劉細鳳
安科瑞電氣股份有限公司 上海 嘉定 201801
【摘要】文章主要介紹家用電動汽車的發(fā)展情況，以及充電樁的配置需求。對目前充電樁的配置條件進行分析，以適應(yīng)未來電動汽車的發(fā)展。根據(jù)電動汽車充電樁的電氣設(shè)計中國家及地方的相關(guān)規(guī)范要求，對充電樁的設(shè)計原則、配電、照明、通信計量以及接地等內(nèi)容進行分析、探討。
【關(guān)鍵詞】電動汽車充電樁；配電；住宅建筑；電氣防火；短路
0、前言
根據(jù)中國電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展年度報告(2Ol6—2017)，截至2Ol6年底，我國電動汽車保有量近百萬輛，位居世界shou位。發(fā)展電動汽車已經(jīng)作為國家戰(zhàn)略，推出了一系列促進車輛、基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展政策。2Ol7年我國公共類充電樁保有璧將達到3O萬個，實現(xiàn)倍增。有安裝條件的住宅類充電設(shè)施的配建率將達到8O％以上。在電動汽車產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的帶動下，充電基礎(chǔ)設(shè)施的投入與建設(shè)也加快了腳步，住宅建筑應(yīng)配置足夠的電動汽車充電樁，才能滿足電動汽車用戶的出行需求。
1、國家及地方規(guī)定
（1）國家住房城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于加強城市電動汽車充電設(shè)施規(guī)劃建設(shè)工作的通知(建規(guī)[2Ol51199號)，要求“新建住宅配建停車位應(yīng)1oo％預(yù)留充電設(shè)施建設(shè)安裝條件，新建的大于2萬平方米的商場、賓館、醫(yī)院、辦公樓等大型公共建筑配建停車場和社會公共停車場，其有充電設(shè)施的停車位應(yīng)不少于總停車位的1O％”
（2）廣東省發(fā)展改革委關(guān)于印發(fā)《廣東省電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃(2Ol6-2020年)》的通知規(guī)定，新建住宅小區(qū)停車位建設(shè)或預(yù)留安裝充電設(shè)施接口的比例應(yīng)達到1OO％。
（3）深圳市規(guī)劃國土委關(guān)于《深圳市城市規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)與準(zhǔn)則》條文6．4_2l5條內(nèi)容修訂為“鼓勵配建停車場設(shè)置充電樁，新建停車場應(yīng)預(yù)留設(shè)置充電樁的條件。在新能源汽車推廣期間，住宅類項目停車位充電樁比例不低于2O％，商業(yè)、工業(yè)類項目停車位充電樁配置比例不低于1O％，公共設(shè)施類項目停車位充電樁配置比例不低于2O％，公共停車場充電樁配置比例不低于1O％。”
2、充電樁類型
（1）充電樁按電流形式可以分為交流充電樁、直流充電樁、交／直流～體式充電樁。交流充電樁一般用于小型電動汽車等慢充設(shè)備，直流充電樁一般用于大型電動汽車等的快充設(shè)備。
（2）充電設(shè)備按安裝方式可分為落地式和壁掛式等類型。按防護方式分為戶內(nèi)型和戶外型。
（3）住宅建筑的充電樁一般設(shè)置于地下室車庫，當(dāng)車位靠墻時可采用壁掛式充電樁，電動汽車充電時不應(yīng)妨礙區(qū)域內(nèi)其它車輛的充電與通行。室外設(shè)置的充電樁應(yīng)采用獨立落地式，并設(shè)置的防護結(jié)構(gòu)。
3、配電及照明
（1）根據(jù)充電樁生產(chǎn)商提供資料及市場調(diào)查情況，目前大部分家用電動汽車采用交流充電樁，充電功率為3．3KW或7KW，功率3．3kW的充電樁充滿電時間約為15小時，功率7kW的充電樁充滿電B,lfa3約為7小時。
（2）容量3kW以上的充電樁應(yīng)采用放射式配電設(shè)計，控區(qū)域設(shè)置集中配電箱，向充電設(shè)備供電的斷路器宜具有過載及短路保護功能，且宜設(shè)置剩余漏電保護裝置。
（3）由于住宅建筑內(nèi)的充電樁一般是單相交流220V的，配電設(shè)計時應(yīng)按三相負荷平衡布置。充電樁的負荷相對比較大，應(yīng)計入變壓器總?cè)萘恐?，負荷計算時根據(jù)充電樁數(shù)量選擇需要系數(shù)。
（4）對于已建的住宅小區(qū)增加設(shè)電樁時，應(yīng)對現(xiàn)有的變配電站過行容量校驗，對配電裝置進行校核。當(dāng)不能滿足用電要求時，應(yīng)采取相應(yīng)的改造措施，如更換并增加變壓器容量，或增加變壓器等。
（5）充電樁直接片區(qū)或防火分區(qū)集中設(shè)置，配電線路可利用線槽集中敷設(shè)電線，線槽的走向及布局應(yīng)經(jīng)濟、合理并兼顧美觀要求。充電樁的電纜電線應(yīng)符合建筑等級要求，若充電設(shè)備建于類高層住宅的地下室時，應(yīng)采用低煙無鹵電纜電線。
（6）室內(nèi)停車場設(shè)置充電設(shè)備操作區(qū)域的照度標(biāo)準(zhǔn)值要求不應(yīng)低于100Ix，然而普通汽車庫要求的照度值僅為50Ix，照明設(shè)計時應(yīng)注意區(qū)別設(shè)計，對照度要求比較高的充電樁操作區(qū)域可以適當(dāng)增加燈具的功率或數(shù)量。
4、通信計量
（1）充電樁采用低壓計量，總配電房供充電設(shè)備的低壓出線回路處應(yīng)設(shè)置獨立計量。可以既滿足當(dāng)時考核、計量要求，又能在新能源推廣政策中符合電費優(yōu)惠條件時，享受電價補貼優(yōu)惠。
（2）充電樁的計量模塊應(yīng)包括電能表、計費管理系統(tǒng)、計費讀寫裝置等，充電樁設(shè)備計費管理宜納入至小區(qū)的物業(yè)管理系統(tǒng)，方便統(tǒng)一管理。
（3）計量表宜與充電樁一體化，并采用有復(fù)費率計量功能的儀表，可以有效的實現(xiàn)分段計費、分時計費，優(yōu)化用電效率，采用不同時段的電價分開計費。其配置應(yīng)符合《電表計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》要求。
（4）茌電動汽車充滿電后，充電設(shè)備應(yīng)自動斷電，并發(fā)出停止充電指令及警報裝置，充電樁獲得停止充電的指令后，充電槍才能取下。
（5）充電樁直建立充電監(jiān)控系統(tǒng)，充電樁的基本信息(功率、充電電表、故障等)可能通過通信網(wǎng)上傳至該系統(tǒng)中，及時了解充電樁運行情況。
（6）充電樁現(xiàn)場應(yīng)設(shè)置視頻監(jiān)控設(shè)備，接入小區(qū)視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)，實時記錄充電樁現(xiàn)場情況，防止意外情況發(fā)生。
5、防蓄接地
（1）充電樁的工作接地、保護接地直與建筑物防雷等接地共用接地裝置，接地電阻要求不大于4歐姆。
（2）充電設(shè)備的金屬外殼、支架、底座等金屬構(gòu)件均應(yīng)與建筑物基礎(chǔ)接地可靠連接。
（3）對于建在居民區(qū)內(nèi)的室外充電樁，應(yīng)設(shè)置直擊雷防護裝置，可設(shè)置在高大的建筑物或構(gòu)筑物附近，利用建筑物的防雷裝置更好地保護充電樁。當(dāng)條件不具備或不滿足時，應(yīng)采取其它防直擊雷措施，比如將充電樁設(shè)置放置在有金屬骨架的雨棚內(nèi)或設(shè)置接閃針防雷裝置。
（4）充電樁配電箱應(yīng)設(shè)黃SPD電涌保護器，根據(jù)防雷設(shè)計規(guī)范要求，住宅建筑室內(nèi)充電樁配電箱選擇第II類試驗的SPD電涌保護器，室外充電樁配電箱選擇第I類試驗的SPD電涌保護器。
（5）設(shè)置在室外的充電樁及其配電箱，防護等級要求必須達到IP54以上，有條件時宜設(shè)置防雨罩或雨棚等措施。
6、安科瑞限流式保護器的介紹與選型
6.1限流式保護器的設(shè)計
電氣防火限流式保護器可有效克服傳統(tǒng)斷路器、空氣開關(guān)和監(jiān)控設(shè)備存在的短路電流大、切斷短路電流時間長、短路時產(chǎn)生的電弧火花大，以及使用壽命短等當(dāng)弊端，發(fā)生短路故障時，能以微秒級速度快速限制短路電流以實現(xiàn)滅弧保護，從而能顯著減少電氣火災(zāi)事故，保障使用場所人員和財產(chǎn)的。
安科瑞ASCP200-1電氣防火限流式保護器的主要元件是固態(tài)開關(guān)，不同于傳統(tǒng)家用的空氣開關(guān)（微斷）。我們知道，傳統(tǒng)空氣開關(guān)的斷開是一種機械運動過程，分?jǐn)鄷r間需要幾十毫秒(一般30～50ms)，帶負載斷開時通常伴隨有電弧的產(chǎn)生。而固態(tài)開關(guān)的斷開則是依靠半導(dǎo)體內(nèi)部的載流子運動實現(xiàn)，分?jǐn)鄷r間微秒級，速度快，無電弧產(chǎn)生。
如圖1所示，當(dāng)發(fā)生短路故障時，傳統(tǒng)空氣開關(guān)在電流升至C點時才能動作，且無法瞬時切斷電流，而固態(tài)開關(guān)則可以在電流升至B點時即瞬間切斷短路電流。
圖1短路故障前后電流與時間關(guān)系圖
從流過電阻的電流熱量公式Q=I2Rt，可以很容易看出，傳統(tǒng)空氣開關(guān)與固態(tài)開關(guān)在短路時所釋放的能量差別可以達到數(shù)千倍之多。因此當(dāng)裝配限流式保護器的回路發(fā)生短路故障時，就可以避免電弧的產(chǎn)生，從而有效降低了電氣火災(zāi)。
6.2 ASCP200-1功能特點
ASCP200-1型電氣防火限流式保護器是單相限流式保護器，較大額定電流為63A。主要功能如下:
A）短路保護功能，線路發(fā)生短路故障時，能在150微秒內(nèi)實現(xiàn)快速限流保護；
B）過載保護功能，線路持續(xù)過載時，保護器限流保護；
C）表內(nèi)超溫保護功能，保護器內(nèi)部器件工作溫度過高時，保護器限流保護；
D）過/欠壓保護功能，線路欠壓或過壓時，保護器告警或限流保護（可設(shè)）；
E）電纜溫度監(jiān)測功能，被測線纜溫度超過報警設(shè)定值時，保護器告警或限流保護（可設(shè)）；
F）漏電流監(jiān)測功能，線路漏電超過報警設(shè)定值時，保護器告警或限流保護（可設(shè)）；
G）通訊功能，保護器配置1路RS485接口，1路2G無線通訊，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到安科瑞Acrel-6000云平臺，或第三方監(jiān)控軟件或平臺，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)控。
6.3 ASCP200-1技術(shù)參數(shù)
6.4應(yīng)用方案圖示
ASCP200-1型電氣防火限流式保護器建議安裝在入戶開關(guān)下端，額定電流值根據(jù)入戶開關(guān)的具體規(guī)格進行設(shè)置，典型應(yīng)用示意圖如圖2所示：
圖2 ASCP200-1家用防火解決方案安裝示意圖
6.5使用注意事項
在選用限流式保護器時，限流式保護器的設(shè)定的額定電流應(yīng)該與其前上級的斷路器的額定電流保持一致。例如，當(dāng)限流式保護器輸入端斷路器的額定電流為32A時，應(yīng)將限流式保護器的額定電流設(shè)置為32A。為保障限流式保護器的正常使用，嚴(yán)禁將其使用于與其前端斷路器的額定電流不匹配的配電線路中。
ASCP200系列采用限流式保護器采用壁掛式安裝，可以掛墻安裝，也可以安裝在箱體內(nèi)，應(yīng)確保安裝場所無滴水、腐蝕性化學(xué)氣體和沉淀物質(zhì)，并注意環(huán)境溫度和通風(fēng)散熱。
為確?？煽窟B接，接線時應(yīng)按接線圖進行，同時為了防止接頭處接觸電阻過大而導(dǎo)致局部過熱，也避免因接觸不良而導(dǎo)致保護器工作不正常，線頭應(yīng)采用合適大小的U形冷壓頭壓接后，再插入保護器相應(yīng)端子上并將螺釘擰緊壓實。
保護器內(nèi)部帶有交流電，嚴(yán)禁非專業(yè)人士擅自打開產(chǎn)品外殼。保護器在使用期間，若被保護線路發(fā)生短路或過載故障而被限流保護時，保護器仍處于帶電狀態(tài)，不允許隨意碰觸用電線路的金屬部分。待檢查線路，并排除故障后，長按保護器的復(fù)位按鍵約2秒鐘，使保護器恢復(fù)正常運行時。
當(dāng)保護器因超溫而發(fā)生限流保護時，則可能是因為負載電流過大，環(huán)境溫度過高或通風(fēng)散熱不良等原因?qū)е拢赏ㄟ^加強通風(fēng)等措施，等保護器溫度降下來后，再長按復(fù)位鍵，使保護器復(fù)位，恢復(fù)正常運行。
7、結(jié)語
汽車充電樁在新建的住宅小區(qū)已成為必須配套設(shè)施．電氣設(shè)計中應(yīng)合理安排充電樁及線槽等設(shè)備的布局、充分考慮配置要求，同時應(yīng)采用節(jié)能、環(huán)保等設(shè)備材料。為居民提供一個舒適、高效、的電動汽車條件，進一步推動新能源汽車應(yīng)用與發(fā)展。
參考文獻
[1]周志敏，周愛華.電動汽車充電樁(站)設(shè)計與施工[M}．中國電力出版社2016
[2]《電動汽車交流充電樁技術(shù)條件》NB／T33002-2010．
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[4]吳家坤.住宅建筑電動汽車充電樁的電氣設(shè)計.
[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊，2020.06版.
作者簡介：
劉細鳳，女，本科 安科瑞電氣股份有限公司
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