宋卫军
〔中国石化北京通州石油分公司 北京 101101〕
近年来,我国积极推进新能源汽车发展,作为关键配套设施的电动汽车充电桩也在逐步推广和普及。截至2020年6月,全国各类充电桩保有量达到132.2万个,其中公共充电桩为55.8万个。2020年,工信部发布的《新能源汽车产业发展规划(2021—2035)》征求意见稿提出,未来十年我国新能源汽车保有量将达6 000万辆。按照车桩比1:1的目标,我国的充电桩大约有6 000万的缺口[1]。为了提高用户使用的方便性和及时性,充电桩普遍采用高电压、大电流的工作方式,这对充电桩的安全管理提出了更高的要求。而对充电桩进行规范的安全管理是推进电动汽车充电桩安全使用和产业可持续发展的基础和保障。
充电桩是为实现电动汽车充电功能提供电源的一种配套装置。各种电压等级的充电桩为不同型号的电动汽车提供电能。充电桩的输入端与交流电网接,输出端装有充电插头用于为电动汽车充电。
充电桩按照安装的地点、安装的方式、充电的方式进行分类,具体如下。
(1)按安装的地点分为专用充电桩、公共充电桩和家用充电桩。专用充电桩是安装在企业内部停车场,只为内部人员提供充电服务的充电桩;公共充电桩是安装在公共停车场为社会车辆提供充电服务的充电桩;家用充电桩是安装在私家车位上自用的充电桩,一般是慢充充电桩。
(2)按安装的方式分为挂壁式充电桩和落地式充电桩。挂壁式充电桩一般安装在靠近墙体的停车位,常见于家用充电桩的安装方式。落地式充电桩一般安装在不靠近墙体的停车位,常见于户外的公共充电桩的安装方式。
(3)按充电方式分为交流充电桩和直流充电桩。交流充电桩也是人们所说的“慢充”,安装在固定充电场所、与交流电网相连接,为车载的充电机提供交流电源的供充电设施。交流充电桩仅仅供电力输出,没有充电功能,需要额外连接车载充电机为电动汽车充电;直流充电桩,就是所说的“快充”,它是安装在固定充电场所,与交流电网相连,可以为非车载电动汽车提供直流电源的供电设备。因为直流充电桩采用了三相四线制供电模式,能够输出较大的功率,输出的电压和电流调整范围大,可以实现快速充电的要求,所以对充电桩的安全性能要求更高。
充电桩的运行维护是一个长期的过程。在此过程中,充电现场存在各方面的危险因素。其中最常见的危险因素就是来自于充电车辆。与传统的汽柴油类汽车相比,电动汽车具有油门响应灵敏、加速快的特点。因此,在车辆起步阶段驾驶员可能会出现一时疏忽,撞击其他车辆或者充电桩。特别是公共汽车的充电现场,由于驾驶员长时间驾驶导致身体和精神疲劳,可能会出现精神恍惚,再加上公交车盲区较大,在充电现场很可能会出现事故。
由于充电桩所采用的是高压线路,一旦相关电力线缆或者充电桩的绝缘系统出现故障,很容易出现击穿现象,击中人体就可能造成人员伤亡。另外,如果充电现场地面或电缆沟积水,充电桩等相关电气设备短路,也会出现触电事故。在充电现场还会出现碰撞、冲击、绊倒、跌落等机械伤害事故,还有电伤、灼烫、电流灼伤等电气伤害等事故。
充电桩的安全性与管理单位的工作认真程度以及车主的安全意识有密切的关系。
如果充电现场管理不善,车辆随意停放、地面积水持续无人清除、充电枪无人归位、充电桩周围无防撞设施、充电桩无人维护,充电终端外壳破损、充电枪破损、充电现场消防设施不完善等安全管理问题持续存在,那么充电现场的安全风险更高。
同时,充电现场的电动车辆本身也是危险因素。由于电动汽车的维护水平参差不齐,如果电动汽车的温控系统和电池过充保护系统出现故障,在充电过程中就有可能出现电池温度过高甚至汽车自燃的情况。同时,电动汽车使用的电池型号参差不齐,大部分电池在受到撞击后会自燃。因此,充电现场的车祸还可能会造成连锁火灾[2]。
对于大部分城市来说,电动汽车近些年才得到普及。由于行业发展较快,与之相关的规范并不完善,尤其是在关键零件上缺乏相应安全标准。虽然目前国家发布的行业标准涵盖充电桩等充电设备的运营技术标准,但是充电现场的安全性并不仅仅是技术性要求[3],更多的是由充电桩现场管理带来的。目前现有的充电现场的安全管理条例主要由电力系统人员编写,受其专业限制和管理经验的限制,往往忽视了充电现场的其他管理问题。所以,充电现场的安全管理工作尚且需要进一步探索和逐步完善。
室外充电桩受环境的影响极大,大雨、台风、高温及生物因素都会对充电桩造成破坏。而充电桩关系高压电力设备[3],一旦出现线路保护措施故障,就容易出现人员触电的安全问题。
目前对于公共充电桩的管理人员选择,主要是看是否有电力系统从业经验,并且上岗前只经过短时间充电桩知识培训,特别是家用充电桩主要的管理者是车主,很多车主并不具备相应的电力知识和充电桩的日常维护经验,对设备的管理不善,在使用过程中容易发生安全事故。
室外充电桩的监管实际操作起来难度相当大,而且因为 室外充电现场的使用频率较高,很容易出现人为的损坏,包括充电桩、消防器材和其他设备的损坏。当这些设备被损坏,却没有得到及时修理时就会出现安全隐患。比如充电桩被损坏时可能出现人员触电,消防器材被损坏可能会导致小火灾,若持续发酵将酿成大事故。
安全隐患排查治理是预防安全事故的基础工作。制定安全巡查、定期检查和专项检查制度,做到安全、消防全方位排查无死角。设备的安全是保障充电桩安全的基础,加强专业人员对电气设备、充电桩的专业性安全检查,防止由于设备问题发生安全事故。
首先,要配齐相关安全防护装备,在充电桩工作区域放置绝缘手套,充电桩工作区域铺设绝缘毯;其次,在有条件的情况下,为充电桩安装顶棚,并加装摄像头,建立可视安全监控系统,提高安全管理的信息化水平;第三,根据充电桩功率、交直流充电方式等方面配置相应的安全保护功能。充电桩应配置漏电保护、防雷保护、输入测保护、输出测保护、整机保护等功能。
一是组织管理人员进行相关的安全知识培训;二是做好公司管理人员、设备维护人员、充电运维人员的安全教育工作,普及电气、交通应急知识,从事电气操作的人员必须取得相应的资质证书,持证上岗;三是通过在充电站张贴宣传画、悬挂警示标语等开展安全宣传工作。
电动汽车充电时发生动力电池火灾事故的可能性最大,要把消防应急工作作为重点:一是制定消防安全管理制度,加强充电站消防器材和消防设施检查维护,确保性能完好,一旦发生火灾能迅速控制火势,扑灭火灾;二是加强从业人员消防技能教育培训,使其能够熟练使用灭火器扑灭初期火灾。
随着新能源汽车的推广和普及,充电桩等配套设施也逐渐走进人们的生活。虽然人们已经对充电桩司空见惯,但是对充电桩的了解不深,依然停留在表面。尽管充电桩有许多道技术安全锁,但是充电现场的安全绝不仅仅是技术问题,还有复杂的管理问题,这也是许多充电现场安全事故频发的重要原因。特别是在电气环境较为复杂的商城地下车库以及公交车充电场,充电现场的安全事故问题时有发生。通过对这些安全事故进行综合分析发现,电动汽车充电现场的安全问题可以分为技术问题和管理问题,技术问题需要技术部门解决,这些问题无法一蹴而就。但是管理上的问题可以通过加强监督、规范操作的方法来解决,消除充电现场的安全隐患,有效避免人民生命和财产损失,确保电动汽车充电桩的安全运行。