规范解读电网技术论文

1总则要求

1.1保障充换电设施及时接入

标准第4.1条规定，配电网发展应考虑充换电设施的发展与建设的需求，合理满足电动汽车接入及充电负荷增长的要求，有利于促进电动汽车的应用与发展。目前，我国电动汽车仍处于发展初期，充换电设施所提供服务的便捷性，对拓展电动汽车市场具有十分重要的促进作用。电网企业一方面要履行企业责任，从电网供需角度满足用户的充电需求，另一方面要承担社会责任，从国家战略角度推动电动汽车的应用。标准第4.2条规定，充换电设施接入电网所需线路走廊、地下通道、变/配电站址等供电设施用地应纳入城乡发展规划，与配电网规划相协调。充换电设施已经成为保障城市交通运输系统顺畅运转的重要基础设施之一，其建设用地被纳入城市总体规划统筹进行考虑。因此，要求充换电设施布局规划及其接入系统的电网规划应同步开展，协调衔接，落实并保障充换电设施接入系统工程的用地需求，从源头上避免城市土地资源紧张导致的工程落地困难。

1.2保障充换电设施可靠用电

标准第4.3条规定，充换电设施接入电网应充分考虑接入点的供电能力，便于电源线路的引入，保障电网安全和电动汽车的电能供给。研究表明，电动汽车的大量应用，将带来系统峰谷差增大、电压骤降、谐波污染等多方面的问题，充换电设施的接入首先要从供电电源着手，从电网的基础条件上满足充换电设施的用电需求，并提供合格的电能质量。标准第4.4条规定，当充换电设施建设在规划实施配电自动化的地区，接入设备应满足配电自动化技术相关标准要求。配电自动化是通过安装在一次设备上的自动化终端装置实现对配电网运行的监测和控制，通过对故障判断、隔离和修复的快速响应，提高配电网供电可靠性，改善电能质量。以二次系统的丰富和建设为拓展手段，有计划地对充换电设施配套的电网工程实施配电自动化建设与改造，充分保证充电用电的可靠性和安全性。

1.3满足电动汽车双向互动要求

标准第4.5条规定，当充换电设施具有与电网双向交换电能的功能时，应符合Q/GDW1738《配电网规划设计技术导则》关于电源接入的相关标准要求。随着电池价格的降低和循环寿命的延长，动力电池可以作为分布式储能单元向电网输送电能，发挥削峰填谷的调节作用。当电动汽车反向送电时，应遵循以下原则：1）应对充换电设施接入的配电线路载流量、变压器容量进行校核，并对接入的母线、线路、开关等进行短路电流和热稳定校核。2）在满足供电安全的条件下，接入单条线路的送电总容量不应超过线路的允许容量；接入本级配电网的送电总容量不应超过上一级变压器的额定容量以及上一级线路的允许容量。3）具有双向交换电能的充换电设施接入后，配电线路的短路电流不应超过该电压等级的短路电流限定值，否则应重新选择接入点。4）具有双向交换电能充换电设施接入点应安装易操作、可闭锁、具有明显开断点、带接地功能、可开断故障电流的开断设备。5）具有向电网输送电能的充换电设施，其向电网注入的直流分量不应超过其交流定值的0.5%。

2技术原则

2.1电压等级选择

标准第5.1条规定，充换电设施所选择的标称电压应符合国家标准GB/T156《标准电压》的要求。供电电压等级应根据充换电设施的负荷，经过技术经济比较后确定。当供电半径超过本级电压规定时，应采用高一级电压供电。标准特别强调了要根据充换电设施的负荷选定供电电压等级，负荷范围按照导线的安全载流能力，并考虑一定裕度予以确定。如单相220V的240mm2的铜缆，最大供电负荷不超过11kW，因此单台充电机按10kW控制；三相380V供电负荷，参照《国家电网公司业扩供电方案编制导则》的要求，按接入单台充电机不超过100kW考虑，允许多台充电机同时接入。对于站内布置的直流充电机，380V线路也允许120kW的充电设备接入。供电半径的校核，除了要考虑线路载流能力外，还要结合线路功率损耗、电压损失等情况综合确定，并按照国标GB/T12325《电能质量供电电压允许偏差》的要求进行控制。1）10kV及以下三相供电电压允许偏差为标称电压的±7%。2）220V单相供电电压允许偏差为标称电压的–7％与10%。

2.2用户等级选择

标准第5.2条规定，具有重大政治、经济、安全意义的充换电站，或中断供电将对公共交通造成较大影响或影响重要单位的正常工作的充换电站，可作为二级重要用户，其他可作为普通用户。标准明确规定充换电设施要按照用户重要性分级，即按照充换电设施对供电可靠性的要求以及中断供电造成的危害程度，分为二级重要电力用户和普通用户(标准第5.4.3条规定属于二级重要用户的充换电设施宜采用双回路供电；第5.4.4条规定属于一般用户的充换电设施可采用单回线路供电)。区别于按照负荷重要性分级的思路，按照用户重要性分级具有以下两方面的优势：1）界定清晰，便于管理。对电网侧，将充换电设施视为一个用电客户，整体考虑其对供电可靠性的要求，并按照用户对供电安全的要求制定供电方案，由电网公司组织方案的论证与编制；对充换电设施，可以再对内部的电机用电、照明用电等细化负荷等级，确定具体的供电方案，该供电方案可由充换电设施投资建设方组织具有设计资质的单位进行编制。2）符合实际，便于操作。本条款的原则性较强，按照用户等级，便于从政治、经济、交通等层面考虑，允许充换电设施投资建设方提出双回路供电申请，与电网公司就技术、经济等问题协商解决，能够满足未来一定时期内充换电设施的发展要求；如按照负荷等级，则必须要求充换电设施内部有二级及以上的负荷才能申请双回路供电，操作的弹性较差。需要注意的是，划分为二级重要电力用户的充换电设施，应进行必要的论证分析，确保满足本条款要求。

2.3接入点选择

标准第5.3.1条规定，220V充电设备，宜接入低压配电箱；380V充电设备，宜接入低压线路或配电变压器的低压母线。标准第5.3.2条规定，接入10kV的充换电设施，容量小于3000kVA宜接入公用电网10kV线路或接入环网柜、电缆分支箱等，容量大于3000kVA的充换电设施宜专线接入。标准采用“宜”的口吻给出充换电设施的建议接入点，不强制执行，220/380V针对充电机，10kV针对充电站。国家标准规定的交流充电机额定电压为220V，额定电流16/32A，额定充电功率3.5/7kW；直流充电机额定电压380V，额定电流一般不超过250A，额定充电功率有40kW、80kW、120kW等几种。标准明确规定：专线接入的充换电设施，其容量应超过3000kVA。专线接入的优势在于便于容量的管理与控制，有利于提高电网运行的安全，但占用电网10kV间隔资源，因此标准对专线的使用没有做强制规定。但对于快速充电站，考虑到充电时间短，充电功率的冲击特性强等特点，标准的编制说明中特别强调容量大于3000kVA的快速充电设施，要采用专线接入。

2.4供电电源

标准第5.4.1条规定，充换电设施供电电源点应具备足够的供电能力，提供合格的电能质量，并标准第5.4.2条规定，供电电源点应根据城市地形、地貌和道路规划选择，路径应短捷顺直，避免近电远供、交叉迂回。这两项条款，分别从电源点的质量性能和空间布局的角度，规定了电源点确定的一般原则。一方面，电源点要能够满足充换电设施的用电需求，按照充换电设施的远景设计容量，选择上级电源，同时能够提供合格的电压、频率等电能质量；另一方面，要求结合地理环境，就近选择，减少与道路或其他线路的交叉，为充换电设施供电线路的安全运行、良好维护奠定基础。

2.5无功补偿及设备选型

标准第5.5.1—5.5.4条规定了充电设施无功补偿的要求，充换电设施的本质为用电客户，其无功补偿遵循用户无功补偿的规定配置即可。即按照“同步设计、同步施工、同步投运、同步达标”的原则规划和建设，接入10kV电网的充电设施功率因数应不低于0.95，非车载充电机功率因数应不低于0.9，不能满足要求的应安装就地无功补偿装置。标准第5.6.1条规定，充换电设施接入的供电线路、变/配电设备选择应满足Q/GDW1738《配电网规划设计技术导则》的有关要求。即供电线路应有较强的适应性，导线截面宜综合充换电设施远期规划容量、线路全寿命周期一次选定。220/380V线路原则上不宜超过400m，10kV供电半径原则上不宜超过5km，超出范围的应核定末端电压质量。标准第5.6.5条特别强调，负荷大于100kW的充换电设施，宜采用专用配电变压器供电。本条款主要针对分散式充电桩，采用专用配电变压器，将充电负荷与其他用电负荷分离，有利于无功补偿配置及谐波治理。

2.6电能质量

标准第6.1.1—6.1.2条规定，充换电设施接入公共连接点谐波电压的限值(相电压)要求应符合GB/T14549《电能质量公用电网谐波》规定，注入公共连接点的谐波电流允许值应符合GB/T14549规定。标准第6.3条规定，充换电设施接入公共电网，公共连接点的三相不平衡度应满足国标GB/T15543《电能质量三相电压不平衡》规定的限制，由各充换电设施引起的公共连接点三相电压不平衡度不应超过1.3%，短时不超过2.6%。充电机是一类典型的电子型AC/DC电能转换设备，其内部的电力电子元件在工作中会产生大量的谐波，因此要求严格控制充换电设施产生的谐波电压和谐波电流，满足国家标准的有关规定。此外，对于低压220V接入的充电设备，要特别注意保证三相平衡。

3典型应用

某城市的充换电站工程建设规模如表4所示。充电部分站区内设置乘用车快充车位2个(配置2台40kW直流充电机)和慢充车位4个(配置4台7kW交流充电机)，远景预留大巴车车位2个(配置2台100kW直流充电机)。换电部分内置乘用车换电工位1个，配置2个电池转运仓、2个移动充电仓(含40台3.5kW分箱充电机)、40箱标准电池箱以及一台手动电池运转小车，本期设计换电能力40车次/日。按照《规范》要求，3.5kW和7kW交流充电机选用低压220V供电，40kW和100kW直流充电机选用低压380V供电。该充换电站建设于次要交通干线，按照普通用户设计，采用单回10kV线路供电，供电电源取110kV变电站A的10kV出线。站内供电系统的主变容量一期为400kVA，二期为800kVA，故不选用专线接入。0.4kV一期按单母线建设，二期按单母线分段接线建设。由于城市主要采用10kV电缆供电，充换电站由环网柜(电缆分支箱)接入系统，因此，一期建设采用集中补偿的方式，在低压母线安装一台100kVA(380V，150A)的有源滤波器对无功功率和谐波进行综合补偿。二期需对每条低压母线分别进行补偿。

4结论

本文结合电动汽车发展新形势，对国家电网公司颁布的《电动汽车充换电设施接入电网技术规范》进行详细解读，从指导思想和技术原则两方面解读了各项条款的适用范围、编制思路、基本原理、操作方法以及注意事项，为指导充换电设施接入配套电网的规划设计和运行管理提供重要依据。

作者：薛振宇 李敬如 杨卫红 单位：国网北京经济技术研究院