1、充電樁的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范?

目前，充電樁的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要分為三種：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)以及能源局標(biāo)準(zhǔn)三種。

? ▎2011年國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 2011年國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)主要分為三個(gè)方面：通用要求、交流與直流、充電機(jī)與BMS通信，具體如下： ? 《GBT 18487.1-2011 電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng) 第1部分：通用要求》; 《GBT 20234.1-2011 電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置 第1部分：通用要求》; 《GBT 27930-2011 電動(dòng)汽車非車載傳導(dǎo)式充電機(jī)與電池管理系統(tǒng)之間的通信協(xié)議》。

? 其中2011標(biāo)準(zhǔn)是基于2006年的充電樁標(biāo)準(zhǔn)GBT 20234-2006，完善接口說明，統(tǒng)一直流充電協(xié)議，是目前在運(yùn)營(yíng)的充電樁和電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)。 ? 2015年國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)同2011標(biāo)準(zhǔn)一樣，也從以下三個(gè)方面：通用要求、交流與直流、充電機(jī)與BMS通信來規(guī)定。但是，2015標(biāo)準(zhǔn)修正和補(bǔ)充了2011標(biāo)準(zhǔn)中不足，其主要是為了解決了車與樁兼容性問題，和解決使用中的安全問題。保證充電流程都是“唯一”的，讓每個(gè)充電樁與電動(dòng)汽車都可以安全可靠的充電。

? ▎2015年國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)： GB/T 18487.1-2015 電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng) 第一部分：通用要求 GB/T 18487.2-2017 電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng) 第2部分：非車載傳導(dǎo)供電設(shè)備電磁兼容要求 GB/T 20234.1-2015 電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置 第1部分：通用要求 GB/T 20234.2-2015 電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置 第2部分：交流充電接口 GB/T 20234.3-2015 電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置 第3部分：直流充電接口 GB/T 27930-2015 電動(dòng)汽車非車載傳導(dǎo)式充電機(jī)與電池管理系統(tǒng)之間的通信協(xié)議

? ▎行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（能源局） NB/T 33001-2010 電動(dòng)汽車非車載傳導(dǎo)式充電機(jī)技術(shù)條件 NB/T 33002-2010 電動(dòng)汽車交流充電樁技術(shù)條件 NB/T 33008.1-2013 電動(dòng)汽車充電設(shè)備檢驗(yàn)試驗(yàn)規(guī)范 第1部分：非車載充電機(jī) NB/T 33008.2-2013 電動(dòng)汽車充電設(shè)備檢驗(yàn)試驗(yàn)規(guī)范 第2部分：交流充電樁

▎企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)家電網(wǎng)） Q/GDW 1233-2014 電動(dòng)汽車非車載充電機(jī)通用要求 Q/GDW 1485-2014 電動(dòng)汽車交流充電樁技術(shù)條件 Q/GDW 1234.1-2014 電動(dòng)汽車充電接口規(guī)程 第1部分：通用要求 Q/GDW 1234.2-2014 電動(dòng)汽車充電接口規(guī)程 第2部分：交流充電接口 Q/GDW 1234.3-2014 電動(dòng)汽車充電接口規(guī)程 第3部分：直流充電接口 Q/GDW 1591-2014 電動(dòng)汽車非車載充電機(jī)檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)范 Q/GDW 1592-2014 電動(dòng)汽車交流充電樁檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)范 Q/GDW 1235-2014 電動(dòng)汽車非車載充電機(jī) 通信協(xié)議 ? ?

? 2、充電樁的充電接口標(biāo)準(zhǔn)?

? ▎充電樁接口的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)電壓

充電樁（車用鋰電系）按國(guó)標(biāo)通過充電頭交互CAN通訊協(xié)議匹配，根據(jù)車輛需要的電壓電流自動(dòng)調(diào)整輸出電參數(shù)。目前國(guó)內(nèi)新能源汽車主流電池電壓310----720V（江淮IEV---比亞迪唐）。主流充電樁的輸出電壓范圍在300---800V內(nèi)。 ?

▲ 充電樁常用插頭

▎充電樁接口的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有哪些

為了保證車輛與充電樁的通用性，讓你去哪都能充的上電，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制規(guī)定了充電接口的形式與功能。早些年特斯拉還用著自家美規(guī)的充電接口，要用公共充電樁還需要配一個(gè)轉(zhuǎn)接器。而自2015年之后便全部換成了國(guó)標(biāo)接口。 ? 國(guó)標(biāo)規(guī)定，交流充電接口有7個(gè)觸頭，除了正常表交流電的L1、L2、L3三根相線、中性線N和地線PE之外，充電槍接口中還有兩個(gè)小孔，其中的觸頭叫做CC、CP。

? ▎充電樁接口如何區(qū)分快慢充

? 例如，充電樁32a充電槍是快充，如何去區(qū)分呢？

? ★ 充電樁接口快充和慢充的區(qū)別：

??一般情況下快充的接口是 9 孔，慢充是 7 孔。另外，從充電線也可以看出快充和慢充，快充的充電線相對(duì)更粗壯一些。當(dāng)然，有的電動(dòng)汽車出于成本、電池容量等多種考量只有一種充電模式，所以就會(huì)只有一個(gè)充電口。 ? ▲ 汽車的2個(gè)充電接口 ?

?

??慢充的充電電流和功率都相對(duì)比較小，對(duì)電池的使用壽命比較好，同時(shí)用電低峰的時(shí)候充電成本低。而快速充電需要使用較大的電流和功率，會(huì)對(duì)電池組產(chǎn)生很大的不利影響，對(duì)壽命也會(huì)有一定影響。 ?

? 另外，快充還需要配套設(shè)備，比方轉(zhuǎn)換交流直流電的電源裝置，這樣成本就上升很多了，而且快充的時(shí)候一般都發(fā)生在白天，電價(jià)也會(huì)比較高。 ? ?

? 長(zhǎng)期快充對(duì)于電池的壽命有一定的傷害的，所以必須要快慢充合理搭配。另外從安裝成本和便利性來說，交流充電樁安裝非常方便，它安裝在停車場(chǎng)或充電站內(nèi)，輸入側(cè)只需要從電網(wǎng)接入就好了，輸出也只是交流，不需要配套整流裝置等其他設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單同時(shí)樁體小。 ?

從國(guó)家電網(wǎng)的角度來說，交流充電樁功率比較小，所以慢充對(duì)電網(wǎng)的沖擊也小。隨著電動(dòng)汽車的規(guī)模進(jìn)一步增大，假如多臺(tái)直流大功率樁同時(shí)充電，對(duì)電網(wǎng)的壓力就會(huì)增大很多，所以從電裝建設(shè)角度來看，不能不要慢充了。 ? 汽車對(duì)快充樁本身也有要求，一些車型的最高輸出電壓需超過475V才可以正常充電，而很多小區(qū)的變壓器和線路容量有限了，也不可能都建設(shè)成快充。 ?

? 3、?充電樁的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)插口?

具體如下：

一、交流式

▎交流充電樁（栓）技術(shù)要求：

▲ 1、環(huán)境條件要求

①?工作環(huán)境溫度：-20℃～+50℃；

②?相對(duì)濕度：5%～95%；

③?海拔高度：≤1000m；

④?安裝地點(diǎn)：戶外；

⑤?抗震能力：地面水平加速度 0.3g；

⑥?地面垂直加速度 0.15g；

⑦?設(shè)備應(yīng)能承受同時(shí)作用持續(xù)三個(gè)正弦波，并且安全系數(shù)應(yīng)大于1.67；

▲ 2、結(jié)構(gòu)要求

① 交流充電樁（栓）殼體應(yīng)堅(jiān)固；

② 結(jié)構(gòu)上須防止手輕易觸及露電部分；

③交流充電樁（栓）應(yīng)選用厚度1.0以上鋼組合結(jié)構(gòu)，表面采用浸塑處理，并充分考慮散熱的要求。充電樁（栓）應(yīng)有良好的防電磁干擾的屏蔽功能；

④ 充電樁（栓）應(yīng)有足夠的支撐強(qiáng)度，應(yīng)提供必要設(shè)施，以保證能夠正確起吊、運(yùn)輸、存放和安裝設(shè)備，且應(yīng)提供地腳螺栓孔；

⑤ 樁（栓）體底部應(yīng)固定安裝在高于地面不小于200mm的基座上?；娣e不應(yīng)大于500mm×500mm；

⑥ 樁（栓）體外殼應(yīng)采用抗沖擊力強(qiáng)、防盜性能好、抗老化的材質(zhì)；

⑦?非絕緣材料外殼應(yīng)可靠接地；

▲ 3、電源要求

① 輸入電壓：單相220V；

② 輸出功率：單相220V/5KW；

③ 頻率：50Hz±2Hz；

④ 允許電壓波動(dòng)范圍為：單相220V±15%；

▲ 4、電氣要求

① 插頭與插座正確連接確認(rèn)成功后，帶負(fù)載可分合電路方可閉合，實(shí)現(xiàn)對(duì)插座的供電；

② 漏電保護(hù)裝置應(yīng)安裝在供電電纜進(jìn)線側(cè)；

③ 低壓配電設(shè)備及線路的保護(hù)應(yīng)滿足《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/50053）中的相關(guān)規(guī)定；

④ 對(duì)IT系統(tǒng)配電線路，當(dāng)?shù)谝淮谓拥毓收蠒r(shí)，應(yīng)由絕緣監(jiān)察裝置發(fā)出音響或燈光信號(hào)，當(dāng)發(fā)生第二次異相接地故障時(shí)應(yīng)由過電流保護(hù)電器或漏電電流動(dòng)作保護(hù)器切斷故障電路；

⑤ 照明配電系統(tǒng)中，照明和插座回路不宜由同一回路供電。插座回路的電源側(cè)應(yīng)設(shè)置剩余 電流動(dòng)作保護(hù)裝置，其額定動(dòng)作電流為30mA；

▲ 5、安全防護(hù)功能

① 交流充電樁（栓）應(yīng)具備急停開關(guān)，可通過手動(dòng)或遠(yuǎn)方通信的方式緊急停止充電；

② 交流充電樁（栓）應(yīng)具備輸出側(cè)的漏電保護(hù)功能；

③ 交流充電樁（栓）應(yīng)具備輸出側(cè)過流和短路保護(hù)功能；

④ 交流充電樁（栓）應(yīng)具有阻燃功能；

▲ 6、IP防護(hù)等級(jí)

交流充電樁（栓）應(yīng)遵守IP54（在室外），并配置必要的防雨、防曬裝置；

▲ 7、三防（防潮濕，防霉變，防鹽霧） 保護(hù)

充電機(jī)內(nèi)印刷線路板、 接插件等電路應(yīng)進(jìn)行防潮濕、防霉變、防鹽霧處理，其中防鹽霧腐蝕能力滿足 GB/T 4797.6-1995《電工電子產(chǎn)品自然環(huán)境條件 塵、沙、鹽霧》中表9的要求，使充電機(jī)能在室外潮濕、含鹽霧的環(huán)境下正常運(yùn)行；

▲ 8、防銹（防氧化）保護(hù)

充電樁（栓）鐵質(zhì)外殼和暴露在外的鐵質(zhì)支架、零件應(yīng)采取雙層防銹措施，非鐵質(zhì)的金屬外殼也應(yīng)具有防氧化保護(hù)膜或進(jìn)行防氧化處理；

▲ 9、防風(fēng)保護(hù)

安裝在平臺(tái)上的充電機(jī)以及暴露在外的部件應(yīng)能承受 GB/T 4797.5-9《電工電子產(chǎn)品自然環(huán)境條件降水和風(fēng)》中表 9 規(guī)定的不同地區(qū)、不同高度處相對(duì)風(fēng)速的侵襲；

▲ 10、防盜保護(hù)

電樁（栓）外殼門應(yīng)裝防盜鎖，固定交流充電樁（栓）的螺栓必須在打開外殼門后方能安裝或拆卸；

▲ 11、溫升要求

交流充電樁（栓）在額定負(fù)載長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，內(nèi)部各發(fā)熱元器件及各部位溫升應(yīng)不超過Q/GDW 3972009中表2規(guī)定；

▲ 12、平均故障間隔時(shí)間（MTBF）

MTBF應(yīng)不小于8760h；

▲ 13、安裝垂直傾斜度不超過5%；

▲ 14、設(shè)備安裝地點(diǎn)不得有爆炸危險(xiǎn)介質(zhì)

周圍介質(zhì)不含有腐蝕金屬和破壞絕緣的有害氣體及導(dǎo)電介質(zhì)

▎二、直流式

1、充電樁（栓）電源輸入電壓：三相四線380VAC±15%，頻率50Hz±5%；

2、充電樁（栓）應(yīng)滿足充電對(duì)象；

3、充電樁（栓）輸出為直流電，輸出電壓滿足充電對(duì)象的電池制式要求；

4、最大輸出電流滿足充電對(duì)象的電池制式1C的充電要求，并向下兼容；

5、充電方式分為常規(guī)和快速2種方式，常規(guī)為5小時(shí)充電方式，快速為1小時(shí)充電方式（針對(duì)不同電池類型選擇）；

6、實(shí)現(xiàn)智能IC管理；

7、每個(gè)充電樁（栓）自帶操作器，以供用戶進(jìn)行充電方式選擇和操作指導(dǎo)，并顯示電動(dòng)車電池狀態(tài)和用戶IC卡資費(fèi)信息，實(shí)現(xiàn)無人管理；

8、充電樁（栓）接口應(yīng)符合GB/TXXXXXXXX電動(dòng)汽車傳導(dǎo)式充電接口(暫行)中直流充電接口的相關(guān)規(guī)定；

9、充電樁（栓）通訊接口采用CAN通訊接口，通信協(xié)議按照GB/TXXXXXXXX電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)與非車載充電機(jī)之間的通信協(xié)議(暫行)的規(guī)定執(zhí)行（充電對(duì)象為鋰電池電動(dòng)車）；

10、充電樁（栓）對(duì)充電過程中的非正常狀態(tài)應(yīng)具備相應(yīng)的報(bào)警和保護(hù)功能；

11、充電樁（栓）對(duì)電池的狀態(tài)要監(jiān)控，根據(jù)電池的溫度，電壓對(duì)充電曲線，充電電流，充電壓自動(dòng)調(diào)整；

12、充電樁（栓）采用強(qiáng)制風(fēng)冷；

13、充電樁（栓）防護(hù)等級(jí)符合《GB 4208-1993 外殼防護(hù)等級(jí)(IP代碼)》IP54要求；

4、充電樁之間有區(qū)別

從工作方式上，主要可以分為交流充電與直流充電兩種。

采用交流充電方式的充電樁是將電網(wǎng)輸出的交流電充入車載充電機(jī)，轉(zhuǎn)化為直流電后再充入汽車電池。

充電時(shí)間：充電速度相對(duì)較慢，俗稱為“慢充樁”

充電功率：一般以 7 kW居多，國(guó)內(nèi)最大功率可以達(dá)到 14 kW左右

外觀：通常體積比較小，槍頭一般為7孔

交流充電方式成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)蓄電池更為“溫柔、友好”，一般用于車輛停運(yùn)時(shí)間長(zhǎng)的充電，比如，在小區(qū)停車位過夜充電。

采用直流充電方式的充電樁利用交直流轉(zhuǎn)換模塊直接將交流電轉(zhuǎn)化為直流電充入汽車電池。

充電時(shí)間：一般1至2小時(shí)就可以完成大部分充電，俗稱為“快充樁”

充電功率：可達(dá)到 60 kW、120 kW、300 kW，甚至更高

外觀：內(nèi)部組成模塊比較多，體積比較大，槍頭一般為9孔

直流充電樁因其體積較大，導(dǎo)線更粗，成本也更高，多應(yīng)用于城市公共充電設(shè)施以及城際間高速服務(wù)區(qū)的充電站。

5、充電樁是如何精準(zhǔn)計(jì)費(fèi)

充電樁是通過充電量結(jié)合充電時(shí)間所在費(fèi)率時(shí)段，得到充電費(fèi)用。

· 充電樁工作屏幕樣式 充電樁的強(qiáng)制檢定依據(jù)JJG1148-2022《電動(dòng)汽車交流充電樁檢定規(guī)程》和JJG1149-2022《電動(dòng)汽車非車載充電機(jī)檢定規(guī)程》開展，主要通過檢定以下三項(xiàng)來確保其計(jì)費(fèi)準(zhǔn)確：

1

外觀及功能檢查

主要檢查充電樁的外觀、標(biāo)識(shí)、顯示、基本功能是否符合相應(yīng)技術(shù)規(guī)范要求。 ?

2

工作誤差檢定

主要檢查充電的電量是否準(zhǔn)確。誤差應(yīng)在銘牌標(biāo)示的準(zhǔn)確度范圍內(nèi)。充電樁的準(zhǔn)確度等級(jí)一般為1級(jí)或者2級(jí)，允許的誤差范圍分別為±1%或者±2%。 ?

3

時(shí)鐘時(shí)刻誤差檢定

主要檢查充電樁顯示時(shí)間是否準(zhǔn)確，確保充電樁在正確的時(shí)間切換到正確的費(fèi)率時(shí)段，滿足階梯電價(jià)，即峰、谷不同收費(fèi)的要求。

6、充電樁使用安全

直流充電樁在工作時(shí)，電壓最高可達(dá)到?1 kV，遠(yuǎn)高于我們?nèi)粘Ｉ钪薪佑|到的電壓。但是也不用過分擔(dān)心，因?yàn)槌潆姌队腥匕踩Ｗo(hù)機(jī)制。

第1重

充電樁通常具備IP56等級(jí)的防護(hù)功能，即5級(jí)防塵和6級(jí)防水，達(dá)到防塵與猛烈噴水下的防護(hù)效果。

不過，需要注意的是，如果充電樁槍口或是電動(dòng)汽車充電端子出現(xiàn)過多積水，說明防護(hù)受到了損害，應(yīng)及時(shí)停止使用，并遠(yuǎn)離。

第2重

充電樁具有漏電保護(hù)裝置。一旦檢測(cè)到漏電，會(huì)及時(shí)自動(dòng)切斷電源，停止工作。在充電啟動(dòng)前，車側(cè)和樁側(cè)也會(huì)自行進(jìn)行絕緣檢測(cè)，絕緣檢測(cè)失敗就無法充電。這些措施都充分保護(hù)了人身安全。

第3重

充電樁基本都安裝了防雷裝置。該裝置可以有效防止雷擊造成的設(shè)備損壞及人員傷亡。

此外，充電樁在醒目位置均安裝了急停開關(guān)。緊急情況下，按下急停開關(guān)按鈕，電力輸出會(huì)在約?100 ms內(nèi)被迅速切斷，停止充電。

7、充電站建設(shè)重點(diǎn)---接地系統(tǒng)

有人問：為什么回路電流走零線不走地線，而漏電流走地線不走零線，零線地線原理是什么？

如圖所示， 一直搞不清楚地線和零線的原理， 地線的兩端分別是什么，保護(hù)中性線的兩端是什么。漏電流為什么走的地線而回線的電流不走地線？

這個(gè)問題很有典型，對(duì)保護(hù)中性線錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)表述很到位，的確是許多人的認(rèn)知盲區(qū)。零線的準(zhǔn)確名稱是保護(hù)中性線。

先說答案：這個(gè)主題本身就是錯(cuò)的。要知道，保護(hù)中性線是中性線與地線的合并線，保護(hù)中性線包括了地線功能在內(nèi)。

那應(yīng)該怎么看？我們看圖1：

注意到圖1中還未出現(xiàn)保護(hù)中性線，只有三條相線L1/L2/L3，以及三條相線的中性線N。三條相線對(duì)N線的電壓均為220V，相線之間的電壓則為380V。

我們知道，交流電壓的表達(dá)式為：??，

而交流電流的表達(dá)式為：??。

注意到一個(gè)事實(shí)，當(dāng)三相平衡時(shí)，中性線總線上的電壓和電流有如下特性：

在圖1中，具有此特性的只有標(biāo)注了N字樣的中性線總線，而中性線支線是不具有此特性的。

對(duì)于中性線支線來說，流過中性線的電流與相線電流大小相等方向相反。

我們?cè)賮砜磮D1。圖1中的中性線發(fā)生了斷裂，于是在斷裂點(diǎn)的前方，中性線的電壓依舊為零，但斷裂點(diǎn)的后方若三相平衡時(shí)，它的電壓為零；但若三相不平衡，則斷裂點(diǎn)后方的中性線電壓會(huì)上升，最高會(huì)升到相電壓。

事實(shí)上，我們發(fā)現(xiàn)，只要三相不平衡，盡管中性線并未斷裂，但中性線的電壓也會(huì)上升。

我們看圖2和圖3：

圖2中，在變壓器的中性點(diǎn)做了接地，此接地在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中，被稱為系統(tǒng)接地。注意，這里的接地符號(hào)是接大地的意思。

系統(tǒng)接地的意義有兩個(gè)：

第一個(gè)意義：系統(tǒng)接地使得變壓器的中性線的電位被強(qiáng)制性地鉗制在大地的零點(diǎn)位；

第二個(gè)意義：給系統(tǒng)的接地電流提供了一條通道；

值得注意的是：圖2中的N線因?yàn)橛辛斯ぷ鹘拥?，所以它的符?hào)也變了，變成PEN，也就是題主主題中的保護(hù)中性線。

保護(hù)中性線在這里，保護(hù)優(yōu)先于中性線功能。

通過前面的論述我們已經(jīng)知道，若保護(hù)中性線斷裂，由于保護(hù)性中性線具有中性線功能，所以斷裂點(diǎn)后部的保護(hù)性中性線電壓可能會(huì)上升。

事實(shí)上，保護(hù)性中性線斷裂點(diǎn)后部的由電壓完全由下式?jīng)Q定：

可以看出，如果、和?各不相同，則三相電壓就不平衡，保護(hù)性中性線電壓當(dāng)然也不等于零。

同理，我們可以看到保護(hù)性中性線斷裂點(diǎn)后部的電流也與三相不平衡有關(guān)。

再看圖3，我們發(fā)現(xiàn)保護(hù)性中性線PEN中采取多點(diǎn)接地的方法，以避免出現(xiàn)保護(hù)性中性線斷裂點(diǎn)后部電壓上升的情況。

注意哦，圖2對(duì)應(yīng)的接地系統(tǒng)叫做TN-C，而圖3對(duì)應(yīng)的接地系統(tǒng)叫做TN-C-S。

看到現(xiàn)在，我們可以回答問題了。

我們來看圖4：

零線的準(zhǔn)確名稱是保護(hù)中性線

圖4中，變壓器中性點(diǎn)接地，而用電設(shè)備的外殼直接接地。

正常運(yùn)行時(shí)，我們看到，用電設(shè)備的外殼根本就不會(huì)有任何電流流過。

現(xiàn)在，我們來分析L3相對(duì)用電設(shè)備的外殼發(fā)生碰殼事故的情況。

我們首先遇見的是外殼接地電阻有多大這個(gè)基礎(chǔ)參數(shù)。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50054《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》中，把外殼接地后的電阻以及地網(wǎng)電阻合并叫做接地極電阻，并規(guī)定它的值不得大于4歐。但在工程上，一般認(rèn)為接地極電阻為0.8歐。

其次，我們需要知道保護(hù)性中性線電纜的電阻是多少。這個(gè)值可以根據(jù)具體線路參數(shù)來考慮。方便起見，不妨先規(guī)定這條保護(hù)性中性線電纜的長(zhǎng)度是100米，電纜芯線截面是16平方毫米，它的工作溫度是30攝氏度，則它的電阻為：

有了這兩個(gè)數(shù)據(jù)，我們就可以來進(jìn)行實(shí)際計(jì)算了。

我們看圖4的下圖，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)L3相對(duì)用電設(shè)備的外殼短路時(shí)，保護(hù)性中性線中有電流流過，地網(wǎng)中也有電流流過。

注意到保護(hù)性中性線電阻和地網(wǎng)電阻其實(shí)是并聯(lián)的，按照中學(xué)的電學(xué)物理知識(shí)，我們知道并聯(lián)電路的電流與電阻的阻值成反比，也即：

?。

由此推得：

----------------式1

由式1我們看到，地網(wǎng)電流與保護(hù)性中性線電阻和地網(wǎng)電阻的比值有關(guān)。我們把接地極電阻按4歐取值，把具體參數(shù)代入，得到地網(wǎng)電流為：

?。

即便我們按工程慣例接地極電阻取為0.8歐，得到地網(wǎng)電流為：?

?。

也就是說，地網(wǎng)電流只相當(dāng)于保護(hù)性中性線電流的3%~15%而已！我們?nèi)橹虚g值，則地網(wǎng)電流只有保護(hù)性中性線電流的6%。

現(xiàn)在，我來提個(gè)問題：

用電設(shè)備的外殼發(fā)生碰殼故障后，地網(wǎng)電流如此之小，與保護(hù)性中性線電流相比，幾乎可以忽略不計(jì)，那么用電設(shè)備的外殼帶電將長(zhǎng)期存在。如此一來，必然會(huì)出現(xiàn)人身傷害事故。

那么，在實(shí)際接線中，我們是如何來保護(hù)人身安全的？

提示：這個(gè)問題的涉及面有點(diǎn)廣，與低壓配電網(wǎng)的接地形式有關(guān)，與用電設(shè)備的保護(hù)接零及保護(hù)接地有關(guān)，與TN-C系統(tǒng)下到底采用斷路器保護(hù)還是采用漏電開關(guān)保護(hù)也有關(guān)。

解答：從以上描述中我們看到，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，地網(wǎng)電流很小，根本不足以推動(dòng)斷路器或者熔斷器執(zhí)行保護(hù)。怎么辦呢？

國(guó)際電工委員會(huì)IEC提出了解決方案，這就是接地系統(tǒng)。

在具體描述之前，我們先明確幾個(gè)概念：

第一個(gè)概念，什么叫做系統(tǒng)接地或者工作接地？

系統(tǒng)接地（工作接地））指的是電力變壓器中性點(diǎn)接地，用T來表示，沒有就用I來表示。

第二個(gè)概念，什么叫做保護(hù)接地？

保護(hù)接地指的是用電設(shè)備的外殼直接接地，用T表示。若外殼接到來自電源的保護(hù)性中性線或者地線，則用N表示。

第三個(gè)概念，什么叫做接地形式？

接地形式有三種，分別是TN、TT和IT。TN下又分為TN-C、TN-S和TN-C-S。

知曉這幾個(gè)概念后，我們來看看IEC給出的有關(guān)TN-C和TT系統(tǒng)的原圖。注意，這兩幅圖是不容置疑的，是有關(guān)接地系統(tǒng)的權(quán)威解釋。

第一幅圖：TN-C接地系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)

由于電路中有系統(tǒng)接地，但負(fù)載外殼沒有直接接地，而是通過保護(hù)性中性線PEN間接接地，所以該接地系統(tǒng)叫做TN-C。

圖中左上角就是變壓器低壓側(cè)繞組，我們看到它引出了三條相線L1/L2/L3和一條PEN保護(hù)性中性線。注意到保護(hù)性中性線的左側(cè)有兩次接地，第一次在變壓器的中性點(diǎn)，這叫做系統(tǒng)接地，第二次在中間某處，叫做重復(fù)接地。重復(fù)接地的意義就是防止保護(hù)性中性線斷裂后其后部保護(hù)性中性線的電壓上升。

值得注意的是負(fù)載。我們看到中間的負(fù)載PEN首先引到外殼，然后再引到保護(hù)性中性線接線端子。這說明，保護(hù)性中性線PEN是保護(hù)優(yōu)先的。

值得注意的是：我們?cè)谇懊嬉呀?jīng)描述過了，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，流經(jīng)地網(wǎng)的電流實(shí)際上只有N線電流的6%左右。因此，TT系統(tǒng)下發(fā)生的單相接地故障電流相對(duì)TN要小得多。

有了接地系統(tǒng)的解釋，我們就可以回答問題了。

1.需要適當(dāng)?shù)胤糯蠼拥仉娏?/p>

適當(dāng)?shù)胤糯蠼拥仉娏?，使得用電設(shè)備的前接斷路器可以執(zhí)行過電流保護(hù)操作，這就是具有大接地電流的TN系統(tǒng)。

2.加裝漏電保護(hù)裝置RCD。

我們來看圖5：

圖5中，我們看到變壓器的中性點(diǎn)直接接地，然后分開為N和PE，并且PE一直延伸到負(fù)載側(cè)并接到用電設(shè)備的外殼上。所以，此接地方式屬于TN-S接地系統(tǒng)。

當(dāng)用電設(shè)備發(fā)生碰殼事故后，PE線的電阻當(dāng)然小于地網(wǎng)電阻，并且PE的最前端還與N線相連，接地電流被放大到接近相對(duì)N的短路電流，則距離用電設(shè)備最近的上游斷路器會(huì)執(zhí)行過電流跳閘保護(hù)。

圖5中，我們還看到從二級(jí)配電用四芯電纜引了三條相線和N線到負(fù)載側(cè)，PE線被切斷了，而用電設(shè)備的外殼直接接地。于是當(dāng)用電設(shè)備發(fā)生碰殼事故后，接地電流只能通過地網(wǎng)返回電源。此接地方式屬于TN-S下的TT接地系統(tǒng)。

由于TT下通過地網(wǎng)的接地電流很小，所以IEC和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了必須安裝漏電保護(hù)裝置RCD。

RCD的原理如下：

未發(fā)生單相接地故障時(shí)，三相電流合并N線電流后的相量和為零。當(dāng)發(fā)生漏電后，某相電流會(huì)增加，并且漏電流經(jīng)過地網(wǎng)返回電源，則N線電流依然與先前一致。于是，零序電流互感器的磁路中會(huì)出現(xiàn)磁通，其測(cè)量繞組中當(dāng)然會(huì)出現(xiàn)電流，并驅(qū)動(dòng)檢測(cè)和控制部件使得前接斷路器執(zhí)行漏電保護(hù)動(dòng)作。

RCD的動(dòng)作電流可以在30毫安以下，有效地保護(hù)了人身安全。

8、電纜敷設(shè)及截面積選擇

如下為截取國(guó)際電工委員會(huì)IEC60364-5-523標(biāo)準(zhǔn)電纜載流量建議

注：1.D1/D2為電纜敷設(shè)方式，如下說明：

2. PVC:聚氯乙烯 含氯.高溫分解會(huì)有氯產(chǎn)生,低溫環(huán)境下使用

XLPE:一種含有機(jī)過氧化物的聚乙烯 有極佳的電氣性能,介質(zhì)損耗小,有極佳的抗老化特性及超強(qiáng)的耐熱性. 負(fù)載能力強(qiáng),耐化學(xué)腐蝕,機(jī)械強(qiáng)度高.

PE線：保護(hù)接地導(dǎo)體的最小截面積

注：其中S為相線的橫截面積

9、充電樁配電相關(guān)的施工建議參數(shù)

如下表所示。

注：輸入銅芯線纜截面建議選自國(guó)際電工委員會(huì)IEC60364-5-523標(biāo)準(zhǔn)

該表只是建議參數(shù)，實(shí)際情況選擇請(qǐng)按照產(chǎn)品供應(yīng)商提供的安全參數(shù)為準(zhǔn)

【延伸閱讀】??電力基礎(chǔ)名詞

°

電壓

電壓，也稱作電勢(shì)差或電位差，是衡量單位電荷在靜電場(chǎng)中由于電勢(shì)高低不同所產(chǎn)生的能量差的物理量。此概念與水位高低所造成的“水壓”相似。電壓是推動(dòng)電荷定向移動(dòng)形成電流的原因。電流之所以能夠在導(dǎo)線中流動(dòng)，也是因?yàn)樵陔娏髦杏兄唠妱?shì)和低電勢(shì)之間的差別。這種差別叫電勢(shì)差，也叫電壓。

換句話說，在電路中，任意兩點(diǎn)之間的電位差稱為這兩點(diǎn)的電壓。通常用字母U代表電壓。單位是伏特（V），簡(jiǎn)稱伏，用符號(hào)V表示 1kV=1000V；

注：電壓（U）單位是?kV（k小寫，V大寫）

°

電流

在單位時(shí)間里通過截面的電荷量，叫電流。因?yàn)橛须妷海妱?shì)差）的存在，所以產(chǎn)生了電力場(chǎng)強(qiáng)，使電路中的電荷受到電場(chǎng)力的作用而產(chǎn)生定向移動(dòng)，從而形成了電路中的電流。

通常用字母I表示，電流單位是?A（安培），有A（安）,kA（千安）,mA（毫安）;1kA=1000A，1A=1000mA。

注：電流（I）單位是?kA, mA 中, k,m為小寫，A大寫

°

電量

物理上，電量表示物體所帶電荷的多少。我們這里表示用電設(shè)備或用戶所用電能的數(shù)量，又稱電能或電功，它是功率在一定時(shí)間內(nèi)的累加值。

單位：千瓦時(shí) kW·h，兆瓦時(shí)MW·h。

注：電量單位是?kWh（k小寫，W大寫，h小寫），MWh（M大寫，W大寫，h小寫）

°

直流電

直流電（Direct Current，簡(jiǎn)稱DC），是指方向和時(shí)間不作周期性變化的電流，但電流大小可能不固定，而產(chǎn)生波形。又稱恒定電流。一般干電池，電瓶里的電流都為直流電。

°

交流電

交流電，是指大小和方向隨時(shí)間作周期性變化的一種電流。在電力系統(tǒng)中的發(fā)電，變電，配電和營(yíng)銷環(huán)節(jié)中，大部分用到的都是交流電。

°

功率

功率是指物體在單位時(shí)間內(nèi)所做的功，即功率是描述做功快慢的物理量。功的數(shù)量一定，時(shí)間越短，功率值就越大。求功率的公式為 功率=功/時(shí)間 。

功率單位：W（大寫英文字母W）

kW(k為小寫，W為大寫)

MW（均是大寫字母）

1MW=1000kW

1kW=1000W。

°

有功功率

是指保持用電設(shè)備正常運(yùn)行所需的電功率，也就是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量（機(jī)械能、光能、熱能）的電功率；或者是電路中被純電阻部分所消耗的功率，單位是W。(比如：5.5千瓦的電動(dòng)機(jī)就是把5.5千瓦的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，帶動(dòng)水泵抽水或脫粒機(jī)脫粒；各種照明設(shè)備將電能轉(zhuǎn)換為光能，供人們生活和工作照明。有功功率的符號(hào)用P表示。

單位:瓦（W）、千瓦（kW）、兆瓦（MW）。)

注：有功功率單位是?W(大寫)，kW(k小寫，W大寫)，MW（M，W均為大寫）

°

無功功率

交流電在通過純電阻的時(shí)候，電能都轉(zhuǎn)成了熱能，消耗有功功率，而在通過純?nèi)菪曰蛘呒兏行载?fù)載的時(shí)候，并不做功，消耗的功率為無功功率。

無功功率是用于電路內(nèi)電場(chǎng)與磁場(chǎng)的交換，并用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場(chǎng)的電功率。它不對(duì)外作功，而是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰俊?/p>

凡是有電磁線圈的電氣設(shè)備，要建立磁場(chǎng)，就要消耗無功功率。(比如：40瓦的日光燈，除需40多瓦有功功率（鎮(zhèn)流器也需消耗一部分有功功率）來發(fā)光外，還需80瓦左右的無功功率供鎮(zhèn)流器的線圈建立交變磁場(chǎng)用。

由于它不對(duì)外做功，才被稱之為“無功”。無功功率的符號(hào)用Q表示，單位為乏（var）或千乏（kvar）。)?

無功功率不是無用功率，它的用處很大。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)就是靠從電源取得無用功率建立的。

變壓器也同樣需要無功功率，才能使變壓器的一次線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，在二次線圈感應(yīng)出電壓。因此，沒有無功功率，電動(dòng)機(jī)就不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，變壓器也不能變壓，交流接觸器不會(huì)吸合。

為了形象地說明問題，現(xiàn)舉一個(gè)例子：農(nóng)村修水利需要挖土方運(yùn)土，運(yùn)土?xí)r用竹筐裝滿土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是無功功率，竹筐并不是沒用，沒有竹筐泥土怎么運(yùn)到堤上呢？

注：無功功率（Q）單位是?var（v,a,r均為小寫），kvar（k小寫，v小寫，a小寫，r小寫）。

°

視在功率

電力網(wǎng)絡(luò)中，把電壓和電流的乘積稱為視在功率，用S表示，即S=UI。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)荷全是純電阻時(shí)，視在功率等于有功功率，通常由于電網(wǎng)中存在感性或容性負(fù)載，所以視在功率大于有功功率。

為以示區(qū)別，視在功率不用瓦特（W）為單位，而用伏安（VA）或千伏安（kVA）為單位。在電力系統(tǒng)中，視在功率反映設(shè)備的容量，電氣設(shè)備額定電壓與額定電流的乘積就是該設(shè)備的容量。

注：視在功率（S）單位是?VA(V,A均為大寫)，kVA（k小寫，V,A大寫）

? ? ? ?S=U I

小知識(shí)：電壓kV為什么k要小寫？

1、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量單位一般用小寫。僅使用在涉及以名字命名的單位，比如伏特V、安培A、開爾文K、瓦特W等，為了表示對(duì)科學(xué)家前輩的尊重，就用大寫，其余的非以人名命名的單位一般用小寫。這里解釋了為何V是大寫。

2、對(duì)于量詞，一般初始量級(jí)用小寫。如果相同字母，大小寫往往區(qū)分不同數(shù)量級(jí)，例如mΩ、MΩ，小寫m表示1×10^-3；而大寫M表示1×10^6。所以這里的k表示1×10^3，應(yīng)采用小寫。（也許這個(gè)小寫k還是為了與K（開爾文）進(jìn)行區(qū)分） 綜上，可以發(fā)現(xiàn)kV應(yīng)當(dāng)是k小寫，V大寫。

3、即使全部大寫，人家都能看得懂。從學(xué)術(shù)上來說，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中是怎么樣用，我們就要按照標(biāo)準(zhǔn)來書寫。

▲ 伏特 V

亞歷山德羅·伏特，意大利著名物理學(xué)家，1800年發(fā)明“伏打電堆”而著名，1827年3月5日，伏特去世，終年八十二歲。為了紀(jì)念他，人們將電動(dòng)勢(shì)單位取名伏特。

▲ 安培 A

安德烈·瑪麗·安培，法國(guó)著名物理學(xué)家、化學(xué)家和數(shù)學(xué)家。安培在1820～1827年對(duì)電磁作用的研究成就卓著，被譽(yù)為“電學(xué)中的牛頓”為了紀(jì)念他，電流的國(guó)際單位即以其姓氏命名。

▲ 瓦特 W

詹姆斯·瓦特，英國(guó)發(fā)明家，第一次工業(yè)革命的重要人物。1776年制造出第一臺(tái)有實(shí)用價(jià)值的蒸汽機(jī)。以后又經(jīng)過一系列重大改進(jìn)，使之成為“萬(wàn)能的原動(dòng)機(jī)”，在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。他開辟了人類利用能源新時(shí)代，使人類進(jìn)入“蒸汽時(shí)代”。后人為了紀(jì)念這位偉大的發(fā)明家，把功率的單位定為“瓦特”（簡(jiǎn)稱“瓦”，符號(hào)W）。

編輯：黃飛

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