胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

摘要: 簡(jiǎn)要介紹了汽車(chē)電氣系統的功能和特點(diǎn), 對導致汽車(chē)電氣系統火災的原因進(jìn)行了剖析, 并有針對性地提出了技術(shù)防范措施。

關(guān)鍵詞: 汽車(chē); 電氣火災; 電氣線(xiàn)路

0引言

近幾年,隨著(zhù)我國社會(huì )經(jīng)濟的持續快速發(fā)展,以及道路交通的日新月異,汽車(chē)總量在不斷增加,同時(shí)由于電子工業(yè)的發(fā)展,汽車(chē)的電氣化程度也越來(lái)越高。目前,我國生產(chǎn)的部分汽車(chē)電氣設備的成本已占到整車(chē)成本的30%～35%,在一些豪華轎車(chē)上,電氣設備的成本已占到整車(chē)成本的50%以上。但是,有關(guān)資料顯示,在汽車(chē)運行過(guò)程中,電氣系統故障占整車(chē)故障的85%左右,而在所有汽車(chē)火災中,因電氣系統故障引起的火災占60%左右。因此,預防汽車(chē)電氣系統火災問(wèn)題值得社會(huì )各界高度關(guān)注

1汽車(chē)電氣系統的功能和特點(diǎn)

1.1汽車(chē)電氣系統的功能

汽車(chē)電氣系統按照功能可分為以下子系統:電源系統、啟動(dòng)系統、點(diǎn)火系統、儀表系統、信息顯示系統、照明與信號系統、空調系統及輔助電器系統。

1.1.1電源系統

電源系統主要由蓄電池、發(fā)電機和調節器組成。電源系統的功用是向整車(chē)用電設備提供電能。

1.1.2啟動(dòng)系統

現代汽車(chē)普遍采用電磁控制式啟動(dòng)系統,主要由啟動(dòng)機、啟動(dòng)繼電器和點(diǎn)火啟動(dòng)開(kāi)關(guān)組成。啟動(dòng)系統主要功用是啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機。

1.1.3點(diǎn)火系統

電子點(diǎn)火系統由點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、點(diǎn)火線(xiàn)圈、分電器、容電器、火花塞等組成。主要作用是把蓄電池或者發(fā)電機輸出的12V或24V經(jīng)過(guò)點(diǎn)火線(xiàn)圈變?yōu)楦邏弘?萬(wàn)V以上,然后由分電器送給火花塞,由火花塞兩極間放電點(diǎn)燃混合氣做功。

1.2汽車(chē)電氣系統的特點(diǎn)

1.2.1低壓

汽車(chē)電氣系統的標稱(chēng)電壓有12V和24V兩種,汽油發(fā)動(dòng)機普遍采用12V電系,柴油發(fā)動(dòng)機大多數采用24V電系。

1.2.2直流

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機依靠直流電力啟動(dòng)機啟動(dòng),啟動(dòng)機由蓄電池供電,而蓄電池使用直流電進(jìn)行充電,因此汽車(chē)電系為直流電系。

1.2.3單線(xiàn)制

電源到用電設備只用一根導線(xiàn)連接,并用汽車(chē)發(fā)動(dòng)機、底盤(pán)等金屬機體作為另一根公用導線(xiàn)。

1.2.4負極搭鐵

在單線(xiàn)制中,將電器設備的外殼與車(chē)體連接作為電路導電體的方法,稱(chēng)為“搭鐵"。將蓄電池的負極連接到車(chē)體上稱(chēng)為“負極搭鐵"。反之,將蓄電池的正極連接到車(chē)體上則稱(chēng)為“正極搭鐵"。根據中華人民共和國行業(yè)標準QC/T413—1999《汽車(chē)電氣設備基本技術(shù)條件》規定,汽車(chē)電氣系統統一規定為負極搭鐵。

因此,一般的汽車(chē)電路結構是:電源正極—開(kāi)關(guān)—用電設備—電源負極。正極與用電設備之間的連接導線(xiàn)叫電源線(xiàn),用電設備與負極之間的連接導線(xiàn)叫搭鐵線(xiàn)。

2汽車(chē)電氣火災原因分析

汽車(chē)電氣火災通常指汽車(chē)電氣設備線(xiàn)路故障或安裝、使用和維護不當,在電能轉化為熱能過(guò)程中,電熱能引燃可燃物所發(fā)生的災害。

2.1電氣火災的類(lèi)型

一般汽車(chē)電氣火災分為:短路引起的火災;導線(xiàn)過(guò)負荷引起的火災;接觸不良引起的火災;漏電引起的火災;電氣設備故障引起的火災。

2.2電氣火災的原因

2.2.1電氣線(xiàn)路設計不合理

(1)部分電路中未設置保險絲。汽車(chē)內大多數用電設備均設計為獨立回路。部分汽車(chē)的點(diǎn)火線(xiàn)圈、噴油器、發(fā)動(dòng)機電腦、危險警告燈等電氣回路內沒(méi)有設置電流保護裝置,電路發(fā)生短路故障后,電流成倍甚至數十倍地增加,導線(xiàn)很快發(fā)熱,冒煙,絕緣層融化,在短路電流足夠大的情況下,溫度升高到絕緣層及周?chē)扇嘉锏闹?zhù)火點(diǎn)就會(huì )產(chǎn)生明火燃燒。

(2)部分電路中保險絲沒(méi)有靠前設置(設置位置不當)。部分汽車(chē)的保險絲設置在搭鐵線(xiàn)上,沒(méi)有按照電氣設計原理設計在電路的電源線(xiàn)上,因此保險絲起不到短路保護作用。在發(fā)生短路故障時(shí),短路電流不會(huì )通過(guò)保險絲,導致電路因短路電流而自燃起火。

(3)部分電路中保險絲與導線(xiàn)不匹配(設置規格不當)。部分汽車(chē)在電氣設計上存在線(xiàn)路與保險絲不匹配的情況,在發(fā)生短路故障時(shí),導線(xiàn)已燒壞甚至起火,而保險絲卻未熔斷。

2.2.2電氣線(xiàn)路故障

汽車(chē)電氣線(xiàn)路故障較為常見(jiàn),比如:電氣線(xiàn)路受震動(dòng)摩擦,絕緣層磨破;電氣線(xiàn)路受擠壓,絕緣層損壞;汽車(chē)長(cháng)期運行中電氣線(xiàn)路老化,絕緣層開(kāi)裂,脫落;不恰當檢修改裝等人為因素的損壞;車(chē)輛受撞擊導致電氣線(xiàn)路絕緣外皮損壞;其他一切意外因素等。當汽車(chē)電氣線(xiàn)路故障時(shí)出現短路的可能性較大,此時(shí)電源線(xiàn)與搭鐵線(xiàn)或者與直接連通搭鐵線(xiàn)的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機、底盤(pán)等金屬機體直接連通,電流不通過(guò)用電設備,從短路點(diǎn)直接流到了負極?？煞譃閮煞N情況:一種是金屬性短路。此時(shí)如果回路中的保險絲設置符合要求,那么在短路后電流突然增大的情況下,保險絲會(huì )在高溫下熔斷,使整個(gè)電路中斷,這種情況下不會(huì )發(fā)生起火危險。另一種是電弧性短路。此時(shí)由于短路點(diǎn)未被焊死,短路電流不大,保險絲也不會(huì )熔斷,但是電弧或者電火花卻會(huì )持續存在,其局部溫度可達2000℃～3000℃,容易引燃周?chē)扇嘉镔|(zhì),因此這種短路電弧往往成為火災的點(diǎn)火源。

2.2.3發(fā)動(dòng)機調節器故障

發(fā)動(dòng)機調節器組成為:逆流斷電器、限壓器、限流器。調節器的完好有效對于確保汽車(chē)電氣系統的穩定有著(zhù)十分重要的作用。一旦調節器發(fā)生故障,引起電氣火災的可能性就比較大。

(1)逆流斷電器故障。機動(dòng)車(chē)熄火后,電氣系統中電流應為零。但是當逆流切斷器發(fā)生故障時(shí),觸點(diǎn)(白金觸點(diǎn))長(cháng)期閉合,失去切斷逆向電流的作用,此時(shí)蓄電池內的電流會(huì )倒回發(fā)電機,進(jìn)而引起發(fā)電機線(xiàn)圈發(fā)熱產(chǎn)生高溫起火。

(2)限壓器故障。當限壓器發(fā)生故障時(shí),用電設備不能在正常電壓下工作,會(huì )造成電氣線(xiàn)路和用電設備損壞,嚴重的情況下可能引起火災。

(3)限流器故障。限流器發(fā)生故障時(shí),不能按照正常值給電氣系統各回路分配電流,會(huì )造成部分電氣線(xiàn)路和發(fā)電機的過(guò)載起火。

2.2.4汽車(chē)改裝不規范

部分車(chē)主在對車(chē)輛進(jìn)行改造時(shí),隨意增加防盜器、音響、空調等用電設備,導致用電負荷超過(guò)回路設計容量,引起回路過(guò)負荷,產(chǎn)生高溫引燃可燃物。

2.2.5汽車(chē)維護保養不當

(1)檢修、維護不及時(shí)。汽車(chē)在長(cháng)時(shí)間使用過(guò)程中受到振動(dòng)或者冷熱變化,電氣線(xiàn)路接點(diǎn)不實(shí),發(fā)生松動(dòng)、氧化、表面污損等現象,未及時(shí)被發(fā)現,接頭處接觸電阻增大,產(chǎn)生熱能,致使接點(diǎn)高溫引起可燃材料起火;電氣線(xiàn)路老化,發(fā)生漏電現象未及時(shí)被發(fā)現,漏電處出現高溫電弧或者電火花引燃可燃物。

(2)維修質(zhì)量不高。汽車(chē)維修人員自身業(yè)務(wù)素質(zhì)不高,人為造成電氣線(xiàn)路裸露和電氣設備故障,導致相線(xiàn)短路、過(guò)負荷、漏電,產(chǎn)生高溫高熱,引起電氣線(xiàn)路或電氣設備著(zhù)火。

2.2.6汽車(chē)內消防設施設置不合理

多數汽車(chē)都配置有二氧化碳或ABC型干粉滅火器,但是這兩種滅火器因汽車(chē)經(jīng)常處在高溫、振動(dòng)的環(huán)境下,其有效性難以保證,并且由于汽車(chē)火災大多處于發(fā)動(dòng)機艙內,不易被發(fā)現,致使這兩種滅火產(chǎn)品的功效較低。此外,汽車(chē)長(cháng)時(shí)間行使后停放在車(chē)庫或者停車(chē)場(chǎng),處于無(wú)人值守狀態(tài),發(fā)生火災后也不易察覺(jué)。

3預防汽車(chē)電氣火災的對策

3.1合理設計汽車(chē)電氣線(xiàn)路

3.1.1合理設計汽車(chē)電流保護裝置

在每一個(gè)獨立電氣回路中單獨設計保險絲,保險絲要設置在電源線(xiàn)接近正極的位置,保險絲的容量要與電氣回路匹配,保證一旦發(fā)生短路,保險絲能立即熔斷。在汽車(chē)上設計安裝漏電報警系統,并且在儀表盤(pán)上顯示,便于及時(shí)發(fā)現線(xiàn)路故障。

3.1.2合理設計電路電纜

電纜外皮盡量采用耐熱性、耐酸堿性、耐候性、耐磨性及阻燃性能好的特制塑料或其他材料,增加線(xiàn)路安全系數;將電纜套上一層護套并固定位置,以防止相互摩擦與碰撞;電纜線(xiàn)電容量選擇要正確適中;電纜要具有較好的防水性;要使電纜線(xiàn)(尤其是PVC材質(zhì))遠離高溫排氣管及溫度較高的部件。3.2改裝和維修汽車(chē)要規范車(chē)主不要擅自對汽車(chē)進(jìn)行改裝、維修。需要配備防盜器、換裝高檔音響、更換車(chē)燈、改進(jìn)造型、添加空調時(shí),要到專(zhuān)業(yè)維修店。作業(yè)時(shí)要認真分析車(chē)輛的線(xiàn)路布置和具體的結構,要將不同線(xiàn)路功率進(jìn)行計算,從而使線(xiàn)路容量、電源容量、用電設備之間能夠匹配。

3.2 改裝和維修汽車(chē)要規范

車(chē)主不要擅自對汽車(chē)進(jìn)行改裝、維修。需要配備防盜器、換裝高檔音響、更換車(chē)燈、改進(jìn)造型、添加空調時(shí), 要到專(zhuān)業(yè)維修店。作業(yè)時(shí)要認真分析車(chē)輛的線(xiàn)路布置和具體的結構, 要將不同線(xiàn)路功率進(jìn)行計算, 從而使線(xiàn)路容量、電源容量、用電設備之間能夠匹配。

3.3注意對電氣設備的維護保養

電氣設備的維護保養主要有兩個(gè)目標:一是確保電氣系統電壓、電流穩定;二是確保電氣線(xiàn)路和設備完好有效。從這兩個(gè)目標分析,應重點(diǎn)加強對以下設備的維護保養。

3.3.1蓄電池的維護

為使蓄電池經(jīng)常處于完好狀態(tài),保證充放電正常,對使用中的蓄電池需要定期(汽車(chē)行駛6000km～7500km或30天～45天)進(jìn)行維護工作。

(1)合理確定電解液液面。在加入電解液時(shí),應當符合其蓄電池的技術(shù)要求(一般電解液液面的高度應高出極板防護網(wǎng)10mm～15mm),以避免電解液從通氣孔溢出,連通正負極而引發(fā)危險。

(2)合理確定電解液密度。應當按規定適當調節電解液密度。液面降低,正常情況下只能補加蒸餾水(因電解液的正常消耗實(shí)際上是水的消耗),只有確因滲漏等造成的液面降低,才可補加一定濃度的電解液。當電解液密度高時(shí),不要用河水、井水、自來(lái)水代替補充液使用。

(3)加液孔蓋或螺塞上的通氣孔要保證暢通。

(4)導線(xiàn)接頭與極柱的連接要緊固,要及時(shí)清理接頭和極柱上的氧化物。

3.3.2發(fā)電機的維護

汽車(chē)每行使15000km,應檢查驅動(dòng)帶情況;每行使30000km,應將交流發(fā)電機從車(chē)上拆下來(lái)檢修一次,主要檢查電刷和軸承磨損情況。新電刷高度為14mm,磨損至7mm～8mm時(shí),應當更換新電刷;軸承如有明顯松動(dòng),應予以更換。

(1)合理調整充電電壓。由于發(fā)電機充電電壓過(guò)低時(shí),蓄電池因充電不足而容量下降;而當充電電壓值過(guò)高時(shí),將導致蓄電池電解液溫度升高,水分蒸發(fā)過(guò)快,使用壽命縮短,并容易損壞用電設備。因此,發(fā)電機充電電壓值應符合該車(chē)使用說(shuō)明書(shū)上的標準值。

(2)發(fā)電機驅動(dòng)帶松緊度要適中。驅動(dòng)帶太緊不僅會(huì )使之拉長(cháng)變形造成損傷和斷裂,縮短驅動(dòng)帶的使用壽命,而且也極易造成軸承損壞。驅動(dòng)帶過(guò)松則會(huì )打滑而難以傳遞動(dòng)力,引起充電率降低。因此,發(fā)電機驅動(dòng)帶的松緊度應調整合適,使之符合技術(shù)要求。

3.3.3啟動(dòng)機的維護

(1)每次接通啟動(dòng)機的時(shí)間不要超過(guò)5s,連續兩次接通啟動(dòng)機應間隔15s以上時(shí)間,當連續3次接通仍不能啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機時(shí),應查明原因并排除故障后再使用。

(2)接通啟動(dòng)機時(shí),如檢測蓄電池端電壓低于9.6V,說(shuō)明蓄電池存點(diǎn)不足或有硫化、短路等故障,應及時(shí)充電或更換電池。

(3)汽車(chē)每行使12000km～15000km,應使用發(fā)電機檢測儀或儀器檢測啟動(dòng)電壓和啟動(dòng)電流。

3.3.4分電器的維護

合理確定分電器上的白金間隙。分電器上的白金觸點(diǎn)被串聯(lián)在點(diǎn)火線(xiàn)圈初級電路中,觸點(diǎn)閉合時(shí),初級電流一般達到3A～5A。若觸點(diǎn)間隙過(guò)大,觸點(diǎn)閉合時(shí)間變短,則初級電流太小,次級電壓降低;若觸點(diǎn)間隙過(guò)小,初級電流過(guò)大,也會(huì )降低點(diǎn)火線(xiàn)圈的次級電壓。另外,若觸點(diǎn)錯位使接觸面不足以及觸點(diǎn)彈簧過(guò)大過(guò)小,都會(huì )降低高壓火花能量。因此,分電器上的白金間隙應適當(一般間隙為0.35mm～0.45mm)。

3.3.5電氣線(xiàn)路的維護

維修、更換、保養是預防汽車(chē)電氣線(xiàn)路火災的一個(gè)重要環(huán)節。要采用專(zhuān)業(yè)電氣檢測設備定期對線(xiàn)路老化程度、接頭情況、負荷量進(jìn)行檢查,確保電氣線(xiàn)路運行情況良好。

3.4在汽車(chē)內設置自動(dòng)滅火裝置

目前,北京、上海、南京、武漢、成都、哈爾濱等地的公交車(chē)普遍使用了一種新型的自動(dòng)滅火裝置,即脈沖超細干粉車(chē)用自動(dòng)滅火裝置。在使用過(guò)程中,成功地抑制了數十起初級火災,效果明顯。它和傳統滅火裝置相比較具有以下特點(diǎn):

(1)滅火及時(shí)、迅速。這種滅火裝置可以直接安裝在發(fā)動(dòng)機艙內,全天候自動(dòng)監控,發(fā)動(dòng)機艙內一旦起火,超導感應裝置使它能夠在1s內自動(dòng)啟動(dòng),以脈沖方式噴射干粉滅火劑,并且在保護區內形成局部全淹沒(méi)狀態(tài),迅速撲滅火災。

(2)穩定性高。脈沖超細干粉車(chē)用自動(dòng)滅火裝置符合國際ISO車(chē)用滅火器的振動(dòng)標準,產(chǎn)品的穩定性較高。

(3)適合汽車(chē)的運行環(huán)境。脈沖超細干粉車(chē)用自動(dòng)滅火裝置一般設計為粗碗狀,開(kāi)口較大,克服了車(chē)輛行駛中氣流的影響,特別適用于封閉性差的發(fā)動(dòng)機艙室,比國外用于發(fā)動(dòng)機艙的熱氣溶膠滅火器更具Y越性。因此,可以考慮在易發(fā)生火災的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機艙內設置脈沖超細干粉車(chē)用自動(dòng)滅火裝置,充分利用該系統“快速響應、早期抑制、高效滅火"的特點(diǎn),提高汽車(chē)自身抵御火災的能力,增加汽車(chē)的安全系數。

4安科瑞電氣火災監控系統

4.1概述

Acre1-6000電氣火災監控系統，是根據現行規范標準由安科瑞電氣股份有限公司研發(fā)的全數字化獨立運行的系統，已通過(guò)消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監督檢驗的消防電子產(chǎn)品試驗認證，并且均通過(guò)嚴格的EMC電磁兼容試驗，保證了該系列產(chǎn)品在低壓配電系統中的安全正常運行，現均已批量生產(chǎn)并在全國得到廣泛地應用。該系統通過(guò)對剩余電流、過(guò)電流、過(guò)電壓、溫度和故障電弧等信號的采集與監視，實(shí)現對電氣火災的早期預防和報警，當必要時(shí)還能聯(lián)動(dòng)切除被檢測到剩余電流、溫度和故障電弧等超標的配電回路;并根據用戶(hù)的需求，還可以滿(mǎn)足與AcreIEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺或火災自動(dòng)報警系統等進(jìn)行數據交換和共享。

4.2應用場(chǎng)合

適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、重點(diǎn)消防單位以及石油化工、文教衛生、金融、電信等領(lǐng)域。

4.3系統結構

4.4系統功能

監控設備能接收多臺探測器的剩余電流、溫度信息，報警時(shí)發(fā)出聲、光報警信號，同時(shí)設備上紅色“報警"指示燈亮，顯示屏指示報警部位及報警類(lèi)型，記錄報警時(shí)間，聲光報警一直保持，直至按設備的“復位"按鈕或觸摸屏的“復位"按鍵遠程對探測器實(shí)現復位。對于聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲"按鍵手動(dòng)消除。

當被監測回路報警時(shí)，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護電路或其他設備，當報警消除后，控制輸出繼電器釋放。

通訊故障報警：當監控設備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障或探測器本身發(fā)生故障時(shí)，監控畫(huà)面中相應的探測器顯示故障提示，同時(shí)設備上的黃色“故障"指示燈亮，并發(fā)出故障報警聲音。電源故障報警：當主電源或備用電源發(fā)生故障時(shí)，監控設備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息，可進(jìn)入相應的界面查看詳細信息并可解除報警聲響。

當發(fā)生剩余電流、超溫報警或通訊、電源故障時(shí)，將報警部位、故障信息、報警時(shí)間等信息存儲在數據庫中，當報警解除、排除故障時(shí)，同樣予以記錄。歷史數據提供多種便捷、快速的查詢(xún)方法。

4.5配置方案

5結語(yǔ)

汽車(chē)電氣火災的頻繁發(fā)生,對人身安全和財產(chǎn)安全形成了威脅。我們從汽車(chē)電氣火災發(fā)生的原因入手,進(jìn)行深入分析,得出在汽車(chē)電路設計、維修保養、消防設施設置三方面的技術(shù)防范措施和合理化建議,對于提高汽車(chē)電氣系統安全系數,減少汽車(chē)電氣火災的發(fā)生有一定的幫助。

參考文獻

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