充電樁配電設計探討

文/李碩 華東建筑設計研究院有限公司大連分公司 遼寧大連 116000

隨著經濟發展、低碳環保理念的提升，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，電動汽車充電設施建設已成為國家和地方基礎建設的重要環節。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計依舊比較模糊。結合分析我國現行充電樁的設計方法，提取已建成電動汽車充電系統的工程項目數據并作分析，以供參考。

1、用電負荷

電動汽車充電設施用電負荷等級應符合現行國家標準《供配電系統設計規范》GB50052的規定，并應滿足以下要求：

（1）中斷供電將在經濟上造成較大損失，或對公共交通、社會秩序造成較大影響的充電設施，應按不低于二級負荷供電；例如一線大城市的電動公共汽車、電動環衛車，如果不能及時補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荷供電。

2、負荷計算

對于公共建筑和居住建筑內停車場，大量采用的還是非車載充電機和交流充電樁設備。在負荷計算時需按交流充電樁、非車載充電機進行負荷分組或分類，不同類別的充電設備選用不同的需要系數。計算公式如下：

Sjs-充電設備的計算容量，kVA；

P1、P2、…Pn-各類充電設備單臺的輸出功率，kW；

∑S1、∑S2…∑Sn-各類充電設備的輸入總容量，kVA；

η1、η2、…ηn-各類充電設備的工作效率（一般為0.9～0.95）；

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

Kt-同時系數，一般取0.8～1.0；

Kx-需要系數。

在上述計算中，需用系數Kx是一個比較關鍵的數據，其取值主要與同時充電的車輛數有關。電動汽車充電設施用電負荷計算時應根據項目使用性質、規模及使用情況等因素確定合理的需要系數。

由于交流充電樁的標準產品額定功率為7kW，因此在計算公式中交流充電樁均按7kW計算。

3、供配電系統

交流充電樁應采用交流220/380V電壓等級供電，非車載充電機應采用交流380V電壓等級供電。

低壓配電系統的設計應符合下列要求：

（1）低壓配電系統設計應滿足現行國家標準《低壓配電設計規范》GB50054的相關規定；

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

（3）單相交流充電樁負荷應均衡分配到三相，使三相負荷保持平衡；

（4）應按防火分區設置獨立的充電設備用電總配電箱，總配電箱安裝的位置應方便檢修和維護，且不得妨礙車輛的安全通行。

4、充電設備布置

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

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

5、電能質量和計量

當充電基礎設施的功率因數達不到電力部門要求時，應采取無功補償措施，并應符合以下規定：

（1）含有單相充電設備的充電系統，應考慮適當容量的分相無功補償；

（2）應保證在最大負荷運行時充電基礎設施的外電接入點功率因數不低于0.9，并不低于當地供電部門的要求；

（3）無功補償裝置宜安裝在低壓側母線上。

充電系統的電能計量應采用獨立的計量裝置。

充電基礎設施與電力部門（或物業管理部門）之間的電能計量由充電設施運營部門與相關供電單位按照國家的標準實施；電能宜采用集中計量方式，并應具備峰谷平分時段計量功能。

結語：

隨著電動汽車的日益普及其產品技術的不斷更新，本文中的一些結論和數據也可能需要進行調整和修正。

節能減排，綠色出行，電動汽車充電樁設計體現了人-產品-環境協調發展機制，是時代的發展的必然要求，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，而且符合綠色設計和順應可持續發展的歷史潮流。