簡婷
韦德1946网址 上海嘉定 201801
【摘要】隨著我國經濟的不斷發展，經濟總量的不斷提升以及科學技領域的不斷進步，我國人民生活水平日益提高，對於(yu) 能源的消耗和需求水平也相應增長，對此，為(wei) 了能夠較好實現我國的能源戰略，我國一些相關(guan) 部門在許多城市進行了新能源汽 車以及電瓶車方麵的推廣，以此來減少我國汽車及基本出行方麵的能源消耗。當前電動汽車充電設施的建成為(wei) 許多城市的電動汽車或新能源汽車的推廣提供了條件基礎，而在這些基礎設施相應安置的過程中，仍然存在著較多的消防安全隱患。
【關(guan) 鍵詞】地下車庫 ；充電設施 ；安全問題；短路滅弧
0前言
隨著新能源汽車的不斷應用和推廣，相應的充電設施以 及充電服務站點配套設施需求也隨之擴大，其中，主要的 充電設置點通常為(wei) 城市中的建築的地下車庫中，而這也帶來了一定的消防安全問題。本文結合筆者自身實際工作經驗，對電動汽車充電設置在地下車庫環境中的部分安全問題進行了簡要分析，並試提出了幾點解決(jue) 方案。
1 地下車庫的充電設施係統介紹
地下車庫充電設施的組成部分主要包括服務係統、充電係統、計量計費係統、供電配電係統等部分。服務係統主要 提供能源管理、支付、本地充電監控等服務，方便上級在運營管理服務係統中使用。充電係統主要是按照國家標準將預付卡和充電插頭插入充電樁中，方便向用戶和消費者提供預約充電和定時充電等功能，後，計量計費係統是指充電樁內(nei) 置的電度表，用來計算電量的使用和進行相應的電費計算。
2 地下車庫充電設施設計規範和依據
地下車庫在充電設施方麵的設計規範及依據當前已經有許多被頒布的相應製度，如 ：GB50996—2014《電動汽車充電樁設計規範》；GB50016-2014《建築設計防火規範》等，這些規章都對地下車庫的充電設施設計做出了相應的安全要求和設計標準。
3 地下車庫充電裝置的類型
當前我國的地下車庫充電設施大致可以分為(wei) 兩(liang) 類，即直流充電樁以及交流充電樁。直流充電樁一般提供少量直流電源，可為(wei) 電動汽車提供電能 ；交流充電樁提供交流電能，主要為(wei) 車載充電器提供電能。根據我國電網的相關(guan) 規定，對於(yu) 充電器的充電方式主要是一台機器和一輛汽車相對應，盡可能少的去使用主從(cong) 充電模式。對於(yu) 地下車庫的充電設施，一般有兩(liang) 種安裝方式，一種是落地安裝，一種是壁掛式安裝，一般都是按照就近的原則布置在停車位的末端 [1]。
4 定性負荷等級
地下車庫充電樁荷載等級的劃分可參照我國《車庫建築設計規範》的相關(guan) 規定進行來進行負荷等級的定性。如目標項目是大型或特大型車庫，應該按照一級負荷供電的標準進行供電；如為(wei) 中型車庫，那麽(me) 供電方式應當高於(yu) 二級負荷供電；如果是小型車庫，則應采用三級負荷供電。建築物的電力負荷等級必須高於(yu) 附屬車庫的供電負荷等級，這樣才能在保證供電能力的同時也保證相應的電力資源得到有效的使用。
5 設計供配電係統
5.1 確定好電流和電壓的規格
在選擇的輸出電流類型為(wei) 非車載充電機的額定輸出電流的時候，應當按照我國的《電動汽車充電樁設計規範》的相關(guan) 要求來進行設計和施工，其具體(ti) 規定如下 ：大充電電流的確定應當以充電的可靠性和安全性為(wei) 基礎，以充電速度和設備的性價(jia) 比為(wei) 二參考，同時參考電動汽車動力電池來進行相應的設計和製定。對於(yu) 充電機而言，其直流額定電流應選用10A、20A、50A、100A 的直流額定電流。充電器的直流電壓選擇範圍應當在150~350 V、300~500 V、450~700 V 以上幾種範圍中選擇。根據我國《電動汽車充電樁設計規範》的 中的具體(ti) 規定 ：220 V 交流電壓為(wei) 交流充電樁供電的標準，其額定電流應該在32A 以下 [2]。220 V/380 V 為(wei) 交流充電樁的供電水平，380 V 則屬於(yu) 直流充電樁的供電水平。
5.2 確定充電樁的電源電壓
根據設計規範的相關(guan) 具體(ti) 規定可以得到 ：充電站在供電過程應當選擇相應的中壓線路，在使用50 kVA 以下容量的的變壓器或100 kW 以下的用電裝置時，在供電過程中好是選擇低壓線路來進行供電。
5.3 安裝交流充電樁的相關(guan) 電氣要求
交流充電樁的安裝要考慮到充電的方便程度來進行充電器位置的設置和安裝，並盡在選擇位置的過程中可能縮短充電器的輸出電纜。配電係統需要與(yu) 接線端子連接，並在這一過程中要將空氣開關(guan) 安裝在電源側(ce) 。充電機的保護接地端子在接地過程中必須要確保其可靠性。在安裝充電機時，應垂直安裝在垂直於(yu) 地平麵的垂直麵上，並確保兩(liang) 個(ge) 方向的位置不會(hui) 存在超過5°的位置偏差。
5.4 選擇配電線纜
電力電纜的選擇一定要合乎相應的使用環境，在中壓線路中，應當選用銅芯交聯聚乙烯絕緣類的電纜材料，若為(wei) 低壓線路，既可以使用銅芯交聯聚乙烯絕緣電力線纜同時也可 以選用銅芯聚氯乙烯絕緣類的電力電纜。對於(yu) 低壓三相的回 路而言，可選用五芯電纜，若是單相回路，則選用對應的三芯電纜，且相線截麵應當和電纜的中性線截麵保持相同。在對充電站的電源進線進線篩選時，應當選擇安全性能較好的 電纜保護管以及阻燃電纜 [3]。
5.5 充電樁技術參數
充電樁相關(guan) 的技術參數可參考下圖(表1)。
6 充電設施的消防安全
在我國城市地下車庫同時停放燃料汽車、燃氣汽車和電動汽車的情況下，會(hui) 產(chan) 生許多新出現的消防措施不到位的問題，例如通常情況下這些車輛在停車過程中沒有防火隔間。而這時再將充電樁係統設置在對應的停車區域，便很容易出現消防安全上的一係列問題。這些停放的車輛可能有著漏氣或漏油的自身質量問題，在發生靜電火花的情況下很容易引發火災。如果電纜敷設不當，充電過程中產(chan) 生了短路事故，則也同樣會(hui) 引起電弧火災。因此根據相關(guan) 消防安全規定，充電設施和以上三種車輛不得同時放置在同一地下車庫的防火區域。 對於(yu) 這些問題，可以用如下幾種方式來解決(jue) ：合理選擇充電設施和電氣設備，滿足充電負荷要求，充電樁設施必須符合國家相應的標準。要建立充電設施，先要確保這些充電設備能夠安全運行並方便使用。充電電源不得顛簸或切斷，好使用阻燃銅芯作為(wei) 電纜和電線。在條件允許的情況下，地下車庫可設置必要的防火隔間，使電動汽車的充電裝置集中放置，以區分哪些燃料汽車是燃氣汽車。根據防火的區域不同，檢查一些關(guan) 鍵的防火區域。為(wei) 保證我國地下車庫電動汽車充電設施的安全運行，國家應盡快出台相關(guan) 法規和標準，從(cong) 規章製度上來避免火災安全問題的發生。
7安科瑞限流式保護器的介紹與(yu) 選型
7.1限流式保護器的設計
電氣防火限流式保護器可有效克服傳(chuan) 統斷路器、空氣開關(guan) 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(chan) 生的電弧火花大，以及使用壽命短等當弊端，發生短路故障時，能以微秒級速度快速限製短路電流以實現滅弧保護，從(cong) 而能顯著減少電氣火災事故，保障使用場所人員和財產(chan) 的安全。
安科瑞ASCP200-1電氣防火限流式保護器的主要元件是固態開關(guan) ，不同於(yu) 傳(chuan) 統家用的空氣開關(guan) (微斷)。我們(men) 知道，傳(chuan) 統空氣開關(guan) 的斷開是一種機械運動過程，分斷時間需要幾十毫秒(一般30～50ms)，帶負載斷開時通常伴隨有電弧的產(chan) 生。而固態開關(guan) 的斷開則是依靠半導體(ti) 內(nei) 部的載流子運動實現，分斷時間微秒級，速度快，無電弧產(chan) 生。
如圖1所示，當發生短路故障時，傳(chuan) 統空氣開關(guan) 在電流升至C點時才能動作，且無法瞬時切斷電流，而固態開關(guan) 則可以在電流升至B點時即瞬間切斷短路電流。
圖1短路故障前後電流與(yu) 時間關(guan) 係圖
從(cong) 流過電阻的電流熱量公式Q=I2Rt，可以很容易看出，傳(chuan) 統空氣開關(guan) 與(yu) 固態開關(guan) 在短路時所釋放的能量差別可以達到數千倍之多。因此當裝配限流式保護器的回路發生短路故障時，就可以避免電弧的產(chan) 生，從(cong) 而有效降低了電氣火災。
7.2 ASCP200-1功能特點
ASCP200-1型電氣防火限流式保護器是單相限流式保護器，較大額定電流為(wei) 63A。主要功能如下:
A)短路保護功能，線路發生短路故障時，能在150微秒內(nei) 實現快速限流保護；
B)過載保護功能，線路持續過載時，保護器限流保護；
C)表內(nei) 超溫保護功能，保護器內(nei) 部器件工作溫度過高時，保護器限流保護；
D)過/欠壓保護功能，線路欠壓或過壓時，保護器告警或限流保護(可設)；
E)電纜溫度監測功能，被測線纜溫度超過報警設定值時，保護器告警或限流保護(可設)；
F)漏電流監測功能，線路漏電超過報警設定值時，保護器告警或限流保護(可設)；
G)通訊功能，保護器配置1路RS485接口，1路2G無線通訊，可以將數據發送到安科瑞Acrel-6000安全雲(yun) 平台，或三方監控軟件或平台，從(cong) 而實現遠程監控。
7.3 ASCP200-1技術參數
7.4應用方案圖示
ASCP200-1型電氣防火限流式保護器建議安裝在入戶開關(guan) 下端，額定電流值根據入戶開關(guan) 的具體(ti) 規格進行設置，典型應用示意圖如圖2所示：
圖2 ASCP200-1家用防火解決(jue) 方案安裝示意圖
7.5使用注意事項
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(yu) 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(wei) 32A時，應將限流式保護器的額定電流設置為(wei) 32A。為(wei) 保障限流式保護器的正常使用，嚴(yan) 禁將其使用於(yu) 與(yu) 其前端斷路器的額定電流不匹配的配電線路中。
ASCP200係列采用限流式保護器采用壁掛式安裝，可以掛牆安裝，也可以安裝在箱體(ti) 內(nei) ，應確保安裝場所無滴水、腐蝕性化學氣體(ti) 和沉澱物質，並注意環境溫度和通風散熱。
為(wei) 確保可靠連接，接線時應按接線圖進行，同時為(wei) 了防止接頭處接觸電阻過大而導致部過熱，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形冷壓頭壓接後，再插入保護器相應端子上並將螺釘擰緊壓實。
保護器內(nei) 部帶有交流電，嚴(yan) 禁非專(zhuan) 業(ye) 人士擅自打開產(chan) 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，保護器仍處於(yu) 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，並排除故障後，長按保護器的複位按鍵約2秒鍾，使保護器恢複正常運行時。
當保護器因超溫而發生限流保護時，則可能是因為(wei) 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後，再長按複位鍵，使保護器複位，恢複正常運行。
8 結語
隨著我國經濟建設的不斷加強，我國經濟已經到達了經濟轉型的關(guan) 鍵期，如何才能實現合理的經濟結構轉型，發展環境友好型綠色經濟，走可持續發展道路，是我們(men) 所有參與(yu) 社會(hui) 建設的工作人員都需要考慮的。未來，我國在能源使用 上的發展方向一定是以綠色、環保為(wei) 主基調的發展方向。隨著我國國民環保意識的不斷增加以及在政策的積極引導下，綠色的新能源汽車將會(hui) 隨著配套的充電係統完善越來越受到市場大眾(zhong) 的歡迎，因此我國電動汽車的發展有著極為(wei) 廣闊的前景，為(wei) 此相關(guan) 工作人員要對地下車庫中的配套電動汽車的充電設施進行科學合理的設計，以確保地下車庫的充電效率和充電安全，避免消防問題的發生。
參考文獻
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[3] 劉 欣 . 地下車庫充電設施電氣設計及其安全問題
[4]安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) ，2020.06版.
作者簡介：簡婷，女，韦德1946网址，主要從(cong) 事電氣防火限流式保護器的研發與(yu) 應用
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