淺談民用建筑充電樁設(shè)計(jì)與研究

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：民用建筑都需要設(shè)置充電樁，以滿足電動(dòng)汽車快慢速充電的需求。本文從充電樁的設(shè)置原則、設(shè)計(jì)要求、配電系統(tǒng)、管理平臺(tái)等方面，對(duì)民用建筑充電樁的電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：充電樁；民用建筑；電氣設(shè)計(jì)

0引言

當(dāng)前，新能源汽車被廣泛推廣使用，為了滿足新能源汽車的充電需求，建筑中的車輛停放區(qū)域都須設(shè)置充電樁，本文主要設(shè)計(jì)要求、配電系統(tǒng)、管理平臺(tái)等方面對(duì)民用建筑充電樁設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

1民用建筑充電樁的配置原

民用建筑充電樁的配置主要遵循三項(xiàng)原則。一是要符合配置指標(biāo)的要求，對(duì)于不同地區(qū)和建筑類型，建筑充電樁配置比例也存在著差異。例如浙江地區(qū)的住宅建筑充電樁的配建比例控制在不超過總車位數(shù)14%，快充充電樁的配建比例控制在不超過總充電車位數(shù)3%；辦公建筑充電樁的配建比例控制在不超過總車位數(shù)12%，快充充電樁的配建比例控制在不超過總充電車位數(shù)14%；二是要滿足快慢充充電樁位置選擇的要求，對(duì)于大多數(shù)停車場(chǎng)，其電動(dòng)汽車的停車區(qū)域相對(duì)集中于地下停車庫，慢充全部設(shè)置在地下停車庫，快充一般是設(shè)置在地面或汽車坡道口處；三是要遵循充電樁位置的布置原則，對(duì)于電動(dòng)汽車來說，充電設(shè)施的位置應(yīng)當(dāng)與其停車位置具有一定的安全距離，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)滿足檢修需求和操作需求[1]。

2民用建筑充電樁的設(shè)計(jì)研究

2.1民用建筑充電樁配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1.1電氣設(shè)計(jì)相關(guān)要求

對(duì)于民用建筑充電樁的電氣設(shè)計(jì)，基本的是要符合現(xiàn)有的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。如防護(hù)等級(jí)方面，要求民用建筑充電樁設(shè)計(jì)在室內(nèi)時(shí)，防護(hù)等級(jí)不得低于IP32，室外時(shí)防護(hù)等級(jí)則不得低于IP54；從設(shè)計(jì)容量方面，充電樁可單獨(dú)設(shè)計(jì)變電所，或?qū)⒊潆姌队秒娕c其他用電合并，統(tǒng)一考慮變電所設(shè)置數(shù)量；從充電樁的饋線回路方面，所有充電樁都應(yīng)設(shè)置絕緣保護(hù)措施，以防止出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。保護(hù)充電樁的斷路器，均應(yīng)具有剩余電流保護(hù)、短路保護(hù)、接地故障保護(hù)等功能，既能保證充電樁正常情況下正常使用，又能保證充電樁故障時(shí)能迅速切斷電源，保障人身及財(cái)產(chǎn)安全。

按充電樁的使用類型，充電樁可分為交流慢充充電樁和直流快充充電樁兩種類型。其中，直流快充充電樁功率較大，通常在30~120kW;慢充交流充電樁功率較小，通常在6~10kW。但是慢充充電樁的設(shè)置比例通常高于快充充電樁，因此其在整個(gè)變壓器中的負(fù)載占比較高，設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮末端設(shè)置靜態(tài)無功補(bǔ)償器（SVG）等，改善電能質(zhì)量。

對(duì)于設(shè)有電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的建筑，充電設(shè)備配電系統(tǒng)應(yīng)設(shè)電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置；未設(shè)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的建筑，應(yīng)設(shè)置防止電氣火災(zāi)的剩余電流保護(hù)，動(dòng)作電流宜在300~500mA；充電設(shè)備配電系統(tǒng)三相負(fù)荷不平衡度應(yīng)滿足電力部門要求。

2.1.2配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

對(duì)民用建筑的充電樁配電系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。例如，對(duì)于快慢充電樁，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷容量、電壓等級(jí)選用適當(dāng)?shù)碾娎|截面；其保護(hù)開關(guān)主要為斷路器，為保障安全，其需要具有接地保護(hù)、短路長(zhǎng)短延時(shí)以及短路瞬時(shí)等多種保護(hù)類功能，同時(shí)還需根據(jù)需要設(shè)置分勵(lì)脫扣器。而對(duì)于一些監(jiān)控設(shè)備以及非車載類充電機(jī)的供電模式宜采用放電式，對(duì)于交流充電樁的供電電源，若是多臺(tái)設(shè)施建議接線采用三相平衡模式，而交流充電樁側(cè)部位的低壓斷路器應(yīng)當(dāng)設(shè)置充分的保護(hù)措施，用來防止其過負(fù)荷或短路情況，同時(shí)也應(yīng)當(dāng)具有保護(hù)剩余電流的效果，其剩余電流所保護(hù)的額定值應(yīng)當(dāng)不超過30mA，其保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間應(yīng)當(dāng)不超過0.1s，每臺(tái)交流充電樁都應(yīng)當(dāng)配置低壓斷路器，不宜共用[2]。

對(duì)于充電樁配電線路的布線也要進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，通常地下室等場(chǎng)所橋架內(nèi)敷設(shè)，可選用銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜，若線路敷設(shè)的位置處于室外，則需要使用鋼帶鎧裝電纜來作為線路的外部保護(hù)套。對(duì)于主干線路的截面在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)綜合考慮并一次設(shè)定，根據(jù)需要為充電車輛供電的裝置負(fù)載情況來設(shè)定電纜線路的導(dǎo)線截面，對(duì)于在室內(nèi)敷設(shè)的電纜線路，一般選用的敷設(shè)方式為穿管或搭橋，而對(duì)于室外敷設(shè)的電纜線路，則一般選用的敷設(shè)方式為電纜溝槽，室外的保護(hù)管設(shè)施應(yīng)當(dāng)同時(shí)具有抗腐蝕和抗壓兩種性能。

2.1.3充電樁變電所設(shè)計(jì)

由于充電樁負(fù)荷容量大，負(fù)荷性質(zhì)相對(duì)單一，各地對(duì)于充電樁變電所的設(shè)置原則各有不同。例如杭州主城區(qū)要求所有慢充充電樁與住宅等其他負(fù)荷供電，均由公用變電所供電，且慢充充電樁容量不大于變壓器容量的30%，快充充電樁需要單獨(dú)設(shè)置變電所；杭州余杭區(qū)要求所有慢充充電樁與住宅負(fù)荷供電，均由公用變電所供電，且慢充充電樁容量不大于變壓器容量的30%，快充充電樁需要與電梯等公共負(fù)荷共用變電所；義烏地區(qū)要求慢充充電樁需要單獨(dú)設(shè)置變電所或在公用變電所內(nèi)設(shè)置獨(dú)立變壓器，快充充電樁需要根據(jù)物業(yè)形式確定期電源來源等。由于各地對(duì)于充電樁的供電要求不盡相同，設(shè)計(jì)人員在前期需要充分收集資料并與相關(guān)部門接洽，保證供電。

2.2民用建筑充電樁安裝設(shè)計(jì)

民用建筑的充電樁在安裝過程中，應(yīng)當(dāng)滿足相關(guān)規(guī)范要求。例如，要保證其配電箱的安裝位置合理且便于操作，不影響車輛停放及正常使用；配電箱（柜）與橋架連接時(shí)，需要跨接地線路；在配電箱（柜）穿越電纜之前，應(yīng)當(dāng)做好充足的防護(hù)措施，使用防火封堵的方式對(duì)洞口進(jìn)行封堵；對(duì)于一些電氣系統(tǒng)的管道和橋架等設(shè)施在安裝時(shí)應(yīng)當(dāng)保證其表面沒有污染，未被銹蝕，采取必要的防腐防潮措施；民用建筑車庫潮濕，一些設(shè)施易被腐蝕，可以對(duì)橋架等金屬材料進(jìn)行噴塑處理或鍍鋅處理，降低其腐蝕概率；使用鍍鋅的電線管來作為電氣管道的材料時(shí)，橋架安裝應(yīng)采用支架吊裝的方式，其露在外面的螺桿長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)具有統(tǒng)一性，并保證外形豎直，使用的吊架應(yīng)當(dāng)保證干凈、無污穢，且同一支架的吊架規(guī)格相同，長(zhǎng)度誤差不應(yīng)當(dāng)超過10毫米?？紤]預(yù)留的充電樁，其電纜的長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)具有充足的余量，保證電纜結(jié)構(gòu)敷設(shè)后整齊，各設(shè)施的標(biāo)識(shí)應(yīng)當(dāng)清晰。

2.3民用建筑充電樁管理平臺(tái)設(shè)計(jì)

在充電樁配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和安裝完成后，充電樁裝置即將投入使用，應(yīng)當(dāng)設(shè)置專門的管理平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管理，其管理平臺(tái)進(jìn)行的設(shè)計(jì)，需要注意許多事項(xiàng)。例如，運(yùn)用云平臺(tái)來作為充電樁管理平臺(tái)查看充電樁使用情況，通過網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備進(jìn)行查看，主要是監(jiān)測(cè)充電樁的使用次數(shù)、使用時(shí)間、收入情況以及充電量，同時(shí)還要深入查看每一臺(tái)充電樁的具體運(yùn)行狀況，保證充電樁的運(yùn)行合理。對(duì)充電設(shè)施采取實(shí)時(shí)監(jiān)控的管理模式，若發(fā)現(xiàn)某設(shè)施出現(xiàn)故障問題，應(yīng)當(dāng)及時(shí)采取緊急措施，可直接斷電，然后安排專業(yè)維護(hù)人員盡快處理，再通知云端。對(duì)于各個(gè)站點(diǎn)的充電樁可采用統(tǒng)一分配管理模式，對(duì)其各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和統(tǒng)計(jì)，對(duì)其收費(fèi)、編碼信息、流量卡以及IC卡數(shù)據(jù)信息等有效管理。在收費(fèi)方式方面應(yīng)當(dāng)豐富多種形式，如微信、支付寶、刷卡以及APP等，之后將各數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一整合并打印出報(bào)表再進(jìn)行深入分析，切實(shí)提升管理效果。

3安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)

3.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的電動(dòng)電動(dòng)自行車充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結(jié)算，資要管理、電能管理，明細(xì)查詢等。同時(shí)對(duì)充電機(jī)過溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進(jìn)行預(yù)警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

3.2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.3.1系統(tǒng)分為四層：

1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)層和客戶端層。

2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進(jìn)行電能計(jì)量和保護(hù)。

3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層：通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

4）數(shù)據(jù)層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

5）應(yīng)客戶端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費(fèi)平臺(tái)。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。

小區(qū)充電平臺(tái)功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實(shí)時(shí)監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計(jì)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時(shí)為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP，充電用戶提供充電小程序。

3.4安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能

3.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況，對(duì)設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng)、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示，同時(shí)可查看每個(gè)站點(diǎn)的站點(diǎn)信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設(shè)備使用率，合理分配資源。

3.4.2實(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)視充電設(shè)施運(yùn)行狀況，主要包括充電樁運(yùn)行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過程中的充電電量、充電電壓/電流，充電樁告警信息等。

3.4.3交易管理

平臺(tái)管理人員可管理充電用戶賬戶，對(duì)其進(jìn)行賬戶進(jìn)行充值、退款、凍結(jié)、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細(xì)信息。

3.4.4故障管理

設(shè)備自動(dòng)上報(bào)故障信息，平臺(tái)管理人員可通過平臺(tái)查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時(shí)運(yùn)維人員可通過運(yùn)維APP收取故障推送，運(yùn)維人員在運(yùn)維工作完成后將結(jié)果上報(bào)。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場(chǎng)問題。

3.4.5統(tǒng)計(jì)分析

通過系統(tǒng)平臺(tái)，從充電站點(diǎn)、充電設(shè)施、、充電時(shí)間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計(jì)信息、能耗統(tǒng)計(jì)信息等。

3.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營(yíng)商戶，運(yùn)營(yíng)商可建立和管理其運(yùn)營(yíng)所需站點(diǎn)和充電設(shè)施，維護(hù)充電設(shè)施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng)，同時(shí)可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。

3.4.7運(yùn)維APP

面向運(yùn)維人員使用，可以對(duì)站點(diǎn)和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，同時(shí)可接收故障推送

3.4.8充電小程序

面向充電用戶使用，可查看附近空閑設(shè)備，主要包含掃碼充電、賬戶充值，充電卡綁定、交易查詢、故障申訴等功能。

3.5系統(tǒng)硬件配置

4結(jié)語

綜上所述，民用建筑充電樁的設(shè)計(jì)需要遵循配置指標(biāo)的要求、充電車位的選擇要求以及充電樁本身的布置原則等，合理設(shè)計(jì)并布置充電樁，能夠提升其運(yùn)用效果。由本文分析可知，在進(jìn)行民用建筑充電樁設(shè)計(jì)的過程中，主要是對(duì)配電系統(tǒng)、充電設(shè)施、實(shí)際安裝以及管理平臺(tái)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

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