【節(jié)能學(xué)院】限流式保護(hù)器在電動(dòng)車充電站的應(yīng)用探討

摘要

隨著世界的發(fā)展，環(huán)境保護(hù)成為整個(gè)人類命運(yùn)共同體的任務(wù)。全世界各國(guó)政府也為此提供優(yōu)惠政策鼓勵(lì)電動(dòng)車科技的普及。交流充電樁俗稱“慢充樁”，固定安裝在電動(dòng)汽車外、與交流電網(wǎng)連接，國(guó)標(biāo)采用 220V單相交流電，為電動(dòng)汽車車載充電機(jī)（即固定安裝在電動(dòng)汽車上的充電機(jī)）提供交流電源的供電裝置。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB51348-2019中規(guī)定儲(chǔ)備倉(cāng)庫(kù)、電動(dòng)車充電等場(chǎng)所的末端回路應(yīng)設(shè)置限流式電氣防火保護(hù)器。電氣防火限流式保護(hù)器可以克服傳統(tǒng)斷路器、空氣開關(guān)和監(jiān)控設(shè)備存在的短路電流大、切斷短路電流時(shí)間長(zhǎng)、短路時(shí)產(chǎn)生的電弧火花大，以及使用壽命短等弊端，當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，能以微秒級(jí)速度快速限制短路電流以實(shí)現(xiàn)滅弧保護(hù)，從而能顯著減少電氣火災(zāi)事故，保障使用場(chǎng)所人員和財(cái)產(chǎn)的安全。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)車充電樁；交流充電樁；慢充樁；短路保護(hù)；過載保護(hù)；電氣防火；滅弧

00 行業(yè)背景

隨著世界的發(fā)展，環(huán)境保護(hù)成為整個(gè)人類命運(yùn)共同體的任務(wù)。新能源車因?yàn)闆]有尾氣排放，不會(huì)產(chǎn)生一氧化碳，二氧化碳，氮氧化合物等有害物質(zhì)，沒有噪聲污染，對(duì)環(huán)境污染較小，全世界各國(guó)政府也為此提供優(yōu)惠政策鼓勵(lì)電動(dòng)車科技的普及。我國(guó)各地政府紛紛出臺(tái)政策，要求設(shè)計(jì)安裝充電樁。

上海滬交科[2021]60號(hào)文件關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)本市公用和專用充電設(shè)施建設(shè)運(yùn)營(yíng)管理的實(shí)施意見中指出：落實(shí)新（改、擴(kuò)）房建項(xiàng)目配建停車場(chǎng)（庫(kù)）、新建居民小區(qū)充電設(shè)施配建要求，一類地區(qū)配建充電設(shè)施的停車位不少于總停車位15%、二類地區(qū)配建充電設(shè)施的車位不少于總車位12%、三類地區(qū)配建充電設(shè)施的車位不少于總車位10%。尤其加強(qiáng)60kW及以上經(jīng)營(yíng)性快充樁建設(shè)，新（改、擴(kuò)）房建項(xiàng)目配建停車場(chǎng)（庫(kù)），快充車位占比不少于總充電車位的30%。

對(duì)于電動(dòng)車充電樁，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB51348-2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中13.5.5規(guī)定，儲(chǔ)備倉(cāng)庫(kù)、電動(dòng)車充電等場(chǎng)所的末端回路應(yīng)設(shè)置限流式電氣防火保護(hù)器。

對(duì)于如此龐大數(shù)量的充電樁，該如何應(yīng)用電氣防火限流式保護(hù)器呢？

眾所周知，電動(dòng)車充電樁主要分為兩大類，一類是直流充電樁，俗稱“快充樁”，一類是交流充電樁，俗稱“慢充樁”。直流充電樁充電功率一般為30kW、60kW、120kW，交流充電樁充電功率一般為3.5kW、7kW、14kW。

如何針對(duì)這兩類充電樁進(jìn)行電氣防火限流式保護(hù)器的設(shè)計(jì)成為很多設(shè)計(jì)師的難題，下面就此兩類充電樁進(jìn)行探討。

對(duì)于直流充電樁，一般是三相電經(jīng)過AC/DC模塊輸出直流，按照30kW計(jì)算，交流側(cè)電流約為50A、而60kW交流側(cè)約為100A，按照設(shè)計(jì)要求，在交流側(cè)安裝三相50A/100A或者直流側(cè)安裝直流限流式保護(hù)器。目前市場(chǎng)上限流式保護(hù)器均為交流，鮮有三相限流式保護(hù)器。推薦使用絕緣監(jiān)測(cè)儀，監(jiān)測(cè)絕緣充電樁的絕緣狀況。

對(duì)于交流充電樁，一般是市電直接接入，按照雙槍14kW功率計(jì)算，額定電流約為63A，按照設(shè)計(jì)要求，可以在充電樁前端按照額定電流設(shè)計(jì)匹配的電氣防火限流式保護(hù)器。

設(shè)計(jì)圖例如下圖所示：

01 產(chǎn)品介紹

ASCP系列電氣防火限流式保護(hù)器是安科瑞專門為了保護(hù)低壓配電線路中短路、過載等問題研發(fā)，可以克服傳統(tǒng)斷路器、空氣開關(guān)和監(jiān)控設(shè)備存在的短路電流大、切斷短路電流時(shí)間長(zhǎng)、短路時(shí)產(chǎn)生的電弧火花大，以及使用壽命短等弊端，當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，能以微秒級(jí)速度快速限制短路電流以實(shí)現(xiàn)滅弧保護(hù)，從而能顯著減少電氣火災(zāi)事故，保障使用場(chǎng)所人員和財(cái)產(chǎn)的安全。

ASCP系列電氣防火限流式保護(hù)器可廣泛應(yīng)用于學(xué)校、醫(yī)院、商場(chǎng)、賓館、娛樂場(chǎng)所、寺廟、文物建筑、圖書館、檔案室、會(huì)展、住宅、倉(cāng)庫(kù)、幼兒園、老年人建筑、集體宿舍、電動(dòng)車充電站及租售式商場(chǎng)商鋪、批發(fā)市場(chǎng)、集貿(mào)市場(chǎng)、甲乙丙類危險(xiǎn)品庫(kù)房等各種用電場(chǎng)所末端干、支路的線路保護(hù)。

對(duì)于電動(dòng)車充電站中交流慢充樁的保護(hù)，可以根據(jù)不同的功率選擇不同規(guī)格的限流式保護(hù)器進(jìn)行保護(hù)，對(duì)于3.5kW的慢充樁，可以使用ASCP200-20D，對(duì)于7kW慢充樁，可以使用ASCP200-40B，對(duì)于14kW的雙槍慢充樁，可以使用ASCP200-63D。

ASCP200-20D

ASCP200-40B

ASCP200-63D

02 功能介紹

短路保護(hù)功能。保護(hù)器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用電線路電流，當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí)，能在150微秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

過載保護(hù)功能。當(dāng)被保護(hù)線路的電流過載且過載持續(xù)時(shí)間超過動(dòng)作時(shí)間（3~60秒可設(shè)）時(shí)，保護(hù)器啟動(dòng)限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

表內(nèi)超溫保護(hù)功能。當(dāng)保護(hù)器內(nèi)部器件工作溫度過高時(shí)，保護(hù)器實(shí)施超溫限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

過欠壓保護(hù)功能。當(dāng)保護(hù)器檢測(cè)到線路電壓欠壓或過壓時(shí)，保護(hù)器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，可預(yù)先設(shè)置是否啟動(dòng)限流保護(hù)。

配電線纜溫度監(jiān)測(cè)功能。當(dāng)被監(jiān)測(cè)線纜溫度超過報(bào)警設(shè)定值時(shí)，保護(hù)器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，可預(yù)先設(shè)置是否啟動(dòng)限流保護(hù)。

漏電流監(jiān)測(cè)功能。當(dāng)被監(jiān)測(cè)的線路漏電超過報(bào)警設(shè)定值時(shí)，保護(hù)器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，可預(yù)先設(shè)置是否啟動(dòng)限流保護(hù)。

保護(hù)器具有1路RS485接口，1路無線通訊，支持2G和NB-IoT，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。監(jiān)控后臺(tái)可以是安科瑞Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)，也可以是安科瑞Acrel-6000安全用電管理云平臺(tái)，或第三方監(jiān)控軟件或平臺(tái)。

03 產(chǎn)品應(yīng)用

在電動(dòng)汽車汽車充電樁安裝限流式保護(hù)器時(shí)建議采用一充電樁一保護(hù)器的方式，保護(hù)器安裝于充電樁旁邊，如果是戶外，可以將保護(hù)器安裝于防水盒中。實(shí)際安裝如圖所示。

04 結(jié)語(yǔ)

新能源汽車行業(yè)持續(xù)發(fā)展。國(guó)務(wù)院辦公廳在近期也印發(fā)的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021—2035年)》的規(guī)劃。2020年新增超2.5萬家充電樁相關(guān)企業(yè)，行業(yè)呈現(xiàn)出百家爭(zhēng)鳴的景象。2021年世界智能網(wǎng)聯(lián)汽車大會(huì)在北京召開，全國(guó)新能源汽車保有量超過600萬輛。

我們應(yīng)該堅(jiān)定的跟著國(guó)家政策，努力的建設(shè)好新基建。讓更多的消費(fèi)者使用上新能源汽車，而且新能源汽車隨時(shí)隨地安全的充電，當(dāng)然，在安全可靠的充電同時(shí)，也要防止電氣火災(zāi)發(fā)生，保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。