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1、第一篇 总的部分1 设计依据国家电网公司电动汽车充电设施典型设计电动汽车电池更换站技术导则QGDW 486-2010电动汽车电池更换站设计规范QGDW 487-2010电动汽车充电站及电池更换站监控系统技术规范QGDW 488-2010电动汽车电动汽车充电站通用要求Q/GDW 236-2009电动汽车电动汽车充电站布置设计导则Q/GDW 237-2009电动汽车电动汽车充电站供电系统规范Q/GDW 238-2009 电动汽车充电设施建设技术导则Q/GDW47820102 主要设计原则 以“统一标准，实用优先，合理布点，超前谋划”为原则，与城市发展规划和交通规划有机结合，建设适合净月旅游开发区实
2、际、节能环保、高效实用的电动汽车换电设施，形成科学合理的电动汽车换电配套设施布局，服务电动汽车新兴行业发展，为消费者提供高效节能的配套设施，展示国家电网公司责任央企形象，提高电能占终端能源消费比重和能源利用效率，促进社会经济的健康稳定发展。3. 服务对象及服务需求净月换电站服务于长春华澳客车有限公司生产的纯电动公交车，数量为30台。纯电动公交车全部采用快速更换电池方式运行,电池由电动汽车厂家成套提供。纯电动公交车的理论满载续航里程为100公里，纯电动公交车路线一周约为30公里（针对净月旅游开发区旅游线路），所以一辆纯电动公交车换电后可运行2-3圈；纯电动公交车的平均时速为30公里/小时，即一辆
3、大巴运行约3小时需要进行一次换电服务；站内充电机平均充电电流按0.3C考虑，站内充电机平均充电电流按0.3C（C=360 AH）考虑，单箱电池充电时间约为3小时；当多辆大巴集中换电时，以每辆车综合换电时间15分钟计，当换到第18车次时，第1车次的电池箱充电全部完成，故电池箱备用率即为18/30=0.6,故电池箱数量为30100.6=180。 根据以上计算可得出净月换电站需要1个自动换电工位，为了预防机器人维护及损坏而造成整个换电站瘫痪的突发情况，净月换电站配备了一个手动换电工位，另配置了手动堆垛及换电设备及备用电池暂存架具体配置如下：自动换电工位配置120台电池箱专用直流充电机（DC3090V
4、；0150A）、2组电池架（电池架分6层，每组可放置60个电池箱），配备1套电池更换设备（含自动堆垛设备、自动换电设备各2套，手动堆垛设备、手动换电设备各2套），同时配置有相应的综合监控、安防、计量系统及电池检测维护设备。手动换电工位配置60台电池箱专用直流充电机（DC3090V；0150A）、1组电池架（电池架分6层，每组可放置60个电池箱），配备1套电池更换设备（含手动换电设备2套、自动堆垛设备1套，手动堆垛设备1套），同时配置有相应的综合监控、安防、计量系统及电池检测维护设备。4 站区自然条件净月换电站位于净月旅游开发区彩宇广场东北侧彩宇大街与102国道交汇处，此处为净月开发区与经济开发
5、区的交通要道，交通便利，车流量较大，是换电站发挥较高效率的理想地段。 净月换电站地理坐标为东经125度21分，北纬43度52分，所在位置海拔高度为204米，为亚欧大陆中温带半干燥半湿润季风气候区，年平均气温4.7，平均最高气温为28.3,平均最低气温-22.4，绝对最高气温38.8，绝对最低气温-34.9；平均相对湿度69%；年降水量600毫米左右。5 设计范围设计范围：净月换电站10kV电源、进站道路，建筑本体（建筑内道路、给排水、消防、采暖）、换电站配电室配电装置、换电站换电区域及其监控系统、站用交直流系统、工程概算以及生产辅助设备的设计。6 主要用地指标序号项目名称单位数量1站区内总建筑
6、面积m22460.952站区围墙内用地面积m236423建筑高度m11.6第二篇 建设方案1 净月换电站总平面布置净月换电站包括换电功能区、配电室、停车区、营业服务区组成。换电功能区、配电室设置在本体建筑一层，营业服务区设置在二层，停车区设在室外，进站道路的东南侧。2 净月换电站供配电系统方案（一）外电源方案1、10kV主电源引自彩云66kV变电站10kV企联线新设环网柜，电缆长0.56km 2根，采用ZR-YJLV22-8.7/15-3185电缆，电缆运行方式为一用一备。本工程将彩云66kV变电站10kV企联线在新设10kV环网柜位置断开，环网柜为两进三出全绝缘、全密闭SF6气体绝缘环网柜。
7、环网柜两个进线单元，一个接彩云66kV变电站侧电缆，一个接企联开关站侧电缆；三个配出单元，一个断路器配出单元接净月换电站，其余两个配出单元预留。2、10kV备用电源引自净月66kV变电站所带10kV新城线兆基E区中压开关站，电缆长5.14km 2根，采用YJLV22-8.7/15-3185及ZR-YJLV22-8.7/15-3185电缆，电缆运行方式为一用一备。 本次设计在兆基E区中压开关站内增加1台KYN28A-12型高压配出柜，内装固封极柱式真空断路器，参数为630A，31.5 kA。（二）站内供电系统（1）站内供电系统电池更换站供电系统主要包括10kV开关柜、变压器、低压配电柜、有源滤波
8、、站用电源等组成部分。换电站所配套设置的配电室为双电源供电方式，主、备电源设计总容量均为4000kVA(2000kVA2)。配电站电气设备一次设备配置如下：2台10kV干式非晶合金低损耗变压器 ，容量均为2000kVA。12面10kV高压开关柜，型号为KYN28A-12型,其中包括2面进线柜，2面主受柜，2面PT消谐柜，2面计量柜，2面配出柜，2面母联柜；16面0.4kV低压开关柜，型号为GCS型，其中包括6面有源滤波柜，2面主受柜，7面配出柜，1面母联柜。3面直流屏，参数为200Ah，直流220V。 配出柜配出回路电缆型号及长度详见材料表。（2）配电变压器的选择参照国家电网公司电动汽车电池更
9、换站的设计要求，本电动汽车电池更换站高压侧选用双路10kV进线电源，配置2台低空载损耗的干式配电变压器。考虑到电池更换站用电容量很大，2台变压器采用常供方式，每台变压器正常情况承担二分之一的站用负载。 电池更换站配电变压器容量计算：配电变压器容量（）选择主要根据充电设施内充电机的输入容量(用S表示，根据充电机的输出功率（P）进行折算)、充电机数量（N）、充电机同时系数（）及变压器最佳负荷率（），功率因数（）决定。考虑到充电设施配电系统安装了有源滤波无功补偿装置，可以达到0.95，充电机容量折算采用如下简易算法： （1.1）式（1.1）中，为充电机工作效率，高频开关整流充电机取0.9。配电容量为
10、： （1.2）充电机同时系数（）由充电机使用情况和数量决定，考虑到电池更换站充电机使用频率很高，并取一定的裕量，该值取1.0。为变压器负荷率，取0.8。为除去充电机外其它充电设施用总负荷容量，可按照1套电池更换设备共80KW、1台电池检测及维护设备20KW、其他监控、照明、空调和办公用电负荷等150KW计算。由于本换电站共需180台功率为13KW（具体计算见下文）的直流充电机，根据上述数据可计算配电变压器总容量为：3733KVA因此，选择容量为2台2000KVA的变压器。（3）高压开关柜选择本设计10kV高压开关柜采用金属铠装中置柜，型号为KYN28A-12型，柜内配置固封极柱式真空断路器，机
11、械寿命30000次，便于维护的模块化分合闸操作机构，额定短路开断电流开断次数50次。断路器额定电流选择630A。开关柜具有充裕的电缆连接空间、完善可靠的五防联锁机构以及短路关合能力快速的合闸接地开关。（4）低压开关柜选择0.4kV侧采用单母线分段的接线方式，设主受柜、有源滤波柜，配出柜及分段联络柜。本站配置2面主受柜、7面配出柜、6面有源滤波柜及1面母线联络柜。低压柜采用GCS型抽屉柜。进线开关采用框架断路器，具有完善的三段式保护、上下级配合功能。出线开关根据断路器的容量，额定工作电流630A及以下的断路器，采用普通塑壳断路器。低压断路器配置辅助触点和报警触点，以便和综自系统配合工作。0.4k
12、V接地系统采用变压器中性点直接接地系统，采用TN-S接地方式，接地电阻应不大于4。（5）有源滤波的选择电动汽车充电站属于谐波源负荷，会产生谐波电流注入公用电网，影响电网电能质量水平。因此需要采取措施抑制其谐波电流注入，以确保电能质量和电力系统的安全、经济运行。a谐波考核标准谐波监测点为充电设施接入点，考核标准依据GB/T14549-1993电能质量 公用电网谐波及GB/Z17625.6-2003电磁兼容 限值 对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的谐波电流的限制等规定。b 谐波治理原则谐波治理工程应按照“同时设计、同时施工、同时验收、同时投运”的原则进行。本设计方案采用有源滤波技术在
13、低压母线集中补偿。c配置原则按照充电机在交流电源输入端产生的谐波电流含有率（取输出电压范围内的最大值），确定APF补偿电流为290A。根据确定的补偿容量，兼顾经济性和实用性的前提下，每套APF容量增加适当的备用容量，用于无功功率的柔性补偿，确定选择每套有源滤波的容量为300A，站内供配置2套（每套3面柜）。 （6）站用电源的选择电池更换站站用电源由0.4kV母线供电，设置双回路供电，取自不同母线，通过交流配电箱分配给站内照明、空调、风机、插座等设备供电。直流电源系统：选用直流屏，直流母线采用单母线接线。直流系统充电装置采用智能化整流电源模块，具备显示、上传直流系统状态量的功能。综合考虑保护装置
14、、总控等需要直流电源的用电设备和不间断电源的供电设备用电需求，直流电源电池容量确定为200AH，配置2台整流电源模块及主监控、绝缘检测等装置，共需配置两面柜。不间断电源系统：监控系统设置不停电电源，不停电电源采用直流电源和逆变电源组成。不停电电源的容量选择确定为3kVA。监控系统站控层采用交流不停电电源(UPS)供电，容量确定为3kVA。3 充电系统站内充电系统包括充电机和充电架，在设计中提出充电机的选型及相关电气性能参数、充电机与充电架的布置。3.1 充电机选型及性能参数根据与车厂交流所得结果，见下表电池型号磷酸铁锂电池单节电池3.2V 90AH单节放电终止电压2.5V单节充电终止电压3.6
15、V电池装箱方式2并14串、2并8串电池箱个数/车10景区内所用车辆的单箱电池电压为50V60V，充电截止电压为55V70V ，考虑到一定的裕量，充电机电压调节范围选择为30V90V。 单体电池容量为180Ah，成组后总容量360AH，最大充电电流在120A左右。考虑到一定的裕量，充电机最大充电电流选择150A。充电机的主要性能参数如下：a工作环境温度：-20+50b相对湿度：595c柜体防护等级：IP54d输入电压：380VAC10%,501Hze输出电压范围：DC30V90Vf最大输出电流：150Ag直流输出功率：最大13.5KWh充电方式：充电预处理、恒流-恒压、智能充电i输入功率因数：0.95（半载以上）j效率：90%（半载以上）k输出电压误差：1%（在电源和负载波动范围内）l输出电流误差：1%（30
