新能源电动车地下充电灭火救援探讨
摘要:地下建筑内充电站的充电桩设置较为集中,停车间距较小,车辆一旦起火,扑灭或堵截火势难度大,一车自燃,周车俱焚较为常见。本文首先分析了地下充电站工作原理,对充电站火灾的特点与风险分析,最后重点对处置充电站火灾的灭火救援进行探讨
关键词:新能源电动车充电站灭火救援
随着经济发展和我国居民收入大幅增加,汽车已进千家万户。传统燃油汽车引起的能源消耗及环境污染也日益显现,电动汽车的出现缓解了能源问题与交通负担,减少了环境污染、优化了能源结构、促进了节能减排。然而充电服务供需失衡导致近年来国家对充电站建设给予了极大的政策倾斜,充电站的数量与规模与日俱增,随之产生的电动汽车在充电站充电时引发的车辆火灾也屡见不鲜。2021年4月16日北京福威斯光储系统发生爆炸事故,造成2名消防员牺牲,1名消防员受伤,电站内1名员工失联便是鲜活案例[1]。因此,研究充电站灭火对策成为了消防部门必须攻克的现实难题。
1、充电站工作原理简介
充电站是指由2台及以上电动汽车非车载充电机组成,可以为电动汽车充电,并能够在充电过程中对充电机、蓄电池进行状态监控的专门场所。
1.1城市充电站的构造。常见的城市充电站,主要由充电桩、充电机、充电终端、充电模块、充电设备、充电设施、充电箱变、充电总控箱等设备组成。
1.2充电站充工作原理。城市充电站通常为高压10kV或利用太阳能光储系统接入(特斯拉超级充电站),通过变压器转变为0.4kV电源,至充直流柜和交流柜,实现直流充电与交流充电。直流充电,俗称“快充”,固定安装在电动汽车外,与交流电网连接,可以为非车载电动汽车动力电池提供直流电源的供电装置。直流充电桩的输入电压采用三相四线制AC380V±15%(俗称接380V 电),频率50Hz,输出为可调直流电,直接为电动汽车的动力电池充电,一般车辆电池从0 到充满需要1-2 小时[2]。交流充电,俗称“慢充”,固定安装在电动汽车外、与交流电网连接,国标采用220V单相交流电,为电动汽车车载充电机(即固定安装在电动汽车上的充电机)提供交流电源的供电装置,一般车辆电池从0到充满需要5-8小时。
特斯拉回应失控事故1.3充电桩工作原理。充电时,首先将充电插入充电口,形成物理连接;连接后电子锁进行
上锁,辅助电源给BMS(电池管理系统)进行供电唤醒;然后BMS开始通过CAN线(控制器局域网络)与充电桩进行通讯握手,如果兼容的话,充电桩会告知BMS输入多大的电压和电流,BMS知晓后同样进行自检,具备充电条件后告知充电桩进行充电,充电桩根据BMS需求进线输出;充电过程中,会实施监控充电状态,有过温、过压、过流、绝缘等异常情况,会报故障并且停止充电。
2、充电站火灾的特点与风险分析
2.1极易发生触电。目前,消防救援站配备的漏电检测器材仅有漏电探测棒,其检测的对象只针对交流电,而新能源电动车内部电路系统以直流电为主,现场处置人员在面对此类事故极易出现检测盲区;充电站的模块电压为200V-750V,大幅超出了人体的安全电压36V,处置人员身体的某一部分或所使用的灭火器具,一旦接触未断电的充电设施,危险情况极易发生。
2.2爆炸危险性大。车辆充电时,电池内压过高或内部瞬间温升过快导致热失控是动力电池发生燃烧甚至爆炸的主要原因,尤其在车辆起火的发展阶段,储充电设备失控也会发生爆炸,灭火人员应保持安全距离。
2.4连锁反应叠加。密集停放的车辆,其中一辆起火后,猛烈的火势会迅速向周围车辆蔓延,引起连锁反应,逐车燃烧,在公共建筑的地下车库发生车辆火灾,还可能引起地上建筑起火的假象。
2.5处置耗时耗力。鉴于电动汽车锂电池的理化性质,根据研究表明,大量的直流水是锂电池火灾最好的灭火药剂。如一辆续航400公里的新能源车辆发生起火,消防用水量将超过100吨。新能源电池包多位于车辆底部,其防护壳的防水等级达到了IP67,使得消防员灭火降温的效率大大降低,火场供水需求成倍增加,作战用时远高于普通车辆火灾。
3、处置地下充电站火灾的对策措施
3.1现场火情侦察。一是察地下出入口烟雾浓度和流速,预判地下建筑内部充烟情况,辨别烟雾流动的方向以从而确定进攻入口位置;二是察建筑内部公共区域充烟情况,及时关闭通往地下车库防烟楼梯间的安全门,以免造成充烟面积不断扩大;三是询问知情人了解人员被困、出入口布局、燃烧车辆位置及数量,核实充电站总电源切断情况;四是利用消防控制室核实自动喷淋灭火系统、防排烟系统启动情况。