充电站设计方案.docx

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充电站设计方案

充电站设计方案

中海油设计建设方案

（一）

制定：

审核：

批准：

鼎充能源科技南京有限责任公司

2016.5

1术语和定义

非车载充电机（off-boardcharger）：

指采用传导方式将电网交流电能变换为直流电能，为电动汽车动力电池充电，提供人机操作界面及直流接口，并具备相应测控保护功能的专用装置。

非车载充电机主要由交直流变换和直流输出控制两部分构成，分为一体式和分体式两种。

一体式充电机（integratedcharger）：

指交直流变换和直流输出控制两部分结合成一体的非车载充电机。

分体式充电机（splitcharger）：

指交直流变换和直流输出控制两部分分立组成的非车载充电机，它们之间通过电缆连接组成一套完整的充电机。

整流柜（rectifiercabinet）：

指分体式充电机中完成交直流变换的部分，一般以标准机柜形式提供。

直流充电桩（DCchargespots）：

是分体式充电机的一部分，固定在地面，提供人机操作界面及直流输出接口的装置。

电池管理系统（BMS，batterymanagementsystem）：

监视蓄电池的状态（温度、电压、荷电状态），对蓄电池系统充电、放电过程进行有效管理，保证电池安全运行的电子装置。

2设计依据

以电动车辆国家标准、以《汽车加油加气设计与施工规范》GB50156、国家电网公司充电站相关的6项行业标准等技术规范文件为建设依据,以电动汽车市场需求发展为导向，采用模块化设计方法，充分体现系统扩展性和开放性。

以标准化、通用化为工程实施原则，为今后充电机推广使用奠定基础。

本设计主要参照以下标准规范：

电动汽车相关技术标准

GB50156-2002《汽车加油加气站设计与施工规范》

GB/T18487.1-2001《电动车辆传导充电系统一般要求》

GB/T18487.2-2001《电动车辆传导充电系统电动车辆与交流/直流电源的连接要求》

GB/T18487.3-2001《电动车辆传导充电系统电动车辆与交流/直流充电机（站）》

GB/T19596-2004《电动汽车术语》

GB/T20234-2011《电动汽车传导充电用插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔通用要求》

QC/T743-2006《电动汽车用锂离子蓄电池》

Q/GDW233-2009《电动汽车非车载充电机通用技术要求》

Q/GDW234-2009《电动汽车非车载充电机电气接口规范》

Q/GDW235-2009《电动汽车非车载充电机通信规约》

Q/GDW236-2009《电动汽车充电站通用要求》

Q/GDW237-2009《电动汽车充电站布置设计导则》

Q/GDW238-2009《电动汽车充电站供电系统规范》

NB/T33001-2011《电动汽车非车载传导式充电机技术条件》

NB/T33002-2011《电动汽车交流充电桩技术条件》

NB/T27930-2011《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》

电气技术标准

GB50052-95《供配电系统设计规范》

GB50053-94《10kV以下变电所设计规范》

GB50054-95《低压配电设计规范》；

GB50055-93《通用用电设备配电设计规范》

GB50217-2007《电力工程电缆设计规范》

GB12326-2000《电能质量电压波动和闪变》

GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》

GB/T17215.211-2006《交流电测量设备通用要求、试验和试验条件》

GB/T17215.322-2008《静止式有功电能表0.2S级和0.5S级》

DL/T856-2004《电力用直流电源监控装置》

JB/T5777.4-2000《电力系统直流电源设备通用技术条件及安全要求》

土建技术规范

GB50003-2001《砌体结构设计规范》

GB50007-2002《地基基础设计规范》

GB50010-2002《混凝土结构设计规范》

GB50016-2006《建筑设计防火规范》

GB50034-2004《建筑照明设计标准》

GB50037-96《建筑地面设计规范》

GB50057-1994《建筑物防雷设计规范》

GB50067-97《汽车库，修车库，停车场设计防火规范》

GB50202-2002《建筑地基基础工程施工质量验收规范》

GB50204-2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》

GB50300-2001《建筑工程施工质量验收统一标准》

GB50303-2002《建筑电气工程施工质量验收规范》

JGJ50-2001《城市道路和建筑物无障碍设计规范》

JGJ100-98《汽车库建筑设计规范》

给排水设计规范

GB50013-2006《室外给水设计规范》

GB50014-2006《室外排水设计规范》

GB50015-2003《建筑给水排水设计规范》

GB50140-2005《建筑灭火器配置设计规范》

GB/T50106-2001《给水排水制图标准》

3设计方案

3.1方案概述

3.1.1规模

根据对现场的实际考察，现场共计车位100个，其中120KW直流双充16台，120KW直流四充4台，60KW直流双充20台共计40台充电机，一座配电房和其他相关辅助设施。

3.1.2充电机及配电容量选择

本充电站充电设备包括40台大型直流充电机用于大型车辆的直流充电；参考图片如下：

一体式充电桩双枪头

配电系统采用1台4000kVA干式低损耗非晶合金变压器，高压侧采用单路常供，单母线接线方式，低压侧采用单母线接线方式，同时设置低压备用电源。

3.1.3场地布置

充电工作区包括100个停车位，均为10-12米电动大巴停车位，40个直流充电桩和一座配电站，在停车区域醒目位置设置充电站标示，参考效果图和示意图如下。

整体效果图

车辆充电装细节效果图

充电桩的防护：

1、车轮处增加停车限位2、充电桩周围增加防撞梁

3.2一次系统设计

3.2配电系统的设计

3.2.1概述

在场地的一侧绿地上建设一个配电房。

变压器按1台4000kVA变压器进行设计，10kV接入点位置待定，变压器采用节能环保的蒸发冷却变压器或干式非晶合金变压器，该变压器损耗小，短路能力强，全密封结构，免维护，使用寿命长。

配电系统包括高压开关柜、变压器、低压开关柜、无功补偿装置和微机测控装置、配电监控等几个部分。

3.2.2配电容量计算

充电站的规模为：

120KW直流充电桩20台，60KW直流充电桩20台，分别布置在每两辆电动大巴车末端之间。

单台充电机的输入容量为：

（公式1）

式中：

P—单台充电机的输出功率；

—单台充电机的输入容量；

—充电机的功率因数,取0.99；

—充电机的效率,取0.94；

由上式计算可得各种不同容量的充电机最大输入容量为：

快速充电机：

S=3600/0.99/0.94=3868kVA；

快速充电机的同时系数为0.9，则充电设备所需的配电总容量为：

3868*0.9=3481KVA

考虑站内负荷和的冗余1.1，则总配电容量为3829kVA，选用1台4000kVA的变压器。

由于所有充电机均采用了有源功率因数校正技术，交流输入功率因数大于0.99，电流谐波THD小于5%，故无功补偿装置按变压器容量的15%选取两台自动无功补偿装置。

3.2.3配电开关选择

1、120kW直流充电机配置空气开关3P200A，60kW直流充电机配置空气开关3P160A，并备用两只空开预留备用，共计40只

3.2.4配电房电缆统计

1、10kV配电1回路，配电房输入电源，共计1路；

2、每台120kW直流充电机交流电缆三相五线制3*70+2*351根，共计20根；

每台60kW直流充电机交流电缆三相五线制3*35+2*161根，共计20根；

存在问题：

电缆的长度现场测量施工后再定，进线电源采用10kV单路供电，10kV侧采用单母线接线方式。

高压柜采用真空断路器中置式开关柜，设进线计量柜、PT及避雷器柜、出线柜（按照电力设计部门设计为准）。

3.3二次系统设计（以电力设计部门为准）

建议：

整个充电站的二次系统按综合自动化配置考虑。

配置一面监控屏，屏上安装智能通信装置、公用测控装置、视频监控装置。

智能通信装置完成与站内可通信设备的接入，通过通讯采集设备信息。

并具备向远方控制中心传输信号的功能与接口。

公用测控装置主要采集0.4kV侧开关的位置信号、负荷电流等，并提供一定的遥控输出接点备用。

10kV进线配置微机保护，就地安装在开关柜上，具备三段式过流保护、过负荷保护、低压保护、过压保护等保护功能，同时具备遥测、遥信、遥控的功能。

可通过现场总线接入智能通信装置，上传信息。

3.4充电机系统设计

3.4.1直流充电机

直流充电机采用整流设备为电动乘用车辆的蓄电池充电，包含功率单元、控制单元、电气接口和通讯接口，一般由整流柜、直流充电桩、连接电缆和充电连接器等组成。

直流充电机一般功率较大，输出电流、电压变化范围较宽，可满足不同类型电动乘用车辆蓄电池的充电需求。

具体参数如下表：

序号

项目

技术指标

1

输入电压

输入：

交流三相380V±15%50Hz±10%

2

额定输出电压及显示分辨率

750V（0.1V）

3

额定输出电流及显示分辨率

120A（0.1A）

4

输出纹波

Vp-p≤1%

5

输出电压控制稳定精度

≤0.5%（40%-100%电压时测量）

6

输出电流控制稳定精度

≤1%（10%-100%额定电流）

7

工作效率

≥94%（50%-100%额定功率时）

8

功率因数

≥0.99（50%-100%额定功率时）

9

总谐波电流

≤5%（50%-100%额定功率时）

10

输出电压调节范围

50%～额定电压值连续可设定

11

输出电流调节范围

10%～额定电流值连续可设定

12

输出电压、电流设定

触摸屏设定和BMS通讯自动设定

13

冗余

具有可热插拔替换

14

均流度

≤3%

15

保护功能

输入过压保护（115%），输入欠压保护（85%），输出过流保护，输出过压保护，输出欠压保护，过热保护，短路保护，输出反接保护，急停功能，联锁功能

16

人机交互功能

电池类型，充电电压，充电电流，电能量计量信息，人工输入显示信息，故障信息，电池温度，充电时间

17

计量功能

对输出电量进行计量（Wh）

18

三防保护

防潮湿，防霉变，防盐雾

19

工作方式

长期满负荷连续工作

20

安全指标

额定电压Ui

绝缘电阻测试仪器的电压等级（≥10M）

工频耐压试验电压

冲击耐压试验电压

V

V

kV

kV

Ui≤60

250

1

1

60＜Ui≤300

500

2

5

300＜Ui≤750

1000

2.5

12

21

冷却方式

强制风冷

22

防护等级

室内IP54

23

上位机通信接口

支持RS485/RS232/CAN2.0B（标配）GPRS/以太网通讯（选配）；能和BMS（电池管理系统）通讯控制充电

24

显示精度

≤±1%±1个字（计量范围5％～100％额定值）

25

电源适用负载特性

铅酸电池、锂电池、镍氢电池

26

环境条件

使用环境温度：

-20℃～50℃

相对湿度：

5%～95%

存储温度：

-40℃～80℃

海拔高度不超过2000米

27

MTBF

≥10000H（置信度85%）

28

扩展功能

通过多种通讯接口同充电站的监控系统连接，进行集中管理和监控。

29

定制功能

具有充电时间预约功能：

可以预约充电开始时间

具有双枪头自动切换功能：

一台车辆充电结束后自动切换至另外一辆车充电，无需人员值守。

3.5充电桩的地基

充电桩的尺寸如图所示：

充电桩尺寸约：

宽：

650深：

710高：

1950

考虑到雨水的浸泡和防水要求，建议浇筑地基，其尺寸为：

要求：

1、地基尺寸，宽750mm*长600mm*深800mm，突出地面300mm

2、地基需用C25混凝土浇筑

3、固定螺杆高出浇筑满30mm，直径M8螺栓

4、预埋穿线管，PVC管材，直径40mm

5、地基旁边留地井，方便接电缆线

3.6标识系统设计

充电站标识系统主要包含：

1、车位的标识（用车位框标识）2、车位编号（用阿拉伯数字标识）3、充电桩地域警示标识（黑黄警示框线标识）4、充电桩编号（域名+阿拉伯数字表示）

3.7其它相关专业设计

3.7.1命名方式

充电站命名规则为：

“地名”加“站名”加“充电站类型”。

“充电站类型”分为：

充电站、充放电站，其中：

充放电站可以包括更换电池功能。

例如：

广东惠州电动汽车充电站。

充电机命名规则为：

“充电站名称”加“编号”加“充电机”。

例如：

惠州公交充电站1号充电机。

3.7.2总平面设计

充电工作区布置在遵循《国家电网公司电动汽车充放电设施建设指导意见》，参考《汽车加油加气设计与施工规范》GB50156中有关平面布置要求的基础上，需要考虑大型车辆靠近设备间，并尽量减少大型车辆与整流设备间之间距离，以降低大电流充电时的损耗。

4气电混合安全问题

充电设备的安全性主要取决于所采用的器件。

电子器件中易爆器件有：

电解电容、钽电容、高压功率管、整流管等；电子器材中易产生火花的有：

断路器、接触器等。

在充电设备的设计过程中应尽量规避此类器件，如必须采用此类器件应首先选取具有防爆性能的同类产品。

充电设备的安全性还取决于充电设备的防护措施。

对于采用了易爆器件的充电设备，为提高其安全性，可采用密封加灌胶等封装方式。

油电混合站中的充电设备主要包括：

直流充电功率主机、直流充电终端机、交流充电桩、直流充电一体机。

直流充电功率主机主要作用是产生高压大电流的直流电，在其内部不可避免的大量采用了电解电容、功率管、整流管等易爆器件及断路器、接触器等易产生火花的器材，对于此类主机采用灌胶密封的方式成本较高且不利于维护，安全性较差。

直流充电终端机主要作用是人机交互、计量计费，其内部没有功率器件，功率等级小、发热量小，易于灌胶密封，安全性较高。

交流充电桩主要提供交流慢充，内部无功率器件，不会产生爆炸，但是有接触器、断路器等易产生火花的器材，安全性一般，如采用防爆断路器和接触器，可以进一步提升其安全性。

直流充电一体机主要作用是产生高压大电流的直流电的同时进行人机交互和计量计费。

在其内部不可避免的大量采用了电解电容、功率管、整流管等易爆器件及断路器、接触器等易产生火花的器材，安全性较差，但其功率相对于直流充电功率主机来讲较小（一般设计在30kW以内），热量也不大，可以采用灌胶或密封的方式提高其安全性。

我司在现有产品的基础上，针对特定的应用环境，对现有的软硬件设备进行了改进升级。

1）充电终端

充电终端是安装在充电现场且距离加油机最近的设备，它的可靠运行，关系到整个充电站的安全。

该设备除了与汽车接驳的电连接器以外，其他部件设计上完全封闭在箱体内，与外部环境完全隔离。

裸露在外的连接器触点，设计上主要考虑充电过程中意外引起的带电插拔，从而引起电火花的问题。

针对这一隐患，在设计中我们通过对现有硬件进行改进同时结合相应的软件控制，确保在任何情况下，裸露在外的连接器端子不带电，从根本上避免电火花的产生。

例如：

用户在进行充电时，从充电终端上取下充电枪直到可靠地与汽车接驳的全过程，我们通过软、硬件设计双重保证充电枪头始终不会带电；如果，充电过程中，连接器与汽车意外脱开，系统将在最短时间内（小于100mS）保证连接器完全不带电，从而确保充电过程的安全。

2）软件升级

为了确保油电混合充电站的安全可靠运行，我司在现有产品的基础上增加了更多的软件监控功能。

a、5级油气预警系统

该系统主要功能是对充电站内的环境进行实时监控，汇总收集到的环境参数作为优先级最高的充电站运行管理依据。

该系统通过温度传感器与气体浓度分析仪实时采集上报的信息（次/60秒），不仅是充电过程的每一个环节动作的必要条件，同时，也是充电站5级油气预警系统的分级依据。

表3为5级油气预警系统的工作说明。

表35级油气预警系统

预警级别

环境参数a

充电站全系统状态

Ⅰ级

a＜A

环境正常，各系统可执行当前动作

Ⅱ级

A≤a＜B

温度、浓度较高，排风系统低转速运行

Ⅲ级

B≤a＜C

温度、浓度高，充电终端断电，排风系统高转速运行

Ⅳ级

C≤a＜D

温度、浓度很高，配电房只保留照明电源、预警系统电源和排风系统供电，其余电源切断

Ⅴ级

D≤a

温度、浓度达到极度危险级别，发出声光报警，切断全站供电，加油区停用，启用应急照明电源，非专业人士撤离现场

补充说明：

充电终端在开机自检程序中加入了环境检测显示界面；其余实时监控的环境状态均转入后台运行。

b、充电系统遥控开关机

该功能主要用于系统检修前后以及出现紧急情况时，为了人员安全，可在危险区外对充电站内的各个关键电气设备进行遥控操作。

对象主要包括：

配电柜、充电主机、充电终端以及安防系统。

电气设备的故障常在开关机时出现，因此，对于整个油电混合充电站系统，此时异常情况出现的概率也比较高。

加入该系统可以更有力地保障在此种情况下的工作人员的安全。

例如：

在一次大的系统检修完成后，工作人员可以撤离至安全区，遥控开启安防系统的配电，对全站进行自检；自检通过后，可以依次打开照明系统、排风系统、直流主机及充电终端等设备。

5配置概算表

项目

设备名称

单价

单位

数量

总价

备注

供配电

10KV配电柜

打包总价预算

2100000

以上均以中高档配置的价格（变动空间幅度大，可以当地电力部门设计为准），如果需要再考虑预留空间。

变压器（4000KVA*1）

400V动力配电柜10台

有源滤波电容补偿柜*1

直流电源屏&

2500A母线槽

10KV进线电缆

进线电缆3*35mm2+2*16mm2

126

米

实测

20台60KW

进线电缆3*70mm2+2*35mm2

210

米

实测

20台120KW

进线电缆3*400mm2+2*240mm2

882

米

实测

配电房至现场10台配电柜总进线

电缆铺设

500

元/人/天

6人15天

45000

充电相关设备

60KW直流一体充电桩

84000

台

20

1680000

120KW直流一体充电桩

168000

台

20

3360000

监控系统

后台计费控制软件

25380

套

1

25380

选配

数据集中监控

550000

套

1

550000

工控机

EVOC研华工控机

5000

台

3

15000

选配

GPS时钟

卫星同步时钟

6000

台

1

6000

选配

UPS电源

2KV2小时

5400

台

2

10800

选配

写卡器

明华

300

台

25

900

选配

厂内监控室（选配）

3200

m2

28

89600

砖混、人字架、瓦片屋面，一般装修（地面地砖）

充电桩监控室（选配）

3400

m2

28

95200

砖混、人字架、瓦片屋面，地面一般装修，含电缆沟、接地桩

配电房1间

800

m2

300

240000

砖混、人字架、瓦片屋面，含电缆沟、接地桩、自流地坪

充电桩

1000

m2

实测

含电缆沟、盖板

其他项目费用

400000

项

1

400000

申请电力，环保，消防等费用

服务

充电桩设备安装

40

台

500

20000

桩到桩基的固定，通电接线和系统调试

系统联调服务费

500

元/人/天

2人30天

30000

系统联调：

不包含数据集中监控系统如需要则增加一个月

用户培训及售后服务

一次2天免费培训

配电部分价格

2145000+（电缆及辅材）实测

充电桩部分价格（含充电桩）

5490000

土建施工部分报价

240000+电缆沟土建实测

预算总价

预计可以申请补贴

预计实际花费

中海油设计建设方案

（二）

制定：

审核：

批准：

鼎充能源科技南京有限责任公司

2016.5

1术语和定义

非车载充电机（off-boardcharger）：

指采用传导方式将电网交流电能变换为直流电能，为电动汽车动力电池充电，提供人机操作界面及直流接口，并具备相应测控保护功能的专用装置。

非车载充电机主要由交直流变换和直流输出控制两部分构成，分为一体式和分体式两种。

一体式充电机（integratedcharger）：

指交直流变换和直流输出控制两部分结合成一体的非车载充电机。

分体式充电机（splitcharger）：

指交直流变换和直流输出控制两部分分立组成的非车载充电机，它们之间通过电缆连接组成一套完整的充电机。

整流柜（rectifiercabinet）：

指分体式充电机中完成交直流变换的部分，一般以标准机柜形式提供。

直流充电桩（DCchargespots）：

是分体式充电机的一部分，固定在地面，提供人机操作界面及直流输出接口的装置。

电池管理系统（BMS，batterymanagementsystem）：

监视蓄电池的状态（温度、电压、荷电状态），对蓄电池系统充电、放电过程进行有效管理，保证电池安全运行的电子装置。

2设计依据

以电动车辆国家标准、以《汽车加油加气设计与施工规范》GB50156、国家电网公司充电站相关的6项行业标准等技术规范文件为建设依据,以电动汽车市场需求发展为导向，采用模块化设计方法，充分体现系统扩展性和开放性。

以标准化、通用化为工程实施原则，为今后充电机推广使用奠定基础。

本设计主要参照以下标准规范：

电动汽车相关技术标准

GB50156-2002《汽车加油加气站设计与施工规范》

GB/T18487.1-2001《电动车辆传导充电系统一般要求》

GB/T18487.2-2001《电动车辆传导充电系统电动车辆与交流/直流电源的连接要求》

GB/T18487.3-2001《电动车辆传导充电系统电动车辆与交流/直流充电机（站）》

GB/T19596-2004《电动汽车术语》

GB/T20234-2011《电动汽车传导充电用插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔通用要求》

QC/T743-2006《电动汽车用锂离子蓄电池》

Q/GDW233-2009《电动汽车非车载充电机通用技术要求》

Q/GDW234-2009《电动汽车非车载充电机电气接口规范》

Q/GDW235-2009《电动汽车非车载充电机通信规约》

Q/GDW236-2009《电动汽车充电站通用要求》

Q/GDW237-2009《电动汽车充电站布置设计导则》

Q/GDW238-2009《电动汽车充电站供电系统规范》

NB