DQZHAN訊：基于交流380伏的在線充電站設(shè)計(jì)思路及實(shí)例介紹

筆者提倡的“純電動在線充公交車”開辟了純電動車充電的新途徑,有效的彌補(bǔ)了動力電池比能量低導(dǎo)致的車輛續(xù)駛里程不足,滿足了公交公司**200公里以上運(yùn)營里程的要求,得到了許多公交用戶的高度認(rèn)可。2014年武漢市公交集團(tuán)一次采購了12米的揚(yáng)子江純電動在線充公交車200臺。已經(jīng)上線路運(yùn)營的純電動公交車,其效果非常好,完全達(dá)到了公交公司對運(yùn)營車輛的要求。

經(jīng)過一年的時間推進(jìn),截止2015年8月 “純電動在線充公交車” 已經(jīng)上線運(yùn)營的車輛有100臺多臺,但還有100臺,由于供電(充電)設(shè)施改造(建設(shè))滯后,沒有落地。究起原因,借用無軌電車的現(xiàn)有的供電線網(wǎng),用來給純電動公交車充電的思路是對的,效果也是好的。但是原有的供電線路的容量是有限的,車輛增加,要對原有無軌電車的供電線網(wǎng)改造,實(shí)際上依然是困難重重。此文對這些困難進(jìn)行解析,并提出解決思路和實(shí)例,供同行參考。

一、無軌電車整流站建設(shè)模式分析

無軌電車整流站其模式在中心點(diǎn)建整流站,對一定半徑區(qū)域的無軌電車運(yùn)營線路予以直流供電。實(shí)際運(yùn)營線路是按1公里左右長度進(jìn)行分段供電的。于是供電線路由2個部分,一是饋線(埋在地下),另一部分是觸線(加載在天空)。這個中心整流站對外供電是多條饋線,分別對應(yīng)多段觸線。一條饋線接一段觸線。上一段觸線非接觸性對接下一段觸線,形成一個區(qū)域的供電網(wǎng)絡(luò)。

這模式的基本特點(diǎn),整流站的進(jìn)線是10KVA的高壓交流電源,多路直流(600伏)出線(饋線)。進(jìn)線(10KVA的高壓交流電)要得到供電公司許可,多路直流(600伏)出線(饋線)要得到第三方多個管理部門(規(guī)劃部門、供電公司)的同意和批準(zhǔn)。

純電動在線充公交車如果配有車載直流充電機(jī),借助現(xiàn)有無軌電車的供電觸線來充電,一是可以節(jié)約大量資源和資金;二是純電動公交車可實(shí)現(xiàn)在線充電;三是充電**、便捷、自助。

無軌電車的供電線路已經(jīng)存在的前提下,純電動公交車借助現(xiàn)有無軌電車供電網(wǎng)絡(luò)來充電是一個很好思路。但是電車供電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),原來是為無軌電車供電用的,純電動在線充公交車充電這里是借用。如果是用其技術(shù)原理,新建充電設(shè)施給純電動在線充公交車充電,在工程上對其功能進(jìn)行簡化完全不要的,也是可行的。

二、專用純電動在線充公交車充電站設(shè)計(jì)思路

無軌電車整流站設(shè)計(jì)思路是集中供電的,而專用純電動在線充公交車充電站部局是是分布式的。這是兩者的不同。具體不同還有:

1.分布式充電站比集中式供電站規(guī)模要小得多。集中式供電站規(guī)模一般要為100臺以上車輛供電,分布式的充電站可以小到10臺車輛以下。

2. 分布式充電站比集中式整流站外接電源的電壓等級要低許多。分布式充電站的外接電源是交流380伏,集中式供電站外接電源是10KVA的高壓。

3. 分布式充電站比集中式整流站的饋線和觸線短很多。分布式充電站的饋線在30米以內(nèi),其觸線廠段可少150米而集中式整流站的饋線和觸線,是10公里為計(jì)算單位。

4、分布式充電站比集中式整流站成本低。建集中式無軌電車整流站一般在1200萬以上,而1個10臺車輛純電動充站大約在30萬左右。

三、小型專用純電動在線充電站設(shè)計(jì)案例

下面以10臺12米純電動公交車為充電對象,對充電站建設(shè)進(jìn)行說明,如圖1所示。

說明:①設(shè)備:1臺整流升壓器(進(jìn)線389伏交流)、1臺直流充電機(jī)(雙槍、直流)、30米饋線(400mm2)

150米觸線(85mm2)、5根線桿(長8m)、 10臺車輛(電池總電壓576伏、充電電流65A)。

②成本:(1個整流升壓器+1臺雙槍直流充電機(jī))12萬元左右, 1跟電桿按1.1萬元(含饋線+觸線+電桿),5根計(jì):5.5萬元,施工費(fèi)用12萬, 合計(jì):小于30萬。

③不要專門的建筑,(1個整流升壓器+1臺雙槍直流充電機(jī))設(shè)備占地僅有1.1平方米,高不過1.6米,放在車間某一個角落里即可。

三、專用純電動在線充公交車充電站優(yōu)勢

1)該充電系統(tǒng)機(jī)動靈活,可以安裝在純電電動公交車車線路的終點(diǎn)站,特別適合電動車的試驗(yàn)、調(diào)試、充電等用途。

2)該充電系統(tǒng)建設(shè)完全由公交公司由自己掌控,不用對外申報(bào)。

3)該充電系統(tǒng)建設(shè)成本低。該充電系統(tǒng)成本在30萬以內(nèi),其他同規(guī)模的地面充電站費(fèi)用在100萬元以上。

四、揚(yáng)子江純電動在線充充電站實(shí)例介紹

1)電控供電、充電系統(tǒng)組成

1臺AC38-680300ZL型電控整流供電系統(tǒng)、1臺DDD68-65040/2型大功率雙路雙槍充電機(jī),外形如圖2所示。

2)技術(shù)參數(shù):

①ADC38-680300ZL型電控整流、供電柜系統(tǒng)

輸入電壓:AC380V±7%、輸出電壓:DC680V、輸出電流:300A、*大功率:200KW、絕緣強(qiáng)度:AC2500V、控制電壓:DC24V、效率:≥95%。

②DDD68-65040/2型地面大功率雙路雙槍充電機(jī)

輸入電壓:DC680V、 輸出電壓:DC650V、輸出電流:2×40A、額定功率:2×25KW、絕緣強(qiáng)度:AC2500V、控制電壓:DC24V、控制方式:PWM、效率:≥95%。

③電桿、饋線、觸線規(guī)格:

④雙重絕緣**保護(hù)等級高:

采用干式變壓器過載能力強(qiáng),長期過載可達(dá)1.2倍、短時過載1.5倍。在該系統(tǒng)上裝有電子斷路器,當(dāng)機(jī)器異常電流超過設(shè)定值,電子斷路器會迅速動作斷開主電路起到保護(hù)作用。電子檢測、保護(hù)速度快(檢測速度us級)、動作靈敏、保護(hù)效果好。

3)功能齊全

①有電能檢測計(jì)量儀表可對直流電流、電壓、電能進(jìn)行檢測計(jì)量。

②系統(tǒng)工作程序由算機(jī)控制、觸摸屏顯示、設(shè)置、方便、靈活、直觀。

4)先進(jìn)性

采用三相全波整流方式。比相控整流效率高、線網(wǎng)沒有諧波無污染。濾波單元電容采用高壓進(jìn)口膜電容。濾波效果好體積小。在輸入輸出端都設(shè)計(jì)有電子斷路器,其檢測速度為NS級可以迅速保護(hù)過流、短路。

地面充電機(jī)系PWM高頻控制工作方式。主功率器件全部采用進(jìn)口件工作可靠效率高。電磁元件都采用的非晶材料效率高、發(fā)熱小、結(jié)構(gòu)緊湊。器件模塊化便于維修。設(shè)計(jì)有欠壓、過壓、過流、短路、溫度、防反等多重保護(hù)。

5)適用性

①占地小。設(shè)備占地僅有1.1平方米。

②能力大。電流達(dá)300A該線網(wǎng)可同時供10臺在線充電動客車充電;地面充電機(jī),可同時以40A的電流給兩臺電動客車同時充電。

(允許長時間過載1.2倍、短時過載1.5倍。

③設(shè)備輕。移動靈活。

五、發(fā)展純電動公交車目前的困惑有及解決辦法

1)比能量低導(dǎo)致續(xù)駛里程短,客車廠主要采取的辦法是,車結(jié)構(gòu)的輕量化。目前有一定成果,有的大客車可以減重1.5t,但是對提高持續(xù)里程的貢獻(xiàn)不明顯。

2)選用能快充的電池(如鈦酸鋰),可少裝電池但是導(dǎo)致續(xù)駛里程更短。但是快充電池對充電設(shè)施建設(shè)加大了更高的要求。不僅占地面積較大,而且**等級高。,要建合規(guī)的充電站,總的投資不會小于1200萬元以上。實(shí)際上往往要用地面雙槍來充電,費(fèi)時、費(fèi)力。

3)10米以上純電動公交車借助原有無軌電車的供電線網(wǎng)充電效果較好。但是觸線對10米以下的公交車充電不適宜,要適宜更多的車型,必須對現(xiàn)有供電線網(wǎng)進(jìn)行改裝,但是改裝要經(jīng)過規(guī)劃、供電公司等部門的批準(zhǔn),同樣是困難重重。如果在城區(qū)新建類似的供電線網(wǎng),在地方政府高層基本上通不過。

六、基于交流380伏的在線充電站接地氣

1)該充電站的建設(shè)有公交公司自己掌控,可以配直流充、交流充、觸線充多種接口,可以同時充,可以分開充。

2)純電動公交在線充公交車實(shí)際上配有2-3個不同充電接口,接納慢充、快充、觸線充,即根據(jù)實(shí)際事情,有公交公司自己調(diào)節(jié)。

3)該充電站是模塊化的,可以小到為1臺車充電,也可以為10臺車輛充電。如果車輛參加了,可以方便有用戶提出,一次性、分步的擴(kuò)大模塊都行。