（CS25 上海雷迅防雷技术有限公司）

1.概述

随着低碳经济成为我国经济发展的主旋律，电动汽车作为新能源战略和智能电网的重要组成部分与国务院确定的战略性新兴产业之一，必将成为今后我国汽车工业和能源产业发展的重点。然而，因电动汽车站系统本身和环境的特殊性（多半靠路边或空旷处），其设备遭受雷电电磁脉冲或线路上过电压的冲击会日益明显。因此，根据实际情况对充电站进行雷电防护，有助于提高整个系统安全、高效的运行。

2.系统介绍

从已建成投运的大型充电站和正在规划建设的汽车充电站来看，汽车充电站与汽车加油站一样，基本上大多设在郊区、路边较空旷的地方，其建筑外观与以往的加油站相似，但不像油站属易燃、易爆的场所，相比更安全和环保。但汽车充电站内有很多电源及信号采集设备，在雷雨季节易遭受因雷击产生的线路过电压，造成其充电与收费系统的故障，甚至导致系统瘫痪。

一个完整的充电站，包括直接充电设备、配电设备、管理辅助设备三个部分。充电站和充电桩建设过程中需要用到很多设备，如充电机、电能监控系统、有源滤波装置、充电桩、变压器、配电柜、电缆等。充电机、电能监控系统、有源滤波装置、充电桩是充电站建设过程中用到最多且相对独特的电力设备。其中直接充电设备是充电站的核心。

目前我国汽车充电站主要充电模式主要分快充、慢充、快换三种模式，换言之大型汽车采用直流快充、一般车辆采用交流中充和公共停车场的车辆采用交流慢充，另外一种快捷方式是电池更换。针对汽车充电站的不同充电模式，我们对其系统作简单介绍，以便对其相关设备做更好的防雷保护。

汽车充电站的主要系统包括电源和信号系统两大部分。电源系统主要以220/380V交流和直流400V、500V、700V等直流（视不同设备厂家的直流输出电压）（见图1）；信号系统主要以局域网或工业以太网为主，同时也包括RS485、RS232等控制线路，另外站内还有烟感、温感探测及视频监控线路等（见图2）。

从现有的汽车充电站设计来说：

1）电源部分：2路10kV电缆线（配3×70mm²电缆），设置2台500kVA用户箱变，每台箱变配4路380V出线，供交流充电柱（配4×120mm²电缆、50m长、8回路），直流充电屏1个，4路直流输出。

2）信号部分：计费室内计费主机网络端口，485端口；现场电能表485端口，充电柱TCP/IP端口；

图1 汽车充电站电源系统示意图

图2 汽车充站信号系统示意图

3.防雷解决方案

依据GB 50057《建筑物防雷设计规范》2010版和GB 50343《建筑物电子信息系统防雷技术规范》2004版中的要求，我们对汽车充电站的防雷设计从外部和内部两大方面进行防护设计。

1）外部防护措施（见图3）：

对于汽车充电站这样的建筑，根据其所在环境因素，一般以三类防雷建筑去考虑设计（雷雨多发地带以二类防雷建筑设计），根据建筑物高度及所占场地面积做好接闪装置设计，可以独立避雷针与单独地网设计，也可以利用建筑物本身高度加装接闪装置设计，同时利用框架结构建筑的柱筋做引下线及建筑物本身钢筋混凝土基础做接地装置设计。这里不再详述。

2）内部防护措施（见图3）：

a）屏蔽：对于站内的所有电源及信号电缆需要采用屏蔽电缆并做好屏蔽接地处理。

b）等电位连接：对于所有站内的电气设备、屏柜、仪器仪表等金属外壳可导电的部分应用6mm²铜导线连接，做好等电位连接及接地处理。

c）合理布线：对于站内所有电源及信号线路应考虑电源与信号线路分开敷设，信号线路到设备端的进线应与防雷地线分开敷设，地线要尽可能粗、短而平直，不要绕圈或有90°直角布线。

图3 电子信息系统综合防雷系统

d）共用接地：对于站内的所有电源和信号线路的接地应通过汇流排做好与外部防雷的接地等电位连接，尽可能做到共用地网接地电阻小于1Ω的要求。

e）加装SPD：对于站内系统不同电气及仪器仪表等，根据其设备的工作电压及相关特性，做好对应的电源与信号系统的多级防雷保护，做到层层泄放和限压。具体措施（见图3）：(www.daowen.com)

f）关于电源系统防雷：充电站电源系统根据其信息设备的防护等级，一般做好三级防护，具体措施如下（见图4）：

①在箱变到交流配电柜处，我们采用10/350μs大通流的B级防雷产品ASP-GS-PB25-440-1*4，并联安装在交流配电屏低压进线处，用以设备第一级的电源防护。

②在交流配电柜输出到交流充电桩、直流屏、箱式充电机的电源处，并联安装C级防雷产品ASP-GS-P40-4（440V），用以保护充电站所有380V的配电设备二级电源防护。

③在每台交流充电桩的电源交流进线处，并联安装ASP-GS-P20-2（440V），用以对各充电桩的电源设备三级防护。

④在箱式充电机的电源交流进线处，根据电源进线的模式，对三相电源线路并联安装ASP-GS-P20-4（440V）或对单相电源线路并联安装ASP-GS-P20-2（440V），用以对分体式或箱式充电机的电源第三级防护。

图4 汽车充电站电源系统——ASP防雷解决方案

⑤ 在直流充电屏的直流输出处，并联安装直流电源防雷产品ASP-PV40-600B-2，用作直流屏的电源第三级防护。

⑥ 在直流充电桩的直流输入处，并联安装直流电源防雷产品ASP-PV40-600B-2，用作直流充电桩的电源第三级防护。

⑦ 在计费室办公用电设备前串联安装ASP-A6-42-0NS防雷插座，用以设备工作站的电脑、服务器等办公设备电源D级防护。

g）关于信号系统防雷设计：充电站信号系统主要包括网络系统（局域网或工业以太网），还包括RS485线路控制系统、视频监控系统等，具体防护措施如下（见图5）：

① 在局域网或工业以太网的交换机网络通信端口前，串联安装一套ASP XP19P-24E机架式网络防雷器，用以网络交换机的网络信号端口及电源防护。

② 在与交换机相连的计费工作站、视频工作站、监控工作站、服务器、电量采集、测控装置、自助交易等重要设备的网络端口处，串联安装ASP XP35A+M100E或RJ45-E100/4S用以这些网络端口的防护。

③ 在每台交流充电桩的电量采集、测控装置及烟感探测装置的RS485控制信号进线处，串联安装ASP XP35B+M06N，用以对各RS485控制电路设备的信号防雷保护。

④ 在充电站的每台摄像机的电源与视频信号电路前，串联安装一台ASP SV-2/220二合一监控防雷器，用以视频前端的设备电源与视频信号防护，如果有带云台控制的摄像头，可以用ASP SV-3/220三合一监控防雷器。在后端视频分配器处，可采用ASP XP35A+M06B或采用CoaxB-TV/16S，对视频采集设备的信号电路进行防护。

4.充电站SPD产品选型注意事项

目前我国在汽车充电站方面标准有四十多个，但针对汽车充电站相关防雷标准及其所需SPD应用标准很少，且对其设备的防雷保护要求只是轻描淡写。本人针对目前的充电站系统特性，提出对其相关设备的防雷产品选型提出一些建议和看法，仅供参考：

① 汽车充电站的电源主要来源电网，当然也可以通过光伏发电等措施自行发电。其因电网的波动性较大，对SPD的选择应该考虑其最大运行电压较高的产品，比如U_c为440V的产品（通常使用的产品U_c值为385V），这样可以避免因电网波动造成SPD的自身安全问题。

图5 汽车充电站信号系统——ASP防雷解决方案

② 关于电源的第一级防护，应考虑采用10/350μs冲击波形的产品，其通流量应不小于12.5kA，用以可以抗击直击雷的风险。

③ 对于汽车充电站的电源系统，SPD应考虑采用漏电流小且无续流的混合型器件产品，避免自身设备因使用一段时间后出现因漏流或续流的原因造成自身的安全问题，引起火灾现象发生。

④ 对于汽车充电站的直流设备防护所选用的产品，应根据设备输出的工作电压选相应的防护等级产品，最好采用U_c值大于1.2U_n。如果能选用U_c值为1.5U_n更佳。

⑤ 关于SPD产品的保护水平U_p值的看法：我们目前所选用的产品所做的多级防护主要是根据设备的不同耐冲击电压等级的要求，往往在招投标中会出现U_c高而U_p极低的产品要求，看上去是很合理，其实，当最大运行电压U_c值和标称电流I_n定下来后，U_p的参数也相应确定，但过低的产品往往是有虚假的成分，因为U_c和I_n值的确定后，就意味着SPD产品设计所采用对应的防雷器件，而这些防雷器件的特性是通过国内外不同的供应商所做的大量实验数据提供的一一对应参数。故选用SPD时，强调在起到对设备防护作用同时，首先要考虑其产品本身的自身安全问题。

（作者：上海雷迅防雷技术有限公司 杨全胜）