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淺談新形勢下新能源電氣火災的預防方法

 更新日期:2022-03-29 點擊量:290

王蘭

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】:在可持續發展的大環境下,新能源對現階段社會生產的影響越來越明顯,但是頻發的新能源電氣火災問題已經成為制約新能源進一步發展的重要因素。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“綠水青山"與推動社會可持續發展的重要保證,新能源的推廣,不僅進一步改變了我國能源結構,更為社會發展提供了更多的能源,成為加快社會發展的有效助力。因此,為了能夠讓新能源更好地服務于社會生產,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的原因

1.1.1雷擊引起的火災

雷擊引起的電氣火災現象較為常見,各地區常見報導。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火災的概率很高。

1.1.2內部故障引起的火災

內部設備故障也會導致新能源電氣設備出現火災,從技術角度來看,由于新能源設備的科技含量較高,因此其內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故障的概率增加。例如,很多新能源設備中要灌注潤滑油,而由于接口數量多,所以新能源設備內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。組間設備在經過潤滑油的浸泡后,會導致部分零部件損壞,進而引發火災;電氣設備內部的隔熱海綿,或者液壓系統中存在的油污等,這些物質的存在會加劇火勢的蔓延,一旦出現火災,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火災的誘因,正如前文所介紹,新能源電氣設備的技術含量高,因此其安裝難度要明顯高于常規能源電氣設備,所以在電氣設備安裝過程中,因為施工人員的技術錯誤、安裝不當等,會導致電氣設備在運行過程中會出現接觸不良、接地故障等一系列問題,致使電氣設備內部的溫度快速變化,終引發火災。同時,若在新能源電氣設備的過載保護裝置選擇中出現質量問題,將不配套的過載保護裝置安裝到電氣設備內部,終導致電氣設備出現火災。 

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要關注的問題,尤其是風電系統,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生。所以在實際操作中,應該根據地區雷擊事件的特征,對不同的防雷區采用相應的防雷手段,通過安裝避雷設施等,降低雷擊現象的發生概率。同時在防雷設備安裝結束后,還應該指派專業人員定期檢查防雷設備的情況,若發現老化、故障等情況,需要及時更換處理,很大程度上避免雷擊發生。

1.2.2避免內部故障

避免內部故障也能防范新能源電氣設備火災現象的發生,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部情況,如防塵圈、密封部件等,須要及時檢查相關部件的質量,若發現老化、破損等都需要在第一時間進行更換。(2)拆卸、安裝關鍵部位零部件時,須要保證接頭對正,切忌出現強硬拉扯的現象。(3)保證密封溝槽的尺寸,并更換電氣設備內部的液壓油等,采用多種手段避免內部故障現象發生。

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量問題的發生;在電氣設施管理中,也應該積發揮監理單位的作用,要求監理單位能夠對電氣設置安裝的質量負責,監督新能源電氣設備的安裝過程,避免出現接觸不良、接地故障等質量問題,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,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火花電弧,火花電弧的溫度很高,可能會以引發火災。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生老化,可能產生泄漏電流,并且隨著汽車運行,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,一旦發現電流不正常運行,需要第一時間尋找解決方案。(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引起了人員傷亡和大量的財產損失?,F在已經有不少地下停車位安裝了充電樁,專門給新能源汽車充電,由于現在小區、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?;馂慕逃ぷ鞯闹饕獌热莅ǎ?/span>

(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,闡述可能出現的火災類型,例如上文所介紹的雷擊所引發的火災、內部故障所引發的火災等,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。在火災發生之后,現場人員的處置成為控制火災發展的關鍵,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,必要時與可以與當地消防部門聯系,在內部舉行消防演練,進一步加深員工對火災控制手段的理解。

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

4 安科瑞電氣火災監控云系統架構和硬件選型

安科瑞電氣推出的電氣火災監控云系統采用研發的剩余電流互感器、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)進行不間斷的數據與統計分析,并將發現的各種隱患信息及時推送給學校管理人員,指導學校實現時間的排查和治理,達到潛在電氣火災隱患,實現“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對平臺的訪問,查詢包括系統信息、實時數據、報記錄等在內的各種信息,使用方便。利用該系統為用戶提供的低成本服務,能有提升企業的消防管理和電氣設備水平,防范重大惡性火災財產損失、尤其是重大惡性人員傷亡責任的發生。

本系統的整體結構如圖所示:

image.png 

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)

序號

名稱

型號、規格

單位

數量

備注


平臺部分





1

數據服務器

DellR730CPU:E5-2620內存:32G硬盤容量:4*1.2T(SAS1萬轉2.5英寸小盤)RAID5

1

甲供,供參考

2

WEB服務器

DellR730CPU:E5-2603內存:16G硬盤容量:3*300G(SAS1萬轉2.5英寸小盤)RAID5

1

甲供,供參考

3

打印機


1

甲供

4

工業網絡交換機

華為(HUAWEI)S1728GWR-4P-AC,企業級24口千兆交換機

1

甲供,供參考

現場硬件配置

方案一:100A以下回路,開口式互感器

序號

名稱

型號、規格

單位

數量

備注

1

用電管理云模塊(2G/4G/NB)

ARCM300T-Z-2G/4G/NB,一路剩余電流,4路溫度,三相電流、電壓、諧波、功率、電能,四象限電能計量,4路開關量輸入,1路繼電器輸出,事件記錄,內置時鐘,點陣式LCD顯示,1路RS485/Modbus通訊2G無線通訊可選4G或NB無線通訊

1

安科瑞

2

開口測量型電流互感器

AKH-0.66/K-φ24(150A)

3

安科瑞

3

開口漏電流互感器

AKH-0.66/L45K(16-100A)

1

安科瑞

4

線纜溫度傳感器

ARCM-NTC

4

安科瑞

 

方案二:100A以下回路,普通互感器,會增加施工量

 

 

 

 

 

序號

名稱

型號、規格

單位

數量

備注

1

用電管理云模塊(2G/4G/NB)

ARCM300T-Z-2G/4G/NB,一路剩余電流,4路溫度,三相電流、電壓、諧波、功率、電能,四象限電能計量,4路開關量輸入,1路繼電器輸出,事件記錄,內置時鐘,點陣式LCD顯示,1路RS485/Modbus通訊2G無線通訊可選4G或NB無線通訊

1

安科瑞

2

測量型電流互感器

AKH-0.66/30I100/5

3

安科瑞

3

漏電流互感器

AKH-0.66/L45

1

安科瑞

4

線纜溫度傳感器

ARCM-NTC

4

安科瑞

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現場回路電流大小選擇。

序號

名稱

型號、規格

單位

數量

備注

1

用電管理云模塊(2G/4G/NB)

ARCM200L-UIARCM200L-J4T12/J8T8等,可以測多回路漏電流和溫度

1

安科瑞

2

漏電流互感器

AKH-0.66L-45

 

按需

安科瑞

3

線纜溫度傳感器

ARCM-NTC

按需

安科瑞

4

無線DTU

AF-GSM200需加SIM卡

1

安科瑞

5

故障電弧探測器

AAFD-40檢測范圍0-40A

1

安科瑞

6

電氣防火限流式保護器

ASCP200-11路GPRS額定電流:無線通訊0-63A

1

安科瑞

 

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)瀏覽器端運行環境:

   Windows系統下使用火狐、360(速模式)等瀏覽器訪問。

4.3主要技術指標: 

   數據上傳頻率:2分鐘

   通信方式:RS485、2G/3G/4G

   并發訪問量:>=10000

   歷史數據存儲:>=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產品概述

5.1.1ASCP200-1型單相電氣防火限流式保護器

image.png電氣防火限流式保護器可有效克服傳統斷路器、空氣開關和監控設備存在的短路電流大、切斷短路電流時間長、短路時產生的電弧火花大,以及使用壽命短等弊端,發生短路故障時,能以微秒級速度快速限制短路電流以實現滅弧保護,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、批發市場、集貿市場、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

image.pngAISD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開發的一款智能安全用電產品,本產品主要針對低壓配電側人身觸電安全事故、線路老化、漏電引起電氣火災等等常見隱患而設計。

產品主要應用于學校、教育機構、醫院、療養院、康復中心、敬老院、酒店娛樂、商場商鋪、企事業單位、家庭電器等各類低壓用電的場合。

5.2產品功能特點

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。保護器實時監測用電線路電流,當線路發生短路故障時,能在150微秒內實現快速限流保護,并發出聲光報警信號。

■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,并發出聲光報警信號。

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

■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。

■配電線纜溫度監測功能。當被監測線纜溫度超過報警設定值時,保護器發出聲光報警信號,可預先設置是否啟動限流保護。

■漏電流監測功能。當被監測的線路漏電超過報警設定值時,保護器發出聲光報警信號,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,可以將數據發送到后臺監控系統,實現遠程監控。監控后臺可以是安科瑞Acrel-6000/B電氣火災監控主機,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

■供電穩定性。負載端發生單相接地故障,裝置報警,系統可持續供電,不會切斷電源。

■供電安全性。裝置可以把系統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。系統發生短路故障,裝置能快速切斷電源,不會出現電弧火花。

■過載保護。裝置監測到系統過載,可以及時切斷電源,避免因過載引起線路故障。

■電壓監測。裝置實時監測系統電壓,發生過、欠壓時,發出報警信號,可以設置是否切斷電源。

■報警功能。在系統發生短路、過載、欠壓等異常時,裝置發出聲光報警信號,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協議,可以遠程讀取相關數據??蛇x配無線通訊模塊,無線方式將數據發送到云平臺。

5.3產品技術參數

1ASCP200-1型電氣防火限流式保護器

項目

指標

輸入電壓

AC85~265V,45~65HZ

功耗

功耗≤5VA(無負載情況下)

額定電流

0~63A可設置

短路保護時間

<150μs

過載保護

動作范圍:110%~140%;動作延時:3~60s

過壓保護

動作范圍:100%~120%;動作延時:0~60s

欠壓保護

動作范圍:60%~100%;動作延時:0~60s

線纜溫度監測

監測范圍

-20~120℃(精度±2℃)

報警設置

動作范圍:45~110℃;動作延時:0~60s

漏電流監測

監測范圍

20~1000mA(精度:±2%或±5mA)

報警設置

動作范圍:30~1000mA;動作延時:0~60s

故障記錄

20條記錄(故障類型、故障值、故障時間)

報警方式

聲光報警(其中聲音可以通過消音按鍵消除)

通訊

1路RS485接口,Modbus-RTU協議;1路2G無線通訊

安裝使

用環境

工作場所

無雨雪直接侵襲、無腐蝕性氣體、粉塵,無劇烈震動的場所

工作環境溫度

-10~+55℃

相對濕度

空氣的相對濕度不超過95%

海拔高度

≤2000m

2AISD智能安全配電裝置主要功能如下

項目

指標

輸入電壓

AC220V,50Hz

功耗

功耗≤10VA(無負載情況下)

單機容量

1kVA/3kVA/6kVA/8kVA/12kVA…

短路保護時間

<150μs

過載保護

動作范圍:100%~130%;動作延時:0~60s

欠壓保護

動作范圍:80%~100%;動作延時:0~60s

絕緣監測

監測范圍

1~5000kΩ(精度:±10%或±10k)

報警設置

1~5000kΩ

響應時間

<3s

故障記錄

30條記錄(故障類型、故障值、故障時間)

報警方式

聲光報警(其中聲音可以通過消音按鈕消除)

通訊

標配1路RS485接口,Modbus-RTU協議

安裝使

用環境

工作場所

無雨雪直接侵襲、無腐蝕性氣體、粉塵,無劇烈震動的場所

工作環境溫度

-10~+55℃

相對濕度

空氣的相對濕度不超過95%

海拔高度

≤2000m

5.4產品使用注意事項

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,應確保安裝場所無滴水、腐蝕性化學氣體和沉淀物質,并注意環境溫度和通風散熱。

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。

保護器內部帶有交流電,嚴禁非專業人士擅自打開產品外殼。保護器在使用期間,若被保護線路發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,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生限流保護時,則可能是因為負載電流過大,環境溫度過高或通風散熱不良等原因導致,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,并注意環境溫度和通風散熱。

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。

嚴禁非專業人士擅自打開產品外殼。

 

6 安科瑞中線安防保護器產品介紹及選型

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在的低壓配電線路,采用多的是三相四線制,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運行過程中,中性線引發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,后使得絕緣層燃燒引發火災;

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,后使得絕緣層燃燒引發火災。

image.png 

6.2產品型號及尺寸

6.2.1產品型號

image.png 

 

 

6.2.2 模塊接口示意

image.png 

6.2.3產品尺寸

image.png 

 

 

規格型號

中性線輸出電流(A)

外形尺寸(mm)

定位孔間距(mm)

ANSNP70-0.4/B

 

0-200

深度(W)

寬度(D)

高度(H)

縱向

橫向

450

222

612

579

190*2

6.3技術參數

額定電壓

380V±15%

額定頻率

50Hz±2%

響應時間

全響應時間≤5ms

補償方式

線性補償

自身損耗

≤2.5%

效率

≥97.5%

工作溫度

-10℃~+45℃

存儲溫度

-25℃~+60℃

海拔高度

≤1000m

相對濕度

5%-95%,無凝露

過載保護

自動限制到額定電流輸出

工作模式

自動或手動

通訊接口

RS485、以太網、通訊功能可選

N線輸出電流

0-200A

噪 音

≤65dB(額定工況下1m距離)

防護等級

IP20

平均開關頻率

10-20kHz

冷卻方式

強制風冷

功能

可治理中性線電流過大、三相不平衡

保護類型

諧振保護、溫度保護、過流保護、過壓保護、欠壓保護等

附加功能

電能質量數據上傳、中性線過流自動斷路、后臺數據監測

 

7 結語

新能源在現階段社會生產中發揮著重要作用,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,在日常工作中積避免火災現象的發生,從技術手段、日常防范與管理等角度入手,積預防、控制電氣火災,為提高新能源利用效率奠定基礎。

參考文獻 

[1]馬苑鵬 .新形勢下新能源電氣火災的預防方法分析.科技創新導報,2018.05.05151-53  

[2]雷瑞軍,馬玄.電氣火災統計分析研究[J]。學院學報,2014,30(6):15-17. 

[3]高鍇.電氣火災監控系統和電氣火災預防[J].建筑電氣,2013,32(11):54-56. 

[4]司戈.我國電氣火災形勢及特點分析[J].建筑電氣,2013,32(10):3-8.

[5] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊,2020.06版.


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