0.引言

隨著新能源汽車的普及，其充電設(shè)施的安全問題也逐漸凸顯。充電樁是新能源汽車的重要配套設(shè)施，一旦發(fā)生火災(zāi)，不僅會(huì)造成財(cái)產(chǎn)損失，還可能對(duì)人員生命安全構(gòu)成威脅。因此，對(duì)新能源汽車充電樁火災(zāi)處置技戰(zhàn)術(shù)進(jìn)行研究，對(duì)于保障公共安全和推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展具有重要意義。本文旨在探討新能源汽車充電樁火災(zāi)處置的技戰(zhàn)術(shù)問題，通過分析火災(zāi)原因、燃燒特性、滅火方法等方面，提出針對(duì)性的處置策略和措施。

1.行業(yè)發(fā)展背景

我國(guó)的能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是“富煤貧油"，且光伏、水力、風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)完善，基礎(chǔ)較好，相比于傳統(tǒng)的化石能源，無論是從能源安全的角度，還是在減少碳排放的國(guó)際背景下，都更適宜發(fā)展以電力為核心的新能源產(chǎn)業(yè)。新能源產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，新能源汽車保有量不斷攀升，充電樁作為電網(wǎng)至用戶終端的接口，也隨之，呈高速建設(shè)狀態(tài)。

然而充電樁規(guī)模、數(shù)量的飛速發(fā)展帶來了一系列火災(zāi)隱患，充電設(shè)施火災(zāi)數(shù)量頻發(fā)，個(gè)別還造成較嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失和社會(huì)影響。2022年國(guó)家發(fā)展改革委等部門出臺(tái)了《關(guān)于進(jìn)一步提升電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)保障能力的實(shí)施意見》，其中明確提出“強(qiáng)化汽車、電池和充電設(shè)施生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量安全責(zé)任，嚴(yán)格建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理單位建設(shè)安裝安全把關(guān)"“建立火災(zāi)事故調(diào)查處理、溯源機(jī)制，鼓勵(lì)相關(guān)安全責(zé)任保險(xiǎn)推廣應(yīng)用"，進(jìn)一步壓實(shí)了充電樁廠家、使用單位的消防安全責(zé)任，并探索實(shí)行火災(zāi)事故溯源機(jī)制。

2.充電樁類型分析

充電基礎(chǔ)設(shè)施即充電樁可根據(jù)其充電模式、規(guī)模、安裝地點(diǎn)的防護(hù)等級(jí)進(jìn)行分類，其火災(zāi)危險(xiǎn)性也各不相同。

2.1充電模式分類

1）交流充電樁

交流充電樁即輸出交流電為電動(dòng)汽車進(jìn)行充電，一般安裝在固定場(chǎng)所，與電網(wǎng)相連，為電動(dòng)汽車車載充電設(shè)備提供可控制的單向交流電源或三相交流電源的供電。由于電流的限制，交流充電樁不能直接為汽車電池充電，要通過連接電動(dòng)汽車車載充電設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)換。由于車載充電設(shè)備功率較?。ㄒ话銥?kW、10kW、15kW等），交流充電速度較慢，一般需要6~10h才能充滿。

2）直流充電樁

直流充電樁即內(nèi)置了交流直流轉(zhuǎn)換裝置的充電樁，與電網(wǎng)相連，體積較大，一般集中固定安裝。直流充電樁可直接為電動(dòng)汽車的電池充電，采用三相四線制或三相三線制供電，輸出的電壓和電流可調(diào)范圍大，直接輸出大功率直流電為電動(dòng)汽車電池充電，功率較大（一般大于120kW），1~2h即可為電動(dòng)汽車充滿電。

3）安全性能差別

對(duì)于交流充電，充電功率較小，對(duì)電池的損耗也相應(yīng)較小，同時(shí)會(huì)在即將充滿電時(shí)給電池組各單個(gè)電池進(jìn)行電量均衡，保證每個(gè)電池電量都是滿電，對(duì)保護(hù)電池和延長(zhǎng)電池壽命有一定的好處；對(duì)于直流充電，充電功率大，充電速度快，過快的充電速度會(huì)導(dǎo)致電池組內(nèi)電量不平衡，對(duì)單節(jié)電池的刺激和沖擊也較大，若無進(jìn)一步平衡電量的技術(shù)措施，長(zhǎng)期使用會(huì)有熱失衡的風(fēng)險(xiǎn)，容易發(fā)生泄露、火災(zāi)、爆炸事故。

2.2充電樁規(guī)模分類

根據(jù)充電區(qū)域的規(guī)模、數(shù)量以及安裝管理方式，可將充電區(qū)域分為集中建設(shè)的充電站和獨(dú)立充電樁兩類。

充電站一般按照《電動(dòng)汽車充電站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50966—2014）標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)，規(guī)劃合理，且遠(yuǎn)離重點(diǎn)單位，具有較完善的固定消防設(shè)施和配套管理制度，一般安排專人進(jìn)行運(yùn)營(yíng)管理，并在政府部門有備案、接受定期檢查。

獨(dú)立充電樁一般設(shè)立在公共建筑或居民住宅的地下車庫(kù)中，主要為個(gè)人使用的電動(dòng)車進(jìn)行供能充電，依照個(gè)人申請(qǐng)—物業(yè)、電力部門審批—報(bào)請(qǐng)安裝的程序進(jìn)行設(shè)置。單個(gè)充電樁自發(fā)性的火災(zāi)危險(xiǎn)性不高，主要風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)在于車主未按規(guī)程操作以及相關(guān)的防護(hù)措施、配套設(shè)施不完善，另外設(shè)施有被外力破壞的風(fēng)險(xiǎn)。

2.3安裝地點(diǎn)分類

根據(jù)安裝地點(diǎn)的不同，充電樁可以分為室外充電樁和室內(nèi)充電樁兩類。對(duì)于室外充電樁，由于需要面臨較惡劣的露天環(huán)境和天氣影響，需要在設(shè)計(jì)、安裝時(shí)注意絕緣性防護(hù)，同時(shí)提高防雷避雷等級(jí)以及相應(yīng)的安全防護(hù)等級(jí)。室內(nèi)充電樁為節(jié)約空間，一般采用壁掛式安裝，如若發(fā)生火災(zāi)，可操作空間較小，容易引發(fā)鄰近車輛著火。

3.充電樁火災(zāi)處置技戰(zhàn)術(shù)研究

充電樁火災(zāi)多發(fā)生于新能源汽車充電使用過程中，盡管電動(dòng)汽車起火的原因很復(fù)雜，但其中一個(gè)主要原因是鋰電池自燃。研究此類火災(zāi)處置應(yīng)同時(shí)考慮帶電設(shè)施和電動(dòng)汽車兩種火災(zāi)場(chǎng)景。

3.1國(guó)外對(duì)鋰電池及帶電火災(zāi)滅火劑的研究

美國(guó)聯(lián)邦航空管理局（FederalAviationAdministration，F(xiàn)AA）開展了處置鋰電池帶電火災(zāi)用滅火劑有效性篩選實(shí)驗(yàn)，并通過火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)和滅火降溫效果實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)了它們的有效性。結(jié)果表明，水基滅火劑具有良好的降溫效果。隨著滅火劑的用量增加，降溫效果更為顯著。即使是小用量的水基滅火劑對(duì)冷卻效果的影響也有顯著意義。但非水基滅火劑的降溫效果并不明顯，隨著滅火劑的用量增加、冷卻能力變化不大。水基滅火劑的冷卻能力由大至小依次為AF-31、AF-21、A-B-D和Novec123。

在對(duì)滅火劑冷卻效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，美國(guó)聯(lián)邦航空局開展了新能源汽車鋰電池火災(zāi)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)采用18650型鋰離子電池（電池容量為2600mA·h）。實(shí)驗(yàn)在管式加熱器中進(jìn)行，當(dāng)?shù)谝粔K電池被加熱至100℃時(shí)，使用己烷加熱器。當(dāng)電池內(nèi)部發(fā)生熱失衡，開始燃燒后，使用不同種類的滅火劑進(jìn)行滅火。滅火結(jié)束后，加熱器關(guān)閉，記錄了大約20min的滅火過程。結(jié)果表明，鋰電池的所有熱失控都是在沒有引火源的情況下發(fā)生并蔓延的，只有500mL的液體滅火劑才能有效抑制鋰離子電池火災(zāi)的擴(kuò)散，非液體滅火劑對(duì)鋰離子電池火災(zāi)蔓延沒有控制作用。

3.2國(guó)內(nèi)對(duì)鋰電池及帶電火災(zāi)滅火劑的研究

為了降低新能源汽車火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)，中國(guó)船級(jí)社武漢研究所[4]開展了鋰電池滅火劑滅火效果的研究，分析了二氧化碳、干粉和七氟丙烷的滅火效果，滅火時(shí)間、再燃率和煙氣效果三個(gè)方面進(jìn)行了綜合研究。二氧化碳滅火劑的滅火效果不佳，導(dǎo)致火災(zāi)復(fù)燃。干粉滅火劑對(duì)鋰電池帶電火災(zāi)的抑制效果很小，甚至?xí)l(fā)二次爆炸。對(duì)電池滅火效果*佳的是七氟丙烷。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)[5]開展了干粉、二氧化碳等滅火劑的滅火有效性研究。發(fā)現(xiàn)七氟丙烷具有良好的效果，但也出現(xiàn)了火災(zāi)復(fù)燃的情況。

應(yīng)急管理部天津消防研究所用干粉、二氧化碳和水成膜泡沫滅火劑及細(xì)水霧技術(shù)進(jìn)行滅火效果測(cè)試。結(jié)果表明二氧化碳、干粉、3%水成膜泡沫可撲滅18650型鋰離子電池的明火。但由于鋰離子電池的熱失控，會(huì)持續(xù)釋放熱量、可燃?xì)怏w和氧氣。上述幾種滅火劑均不能完*撲滅火災(zāi)。全部出現(xiàn)了復(fù)燃的現(xiàn)象。隨著滅火劑冷卻能力的提高，復(fù)燃出現(xiàn)的時(shí)間延長(zhǎng)。

3.3充電樁火災(zāi)處置流程

1）接警調(diào)度。指揮中心接警后，按照事故等級(jí)就近調(diào)派力量趕赴現(xiàn)場(chǎng)。指揮中心值班作戰(zhàn)助理、安全助理查閱發(fā)生事故充電樁（站）規(guī)模、型號(hào)，將相關(guān)安全注意事項(xiàng)實(shí)時(shí)通報(bào)給現(xiàn)場(chǎng)指揮員。同時(shí)調(diào)集電力、環(huán)保、公安、氣象等聯(lián)動(dòng)部門協(xié)同進(jìn)行處置。出警力量應(yīng)攜帶電絕緣裝具、絕緣剪斷鉗、漏電探測(cè)儀、測(cè)溫儀、可燃?xì)怏w探測(cè)儀以及破拆裝備。出警的車輛編成應(yīng)包括大容量水罐消防車和搶險(xiǎn)救援消防車。

2）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估?，F(xiàn)場(chǎng)指揮員在采取處置措施前應(yīng)查明充電樁起火部位基本情況以及被困人員情況。查明火勢(shì)對(duì)周邊車輛、建筑、人員的威脅情況。查明火災(zāi)地點(diǎn)附近危險(xiǎn)源情況。判斷發(fā)生事故充電樁、車輛電路系統(tǒng)受損情況以及現(xiàn)場(chǎng)是否切斷電源。遇有突發(fā)情況導(dǎo)致事故擴(kuò)大或被困人員增加，應(yīng)及時(shí)報(bào)告指揮中心請(qǐng)求增援。

3）現(xiàn)場(chǎng)管控。依照事故發(fā)生等級(jí)以及氣象情況劃分警戒區(qū)域，疏散無關(guān)人員。利用可燃?xì)怏w探測(cè)儀和測(cè)溫儀實(shí)時(shí)監(jiān)控風(fēng)險(xiǎn)，適時(shí)調(diào)整警戒范圍。

4）安全防護(hù)。現(xiàn)場(chǎng)處置人員應(yīng)著全套個(gè)人防護(hù)裝備，佩戴空氣呼吸器，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)帶電情況使用絕緣裝備。

5）處置措施。對(duì)有人員被困的情況，應(yīng)果斷堅(jiān)持“救人第一，科學(xué)施救"原則，快速救人，并同步開展滅火、破拆、排煙措施。無法實(shí)施斷電操作時(shí)，應(yīng)使用噴霧水或接地使用直流水進(jìn)行冷卻降溫。有條件的應(yīng)同步開啟氣體或干粉滅火裝置。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，判斷是否采用吊升、穩(wěn)固措施。充電樁高壓供電源附近一般有保護(hù)性構(gòu)件，發(fā)生火災(zāi)時(shí)難以直達(dá)火點(diǎn)，應(yīng)使用大量的水對(duì)構(gòu)件外部進(jìn)行降溫操作。

在明火撲滅后，應(yīng)持續(xù)使用大流量直流水進(jìn)行降溫，直至帶電設(shè)施降至安全溫度。

4.限流式保護(hù)器在電氣防火中的應(yīng)用

4.1限流式保護(hù)器的設(shè)計(jì)

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(zhǎng)、短路時(shí)產(chǎn)生的電弧火花大，以及使用壽命短等當(dāng)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。

安科瑞ASCP200-1和ASCP300系列電氣防火限流式保護(hù)器。

ASCP200-1電氣防火限流式保護(hù)器的主要元件是固態(tài)開關(guān)，不同于傳統(tǒng)家用的空氣開關(guān)（微斷）。我們知道，傳統(tǒng)空氣開關(guān)的斷開是一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程，分?jǐn)鄷r(shí)間需要幾十毫秒(一般30～50ms)，帶負(fù)載斷開時(shí)通常伴隨有電弧的產(chǎn)生。而固態(tài)開關(guān)的斷開則是依靠半導(dǎo)體內(nèi)部的載流子運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，分?jǐn)鄷r(shí)間微秒級(jí)，速度快，無電弧產(chǎn)生。

如圖11所示，當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，傳統(tǒng)空氣開關(guān)在電流升至C點(diǎn)時(shí)才能動(dòng)作，且無法瞬時(shí)切斷電流，而固態(tài)開關(guān)則可以在電流升至B點(diǎn)時(shí)即瞬間切斷短路電流。

圖11短路故障前后電流與時(shí)間關(guān)系圖

從流過電阻的電流熱量公式Q=I2Rt，可以很容易看出，傳統(tǒng)空氣開關(guān)與固態(tài)開關(guān)在短路時(shí)所釋放的能量差別可以達(dá)到數(shù)千倍之多。因此當(dāng)裝配限流式保護(hù)器的回路發(fā)生短路故障時(shí)，就可以避免電弧的產(chǎn)生，從而有效降低了電氣火災(zāi)。

ASCP300系列電氣防火限流式保護(hù)器是三相限流式保護(hù)器，*大額定電流為125A?？蓱?yīng)用于電動(dòng)車充電站的線路保護(hù)。

4.2ASCP200-1功能特點(diǎn)

A）短路保護(hù)功能，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)；

B）過載保護(hù)功能，線路持續(xù)過載時(shí)，保護(hù)器限流保護(hù)；

C）表內(nèi)超溫保護(hù)功能，保護(hù)器內(nèi)部器件工作溫度過高時(shí)，保護(hù)器限流保護(hù)；

D）過/欠壓保護(hù)功能，線路欠壓或過壓時(shí)，保護(hù)器告警或限流保護(hù)（可設(shè)）；

E）電纜溫度監(jiān)測(cè)功能，被測(cè)線纜溫度超過報(bào)警設(shè)定值時(shí)，保護(hù)器告警或限流保護(hù)（可設(shè)）；

F）漏電流監(jiān)測(cè)功能，線路漏電超過報(bào)警設(shè)定值時(shí)，保護(hù)器告警或限流保護(hù)（可設(shè)）；

G）通訊功能，保護(hù)器配置1路RS485接口，1路2G無線通訊，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到安科瑞Acrel-6000安全云平臺(tái)，或第三方監(jiān)控軟件或平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

4.3ASCP200-1技術(shù)參數(shù)

4.4應(yīng)用方案

ASCP200-1型電氣防火限流式保護(hù)器建議安裝在入戶開關(guān)下端，額定電流值根據(jù)入戶開關(guān)的具體規(guī)格進(jìn)行設(shè)置。

4.5ASCP300功能特點(diǎn)

A）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)。

B）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)。

C）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)。

D）過欠壓保護(hù)功能。當(dāng)保護(hù)器檢測(cè)到線路電壓欠壓或過壓時(shí)，保護(hù)器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，可預(yù)先設(shè)置是否啟動(dòng)限流保護(hù)。

E）配電線纜溫度監(jiān)測(cè)功能。當(dāng)被監(jiān)測(cè)線纜溫度超過報(bào)警設(shè)定值時(shí)，保護(hù)器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，可預(yù)先設(shè)置是否啟動(dòng)限流保護(hù)。

F）斷相保護(hù)功能。當(dāng)保護(hù)器檢測(cè)到線路斷相時(shí)，保護(hù)器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，啟動(dòng)限流保護(hù)。

G）漏電流監(jiān)測(cè)功能。當(dāng)被監(jiān)測(cè)的線路漏電超過報(bào)警設(shè)定值時(shí)，保護(hù)器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，可預(yù)先設(shè)置是否啟動(dòng)限流保護(hù)。

H）通訊功能。保護(hù)器具有1路RS485接口，可以將數(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)，或第三方監(jiān)控軟件或平臺(tái)。

4.6ASCP300技術(shù)參數(shù)

4.7使用注意事項(xiàng)

在選用限流式保護(hù)器時(shí)，限流式保護(hù)器的設(shè)定的額定電流應(yīng)該與其前一級(jí)的斷路器的額定電流保持一致。例如，當(dāng)限流式保護(hù)器輸入端斷路器的額定電流為32A時(shí)，應(yīng)將限流式保護(hù)器的額定電流設(shè)置為32A。為保障限流式保護(hù)器的正常使用，嚴(yán)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(hù)器采用壁掛式安裝，可以掛墻安裝，也可以安裝在箱體內(nèi)，應(yīng)確保安裝場(chǎng)所無滴水、腐蝕性化學(xué)氣體和沉淀物質(zhì)，并注意環(huán)境溫度和通風(fēng)散熱。

為確?？煽窟B接，接線時(shí)應(yīng)按接線圖進(jìn)行，同時(shí)為了防止接頭處接觸電阻過大而導(dǎo)致局部過熱，也避免因接觸不良而導(dǎo)致保護(hù)器工作不正常，線頭應(yīng)采用合適大小的U形冷壓頭壓接后，再插入保護(hù)器相應(yīng)端子上并將螺釘擰緊壓實(shí)。

保護(hù)器內(nèi)部帶有交流電，嚴(yán)禁非專業(yè)人士擅自打開產(chǎn)品外殼。保護(hù)器在使用期間，若被保護(hù)線路發(fā)生短路或過載故障而被限流保護(hù)時(shí)，保護(hù)器仍處于帶電狀態(tài)，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(zhǎng)按保護(hù)器的復(fù)位按鍵約2秒鐘，使保護(hù)器恢復(fù)正常運(yùn)行時(shí)。

當(dāng)保護(hù)器因超溫而發(fā)生限流保護(hù)時(shí)，則可能是因?yàn)樨?fù)載電流過大，環(huán)境溫度過高或通風(fēng)散熱不良等原因?qū)е拢赏ㄟ^加強(qiáng)通風(fēng)等措施，等保護(hù)器溫度降下來后，再長(zhǎng)按復(fù)位鍵，使保護(hù)器復(fù)位，恢復(fù)正常運(yùn)行。

5.結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前新能源充電設(shè)施行業(yè)在我國(guó)呈暴發(fā)式發(fā)展，相應(yīng)領(lǐng)域的滅火救援技戰(zhàn)術(shù)研究也應(yīng)當(dāng)作為長(zhǎng)期課題持續(xù)下去。結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究，筆者認(rèn)為，充電樁火災(zāi)處置的技戰(zhàn)術(shù)應(yīng)當(dāng)結(jié)合帶電火災(zāi)撲救和破拆搶險(xiǎn)救援兩部分內(nèi)容，根據(jù)災(zāi)情類型開發(fā)研制專用的器材裝備與戰(zhàn)術(shù)方法，如大面積輕質(zhì)滅火毯、阻斷滅火劑等。做到技戰(zhàn)結(jié)合，才能快速有效地控制災(zāi)情，保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

參考文獻(xiàn)

[1]徐權(quán),張煜.新能源汽車火災(zāi)處置對(duì)策研究[J].中國(guó)應(yīng)急救援,2022(1):54-57.

[2]陸時(shí)正.電動(dòng)汽車火災(zāi)特性及滅火技術(shù)研究[J].消防界(電子版),2022,8(15):28-30.

[3]付沛松,國(guó)家消防救援局昆明訓(xùn)練總隊(duì).新能源汽車充電樁火災(zāi)處置技戰(zhàn)術(shù)研究.

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