沈洪飞
浙江省工业设计研究院，310000
摘要：民用建筑都需要设置充电桩，以满足电动汽车快慢速充电的需求。本文从充电桩的设置原则、设计要求、配电系统、管理平台等方面，对民用建筑充电桩的电气设计进行研究。
关键词：充电桩；民用建筑；电气设计
引言：当前，新能源汽车被广泛推广使用，为了满足新能源汽车的充电需求，建筑中的车辆停放区域都须设置充电桩，本文主要设计要求、配电系统、管理平台等方面对民用建筑充电桩设计进行简要分析。
1.民用建筑充电桩的配置原则
民用建筑充电桩的配置主要遵循三项原则。一是要符合配置指标的要求，对于不同地区和建筑类型，建筑充电桩配置比例也存在着差异。例如浙江地区的住宅建筑充电桩的配建比例控制在不超过总车位数14%，快充充电桩的配建比例控制在不超过总充电车位数3%；办公建筑充电桩的配建比例控制在不超过总车位数12%，快充充电桩的配建比例控制在不超过总充电车位数14%；二是要满足快慢充充电桩位置选择的要求，对于大多数停车场，其电动汽车的停车区域相对集中于地下停车库，慢充全部设置在地下停车库，快充一般是设置在地面或汽车坡道口处；三是要遵循充电桩位置的布置原则，对于电动汽车来说，充电设施的位置应当与其停车位置具有一定的安全距离，同时还应当满足检修需求和操作需求[1]。
2.民用建筑充电桩的设计研究
2.1民用建筑充电桩配电系统设计
2.1.1电气设计相关要求
对于民用建筑充电桩的电气设计，最基本的是要符合国家现有的相关技术标准。如防护等级方面，要求民用建筑充电桩设计在室内时，防护等级不得低于IP32，室外时防护等级则不得低于IP54；从设计容量方面，充电桩可单独设计变电所，或将充电桩用电与其他用电合并，统一考虑变电所设置数量；从充电桩的馈线回路方面，所有充电桩都应设置绝缘保护措施，以防止出现漏电现象。保护充电桩的断路器，均应具有剩余电流保护、短路保护、接地故障保护等功能，既能保证充电桩正常情况下正常使用，又能保证充电桩故障时能迅速切断电源，保障人身及财产安全。
按充电桩的使用类型，充电桩可分为交流慢充充电桩和直流快充充电桩两种类型。其中，直流快充充电桩功率较大，通常在30~120kW;慢充交流充电桩功率较小，通常在6~10kW。但是慢充充电桩的设置比例通常高于快充充电桩，因此其在整个变压器中的负载占比较高，设计时需要考虑末端设置静态无功补偿器（SVG）等，改善电能质量。
对于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300~500mA；充电设备配电系统三相负荷不平衡度应满足电力部门要求。
2.1.2配电系统的设计
对民用建筑的充电桩配电系统进行合理设计。例如，对于快慢充电桩，应根据负荷容量、电压等级选用适当的电缆截面；其保护开关主要为断路器，为保障安全，其必须具有接地保护、短路长短延时以及短路瞬时等多种保护类功能，同时还需根据需要设置分励脱扣器。
而对于一些监控设备以及非车载类充电机的供电模式宜采用放电式，对于交流充电桩的供电电源，若是多台设施建议接线采用三相平衡模式，而交流充电桩侧部位的低压断路器应当设置充分的保护措施，用来防止其过负荷或短路情况，同时也应当具有保护剩余电流的效果，其剩余电流所保护的额定值应当不超过30mA，其保护动作的时间应当不超过0.1s，每台交流充电桩都应当配置低压断路器，不宜共用[2]。
对于充电桩配电线路的布线也要进行合理设计，通常地下室等场所桥架内敷设，可选用铜芯交联聚乙烯绝缘电缆，若线路敷设的位置处于室外，则需要使用钢带铠装电缆来作为线路的外部保护套。对于主干线路的截面在设计过程中应当综合考虑并一次设定，根据需要为充电车辆供电的装置负载情况来设定电缆线路的导线截面，对于在室内敷设的电缆线路，一般选用的敷设方式为穿管或搭桥，而对于室外敷设的电缆线路，则一般选用的敷设方式为电缆沟槽，室外的保护管设施应当同时具有抗腐蚀和抗压两种性能。
2.1.3充电桩变电所设计
由于充电桩负荷容量大，负荷性质相对单一，各地对于充电桩变电所的设置原则各有不同。例如杭州主城区要求所有慢充充电桩与住宅等其他负荷供电，均由公用变电所供电，且慢充充电桩容量不大于变压器容量的30%，快充充电桩需要单独设置变电所；杭州余杭区要求所有慢充充电桩与住宅负荷供电，均由公用变电所供电，且慢充充电桩容量不大于变压器容量的30%，快充充电桩需要与电梯等公共负荷共用专用变电所；义乌地区要求慢充充电桩需要单独设置变电所或在公用变电所内设置独立变压器，快充充电桩需要根据物业形式确定期电源来源等。由于各地对于充电桩的供电要求不尽相同，设计人员在前期需要充分收集资料并与相关部门接洽，保证供电。
2.2民用建筑充电桩安装设计
民用建筑的充电桩在安装过程中，应当满足相关规范要求。例如，要保证其配电箱的安装位置合理且便于操作，不影响车辆停放及正常使用；配电箱（柜）与桥架连接时，需要跨接地线路；在配电箱（柜）穿越电缆之前，应当做好充足的防护措施，使用防火封堵的方式对洞口进行封堵；对于一些电气系统的管道和桥架等设施在安装时应当保证其表面无污染，未被锈蚀，采取必要的防腐防潮措施；民用建筑车库潮湿，一些设施易被腐蚀，可以对桥架等金属材料进行喷塑处理或镀锌处理，降低其腐蚀概率；使用镀锌的电线管来作为电气管道的材料时，桥架安装应采用支架吊装的方式，其露在外面的螺杆长度应当具有统一性，并保证外形竖直，使用的吊架应当保证干净、无污秽，且同一支架的吊架规格相同，长度误差不应当超过10毫米。考虑预留的充电桩，其电缆的长度应当具有充足的余量，保证电缆结构敷设后整齐，各设施的标识应当清晰。
2.3民用建筑充电桩管理平台设计
在充电桩配电系统设计和安装完成后，充电桩装置即将投入使用，应当设置专门的管理平台进行实时监测管理，其管理平台进行的设计，需要注意许多事项。例如，运用云平台来作为充电桩管理平台查看充电桩使用情况，通过网络终端设备进行查看，主要是监测充电桩的使用次数、使用时间、收入情况以及充电量，同时还要深入查看每一台充电桩的具体运行状况，保证充电桩的运行合理。对充电设施采取实时监控的管理模式，若发现某设施出现故障问题，应当及时采取紧急措施，可直接断电，然后安排专业维护人员尽快处理，再通知云端。对于各个站点的充电桩可采用统一分配管理模式，对其各项数据进行收集和统计，对其收费、编码信息、流量卡以及IC卡数据信息等有效管理。在收费方式方面应当丰富多种形式，如微信、支付宝、刷卡以及专用APP等，最后将各数据进行统一整合并打印出报表再进行深入分析，切实提升管理效果。
结论：综上所述，民用建筑充电桩的设计需要遵循配置指标的要求、充电车位的选择要求以及充电桩本身的布置原则等，合理设计并布置充电桩，能够提升其运用效果。由本文分析可知，在进行民用建筑充电桩设计的过程中，主要是对配电系统、充电设施、实际安装以及管理平台进行合理设计。
参考文献：
[1]王云奇.民用建筑充电桩配电系统设计[J].电工技术,2020(15):61-63.
[2]李慧.民用建筑地下车库充电桩配电设计解决方案[J].江西建材,2019(02):58-59.
[3] 廖飞.??民用建筑地下车库充电桩配电设计解决方案[J]. 低碳世界.?2018(06)
[4] 李华桥.??建筑地下车库电动汽车充电站的设计[J]. 中国高新区.?2018(10)
[5] 池强稳.??某大型小区地下车库电动汽车充电桩配电设计探讨[J]. 河南建材.?2017(03)