导语：电动汽车是新能源汽车发展的重点方向之一，对于节能环保、减少碳排放污染具有重要意义。近年来，在国家产业政策、财政补贴政策的刺激下，电动汽车产业在我国出现了前所未有的“大干快上”局面：电动汽车的保有量逐年增加，北京、上海、深圳、西安、石家庄、兰州等多个城市相继建立了汽车充电站。电动汽车充电设施是电动汽车产业链的重要组成部分，在电动汽车产业发展的同时还应该充分考虑充电设施的发展以及充电设施对于电网电能质量的影响。

　　汽车充电站(机)对电力系统的影响

　　1削峰填谷

　　在传统的电力系统中，实际用电负荷的波动性与发电机组额定工况下所要求的用电负荷稳定性之间存在固有矛盾，如何处理电力系统的峰谷差一直是电网企业头疼的问题。由于大多数电动汽车主要在白天行驶，晚上利用低谷的低价电为电动汽车充电，这样就对电力系统起到了削峰填谷的作用。

　　2谐波污染

　　电动汽车蓄电池充电属非线性负荷，充电过程中会产生谐波。谐波会对电网造成危害，引起线路或变压器附加损耗增加和发热，造成电网中局部的电感、电容发生谐振，使谐波进一步放大。谐波对充电站(机)设备也存在威胁：对电费计量系统来说，若将谐波电流计为有功电流，可能造成用户多支出电费;对计算机和一些其他电子设备来说，较高的谐波可导致控制设备误动作，进而造成生产或运行中断;对开关和继电保护设备来说，谐波可能导致电子保护式低压断路器之固态跳脱装置不正常跳闸，可能对由序分量滤过器组成启动元件的保护及自动装置产生干扰。

　　3负荷不均匀

　　当充电站的电动汽车采用大电流快速充电时，会形成150～600A的大电流，这可能会造成电网不稳定，并且过分密集的集中充电可能导致充电站瞬时负荷过大，对电网的负荷调节能力、载荷能力以及电源容量均造成考验。

　　4充电站其他电能质量指标

　　电动汽车充电站为电动汽车运行提供能量补给，是发展电动汽车所必须的重要配套基础设施。充电站中用电设备中不含大型冲击性设备，对公用电网产生的电压偏差、频率偏差、电压闪变、三项不平衡度基本满足国标要求。由于电动汽车蓄电池充电属非线性负荷，充电过程中主要对电网产生谐波污染。通常汽车充电站(机)会考虑在相关配电系统中配有补偿装置和滤波装置，以达到降低谐波污染的目的。

　　单台汽车充电桩充电过程的电能质量监测

　　1测试说明

　　本次测试随机抽取了深圳一汽车充电站的国产充电桩。采用了额定电流为8A的比亚迪的BYD-F3电动汽车进行充电过程的电能质量测试。测试采用某公司PQM-3电能质量监测仪进行监测。测试仪的采样周期为200ms(连续10周波)、无间隙方式;采样数据记录间隔为3s。考虑到充电桩正常工作后，数据变化不大的特点，主要截取充电桩正常充电后的数据进行分析和比较。由于BYD充电车充电时采用A相单相进行，电能质量测试仪电压信号取三相调压器输出端A相电压，电流信号取三相调压器A相电流，因此电能质量测试指标中的三相电压允许不平衡度无法经由本次测试取得。

　

　　2测试点

　　测试点选择在电动汽车充电桩的电源进线侧，测试接线图如图1所示：

　　测试接线图

　　3测试结果

　　1.电压有效值、电流有效值。充电车在进入正常充电后，测得的电压为220V，电流为7.68A。

　　2.功率、功率因数。充电车在进入正常充电后，测得测试点无功倒送，说明负荷为容性。且功率因数位于0.95以上，符合国家相关标准的要求。

　　3.最大电压偏差。充电车在进入正常充电后，被测电压维持在220V左右。根据《电能质量供电电压允许偏差》(GB/12325-2008)，220V单相供电电压偏差为标称电压的+7%，-10%，所以电压偏差符合国家相关标准的要求。

　　4.最大电网频率偏差。测得电网频率为50.0Hz。根据《电力系统频率允许偏差》(GB/T15945-1995)，电力系统正常频率偏差允许值±0.2Hz，所以电网频率符合国家相关标准的要求。

　　5.电压波形总畸变率。在充电车稳定充电的过程中，电压总畸变率也比较稳定。所以选取稳定充电过程中的一个时刻观察其电压畸变情况。测试点的电压总畸变率为0.61%。查询测试点稳定充电期间的电能质量报表，可知电压总畸变率95%概率值为0.664%。根据《电能质量公用电网谐波》(GB/T14549一1993)，0.38kV的电压总畸变率限值是5%，测试点的电压总畸变率都远远小于限值，因此符合国家相关标准的要求。

　　6.谐波电压。

　　谐波电压、谐波电流、允许谐波电流分布图

　　国家标准规定负荷接入系统前必须满足谐波标准《电能质量公用电网谐波》(GB/T14549一1993)。按照该国标，公用电网谐波电压(相电压)限值见表1：

　　表1公共电网谐波电压(相电压)限值

　　实际测得充电过程中谐波电压、谐波电流、允许谐波电流的95%概率值如图2所示。由图2可知，充电桩充电过程中主要产生奇次谐波，并且随着谐波次数的增加，谐波含有量降低。测得各次谐波电压均小于0.45%，因此谐波电压符合国家相关标准的要求。

　　7.谐波电流。

　　单台充电机(桩)向连接点注入谐波，谐波电流有限值计算方法如下：对于0.38kV电力公用网，当电网系统短路容量(基准短路容量)为10MVA时，各次谐波电流允许值见表2：

　　表2IEC1000-3-4电流谐波允许值

　　当系统短路容量不为10MVA时，各次谐波电流允许值则按照实际最小短路容量的大小允许值换算。

　　其中，表示折算后允许各次谐波有效值;h表示在公用网中得到的各次谐波电流允许值;Th单机组设备最小短路容量;Ih表示公用连接点设备基准短路容量;∂表示相位叠加系数，其中5次谐波取1.2，7次取1.4，11次取1.8，13次取1.9，大于13次的谐波都取2.0。当0.38kV电力公用网，电网系统短路容量为10MVA(基准短路容量)时，按照《电能质量公用电网谐波》(GB/T14549-1993)的规定，采用专用线路供电的充电站向公用电网注入的谐波电流分量(方均根值)不应超过表3(注入公共连接点的谐波电流允许值)中规定的允许值。

　　表3注入公共连接点的谐波电流允许值

　　由于测试点0.4kV母线处的最小短路电流为10kA，故变压器低压侧最小短路容量为：

　　该充电站充电机(桩)组数n=14，充电机(桩)最小短路容量Th=6.928/14MVA，公用连接点基准短路容量hI=10MVA，实际最小短路容量TS=6.928MVA计算单机组注入公用点谐波有限值，得到表4。

　　表4测量得到谐波电流有限值

　　由图2可知，各次谐波电流均小于0.65A，因此谐波电流符合国家相关标准的要求。经证实，该汽车充电站的配电系统中配有补偿装置和滤波装置，从而使电流谐波远小于规定限值。

　　结论

　　通过对电动汽车充电站的单台电动汽车充电桩充电过程进行电能质量监测，从测试结果可以得到以下结论：

　　1电动汽车蓄电池为容性负荷，充电过程中会向电网倒送无功。2被测充电桩在充电过程中的电压偏差、频率偏差、功率因数、电压畸变率等指标均合格。在配电侧加装了补偿装置和滤波装置后的谐波也符合国家相关标准。3充电桩在充电过程中主要产生奇次谐波，并且随着谐波次数的增加，谐波含有量降低。4实际设备产生谐波的过程中，谐波主要体现在电流上，电压只是很小的畸变。事实上也充分说明，在实际电网运行中，为确保电网的电能质量达标，汽车充电站(机)会考虑在相关配电系统中配有补偿装置和滤波装置。