充电桩配电设计探讨

李硕

【摘要】文章主要对充电桩负荷等级、负荷计算、充电设备布置等问题进行探讨。

【关键词】充电桩;电动汽车;负荷计算

随着经济发展、低碳环保理念的提升，我国逐渐加大对新能源汽车的推广。随着新能源汽车的推广，电动汽车充电设施建设已成为国家和地方基础建设的重要环节。对于新建建筑而言，车库充电桩配置及带有充电桩的车库配电容量设计依旧比较模糊。结合分析我国现行充电桩的设计方法，提取已建成电动汽车充电系统的工程项目数据并作分析，以供参考。

1、用电负荷

电动汽车充电设施用电负荷等级应符合现行国家标准《供配电系统设计规范》GB50052的規定，并应满足以下要求：

（1）中断供电将在经济上造成较大损失，或对公共交通、社会秩序造成较大影响的充电设施，应按不低于二级负荷供电;例如一线大城市的电动公共汽车、电动环卫车，如果不能及时补电有可能使城市交通陷入混乱甚至瘫痪。

（2）其余场所可按三级负荷供电。

2、负荷计算

对于公共建筑和居住建筑内停车场，大量采用的还是非车载充电机和交流充电桩设备。在负荷计算时需按交流充电桩、非车载充电机进行负荷分组或分类，不同类别的充电设备选用不同的需要系数。计算公式如下：

Sjs-充电设备的计算容量，kVA;

P1、P2、…Pn-各类充电设备单台的输出功率，kW;

∑S1、∑S2…∑Sn-各类充电设备的输入总容量，kVA;

η1、η2、…ηn-各类充电设备的工作效率（一般为0.9～0.95）;

cosθ1、cosθ2、…cosθn-各类充电设备功率因数（一般为0.9～0.98）;

Kt-同时系数，一般取0.8～1.0;

Kx-需要系数。

在上述计算中，需用系数Kx是一个比较关键的数据，其取值主要与同时充电的车辆数有关。电动汽车充电设施用电负荷计算时应根据项目使用性质、规模及使用情况等因素确定合理的需要系数。

由于交流充电桩的标准产品额定功率为7kW，因此在计算公式中交流充电桩均按7kW计算。

3、供配电系统

交流充电桩应采用交流220/380V电压等级供电，非车载充电机应采用交流380V电压等级供电。

低压配电系统的设计应符合下列要求：

（1）低压配电系统设计应满足现行国家标准《低压配电设计规范》GB50054的相关规定;

（2）充电设备低压配电系统的接地形式一般采用TN-S系统，室外停车场也可采用TN-C-S、TT系统;

（3）单相交流充电桩负荷应均衡分配到三相，使三相负荷保持平衡;

（4）应按防火分区设置独立的充电设备用电总配电箱，总配电箱安装的位置应方便检修和维护，且不得妨碍车辆的安全通行。

4、充电设备布置

目前市场上电动汽车充电设备产品较多、规格不一，其安装方式和要求也各不相同。在考虑充电设备布置及安装方式时，应以不影响项目整体场地规划布局，不能因布置充电设备而影响车位划分。电气设计人员应与规划、建筑专业密切配合，按照‘充电设备靠近停车位布置以便于充电、充电设备布置不妨碍其他车辆通行的原则，合理选择充电设备及其安装方式。

当电动汽车位附近有墙或柱时，可选用壁挂式交流充电桩，充电设备距停车位净距不应小于0.4m，且垂直于地面安装，充电设备的人机界面操作区域中心水平线距地高度以1.4m为宜。当停车位既无墙也无柱，可选用车挡式交流充电桩。

5、电能质量和计量

当充电基础设施的功率因数达不到电力部门要求时，应采取无功补偿措施，并应符合以下规定：

（1）含有单相充电设备的充电系统，应考虑适当容量的分相无功补偿;

（2）应保证在最大负荷运行时充电基础设施的外电接入点功率因数不低于0.9，并不低于当地供电部门的要求;

（3）无功补偿装置宜安装在低压侧母线上。

充电系统的电能计量应采用独立的计量装置。

充电基础设施与电力部门（或物业管理部门）之间的电能计量由充电设施运营部门与相关供电单位按照国家的标准实施;电能宜采用集中计量方式，并应具备峰谷平分时段计量功能。

结语：

随着电动汽车的日益普及其产品技术的不断更新，本文中的一些结论和数据也可能需要进行调整和修正。

节能减排，绿色出行，电动汽车充电桩设计体现了人-产品-环境协调发展机制，是时代的发展的必然要求，提升了人们的生活水平。总的来说，电动汽车充电桩不仅给人类带来方便，而且符合绿色设计和顺应可持续发展的历史潮流。

参考文献：

[1]《电动汽车分散充电设施工程技术标准》GBT51313-2018.

[2]《电动汽车充电基础设施建设技术规程》DBJ/T15-150-2018.

[3]《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008.

[4]《供配电系统设计规范》GB50052-2009.