2013年第39卷第2期工业安全与环保
F e bruar y2013I ndust r i al Saf e t y a nd Envi r onm e nt al Pr o t ect i on53
电动汽车充电站消防设计探讨
苏明涛田亮本
(山东省青岛市公安消防支队山东青岛266071)
摘要国家节能减排的产业政策刺激了我国电动汽车发展，电动汽车充电站建设已经进行了试点，由于电动汽车充电设施建设是新事物，工程建设涉及消防设计等一系列问题。
通过对电动汽车充电站消防设计进行研究和探讨，介绍了充电站的组成、火灾危险性和设计要求，为此类建筑的消防设计提供参考。
关键词消防电动汽车充电站
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0引言
近年来，为贯彻国家能源战略，落实节能减排政
策，我国电动汽车生产得到了迅速发展，为推进电动
汽车充电设施建设，国家电网公司将在27个省市
(区)全面推进电动汽车充电站建设，拟建公用充电站75座、交流充电桩6千余台以及部分电池更换
站。
目前，深圳、上海和青岛等试点城市建设了电动
汽车充电站，为电动汽车应用提供保障。
1电动汽车的分类
电动汽车是指全部或部分由电机驱动的汽车。
其关键部件主要包括动力电池、电池管理系统、动力
系统、车身底盘等。
目前主要有纯电动汽车(B EV)、混合动力汽车(哪)、燃料电池电动汽车(FC EV)以及外接充电式混合动力汽车(PH E V)。
(1)纯电动汽车：完全由动力蓄电池提供电力驱动的电动汽车。
(2)混合动力汽车：具备两个以上动力源，而其中有一个可以释放电能的汽车。
(3)外接充电式混合动力汽车：在混合动力汽车上增加了纯电动行驶工况，并且加大了动力电池容量，采用纯电动工况可行驶50一90km，超过这一里程，即起动内燃机，采用混合驱动模式。
(4)燃料电池电动汽车：燃料电池与常规电池不同，它的燃料和氧化剂不是储存在电池内，而是储存在电池外部的储罐中。
当它工作时，需要不问断地向电池内输入燃料和氧化剂并同时排出反应产物。
从工作方式上看，它类似于常规的汽油或柴油发电机。
最常用的燃料为纯氢，氧化剂为纯氧。
2电动汽车充电站的构成
充电站由电动汽车充电设备(至少有一台非车载充电机)组成，为电动汽车进行充电，并能够在充电过程中对充电设备、动力蓄电池进行状态监控的场所。
一般包括站内建筑、站内外行车道、充电区、临时停车区及供配电设施等。
充电设备是为电动汽车动力蓄电池提供电能的专用设备，包括非车载充电机、交流充电桩等。
见图1。
(1)非车载充电机：固定安装在地面，将电网交流电能变换为直流电能，采用传导方式为电动汽车动力蓄电池充电的专用装置。
(2)交流充电桩：采用传导方式为具有车载充电机的电动汽车提供交流电能的专用装置。
3电动汽车充电站的充电方式
对电动汽车的充电按照拆卸电池式分为电动汽车整车充电和电池更换两种式。
电动汽车整车
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充电指不拆卸电池，直接对车辆充电的一种电能补给方式。
图1非车载充电机和交流充电桩
一般分为3种方式：普通充电、快速充电、电池更换。
图2充电站供电系统示意图。
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图2充电站供电系统示意
3．1普通充电
普通充电多为交流充电，对于用电容量较低的交流充电机，输入的额定电压为220V、50I-I z的单相交流电；对于容量较高的交流充电机，输入的额定线电压为380V、50H z的三相交流电。
对车辆进行普通充电一般需要4—6h。
3．2快速充电
快速充电多为直流充电，直流充电机输人为额定线电压380V、50H z的三相交流电，输出直流电压一般不超过700V，输出直流电流一般不超过700A。
对车辆进行快速充电一般15m i n即可达到80％的电量，快速充电技术尚需进一步成熟。
3．3电池更换
电池更换是指为电动汽车拆卸下来的电池进行充电的一种电能补给方式。
4充电站建(构)筑物火灾危险性划分
充电站的建(构)筑物火灾危险性分类应符合《火力发电厂与变电站设计防火规范》(G B50229)和《建筑设计防火规范》(G B50016)的规定。
小型充电站可直接由低压供电，建(构)筑物厂房类别为戊类；中型充电站或大型充电站的配电变压器宜选用干式变压器，此时，建(构)筑物厂房类别为丁类；当选用油浸变压器时，建(构)筑物厂房类别为丙类。
充电站建(构)筑物相应厂房类别划分见表1。
表1充电站建(构)筑物相应厂房类别划分[1】
5站址选择
充电站总体规划应符合城镇规划、环境保护和防火安全的要求，并应选在交通便利的地方。
站址选择应与城市中低压配电网规划和建设密切结合，满足供电可靠性、电能质量、自动化等方面的要求。
(1)按照国家电网公司《充电站建设指导意见》的选址原则，充电站和电池更换站的站址可选择在公共停车场等公共区域，或公交、邮政等集团车队的专用停车区域；交流充电桩可选择在公共建筑(商场、办公写字楼等)和住宅小区等公共停车场或充电站内。
(2)充电站内的充电区和配电室的建(构)筑物与站内外建筑之间的防火间距应符合《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》相应类别厂房的规定。
(3)选址中应考虑电气安全，并远离易燃、易爆、污染等危险源。
(4)充电站内道路的设置应满足消防及服务车辆通行的要求，道路宽度不应小于4m，充电站内部从入口到出口至少应有二条车道，人口和出口宜分开设置，明显标识。
6充电设施设置要求
充电设备一般布置于充电车位旁边或一端，考虑充电机周边设置防撞墩(围栏)的需要，同时为保证充电时操作人员的工作空间，充电设备与充电车位边界线应保持足够的距离，不宜小于0．4m。
6．1非车载充电机
充电机布置与安装要求如下：充电接13应在结构上防止手轻易触及裸露带电导体。
充电连接器在不充电时应放置在人不轻易触及的位置，充电机保护接地端子应可靠接地。
对于安装在室外的充电机，充电接口应采取必要的防雨、防尘措施，充电机基础应高出充电站地坪20cm及以上。
必要时可在充电机附近设置防撞栏，其高度不应小于0．8m[2J。
6．2交流充电桩
当前，国内外主流电动汽车生产厂商所生产的电动汽车车载充电机的交流供电电源大多采用单相220V交流电压，少采用三相380V交流供电，车载充电机的功率一般在3kW 左右。
因此，交流充电
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桩供电电源宜采用220V或380V交流电压。
(1)交流充电桩采用单相220V交流供电电源时，多台交流充电桩的电源接线应考虑供电电源三相平衡，以免影响电网质量。
(2)可采用落地式或壁挂式等安装方式。
考虑到充电桩的安全要求，并参考加油站加油机的安装要求，落地式充电桩安装基础应高出地面20cm及以上，必要时可安装防撞栏…3。
(3)保护接地端子应可靠接地。
(4)室外的充电桩宜采取必要的防雨和防尘措施。
7建筑物
建筑物宜单层布置，可由监控室、配电室等组成。
充电站内建筑物的耐火等级应符合《汽车加油加气站设计与施工规范》(G B50156)和《建筑设计防火规范》的规定。
当罩棚顶棚的承重构件为钢结构时，其耐火极限可为0．25h，顶棚其他部分不得采用可燃烧体建造引3。
为改善操作环境，同时防止发生电池燃烧可能引起的中毒和爆炸事故，充电站内建筑物应采取通风措施，建议采用自然通风方式。
对于配电室、电池临时存储房间等有特殊通风要求的房间可采用机械通风。
8消防给水和灭火设施
电动汽车充电站应同时设计消防给水系统，消防给水系统的设计应符合《建筑设计防火规范》的有关规定。
由于电动汽车充电站占地面积较小，同时进入的人员也有限，同一时间内的火灾次数应按一次确定。
(1)丙类建筑。
当充电站设有电压为35—500 kV，单台变压器容量为5000kV A及以上的变电站时，变电站多采用油浸变压器，其消防设施设计应当满足《火力发电厂与变电站设计防火规范》中关于变电站的有关要求；其他丙类建筑应当满足《建筑设计防火规范》要求。
(2)丁、戊类建筑。
当充电站不设油浸变压器时，站内建筑一般为丁、戊类建筑，建筑物比较简单。
由于建筑内布置的电气设备较多，电气设备房间均不能采用水进行灭火，因此根据《建筑设计防火规范》，耐火等级为一、二级且可燃物较少的丁、戊类建筑物可不设置室内消火栓乜j。
(3)充换电站。
充换电站的主要工作就是为电动汽车(如公交车)更换下来的电池充电，已经应用在各种车辆上的电池主要有铅酸电池、镍氢电池与锂离子电池3种，目前电动汽车的动力电池主要采用锂电池，包括锰酸锂、磷酸铁锂电池。
相对而言，磷酸铁锂电池安全性能更好。
由于锂电池中的许多材料与水接触后，会导致发热、燃烧现象，因此不宜用水灭火。
在火灾发生的情况下，锂电池会有短路情况发生，造成电池外壳损坏，使得电池内部外露。
另外，由于充换电站内主要为电气设备，用水枪的水柱扑救带电的电气设备火灾，对灭火人员造成伤害。
在扑救一般电气火灾时，可以切断电源，但是充换电站内的电池难以切断电池电源。
一般情况下，一个电池箱电压为64V，一辆公交车配9个电池箱，串联电压为576V，因此，扑救此类车辆火灾必须做好防触电工作。
依据《建筑设计防火规范》要求，对于存有与水接触能引起燃烧爆炸的物品的建筑物，可不设置室内消火栓[2]2。
因此充换电站应采取其他灭火设施，配备干粉灭火器、灭火毯、防火手套，室外设置消防沙坑。
9结语
由于汽车充电站大多集中在建筑和人员密集的城区，其选址和消防设计将涉及周边单位和居民消防安全。
目前尚没有制定专门的汽车充电站设计规范，本文结合《建筑设计防火规范》、《汽车加油加气站设计与施工规范》和《火力发电厂与变电站设计防火规范》的有关规定对汽车充电站的消防设计进行了阐述，为消防设计提供了参考。
参考文献
[1]火力发电厂与变电站设计防火规范[S]．G B
5022卜2006．
[2]建筑设计防火规范[s]．G B50016---2006．
[3]汽车加油加气站设计与施工规范[S]．G B50156---2002．作者简介苏明涛，男，1967年生，山东青岛人，高级工程师，学士学位，青岛市公安消防支队高级工程师，主要从事建筑防火设计审核工作。
(收稿13期：2012—01—13)。
