淺談汽車電氣火災分析與技術防範措施

hth下载地址 陳聰

摘要: 簡要介紹了汽車電氣係統的功能和特點, 對導致汽車電氣係統火災的原因進行了剖析, 並有針對性地提出了技術防範措施。

關(guan) 鍵詞: 汽車; 電氣火災; 電氣線路

0引言

近幾年,隨著我國社會(hui) 經濟的持續快速發展,以及道路交通的日新月異,汽車總量在不斷增加,同時由於(yu) 電子工業(ye) 的發展,汽車的電氣化程度也越來越高。目前,我國生產(chan) 的部分汽車電氣設備的成本已占到整車成本的30%～35%,在一些豪華轎車上,電氣設備的成本已占到整車成本的50%以上。但是,有關(guan) 資料顯示,在汽車運行過程中,電氣係統故障占整車故障的85%左右,而在所有汽車火災中,因電氣係統故障引起的火災占60%左右。因此,預防汽車電氣係統火災問題值得社會(hui) 各界高度關(guan) 注

1汽車電氣係統的功能和特點

1.1汽車電氣係統的功能

汽車電氣係統按照功能可分為(wei) 以下子係統:電源係統、啟動係統、點火係統、儀(yi) 表係統、信息顯示係統、照明與(yu) 信號係統、空調係統及輔助電器係統。

1.1.1電源係統

電源係統主要由蓄電池、發電機和調節器組成。電源係統的功用是向整車用電設備提供電能。

1.1.2啟動係統

現代汽車普遍采用電磁控製式啟動係統,主要由啟動機、啟動繼電器和點火啟動開關(guan) 組成。啟動係統主要功用是啟動發動機。

1.1.3點火係統

電子點火係統由點火開關(guan) 、點火線圈、分電器、容電器、火花塞等組成。主要作用是把蓄電池或者發電機輸出的12V或24V經過點火線圈變為(wei) 高壓電1萬(wan) V以上,然後由分電器送給火花塞,由火花塞兩(liang) 極間放電點燃混合氣做功。

1.2汽車電氣係統的特點

1.2.1低壓

汽車電氣係統的標稱電壓有12V和24V兩(liang) 種,汽油發動機普遍采用12V電係,柴油發動機大多數采用24V電係。

1.2.2直流

汽車發動機依靠直流電力啟動機啟動,啟動機由蓄電池供電,而蓄電池使用直流電進行充電,因此汽車電係為(wei) 直流電係。

1.2.3單線製

電源到用電設備隻用一根導線連接,並用汽車發動機、底盤等金屬機體(ti) 作為(wei) 另一根公用導線。

1.2.4負極搭鐵

在單線製中,將電器設備的外殼與(yu) 車體(ti) 連接作為(wei) 電路導電體(ti) 的方法,稱為(wei) “搭鐵”。將蓄電池的負極連接到車體(ti) 上稱為(wei) “負極搭鐵”。反之,將蓄電池的正極連接到車體(ti) 上則稱為(wei) “正極搭鐵”。根據中華人民共和國行業(ye) 標準QC/T413—1999《汽車電氣設備基本技術條件》規定,汽車電氣係統統一規定為(wei) 負極搭鐵。

因此,一般的汽車電路結構是:電源正極—開關(guan) —用電設備—電源負極。正極與(yu) 用電設備之間的連接導線叫電源線,用電設備與(yu) 負極之間的連接導線叫搭鐵線。

2汽車電氣火災原因分析

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

2.1電氣火災的類型

一般汽車電氣火災分為(wei) :短路引起的火災;導線過負荷引起的火災;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電氣線路設計不合理

(1)部分電路中未設置保險絲(si) 。汽車內(nei) 大多數用電設備均設計為(wei) 獨立回路。部分汽車的點火線圈、噴油器、發動機電腦、危險警告燈等電氣回路內(nei) 沒有設置電流保護裝置,電路發生短路故障後,電流成倍甚至數十倍地增加,導線很快發熱,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圍可燃物的著火點就會(hui) 產(chan) 生明火燃燒。

(2)部分電路中保險絲(si) 沒有靠前設置(設置位置不當)。部分汽車的保險絲(si) 設置在搭鐵線上,沒有按照電氣設計原理設計在電路的電源線上,因此保險絲(si) 起不到短路保護作用。在發生短路故障時,短路電流不會(hui) 通過保險絲(si) ,導致電路因短路電流而自燃起火。

(3)部分電路中保險絲(si) 與(yu) 導線不匹配(設置規格不當)。部分汽車在電氣設計上存在線路與(yu) 保險絲(si) 不匹配的情況,在發生短路故障時,導線已燒壞甚至起火,而保險絲(si) 卻未熔斷。

2.2.2電氣線路故障

汽車電氣線路故障較為(wei) 常見,比如:電氣線路受震動摩擦,絕緣層磨破;電氣線路受擠壓,絕緣層損壞;汽車長期運行中電氣線路老化,絕緣層開裂,脫落;不恰當檢修改裝等人為(wei) 因素的損壞;車輛受撞擊導致電氣線路絕緣外皮損壞;其他一切意外因素等。當汽車電氣線路故障時出現短路的可能性較大,此時電源線與(yu) 搭鐵線或者與(yu) 直接連通搭鐵線的汽車發動機、底盤等金屬機體(ti) 直接連通,電流不通過用電設備,從(cong) 短路點直接流到了負極。可分為(wei) 兩(liang) 種情況:一種是金屬性短路。此時如果回路中的保險絲(si) 設置符合要求,那麽(me) 在短路後電流突然增大的情況下,保險絲(si) 會(hui) 在高溫下熔斷,使整個(ge) 電路中斷,這種情況下不會(hui) 發生起火危險。另一種是電弧性短路。此時由於(yu) 短路點未被焊死,短路電流不大,保險絲(si) 也不會(hui) 熔斷,但是電弧或者電火花卻會(hui) 持續存在,其局部溫度可達2000℃～3000℃,容易引燃周圍可燃物質,因此這種短路電弧往往成為(wei) 火災的點火源。

2.2.3發動機調節器故障

發動機調節器組成為(wei) :逆流斷電器、限壓器、限流器。調節器的完好有效對於(yu) 確保汽車電氣係統的穩定有著十分重要的作用。一旦調節器發生故障,引起電氣火災的可能性就比較大。

(1)逆流斷電器故障。機動車熄火後,電氣係統中電流應為(wei) 零。但是當逆流切斷器發生故障時,觸點(白金觸點)長期閉合,失去切斷逆向電流的作用,此時蓄電池內(nei) 的電流會(hui) 倒回發電機,進而引起發電機線圈發熱產(chan) 生高溫起火。

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

(3)限流器故障。限流器發生故障時,不能按照正常值給電氣係統各回路分配電流,會(hui) 造成部分電氣線路和發電機的過載起火。

2.2.4汽車改裝不規範

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

2.2.5汽車維護保養(yang) 不當

(1)檢修、維護不及時。汽車在長時間使用過程中受到振動或者冷熱變化,電氣線路接點不實,發生鬆動、氧化、表麵汙損等現象,未及時被發現,接頭處接觸電阻增大,產(chan) 生熱能,致使接點高溫引起可燃材料起火;電氣線路老化,發生漏電現象未及時被發現,漏電處出現高溫電弧或者電火花引燃可燃物。

(2)維修質量不高。汽車維修人員自身業(ye) 務素質不高,人為(wei) 造成電氣線路裸露和電氣設備故障,導致相線短路、過負荷、漏電,產(chan) 生高溫高熱,引起電氣線路或電氣設備著火。

2.2.6汽車內(nei) 消防設施設置不合理

多數汽車都配置有二氧化碳或ABC型幹粉滅火器,但是這兩(liang) 種滅火器因汽車經常處在高溫、振動的環境下,其有效性難以保證,並且由於(yu) 汽車火災大多處於(yu) 發動機艙內(nei) ,不易被發現,致使這兩(liang) 種滅火產(chan) 品的功效較低。此外,汽車長時間行使後停放在車庫或者停車場,處於(yu) 無人值守狀態,發生火災後也不易察覺。

3預防汽車電氣火災的對策

3.1合理設計汽車電氣線路

3.1.1合理設計汽車電流保護裝置

在每一個(ge) 獨立電氣回路中單獨設計保險絲(si) ,保險絲(si) 要設置在電源線接近正極的位置,保險絲(si) 的容量要與(yu) 電氣回路匹配,保證一旦發生短路,保險絲(si) 能立即熔斷。在汽車上設計安裝漏電報警係統,並且在儀(yi) 表盤上顯示,便於(yu) 及時發現線路故障。

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製塑料或其他材料,增加線路安全係數;將電纜套上一層護套並固定位置,以防止相互摩擦與(yu) 碰撞;電纜線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(尤其是PVC材質)遠離高溫排氣管及溫度較高的部件。3.2改裝和維修汽車要規範車主不要擅自對汽車進行改裝、維修。需要配備防盜器、換裝高檔音響、更換車燈、改進造型、添加空調時,要到專(zhuan) 業(ye) 維修店。作業(ye) 時要認真分析車輛的線路布置和具體(ti) 的結構,要將不同線路功率進行計算,從(cong) 而使線路容量、電源容量、用電設備之間能夠匹配。

3.2 改裝和維修汽車要規範

車主不要擅自對汽車進行改裝、維修。需要配備防盜器、換裝高檔音響、更換車燈、改進造型、添加空調時, 要到專(zhuan) 業(ye) 維修店。作業(ye) 時要認真分析車輛的線路布置和具體(ti) 的結構, 要將不同線路功率進行計算, 從(cong) 而使線路容量、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(yang)

電氣設備的維護保養(yang) 主要有兩(liang) 個(ge) 目標:一是確保電氣係統電壓、電流穩定;二是確保電氣線路和設備完好有效。從(cong) 這兩(liang) 個(ge) 目標分析,應重點加強對以下設備的維護保養(yang) 。

3.3.1蓄電池的維護

為(wei) 使蓄電池經常處於(yu) 完好狀態,保證充放電正常,對使用中的蓄電池需要定期(汽車行駛6000km～7500km或30天～45天)進行維護工作。

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

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

(3)加液孔蓋或螺塞上的通氣孔要保證暢通。

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

3.3.2發電機的維護

汽車每行使15000km,應檢查驅動帶情況;每行使30000km,應將交流發電機從(cong) 車上拆下來檢修一次,主要檢查電刷和軸承磨損情況。新電刷高度為(wei) 14mm,磨損至7mm～8mm時,應當更換新電刷;軸承如有明顯鬆動,應予以更換。

(1)合理調整充電電壓。由於(yu) 發電機充電電壓過低時,蓄電池因充電不足而容量下降;而當充電電壓值過高時,將導致蓄電池電解液溫度升高,水分蒸發過快,使用壽命縮短,並容易損壞用電設備。因此,發電機充電電壓值應符合該車使用說明書(shu) 上的標準值。

(2)發電機驅動帶鬆緊度要適中。驅動帶太緊不僅(jin) 會(hui) 使之拉長變形造成損傷(shang) 和斷裂,縮短驅動帶的使用壽命,而且也極易造成軸承損壞。驅動帶過鬆則會(hui) 打滑而難以傳(chuan) 遞動力,引起充電率降低。因此,發電機驅動帶的鬆緊度應調整合適,使之符合技術要求。

3.3.3啟動機的維護

(1)每次接通啟動機的時間不要超過5s,連續兩(liang) 次接通啟動機應間隔15s以上時間,當連續3次接通仍不能啟動發動機時,應查明原因並排除故障後再使用。

(2)接通啟動機時,如檢測蓄電池端電壓低於(yu) 9.6V,說明蓄電池存點不足或有硫化、短路等故障,應及時充電或更換電池。

(3)汽車每行使12000km～15000km,應使用發電機檢測儀(yi) 或儀(yi) 器檢測啟動電壓和啟動電流。

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被串聯在點火線圈初級電路中,觸點閉合時,初級電流一般達到3A～5A。若觸點間隙過大,觸點閉合時間變短,則初級電流太小,次級電壓降低;若觸點間隙過小,初級電流過大,也會(hui) 降低點火線圈的次級電壓。另外,若觸點錯位使接觸麵不足以及觸點彈簧過大過小,都會(hui) 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(wei) 0.35mm～0.45mm)。

3.3.5電氣線路的維護

維修、更換、保養(yang) 是預防汽車電氣線路火災的一個(ge) 重要環節。要采用專(zhuan) 業(ye) 電氣檢測設備定期對線路老化程度、接頭情況、負荷量進行檢查,確保電氣線路運行情況良好。

3.4在汽車內(nei) 設置自動滅火裝置

目前,北京、上海、南京、武漢、成都、哈爾濱等地的公交車普遍使用了一種新型的自動滅火裝置,即脈衝(chong) 超細幹粉車用自動滅火裝置。在使用過程中,成功地抑製了數十起初級火災,效果明顯。它和傳(chuan) 統滅火裝置相比較具有以下特點:

(1)滅火及時、迅速。這種滅火裝置可以直接安裝在發動機艙內(nei) ,全天候自動監控,發動機艙內(nei) 一旦起火,超導感應裝置使它能夠在1s內(nei) 自動啟動,以脈衝(chong) 方式噴射幹粉滅火劑,並且在保護區內(nei) 形成局部全淹沒狀態,迅速撲滅火災。

(2)穩定性高。脈衝(chong) 超細幹粉車用自動滅火裝置符合國際ISO車用滅火器的振動標準,產(chan) 品的穩定性較高。

(3)適合汽車的運行環境。脈衝(chong) 超細幹粉車用自動滅火裝置一般設計為(wei) 粗碗狀,開口較大,克服了車輛行駛中氣流的影響,特別適用於(yu) 封閉性差的發動機艙室,比國外用於(yu) 發動機艙的熱氣溶膠滅火器更具*越性。因此,可以考慮在易發生火災的汽車發動機艙內(nei) 設置脈衝(chong) 超細幹粉車用自動滅火裝置,充分利用該係統“快速響應、早期抑製、高效滅火”的特點,提高汽車自身抵禦火災的能力,增加汽車的安全係數。

4hth下载地址電氣火災監控係統

4.1概述

Acre1-6000電氣火災監控係統，是根據現行規範標準由hth下载地址電氣股份有限公司研發的全數字化獨立運行的係統，已通過消防電子產(chan) 品質量監督檢驗的消防電子產(chan) 品試驗認證，並且均通過嚴(yan) 格的EMC電磁兼容試驗，保證了該係列產(chan) 品在低壓配電係統中的安全正常運行，現均已批量生產(chan) 並在全國得到廣泛地應用。該係統通過對剩餘(yu) 電流、過電流、過電壓、溫度和故障電弧等信號的采集與(yu) 監視，實現對電氣火災的早期預防和報警，當必要時還能聯動切除被檢測到剩餘(yu) 電流、溫度和故障電弧等超標的配電回路;並根據用戶的需求，還可以滿足與(yu) AcreIEMS企業(ye) 微電網管理雲(yun) 平台或火災自動報警係統等進行數據交換和共享。

4.2應用場合

適用於(yu) 智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(ye) 、重點消防單位以及石油化工、文教衛生、金融、電信等領域。

4.3係統結構

4.4係統功能

監控設備能接收多台探測器的剩餘(yu) 電流、溫度信息，報警時發出聲、光報警信號，同時設備上紅色“報警”指示燈亮，顯示屏指示報警部位及報警類型，記錄報警時間，聲光報警一直保持，直至按設備的“複位”按鈕或觸摸屏的“複位”按鍵遠程對探測器實現複位。對於(yu) 聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲”按鍵手動消除。

當被監測回路報警時，控製輸出繼電器閉合，用於(yu) 控製被保護電路或其他設備，當報警消除後，控製輸出繼電器釋放。

通訊故障報警：當監控設備與(yu) 所接的任一台探測器之間發生通訊故障或探測器本身發生故障時，監控畫麵中相應的探測器顯示故障提示，同時設備上的黃色“故障”指示燈亮，並發出故障報警聲音。電源故障報警：當主電源或備用電源發生故障時，監控設備也發出聲光報警信號並顯示故障信息，可進入相應的界麵查看詳細信息並可解除報警聲響。

當發生剩餘(yu) 電流、超溫報警或通訊、電源故障時，將報警部位、故障信息、報警時間等信息存儲(chu) 在數據庫中，當報警解除、排除故障時，同樣予以記錄。曆史數據提供多種便捷、快速的查詢方法。

4.5配置方案

5結語

汽車電氣火災的頻繁發生,對人身安全和財產(chan) 安全形成了威脅。我們(men) 從(cong) 汽車電氣火災發生的原因入手,進行深入分析,得出在汽車電路設計、維修保養(yang) 、消防設施設置三方麵的技術防範措施和合理化建議,對於(yu) 提高汽車電氣係統安全係數,減少汽車電氣火災的發生有一定的幫助。

參考文獻

[1]舒華,姚國平.汽車電器設備與(yu) 維修[M].北京:北京理工大學出版社,2005.

[2]hth下载地址企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) 2022.5版

[3]周俊濤.汽車電氣火災分析與(yu) 技術防範措施