2024-05-24
ElektromobilnośćElektrykaOchrona przed porażeniemOchrona przed przepięciamiOgranicznik przepięćPrawo i przepisyProjektowanieWyłączniki nadprądowe

Zabezpieczenia do stacji ładowania pojazdów elektrycznych

Spis treści

Otoczenie prawne

Zgodnie z decyzją parlamentu UE, w 2035 roku mają zostać wyprodukowane ostatnie auta spalinowe. W związku z tym przez najbliższe 13 lat będziemy obserwować dynamiczny rozwój elektromobilności, w tym towarzyszącej i wspierającej ją infrastruktury. Bardzo istotne jest aby pod presją czasu nie iść na kompromis w zakresie bezpieczeństwa, zwłaszcza w kontekście infrastruktury ładowania pojazdów elektrycznych. Dostępne raporty dotyczące pożarów pojazdów elektrycznych wyraźnie wskazują na opłakane skutki zaniechań w tym obszarze.

Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra energii w sprawie wymagań technicznych dla stacji ładowania i punktów ładowania stanowiących element infrastruktury ładowania drogowego transportu publicznego, wymagane jest zabezpieczenie stacji ładowania co najmniej poniższymi urządzeniami:

·       Wyłącznikiem głównym odcinającym zasilanie wszystkich obwodów urządzenia

·       Wyłącznikiem różnicowoprądowym w przypadku zasilania z sieci prądu przemiennego

·       Zabezpieczeniem nadmiarowoprądowym

Ponadto punkty ładowania i stacje ładowania jako elementy instalacji elektrycznej podlegają ogólnym przepisom – prawu budowlanemu czy rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych jakim powinny podlegać budynki i ich usytuowanie. Oznacza to, że dobrane zabezpieczenia powinny spełniać wymogi zasady selektywności jak też ochrony przed skutkami wyładowań atmosferycznych i przepięć.

Wyłącznik główny

W przypadku stacji ładowania prądem zmiennym AC, zazwyczaj wyłącznikiem głównym jest zabezpieczenie nadmiarowoprądowe, które wówczas realizuje funkcje ochronne oraz pełni rolę rozłącznika. Wadą tego rozwiązania jest to iż znajduje się ono w rozdzielnicy zasilającej stację ładowania, co uniemożliwia nagłe zatrzymanie awaryjne urządzenia w przypadku awarii lub wypadku. Nie zawsze rozdzielnica zasilająca musi być w bliskiej odległości od stacji ładowania. Dlatego ciekawym rozwiązaniem może być przycisk bezpieczeństwa montowany natynkowo, który można zamocować obok stacji AC. W przypadku ładowarek prądem stałym DC, producenci takich urządzeń montują przyciski zatrzymania awaryjnego na obudowie stacji, w przypadku ładowarek AC nie jest to często spotykanym rozwiązaniem.

Przycisk awaryjny M22-PV/KC02/IY produkcji EATON

Wyłącznik różnicowoprądowy

Zgodnie z PN-HD 60364-4-41 wyłącznik RCD o czułości ≤ 30mA może pełnić rolę ochrony uzupełniającej oraz wespół z wyłącznikiem nadprądowym pełnić rolę samoczynnego wyłączenia zasilania. Zgodnie z normą IEC 61581 podstawowym rozwiązaniem są wyłączniki różnicowoprądowe typu A. To urządzenia reagujące na prąd różnicowy przemienny oraz pulsujący ze składową stałą DC nie przekraczającą wartości 6mA. Z racji spodziewanego odkształconego przebiegu prądu różnicowego, stosowanie wyłączników typu AC byłoby błędem – pojawienie się tętnienia DC prowadziłoby do namagnesowania się rdzenia takiego wyłącznika i mogło prowadzić do niezadziałania w odpowiednim czasie lub przy odpowiednio wyższej wartości prądu różnicowego.

Wyłącznik różnicowoprądowy typu A serii HNC produkcji EATON

Bardzo ważne jest również uwzględnienie normy EN 61140, która zawiera wymóg stosowania urządzeń różnicowoprądowych typu B, w przypadku gdy istnieje możliwość wystąpienia doziemień DC ≤ 6 mA lub prądów o wyższych harmonicznych. Ze względu na znaczną liczbę elementów elektronicznych i przekształtników w stacjach, możliwość wystąpienia prądu różnicowego DC jest bardzo wysoka. Projektując wyłącznik różnicowoprądowy warto sięgnąć do dokumentacji stacji, ponieważ często producenci umieszczają wewnątrz urządzenie RCMU (z ang. residual current monitoring unit) którego zadaniem jest pomiar wartości prądu różnicowego i odcięcie zasilania w momencie przekroczenia wartości progowych, zwykle 6mA DC. Oznacza to, że zaprojektowanie wyłącznika RCD typu A jest wystarczające. Jeśli urządzenia RCMU nie ma, wtedy zalecane jest stosowanie urządzeń typu B, przykładowo: FRCdM-40/4/003-G/B. 

Eaton proponuje serię cyfrowych wyłączników różnicowoprądowych FRCdM z optyczną i zdalną sygnalizacją wartości prąd różnicowego. Aparaty te dostępne w typach B, B+ i BfQ opierają się na elektromechanicznym wyłączniku z dodatkowym optycznym wyświetlaczem LED na czole aparatu i wbudowanym styku sygnalizacyjnym, bezpotencjałowym. Dzięki temu taki wyłącznik w odróżnieniu od aparatów elektronicznych jest niezależny od napięcia sieci dodatkowo oferując możliwość lokalnego i zdalnego informowania o przekroczeniu wartości progowej przez prąd różnicowy

Optyczna sygnalizacja realizowana jest za pomocą diod LED. Zielony kolor oznacza prąd różnicowy lub upływu nie przekraczający 30% I∆n, żółty oznacza przekroczenie 30% I∆n, zwiera się też wtedy styk bezpotencjałowy. Czerwony kolor oznacza przekroczenie 50% I∆n i w konsekwencji rychłe wyzwolenie aparatu. Informację o zwarciu styku bezpotencjałowego można przykładowo wysłać do sterownika PLC aby poinformować służby serwisowe lub utrzymania ruchu o potencjalnej usterce.

Wyłącznik różnicowoprądowy serii FRCDM produkcji EATON - zasada działania optycznej i zdalnej sygnalizacji

Jeśli prąd upływu chwilowo przekroczy wartość progową, to po chwili styk i optyczna sygnalizacja wrócą do wartości domyślnych. Dodatkowym atutem wyłączników cyfrowych FRCdM od EATON rokroczny wymóg testowania aparatu przyciskiem „TEST” na obudowie aparatu. Częstsze czasookresy mogą być uciążliwe zwłaszcza przy zarządzaniu dużą ilością stacji w układzie rozproszonym.

Zabezpieczenie nadmiarowoprądowe

Stacje ładowania wraz z przewodami powinny zostać zabezpieczone przed przeciążeniem i zwarciem. Zabezpieczenie powinno zostać dobrane m.in. pod względem mocy stacji ładowania i z zachowaniem zasad selektywności względem zabezpieczenia poprzedzającego. Przykładowo dla stacji ładowania AC o mocy 22kW, zwykle producenci stacji zalecają stosowanie zabezpieczenia nadmiarowoprądowego o charakterystyce zwarciowej B, prąd ciągłym In 32A i wykonaniu 3-biegunowym.

W przypadku gdy stacja ma regulowaną moc, zarówno przekroje przewodów jak i zabezpieczenie powinno uwzględniać te warunki pracy. Samo zabezpieczenie od EATON np. wyłącznik nadprądowy HN-B32/3 można doposażyć w styk ZP-NHK celem monitorowania zdalnego stanu pracy aparatu i w przypadku wyzwolenia – jego przyczyny. Dołożenie zaś wyzwalacza wzrostowego lub zanikowego pozwoli na zdalne odłączenie zasilania, np. w połączeniu z natablicowym lub natynkowym przyciskiem bezpieczeństwa.

Ochrona przed przepięciami

Stacja ładowania bez względu na miejsce montażu narażona jest na skutki wpływu prądu piorunowego. Dobór ogranicznika powinien zostać oparty na strefowej koncepcji ochrony LPZ oraz analizie ryzyka zgodnie z EN 62305-2.

Ogranicznik przepięć typu T2 SPCT2-280/4 produkcji EATON

Jeśli stacja jest zasilana z podrozdzielnicy, należy sprawdzić czy i jaki ogranicznik znajduje się w rozdzielnicy poprzedzającej. W przypadku gdy poprzedzające zabezpieczenie jest typu T1+T2, to w przypadku gdy długość przewodów między rozdzielnicą główną a podrozdzielnicą wynosi powyżej 10m bieżących, należy ponowić klasę T2 montując ogranicznik klasy T2 w podrozdzielnicy zasilającej stację łądowania. Same ograniczniki przepięć powinny być ze sobą skoordynowane. Istotne jest też stosowanie odpowiednich rozwiązań do ochrony elektroniki wewnątrz stacji. Ograniczniki przepięć które proponuje EATON mają wymienne wkłady, optyczną sygnalizację, możliwość dobudowy styku celem zdalnego monitorowania stanu wkładów i posiadają dopuszczenie austriackiej organizacji OVE.

Bibliografia:

  • Rozporządzenie Ministra Energii z dnia 26 czerwca 2019 r. w sprawie wymagań technicznych dla stacji ładowania i punktów ładowania stanowiących element infrastruktury ładowania drogowego transportu publicznego
  • PN-EN 62305-2 Ochrona odgromowa — Część 2: Zarządzanie ryzykiem
  • PN-EN 62305-3 Ochrona odgromowa — Część 3: Uszkodzenia fizyczne obiektów i zagrożenie życia
  • PN-HD 60364-4-41 Instalacje elektryczne niskiego napięcia — Część 4-41: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa — Ochrona przed porażeniem elektrycznym
  • PN-EN 61140:2016-07 Ochrona przed porażeniem prądem elektrycznym — Wspólne aspekty instalacji i urządzeń
  • Katalog aparaty i osprzęt elektryczny niskiego napięcia, Eaton 2022
  • www.eaton.pl dostęp 01.12.2022
  • www.eaton.pl/strefainstalatora dostęp 01.12.2022
Facebook
Twitter
LinkedIn

Jeden komentarz do “Zabezpieczenia do stacji ładowania pojazdów elektrycznych

  • Kolejny świetny artykuł. Na pewno można przedstawić klientowi. Jeszcze pytanie już zresztą zadane na ŁNN wyzwalacz wzrostowy czy zanikowy i czy zabezpieczać ? 🙂

    Odpowiedz

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *