充電樁配電設(shè)計(jì)探討

文/李碩 華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司大連分公司 遼寧大連 116000

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、低碳環(huán)保理念的提升，我國逐漸加大對新能源汽車的推廣。隨著新能源汽車的推廣，電動汽車充電設(shè)施建設(shè)已成為國家和地方基礎(chǔ)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。對于新建建筑而言，車庫充電樁配置及帶有充電樁的車庫配電容量設(shè)計(jì)依舊比較模糊。結(jié)合分析我國現(xiàn)行充電樁的設(shè)計(jì)方法，提取已建成電動汽車充電系統(tǒng)的工程項(xiàng)目數(shù)據(jù)并作分析，以供參考。

1、用電負(fù)荷

電動汽車充電設(shè)施用電負(fù)荷等級應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50052的規(guī)定，并應(yīng)滿足以下要求：

（1）中斷供電將在經(jīng)濟(jì)上造成較大損失，或?qū)步煌ā⑸鐣刃蛟斐奢^大影響的充電設(shè)施，應(yīng)按不低于二級負(fù)荷供電；例如一線大城市的電動公共汽車、電動環(huán)衛(wèi)車，如果不能及時補(bǔ)電有可能使城市交通陷入混亂甚至癱瘓。

（2）其余場所可按三級負(fù)荷供電。

2、負(fù)荷計(jì)算

對于公共建筑和居住建筑內(nèi)停車場，大量采用的還是非車載充電機(jī)和交流充電樁設(shè)備。在負(fù)荷計(jì)算時需按交流充電樁、非車載充電機(jī)進(jìn)行負(fù)荷分組或分類，不同類別的充電設(shè)備選用不同的需要系數(shù)。計(jì)算公式如下：

Sjs-充電設(shè)備的計(jì)算容量，kVA；

P1、P2、…Pn-各類充電設(shè)備單臺的輸出功率，kW；

∑S1、∑S2…∑Sn-各類充電設(shè)備的輸入總?cè)萘浚琸VA；

η1、η2、…ηn-各類充電設(shè)備的工作效率（一般為0.9～0.95）；

cosθ1、cosθ2、…cosθn-各類充電設(shè)備功率因數(shù)（一般為0.9～0.98）；

Kt-同時系數(shù)，一般取0.8～1.0；

Kx-需要系數(shù)。

在上述計(jì)算中，需用系數(shù)Kx是一個比較關(guān)鍵的數(shù)據(jù)，其取值主要與同時充電的車輛數(shù)有關(guān)。電動汽車充電設(shè)施用電負(fù)荷計(jì)算時應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目使用性質(zhì)、規(guī)模及使用情況等因素確定合理的需要系數(shù)。

由于交流充電樁的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品額定功率為7kW，因此在計(jì)算公式中交流充電樁均按7kW計(jì)算。

3、供配電系統(tǒng)

交流充電樁應(yīng)采用交流220/380V電壓等級供電，非車載充電機(jī)應(yīng)采用交流380V電壓等級供電。

低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列要求：

（1）低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50054的相關(guān)規(guī)定；

（2）充電設(shè)備低壓配電系統(tǒng)的接地形式一般采用TN-S系統(tǒng)，室外停車場也可采用TNC-S、TT系統(tǒng)；

（3）單相交流充電樁負(fù)荷應(yīng)均衡分配到三相，使三相負(fù)荷保持平衡；

（4）應(yīng)按防火分區(qū)設(shè)置獨(dú)立的充電設(shè)備用電總配電箱，總配電箱安裝的位置應(yīng)方便檢修和維護(hù)，且不得妨礙車輛的安全通行。

4、充電設(shè)備布置

目前市場上電動汽車充電設(shè)備產(chǎn)品較多、規(guī)格不一，其安裝方式和要求也各不相同。在考慮充電設(shè)備布置及安裝方式時，應(yīng)以不影響項(xiàng)目整體場地規(guī)劃布局，不能因布置充電設(shè)備而影響車位劃分。電氣設(shè)計(jì)人員應(yīng)與規(guī)劃、建筑專業(yè)密切配合，按照‘充電設(shè)備靠近停車位布置以便于充電、充電設(shè)備布置不妨礙其他車輛通行’的原則，合理選擇充電設(shè)備及其安裝方式。

當(dāng)電動汽車位附近有墻或柱時，可選用壁掛式交流充電樁，充電設(shè)備距停車位凈距不應(yīng)小于0.4m，且垂直于地面安裝，充電設(shè)備的人機(jī)界面操作區(qū)域中心水平線距地高度以1.4m為宜。當(dāng)停車位既無墻也無柱，可選用車擋式交流充電樁。

5、電能質(zhì)量和計(jì)量

當(dāng)充電基礎(chǔ)設(shè)施的功率因數(shù)達(dá)不到電力部門要求時，應(yīng)采取無功補(bǔ)償措施，并應(yīng)符合以下規(guī)定：

（1）含有單相充電設(shè)備的充電系統(tǒng)，應(yīng)考慮適當(dāng)容量的分相無功補(bǔ)償；

（2）應(yīng)保證在最大負(fù)荷運(yùn)行時充電基礎(chǔ)設(shè)施的外電接入點(diǎn)功率因數(shù)不低于0.9，并不低于當(dāng)?shù)毓╇姴块T的要求；

（3）無功補(bǔ)償裝置宜安裝在低壓側(cè)母線上。

充電系統(tǒng)的電能計(jì)量應(yīng)采用獨(dú)立的計(jì)量裝置。

充電基礎(chǔ)設(shè)施與電力部門（或物業(yè)管理部門）之間的電能計(jì)量由充電設(shè)施運(yùn)營部門與相關(guān)供電單位按照國家的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施；電能宜采用集中計(jì)量方式，并應(yīng)具備峰谷平分時段計(jì)量功能。

結(jié)語：

隨著電動汽車的日益普及其產(chǎn)品技術(shù)的不斷更新，本文中的一些結(jié)論和數(shù)據(jù)也可能需要進(jìn)行調(diào)整和修正。

節(jié)能減排，綠色出行，電動汽車充電樁設(shè)計(jì)體現(xiàn)了人-產(chǎn)品-環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展機(jī)制，是時代的發(fā)展的必然要求，提升了人們的生活水平。總的來說，電動汽車充電樁不僅給人類帶來方便，而且符合綠色設(shè)計(jì)和順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的歷史潮流。