安科瑞 陳聰

摘要：近年來，我國的社會經(jīng)濟和科技發(fā)展的多了迅速發(fā)展，電動汽車得到了普遍使用，室外充電樁的使用需求也隨之增加。由于室外充電樁的使用電壓要求、環(huán)境要求以及電流傳導等，導致室外充電樁在時間用中具有一定安全隱患，可能導致使用人或使用物出現(xiàn)電流，發(fā)生觸電問題。為保障電動汽車充電樁的正確使用，保護相關(guān)使用人的人身安全，要對充電樁進行合理的防護措施，對室外充電樁接觸電壓和跨步電壓等進行有效防護。通過對室外充電樁防護技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)和應(yīng)用，從根本上提高室外充電樁使用的安全性，可靠性，以便為使用人和電動汽車提供安全的充電服務(wù)。

關(guān)鍵詞：室外充電樁；接觸電壓；跨步電壓；防護；安全性；可靠性

0引言

近年來，隨著電動汽車的快速發(fā)展和普及，室外充電樁的重要性日益凸顯。然而，與之相伴的是接觸電壓和跨步電壓帶來的安全挑戰(zhàn)。這些電壓問題可能對人體造成觸電風險，因此需要采取有效的防護方法以保障用戶的安全。本文將著重討論解決室外充電樁接觸電壓和跨步電壓的防護方法，并探究技術(shù)改進、政策法規(guī)支持以及安全意識和管理問題的重要性。通過提出創(chuàng)新的技術(shù)改進并加強政府的政策監(jiān)管，我們可以保障室外充電樁的安全性，為電動汽車的發(fā)展營造更加安全和可靠的充電環(huán)境。

1 室外充電樁的概念與重要性

1.1室外充電樁的概念和特點

室外充電樁的使用可以讓電動汽車在戶外環(huán)境對車輛進行充電，有利于提高電動汽車的充電安全。室外充電樁在使用過程中具有多樣性，方便性，高效性和安全性。室外充電樁所處的位置于戶外公共區(qū)域，方便電動車進行隨時充電，不需要再進入建筑房內(nèi)，對電動汽車的充電提供了便利性。同時室外充電樁為不同電動汽車的充電需求提供了不同的充電接口，例如交流充電和直流快充，對電動汽車的充電需求進行了滿足。室外充電樁一般所配置的設(shè)備具有高功率性，可以有效減少電動汽車的充電時間，提高了充電效率，便于汽車車主進行下一段旅程。室外充電樁的投入和使用必然符合相關(guān)安全規(guī)范要求，具有短路、過載等相關(guān)安全保護功能，同時具有防水，防雷電等設(shè)備，讓電動汽車無論在何種環(huán)境下都可以在保護安全的大前提下進行汽車充電。

1.2室外充電樁的重要性

室外充電樁之所以重要，無法替代的根本原因是因為可以為電動汽車及汽車主提供便捷高效的充電服務(wù)，在一定程度上還有效推動了電動汽車的普及和使用。由于室外充電樁的投入和使用在一定程度上為電動汽車車主提供了有效的便利性和快捷性，有效解決了車主充電困難的問題。這一現(xiàn)象將改變?nèi)藗儗鹘y(tǒng)燃油車的依賴，有利于電動汽車的推廣，進而可以有效保護環(huán)境，減少尾氣排放對空氣的污染。室外充電樁相關(guān)設(shè)備齊全，滿足電動汽車的充電需求，有利于用戶在室外充電樁選擇合適的充電接口進行使用，大大減少了電動車車主尋找充電接口的事件，提高了電動車車主使用的舒適度。室外充電樁的使用和普及，在一定程度上也可以減少傳統(tǒng)燃油車的購買和使用率，進而可以有效減少尾氣排放和空氣污染，對城市空氣質(zhì)量有改善和提高作用。同時，室外充電樁與可再生能源進行合理結(jié)合，可以有效減少不能再生能源的使用和浪費，不僅可以有效保障電動汽車的充電具有清潔性，還可以推動可再生能源的利用。

2 室外充電樁接觸電壓和跨步電壓防護方法

2.1 接觸電壓的防護方法

室外充電樁接觸電壓就是在室外充電樁使用過程中可能被人們所直接接觸的電壓。為確保相關(guān)員工和用戶在使用充電樁時的安全，要對接觸電壓的常見防護方法進行學習。防護接觸電壓常見的方法是絕緣敷設(shè)，采用科學的絕緣材料，從根本上杜絕電源和人體的接觸，避免人體接觸到電壓電流。室外充電樁及其周圍在建設(shè)過程中要將絕緣材料對其地面進行覆蓋，以便達到保護作用。要重視地面絕緣保護設(shè)計和應(yīng)用，對充電樁地面及其周圍進行地面絕緣保護，有效防止電動汽車充電時所產(chǎn)生的電流泄漏到地面，防止觸電事故發(fā)生。所以在對室外充電樁進行安裝和設(shè)計時，要重視絕緣材料的使用。除了要對地面進行電壓防護外還要重視相關(guān)員工的自身防護，要求相關(guān)員工在工作中佩戴符合安全使用標準的防護設(shè)備，例如絕緣手套，絕緣鞋等。個人防護設(shè)備的有效使用可以為自身提供安全保障，降低接觸電壓與人體發(fā)生接觸的可能性。除此之外，還要重視相關(guān)安全標準和規(guī)范創(chuàng)設(shè)的科學性和合理性，制定并完善相關(guān)的安全制度，從方方面面保護室外充電樁接觸電壓的防護方法滿足實際應(yīng)用需求。

2.2 跨步電壓的防護方法

室外充電樁跨步電壓主要是指室外充電樁在使用過程中可能出現(xiàn)電位差，會對相關(guān)人員造成生命危害。采用地面等電勢進行保護是較為管用的方法，主要是對充電站及其周圍的土壤的導電特性及接地方式進行科學合理的設(shè)計，確保室外充電樁哥哥地面的電勢基本相同，以此降低了電壓的產(chǎn)生概率。并對接地方式和線路根據(jù)實際應(yīng)用需求進行科學合理的設(shè)計，以便降低接地電阻。建立隔離區(qū)也是一種常見的跨步電壓的防護方法。在充電站附近應(yīng)建立隔離區(qū)，并利用圍墻等進行空間隔離，以降低跨站電壓對相關(guān)使用人員的接觸可能性。絕緣區(qū)的選擇要依據(jù)具體的實際情況，對電流的傳播，接地的電導率，以及周邊的環(huán)境狀況進行充分考慮。接地措施的落實也是對跨步電壓的防護方法，采用合適的接地體系及接線方法，可使充電站內(nèi)的電流流入地下，以達到降低或消除跳變電壓的目的。接地電阻的選取與設(shè)定也很重要，必須滿足有關(guān)規(guī)范的規(guī)定，并且要進行定期的檢測與維修。標志和宣傳教育也發(fā)揮了很大的作用。在充電站附近設(shè)立明顯的警告標志，以警告可能出現(xiàn)的跨壓，并提出相應(yīng)的保護措施。另外，應(yīng)通過宣傳、教育等方式，增強人們對跨步電壓危害的認識，增強人們對跨步壓危害的認識，增強人們對跨步電壓的認識。采用地面等電位設(shè)計，設(shè)置隔離區(qū)，接地保護，設(shè)置標志，宣教等措施，可對戶外充電站附近進行保護。要針對不同的應(yīng)用場合，需要對特定的保護措施進行相應(yīng)的調(diào)整和補充，并對其進行定期的檢查、維護與更新，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定與高效。

3室外充電樁接觸電壓和跨步電壓防護方法的挑戰(zhàn)和存在的問題

3.1技術(shù)挑戰(zhàn)和限制

由于室外充電樁在近年來的興起，尚不具備相關(guān)使用經(jīng)驗，導致室外充電樁接觸電壓和跨步電壓防護方法在具體使用中仍然具有一定的挑戰(zhàn)和問題。如何保障室外充電樁觸電電壓和跨步電壓防護在復雜環(huán)境下得到有效結(jié)緣和接地是一項重要且艱難的挑戰(zhàn)。由于室外充電樁的所處環(huán)境一般處于開放的公共區(qū)域，容易受地形，天氣，建筑等多種元素的影響，進而無法保障結(jié)緣和接地工作的落實質(zhì)量，進而會導致接觸電壓和跨步電壓在實際使用中可能出現(xiàn)泄漏。電動汽車的種類較多，不同的電動汽車品牌所使用的充電設(shè)備和充電接口也有所不同。這也導致室外充電樁的防護措施無法保障統(tǒng)一性，需要根據(jù)汽車的設(shè)備需求制定和選擇合適的防護措施。天氣環(huán)境的多樣性對防護措施的使用也會造成影響，如若遇到狂風暴雨的天氣，可能會對。設(shè)備的絕緣層造成破壞，甚至出現(xiàn)電壓增加問題。外界的不可抗力因素也會導致室外充電樁防護措施的穩(wěn)定性發(fā)生改變，無法保障相關(guān)設(shè)備的使用安全。除了室外充電樁的使用技術(shù)具有挑戰(zhàn)之外，所使用用戶是否具備安全意識和管理問題也具有一定限制性。相關(guān)使用用戶不具備對接觸電壓和跨步電壓的認識，相關(guān)監(jiān)管設(shè)備和運營商的溝通交流工作存在局限性，無法保證室外充電樁安全工作落實的科學性和有效性。為從根本提高充電樁的使用和落實，要為相關(guān)人員提供專門的安全指導，并對充電樁的使用和運營加以監(jiān)管，提高室外充電樁使用的安全性和穩(wěn)定性。

3.2 安全意識和管理問題

室外充電樁接觸電壓和跨步電壓在實際應(yīng)用中仍然存在一定的安全問題。由于相關(guān)使用人員對室外充電樁接觸電壓和跨步電壓的工作原理及其危害性了解甚微，不具備相關(guān)的安全意識和操作意識，對其電壓可能會對人體造成的傷害不甚了解，甚至不清楚遇到傷害時采取怎樣合適的防護措施，可能會導致相關(guān)用戶在使用時遭受安全問題。為從根本上保證室外充電樁接觸電壓和跨步電壓防護，在使用中具有較高的安全指數(shù)，相關(guān)運行商和監(jiān)管機構(gòu)要保障工作開展的科學性，有效性和精準性。由于室外充電樁行業(yè)發(fā)展較為新穎，尚不具備完善的監(jiān)管體系和監(jiān)管制度，導致相關(guān)機構(gòu)和運行商無法保證對其設(shè)備的管理具有條理性。安全管理及其相關(guān)人員可能存在培訓及資質(zhì)認證的問題，要求相關(guān)管理和維修人員在開展正式工作前進行相關(guān)專業(yè)培訓活動，對工作中所涉及到的知識和技能進行掌握。同時，也要注意室外充電樁的信息系統(tǒng)安全，防止室外充電樁在使用過程中遭受他人的入侵。

4 室外充電樁接觸電壓和跨步電壓防護的解決策略

4.1 技術(shù)改進和創(chuàng)新

為了解決室外充電樁接觸電壓和跨步電壓防護方法面臨的挑戰(zhàn)，可以采取以下技術(shù)改進和創(chuàng)新的策略：進行綜合防護技術(shù)解決方案的研究和開發(fā)。通過整合各種防護措施，如絕緣敷設(shè)、地面絕緣保護和接地保護等，設(shè)計出更為有效和可靠的綜合防護方案。這包括從材料、結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)等多個層面進行創(chuàng)新，提高防護效果和安全性。應(yīng)用新材料和新設(shè)計來提升防護效果。探索和應(yīng)用能夠提供更好絕緣和導電性能的新材料，例如高絕緣性能的聚合物材料或?qū)щ姴牧希约訌娊^緣層和導電路徑的功能。同時，進行新設(shè)計的研發(fā)，例如改進接地系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和布局，優(yōu)化充電樁的絕緣敷設(shè)方案等，以提高防護效果并減少意外風險。發(fā)展自動監(jiān)測和報警系統(tǒng)。通過引入傳感器、監(jiān)測裝置和數(shù)據(jù)采集技術(shù)，實時監(jiān)測室外充電樁周圍的電壓情況和安全狀態(tài)。當接觸電壓或跨步電壓超過安全范圍時，系統(tǒng)能夠自動發(fā)出警報或停止充電操作，確保人員的安全。這種自動監(jiān)測和報警系統(tǒng)可以提高充電樁的安全性，并及時應(yīng)對潛在的電壓風險。技術(shù)改進和創(chuàng)新是解決室外充電樁接觸電壓和跨步電壓防護方法面臨挑戰(zhàn)的重要策略。通過研究綜合防護技術(shù)解決方案，應(yīng)用新材料和新設(shè)計，并發(fā)展自動監(jiān)測和報警系統(tǒng)，可以提升防護效果，提高室外充電樁的安全性和可靠性。需要加強行業(yè)間的合作與交流，共同推動技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用，以確保人們在使用充電樁時得到充分的安全保障。

4.2 政策和法規(guī)支持

在解決室外充電樁接觸電壓和跨步電壓防護方法的問題上，政策和法規(guī)的支持起著至關(guān)重要的作用。以下是一些政策和法規(guī)方面的支持策略：制定相關(guān)的法律法規(guī)和安全標準。政府可以根據(jù)室外充電樁的特點和存在的電壓風險，制定相應(yīng)的法律法規(guī)，明確充電樁的安全管理要求和標準。這包括對充電樁建設(shè)、投入使用、維護和監(jiān)督等環(huán)節(jié)進行規(guī)范，并建立相應(yīng)的處罰或追責機制，以促進充電樁的安全運營。推動行業(yè)標準化和規(guī)范化。通過組織制定、修訂和推廣相關(guān)技術(shù)標準和規(guī)范，明確充電樁的防護要求和使用方法。這有助于統(tǒng)一行業(yè)的技術(shù)和管理水平，提高充電樁的防護效果和安全性，推動整個行業(yè)向更加可靠和安全的方向發(fā)展。加強監(jiān)管和評估。政府部門可以加強對室外充電樁的監(jiān)管和評估工作，確保充電樁的安全性和合規(guī)性。這包括定期巡檢和審核，控制充電樁在建設(shè)、維護和投入使用過程中的安全風險；同時加強對運營商的監(jiān)督和培訓，提高其安全意識和管理水平。此外，鼓勵技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用也是一項重要的政策支持策略。政府可以通過資金支持、獎勵機制和政策引導等方式，促進相關(guān)科研機構(gòu)和企業(yè)開展室外充電樁接觸電壓和跨步電壓防護技術(shù)的研究與創(chuàng)新，并推動其轉(zhuǎn)化和應(yīng)用。政策和法規(guī)的支持對于解決室外充電樁接觸電壓和跨步電壓防護方法的問題至關(guān)重要。需要制定相關(guān)的法律法規(guī)和安全標準，推動行業(yè)標準化和規(guī)范化，加強監(jiān)管和評估工作，并鼓勵技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用。這些措施將有助于提高室外充電樁的安全性和可靠性，保障使用者的人身安全。

5安科瑞AcrelCloud-9000充電站運營平臺

5.1平臺概述

安科瑞充電站運營平臺依托物聯(lián)網(wǎng)、云計算、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI等技術(shù)，對充電站配電系統(tǒng)的運行、電能消耗、電能質(zhì)量、充電安全和行為安全進行實時監(jiān)控和預警，為充電站的可靠、安全、經(jīng)濟運行提供保障，并及時切除安全隱患、避免電氣火災(zāi)發(fā)生，從而保障人員的生命財產(chǎn)安全，打造“安全、高效、舒適、綠色"的“人—車—樁—電網(wǎng)—互聯(lián)網(wǎng)—多種增值業(yè)務(wù)"的智慧充電站，提升充電站的社會和經(jīng)濟價值。

5.2適用場合

可廣泛應(yīng)用于醫(yī)院、學校、酒店、體育場等公共建筑；商業(yè)廣場、產(chǎn)業(yè)園等綜合園區(qū)；企業(yè)、住宅小區(qū)等場所。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)，主要由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和平臺層三個部分組成，詳細拓撲結(jié)構(gòu)如下：

現(xiàn)場設(shè)備層：連接于網(wǎng)絡(luò)中的各類傳感器，包括多功能電力儀表、汽車充電樁、電瓶車充電樁、電能質(zhì)量分析儀表、電氣火災(zāi)探測器、限流式保護器、煙霧傳感器、測溫裝置、智能插座、攝像頭等。

網(wǎng)絡(luò)通訊層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)交換機等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動采集現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲，并通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò)故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。

平臺管理層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，完成對現(xiàn)場所有智能設(shè)備的數(shù)據(jù)交換，可在PC端或移動端實現(xiàn)實時監(jiān)測充電站配電系統(tǒng)運行狀態(tài)、充電樁的工作狀態(tài)、充電過程及人員行為，并完成微信、支付寶在線支付等應(yīng)用。

多功能電力儀表、汽車充電樁、電瓶車充電樁、電氣火災(zāi)探測器、限流式保護器、智能插座可通過全網(wǎng)通4G通訊模組與平臺直接通訊。

電能質(zhì)量分析儀表、煙霧傳感器和測溫裝置通過RS485，攝像頭通過RJ45與智能網(wǎng)關(guān)通訊，再由智能網(wǎng)關(guān)通訊通過4G統(tǒng)一與平臺通訊。

限流式保護器既可以通過4G連接平臺，也可以通過RS485連接網(wǎng)關(guān)。

平臺搭建在客戶自己配置的服務(wù)器上。搭建完成之后，客戶可以在任意能聯(lián)網(wǎng)的地方，通過有權(quán)限的賬號登陸網(wǎng)頁以及手機APP查看各處的運行情況。

5.4相關(guān)產(chǎn)品介紹

5.4.1 7KW交流充電樁AEV-AC007D

產(chǎn)品功能

1）智能監(jiān)測：充電樁智能控制器對充電樁具備測量、控制與保護的功能，如運行狀態(tài)監(jiān)測、故障狀態(tài)監(jiān)測、充電計量與計費以及充電過程的聯(lián)動控制等。

2）智能計量：輸出配置智能電能表，進行充電計量，具備完善的通信功能，可將計量信息通過RS485分別上傳給充電樁智能控制器和網(wǎng)絡(luò)運營平臺。

3）云平臺：具備連接云平臺的功能，可以實現(xiàn)實時監(jiān)控，財務(wù)報表分析等等。

4）保護功能：具備防雷保護、過載保護、短路保護，漏電保護和接地保護等功能。

5）材質(zhì)可靠：保證長期使用并抵御復雜天氣環(huán)境。

6）適配車型：滿足國標充電接口，適配所有符合GB/T20234.2-2015國標的電動汽車，適應(yīng)不同車型的不同功率。

7）資產(chǎn)安全：產(chǎn)品全部由中國平安保險承保，充分保障設(shè)備、車輛、人員的安全。

5.4.2直流充電樁系列

5.4.3電氣火災(zāi)探測器ARCM300-Z

5.4.4限流式保護器ASCP200

產(chǎn)品功能：

1）短路保護：保護器實時監(jiān)測用電線路電流，當線路發(fā)生短路故障時，能在150微秒內(nèi)實現(xiàn)快速限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

2）過載保護：當線路電流過載且持續(xù)時間超過動作時間（3~60秒可設(shè)）時，保護器啟動限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

3）表內(nèi)超溫保護：當保護器內(nèi)部器件工作溫度過高時，保護器實施超溫限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

4）組網(wǎng)通訊：保護器具有1路RS485接口，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

5.5平臺功能

5.5.1首頁

平臺首頁顯示充電站的位置及在線情況，統(tǒng)計充電站的充電數(shù)據(jù)。

5.5.2實時監(jiān)控

1）充電站監(jiān)控

可以按站點名稱進行篩選，顯示站點詳情、充電槍列表、統(tǒng)計訂單信息、故障記錄，點擊某個充電槍編號后在進入充電槍監(jiān)控頁面實時監(jiān)測變壓器負荷（搭配ACM300T、ADW300），當負荷超過50%時，系統(tǒng)會限制新增開始充電的充電樁的功率，降為50%，當變壓器負荷超過80%時，系統(tǒng)將不允許新增充電樁開始充電，直到負荷下降為止。如圖所示：

統(tǒng)計當前充電站各充電樁回路的數(shù)據(jù)；通過卡片的形式展現(xiàn)充電樁的數(shù)據(jù)；顯示故障列表；如圖所示：

2）充電樁監(jiān)控

顯示充電樁充電數(shù)據(jù)；顯示各回路的充電狀態(tài)；可以對充電中的回路進行手動終止；顯示訂單信息、故障信息；如圖所示：

3）設(shè)備監(jiān)控

顯示限流式保護器的狀態(tài)，包括線路中的剩余電流、溫度及異常報警，如圖所示：

5.5.3故障管理

1）故障查詢

故障查詢中記錄了登錄用戶相關(guān)聯(lián)的所有故障信息。如圖所示：

2）故障派發(fā)

故障派發(fā)中記錄了當前待派發(fā)的故障信息。如圖所示：

3）故障處理

故障處理中記錄了當前待處理的故障信息。如圖所示：

5.5.4能耗分析

在能耗分析中，可查看規(guī)定時段關(guān)聯(lián)站點和關(guān)聯(lián)樁的能耗信息并顯示對應(yīng)的能耗趨勢圖。如圖所示：

5.5.5故障分析

在故障分析中，可查看相關(guān)時間內(nèi)的故障數(shù)、故障狀態(tài)、故障類型、趨勢分析以及故障列表。如圖所示：

5.5.6財務(wù)報表

在財務(wù)報表中，可根據(jù)時間查看關(guān)聯(lián)站點的財務(wù)數(shù)據(jù)。如圖所示：

5.5.7收益查詢

在收益查詢中，可查看總的收益統(tǒng)計、收益變化曲線圖、支付占比餅圖以及實際收益報表。如圖所示：

6結(jié)語

通過技術(shù)改進和創(chuàng)新以及政策和法規(guī)的支持，解決室外充電樁接觸電壓和跨步電壓防護方法的挑戰(zhàn)已經(jīng)成為可能。這將提高充電樁的安全性和可靠性，保護用戶的人身安全。然而，仍需要不斷加強行業(yè)合作與交流，推動技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用，并持續(xù)關(guān)注用戶教育和安全意識的提升。通過眾多利益相關(guān)方的共同努力，我們可以建立一個安全可靠的室外充電樁網(wǎng)絡(luò)，為可持續(xù)發(fā)展和低碳出行做出貢獻。

參考文獻:

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