（中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司 211102）
摘要：在当前时代所有的事物都追求美观，但是在追求美观的同时，也同样需要付出一定的代价。拿汽车而言，这些代价就是汽车内部容量的减少。但是汽车内部容量减少的同时，又必须得保证汽车或者手机等电器正常的工作。所以设计者往往都会将电池的容量减少，电池容量的减少，也就意味着需要充电次数的增加。快充的发明从一定程度上弥补了电池容量的减少的问题。但是进行快速充电也会给电网带来更大的负荷，汽车快速充电的使用，给城市电网带来了巨大的。在本篇文章当中，笔者将结合汽车快充对城市电网多方面的影响进行简要的阐述，寻找出可以协调城市电网与快速充电之间平衡发展的方法。
关键词：快速充电；配电变压器；配电线路；电能质量；线路损耗；负荷特性
1.充电设施接入城市配电网的典型方式
图1-1：电动汽车充电设施接入城市配电网方式
如图中（a）区域所示，那该区域当中，安置许多的充电桩，这些充电桩的能量是由就近的电网当中获取的。如图中（b）区域所示，充电站主要分为两种，一种是用于变线接入。而另外一种则是用于专线接入的。
2.快速充电设施接入电压等级
在当前大多数的城市里面，一般的充电站都是十千伏的接入的。当使用充电站对汽车进行快速充电的时候，会对充电站造成更大的负荷。
3.快速充电对配电变压器的影响
3.1充电桩接入对配电变压器影响
当接入配电变压器的其他负荷占变压器容量的30~40%时：容量小于500千伏安的配电变压器容量裕度有限，强制接入快速充电机容易造成配电变压器满载或过载运行，降低变压器运行的经济性；容量大于800千伏安的配电变压器具有较强接纳能力，允许接入一定数量的快速充电机，每台配电变压器可接入快速充电机台数在1~5台之间，远小于同等条件下常规充电机接入数量。
3.2充电站接入对配电变压器影响
同等规模的充电站，快速充电负荷是常规负荷的3~5倍，要求配置更大容量的配电变压器。
4.快速充电对配电线路的影响
4.1.充电桩接入对配电线路影响
快速充电桩接入低压线路的导线截面要求在120mm2以上，在现有导线截面的配置条件下，将快速充电机接入到城市电网当中需要注意一下的原则：以干线接入城市电网为接入的主要方式，支线接入在接入城市电网的过程中只是用于辅助；同时，对于进户线是不可以接入的。
4.2.充电站接入对配电线路影响
目前，中压线路导线截面一般按照远期规划一次选定，其中架空线路主干线导线截面标准选择240、185和150mm2，分支线标准选择150、120和95mm2；电缆线路主干线导线截面标准选择400、300和240mm2，分支线标准选择240、185和150mm2。整体来看，现有的10千伏线路导线基本能够满足快速充电站接入的要求。
5.快速充电对电能质量的影响
5.1快速充电对电压质量的影响
在当前大多数的城市里面，一般的充电站都是十千伏的接入的。当使用充电站对汽车进行快速充电的时候，会对充电站造成更大的负荷。对于一些电缆的线路来说，在电路进行传输的过程当中，允许的电压偏差是在5%左右。所以相关部门在对充电上进行新建的时候，应该使用十千伏电缆线路接入城市电网。通过采用这个方案来保证电路在传输过程当中的安全。
5.2快速充电对电网谐波的影响
（1）不控整流充电机谐波
当我们利用城市电网对汽车进行快速充电的过程当中，也会对电网的交流侧谐波次数产生影响。那我们利用快充进行充电的过程当中，如果脉动数等于六的话，交流侧谐波次数是6k+1。而且这个谐波电流并不是固定的，当汽车的充电时间不断的增加，这个谐波电流也会发生对应的改变。一般来说这种改变是先大后小的形式，当这种改变不断变大的时候，充电器输出的功率也会不断变大。随着充电器输出功率的不断增大，汽车电池得到的充电速度也在增加。随后这种改变会变小，充电器的输出功率也会随之减小，然后充电器的充电速度值就会逐渐下降，直到充电结束的时候到达最小值。
（2）12脉波整流充电机
12脉波整流充电机使用并联电路，原理接线如图5-2所示。
图5-2 12脉波整流充电机原理接线图
12脉波整流电路主要含有12k±1（k=1，2，3，…，n）次谐波，在最大值时，11次谐波的谐波含有率为6.1%，13次谐波的含有率3.4%，5次和7次谐波分别为3.1%和1.5%。采用12脉波整流充电机，充电机的11次谐波含量较大。当充电机功率大于200千瓦时，11次谐波电流超出国标GB/T 14549-93规定的谐波电流允许值28.8A的要求，需要进行谐波治理。
6.快速充电对线路损耗的影响
在电路传输的过程当中，常常会造成各类的电能损耗。快速充电的使用也会对电路在传输过程当中的电能损耗造成影响。同时电能损耗也是一些指标，通过这个指标我们可以看出电网生产经营企业的技术水平。
6.1充电站对架空线路损耗
从电网运行经济性的角度出发，应有效地控制线路损耗，线路损耗按照不超过5%控制，需要将LGJ架空10千伏线路的导线截面适度扩大，减少线路损耗。
6.2充电站对电缆线路损耗
充电站10千伏线路采用电缆接入，按照经济电流密度选定的YJV电缆能够满足线路损耗的一般要求，大型充电站的线损最大不超过4%，中型和小型充电站的线损最大为10%，应考虑适度扩大导线截面或将线路长度控制在2公里内。
7.快速充电设施对负荷特性的影响
7.1快速充电对不同性质负荷的影响
表7-1描绘了工业、商业、企业和居民在快速充电负荷不同渗透率的情况下，各类负荷的峰谷差和负荷率的变化情况。从总体上来看，快速充电负荷的接入，会增大各类负荷的峰谷差，提高负荷率水平。
表7-1 电动汽车充电负荷对各类负荷的影响
图7-1 各类负荷峰谷差和负荷率的变化趋势
结合表7-1和图7-1的变化规律，可以进一步得到如下结论：
（1）使用快速充电给汽车进行充电，会让峰谷差和负荷率变得更高，而且这个变化符合一定的规律。
（2）当我们利用快速充电给汽车进行充电的生活，会让城市当中其他负荷的峰谷差变得更为的明显。
（3）同时利用快速充电给城市电网带来的负荷会对工业负荷造成影响，主要的影响是会是峰谷差和负荷率变小。
7.2快速充电对总负荷的影响
随着城市电网负荷密度的不断增大，使用快充对汽车充电所给电网带来的负荷所占的比重会变得越来越小，而它对电网产生的一些影响的影响也会变得越来越小。我们通过相关的调查数据发现，当使用汽车快充对汽车充电的时候如果给电网带来的负荷超过总负荷的10%，那么就会对城市电网产生明显的影响。系统负荷因充电负荷的接入而显著抬高；当充电负荷占总负荷的比例为5%时，充电负荷对总负荷的有一定的影响，系统负荷因充电负荷接入而抬高的幅度不大；当充电负荷占总负荷的比例低于1%时，充电负荷对总负荷影响微弱。
论文作者:裴昌盛
论文发表刊物:《河南电力》2019年1期
论文发表时间:2019/9/2
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