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随着电动汽车 (EV) 越来越受欢迎，对高效、安全且合规的充电基础设施的需求变得至关重要。该基础设施的一个关键组成部分是电线管，它保护连接电动汽车充电器和电源的电线。在美国， 国家电气规范 (NEC) 提供确保电气系统（包括电动汽车充电站电气系统）安全安装和使用的标准。
在本指南中，我们将探讨 NEC 对电动汽车充电站的最新要求，全面了解管理管道系统、布线和安全措施的规则。无论您是电气承包商、工程师还是设施经理，本文都将帮助您应对电动汽车充电站 NEC 合规性的复杂性。
NEC 简介及其重要性
国家电气规范 (NEC)，也称为 NFPA 70，是由国家消防协会 (NFPA) 制定的一套标准，旨在确保电线和设备的安全安装。遵守 NEC 对于防止电气火灾、最大限度地减少危险以及确保电气系统高效安全地运行至关重要。
随着电动汽车的普及，NEC 关于电动汽车充电站的规定已成为电气系统设计的关键部分。NEC 每三年更新一次，最新版本为 NEC 2023。此版本引入了新的规则和要求，特别关注电动汽车充电站的安全安装和运行，同时考虑到住宅和商业领域电动汽车充电基础设施的快速增长。
电动汽车充电站的 4 种电气管道系统
电动汽车充电站需要坚固可靠的导管系统来保护电线免受物理损坏、环境危害和潜在的火灾风险。 选择正确的导管类型 对于 NEC 合规性和安装的长期安全来说都至关重要。
1. 刚性金属导管（RMC）
RMC 是最耐用的导管选择之一，由钢或铝制成。它提供出色的机械保护，通常用于工业和商业电动汽车充电站安装，这些安装可能会暴露在恶劣环境中，例如户外或交通繁忙的区域。
- NEC 要求： 根据 NEC 第 344 条，RMC 必须正确接地，以避免产生电击危险。RMC 可用于地上和地下安装，但需要适当的配件和密封以防潮。
- 优点： 耐用性高、防腐性能优异（如果使用镀锌钢或铝），且具有很强的防撞击物理防御能力。
2. 电气金属管（EMT）
与 RMC 相比，EMT 是一种更薄更轻的导管，通常由钢或铝制成。EMT 通常用于室内或有遮蔽的环境，对于某些安装来说更具成本效益。
- NEC 要求： 在下面 NEC 第 358 条，EMT 必须适当接地和连接以确保安全。它最好用于室内应用或室外环境，尽量减少物理损坏
- 优点： 与 RMC 相比，它重量轻且更易于安装。它还更具成本效益且对环境的要求较低。
3. 40 号和 80 号 PVC 导管
Sch 40 和 Sch 80 导管 NEC 规范要求
PVC规格 | 附表40 | 附表 80 |
NEC 参考 | NEC 第 352 条 | NEC 第 352 条 |
最小埋藏深度 | 18英寸 | 18英寸 |
应用 | 地下或露天 | 交通繁忙地区 |
抵抗物理伤害 | 缓和 | 高的 |
4. 柔性导管系统
柔性导管，例如液密柔性非金属导管 (LFNC)，通常用于刚性导管不实用的区域，例如狭小空间或需要频繁移动或振动的装置。
- NEC 要求： 在下面 NEC 第 356 条，LFNC 必须以能够防止扭结或损坏的方式支撑和安装。它通常用于需要灵活性的较短部分。
- 优点： 灵活、易于安装且具有出色的防潮性能。
电动汽车充电站 NEC 规范合规性
NEC 包含针对电动汽车充电基础设施的具体指导方针，主要涵盖第 625 条，该条规定了电动汽车电力传输系统的安装。了解这些要求是确保安装电动汽车充电站时安全性和合规性的关键。
一般 NEC 要求
专用电路： 电动汽车充电器必须连接到与其他家庭或建筑负载分开的专用电路。这可确保电路不会过载并降低断路器跳闸的风险。
过流保护： 必须为电动汽车充电设备提供适当的过流保护，其尺寸符合制造商的规格和 NEC 载流量表（NEC 表 310.16）。
断开方式： 必须在充电站的视线范围内安装断开电动汽车充电设备与电源的装置。这样维护人员就可以在必要时安全地切断系统电源。
NEC 第 625 条：电动汽车电力传输系统
第 625 条针对电动汽车充电系统提供了一套全面的规则，包括以下要点：
分支电路： 所有电动汽车充电设备必须安装在专用分支电路上，与其他负载分开，以防止干扰和潜在的过载。
等级： 设备必须根据正常运行期间的预期电压和电流水平进行额定。对于住宅安装，这通常在 120V 至 240V 之间，而商业或快速充电安装可能在 480V 或更高电压下运行。
接线方法： NEC 要求使用列出的布线方法和材料，例如在地下或室外安装导管时批准用于潮湿位置的方法和材料。
接地故障保护： 电动汽车充电系统需要接地故障保护，以最大限度地降低触电风险。在户外或潮湿环境中，GFCI 保护尤为重要。
通风要求： 如果电动汽车充电系统安装在通风有限的地方（例如车库），则必须提供适当的通风以防止易燃气体的积聚，尤其是在带有电池备用的充电系统中。
导管尺寸和载流量考虑因素
适当的导管尺寸对于确保导管内的电导体有足够的空间用于散热和空气循环至关重要。NEC 提供了有关如何计算导管填充和载流量的详细指南。
- 根据电流需求确定导线尺寸
电线尺寸由载流量（电线可以安全承载的电流量）决定。NEC 提供了几个表格，可用于根据预期负载确定适当的导体尺寸。例如，2 级电动汽车充电器通常需要 240 伏和 40 安培，这意味着需要 6 AWG 铜线才能达到适当的载流能力。
- 电压降计算
长距离导管铺设会导致电压大幅下降，从而降低充电效率。NEC 建议将电压下降限制在 3% 以下，以获得最佳性能。安装人员应通过增加电线尺寸或选择更大的导管来补偿长距离。为了保持效率并防止过热，NEC 建议将分支电路的电压下降限制在 3% 以下。电压下降可使用以下公式计算：
对于单相系统：电压降=（2×长度×电流×电阻率）//1000
对于三相系统：电压降=（1.73×长度×电流×电阻率）//1000
如果电压降超过 3%，则可能需要使用更大的导体来降低电阻并提高性能。
- 导管系统的降额因素
NEC 对单个导管中可放置的导体数量进行了限制。导管填充过量会导致过多的热量积聚，从而降低导体的载流量。NEC 表 310.15(B)(3)(a) 提供了不同导管填充情况的降额系数。
310.15(B)(3)(a)：三根以上载流导体的调整系数
导体数量 | 百分比值 表 310.15(B)(16) 通过 表 310.15(B)(19) 必要时根据环境温度进行调整 |
4-6 | 80 |
7-9 | 70 |
10-20 | 50 |
21-30 | 45 |
31-40 | 40 |
41岁及以上 | 35 |
电动汽车充电站的导管安装实践
正确的安装实践对于维护电动汽车充电系统的安全性和功能至关重要。这包括遵循 NEC 的导管支撑、弯曲和间距指导原则。
1. 地下和地面设施
对于室外电动汽车充电站，导管通常埋在地下，以保护其免受物理损坏和环境因素的影响。NEC 第 300 条对不同类型导管所需的最小埋深提供了详细指导。
- 刚性金属导管（RMC）： 住宅安装的最小埋置深度为 6 英寸，非住宅安装的最小埋置深度为 18 英寸。
- PVC 导管： 住宅安装的最小埋深为 18 英寸，非住宅安装的最小埋深为 24 英寸。
- 电气金属管（EMT）： 通常用于地面以上安装，例如墙壁或天花板。NEC 要求住宅和非住宅安装的最小覆盖深度为 18 英寸。
2. 导管弯曲和支撑指南
NEC 第 352.26 条规定，PVC 导管弯曲在拉点之间的总角度不得超过 360 度，以尽量减少导线的应变。RMC 参考第 344.24 条，EMT 参考第 358.24 条。其他此外，NEC 还概述了定期支撑导管的要求。
表 352.30：硬质聚氯乙烯导管支架（PVC）
导管尺寸（英寸） | 支撑间最大间距（英尺） |
1/2 – 1 | 3 |
1-1/4 – 2 | 5 |
2-1/2 – 3 | 6 |
3-1/2 – 5 | 7 |
6 | 8 |
表 344.30(B)(2)：刚性金属导管支架 (RMC)
导管尺寸（英寸） | 支撑间最大间距（英尺） |
1/2 – 3/4 | 10 |
1 | 12 |
1-1/4 – 1-1/2 | 14 |
2 – 2-1/2 | 16 |
3 及以上 | 20 |
3. 热膨胀用膨胀接头
对于暴露于极端温度变化的室外装置，必须安装伸缩接头以适应热膨胀并防止导管损坏。NEC 第 352.44 条涵盖了 PVC 导管系统的伸缩接头要求。
接地和接合要求
接地是电动汽车充电站符合 NEC 标准的一个关键方面，它为故障电流提供了安全路径，并最大限度地降低了触电风险。
1.接地电极系统
电动汽车充电系统必须按照 NEC 第 250 条的规定连接到接地电极系统。这包括将设备连接到建筑物现有的接地系统或在必要时安装新的接地电极。
2. 接地故障断路器 (GFCI)
为了防止触电危险，必须在有水或湿气的地方安装 GFCI，例如室外电动汽车充电站。NEC 第 210.8 条涵盖了 GFCI 要求，确保所有为电动汽车充电器供电的插座都受到保护。
保护电动汽车充电器线路免受冲击
施工阶段的常见风险
管道在施工过程中经常会受到潜在损坏，尤其是在交通繁忙区域或地下安装时。重型机械、掉落的碎片或不当处理可能会导致管道破裂或变形，从而导致线路受损和潜在的安全隐患。
管道安装过程中的保护策略
支撑和安装： 在易损区域正确支撑导管可降低损坏风险。使用符合 NEC 第 344.30 条的导管夹和支架，确保导管安装牢固且能抵抗物理冲击。
保护层： 对于地下安装，请考虑使用导管套管或防护罩，以防止挖掘或重型设备造成的潜在损坏。对于地面安装，请安装护柱或屏障，以保护裸露的导管免受直接撞击。
尽量减少施工对管道系统的影响
在施工阶段与其他行业（例如挖掘机、建筑商）沟通对于最大程度降低已安装管道的风险至关重要。确保标记区域和地下管道系统地图可供访问，以防止意外损坏。
适用于电动汽车充电站安装的耐火导管
1. 电动汽车充电设施消防安全的重要性
电动汽车充电站需要处理大量电力负荷，如果没有采取适当的安全措施，可能会增加过热和火灾的风险。选择耐火导管材料是确保这些系统整体安全的关键方面。
2. 推荐的耐火导管材料
导管材料的耐火性有助于控制火势并防止其蔓延。两种符合防火标准的常用材料是：
- PVC（聚氯乙烯）： 虽然 PVC 导管是非金属的，具有出色的耐腐蚀性，但有些品种还具有防火性。PVC 具有自熄性，这意味着一旦火源被移除，它就会停止燃烧。此外，Schedule 80 PVC 具有额外的厚度，可在高风险环境中提供更好的保护。
- RMC（刚性金属导管）： RMC 导管由镀锌钢或铝制成，可提供强大的防火和防物理损坏保护。与非金属导管相比，钢的熔点更高，因此更耐火。
3. 了解 UL 防火安全等级
导管材料应符合特定的美国保险商实验室 (UL) 标准，以确保防火性能。寻找具有以下标准的导管： UL 94 等级和 UL651，用于测量设备和器具部件的塑料材料的可燃性。对于金属导管，UL 6 和 UL 514 标准涉及耐火性和一般安全性。
PVC Schedule 40 和 RMC 导管的 UL 防火安全等级
材料 | 防火性能 | NEC 文章 | UL 标准 |
聚氯乙烯 (附表 40/80) | 自熄性 | NEC 第 352 条 | UL 94, UL 651 |
RMC（钢/铝） | 熔点高 | NEC 第 344 条 | UL 6, UL 514 |
NEC 合规的常见挑战和解决方案
1. 长管道中的电压下降
电压下降是大型安装或充电站远离主配电板时常见的问题。为了缓解这种情况，安装人员可以使用更大规格的电线或在靠近电源的地方增加额外的充电站。
2. 导管过满
另一个常见错误是导管中塞入过多导体，这会导致过热。使用更大尺寸的导管或多条导管可以缓解此问题并确保适当的散热。
面向未来的电动汽车充电站，满足新兴趋势
随着电动汽车技术的快速发展，设计充电站时必须考虑未来。这可能包括：
增加容量： 安装可处理未来升级的导管和电线，例如增加充电站或更快的充电器。
智能充电系统： 这些系统可以根据电网需求调整充电率来优化能源使用，从而有助于避免昂贵的水电费。
常见问题解答：
A.如何安装家用电动汽车充电站？
安装家用电动汽车充电站（尤其是 2 级充电器）需要几个步骤，以确保安全、高效的设置并符合电气规范要求。以下是分步指南：
1.评估电气容量：
大多数 2 级充电器需要专用的 240V 电路，通常为 30-50 安培。请检查您家的配电板以确定容量是否足够。较旧的房屋可能需要升级配电板以处理额外的负载。
2.选择正确的位置：
选择靠近停车位的方便位置，通常是车库或车道。确保充电线可以轻松到达您的电动汽车，而不会被拉伸或卷曲。
3. 选择充电站：
确定充电器类型。2 级充电器将提供更快的充电速度（通常每小时增加 20-40 英里的续航里程），许多型号都配有 Wi-Fi 以便进行远程监控。检查充电器是否符合 UL 认证并与您的电动汽车型号兼容。
4.安装导管和接线：
如果当地法规有要求，请将导管从配电板连接到充电器位置。PVC 导管或 EMT（电气金属管）可以保护电线，尤其是在暴露或室外区域。
根据国家电气规范 (NEC)，使用适合电路安培数的线规。对于 40 安培电路，通常使用 6 AWG 铜线。
5.安装充电器：
按照制造商的指导将充电器安装在墙上。这通常涉及钻导向孔并用螺丝和墙锚固定充电器。
将电线连接到充电站。这部分通常最好留给有执照的电工来确保连接安全并符合规范要求。
6.测试系统：
安装后，测试充电站以确保其正常运行。这包括连接电动汽车并验证其充电是否正常且无问题或故障指示灯。
7. 许可证和检查：
许多地区要求对电动汽车充电器的安装进行许可和检查，以验证其是否符合当地电气规范。请咨询当地市政当局，并在安装后安排任何必要的检查。
通过遵循这些步骤，房主可以安装符合电气规范的安全、可靠的充电站。
B. 在家中安装电动汽车充电器有哪些挑战？
1. 配电盘容量：
最大的挑战之一是确定您家的配电板是否有足够的容量来支持电动汽车充电器。如果配电板过时或尺寸太小，则可能需要昂贵的升级，这会增加安装成本和时间。
2. 许可和检查：
房主通常必须获得许可证并安排检查，而这些要求可能因地而异。了解这些要求可能会令人困惑且耗时，尤其是当当地检查员对电动汽车充电器有特定要求时。
3. 接线和电路要求：
安装电动汽车充电器需要专用电路，通常为 240V，电流强度正确。选择正确的线规和导管对于防止过热至关重要，但对于不熟悉电气规范的人来说，这可能具有挑战性。
4.选择正确的充电地点：
寻找一个交通便利、靠近停车场且不受天气影响的地点可能很棘手。尤其是室外安装，需要防风雨措施，并且可能需要更坚固的导管来保护线路免受环境因素的影响。
5.安装费用：
成本可能会增加，尤其是如果需要对电气系统进行重大升级。电工通常会收取安装电动汽车充电器的额外费用，而导管、保护罩和插座升级的额外费用可能会增加总费用。
6. 面向未来的考虑：
随着电动汽车技术的进步，一些房主可能希望为未来安装更高容量的充电器。虽然从长远来看是有益的，但这会增加前期成本和复杂性，因为它可能需要更大的线路、导管和面板。
尽管存在这些挑战，但与有执照的电工合作并精心规划安装可以帮助为家庭电动汽车充电创建方便、高效的充电设置。
结论
了解并遵守 NEC 对于安全安装电动汽车充电站至关重要。该规范对导管类型、接线方法、接地和保护的详细指导确保充电站不仅高效，而且对用户和周围环境都是安全的。通过遵循 NEC 要求和最佳实践，电气专业人员可以确保他们的电动汽车充电装置满足当今的需求，同时为未来的电动汽车做好准备。
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