住宅小区电动汽车充电桩的电气设计探讨苏进龙

住宅小区电动汽车充电桩的电气设计探讨苏进龙

苏进龙

(国网河南省电力公司洛宁县供电公司河南洛阳471700)

摘要：为进一步提升住宅小区汽车充电管理的规范性，要对具体设计工作予以核查。以住宅小区的电动汽车充电桩设计为例，介绍了电动汽车充电桩的分类、布置及安装方式、负荷计算及配电设计等需要注意的事项，结合实际工程案例，深入探讨了住宅小区充电桩的电气设计方案。

关键词：住宅小区、充电桩、电动汽车、电气设计

近几年，电动汽车成为了新能源体系下重要的交通工具。相较于传统的油动力汽车，无论是环境管理还是噪音处理方面，新能源电动汽车都具有一定的优势。这就需要工程体系顺应时代发展趋势，与之配合使用的电动汽车充电桩也随之普遍，交流交流充电桩是采用传导方式为具有车载充电机的电动汽车提供交流电能的专用装置，充电桩的供配电设计是确保电动汽车充电安全，及排除消防安全隐患的有力保障。

一：充电桩的分类

现阶段电动汽车充电桩主要分为直流充电桩和交流充电桩两种。直流充电桩自带整流器，可以将输入的三相交流电输出为电压和电流可调的直流电，充电速度较快（1～2h满载），又被称作“快充桩”，缺点是装置占地面积大、投资较高。交流充电桩需要通过电动车的车载充电机为电动汽车充电，车载充电机功率小，充电速度较慢（5～8h满载），又被称作“慢充桩”，优点是装置占地面积小、安装方便、投资较小。对于住宅小区而言，电动汽车充电桩均为住户自用，其充电时间基本集中在晚上休息时间，充电时间很充足，故无需快速充电也能满足日常使用。由此可见，住宅小区更适合采用交流充电桩，目前一般采用单相7kW慢充型，安装方式为壁挂或落地安装。

二：住宅小区电动汽车配电系统设计

充电桩配电设计了保证小区电动汽车配电系统应用水平，结合市场调研可知，要按照电动汽车充电站设计规范进行分析。交流充电桩利用220V交流电压，额定电流在32A以上，小区车库配电设计中则要对单个充电装置进行分析，装机容量在7kW左右，利用单相交流充电能提升整个小区配电系统充电方式的管理水平。在新建住宅小区电动汽车充电桩平面配置工作中，要结合设计要点建立完整的管控机制，建立健全合理性控制体系，从而维护设计效率的有效性。

1.充电桩电容量测算

充电桩的电容量测算要结合配电室的应用环境，有效形成集中布置的工序布局，或者是进行分区域集中布置。一般而言，在电容量测算的过程中要结合应用要素和管控标准，切实提升管理效果的完整程度，也为全面升级配电设计效果奠定基础。目前，较为常见的新能源汽车充电桩主要分为直流充电桩和交流充电桩两种，前者为快充后者是慢充。要想合理性提升布局设计效果，就要结合新建住宅小区的面积对不同充电桩进行合理性选择，有效整合相应设计要求，确保能从根本上提高配电系统处理工序的合理性和完整程度，也为合理性配电设计效率升级奠定基础。测算过程要结合电池充电功率对恒流阶段进行判定和分析，有效结合新建住宅小区充电桩负荷参数完善数据分析，保证配电设计工序的完整性。在对配电容量进行计算的过程中，要对单台充电机输入容量进行计算，利用S=Pηcosφ完成测定，其中，P表示的是单台充电机输出功率；S表示的是单台充电机的输入容量；cosφ表示的是充电机的功率因数，具体数值为0.96；η表示的是充电机效率，具体数值为0.93。例如，一台60kW的快速充电机，其S为67.2kVA，快速充电机的同时工作系数为0.9，则充电设备整体项目的配电容量就要控制在60.5kVA。除此之外，在实际管理工作开展进程中，要对配电系统处理工序和标准化流程予以关注，有效建构完整的监督约束管理体系，确保能按照国家相关要求，夯实具体问题具体分析机制。新能源汽车电池要满足蓄电池无通气口、总面积低于封闭区域容积1%条件等基础要求，有效划分非危险区域，从而判定具体的设计流程。维护配电系统电位联结管理工序，有效减少静电作用，保证人身安全和设备安全，为管理工序的全面进步奠定基础。

2.充电桩位置

应靠近停车位布置，以便于电动汽车停放和充电人员操作，且不应妨碍其他车辆的充电和通行。目前主流观点认为，充电设备外廓与停车位的净距应不小于0.4m。由于车尾处一般选择壁挂式充电桩，基本不占用空间，如靠近两车中间布置可以不考虑安全净距。结合目前主流交流充电桩的参考尺寸（厚0.2～0.4m），如不确定产品型号，可按如下要求布置充电车位：充电车位尾部与墙净距a不宜小于0.4m，充电车位车侧净距b、背靠背净距c不宜小于1.2m。考虑操作的便利及使用习惯，充电设备操作屏的中心线距地面宜为1.4～1.5m，落地式充电桩的基础应比车库地面高出0.2m。

3.交流充电桩配电系统设计

地下车库的交楼充电桩的配电设计一般采用放射式供电，在地下车库防火分区内的低压配电间内设置交流充电桩配电箱，交流充电桩配电箱可按地下车库充电桩区域设置，由建筑物变配电房的低压配电馈线柜引出馈线回路，采用低烟无卤交联聚乙烯绝缘、聚烯烃护套A级阻燃型电缆经电缆桥架引至交流充电桩低压配电柜，由交流充电桩配电箱引出各充电桩出线回路经电缆桥架及穿管引至各交流充电桩。

4.电桩的防雷接地设计

充电设备应设防直击雷的外部防雷装置，并应采取防闪电电涌侵入的措施。建筑物外部防雷的措施，宜采用装设在建筑物上的接闪网、接闪带，接闪网、接闪带的具体做法应符合《建筑物防雷设计规范》GB50057—2010等条文规定；充电桩配电箱内设置电涌保护器SPD选用I级实验产品(10／350“s)。充电装置防雷接地，保护接地，防静电接地共用接地装置，接地电阻≤1Q。室内安装的充电设备，宜与建筑物共用接地装置，室外安装的充电设施宜与就近的建筑或配电设置共用接地装置。本项目的低压配电系统接地型式为TN—S系统，电源进线做重复接地，采取总等电位措施。

三：配电设计注意事项

1.住宅小区充电车位一般设在地下车库内，短时间停电也不会造成较大损失，故住宅小区的充电设备按三级负荷配电设计即可。

2.充电桩配电一般可从专用变压器引出独立回路，如当地供电局不允许，则需要预留专设变压器或配电房，以方便计量及物业管理。

3.充电桩尽量集中分区域布置，并就近设置区域配电箱，区域配电箱采用三相进线，进线断路器应带分励脱扣器，火灾时自动切断供电电源。

4.充电桩的末端配电回路采用断路器，应具备短路保护和剩余电流保护功能，其剩余电流保护的额定动作电流为30mA，动作时间不大于0.1s。

结束语：

总而言之，充电桩的设计较为繁琐，贯穿于整个规划、方案设计、施工阶段，电气设计人员应与相关专业密切配合，只有确定合理的配置数量，选取合适的安装位置，确定合理的供电方案，才能切实提升小区新能源充电管理工作的基本水平，充分发挥新能源汽车的优势。电气设计人员应与相关专业密切配合，只有确定合理的配置数量，选取合适的安装位置，确定合理的供电方案，选择合理的需要系数，充电桩设计才能达到经济节能、远近兼顾的目标。

参考文献：

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[2]吴斌，孟焕平.住宅小区车库交流充电桩需要系数取值探讨[J].建筑电气，2017（12）：3-8.

[3]池强稳.某大型小区地下车库电动汽车充电桩配电设计探讨[J].河南建材,2017(3):199-201.