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浅谈汽车充电站配电系统设计研究

 发布日期:2014/7/24 17:26:00  阅读数:1 分享

浅谈汽车充电站配电系统设计研究

在能源危机及环境保护的高压下,节约能源且环保的新型动力汽车将是未来发展的新走向。电动汽车可以说是满足上述要求,具有广阔发展前景的绿色交通工具。电动汽车充电站作为电动汽车运行的能量补给站,是发展电动汽车商业化所必备的重要配套基础设施,充电站的建设将直接影响电动汽车产业的发展。文章简要说明汽车充电站结构的基础上,着重对充电站配电系统的设计进行探究。

一、汽车充电站结构

当电动汽车动力用蓄电池电量不足时,需要充电补充电能。充电站的主要功能就是完成电动汽车电池电能的补给。充电站的功能决定充电站的总体结构。为此,一个完整的充电站需要配电室、中央监控室、充电区、更换电池区和电池维护间等五个基本组成部分。

①配电室。配电室为充电站提供所需的电源,不仅给充电机提供电能,而且要满足照明、控制设备的用电需求,内部建有变配电所有设备、配电监控系统、相关的控制和补偿设备。②中央监控室。中央监控室用于监控整个充电站的运行情况,并完成管理情况的报表打印等。内部建有充电机监控系统主机、烟雾传感器监视系统主机、配电监控系统通信接口、视频监视终端等。③充电区。在充电区完成电能的补给,内部建设充电平台、充电机以及充电站监控系统网络接口,同时应配备整车充电机。④更换电池区。更换电池区是车辆更换电池的场所,需要配备电池更换设备,同时应建设用于存放备用电池的电池存储间。⑤电池维护间。电池重新配组、电池组均衡、电池组实际容量测试、电池故障的应急处理等工作都在电池维护间进行。其消防等级按化学危险品处理。

充电站结构可同时满足整车充电方式和电池组更换方式,且考虑了相关维护操作需求。但是,对于一个实际的充电对象,应该基于运行要求和环境条件,根据实际的功能进行组合,以降低建设成本。

二、汽车充电站配电系统设计

配电系统为充电站的运行提供电源,它不仅提供充电所需电能,也是整个充电站正常运行的基础。电动汽车充电站的电力负荷级别确定为2级,采用双路供电但不配置后备电源。配电电压:380V/220v。动力(充电机)采用三相四线制、380V供电,照明采用单相220v供电。

1、配电变压器选择

①变压器类型的选择。变压器可分为干式变压器和油浸式变压器。充电机(站)变压器类型可根据工程实际情况选定。建议充电机(站)变压器采用sc(环氧树脂浇注包封式)干式变压器。环氧树脂干式变压器具有良好的电气和机械性能、较高的耐热等级,并且是一种可靠的安全性的环保、节能型新产品,能适应多种恶劣环境。②变压器台数的选择。变压器台数的选择应满足负荷对供电可靠性的要求。若采用集中式充电,然后在小区设立电池经营店(运营模式类似于水站送饮用水),则有必要选用2台变压器保证充电站的高可靠性。若充电机(站)像加油站一样较为普遍,则只需l台变压器即可,充电站的可靠性的降低由充电站的数量来弥补。若在小区建充电机(站),可考虑利用小区配电变压器而不另设变压器,以减少投资。③变压器接线的选择。根据《供配电系统设计规范》第7.0.7条,在TN及1rr接地型式的低压电网中,推荐采用Dyrm接线组别的配电变压器。条文解释中说明Dynll接线有利于抑制高次谐波。充电站采用TT接地型式,因此变压器采用Dynll接线。

2、配电室位置选择

配电室的位置选择原则:考虑电源的进线方向,偏向电源侧;进出线方便;不应妨碍充电站的发展,要考虑扩建的可能性;设备运输方便;尽量避开有腐蚀性气体和污秽的地段;室外配电装置与其他建筑物、构筑物之间的防火间距符合规定。

3、配电容量计算

配电系统的容量应包括动力用电、监控和办公等用电。只装一台变压器时,变压器的容量SN应能满足全部用电设备的计算负荷sC,并留有一定的容量裕度。车辆数量、电池容量以及运营方式决定了充电站的容量。

①蓄电池数量:充电站设计有两种运营模式:整车充电模式和更换电池模式。前者需要为每车配备一组电池,后者需要根据运营方式确定后备电池的数量。②充电机数量:车辆类型、行驶里程和运营模式决定了充电机的配置。充电机的选择包括确定充电机的输出功率和需配备的台数。③配电容量:单进线单变压器时,整个充电站需要的配电容量即全部用电设备的用电量SC=S1+S2,其中s1为动力用电量,s2为照明及办公用(下转第15页)

4、配电运行方式要求及设备

①配电运行方式要求。10kV进线2路,单线进线容量不小于充电站所需容量;正常工作时,高低压侧母线分段断路器均断开,两路电源通过2****立变压器输出,各承担50%的工作;当任一母线失去电源时,通过合闸分段断路器从另一供电线路取得电源;配电室设有照明消防电源;每路低压母线应配置相应的谐波抑制与无功补偿装置;配电系统继电保护及自动装置应满足电力行业标准和规定的要求。②主要设备。计量装置、谐波抑制及无功补偿装置各2套;主变10kV/0.4kV干式变压器2台;10kV高压开关柜和0.4kV低压开关柜(含断路器和隔离开关);继电保护装置、自动装置。

5、配电主接线设计

对充电站配电主接线有下列基本要求:安全,应符合国家标准有关技术规范的要求,能充分保证人身和设备的安全。可靠,应符合电力负荷特别是其中一、二级负荷对供电可靠性的要求。灵活,能适应各种不同的运行方式,便于切换操作和检修,且适应负荷的发展。经济,在满足上列要求的前提下,尽量使主接线简单,投资少,运行费用低,并节约电能和有色金属消耗量。

对于电动汽车充电站,配电室有2路10kV电源进线,通过变压器等设备供给充电机,并满足照明、控制设备的用电。在高压侧装设高压计量柜,低压侧采用中性点直接接地的三相四线制系统,还应提供独立的接地回路;10kV母线、0.4kV母线均采用单母线分段的主接线形式,通过分段断路器实现暗备用;在变压器低压侧装设谐波抑制与无功补偿装置;配电室必须配备相关消防设施。配电主接线运行灵活性较好,供电可靠性较高,适用于一、二级负荷。当任一主变压器或任一电源线停电检修或发生故障时,通过备自投装置自动闭合母线分段开关,即可迅速恢复对整个充电站的供电。根据实际要求和条件也可简化主接线,例如采用桥式接线。

需要说明的是,上述配电设计方案适用于大负载功率的充电站,其安全系数高、可靠性好。在实际工程中应该对充电站服务对象进行具体分析、设计,比如:①示范区车辆:结合示范区的电网建设,考虑在变电站附近建设充电站。②集团车队:可在停车场建立用户配电室,按照内部车辆类型提供各类电源。③社会车辆:根据车辆的不同特点,或建设可靠性高的社会运营的大功率充电站,或充分利用现有的配电资源,就近提供充电站。④微型车辆:利用现有的低层电网资源,在自行车停车场、社区服务中心、公共场所、配电间(站)等附近为用户提供交流220V的普通插座(插头)。

三、结语

在我国,汽车充电站的规划和建设才刚刚起步,所以其实施过程中的相关技术还不够成熟,除文章根据实际工作经验所总结的以上汽车充电站配电系统设计细则外,还需要不断学习,并借鉴国外先进技术,完善汽车充电站建设理论与实践体系。


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