民用建筑中电动汽车充电设施设计要点

民用建筑中电动汽车充电设施设计要点

尹慧玲

海南省建筑设计院海口市571100

摘要：依据现行国家规范《电动汽车分散充电设施工程技术标准》GBT51313-2018及国标图集《电动汽车充电基础设计设计与安装》18D705-2分析介绍电动汽车充电设施在民用建筑中的设计应用，重点介绍负荷等级划分、需要系数选择，配电系统，充电设施设置在建筑物内部时的消防要求。

关键词：电动汽车；充电设施；交流充电桩；负荷等级；负荷计算；等电位联结；消防措施

0引言

近年来，电动汽车在我国迅速普及，在节能和环保方面具有不可替代的优势。电动汽车作为重要的绿色交通工具，得到各级主管部门的大力支持。根据国家有关部门公布的数据，我国新能源汽车保有量达到了261万辆，而充电桩数量约为76万个，车桩比约为3.4：1，在此背景下，国家先后出台了《国务院办公厅关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》国办发（2015）73号等文件，所以加速电动汽车充电设施的建设已成为当务之急。

一、负荷等级划分

在现行国家标准中，对电动汽车充电设施的负荷等级没有明确规定。笔者认为电动汽车充电设施的负荷应结合现行国家标准《供配电系统设计规范》GB50052的有关规定做如下划分：

1、中断供电将在经济上造成较大损失，或对公共交通、社会秩序造成较大影响的充电设施，应视为二级负荷，如警车、消防车、急救车、应急保障车等。此部分交通工具采用电动汽车时，其对供电设施的可靠性有较高要求，若中断供电将给人民生命、财产造成较大影响，故此部分充电设施宜按照二级负荷供电。电动公交车的运行影响到社会秩序，应视为二级负荷，但因充电容量过大，故考虑用电负荷的30%按二级负荷供电。

2无特殊要求的的汽车库、停车场内的充电设施可按三级负荷供电。

二、负荷计算

负荷计算是电气设计工作一项重要内容，其计算结果是变压器容量、开关整定、电缆截面的依据。工程设计中建议采用需要系数法进行电动汽车充电设施计算。

1、当充电设备采用交流充电方式时，交流充电桩用电负荷同时系数及需要系数宜按下表进行选择。

交流充电桩用电负荷同时系数及需要系数选择表

交流充电系统用电容量可按下式计算：

S=

式中S——总用电容量（kVA）

、...——各类充电设备单台的输出功率（kW），当无具体参数时，单相交流充电桩可按7kW设计或预留，三相交流充电桩可按21kW设计或预留。

Kx——需要系数；Kt——同时系数；cosΦ——功率因数（一般为0.92以上）

2、当充电设备采用非车载充电机时，各类充电设施同时系数及需要系数可按下表进行选择。

（1）、公用充电设施非车载充电机同时系数及需要系数选择表

非车载充电机一般数量较少，使用率高，因此同时系数应高于交流充电桩，公用充电设施对社会开放，社会车辆充电功率各不相同，所以可取0.6的需要系数。

（2）、公交运营单位非车载充电机同时系数及需要系数选择

公交运营单位充电设施一般与电动汽车配套采购，电动汽车额定充电功率与充电设备额定功率相同，且汽车同时充电几率较大，故需要系数一般取1。同时系数取值：n≤30台，Kt=0.9~1；n=30~100，Kt=0.85~0.9；n≥100，Kt=0.85。

（3）、非车载充电机用电容量可按下式计算：

S=

式中S——总用电容量（kVA）

、...——各类充电设备单台的输出功率（kW），当无具体参数时，非车载充电机可按60kW设计或预留。

Kx——需要系数；Kt——同时系数；cosΦ——功率因数（一般为0.92以上）

η——充电设备的工作效率（一般为0.94~0.96）

3、当充电设备同时具有非车载充电机和交流充电桩时，应分别计算用电负荷。

由于目前充电设备并无大量有效数据可供参考，同时新能源汽车技术还在不断发展中，各地区普及程度差异较大，因此以上只是一个参考值，实际使用时可根据工程实践情况进行必要的调整。

三、供配电系统

充电设施变压器宜选用D，yn11接线组别的三相变压器，带自动冷却装置。

1、当充电设备布置相对集中且总安装容量较大时，宜采用专用变压器。

电动汽车充电装置功率因数一般大于0.92，因此采用专用变压器时，变压器低压侧可不设无功补偿装置。

2、当充电设备分散布置，或总安装容量较小时，可与建筑物合用变压器，但充电设备应采用专用供电回路。

3、既有建筑内配建充电设施，当建筑内原变压器有余量时，充电设备可由变电所专用回路供电，但应复核变压器负载率。变压器负载率宜取80%~85%，并满足用电高峰时负载率不超过100%；当变压器过载时，应优先保证常规负荷，可对充电设备的充电功率和充电时间段进行优化控制或对原供配电系统进行增容改造。

4、充电设备配电线路应设置过负荷保护、短路保护。当向交流充电桩供电时，末端配电线路应设置A型剩余电流动作保护器，其额定动作电流不大于30mA，动作时间不大于0.1s，且多台充电设备不应共用一套剩余电流动作保护器。

四、防雷接地

1、充电设施的工作接地、保护接地、防雷接地应共用接地装置。充电设备低压配电系统的接地型式一般采用TN-S系统，室外停车场也可采用TN-C-S、TT系统。

2、室外安装的充电设施宜与附近的建筑物或配电设施共用接地装置，当距离建筑物较远时，可单独设置接地装置。充电设备的金属外壳、支架和底座等金属构件均应可靠接地。

3、室外安装的充电桩，其上级配电箱内应设浪涌保护器。

五、消防问题

消防问题是电动汽车充电设施系统设计的难点和重点，越来越引起行业和有关主管部门的重视。据消防部门调查，电动车停放充电时引发的火灾约占总火灾的80%以上，电动汽车电池容量越大，充电电流也大，火灾危险性更大。电池发生火灾是电池内部的化学反应，外部没有有效的灭火措施，且燃烧速度快，火灾易蔓延，存在爆燃及复燃现象。因此，建设充电设施时需结合当地的消防灭火救援能力，按照当地消防主管部门的要求执行。充电设备宜建设在地面室外场所，设置在汽车库的充电设施，不应使用功率大于7kW的充电设备。

消防设计要点：

1充电设施应布置在汽车库的首层，当设置在地下或半地下时，宜布置在地下车库的负一层。

2应设置独立的防火单元，每个防火单元的最大允许建筑面积：单层汽车库不应大于1500平方米，高层汽车库或地下汽车库不应大于1000平方米。

3每个防火单元应采用耐火极限不低于2.0h的防火隔墙或防火卷帘、防火分隔水幕等与其他防火单元和汽车库其他部位分隔。每个防火单元应有两个疏散出口，疏散出口应通向相邻防火单元或汽车库其他部位，防火分区的安全出口可作为疏散出口。汽车库室内任一点至最近人员安全出口的疏散距离不应大于60m。

4、汽车库内配建充电设施时，应设置火灾自动报警系统、电气火灾监控系统、防排烟设施、自动喷水灭火系统、消防应急照明和疏散指示系统。

5、既有建筑汽车库宜设置防火单元，当不具备条件时应设置防火隔断。防火隔断由耐火极限不低于2.0h的防火隔墙或防火卷帘、防火分隔水幕以及防火隔离间距与普通停车库或其他防火隔断分隔。防火隔墙、防火卷帘、防火分隔水幕与防火隔离间距应将防火隔断内的车位完全包围。每个防火隔断内停车数量不宜超过12辆。

六、结束语

以上是笔者对电动汽车充电设施设计的一点体会和总结。相信随着电动汽车技术的不断完善，人们对电动汽车的认识越来越深入，电动汽车充电设施能有一个更加安全、科学、合理、经济的发展前景。

参考文献：

《电动汽车分散充电设施工程技术标准》GBT51313-2018

《电动汽车充电基础设计设计与安装》国标图集18D705-2.

摘要：随着社会的高度发展，