【案例分析】淺談限流式保護器在充電樁中的應(yīng)用分析

2023-08-21 10:08:03 來源：安科瑞顧強

【摘要】隨著電動汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，電動汽車充電設(shè)施的使用會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)銷分別完成萬輛和260萬輛,同比均增長倍,市場滲透率達%。因此，電動汽車的安全性問題不容忽視，更應(yīng)該貫穿整個充電過程的每個環(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】電動汽車；充電；安全

概述

【資料圖】

近年來，電動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)濟收益狀態(tài)仍不容樂觀，電動汽車傳導(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、財力，各環(huán)節(jié)企業(yè)的壓力都會進一步加大。基于這一點考慮，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)件成本和工藝標準從而降低出售價格來換取廣泛銷量和鋪設(shè)率的做法。國內(nèi)市場呈現(xiàn)魚龍混雜的狀況，同時產(chǎn)業(yè)存在標準不統(tǒng)一，認證難度高等多方面問題。

1.電動汽車充電產(chǎn)品安全風(fēng)險源解析

針對國內(nèi)多起電動汽車充電設(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，對風(fēng)險源進行分析，除了因系統(tǒng)和設(shè)備安裝不當或維護不及時引起的安全風(fēng)險外，主要涉及產(chǎn)品本身質(zhì)量問題的安全風(fēng)險點包括以下幾方面:

（1）漏電風(fēng)險:①防電擊保護存在缺陷，存在接觸電流超標現(xiàn)象，普遍問題是產(chǎn)品保護接地導(dǎo)體規(guī)格偏小、保護接地連接電阻偏大等情況。②未配備剩余電流保護器，或剩余電流保護器類型選用不當，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)品將無法有效及時的切斷電源，易導(dǎo)致人員觸電事故。③產(chǎn)品保護接地導(dǎo)體連續(xù)性持續(xù)監(jiān)測功能缺失，部分產(chǎn)品存在因接地連接點螺絲銹蝕松動或接地導(dǎo)體斷路異常，產(chǎn)品雖然仍能正常工作，但此時若出現(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。④設(shè)備不具備絕緣偵測功能和接地連續(xù)性偵測功能。

（2）短路風(fēng)險:①絕緣電阻較小，絕緣性能下降，可能導(dǎo)致相線對地短路或設(shè)備對地短路可能，嚴重時將存在火災(zāi)隱患。②過流保護功能失效，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。

（3）著火風(fēng)險:①過載保護裝置規(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)過載保護裝置動作限值時，整個充電回路含充電電纜、連接點將存在過熱、甚至引起火災(zāi)的危險，起不到保護作用。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)備和電動汽車兩套系統(tǒng)均應(yīng)配置監(jiān)測溫度和過溫保護的功能。

（4）綜合風(fēng)險:①外殼防護等級(IP)低于標準規(guī)定要求 (如:室內(nèi)IP32，室外IP54)，尤其是室外場景應(yīng)用的情況，因產(chǎn)品實際達不到IP54 要求，經(jīng)過日曬雨淋，內(nèi)部元器件發(fā)生進水、生銹、灰塵集聚等現(xiàn)象，可能引發(fā)電擊保護功能和絕緣性能下降，*終導(dǎo)致漏電、短路等一系列安全風(fēng)險。②接觸器發(fā)生觸頭粘連而造成機器的失控，嚴重時甚至?xí)l(fā)機械事故和人身傷害。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，同時直流充電機可能發(fā)生拉弧現(xiàn)象，從而引發(fā)著火風(fēng)險。④用于急停的按鈕失靈，也會損壞設(shè)備甚至發(fā)生人身傷害事故。⑤通訊故障導(dǎo)致充電機未能及時停止充電，會造成設(shè)備損壞甚至造成人身傷害。

（5）其他風(fēng)險:啟動充電的時候，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.電動汽車充電保護措施

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

3.產(chǎn)品簡介

電氣防火限流式保護器可有效克服傳統(tǒng)斷路器、空氣開關(guān)和監(jiān)控設(shè)備存在的短路電流大、切斷短路電流時間長、短路時產(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，能以微秒級速度快速限制短路電流以實現(xiàn)滅弧保護，從而能顯著減少電氣火災(zāi)事故，保障使用場所人員和財產(chǎn)的安全。

ASCP300-63B電氣防火限流式保護器是三相限流式保護器，*大額定電流為63A。可廣泛應(yīng)用于學(xué)校、醫(yī)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(fā)市場、集貿(mào)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。

（1）功能特點

短路保護功能。保護器實時監(jiān)測用電線路電流，當線路發(fā)生短路故障時，能在150微秒內(nèi)實現(xiàn)快速限流保護，并發(fā)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(xù)時間超過動作時間（3~60秒可設(shè)）時，保護器啟動限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。

表內(nèi)超溫保護功能。當保護器內(nèi)部器件工作溫度過高時，保護器實施超溫限流保護，并發(fā)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(fā)出聲光報警信號，可預(yù)先設(shè)置是否啟動限流保護。

配電線纜溫度監(jiān)測功能。當被監(jiān)測線纜溫度超過報警設(shè)定值時，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預(yù)先設(shè)置是否啟動限流保護。

斷相保護功能。當保護器檢測到線路斷相時，保護器發(fā)出聲光報警信號，啟動限流保護。

漏電流監(jiān)測功能。當被監(jiān)測的線路漏電超過報警設(shè)定值時，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預(yù)先設(shè)置是否啟動限流保護。

保護器具有1路RS485接口。可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。監(jiān)控后臺可以是安科瑞Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控主機，也可以是安科瑞Acrel-6000安全用電管理云平臺，或第三方監(jiān)控軟件或平臺。

（2）應(yīng)用案例

（3）產(chǎn)品外觀

4.結(jié)語

ASCP系列電氣防火限流式保護器是安科瑞專門為了保護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、切斷短路電流時間長、短路時產(chǎn)生的電弧火花大，以及使用壽命短等弊端，當發(fā)生短路故障時，能以微秒級速度快速限制短路電流以實現(xiàn)滅弧保護，從而能顯著減少電氣火災(zāi)事故，保障使用場所人員和財產(chǎn)的安全。

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