对NB/T 33002-201X标准草案中部分技术问题的思考

陈永强，张序星

(1.威凯检测技术有限公司，广东广州 510663；2.中国电器科学研究院有限公司，广东广州 510663)

对NB/T 33002-201X标准草案中部分技术问题的思考

陈永强1，张序星2

(1.威凯检测技术有限公司，广东广州 510663；2.中国电器科学研究院有限公司，广东广州 510663)

对NB/T 33002-201X《电动汽车交流充电桩技术条件》标准草案中部分技术问题：电气安全指标中极限温度、电气间隙和爬电距离、介电强度、保护接地导体进行了分析和讨论。同时针对环境温度、休眠待机功耗、噪声、急停装置、防雷保护和可靠性指标等6个问题阐述了技术观点和理由。

电动汽车;交流充电桩;电气安全

0 引言

2016年9月在深圳召开了能源行业标准NB/T 33002-201X《电动汽车交流充电桩技术条件》标准修订工作组第一次会议。会议审议了NB/T 33002标准的相关修订内容并形成了标准草案。针对会议上重点讨论的部分技术问题，作者做了如下思考。

1 交流充电桩的电气安全指标

1.1 极限温升

GB/T 18487.1-2015第11.6.2极限温升规定“电动汽车供电设备在额度负载下长期连续运行，内部各发热元器件及各部位的温升应不超过NB/T 33001-2010中表2的相关规定” 。现将NB/T 33001-2010中相关内容摘录如表1所示。

为了统一相关标准的技术指标，NB/T 33002-201X草案第7.4条温升要求不仅保留了GB/T 18487.1-2015的所有要求，还新增了5个部位的极限温升指标：电阻元件(距外表30 mm处空间)极限温升25 K、电流采样分流器极限温升55 K、保险管外壳极限温升70 K、直流接触器外壳与极柱极限温升50 K、母线连接处铜镀银-铜镀银极限温升80 K。同时在标准草案中还补充了“发热元件的温度不应影响周围元器件的正常工作且无元器件损坏”的规定。这样补充的目的是为了解决交流充电桩长期使用中，变压器温升过高造成周围元器件故障的问题。

表1 GB/T 18487.1-2015中充电桩各部件极限温升

1.2 电气间隙和爬电距离

GB/T 18487.1-2015 第10.4条电气间隙和爬电距离规定“当电动汽车供电设备由制造商安装时，其电气间隙和爬电距离应至少满足GB/T 16935.1-2008规定的要求。”

目前常见的交流充电桩使用的是三相电源，属于均匀电场，污染等级为3，假设带电部位的材料组别为III。对比NB/T 33002-201X标准草案和GB/T 18487.1-2015的电气间隙和爬电距离限值，详见表2。

从表2对比看：NB/T 33002-201X标准草案的限值明显比GB/T 18487.1-2015规定的限值大。作为交流充电桩企业生产的两个主要标准，限值不一致不利于产品的推广，不利于交流充电桩技术的电子模块化和小型化。

表2 电气间隙和爬电距离限值对比表

1.3 介电强度

GB/T 18487.1-2015 第11.4条介电强度规定“在供电设备非电气连接的各带电回路之间、各独立带电回路与地(金属外壳)之间按表2规定施加1 min工频交流电压(也可采用直流电压，试验电压为交流电压有效值的1.4倍)。试验过程中，试验部位不应出现绝缘击穿或闪络现象。”

NB/T 33002-201X第7.6.2条介电强度规定“充电桩非电气连接的各带电回路之间、各独立带电回路与地(金属外壳)之间，按其工作电压应能承受表4所规定的历时1 min的工频交流电压。试验过程中，试验部位不应出现绝缘击穿和闪络现象。”

对比NB/T 33002-201X标准草案和GB/T 18487.1-2015的介电强度试验电压，详见表3。

表3 介电强度试验电压对比表

注：括号内数据为直流介电强度试验值。

从表3对比可以看出：NB/T 33002-201X标准草案中介电强度的试验电压除了删减了额定绝缘电压(700

电气领域的安全标准中，交流介电强度试验得到了广泛的使用，公认是鉴定绝缘强度最有效的手段之一，能快速发现集中性的绝缘缺陷，是保证电气设备绝缘水平、避免发生绝缘事故的重要手段。但是交流介电强度试验也会造成绝缘误伤，因此在试验前必须配合使用“绝缘电阻”、“ 泄漏电流”等先期验证项目，只有先期验证项目试验合格后，才能进行交流介电强度试验，避免造成不应有的绝缘误伤。多用于整机产品的型式试验。

下面重点介绍交流介电强度试验为什么会发生绝缘误伤。原因是由于电容元件的通交隔直特性，如果被试绝缘上跨接有电容元件，与被试绝缘并联并提供直流通路的电容元件在交流介电强度测试中需要断开，否则无法用交流电充满这些电容，包括离散电容。测试中持续有交流电流经这些电容元件，容易发生漏电流阶跃而造成调表误动作。

标准草案中还需要补充：直流介电强度输出的直流测试电压，其电压值允许偏差必须控制在±3%以内，纹波系数必须不大于3%。正确的电压施加方法应该为：将设备的初始电压设定为标准要求值的50%，以每秒5%标准要求值的升压速率，在10 s内将电压调节到标准要求值，并保持60 s。

由上述分析可以得出：NB/T 33002-201X第7.6.2条介电强度不仅依然需要补充直流介电强度的测试要求，而且应该补充明确的测试方法。

1.4 保护接地导体

GB/T 18487.1-2015第7.4条保护接地导体的尺寸规定“保护接地导体应符合GB 16895.3-2004的规定”。 现将GB 16895.3-2004中第543.1条保护导体最小截面积的相关内容摘录如表4、表5所示。

表4 GB 16895.3-2004中第543.1条保护导体最小截面积

表5 GB 16895.3-2004中第543.1条机械 损伤保护与材质最小截面积的关系

备注：不属于电缆的一部分或不与相导体共处于同一外护物之内的每根保护导体，其截面积不应小于上述相应尺寸。

NB/T 33002-201X标准草案第7.5.4接地要求规定：充电桩金属壳体应设置接地螺栓，其直径不得小于6 mm(最小截面积不小于28.26 mm2)，并应有接地标志；充电桩的门、盖板、覆板和类似部件，应采用保护导体将这些部件和充电桩主体框架连接，此保护导体的截面积不得小于2.5 mm2。

对比NB/T 33002-201X标准草案和GB/T 18487.1-2015中关于保护接地导体的指标，NB/T 33002-201X标准草案第7.5.4接地要求规定应修订为：

(1)充电桩金属壳体应设置接地螺栓，其直径不得小于6 mm(最小截面积不小于28.26 mm2);

(2)充电桩的门、盖板、覆板和类似部件，只能采用铜制保护导体将这些部件和充电桩主体框架连接，铜制保护导体的截面积不得小于2.5 mm2。

2 交流充电桩的环境温度

NB/T 33002-201X标准草案第7.1.1环境温度规定“-20～50 ℃(室外型)，-5～50 ℃(室内型)”。在广东地区特别是盛夏，对室外型最高温度的规定颇有微词，而严冬时节华北、东北地区又觉得室外型的最低温度远远无法满足实际气候条件。

由于中国幅员辽阔，按照GB/T 4797.1-2005《电工电子产品自然环境条件 温度和湿度》的标准内容可大概划分为7种气候类型。为了方便理解这7种气候类型，GB/T 4797.1-2005标准列举了典型城市(见表6)。

表6 中国7种气候类型的典型城市

电气产品的工作环境温度基本都来源于GB/T 4797.1-2005的“日平均值的年极值”、“年极值”和“绝对极值”。作为交流充电桩的行业标准，也建议直接采用GB/T 4797.1-2005的温度统计数据(见表7)。

表7 中国7种气候类型的温度统计数据 ℃

从统计数据可以得出日平均值的年极值<年极值<绝对极

值。由于国内交流充电桩主要集中在暖温、亚湿热、湿热这些区域，而且目前新能源汽车使用的动力电池多为锂电池，参考北京奥运会、上海世博会、广州亚运会、深圳大运会等积累的环境统计数据，建议室外型交流充电桩的工作环境温度修改为-20～55 ℃。因此NB/T 33002-201X标准草案第7.16.1低温性能的试验温度修改为-20 ℃、第7.16.2高温性能的试验温度修改为55 ℃。

3 交流充电桩的休眠待机功耗

NB/T 33002-201X标准草案第7.10待机功耗规定“额定输入电压下，交流充电桩的待机功耗不应大于30 W”。

截止2016年6月，全国交流充电桩51 835个，其中广东省内的交流充电桩12 139个。假设每个充电桩的待机功耗都不大于30 W。根据目前交流充电桩使用状态的统计，交流充电桩每天至少有8 h是处于休眠待机状态。根据粤发改价格(2015)819号的规定：居民电价为0.697 3 元/(kW·h)。30 W×8 h/天×30 天=7.2 kW·h，每个桩每个月的待机电费为4.392元。全省12 139个交流桩每月的休眠待机耗电量至少要87 400.8 kW·h，全国51 835个交流桩每月的休眠待机耗电量至少要37.3×104kW·h。

国家能源局编制的《电动汽车充电基础设施建设规划》中提出：到2020年国内充电桩达到450×104个，其中交流充电桩要达到200×104个。按照这个数量预计，2020年全国每月交流充电桩的休眠待机耗电量就要达到144×104kW·h。

对比目前国内平板电视机、复印机等家电产品的待机功耗0.5 W，交流充电桩的待机节能潜力真是太大了。实际上只要在输入电路中加入节能待机电路，就可以轻松实现待机节能，节能待机电路的加入并不会增加用户更多的等待时间，目前国外数据显示，交流充电桩从深度休眠状态恢复到工作状态只需要20 s。

NB/T 33002-201X标准草案首次提出了“休眠待机功耗”指标，但是30 W限值还有很大空间等待业界去提升，期待在下一版标准中，“休眠待机功耗”可以取得质的飞跃。

4 交流充电桩的噪声

随着国家大力推广新能源汽车，越来越多的充电桩安装在了居民小区和商业广场。随之而来的就是普通老百姓对充电设备噪声的投诉。

交流充电桩的噪声源有散热风扇的噪声、变压器的涡感省，还有机械动作开关的噪声等。

NB/T 33002-201X标准草案中第7.13条噪声规定“正常实验条件下，交流输入为额定值，充电桩在额定输出功率下持续2 h后，在周围环境噪声不大于40 dB的条件下，距离充电桩水平位置1 m处，测得噪声最大值应不超过55 dB。”

《中华人民共和国环境噪声污染防治法》中对城市1—2类环境噪声标准值规定见表8。

表8 《中华人民共和国环境噪声污染防治法》 对城市1—2类环境噪声标准值

特别是安装在居民区或者商业区的交流充电桩，由于交流充电桩的工作高峰期往往出现在夜晚，按照目前标准草案的噪声限值，满足NB/T 33002标准噪声要求的交流充电桩很有可能会成为噪声源，对推广新能源汽车充电桩的普及非常不利。因此建议按照安装使用地点，将交流充电桩的噪声限值修订为居民区45 dB、商业区50 dB为佳。

5 交流充电桩的急停装置

NB/T 33002-201X标准草案中第7.7.5条规定“启动急停装置时，充电桩应在100 ms内切断输入开关”。

交流充电桩上采用最广泛的急停装置就是急停开关。当充电桩发生突发事故时，需要在最短时间内停止充电桩的正常运行，通过快速拍打急停开关是目前最有效防止事故扩大的方法。急停开关分为常闭触点和常开触点两类。

要满足100 ms内切断输入开关，从下面3个方面进行对比：

(1)动作时间

常闭触点由闭合到断开的时间要比常开触点由自然状态到闭合的时间短得多。在100 ms这么短的时间内，使用常开触点可能没把充电桩开关断开，造成人身伤亡事故。但使用常闭触点就有可能把充电桩停止或让人触电时间短一些，避免事故发生。

(2)开关结构

急停开关无论是常闭还是常开触点，在不按到位(按到底)的情况下，会重新弹起来，从而使动作失效。使用常开触点时，在急停开关未按到位时，急停是不起任何作用的(因常开触点未闭合)；而使用常闭触点时就不一样了，无论急停开关按没按到位，只要触点动作急停就起作用。但是也有烦心的事情就是常闭触点的误动作较多。

(3)控制线路

由于机器长时间运行，尤其是急停线路有可能会出现断路故障。此时如果急停开关为常开触点，急停部分的线路故障无法发现。而采用常闭触点，当急停部分的线路发生故障时，最多会造成充电桩误动作停机。

基于以上3点，在设计充电桩电气控制系统时，急停开关建议采用常闭触点并在NB/T 33002-201X标准草案中明示。

6 交流充电桩的防雷保护

NB/T 33002-201X标准草案中第7.7.13条规定“充电桩应具备雷电保护功能，雷电保护功能应满足GB/T 18487.1-2015中11.7节要求。”

GB/T 18487.1-2015中第11.7条规定“电涌保护器的安装与选型应根据供电设备的安装场所并满足GB 50057-2010中第6.4条的要求，当充电设备必须采用避雷保护措施时，应在导电体和PE之间安装浪涌保护装置。”

从GB 50057-2010中第6.4条表6.4.4《建筑物内220/380 V配电系统中设备绝缘耐冲击电压额定值》可知：不用额定绝缘电压的交流充电桩经受的冲击耐压也是不一样的，交流充电桩的安装位置不一样，从而选择不同类型的浪涌保护器。浪涌保护器的类型分I级、II级和III级3种。交流充电桩的制造商可以清晰地根据表9—11选择适合的浪涌保护器。

表9 浪涌保护器类型的对照表

表10 已安装避雷针或避雷针在距离建筑物 50 m范围内浪涌保护器类型的对照表

表11 无避雷针的系统中浪涌保护器类型的对照表

7 交流充电桩的可靠性指标

NB/T 33002-201X标准草案中已经没有了“平均故障间隔时间(MTBF)”这个可靠性指标。标准修订工作组中有部分专家建议保留“平均故障间隔时间(MTBF)应大于等于17 520 h(置信度为85%)。”

但是作者认为目前交流充电桩的主要技术都在发展，回顾2年(17 520 h)间的交流充电桩技术，充电电流和充电电压都在升高，电池技术也持续改进，新能源汽车的单次充电时间也在不断缩短。

目前交流充电桩技术还处于起步期，已经安装的交流充电桩更多的维护升级是针对互联互通领域的，也有使用者不熟悉不了解产品导致的损坏。目前国内没有一台交流充电桩可以说是满足无故障工作2年的，主要原因是充电桩关键元器件的可靠性都无法满足这个考核指标。

标准应该是引导产品质量提升的，怎么去减少产品故障带来的损失也是标准追求的目标。交流充电桩可靠性指标定到多少合适？目前还没有权威的统计数据。

在这样的大环境下，去制订一个无法达到的平均故障间隔时间(MTBF)是没有任何意义的。随着统计数据的逐步完善，随着技术和元器件质量的提升，在下一版NB/T 33002再作规定会不会更恰当？

8 结束语

作者同时参加了NB/T 33001和NB/T 33002两个标准修订工作组的工作。在日常工作中不断收到充电设备制造企业、新能源车企、充电设施使用方和政府主管机构的咨询和建议,问询新版标准合适可以发布。按照标准修订工作组的计划，相信2017年年头NB/T 33001和NB/T 33002就会正式发布。

目前GB/T 18487.2-201X《电动汽车传导充电系统 第2部分：非车载传导供电设备电磁兼容》正在中电联标准化委员会网站上公开征求意见。因为NB/T 33001和NB/T 33002标准草案中所有涉及电磁兼容的技术要求和测试方法都将从GB/T 18487.2-201X中诞生。

用户的抱怨、领导的嘱托、国际同行的发展都是推定标准不断进步的源泉，用标准来规范市场，用标准来引导产业，用标准为企业保驾护航，用标准来推动技术创新，是新能源汽车充电设备业界摸索出来的一套行之有效的发展模式。

如何将NB/T 33002-201X《电动汽车交流充电桩技术条件》标准修订为一个高水平的、得到业界广泛认可的标准是压在修订工作组肩上的千金重担，也是每位新能源汽车充电设施技术人员的殷切希望，希望这篇文章能起到抛砖引玉的作用。

【1】GB/T 4797.1-2005电工电子产品自然环境条件 温度和湿度[S]．

【2】GB/T 16895.3-2004建筑物电气装置第5-54部分：电气设备的选择和安装 接地配置、保护导体和保护联结导体[S]．

【3】GB/T 16935.1-2008低压系统内设备的绝缘配合 第1部分：原理、要求和试验[S]．

【4】GB 50057-2010建筑物防雷设计规范[S]．

【5】GB/T 18487.1-2015电动汽车传导充电系统 第1部分: 通用要求[S]．

【6】NB/T 33001-2010电动汽车非车载传导式充电机技术条件[S]．

【7】NB/T 33002-2010电动汽车交流充电桩技术条件[S].

Thoughts on Some Technical Problems in the Standard Draft NB/T 33002-201X

CHEN Yongqiang1, ZHANG Xuxing2

(1.Vkan Certification & Testing Co.,Ltd., Guangzhou Guangdong 510663,China;2.China Electric Appliance Science Research Institute Co., Ltd., Guangzhou Guangdong 510663,China)

Some technical problems in the NB/T 33002-201XSpecificationforElectricVehicleACChargingSpotStandarddraft were analyzed and discussed, including limit temperature, electrical clearance and distance, dielectric strength, protection of the grounding conductor in electrical safety indicators.At the same time, six problems were discussed, namely ambient temperature, stand by power consumption, noise, emergency stop device,lightning protection and reliability.

Electric vehicle; AC charging spot; Electrical safety

2016-10-27

陈永强(1975—)，男，硕士，高级工程师，从事电动汽车充电设备产品标准及检测技术研究。E-mail：chenyq@cvc.org.cn。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.01.020

U467.4

A

1674-1986(2017)01-075-05