一、用電負荷:確定變壓器容量的關鍵
準確計算負荷
在確定充電樁箱式變壓器容量時,首先要準確計算用電負荷。這需要考慮多個因素,其中包括充電樁的功率、同時使用系數以及功率因數等。例如,如果有多個充電樁,不能簡單地將它們的功率直接相加,而是要考慮在實際使用場景中,是否會有多個充電樁同時滿負荷運行的情況。一般會有一個同時系數,這個系數反映了實際同時使用設備的比例。假設一個充電站有10臺100kW的充電樁,同時系數取0.6,功率因數取0.9,那么實際的計算負荷為10×100kW×0.6÷0.9≈666.7kW。
不同類型充電樁的負荷特性也不同。像直流快充樁,其啟動電流較大,對變壓器的沖擊較高;而交流慢充樁,負荷相對穩定。所以在計算負荷時,也要區分不同類型充電樁的影響。
預留容量冗余
為了確保變壓器在長期運行中的穩定性,還需要預留一定的容量冗余。根據行業經驗,一般建議預留10% - 20%的容量冗余。這是因為隨著時間的推移,可能會有新的充電樁增加,或者現有充電樁的功率升級等情況。例如,如果按照當前負載計算出一個800kW的變壓器容量,考慮到冗余,實際應選擇1000kVA的變壓器較為合適。
實際案例與成本影響
某公交充電站,在初期規劃時沒有充分考慮負荷的增長,只根據當時的充電樁數量和功率選擇了變壓器容量。隨著公交電動化進程的加快,新增了多臺快充樁,導致變壓器長期過載運行,不僅增加了能耗,還縮短了變壓器的使用壽命。重新更換變壓器帶來了額外的成本支出。相反,另一個充電站在規劃建設時,充分考慮到未來5 - 10年的充電需求增長,合理預留了容量冗余,到目前為止,變壓器運行穩定,節省了多次設備升級和更換的成本。
二、計量方式:高壓側與低壓側計量的考量
高壓側計量
高壓側計量的優勢在于,它能夠直接對高壓側的電量進行計量,減少了中間環節可能產生的誤差。對于一些大型充電站,尤其是對計量精度要求較高的場合,如商業運營的大型充電站或者電網公司的示范充電站,高壓側計量可以更精準地統計用電量。然而,高壓側計量也有其局限性。首先,高壓計量設備相對復雜,成本較高,安裝和維護需要專業的技術人員和設備。其次,在高壓側進行計量,對于一些小型充電站來說,可能會增加不必要的成本投入。
在法規方面,不同地區可能有不同的規定。某些地區對于大型充電站強制要求采用高壓側計量,以符合電網的統一管理和監控要求。
低壓側計量
低壓側計量的成本相對較低,設備安裝和維護也相對簡單。對于一些小型的社區充電站或者個體經營的充電站來說,低壓側計量是比較合適的選擇。但是,低壓側計量由于經過了變壓器等設備的損耗,計量精度可能會受到一定影響。在一些地區,如果充電站的用戶主要是個人用戶,對計量精度要求不是特別高,低壓側計量就可以滿足需求。
例如,某小區內的充電樁箱式變壓器采用低壓側計量,由于小區內充電樁數量有限且多為私人車輛充電,這種計量方式在滿足基本計量需求的同時,降低了建設和運營成本。
根據需求選擇
在選擇計量方式時,要綜合考慮充電站的規模、用戶類型、當地法規以及對計量精度的要求等因素。如果是新建的大型商業充電站,且預計未來客流量大、充電功率高,高壓側計量可能是更好的選擇;而對于小型的社區充電站或者個體經營的充電站,低壓側計量在成本和實用性方面更具優勢。
三、出線開關:依據充電樁數量合理配置
開關類型選擇
出線開關的類型主要有斷路器和負荷開關等。斷路器具有過載、短路保護等功能,適用于對保護要求較高的充電樁系統。例如,在一個有多臺高功率直流快充樁的充電站,如果其中一臺充電樁發生短路故障,斷路器能夠迅速切斷電路,保護其他設備和人員安全。負荷開關主要用于切斷和接通正常情況下的電路負荷,一般不具備完善的保護功能,相對成本較低。在一些對保護要求不是特別高,主要以簡單通斷功能為主的充電站,如一些小型的電動自行車充電站,可以考慮使用負荷開關。
額定電流計算與短路保護
出線開關的額定電流要根據充電樁的電流需求來確定。對于交流充電樁,額定電流的計算需要考慮充電樁的功率、功率因數以及同時使用系數等因素。例如,一臺7kW的交流充電樁,功率因數為0.9,其額定電流約為I = P/(√3×U×cosφ)=7000/(1.732×220×0.9)≈19.9A。如果是多個充電樁并聯,開關的額定電流要能夠滿足所有充電樁同時工作時的最大電流需求。同時,出線開關還要具備短路保護功能,其短路分斷能力要與變壓器的短路容量相匹配。如果短路分斷能力不足,在發生短路故障時,開關無法有效切斷電路,會導致設備損壞甚至引發火災等嚴重事故。
布局建議與未來擴展
在布局出線開關時,要根據充電樁的位置和布線情況進行合理安排。盡量縮短出線電纜的長度,以減少線路損耗。同時,要考慮未來的擴展需求,預留一定數量的開關位置或者采用模塊化的設計。例如,某充電站在規劃建設初期,只安裝了5臺充電樁對應的出線開關,但在設計時預留了額外的開關安裝空間和相應的電纜通道。隨著電動汽車保有量的增加,后續又新增了5臺充電樁,只需要在預留的空間內安裝開關和鋪設電纜即可,無需對整個箱式變壓器的出線布局進行大規模改造。
在進行充電樁箱式變壓器采購時,要全面考慮用電負荷、計量方式和出線開關這三個重要方面。綜合考慮各方面因素,做出合理的決策,以確保充電站的建設和運營安全、穩定、高效。