关于充电站方案的讨论

关于充电站方案的讨论

高萍

江苏鹏创电力设计有限公司 江苏南京 210000

摘要：本文以笔者近年工作中遇到的淮安市汽车南站公交充电站工程和国网江苏常州金坛供电公司1号城市充电站工程设计案例为依据，简单介绍了充电桩实例，希望与大家一起讨论。

关键词：充电站

1、淮安市汽车南站公交充电站工程

1.1 项目设计原则

为了使国家电网公司标准化建设成果能够在全社会得到全面的推广及应用，充换电设施能够适应智能电网的建设要求，很有必要建设节能并且环保的电动汽车充换电设施。

1.2 充电设计方案

1.2.1设备选型

选用的充电机为120千瓦分体式，电流为直流电，1个桩位2个充电接口，充电桩的安装方式为落地式安装。

1.2.2供配电系统

（1）供电电源接入方案

本工程接入电源采用10千伏单电源进线，进线电缆型号采用ZC-YJV₂₂-8.7/15-3×240mm²。在接入系统工程中涉及到的线路敷设方式、敷设的排管数量及路径走向根据具体工程情况实施，不计列该费用。

（2）负荷统计

1）分体式直流充电机总容量

上式中：P-充电机的输出功率；

-功率因数，根据规程要求，应达到0.9以上，取0.92；

-充电机工作效率，高频开关整流充电机取0.9；

K-同时系数，取0.65；

n-充电机数量。

S=0.65×120×10÷0.92÷0.9=942kVA。

2）其它设施负荷（除充电机外）

监控、照明、空调和办公用电负荷等60千瓦，配置系数取0.8计算。

S=0.8×60=48kVA。

3）总负荷

S_Σ=942+48=990kVA。

（3）供电变压器的容量选择

供电变压器的最佳负载率为0.8；变压器的总容量为：

S=990÷0.8=1237.5kVA。

本工程设置1台1250kVA的箱式变压器。

（4）滤波装置

一体式直流充电机都已经配置了滤波设备，确保补偿后能达到国家标准以上的功率因数。

1.2.4 电气接线方案

10千伏采用单母线接线、0.4千伏侧也采用单母线接线；运行方式采用中性点直接接地的运行方式。

1.2.5 短路电流控制水平及主要设备选型

（1）短路电流控制水平

10千伏短路电流按20kA考虑、380伏短路电流按50kA考虑。

（2）主要设备选型

该工程选用干式变压器，1250kVA的变压器容量，接线组别为Dyn11，阻抗电压为6%，变比为10±2×2.5%/0.4kV；

采用SF6气体绝缘负荷开关柜作为10千伏开关柜，开关柜采用630A的额定电流。低压侧的断路器采用框架断路器或者塑壳断路器。箱式变电站采用不锈钢的材质作为外壳。

（3）电力电缆选型

欧式箱式变0.4千伏出线至整流柜采用YJV-0.6/1 kV -4*95+1*50mm2、整流柜至120千瓦分体式充电机采用YJV-0.6/1 kV -2*70mm2电缆；

1.2.6 充电站的站用电电源及光源

（1）站用电的供电方案

采用交流380伏或者220伏作为电力电源电压，采用TN-S的接地系统。

2）光源

照明光源以高效节能灯、细管三基色荧光灯为主，充电区使用高压钠灯，室外照明选用庭院照明灯。

1.2.7 接地

主接地网主要采用水平接地体，视情况采用垂直接地体，采用-50×6的热镀锌扁钢作为水平接地体的材质，采用63×6的热镀锌角钢作为垂直接地体的材质。整个充电站的接地电阻应小于等于4欧姆。

低压采用TN-S的接地系统，电气设备所有不带电的金属外壳都应该可靠的与地线相连。

1.3土建

1.3.1概述

充电站布置在公交场站现有场地内，可同时为20辆车充电，在车位的头部位置放置充电机，按照垂直布置的方式布置车位，要务必使得每个车位都可以正向进出或者倒车进出。

1.3.2站区总平面

1.3.2.1站区场地概述

（1）充电站布置在现有公交车场站空余场地内。充电车位为单排布置在站区场地北侧，站区内布置20个车位。

（2）停车位采用垂直式布置，在车位的端头位置布置充电桩，车位的长宽可按停车场规范配置充电车位的长宽，即长*宽=13米*3.5米。

（3）相邻的车位间通道宽度应大于等于13米，保证公交车的方便进出。

（4）箱变基础位于公交调度室北侧，整流柜相邻放置。

1.3.2.2管沟布置

充电站区域内布置电缆沟时按沿道路、沿建筑物、沿充电车位、平行围墙布置的原则，综合整个站内的整体因素考虑，运用统筹兼顾的基本思想，进行统一规划，协调好平面上的远近结合，保持合理的间距，尽量减少电缆管沟之间的交叉。同时也应该考虑便于后期管沟的检修和管沟的扩建。

2、国网江苏常州金坛供电公司1号城市充电站工程

2.1主要依据

2.1.1设计依据性文件

（1）苏电营〔2015〕1116号_江苏省电力公司关于2016年常州供电公司城市快充站等建设工程初步设计的批复。

（2）国网江苏常州金坛供电公司1号城市充电站项目初步设计。

2.1.2建设必要性

2.1.2.1电动汽车充换电设施建设的必要性

现在全球现状是能源短缺、气候也在不断变暖，为了发展低碳经济、实施节能减排，鼓励居民使用电动汽车是一个重要的途径。电动汽车采用电力作为动力能源，减少了石油的使用量，缓解了我国的石油资源紧张和城市大气污染的问题，推动了交通发展模式的转变。电动汽车充换电设施的建设有很好的社会效益和环境效益，具体有以下几个方面的表现：

（1）环境及噪声污染小

电动汽车没有尾气排放，不会排放任何有害污染物，无污染。在噪声方面，电动汽车的大规模推广，能够使城市噪声污染大幅度降低。

（2）电网负荷的平衡得到大幅度改善

使用电动汽车能够使得电网峰谷负荷得到一定的平衡跟改善，提高电能的利用率。

（3）能够节约能源

电动汽车以电能为动力，对电能的利用率远高于其他能源的利用率，能够更有效的节约能源。

（4）是科学发展观得到落实的重要举措

近年来，国家的战略要求是要促进节能减排、建设资源节约型和环境友好型的社会，发展电动汽车就是在积极贯彻国家的战略要求，履行社会责任。

发展电动汽车比较重要的环节就是电动汽车充电站是否能够建设到位，所以建设电动汽车充电站是必须要采取的行动。

2.1.2.2项目必要性

（1）使环境污染减少，使城市环境得到改善

江苏的生态环境保护和建设随着时间正在不断的取得新突破，以往生态环境不佳的形势也初步得到了遏制。但是，随着城市工业化进程的加快，城市的经济增长与生态环境的保护的矛盾突出，环境形势很严峻。

大力推广电动汽车的使用，有利于污染的减少，使得城市环境能够得到改善。

（2）有利于发展江苏电动汽车产业

伴随着国家的战略发展，江苏的经济将得到大力增长。智能充换电服务网络的建设将推动江苏电动汽车产业的发展。

（3）改善能源结构，缓解能源危机

江苏一次能源资源极为匮乏，石油等资源主要依赖外部输入，能源结构的不合理给资源采购、运输和环境带来很大压力。

所以，江苏不能过度依赖一次能源，要发展清洁能源，智能充换电服务网络的建设将缓解江苏的能源危机。

（4）满足电动汽车的充电需求

为满足电动汽车在江苏境内的充电需求，国网江苏省供电公司根据电动汽车充电需求预测，计划在城区建设充电站。

2.1.3工程建设规模和设计范围

2.1.3.1工程建设规模

本期布置8个充电桩车位，配置8台一体式的直流充电机及配套的安防柜、8台直流充电桩。

2.1.3.2设计范围及分界点

本工程设计范围如下：

a）本期工程范围内充电工艺、供配电系统部分的设计；

b）相关的土建部分设计；

2.1.4主要技术原则

（1）配置8台60千瓦一体式直流充电机。

（2）充电桩车位：长*宽=13米*4米，车位的通道长宽尺寸应符合相关规范的要求。

（3）8个充电桩的车位采用单列式布置，道路的尺寸大小应方便车辆进出。

2.2电气部分

2.2.1充电系统

2.2.1.1设计规模

8台60千瓦一体式充电机。

2.2.1.2充电桩的布置

为了便于对公交车充电，充电桩就近布置在公交车停车位旁。

2.2.2供配电系统

2.2.2.1供配电设计

本期电源从服务区附近10千伏线路引入（10千伏接入部分另行设计）。

本期配置1台容量为630 kVA的欧式箱变，电压等级10/0.4千伏，电缆采用电缆排管敷设。计量方式采用高供高计，低压侧开关采用框架、塑壳断路器。

2.2.2.2滤波装置配置

采用有源电力滤波器单元，使得补偿后的功率因数能够达到0.95以上。

2.2.3主要设备选择

2.2.3.1充电设备选型

欧式箱变： 630千伏A，10±5%（2×2.5%）/0.4千伏，Dyn11，Uk=4.5%。

一体式直流充电机的容量为：60千瓦；输出的电压范围为：大于DC200伏，小于700伏；最大的输出电流为：120安培 ，一个充电机冲一辆电动汽车。

2.2.3.2电力电缆的选型

箱变至充电桩采用ZC-YJV-0.6/1.0-4x50+1x25电缆，箱变至安防柜采用ZB-YJV-0.6/1.0-5×6电缆。

2.2.4接地

主接地网主要采用水平接地体，视情况采用垂直接地体，采用-50×6的热镀锌扁钢作为水平接地体的材质，采用63×6的热镀锌角钢作为垂直接地体的材质。整个充电站的接地电阻应小于等于4欧姆。

低压采用TN-S接地系统，电气设备所有不带电的金属外壳都应该可靠的与地线相连。

2.2.5电缆设施

电缆选择及敷设的设计应符合《电力工程电缆设计规范》（GB 50217-2018）的规定。设备之间采用电缆排管敷设，设备基础预埋管两端需进行防火封堵。

2.2.6安防监控系统

充电站的安防及监控系统的主要作用是对整个充电站的电气设备、设备的安装地点以及环境进行24小时的监视，以此来满足电力系统的生产安全及关键部位的监视，达到充电站安全可靠的运行。

充电站的安防监控系统监视范围至少含有以下两处：

1、能够监视控制充电站站内场景画面；

2、能够监视站内重要电气设备的运行情况。

2.3通信系统

充电站通过无线的通信方式接入虚拟专用拨号网，支持GPRS/3G 4G等网络技术，能够与上级运营管理系统传递跟共享相关数据。

2.4土建部分

2.4.1站区规划和总平面布置方式

2.4.1.1站区规划及布置方式

本工程包含8个充电桩点的建设，工程地点在公交车停车场。

8车位单列式布置，直流充电桩布置在车位端头。

2.4.1.2站址平面布置优选

本期建设地点为1号城市快充站。

2.4.2进站道路路径及其它

（1）本次充电桩位置为交通便利的停车场，在设计期间未改变原有功能区，不妨碍周边建筑群的消防及其他功能。满足本期建设及后期投入使用要求。

（2）充换桩及电源平面布置按照工艺要求，建设规模，结合地形及交通条件，充分利用好当前用地。同时应满足以下要求。

1) 充电桩布置位置应能让充车出、入便利。

2)充电车位在原场地设置时，不能干扰其他车位的正常使用。

2.4.3大件运输方案编制

（1）概述

根据现场调研并结合业主要求，充电桩周围公路交通运输较为便利。

交通运输条件:工程地点交通便利，相关道路及桥梁均满足本次运输要求。且充电桩设备体积较小，运输采用普通货车即可运输。

2.5站区总平面

2.5.1站区场地概述

（1）围墙、道路、大门、绿化、场地等不列入设计范围，并不计列费用。

（2）充电桩的车位布置为单列式，每个车位长宽尺寸为：长*宽=13米*4米。

（3）充电桩车位前面通道宽度应符合相关规范要求，方便充电车辆能够顺利进出车位。

（4）安防柜及箱变四周设置彩钢围栏，围栏与整流柜间距不小于1米，围栏高1.8米。

2.5.2管沟布置

充电站区域内电缆沟布置时要按沿道路、沿建筑物、沿充电车位、平行围墙布置的原则，综合站区内整体情况考虑，运用统筹兼顾的基本思想，进行统一规划，协调好平面与竖向上的远近结合，保持合理的间距，尽量减少电缆管沟的交叉。也应该考虑便于后期管沟的检修和管沟扩建。

2.5.3道路与场地处理

施工过程中破坏的地坪应在施工完成后及时恢复原地坪。

2.5.4站区建、构筑物

（1）站内建构筑物由充电设备和膜结构车棚等组成。

（2）单列式膜结构车棚长*宽*高=32米*12米*9.41米，车棚采用采用PVC建筑膜材。

2.5.5土建基础

直流充电桩布置在车位端头，整流柜布置在服务区边缘，充电桩基础为钢筋混凝土基础，基础平面尺寸为设备外廓每边各增加100mm，基础埋深应该根据现场实际的情况进行相应的设计。

电话亭式车棚采用螺栓固定在钢筋混凝土基础上，或者预埋件电焊做法，具体以中标厂家做法为准。

2.6环保及综合效益

充电桩的主要污染物有充电站内产生的的电磁场、站内的施工产生的噪声以及充电站施工期间产生的水土流失等。

2.6.1噪声防治

设备噪声：充电设备部产生任何噪声，汽车来往交通噪声及施工设备噪声。

治理噪声污染，具体措施如下：

（1）在主要设备订货时，向制造厂家提出噪声限值要求。

（2）施工噪声：主要由土方开挖及运输机械、混凝土搅拌机和振捣器、安装行走吊车、卷扬机等施工机械产生。考虑几种施工机械同时工作，以及背景噪声叠加，预计施工场地最大噪声约109dB（A），距离1km处衰减到78dB（A）。

（3）汽车进站是缓行，减少轰鸣。

2.6.2膜结构车棚

膜结构车棚采用采用PVC建筑膜材，美观、环保、资源耗费少，便与检修与安装，取得了较好的经济效益、社会效益。便与检修与安装。

2.6.3水土保持

本工程对水土保持的影响主要包括

（1）施工期间购地和工程土方开挖等施工活动。在施工过程中应采取相应的减缓措施，施工结束后做好周边复土绿化、植被恢复等工作后，可以避免造成的破坏性影响。

（2）充电桩占地：主要有箱变、充电桩及雨篷，这些用地通过合理布局，采取对应措施后，可以避免对当地水土保持的不良影响。

（3）本工程对水土流失有以下防止措施

在设计上采取措施，以及在施工过程中注意采取相应的减缓措施，施工结束后搞好复土恢复等工作，可避免造成破坏性影响。

2.7消防

灭火器配置按现行国家标准《建筑灭火器配置设计规范》执行，可配置4只手提式干粉灭火器。

3.结束语

随着国家经济发展和社会效益的需要，充电站项目会大范围普及。本文中两个案例为目前典型的充电站项目，为大家提供了很好的参考。