
[4] 朱晓东.居民楼电动车火灾成因及管理措施.
[5] 安科瑞企业微电网设计与应用手册,2020.06版

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