建筑地下車庫充電樁配電設計解決方案

吳小娟 吳金娟 楊鵬 吳潔瓊

摘要：目前，我國發(fā)展的新能源汽車主要有插電式混合動力汽車以及純電動汽車這兩種，這就要求相應的民用建筑裝備相應的充電設施。根據(jù)相關條例要求，要求民用建筑地下車庫百分百建設相關的充電設施或者預留相關的建設條件，設計充電樁已經(jīng)成為了目前民用建筑中電氣設計的一個重要的內(nèi)容。為了更好的符合國家規(guī)定的要求，就民用建筑地下車庫充電樁配電設計問題應該進行詳細的探討，提出合適的解決方案。

關鍵詞：民用建筑;地下車庫;充電樁;配電設計

一、充電樁的類別以及相關的技術要求

1.1電樁的類別

現(xiàn)階段充電樁主要分為直流充電裝置和交流充電樁兩種，前者俗稱“快充”，顧名思義，其最大的特點是電壓與電流調(diào)整幅度較大，充電速度快，但是對于汽車上的電池損耗較大，主要由充電機柜和直流充電樁組成，占用面積相對較大。后者俗稱“慢充”，也是當下民用建筑車庫使用主流，分單相和三相兩種，占用面積較小，安裝方便。根據(jù)廠家提供的數(shù)據(jù)，主要列舉了下表的技術參數(shù)：

1.2民用建筑地下車庫充電樁的技術要求

通過充電樁的分類看出民用建筑地下車庫的充電樁一般使用交流充電樁，其具備電源充足或充電時間到后自動切斷電源，在發(fā)生短路、過載、漏電等情況時進行自動故障報警等功能，因此在技術方面，除了必須滿足現(xiàn)有的法律法規(guī)以及規(guī)范外，主要從阻燃、阻電、預警等方面考慮。電源線采用阻燃電纜和護管等材料，通過安裝空氣開關進行漏電等自我保護，同時其保護接地端必須接地并配備符合其裝置的環(huán)保材料，即阻電功能，在這一方面可采用TN-S系統(tǒng)等具有自我保護功能的系統(tǒng)。

二、地下車庫充電樁配電過程中應注意的問題

2.1配置充電樁位置

充電樁配置時，為保障所處位置的合理性，應積極考慮以下問題：電動汽車類別，民用建筑進出車流量，地下車庫位置，配電設置等，設置充電樁位置與數(shù)量。同時，對于交流充電樁，應盡量將其放置在不同防火區(qū)，直流充電樁放置在車庫進出口防火區(qū)，若充電樁較少，可直接設置在一個防火區(qū)，便于集中管理的同時，便利用戶的應用。

2.2配電箱設置

在充電樁配電的位置，為保障電能供應的充足性，應設置若干配電箱，將配電箱安裝在附近強電間中，便于操作與管理。同時，施工人員應根據(jù)配電箱數(shù)據(jù)，在電房的低壓柜處設置一定量的回路，使其為電動汽車直接供電，減少不必要的麻煩。

2.3充電樁的安裝方法

在民用建筑地下庫內(nèi)，充電樁的安裝通常采用兩種方式：落地式與壁掛式。落地式多選擇裝設在車額外端部，離地高度約30cm，壁掛式則是安裝在墻上與柱上，是最常見的充電樁裝設方式。

2.4回路設置

在地下車庫充電樁建設中，配電箱回路可選擇短路保護、剩余電流保護等的低壓斷路器，有效保障充電樁的用電安全，保護居民的人身、財產(chǎn)安全。

三、充電樁配電設計解決方案

3.1項目的情況以及設計

以某市一個較為大型的住宅小區(qū)為例，其建筑面積約為35萬m2，地下車庫設計的車位數(shù)共有2260個。按照相關條例以及規(guī)劃部門的要求，新建的住宅小區(qū)應該按照20%的車位數(shù)建設地下車庫充電樁設施，其余的逐步進行建設。但是結(jié)合實際的新能源汽車發(fā)展情況，住宅小區(qū)的建設時間較短。如果按照比例建設20%的充電樁，建立獨立的充電樁的配電所，可能會帶來建設設施的閑置。因而，可以將20%車位數(shù)的充電樁的電源連接到住宅小區(qū)的配電所，并且適當?shù)奶岣吲潆娝娜萘?。?0%車位數(shù)的充電樁分布在小區(qū)的配電所周圍，分步建立，避免資源的浪費。

3.2充電樁的輸入總?cè)萘亢怂?/p>

住宅小區(qū)先期設計中20%停車位數(shù)的充電樁數(shù)目為450個。根據(jù)單個充電樁的輸入容量，計算出住宅小區(qū)20%停車位數(shù)的充電樁所需要的總?cè)萘恳还矠?359kVA。住宅小區(qū)遠期設計中100%停車位數(shù)的充電樁所需要的總?cè)萘恳还矠?975kVA。此類計算，是根據(jù)市面上的純電動汽車進行計算的，充一次電能夠行駛150～250km。根據(jù)該市的數(shù)據(jù)調(diào)查，人均使用車行走的里程約為20km/d。先期設計中450個充電樁同時充電的概率為20～33%，遠期設計中的概率相同。此外，還需要說明的是，在計算充電樁配電所需要的輸入容量是以理想的交流充電樁作為基礎的。實際情況中，電動汽車充電機的輸入功率相比交流充電樁所提供的輸出功率要小，因此所計算出的輸入功率也會比理想計算出來的值要小一些，在實際設計方案中，要考慮到這一點。

3.3先期設計20%車位數(shù)充電樁的配電

根據(jù)預期的設計，此住宅小區(qū)平均每一個配電所為90～100個充電樁提供充電，總負荷大約為480kVA。按照地下車庫的設計，沒一個配電所能夠提供地下車庫4～5個防火分區(qū)的車位，每一個防火分區(qū)大致有20～30個充電樁。根據(jù)不同的防火分區(qū)設計的停車位數(shù)量不同，充電樁的配電設計也不相同。除此之外，完整的充電設施應該安裝相應的計費與監(jiān)控系統(tǒng)。當充電樁初具規(guī)模時，可以根據(jù)實際的情況簡化監(jiān)控系統(tǒng)，并且預留有線或者無線的網(wǎng)絡接口，以便監(jiān)控系統(tǒng)的功能能夠進一步的擴展。

3.4遠期設計100%車位數(shù)充電樁的配電

根據(jù)上面的負荷計算，理想情況下充電樁專用的配電所應該預計規(guī)劃8臺800kVA的變壓器。在應用的過程中，應該考慮實際的情況，遠期容量配置需要根據(jù)先期20%數(shù)量的充電樁的相關運行情況，觀察電動汽車車載充電機的技術情況、電池技術、充電樁安全檢測技術等等的具體情況，為遠期設計100%車位數(shù)充電樁的配電做好數(shù)據(jù)基礎的準備，結(jié)合相應的參數(shù)來規(guī)劃遠期充電樁負荷容量的設計。

四、結(jié)束語

各地政府對不同業(yè)態(tài)的停車場充電樁占車位比例有不同的要求，在充電樁供配電設計中，應選取合適的需要系數(shù)，合理確定供電方案，既要符合當?shù)卣?、使用便利、適度超前，又要結(jié)合當?shù)厍闆r、經(jīng)濟合理、節(jié)能環(huán)保。

參考文獻：

[1]趙蕾.民用建筑地下車庫充電樁配電設計解決方案[J].智能建筑電氣技術，2017，11（3）：8～11.

[2]梁亦超.關于住宅小區(qū)地下車庫電動汽車充電樁的配電設計[J].建材與裝飾，2016（22）.

（作者單位：金川鎳鈷研究設計院1? 金川集團公司選礦廠2）