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浅谈限流式保护器在充电线路中电气防火的应用

来源:
安科瑞电气股份有限公司
日期:
2020年11月20日
摘 要:目前,上海全市电动自行车(以下简称“电动车")保有量为650万辆左右,包括上海车牌电动车350万辆,以及外地车牌、无牌无证电动车约300万辆。据上海消防部门统计,2009年至2012年上半年,上海市共发生涉及电动自行车火灾184起,其中80%由充电器故障引起,共造成10人死亡、8人受伤,造成经济损失近700万元。
关键词:充电桩;电动车;电气火灾;
1电动车火灾发生的四大原因
1.1充电器故障
一是充电器充电过程中,因变压器积热不散或回路意外短路容易起火。二是部分低成本充电器安全性能得不到保证,可能因散热不畅甚至部分电路元件松动脱落,导致接触不良、热量积蓄发生打火。三是部分车主将充电器电线反复缠绕,并将其放在电动自行车狭小的储物箱内,容易造成充电器电线内部损坏,或因骑行中颠簸造成充电器内部电路虚焊点脱焊等故障,进而起火。四是部分充电器充电插口正负极距离较近,且电极裸露,在雨天易受雨水或灰尘侵蚀,导致绝缘电阻降低,进而产生“爬电”和旁路电流,引起发热起火。
1.2电池故障
目前,市场上使用的电动自行车电池主要分铅酸电池和锂电池两种。其中,铅酸电池发生自燃原因主要为电池组连接故障所致(如:电极与导线连接不可靠、导线截面积过小、电池盒没有保险装置、导线绝缘皮磨损造成短路等等)。锂电池由于自身理化特性,也存在一定的火灾危险。
1.3线路故障
一是车辆行驶时颠簸、震动容易使线路绝缘层摩擦破损并导致短路,或接插件松动导致接头处温度升高,引起燃烧。
二是一些车辆加装报警器后,其线路直接连接电池,不受电源开关控制,一旦线路发生故障,即使车辆处于停放状态也会起火。三是在车辆原保险丝断裂后,如随意更换代用品,甚至将线路直接短接,也会引发火灾。
1.4长期过载使用
电动自行车长期带人载货运行,容易引起电机发热、磁钢退磁,导致电机效率下降、电流增大,并形成恶性循环,或是因线路发热老化,导致绝缘性能下降,引起短路,进而发生燃烧。
2限流式保护器在电气防火中的应用
2.1 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、空气开关和监控西甲贝博存在的短路电流大、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贝博app下载运动过程,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。
2.2 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。
2.3 ASCP200-1技术参数
项目 指标
输入电压 AC 85~265V,45~65HZ
功耗 功耗≤5VA(无负载情况下)
额定电流 0~63A可设置
短路保护时间 <150μs
过载保护 动作范围:110%~140%;动作延时:3~60s
过压保护 动作范围:100%~120%;动作延时:0~60s
欠压保护 动作范围:60%~100%;动作延时:0~60s
线缆温度监测 监测范围 -20~120℃(精度±2℃)
报警设置 动作范围:45~110℃;动作延时:0~60s
漏电流监测 监测范围 20~1000mA(精度:±2%或±5mA)
报警设置 动作范围:30~1000mA;动作延时:0~60s
故障记录 20条记录(故障类型、故障值、故障时间)
报警方式 声光报警(其中声音可以通过消音按键消除)
通讯 1路RS485接口,Modbus-RTU协议;1路2G无线通讯
安装使
用环境 工作场所 无雨雪直接侵袭、无腐蚀性气体、粉尘,无剧烈震动的场所
工作环境温度 -10~+55℃
相对湿度 空气的相对湿度不超过95%
海拔高度 ≤2000m

2.4 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

2.5 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一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。
3电动车充电器质量不合格将不得销售
2012年11月1日起,电动车的充电器质量不合格将不得入沪销售。上海市公安局车辆管理所、上海市自行车行业协会日前公布了电动自行车充电器检测、评审的有关规定,明确对充电器质量管理的具体措施,并规定企业在整车说明书中须专门针对充电器的使用增加提示、警示内容。
电动车充电易起火的“元凶”是充电器质量问题。质量合格的电动车充电器,不仅要包括变压、稳压、滤波、过载保护、过充保护、漏电短路保护等功能模块,其壳体材质也必须阻燃。目前施行的《电动自行车通用技术条件》并没有对充电西甲贝博提出详细的技术规定。有的厂家为了压缩成本,在制作上能省则省,导致劣质产品流入市场。同时,新出台的规定要求,企业在整车说明书中须专门针对充电器的使用增加提示、警示内容。如果消费者没有得到充电器相关说明和《使用须知》,需向企业索取,否则电动自行车无法上牌。
4六招教你安全充电远离火灾
招:严禁停放在安全出口、楼梯间、疏散通道等部位充电。
第二招:使用匹配的原厂充电器,每次充电时间不超过额定时间。
第三招:充电器尽量不要随车携带,如确要携带,应做好减震处理后放于工具箱内。
第四招:充电时应注意清理周边可燃物,好有专人照看。
第五招:充电时,先插电池,后接通电源充足后,先切断电源,后拔电池插头。
第六招:请勿在不充电的情况下,长时间将充电器空载连接在交流电源上。
安科瑞张豪供稿

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