1、与建 材装 饰2016 年 5 月关于住宅小区地下车库电动汽车充电桩的配电设计梁亦超（福建省闽武建筑设计院有限公司福建省 福州市350011）摘要：本文论述了新建住宅小区地下车库汽车充电桩的配电设计。关键词：住宅小区；汽车充电桩；交流；直流充电桩；配电系统中图分类号：U469.72文献标识码：A文章编号：1673-0038（2016）22-0108-021 引 言新能源汽车的产业发展与推广应用，已是大势所趋，新能源汽车已经成为未来汽车发展的必然方向。近年来，世界上主要汽车生产国都将发展新能源汽车作为了提高产业竞争能力、保持社会经济可持续发展的重大举措。当前，我国新能源汽车产业正加速发展，而充电
2、桩建设缓慢滞后，已经严重制约看新能源汽车的发展。政策方面 国务院办公厅关于加快新能源汽车推广应用的指导意见，提出对住宅居住地、驻车停车位配建充电设施为主，城市公共停车位配建充电设施为辅的要求。及 省人民政府关于加快新能源汽车推广应用八条措施，提出“加快我省新能源汽车（含纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车）推广应用，要求城市新建小区和公用停车场按不低于 20%的比例规划和配置充换电设施。因此在今后在居住小区地下车库电气设计时，应增加汽车充电桩的配电系统设计。2 常见充电桩分类电动汽车充电桩是为各类电动汽车提供充电的装置。电动汽车电池将要耗尽时，通过充电桩为汽车电池进行充电。其中，安全与
3、高效是对汽车充电桩最重要的要求。常见充电桩分类如下：（1）立式充电桩和壁挂充电桩（按安装条件分类）。（2）公共充电桩、专用充电桩和自用充电桩（按服务对象分类）。（3）室内充电桩和室外充电桩（按安装地点分类）。（4）一桩一充充电桩和一桩多充充电桩（按充电口数量）。（5）交流充电桩和直流充电桩（充电类型）。直流电动汽车充电桩，即“快充”，由交流电网供电，为非车载电动汽车动力电池提供直流电源的供电装置。直流充电桩输出电压和电流调整范围较大的直流电，实现电动汽车的动力电池的快速充电。交流电动汽车充电桩，即“慢充”，由交流电网供电，为电动汽车车载充电机提供交流电源的供电装置。与直流充电桩不同的是，交流充
4、电桩需连接车载充电机为电动汽车充电。在住宅小区内地下室设计主要采用：自用一桩一充交流充电桩。本文将以交流充电桩为例介绍住宅小区地下室充电桩的配电系统设计。3 自用或家用充电桩技术参数充电桩由桩体、电气模块、计量模块等部分组成。充电桩基本功能为供电或充电、计量和通信，扩展功能为计费。交流充电桩电气技术要求：3.1 电源要求（1）输入电压：单相 220V；（2）输出功率：单相 220V/5-7kW；（3）频率：50Hz2Hz；（4）允许电压波动范围为：单相 220V15%。3.2 电气要求（1）插头与插座正确连接确认成功后，带负载可分合电路方可闭合，实现对插座的供电；（2）漏电保护装置应安装在供电
5、电缆进线侧；（3）低压配电设备及线路的保护应满足 低压配电设计规范（GB50054-2011）中的相关规定。3.3 安全防护功能（1）交流充电桩应具备急停开关，可通过手动或远方通信的方式紧急停止充电；（2）交流充电桩应具备输出侧的漏电保护功能；（3）交流充电桩应具备输出侧过流和短路保护功能；（4）交流充电桩应具有阻燃功能。3.4 IP 防护等级交流充电桩应遵守 IP54（在室外），并配置必要的防雨、防晒装置。3.5 三防（防潮湿，防霉变，防盐雾）保护充电机内印刷线路板、接插件等电路应进行防潮湿、防霉变、防盐雾处理，其中防盐雾腐蚀能力满足 电工电子产品自然环境条件尘、沙、盐雾（GB/T4797.
6、6-2013）中表 9 的要求，使充电机能在室外潮湿、含盐雾的环境下正常运行。4 充电桩的配电设计住宅车库充电站内汽车充电总控箱主要对充电站电力线路和充电桩等电力设备进行供电及提供线路保护。在充电总控箱内安装断路器用以保护充电站配电系统线路设备的安全可靠运行。当充电系统电路发生过压、欠压、过载、漏电、短路、接地故障等情况时断路器迅速动作以切断电路，隔离电路受损部分，使电路中其他部件免受损害。保证充电桩的安全可靠。充电站不应设在有爆炸危险环境场所的正上方或正下方、不应设在有剧烈振动或高温的场所。不宜设在多尘、水雾或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在上述场所风向的下风侧。充电站不应设在厕所
7、、浴室等潮湿场所的正下方及贴邻。不应设在室外地势低洼易产生积水的场所和易发生次生灾害的地点。还应考虑当地供电部门对变配电房设置的具体要求。另充电站应预留一定的备用场地以备扩展需求。充电桩安装垂直倾斜度不超过 5%；设备安装地点不得有爆炸危险介质，周围介质不含有腐蚀金属和破坏绝缘的有害气体规划与设计 108 与建 材装 饰2016 年 5 月及导电介质。以设计某住宅小区地下室为例，按防火分区配置充电桩配电系统。单独防火分区内汽车停车位总数为 100 辆（共 8 个防火分区，每个防火分区设一台充电总控箱），根据 福建省人民政府关于加快新能源汽车推广应用八条措施城市新建小区和公用停车场按不低于 20
8、%的比例规划和配置充换电设施。则该防火分区需配置 20 个充换电设施，并考虑一定余量。（1）单台充电总控箱输出功率为：P=PnKc/cos准（1+15%）=6kW200.8/0.8（1+15%）=115kW（2）单台充电总控箱输入容量为：S=Pcos准=115/0.9/0.9=142kVA式中：P单台充电总控箱的输出功率；S单台充电总控箱的输入容量；cos准充电总控箱功率因数，取 0.9；充电总控箱效率，取 0.9。（3）充电站内充电总控箱输入总容量为：S=K（S1+S2+Sn）=K（P11cos准1+P22cos准2+Pnncos准n）式中：P1、P2、Pn各台充电总控箱的输出功率；S充电总
9、控箱的输入总容量；cos准1、cos准2cos准N各台充电总控箱的功率因数，取 0.9；1、2N各台充电总控箱的效率，取 0.9；K充电总控箱同时工作系数，取 0.8。（4）该地下室充电站输入总容量为：S=0.8（1428）=908.8kVA（5）充电站变配电室变压器容量的选择：由于充电设备厂家技术性能不一致，性能较差的充电设备会严重影响电网质量，并影响变压器容量。导致充电站可能会出现超负荷运行，过载，过流，过热，跳闸，损坏电器设备，甚至起火等情况发生。因此：在电站建设前我们当然一定要考虑最差运行环境的可能性，而电网电压正负波动一般在 15%以内，因此我们取当电网欠压 15%时的特别恶劣情况作
10、为前提。由于各厂家充电桩设计的规格及性能参差不齐，部分厂家设备谐波含量高达 30%，功率因数可能在 0.88，我们取 cos准=0.85。而在上述情况下，实际真正要求的变压器输出的视在功率S=908.8/0.85/（1-0.85）=1257kVA综上所述，选用 2 台 630kVA 干式变压器。平面布置图示意。充电站拓扑结构图。配电系统图。5 结束语在住宅小区内地下室汽车充电桩系统设计过程中，确定的方案应经济合理，可靠性高。要严格遵循相关规范、标准要求，各专业密切配合，选用适合地下工程环境需要的环保产品。充电站和充电桩设计应根据工程特点、负荷等级、设备容量、站址环境和节能环保等因素，合理确定设
11、计方案。参考文献1 电动汽车充电站设计规范（GB50966-2014）.2 电动汽车充电站通用要求（GBT 29781-2013）.3 电动汽车充电站及充电桩设计规范（Q/CSG 11516.2-2010）.4 汽车库、修车库、停车场设计防火规范（GB50067-2014）.5 建筑设计防火规范（GB50016-2014）.6 车库建筑设计规范（JGJ 100-2015）.7 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范（GB50058-2014）.8 20kV 及以下变电所设计规范（GB50053-2013）.收稿日期：2016-5-12作者简介：梁亦超（1983-），男，工程师，大学本科，主要从事建筑电气设计工作。图 1图 2充电站拓扑结构图图 3规划与设计 109