观代建巍电气
No.ll Vol.ll (Serial No.131) 2020
-供配电-
张建辉
(福建省建筑设计研究院有限公司，福建 福州350001 %
扌商 要：通过对电动汽车充电设备类型的性质和功能分析，探讨了电动汽车充电
设备的选型、负荷等级、负荷计算、供配电系统、监控系统、防雷及接地等电气设计
要点，以确保电动汽车充电设施电气设计安全、可靠。
张建辉(1977_)，男，
高级工程师，从事建
筑电气及智能化工
作。
关键词：电动汽车；充电基础设施；电气设计；充电设备；充电监控系统
中图分类号：TU 852 文献标志码：B 文章编号：1674-8417(2020)11-0030-05
DOI ： 10.16618/j. cnki. 1674-8417.2020.11.006
0 引 言
随着我国新能源汽车规模化市场的不断发
展，公共充电基础设施保有量持续高速增长,
2019年全国充电设施新增12.9万台，充电桩保
有量达到121.9万台。今年经济面临较大下行
压力，新基建有望成为拉动经济的重要推手，其
新能源汽车起火中充电桩作为新基建重要一环，将迎来投资 加速。
电动汽车充电基础设施是为电动汽车提供
电能的相关设施总称，包括充电智能服务平台、
集中式充换电站和分散式充电桩等。充电设备 是为电动汽车动力蓄电池提供电能的专用设备,
即交流充电桩、非车载充电机等。
1充电设备
1.1充电设备分类
电动汽车充电设备的功能相当于传统燃油
汽车的加油机，作为电动汽车动力蓄电池的“加 电”设备，充电设备的基本功能包括电源输入保
护、计量、通信、充电控制与保护，除供电外，通常 还具有运行状态监测、充电故障监测、电动汽车 充电时间计算以及对之前的历史数据进行存储
和记录的功能。按GB 50966+2014《电动汽车充
电站设计规范》电动汽车充电设备可分类为交流 充电桩、非车载充电桩等。
交流充电桩也称作“慢充”，是采用传导方式
为具有车载充电机的电动汽车提供交流电能的
专用供电装置，其作为交流电源控制管理器提供
电力输出，连接电动汽车上的车载充电机为电动 汽车动力电池充电，其输入输出电压一般采用单 相220 V 交流电源，输入额定电流不大于32 A 。
非车载充电桩也称作“快充”或“直流充电桩”，
是安装在电动汽车车体外，将交流电能变换为直
流电能，采用传导方式为电动汽车储能设备充电 的专用供电装置，通过自带的充电机为电动汽车
的蓄电池充电，特点是充电电流大，适用于公共 场所快充。充电主机系统可认为是非车载充电
桩的其中一种，是将电动汽车充电模块集中在一 起，通过功率分配单元按电动汽车充电功率的实
际需求对充电模块进行动态分配，可通过管
控技术对多辆电动汽车的同时充电实现统一调 度、统一管理，充电主机系统可实现电动汽车
的有序充电、按需充电，也可实现低谷充电削峰
填谷作用。不同类型充电设备的特点及适用范 围如表1所示。
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况代建巍电九-供配电-No.ll Vol.ll(Serial No.131)2020
表1不同类型充电设备的特点及适用范围
充电设备类型特点适用范围
交流充电桩
需与电动汽车上的车载充电机配合适用，由车载充电机
为车上的动力蓄电池充电，交流输入，交流输出，充电电流
小，充电时间长
适用于有规律、停放较长时间的电动汽
车，如家用、办公等场所的慢充
非车载充电机
直接为车上的动力蓄电池充电，交流输入，直流输出，充
电电流大，充电时间短
适用于停车时间较短的充电、应急充电
及运营等，如商场、超市等场所的快充
充电主机系统
直接为车上的动力蓄电池充电，交流输入，直流输出，主
机集中，按需分配充电功率；充电电流大，充电时间短
适用于充电终端较多且对充电时间需求
不同的充电场所，如公共场所快充
1.2充电设备的安装位置探讨
充电设备总体布置应便于使用、管理、维护及车辆进出，应保障人员及设施的安全，并符合下列要求：
一个电动汽车停车位宜设置一个充电接口；充电设备的布置宜接近供电电源，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，不宜设在有爆炸危险场所的正上方、正下方；不宜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，不宜设在浴室或其他经常积水场所的正
下方。
充电设备防护等级应满足GB4208+2008《外壳防护等级（L代码）》的要求，室内型的充电设备防护等级不低于IL32（在室外安装的应具有防尘、防水的功能，其防护等级不低于IL54，对于在沿海地区或易内涝地区充电设备防护等级宜不低于IL56o为方便充电操作，充电设备应靠近充电车位的后侧或侧面布置，充电设备的布置位置不应影响其他车辆的通行及操作人员安全。电动汽车停车位的充电设备布置可按“一位一桩”原则设置，也可“多位共桩”设置。“一位一桩”车位后布置如图1所示。
2负荷等级
电动汽车充电设施用电负荷等级应符合现行国家规范GB50052+2009《供配电系统设计规范》中第3.0.1款的规定。通常电动汽车充电设备的用电负荷等级为三级，只有少数场所，中断供电将在公共安全方面造成较大损失，或对公共交通、社会秩序造成较大影响的快充充电设施可
图1（一位一桩”车位后布置
定为二级及以上的负荷等级，例如重要或大型城市的公安巡逻、医院救护、电动环卫车、公交电动车等，如果不能及时快速补电有可能使城市交通陷入混乱甚至瘫痪，对公共交通、社会秩序将造成重大影响，应按照二级或以上负荷供电。但对于大型公共建筑内配建停车场或各类附建式停车库内的充电设施，对供电可靠性的要求与一般照明类负荷并无区别，即使中断供电，电动汽车车主也可以选择到别处去充电，因此按三级负荷供电就可以满足需求。电动汽车充电设施的负荷等级如表2所示。
3负荷计算
充电设备负荷计算同民用建筑其他用电设备负荷计算类似，采用需要系数法确定其计算负荷。
非充电主机系统（包括交流充电桩、非车载充电机等）的负荷：
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表2电动汽车充电设施的负荷等级
负荷等级描述应用举例
不低于中断供电将在公共安全方面造成较大损失的充电设施公安巡逻车用的非车载充电机
二级负荷中断供电将对公共交通、社会秩序造成较大影响的充电设施救护车、公交电动车等用的非车载充电机
三级负荷其他场所的充电设施
居住小区、商场、办公等用的非车载充电机、交流充电桩
S c$K t,K x1(%P1/("1
cos%)]+([p/("cos%)&+
K a([^/("COS%)]+…-(1)或
S s二KK,([P1/("1COS%)]+([P2/("2COS%)]+ ([P3/("3COS%)]+…-(2)式中：S c——充电设备的计算容量；
P-------各类充电设备的额定功率，一般按单
相交流充电桩、三相交流充电桩、非车
载充电机等进行负荷分组和分类;
"——各类充电设备的工作效率，一般取
0.95；
cose——各类设备的功率因数，一般取
0.95；
K------同时系数，一般取0.8〜0.9；
K——需要系数，可查国标图集19DX101-1
《建筑电气常用数据》P32页表3.36
及表3.37需要系数K选择表。
充电主机系统的负荷为
Sjs$KP/("cos%(3) 4供配电系统
供配电系统应满足现行国家标准GB50052—2009《供配电系统设计规范》的相关规定，当电动汽车充电设备总负荷超过所接入的配电变压器的容量30%时，或电动汽车充电设备容量合计达到200kW以上时，宜采用10kV供电电压等级供电；当电动汽车充电设备为建筑物配套停车位设置的充电桩，且建筑物配电变压器容量有预留时，充电设备可与建筑物内其他负荷合用变压器，以提高变压器的负载率。
现以居住建筑按100%配建为例，配建交流充电桩，负荷计算及拟选取变压器容量。电动汽车充电设备的负荷计算及变压器容量配置如表3所示。
表3电动汽车充电设备的负荷计算及变压器容量配置
建筑面积/m2双车
位数
/个
双慢充
充电
桩数/台
双单台慢充
设备功率
/kW
双快充
充电桩
数/台
双单台
快充设
备功率
/kW
双总
设备
容量
/kW
双同时双计算
系数容量
(KK)/kW
双功率
因数
双变压
器负
荷率
双计算
变压器
视在功率
/kVA
双变压
器容量
/kVA
450004504327184037440.27490.950.859271x1000 300003002887124024960.256240.950.857731x8
00 15000150144764012480.33740.950.854631x500 1080010810474408990.353140.950.853891x400 7200726973405990.42400.950.852971x315 5400545272404490.452020.950.852501x250 3600363571403000.61800.950.852221x250 1800181771401500.8120建议低压配电
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表3中，按建筑面积的每100 m 2考虑1个车 位指标计，快充停车位配置数量占充电停车位总
数的4%，系统具有负荷调度功能，可以进行充电
排序。另外不考虑照明等非充电设备用电负荷。
考虑电动汽车充电设备的充电为手持式
设备，故充电设备供电回路除设置有短路保护、 过负荷保护外，还应设动作电流在30 mA 剩余电
流保护功能，其剩余电流保护器应选用具有电流 直流分量功能的A 、B 类剩余电流动作保护。设
有电气火灾监控系统的建筑， 充电设备配电系统
应设电气火灾监控装置; 未设电气火灾监控系统 的建筑，应设置防止电气火灾的剩余电流保护,
动作电流宜在300〜500 mA 。充电设备配电系统
如图2所示。
引自变电所
MCCB /!=200A
/3=10/i
P e :105kW cos (p:0.95 右s ：105kW KjO.95
RT 14-20/6A
<^z tf d x w d
揺桦*
______
1
启押B 黑抿
y r
tf
交流充电桩7 kW
MCB/2P /a …=30 mA .40 A
n L1,X,PE WDZ-BYJ(F)-3 X 10
MCB/2P
伽于0 mA
L2,X,PE WDZ-BYJ(F)-3 x 10
*/
9
MCB/2P ”=30 mA /0A
L3,X,PE WDZ-BYJ(F)-3 X 10
MCB/2P
伽于0 mA
:9回路
L1,X,PE WDZ-BYJ(F)-3 x 10
v
9MCB/2P /a ^…=30 mA
L2,X,PE WDZ-BYJ(F)-3 x 10
V
MCB/2P ”=30 mA .40 A A
L3,X,PE
T 后备保护电器目#
SPD/4P
交流充电桩7 kW
交流充电桩7 kW
交流充电桩7 kW
交流充电桩7 kW
备用
图2充电设备配电系统
5充电设施的监控系统
充电设施的监控系统包括充电监控、配电监
控、视频安防监控及环境监测等。充电设施监控
系统由站控层（控制层）、网络设备层及间隔层租
成，站控层应实现电动汽车充电基础设施各各系 统的人机交互、数据采集、控制调节、数据处理与
存储、事件记录、报警处理、设备运行管理、相关
信息的收集用户管理与权限管理、报表与打印、
可扩展、对时等功能。间隔层为就地米集电信号
的元器件，可采集设备运行状态及运行数据，实
现上传至站控层、接受和执行站控层命令的功 能。监控管理系统如图3所示。
6充电设施的防雷及接地
充电设施应采取防直击雷、防雷电波入侵和
图3监控管理系统
防雷电电磁脉冲的措施，并应符合现行国家规范
GB 50057+2010《建筑物防雷设计规范》的要求。
电动汽车充电设施的低压配电系统接地型式可
采用TN-S 、TN-C-S 系统，室外可采用TT 系统。
充电设施气设备的工作接地、保护接地、防雷 接地采用共用接地装置。户内安装的充电设备 可利用本建筑物内的接地装置接地；靠近建筑物
户外安装的充电设施科与就近的建筑或配电设
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-供配电-施共用接地装置接地；距离建筑物较远的室外
电动汽车充电设施应设置单独接地。为防止跨
步电压和接触电压的伤害，室外电动汽车停车位 及充电设备需做等电位联结，具体做法如下，在
室外车位地面下150 ~ 300 mm 设置等电位均衡
线，均衡线间距为600 mm x 600 mm ，车位车档、
充电设备等的金属构件均应与等电位均衡线、接
地极可靠联结。充电车位等电位示意图如图4 所示。
电位均衡线可靠焊接
25 mm X 4 mm 扁钢或010 mm 圆钢
图4为充电车位等电位示意图
7 结 语
我国电动汽车产业发展迅速，但随知而来电
动汽车充电成为需要面对的问题，充电难制约电
动汽车的快速发展和普及。特别是电动汽车电
池和充电技术还没有完全成熟，由于各种原因,
国内新能源汽车起火事件层出不穷，引起了人们 对电动汽车及充电设施安全的担忧和广泛关注o
故充电基础设施的设计除应贯彻执行国家相关
法律、法规外，还须合理选择充电设备、确定其负
荷等级、进行正确负荷计算、对充电设备进行合
理的供配电保护及监控，并对充电设备采用剩余
电流保护及等电位联结，以做到安全可靠、经济
合理、使用便利、绿环保。
[1 ]悉地(北京)国际建筑设计顾问有限公司.18D705-2电
动汽车充电基础设施设计与安装[M ].北京：中国
计划出版社,2018.
[2]电动汽车充电站设计规范:GB 50966—2014[ S ].[3 ]供配电系统设计规范：GB 500052—2009 [ S ].[4 ]建筑物防雷设计规范：GB 500057—2010 [ S ].
[5 ]中国航空规划设计研究院总院有限公司.工业与民用
供配电设计手册+M ]. 4版北京：电力出版社,2016.
[6 ]李炳华，吴生庭，董青，等•电动汽车充电基础设施国
标图集18D705-2要点分析[J ].建筑电气,2018,37
(11) ：3-9.
[7 ]龙海珊，孟焕平•电动汽车充电设施设计关键问题
研究 + J ].建筑电气,2018,37(2) ：3-8.
[8]万力，张金龙•电动汽车充电设施地标DB34/T 5075—
2017 解读 + J ].建筑电气,2018,37(11) : 13-18.
收稿日期：2020-08-16
Dntcu t nononElecrrncalDetngnofChargnng InfratrrucrureforElecrrncVehncle
Z34BG 6anhu7
% Fujian Desian Institute ( Group " Co. , Ltd. , Fuzhou 350001, China ]
Abtrracr ： Thaough theanaeysisoithepaopeatyand iunotion o ie ee otai o eehi oee oha aging de ei oe type , the e ee otai oa e
desian essentials of electric vehicle charging infrastructure were discussion , such as charging equipment type selection ,
load Vvel , load calculation , powea supply and distribution system , monitoring system , lightning
protection and grounding.
It can ensure the electric desifn of electric vehicle infrastructure should be safe and reliable.
Key words : electric vehicle (EV ) ；； electric design ；
equipment ；
monnrornng tytrem
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