規(guī)范解讀電網技術論文

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1總則要求

1.1保障充換電設施及時接入

標準第4.1條規(guī)定，配電網發(fā)展應考慮充換電設施的發(fā)展與建設的需求，合理滿足電動汽車接入及充電負荷增長的要求，有利于促進電動汽車的應用與發(fā)展。目前，我國電動汽車仍處于發(fā)展初期，充換電設施所提供服務的便捷性，對拓展電動汽車市場具有十分重要的促進作用。電網企業(yè)一方面要履行企業(yè)責任，從電網供需角度滿足用戶的充電需求，另一方面要承擔社會責任，從國家戰(zhàn)略角度推動電動汽車的應用。標準第4.2條規(guī)定，充換電設施接入電網所需線路走廊、地下通道、變/配電站址等供電設施用地應納入城鄉(xiāng)發(fā)展規(guī)劃，與配電網規(guī)劃相協(xié)調。充換電設施已經成為保障城市交通運輸系統(tǒng)順暢運轉的重要基礎設施之一，其建設用地被納入城市總體規(guī)劃統(tǒng)籌進行考慮。因此，要求充換電設施布局規(guī)劃及其接入系統(tǒng)的電網規(guī)劃應同步開展，協(xié)調銜接，落實并保障充換電設施接入系統(tǒng)工程的用地需求，從源頭上避免城市土地資源緊張導致的工程落地困難。

1.2保障充換電設施可靠用電

標準第4.3條規(guī)定，充換電設施接入電網應充分考慮接入點的供電能力，便于電源線路的引入，保障電網安全和電動汽車的電能供給。研究表明，電動汽車的大量應用，將帶來系統(tǒng)峰谷差增大、電壓驟降、諧波污染等多方面的問題，充換電設施的接入首先要從供電電源著手，從電網的基礎條件上滿足充換電設施的用電需求，并提供合格的電能質量。標準第4.4條規(guī)定，當充換電設施建設在規(guī)劃實施配電自動化的地區(qū)，接入設備應滿足配電自動化技術相關標準要求。配電自動化是通過安裝在一次設備上的自動化終端裝置實現(xiàn)對配電網運行的監(jiān)測和控制，通過對故障判斷、隔離和修復的快速響應，提高配電網供電可靠性，改善電能質量。以二次系統(tǒng)的豐富和建設為拓展手段，有計劃地對充換電設施配套的電網工程實施配電自動化建設與改造，充分保證充電用電的可靠性和安全性。

1.3滿足電動汽車雙向互動要求

標準第4.5條規(guī)定，當充換電設施具有與電網雙向交換電能的功能時，應符合Q/GDW1738《配電網規(guī)劃設計技術導則》關于電源接入的相關標準要求。隨著電池價格的降低和循環(huán)壽命的延長，動力電池可以作為分布式儲能單元向電網輸送電能，發(fā)揮削峰填谷的調節(jié)作用。當電動汽車反向送電時，應遵循以下原則：1）應對充換電設施接入的配電線路載流量、變壓器容量進行校核，并對接入的母線、線路、開關等進行短路電流和熱穩(wěn)定校核。2）在滿足供電安全的條件下，接入單條線路的送電總容量不應超過線路的允許容量；接入本級配電網的送電總容量不應超過上一級變壓器的額定容量以及上一級線路的允許容量。3）具有雙向交換電能的充換電設施接入后，配電線路的短路電流不應超過該電壓等級的短路電流限定值，否則應重新選擇接入點。4）具有雙向交換電能充換電設施接入點應安裝易操作、可閉鎖、具有明顯開斷點、帶接地功能、可開斷故障電流的開斷設備。5）具有向電網輸送電能的充換電設施，其向電網注入的直流分量不應超過其交流定值的0.5%。

2技術原則

2.1電壓等級選擇

標準第5.1條規(guī)定，充換電設施所選擇的標稱電壓應符合國家標準GB/T156《標準電壓》的要求。供電電壓等級應根據(jù)充換電設施的負荷，經過技術經濟比較后確定。當供電半徑超過本級電壓規(guī)定時，應采用高一級電壓供電。標準特別強調了要根據(jù)充換電設施的負荷選定供電電壓等級，負荷范圍按照導線的安全載流能力，并考慮一定裕度予以確定。如單相220V的240mm2的銅纜，最大供電負荷不超過11kW，因此單臺充電機按10kW控制；三相380V供電負荷，參照《國家電網公司業(yè)擴供電方案編制導則》的要求，按接入單臺充電機不超過100kW考慮，允許多臺充電機同時接入。對于站內布置的直流充電機，380V線路也允許120kW的充電設備接入。供電半徑的校核，除了要考慮線路載流能力外，還要結合線路功率損耗、電壓損失等情況綜合確定，并按照國標GB/T12325《電能質量供電電壓允許偏差》的要求進行控制。1）10kV及以下三相供電電壓允許偏差為標稱電壓的±7%。2）220V單相供電電壓允許偏差為標稱電壓的–7％與10%。

2.2用戶等級選擇

標準第5.2條規(guī)定，具有重大政治、經濟、安全意義的充換電站，或中斷供電將對公共交通造成較大影響或影響重要單位的正常工作的充換電站，可作為二級重要用戶，其他可作為普通用戶。標準明確規(guī)定充換電設施要按照用戶重要性分級，即按照充換電設施對供電可靠性的要求以及中斷供電造成的危害程度，分為二級重要電力用戶和普通用戶(標準第5.4.3條規(guī)定屬于二級重要用戶的充換電設施宜采用雙回路供電；第5.4.4條規(guī)定屬于一般用戶的充換電設施可采用單回線路供電)。區(qū)別于按照負荷重要性分級的思路，按照用戶重要性分級具有以下兩方面的優(yōu)勢：1）界定清晰，便于管理。對電網側，將充換電設施視為一個用電客戶，整體考慮其對供電可靠性的要求，并按照用戶對供電安全的要求制定供電方案，由電網公司組織方案的論證與編制；對充換電設施，可以再對內部的電機用電、照明用電等細化負荷等級，確定具體的供電方案，該供電方案可由充換電設施投資建設方組織具有設計資質的單位進行編制。2）符合實際，便于操作。本條款的原則性較強，按照用戶等級，便于從政治、經濟、交通等層面考慮，允許充換電設施投資建設方提出雙回路供電申請，與電網公司就技術、經濟等問題協(xié)商解決，能夠滿足未來一定時期內充換電設施的發(fā)展要求；如按照負荷等級，則必須要求充換電設施內部有二級及以上的負荷才能申請雙回路供電，操作的彈性較差。需要注意的是，劃分為二級重要電力用戶的充換電設施，應進行必要的論證分析，確保滿足本條款要求。

2.3接入點選擇

標準第5.3.1條規(guī)定，220V充電設備，宜接入低壓配電箱；380V充電設備，宜接入低壓線路或配電變壓器的低壓母線。標準第5.3.2條規(guī)定，接入10kV的充換電設施，容量小于3000kVA宜接入公用電網10kV線路或接入環(huán)網柜、電纜分支箱等，容量大于3000kVA的充換電設施宜專線接入。標準采用“宜”的口吻給出充換電設施的建議接入點，不強制執(zhí)行，220/380V針對充電機，10kV針對充電站。國家標準規(guī)定的交流充電機額定電壓為220V，額定電流16/32A，額定充電功率3.5/7kW；直流充電機額定電壓380V，額定電流一般不超過250A，額定充電功率有40kW、80kW、120kW等幾種。標準明確規(guī)定：專線接入的充換電設施，其容量應超過3000kVA。專線接入的優(yōu)勢在于便于容量的管理與控制，有利于提高電網運行的安全，但占用電網10kV間隔資源，因此標準對專線的使用沒有做強制規(guī)定。但對于快速充電站，考慮到充電時間短，充電功率的沖擊特性強等特點，標準的編制說明中特別強調容量大于3000kVA的快速充電設施，要采用專線接入。

2.4供電電源

標準第5.4.1條規(guī)定，充換電設施供電電源點應具備足夠的供電能力，提供合格的電能質量，并標準第5.4.2條規(guī)定，供電電源點應根據(jù)城市地形、地貌和道路規(guī)劃選擇，路徑應短捷順直，避免近電遠供、交叉迂回。這兩項條款，分別從電源點的質量性能和空間布局的角度，規(guī)定了電源點確定的一般原則。一方面，電源點要能夠滿足充換電設施的用電需求，按照充換電設施的遠景設計容量，選擇上級電源，同時能夠提供合格的電壓、頻率等電能質量；另一方面，要求結合地理環(huán)境，就近選擇，減少與道路或其他線路的交叉，為充換電設施供電線路的安全運行、良好維護奠定基礎。

2.5無功補償及設備選型

標準第5.5.1—5.5.4條規(guī)定了充電設施無功補償?shù)囊螅鋼Q電設施的本質為用電客戶，其無功補償遵循用戶無功補償?shù)囊?guī)定配置即可。即按照“同步設計、同步施工、同步投運、同步達標”的原則規(guī)劃和建設，接入10kV電網的充電設施功率因數(shù)應不低于0.95，非車載充電機功率因數(shù)應不低于0.9，不能滿足要求的應安裝就地無功補償裝置。標準第5.6.1條規(guī)定，充換電設施接入的供電線路、變/配電設備選擇應滿足Q/GDW1738《配電網規(guī)劃設計技術導則》的有關要求。即供電線路應有較強的適應性，導線截面宜綜合充換電設施遠期規(guī)劃容量、線路全壽命周期一次選定。220/380V線路原則上不宜超過400m，10kV供電半徑原則上不宜超過5km，超出范圍的應核定末端電壓質量。標準第5.6.5條特別強調，負荷大于100kW的充換電設施，宜采用專用配電變壓器供電。本條款主要針對分散式充電樁，采用專用配電變壓器，將充電負荷與其他用電負荷分離，有利于無功補償配置及諧波治理。

2.6電能質量

標準第6.1.1—6.1.2條規(guī)定，充換電設施接入公共連接點諧波電壓的限值(相電壓)要求應符合GB/T14549《電能質量公用電網諧波》規(guī)定，注入公共連接點的諧波電流允許值應符合GB/T14549規(guī)定。標準第6.3條規(guī)定，充換電設施接入公共電網，公共連接點的三相不平衡度應滿足國標GB/T15543《電能質量三相電壓不平衡》規(guī)定的限制，由各充換電設施引起的公共連接點三相電壓不平衡度不應超過1.3%，短時不超過2.6%。充電機是一類典型的電子型AC/DC電能轉換設備，其內部的電力電子元件在工作中會產生大量的諧波，因此要求嚴格控制充換電設施產生的諧波電壓和諧波電流，滿足國家標準的有關規(guī)定。此外，對于低壓220V接入的充電設備，要特別注意保證三相平衡。

3典型應用

某城市的充換電站工程建設規(guī)模如表4所示。充電部分站區(qū)內設置乘用車快充車位2個(配置2臺40kW直流充電機)和慢充車位4個(配置4臺7kW交流充電機)，遠景預留大巴車車位2個(配置2臺100kW直流充電機)。換電部分內置乘用車換電工位1個，配置2個電池轉運倉、2個移動充電倉(含40臺3.5kW分箱充電機)、40箱標準電池箱以及一臺手動電池運轉小車，本期設計換電能力40車次/日。按照《規(guī)范》要求，3.5kW和7kW交流充電機選用低壓220V供電，40kW和100kW直流充電機選用低壓380V供電。該充換電站建設于次要交通干線，按照普通用戶設計，采用單回10kV線路供電，供電電源取110kV變電站A的10kV出線。站內供電系統(tǒng)的主變容量一期為400kVA，二期為800kVA，故不選用專線接入。0.4kV一期按單母線建設，二期按單母線分段接線建設。由于城市主要采用10kV電纜供電，充換電站由環(huán)網柜(電纜分支箱)接入系統(tǒng)，因此，一期建設采用集中補償?shù)姆绞?，在低壓母線安裝一臺100kVA(380V，150A)的有源濾波器對無功功率和諧波進行綜合補償。二期需對每條低壓母線分別進行補償。

4結論

本文結合電動汽車發(fā)展新形勢，對國家電網公司頒布的《電動汽車充換電設施接入電網技術規(guī)范》進行詳細解讀，從指導思想和技術原則兩方面解讀了各項條款的適用范圍、編制思路、基本原理、操作方法以及注意事項，為指導充換電設施接入配套電網的規(guī)劃設計和運行管理提供重要依據(jù)。

作者：薛振宇 李敬如 楊衛(wèi)紅 單位：國網北京經濟技術研究院