孟洋
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，以適應未來電動汽車的發展。根據電動汽車充電樁的電氣設計中國家及地方的相關規范要求，對充電樁的設計原則、配電、照明、通信計量以及接地安全等內容進行分析、探討。
【關鍵詞】電動汽車充電樁；配電；住宅建筑；電氣防火；短路
0、前言
根據中國電動汽車充電基礎設施發展年度報告(2Ol6—2017)，截至2Ol6年底，我國電動汽車保有量近百萬輛，位居世界。發展電動汽車已經作為國家戰略，中央政府推出了一系列促進車輛、基礎設施發展政策。2Ol7年我國公共類充電樁保有璧將達到3O萬個，實現倍增。有安裝條件的住宅類充電設施的配建率將達到8O％以上。在電動汽車產業迅速發展的帶動下，充電基礎設施的投入與建設也加快了腳步，住宅建筑應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、國家及地方規定
（1）國家住房城鄉建設部關于加強城市電動汽車充電設施規劃建設工作的通知(建規[2Ol51199號)，要求“新建住宅配建停車位應1oo％預留充電設施建設安裝條件，新建的大于2萬平方米的商場、賓館、醫院、辦公樓等大型公共建筑配建停車場和社會公共停車場，其有充電設施的停車位應不少于總停車位的1O％”
（2）廣東省發展改革委關于印發《廣東省電動汽車充電基礎設施規劃(2Ol6-2020年)》的通知規定，新建住宅小區停車位建設或預留安裝充電設施接口的比例應達到1OO％。
（3）深圳市規劃國土委關于《深圳市城市規劃標準與準則》條文6．4_2l5條內容修訂為“鼓勵配建停車場設置充電樁，新建停車場應預留設置充電樁的條件。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、工業類項目停車位充電樁配置比例不低于1O％，公共設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備，直流充電樁一般用于大型電動汽車等的快充設備。
（2）充電設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型和戶外型。
（3）住宅建筑的充電樁一般設置于地下室車庫，當車位靠墻時可采用壁掛式充電樁，電動汽車充電時不應妨礙區域內其它車輛的充電與通行。室外設置的充電樁應采用獨立落地式，并設置安全的防護結構。
3、配電及照明
（1）根據充電樁生產商提供資料及市場調查情況，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以上的充電樁應采用放射式配電設計，控區域設置集中配電箱，向充電設備供電的斷路器宜具有過載及短路保護功能，且宜設置剩余漏電保護裝置。
（3）由于住宅建筑內的充電樁一般是單相交流220V的，配電設計時應按三相負荷平衡布置。充電樁的負荷相對比較大，應計入變壓器總容量中，負荷計算時根據充電樁數量選擇需要系數。
（4）對于已建的住宅小區增加設電樁時，應對現有的變配電站過行容量校驗，對配電裝置進行校核。當不能滿足用電要求時，應采取相應的改造措施，如更換并增加變壓器容量，或增加專用變壓器等。
（5）充電樁直接片區或防火分區集中設置，配電線路可利用線槽集中敷設電線，線槽的走向及布局應經濟、合理并兼顧美觀要求。充電樁的電纜電線應符合建筑等級要求，若充電設備建于類高層住宅的地下室時，應采用低煙無鹵電纜電線。
（6）室內停車場設置充電設備操作區域的照度標準值要求不應低于100Ix，然而普通汽車庫要求的照度值僅為50Ix，照明設計時應注意區別設計，對照度要求比較高的充電樁操作區域可以適當增加燈具的功率或數量。
4、通信計量
（1）充電樁采用低壓計量，總配電房供充電設備的低壓出線回路處應設置獨立計量。可以既滿足當時考核、計量要求，又能在新能源推廣政策中符合電費優惠條件時，享受電價補貼優惠。
（2）充電樁的計量模塊應包括電能表、計費管理系統、計費讀寫裝置等，充電樁設備計費管理宜納入至小區的物業管理系統，方便統一管理。
（3）計量表宜與充電樁一體化，并采用有復費率計量功能的儀表，可以有效的實現分段計費、分時計費，優化用電效率，采用不同時段的電價分開計費。其配置應符合《電表計量裝置技術管理規程》要求。
（4）茌電動汽車充滿電后，充電設備應自動斷電，并發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控系統，充電樁的基本信息(功率、充電電表、故障等)可能通過專用通信網上傳至該系統中，及時了解充電樁運行情況。
（6）充電樁現場應設置視頻監控設備，接入小區視頻安防監控系統，實時記錄充電樁現場情況，防止意外情況發生。
5、防蓄接地安全
（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）充電設備的金屬外殼、支架、底座等金屬構件均應與建筑物基礎接地可靠連接。
（3）對于建在居民區內的室外充電樁，應設置直擊雷防護裝置，可設置在高大的建筑物或構筑物附近，利用建筑物的防雷裝置更好地保護充電樁。當條件不具備或不滿足時，應采取其它防直擊雷措施，比如將充電樁設置放置在有金屬骨架的雨棚內或設置接閃針防雷裝置。
（4）充電樁配電箱應設黃SPD電涌保護器，根據防雷設計規范要求，住宅建筑室內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限流式保護器的設計
電氣防火限流式保護器可有效克服傳統斷路器、空氣開關和監控設備存在的短路電流大、切斷短路電流時間長、短路時產生的電弧火花大，以及使用壽命短等當弊端，發生短路故障時，能以微秒級速度快速限制短路電流以實現滅弧保護，從而能顯著減少電氣火災事故，保障使用場所人員和財產的安全。
安科瑞ASCP200-1電氣防火限流式保護器的主要元件是固態開關，不同于傳統家用的空氣開關（微斷）。我們知道，傳統空氣開關的斷開是一種機械運動過程，分斷時間需要幾十毫秒(一般30～50ms)，帶負載斷開時通常伴隨有電弧的產生。而固態開關的斷開則是依靠半導體內部的載流子運動實現，分斷時間微秒級，速度快，無電弧產生。
如圖1所示，當發生短路故障時，傳統空氣開關在電流升至C點時才能動作，且無法瞬時切斷電流，而固態開關則可以在電流升至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，傳統空氣開關與固態開關在短路時所釋放的能量差別可以達到數千倍之多。因此當裝配限流式保護器的回路發生短路故障時，就可以避免電弧的產生，從而有效降低了電氣火災。
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，線路發生短路故障時，能在150微秒內實現快速限流保護；
B）過載保護功能，線路持續過載時，保護器限流保護；
C）表內超溫保護功能，保護器內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）；
E）電纜溫度監測功能，被測線纜溫度超過報警設定值時，保護器告警或限流保護（可設）；
F）漏電流監測功能，線路漏電超過報警設定值時，保護器告警或限流保護（可設）；
G）通訊功能，保護器配置1路RS485接口，1路2G無線通訊，可以將數據發送到安科瑞Acrel-6000安全云平臺，或第三方監控軟件或平臺，從而實現遠程監控。
6.3 ASCP200-1技術參數
6.4應用方案圖示
ASCP200-1型電氣防火限流式保護器建議安裝在入戶開關下端，額定電流值根據入戶開關的具體規格進行設置，典型應用示意圖如圖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，限流式保護器的設定的額定電流應該與其前上級的斷路器的額定電流保持一致。例如，當限流式保護器輸入端斷路器的額定電流為32A時，應將限流式保護器的額定電流設置為32A。為保障限流式保護器的正常使用，嚴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，應確保安裝場所無滴水、腐蝕性化學氣體和沉淀物質，并注意環境溫度和通風散熱。
為確保可靠連接，接線時應按接線圖進行，同時為了防止接頭處接觸電阻過大而導致局部過熱，也避免因接觸不良而導致保護器工作不正常，線頭應采用合適大小的U形冷壓頭壓接后，再插入保護器相應端子上并將螺釘擰緊壓實。
保護器內部帶有交流電，嚴禁非專業人士擅自打開產品外殼。保護器在使用期間，若被保護線路發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，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，長按保護器的復位按鍵約2秒鐘，使保護器恢復正常運行時。
當保護器因超溫而發生限流保護時，則可能是因為負載電流過大，環境溫度過高或通風散熱不良等原因導致，可通過加強通風等措施，等保護器溫度降下來后，再長按復位鍵，使保護器復位，恢復正常運行。
7、結語
汽車充電樁在新建的住宅小區已成為必須配套設施．電氣設計中應合理安排充電樁及線槽等設備的布局、充分考慮安全配置要求，同時應采用節能、環保等設備材料。為居民提供一個舒適、高效、安全的電動汽車條件，進一步推動新能源汽車應用與發展。
參考文獻
[1]周志敏，周愛華.電動汽車充電樁(站)設計與施工[M}．中國電力出版社2016
[2]《電動汽車交流充電樁技術條件》NB／T33002-2010．
[3]《電動汽車充電基礎設施設計、施工及驗收規范》SJG27-2015．
[4]吳家坤.住宅建筑電動汽車充電樁的電氣設計.
[5]安科瑞企業微電網設計與應用手冊，2020.06版.
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