智慧用电：筑牢加油站充电桩电气安全防线

唐雪阳

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定  201801

一、背景

全球倡导绿色出行与可持续发展的大背景下，新能源汽车产业迎来了迅猛发展的黄金时期。新能源汽车以其清洁、高效的独特优势，逐渐成为汽车行业转型升级的关键方向。相关数据显示，近年来新能源汽车的销售量和保有量呈现出爆发式增长，持续稳步扩大。

随着新能源汽车的快速普及，“加油+充电”一体化的综合能源站应运而生，成为行业发展的新潮流。这种创新的能源补给模式，巧妙地将传统加油站的成熟网络与新兴充电桩设施有机融合，为用户提供了更为便捷、高效的能源补充服务，极大地提升了用户体验。

然而，需要高度警惕的是，加油站本身属于易燃易爆的高危场所，各类油气挥发物充斥其中，稍有不慎就可能引发严重的安全事故。而充电桩在运行过程中，具有高电压、大电流的电气特性，一旦出现电气故障，极易产生电火花、电弧或过热等危险情况。加油站与充电桩的结合，使得安全风险变得更加复杂和严峻，电气安全问题成为了制约“加油+充电”一体化综合能源站发展的关键瓶颈。

二、电气火灾的危险性

电气火灾往往具有突发性和快速蔓延的特点，一旦发生，火势迅速扩大，难以控制。在火灾现场，高温、浓烟和有毒气体不仅对人员的生命安全构成直接威胁，还会对建筑物和设备造成严重的破坏。许多火灾事故导致了人员伤亡，给受害者家庭带来了巨大的痛苦。电气火灾还会造成巨大的经济损失，包括建筑物修复、设备更换、生产中断等直接损失，以及由此引发的间接经济损失。

三、加油站充电桩电气风险来源

1.设备风险

充电桩作为加油站充电设施的核心设备，长期处于高负荷运行状态，设备老化问题日益突出。电缆老化是充电桩常见的设备风险之一。随着使用时间的增加，电缆的绝缘层会逐渐磨损、老化，导致绝缘性能下降。在高电压、大电流的作用下，老化的电缆容易发生短路故障，产生电火花和高温，从而引发火灾。接触器氧化也是充电桩设备风险的重要因素。接触器在频繁的开合过程中，触头容易受到氧化和腐蚀，导致接触电阻增大。当接触电阻过大时，会产生大量的热量，使接触器温度升高，进而引发火灾。

在加油站的油气环境中，这些设备风险的危害更加严重。油气属于易燃易爆物质，一旦遇到火源，极易引发爆炸和火灾。充电桩设备老化产生的电火花和高温，在油气环境中就如同，随时可能引发严重的安全事故。

2.环境风险

加油站环境中，油气挥发是不可避免的。汽油、柴油等油品在储存和加油过程中，会不断挥发产生油气。这些油气与空气混合后，形成易燃易爆的混合气体。当混合气体的浓度达到一定范围时，遇到火源就会发生爆炸。

电气设备在运行过程中，可能会产生电火花、电弧或高温等火源。如果电气设备的防爆等级不匹配，无法有效隔离这些火源，就可能引发油气的燃爆。例如，在一些老旧的加油站中，部分电气设备的防爆等级较低，无法满足当前加油站环境的安全要求。在这种情况下，一旦电气设备出现故障，产生火源，就极有可能引发油气燃爆事故，造成严重的人员伤亡和财产损失。

3.人为风险

用户操作不规范是导致加油站充电桩安全事故的重要人为因素之一。部分用户在使用充电桩时，可能会存在以下不规范行为：用力插拔充电枪，导致充电枪接口损坏；在充电过程中，随意触摸充电桩设备，影响设备正常运行；在加油站内使用明火或吸烟，忽视加油站的安全规定。这些不规范操作都可能引发电气故障，产生火源，从而引发火灾或爆炸事故。

员工应急处置能力不足也是人为风险的重要方面。当加油站充电桩发生安全事故时，员工需要迅速、准确地采取应急措施，以减少事故损失。然而，一些员工可能缺乏相关的应急培训，对应急预案不熟悉，在事故发生时，无法迅速做出正确的反应。例如，在电气火灾发生时，员工可能不知道如何正确使用灭火器进行灭火，或者不知道如何迅速切断电源，导致火势蔓延，事故扩大。

四、智慧用电系统架构

安科瑞电气提出的智慧安全用电解决方案，采用了先进的“云-管-边-端”一体化架构，这种架构如同一个高效协同的智能体，为电气安全管理提供了、多层次的保障。

1.全天候监测：对漏电、温度、电压、电流、故障电弧等参数进行24小时监控；可以按站点名称进行筛选，显示站点详情、充电枪列表、统计订单信息、故障记录，点击某个充电枪编号后在进入充电枪监控页面实时监测变压器负荷（搭配ACM300T、ADW300），当负荷超过50%时，系统会限制新增开始充电的充电桩的功率，降为50%，当变压器负荷超过80%时，系统将不允许新增充电桩开始充电，直到负荷下降为止。如图所示：

2.多方式告警：支持APP、短信、语音外呼等多种告警方式，确保信息及时触达；显示限流式保护器的状态，包括线路中的剩余电流、温度及异常报警，如图所示：

3.远程控制：当系统监测到电气设备出现故障，如短路、过载等可能引发严重安全事故的情况时，用户可以通过手机APP、PC端等终端设备，远程发送分闸指令。系统接收到指令后，会迅速控制相应的开关设备，切断故障电路的电源，实现快速断电。这一过程能够在短时间内完成，避免故障进一步扩大，减少事故造成的损失。例如，在加油站充电桩发生短路故障时，工作人员可以在监控室或其他安全地点，通过远程控制迅速切断充电桩的电源，防止火灾等严重事故的发生。

远程控制功能还可以实现故障隔离。当某一区域的电气设备出现故障时，用户可以通过远程控制，将故障区域的电路与其他正常运行的电路隔离开来，确保其他设备不受影响，继续正常运行。这样可以最大限度地减少故障对整个供电系统的影响，保障加油站的正常运营。

在一些特殊情况下，如需要对电气设备进行维护、检修时，工作人员也可以通过远程控制提前切断设备电源，确保工作环境的安全。远程控制功能还可以与其他系统进行联动，如与消防系统、安防系统等。当消防系统检测到火灾发生时，智慧用电系统可以自动接收信号，远程切断相关区域的电源，防止电气火灾的蔓延，为消防救援工作提供有力支持。

4.隐患分析：系统会对采集到的漏电、温度、电压、电流等电气参数数据进行汇总和整理。通过大数据分析算法，对这些数据进行多维度的分析，包括数据的趋势分析、相关性分析、异常值检测等。通过趋势分析，系统可以了解电气参数随时间的变化趋势，判断设备是否存在潜在的故障风险。例如，如果发现某一设备的温度持续上升，且超过了正常范围，系统就可以判断该设备可能存在过热问题，需要进一步检查和维护。

五、设备本质安全

1.选用达标充电桩：在加油站充电桩的设备选型中，选用符合GB3836标准防爆等级的充电桩是确保设备本质安全的关键。GB3836标准是我国针对爆炸性环境用电气设备制定的一系列严格标准，涵盖了设计、制造、检验及使用等多个环节，旨在确保设备在易燃易爆环境中能够安全稳定运行。该标准将防爆电气设备分为不同的类别、级别和组别，以适应不同的危险环境。

2.安装智慧用电探测器：ARCM600系列探测器是一种先进的智慧用电监测设备，它能够实时、准确地监测电气参数，为保障加油站充电桩的电气安全发挥着重要作用。该探测器采用了高精度的传感器和先进的信号处理技术，能够对回路剩余电流、温度、三相电流、电压、频率、功率和电能等参量进行实时监测。

3.配置限流式保护器：ASCP系列限流式保护器是一种具有性能的电气安全设备，其核心优势在于能够在极短的时间内切断短路电流，从而有效杜绝火花的产生，为加油站充电桩的安全运行提供了强有力的保障。当线路发生短路故障时，传统的断路器或空气开关往往需要较长的时间（毫秒级响应）来切断电路，而在这段时间内，短路电流会迅速增大，产生强烈的电弧和高温，极易引发火灾。ASCP系列限流式保护器则能够在150微秒内实现快速限流保护，其响应速度远远快于传统设备。

4.安全距离与物理隔离

在加油站充电桩的布局设计中，确保充电区与加油区保持≥8米的安全距离，并设置物理隔离与标识，是保障安全的重要规范。这一安全距离的设定是基于严格的安全标准和大量的实践经验，旨在降低加油区油气与充电区电气设备之间的相互影响，减少安全隐患。物理隔离措施可以采用实体围墙、栅栏或其他有效的隔离设施，将两个区域明确分隔开来，防止油气扩散到充电区，同时也避免充电区的电气故障引发加油区的危险。清晰醒目的标识也是的，通过设置明显的警示标志和指示牌，提醒人员注意不同区域的功能和安全要求，规范人员和车辆的行为，避免因误操作或误入导致安全事故的发生。

5.智能视频监控与电子围栏

部署智能视频监控与电子围栏是防止人车误入风险区的重要技术手段，能够为加油站充电桩的安全运行提供的监控和防护。智能视频监控系统利用先进的图像识别技术和人工智能算法，对加油站内的人员和车辆行为进行实时监测和分析。当检测到有人或车辆进入危险区域时，系统能够迅速发出警报，并将相关信息及时传达给工作人员，以便采取相应的措施进行处理。电子围栏则通过在风险区域周围设置感应装置，形成一道无形的屏障。当有人或车辆越过电子围栏设定的边界时，系统会立即触发警报，阻止其进一步进入危险区域。这种智能视频监控与电子围栏相结合的方式，不仅提高了监控的效率和准确性，还能够及时发现和制止潜在的安全风险，有效保障了加油站充电桩的安全运营。

6.搭建充电桩安全监测平台

搭建充电桩安全监测平台是实现智能联防联控的基础，该平台集成了多种环境传感器，能够实时采集和分析各类关键数据，为保障加油站充电桩的安全提供全面的信息支持。环境传感器包括可燃气体传感器、温湿度传感器等。可燃气体传感器能够实时监测加油站内油气的浓度，一旦油气浓度超过安全阈值，系统会立即发出警报，提醒工作人员采取通风、检查等措施，防止可燃气体积聚引发爆炸事故。温湿度传感器则用于监测环境的温度和湿度，因为过高或过低的温度、湿度都可能对充电桩设备的性能和安全产生影响。通过实时掌握温湿度数据，工作人员可以及时调整设备运行状态或采取相应的防护措施，确保充电桩在适宜的环境条件下运行。

六、安科瑞资质