车库充电桩配电设计要点探讨

王 越，司崇伟

（辽宁省建筑设计研究院有限责任公司，辽宁 沈阳 110005）

随着“碳达峰”“碳中和”概念被纳入到生态文明建设的整体布局中，电动汽车行业已经成为国家未来重要战略性产业，电动汽车的应用普及也加快了充电基础设施的投入与建设，相关国家规范及多地的建设主管单位均要求停车场的车位数按照一定比例装设新能源汽车的充电装置来满足充电需求，加速推广。

1 分类与技术参数

根据《电动汽车充电站设计规范》GB 50966-2014，充电系统包括非车载充电桩及交流充电桩。非车载充电桩即直流充电桩，也经常被称为“快充”，可以把输入的三相交流电转为输出的可调节直流电，从而对电动汽车的动力电池进行直接充电，在短时间充满电池。直流充电桩额定功率一般为30kW 和60kW,其装置占用面积较大，适合以企业对象为服务主体的专用充电站停车场或者少量设置在大型商业的办公停车场内。

交流充电桩常被称为“慢充”，配合带有车载充电机的电动汽车使用。现有绝大部分交流充电桩不具备输出功率调节，仅具有计量和保护功能。它分为三相和单相装置，其占地面积较小，但充电时间较长，广泛应用在各类住宅、商业办公的公共停车场内。

充电桩系统在室外采用TT 系统接地，室内采用TN-S、TN-C-S 系统接地。每个充电桩装置的馈线回路中，应装设带有剩余电流保护功能的断路器，保护整定值为30mA，为保护充电使用人员的人身安全，动作时间小于0.1s，从而确保充电使用人员的安全。

2 车库充电桩配电设计的要点

2.1 充电桩的负荷等级及负荷计算

除了少数场所如中断供电会造成较大的社会秩序、公共交通混乱或者公共安全的损失，其他情况电动汽车充电设备采用三级负荷供电。根据18D705-2《电动汽车充电基础设施设计与安装》国标图集，电动汽车充电设施的负荷计算采用需要系数法，家用的交流充电桩或者公共场所中的单台交流充电桩需要系数宜取1，多台7kW 交流充电桩因为电池状态、汽车型号等不同，需要系数范围在0.28～1.0 之间。而30kW 的直流充电设施需要系数范围在0.4～0.8之间。并采用下列的公式进行负荷计算：

式中：Sjs——充电设施的计算容量，kVA；

P1、P2、P3——各类充电设施的额定功率，一般按非车载充电机、单相交流充电桩、三相交流充电桩等进行负荷分类和分组，kW；

η1、η2、η3——各类充电设施的工作效率，一般取 0.95；

cosφ1、cosφ2、cosφ3——各类充电设施的功率因数，一般要大于 0.90；

Kt——同时系数，一般取0.8～0.9；

Kx——需要系数。

计算非充电主机系统负荷时采用式（1）、式（2），其中包括交流充电桩、非车载充电机；计算充电主机的系统应采用式（3）。

2.2 充电桩的设置比例

新建住宅的配建停车场应100%配套建设充电设施或预留建设需要的安装条件，大型公共建筑的配建停车场应有不少于10%的车位建设充电设施或预留建设需要安装的条件，而政府办公楼停车场配置充电设施的桩位比例要≥20%，而预留充电设施的桩位比例要≥10%，以便于满足远期发展。

2.3 充电桩的预留位置及安装

车库内的充电桩应根据配电室位置，电动车车位分布，车库内车流流线等因素合理分配，同时预留位置要远离有可能发生火灾或者爆炸的地方，远离地漏等有可能有水的地方，不可以设置在可能有剧烈震动的地方。由于直流充电具有充电时间短、充电电流大的特点，其具有更高的火灾危险性，因此直流充电桩应设置在方便消防救援力量尽快到达的地方，如车库出入口附近的防火分区内，而在各层不同的防火分区根据需要设置交流充电桩。如果充电桩数量不多，可以根据实际情况进行集中布置，集中管理，保证设计的充电桩位置和作为电源点的变配电室尽可能的接近。实际的设计中要注意，充电桩的位置分布不能给其它电动汽车充电或正常出行带来过多影响，同时应采取一定的防护措施，如预留足够的安全距离来确保充电桩及人员操作安全。

民用建筑中的车库充电桩主要采用落地式、立柱式、壁挂式三种安装方式，落地式安装具有重量重、体积大的特点，同时需要在地面做基础，适用于非车载充电桩；立柱式安装具有重量轻、体积小的特点，适用于交流充电桩；壁挂式的特点也是体积小，重量轻，直接挂墙安装，同样适用于交流充电桩。在车位尾端通常会采用落地式充电桩，设备安装时要高出地面0.3m。有条件时可选用壁挂式充电桩的安装方式，在墙或柱子上安装，通过提升壁挂式充电桩高度，此种安装方式不会过多占用其它车位的空间。需要注意的是将充电桩安装在柱子上时，一定要注意保证不能对消火栓等其他的功能性设施位置造成影响，同时充电车位的边缘与充电设施外部之间的距离应不低于0.4m，以便于工作人员在操作过程中保持安全距离。

另外充电桩安装时要注意配电箱柜的安装不能影响正常停放车辆的使用，配电箱柜与桥架的连接位置要设置跨接线。

2.4 计量管理及监控

充电桩应设置低压独立计量，位置设在低压出线回路处。可以既可以满足电力公司的计量要求，又享受到地方政府的新能源推广优惠补贴。

充电桩宜采用一体式设计，计量表可采用复费率型嵌入在充电桩内，根据峰谷平不同时段执行不同的计费标准，从而优化用电效率；同时其应符合相关国家规范标准的电能计量装置的管理要求，仪表准确度等级分为两种，对于有功电表准确度等级为1.0 级，对于无功电表准确度等级为2.0 级。

建设单位不仅要合理规划设置充电桩，还要合理设计充电桩的后续管理监测。充电桩的计量部分的模块包括计费管理系统、读写装置、电能表等，可将充电桩的计费管理数据如电能的各种数据、充电的电量数据通过监控管理云平台接入小区的物业管理系统，进而统一管理数据。

监控管理云平台包括控制层、间隔层、网络设备。控制层包括工作站、打印机、服务器，间隔层包括供配电设备监控单元、充电设备监控单元、安防终端。网络设备包括网关、光电转化设备、交换机、网线。可通过网络终端检查充电桩的充电次数、充电量等实时状态，进而了解每台充电桩的运行及运营情况；通过实时监控充电桩情况，当检测到设备故障时，能自动断电，等待维修人员前来处置，并把信息发送给云端；同时能对不同的区域的信息进行统一汇总处理，能支持不同的充电费用支付：如充电IC卡、收费支付码、支付宝、微信、Apple Pay、本地App 等。

2.5 防雷接地

充电桩防雷接地部分的设计需符合《建筑物防雷设计标准》GB 50057-2010，因室外充电桩遭受雷击的概率相对较高，故对室外充电桩，应采用直击雷防护装置；条件不满足时，可采取其它防直击雷措施，如设置接闪针。

系统接地应采用TN-S 系统，充电设备金属外壳及支架等金属构件应同整个建筑的接地装置一并连接，距离建筑物较远的室外电动车充电桩可采用单独接地。充电桩的保护接地、工作接地、防雷接地共用一套接地装置，接地电阻≤1Ω。在充电桩的配电箱内应预留接地端子，需要做等电位联结。

3 结语

不久的未来，随着电动汽车电池技术的发展，电动汽车的制造成本将会进一步的下降，而续航里程数会进一步的提高，整个的电动汽车产业将迎来指数级的增长，而这些电动汽车技术的传播与发展，为未来整个建筑领域的充电桩配套建设、推广指明了新的方向。目前，电动汽车充电桩属于正在快速发展的新兴领域，影响的因素较多，同时新技术的发展也会对配套设计提出新的要求。为了确保充电桩配套设计工作的顺利进行，设计人员可结合最近电动汽车及充电桩的发展与我国实际的情况，明确好设计的核心要点，关注配电设计的相关问题，做好相关的优化配置，为居民提供更加安全、舒适、方便的电动汽车使用条件，进一步促进我国新能源汽车的发展，给人们的工作、生活带来更多的便利。