1、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2016.51 术语和定义非车载充电机（off-board charger）：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（integrated charger）：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（split charger）：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
2、的充电机。整流柜（rectifier cabinet）：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（DC charge spots）：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，battery management system）：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
3、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GB 50156-2002 汽车加油加气站设计与施工规范GB/T 18487.1-2001电动车辆传导充电系统 一般要求GB/T 18487.2-2001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/T 18487.3-2001电动车辆传导充电系统电动车辆与交流/直流充电机（站） GB/T 19596-2004 电动汽车术语GB/T 20234-2011 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/T 743
4、-2006 电动汽车用锂离子蓄电池Q/GDW 233-2009 电动汽车非车载充电机通用技术要求Q/GDW 234-2009 电动汽车非车载充电机电气接口规范Q/GDW 235-2009 电动汽车非车载充电机通信规约Q/GDW 236-2009 电动汽车充电站通用要求Q/GDW 237-2009 电动汽车充电站布置设计导则Q/GDW 238-2009 电动汽车充电站供电系统规范NB/T 33001-2011 电动汽车非车载传导式充电机技术条件NB/T 33002-2011 电动汽车交流充电桩技术条件NB/T 27930-2011 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
5、准GB 50052-95 供配电系统设计规范GB 50053-94 10kV 以下变电所设计规范GB 50054-95 低压配电设计规范 ；GB 50055-93 通用用电设备配电设计规范GB 50217-2007 电力工程电缆设计规范GB 12326-2000 电能质量电压波动和闪变GB/T 14549-93 电能质量 公用电网谐波GB/T 17215.211-2006交流电测量设备通用要求、试验和试验条件GB/T 17215.322-2008静止式有功电能表 0.2S 级和 0.5S 级DL/T 856-2004 电力用直流电源监控装置JB/T 5777.4-2000 电力系统直流电源设备
6、通用技术条件及安全要求土建技术规范GB 50003-2001 砌体结构设计规范GB 50007-2002 地基基础设计规范GB 50010-2002 混凝土结构设计规范GB 50016-2006 建筑设计防火规范GB 50034-2004 建筑照明设计标准GB 50037-96 建筑地面设计规范GB 50057-1994 建筑物防雷设计规范GB 50067-97 汽车库，修车库，停车场设计防火规范GB 50202-2002 建筑地基基础工程施工质量验收规范GB 50204-2002 混凝土结构工程施工质量验收规范GB 50300-2001 建筑工程施工质量验收统一标准GB 50303-2002
7、 建筑电气工程施工质量验收规范JGJ 50-2001 城市道路和建筑物无障碍设计规范JGJ 100-98 汽车库建筑设计规范给排水设计规范GB 50013-2006 室外给水设计规范GB 50014-2006 室外排水设计规范GB 50015-2003 建筑给水排水设计规范GB 50140-2005 建筑灭火器配置设计规范GB/T 50106-2001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
8、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
9、.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）cos SP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
10、.99；cos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，60
11、kW 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*35 1 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*16 1 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
12、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
13、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 380V15% 50Hz10%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-p1%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
14、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
15、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 kV20 安全指标Ui60 250 1 160U i300 500 2 5300U i750 1000 2.5 1221 冷却方式 强制风冷 22 防护等级 室内 IP5423 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 5100额定值）25 电源适用负载特性 铅酸电池、锂电池、镍氢电池使用环境温度：-2050相对湿度：5%95%存储温度：-408026 环境条件海拔高度不超过 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：
