電氣防火限流式保護(hù)器在某工業(yè)園區(qū)電動(dòng)汽車充電樁項(xiàng)目中的應(yīng)用

安科瑞 陳聰

摘要：隨著電動(dòng)汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，電動(dòng)汽車充電設(shè)施的使用會(huì)變得越來越頻繁和廣泛。根據(jù)中汽協(xié)數(shù)據(jù)顯示，2022年上半年，我國新能源汽車產(chǎn)銷分別完成266.1萬輛和260萬輛,同比均增長1.2倍,市場(chǎng)滲透率達(dá)21.6%。因此，電動(dòng)汽車的安全性問題不容忽視，更應(yīng)該貫穿整個(gè)充電過程的每個(gè)環(huán)節(jié)，確保充電人員、充電設(shè)施和充電過程的安全。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；充電；安全

0、概述

近年來，電動(dòng)汽車及配套充電基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)一度處于飛躍式快速發(fā)展期，但器經(jīng)濟(jì)收益狀態(tài)仍不容樂觀，電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)及其裝備的產(chǎn)業(yè)鏈涉及各方利益體，包括：運(yùn)營商、設(shè)備制造商、汽車制造商、連接器制造商等，建立充電設(shè)施安全管理體系，需要投入大量的人力、物力、財(cái)力，各環(huán)節(jié)企業(yè)的壓力都會(huì)進(jìn)一步加大?；谶@一點(diǎn)考慮，產(chǎn)業(yè)內(nèi)很多充電設(shè)備企業(yè)和產(chǎn)品制造商有降低構(gòu)件成本和工藝標(biāo)準(zhǔn)從而降低出售價(jià)格來換取廣泛銷量和鋪設(shè)率的做法。國內(nèi)市場(chǎng)呈現(xiàn)魚龍混雜的狀況，同時(shí)產(chǎn)業(yè)存在標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，認(rèn)證難度高等多方面問題。

1、電動(dòng)汽車充電產(chǎn)品安全風(fēng)險(xiǎn)源解析

針對(duì)國內(nèi)多起電動(dòng)汽車充電設(shè)施特別是普遍使用的交流充電樁引發(fā)的起火燃燒等安全事故，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行分析，除了因系統(tǒng)和設(shè)備安裝不當(dāng)或維護(hù)不及時(shí)引起的安全風(fēng)險(xiǎn)外，主要涉及產(chǎn)品本身質(zhì)量問題的安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)包括以下幾方面:

（1）漏電風(fēng)險(xiǎn):①防電擊保護(hù)存在缺陷，存在接觸電流超標(biāo)現(xiàn)象，普遍問題是產(chǎn)品保護(hù)接地導(dǎo)體規(guī)格偏小、保護(hù)接地連接電阻偏大等情況。②未配備剩余電流保護(hù)器，或剩余電流保護(hù)器類型選用不當(dāng)，一旦因設(shè)備出現(xiàn)故障或絕緣下降產(chǎn)生剩余電流后，產(chǎn)品將無法有效及時(shí)的切斷電源，易導(dǎo)致人員觸電事故。③產(chǎn)品保護(hù)接地導(dǎo)體連續(xù)性持續(xù)監(jiān)測(cè)功能缺失，部分產(chǎn)品存在因接地連接點(diǎn)螺絲銹蝕松動(dòng)或接地導(dǎo)體斷路異常，產(chǎn)品雖然仍能正常工作，但此時(shí)若出現(xiàn)漏電故障等，產(chǎn)品外殼及其金屬部分將可能帶電，存在電擊危險(xiǎn)。④設(shè)備不具備絕緣偵測(cè)功能和接地連續(xù)性偵測(cè)功能。

（2）短路風(fēng)險(xiǎn):①絕緣電阻較小，絕緣性能下降，可能導(dǎo)致相線對(duì)地短路或設(shè)備對(duì)地短路可能，嚴(yán)重時(shí)將存在火災(zāi)隱患。②過流保護(hù)功能失效，容易導(dǎo)致充電回路過溫，甚至導(dǎo)致輸出電纜絕緣層燒損，存在短路風(fēng)險(xiǎn)。

（3）著火風(fēng)險(xiǎn):①過載保護(hù)裝置規(guī)格偏大，一旦超出額定輸出電流和充電功率的充電需求，且未觸發(fā)過載保護(hù)裝置動(dòng)作限值時(shí)，整個(gè)充電回路含充電電纜、連接點(diǎn)將存在過熱、甚至引起火災(zāi)的危險(xiǎn)，起不到保護(hù)作用。②供電和車輛插座均應(yīng)配置必要的溫度監(jiān)控裝置，供電設(shè)備和電動(dòng)汽車兩套系統(tǒng)均應(yīng)配置監(jiān)測(cè)溫度和過溫保護(hù)的功能。

（4）綜合風(fēng)險(xiǎn):①外殼防護(hù)等級(jí)(IP)低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求 (如:室內(nèi)IP32，室外IP54)，尤其是室外場(chǎng)景應(yīng)用的情況，因產(chǎn)品實(shí)際達(dá)不到IP54 要求，經(jīng)過日曬雨淋，內(nèi)部元器件發(fā)生進(jìn)水、生銹、灰塵集聚等現(xiàn)象，可能引發(fā)電擊保護(hù)功能和絕緣性能下降，會(huì)導(dǎo)致漏電、短路等一系列安全風(fēng)險(xiǎn)。②接觸器發(fā)生觸頭粘連而造成機(jī)器的失控，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)機(jī)械事故和人身傷害。③車輛插頭未安裝配備電子鎖止裝置或是電子鎖止裝置出現(xiàn)失效的情況，導(dǎo)致無法避免充電過程中的帶電斷開，可產(chǎn)生使用者的觸電風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)直流充電機(jī)可能發(fā)生拉弧現(xiàn)象，從而引發(fā)著火風(fēng)險(xiǎn)。④用于急停的按鈕失靈，也會(huì)損壞設(shè)備甚至發(fā)生人身傷害事故。⑤通訊故障導(dǎo)致充電機(jī)未能及時(shí)停止充電，會(huì)造成設(shè)備損壞甚至造成人身傷害。

（5）其他風(fēng)險(xiǎn):啟動(dòng)充電的時(shí)候，沖擊電流過大，瞬間電流沖擊的干擾造成設(shè)備工作異常、電路損壞等。

2、電動(dòng)汽車充電保護(hù)措施

在電動(dòng)汽車充電樁前端加裝電氣防火限流式保護(hù)器，是重要的保護(hù)措施之一。當(dāng)保護(hù)器后端線路出現(xiàn)短路故障，系統(tǒng)中電流激增，保護(hù)器可在150us內(nèi)完成限流保護(hù)，避免保護(hù)器后端產(chǎn)生電氣火災(zāi)。其次，限流式保護(hù)器可開啟剩余電流監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)后端剩余電流值，當(dāng)剩余電流超過設(shè)定值時(shí)，可選擇開啟限流保護(hù)或報(bào)警。其三，限流式保護(hù)器可開啟過載和線纜溫度監(jiān)測(cè)，當(dāng)系統(tǒng)過載或者線纜溫度過高時(shí)，可選擇限流保護(hù)或報(bào)警。

3、產(chǎn)品簡介

電氣防火限流式保護(hù)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(shí)間長、短路時(shí)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(shí)，能以微秒級(jí)速度快速限制短路電流以實(shí)現(xiàn)滅弧保護(hù)，從而能顯著減少電氣火災(zāi)事故，保障使用場(chǎng)所人員和財(cái)產(chǎn)的安全。

ASCP300-125B電氣防火限流式保護(hù)器是三相限流式保護(hù)器，額定電流為125A。ASCP200-40DS電氣防火限流式保護(hù)器是單相限流式保護(hù)器，額定電流為40A。主要應(yīng)用于電動(dòng)車充電站的末端支路的線路保護(hù)。

（1）主要功能 ?

• 短路保護(hù)功能。保護(hù)器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用電線路電流，當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí)，能在150微秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

• 過載保護(hù)功能。當(dāng)被保護(hù)線路的電流過載且過載持續(xù)時(shí)間超過動(dòng)作時(shí)間（3~60秒可設(shè)）時(shí)，保護(hù)器啟動(dòng)限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

• 表內(nèi)超溫保護(hù)功能。當(dāng)保護(hù)器內(nèi)部器件工作溫度過高時(shí)，保護(hù)器實(shí)施超溫限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

• 保護(hù)器具有1路RS485接口?？梢詫?shù)據(jù)發(fā)送到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。監(jiān)控后臺(tái)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安全用電管理云平臺(tái)，或三方監(jiān)控軟件或平臺(tái)。

1. 上圖方案

1. 產(chǎn)品外觀

1. 現(xiàn)場(chǎng)安裝

5、結(jié)語

ASCP系列電氣防火限流式保護(hù)器是安科瑞專門為了保護(hù)低壓配電線路中短路、過載等問題研發(fā)，可以有效克服傳統(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(shí)間長、短路時(shí)產(chǎn)生的電弧火花大，以及使用壽命短等弊端，當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，能以微秒級(jí)速度快速限制短路電流以實(shí)現(xiàn)滅弧保護(hù)，從而能顯著減少電氣火災(zāi)事故，保障使用場(chǎng)所人員和財(cái)產(chǎn)的安全。

參考文獻(xiàn)

[1]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版