شحن المركبات الكهربائية في القطاع السكني مقابل التجاري: الطاقة، والحماية، والبنية التحتية

الشحن السكني مقابل التجاري هو لا نفس التمييز بين الشحن بـ AC و DC. تستخدم معظم التركيبات السكنية معدات تزويد المركبات الكهربائية (EVSE) التي تعمل بـ AC. قد تستخدم المواقع العامة شواحن وجهة تعمل بـ AC، أو شواحن DC عالية القدرة، أو كليهما.

التجاري والعام ليسا مترادفين تماماً. يمكن أن يكون مستودع الأسطول الخاص تجارياً دون وصول عام، بينما قد تكون نقطة الشحن على الرصيف متاحة للجمهور. في هذا الدليل، تمثل أعمدة AC العامة و DC العامة أنماط البنية التحتية متعددة المستخدمين التي يتم مواجهتها بشكل شائع في المشاريع التجارية والمتاحة للجمهور؛ ويظل نموذج الوصول الفعلي مدخلاً منفصلاً للتصميم.

تسلسل التصميم الصحيح هو:

1. تحديد ما إذا كانت المركبة تستقبل AC أو DC.
2. تصنيف الموقع حسب الوصول، والاستخدام، وعدد المنافذ، والتوافر، واحتياجات التوسع.
3. تحقق من سعة التغذية، وتيار القصر المتوقع، والتأريض، ووظائف EVSE المعتمدة، وقواعد التركيب المحلية، وتعليمات الشركة المصنعة.

ملصق الموقع مثل المنزل, مكان العملأو عام لا يحدد قاطع الدائرة، أو جهاز التيار المتبقي، أو جهاز الحماية من زيادة التيار، أو الموصل، أو الفاصل.

شحن AC السكني مقابل شحن AC العام مقابل شحن DC العام

سؤال التصميم	تيار متردد سكني	شحن AC تجاري/عام	شحن DC سريع تجاري/عام
الطاقة الموصلة إلى المركبة	AC؛ يقوم الشاحن الموجود على متن المركبة بتحويله إلى DC	AC؛ يقوم الشاحن الموجود على متن المركبة بتحويله إلى DC	DC؛ يتم التحويل في معدات الشحن الخارجية
السياق النموذجي	ممر خاص، أو مرآب، أو مساحة سكنية مخصصة	مكان العمل، أو الفندق، أو متاجر التجزئة، أو الأسطول، أو موقف السيارات، أو الشحن على جانب الطريق	ممر الطريق السريع، أو مستودع الأسطول، أو مركز الشحن، أو موقع التردد السريع
دورة التشغيل	عادةً ما يكون منزلاً واحداً مع وقت توقف متوقع	مستخدمون متعددون، وساعات تشغيل أطول، وإشغال متغير	طاقة عالية، وجلسات أقصر، وواجب تشغيل متطلب للمعدات
تحدي التوزيع الرئيسي	الخدمة المتاحة والطلب السكني	الطلب المجمع، وعدد المخارج، والتنوع، والوصول، والتوسع	سعة المرافق، وأداء المحولات ومفاتيح التبديل، وفقد التحويل، والتبريد، ووقت التشغيل
حدود الحماية	دائرة نهائية مخصصة بالإضافة إلى وظائف EVSE المعتمدة	حماية لكل نقطة توصيل منسقة مع نظام توزيع الشحن	حماية AC في المنبع منسقة مع بنية AC/DC الداخلية المعتمدة للشاحن
متطلبات الإدارة	قد تكون الجدولة أو إدارة الطاقة المنزلية كافية	قد يتطلب الأمر التخصيص الديناميكي، والتفويض، والقياس، والمراقبة عن بُعد	تُعد مشاركة الطاقة، والتحكم في الطلب، ومراقبة وقت التشغيل، والصيانة المخطط لها أموراً جوهرية
حزمة الأدلة	حساب الأحمال، وتصميم الدائرة النهائية، وتعليمات EVSE، والشهادة/الإدراج، والموافقة المحلية	دراسة أحمال الموقع، وجدول المخارج، ووثائق EVSE، وخطط الاتصالات والصيانة	دراسة المرافق، والمخطط أحادي الخط، ودراسات الأعطال والتنسيق، وشهادة الشاحن، والتشغيل التجريبي، وخطة الخدمة

يصنف هذا الجدول المهمة الهندسية؛ وهو ليس جدولاً لاختيار الأجهزة. يمكن أن يتطلب مشروعان في نفس العمود موصلات، وقواطع دائرة، وحماية من التيار المتبقي، وحماية من زيادة التيار، ومعدات توزيع مختلفة.

لماذا لا يحدد نوع الموقع وحده البنية الهندسية للنظام الكهربائي

يمكن لشاحن سكني ونقطة شحن AC عامة أن يتشاركا في نفس مسار الطاقة العام: حيث يزود الموقع تياراً متردداً AC ويقوم الشاحن الموجود على متن المركبة بتحويله إلى تيار مستمر DC للبطارية. ومع ذلك، يمكن أن تختلف مهام استخدامهما وبنيتهما التحتية بشكل كبير.

قد يحتاج موقع شحن AC عام إلى تفويض المستخدم، وقياس الإيرادات، واتصالات الشبكة، وإعادة الضبط عن بُعد، وتخصيص الأحمال، والوصول الموثق للصيانة. بينما قد لا تحتاج نقطة شحن سكنية واحدة إلى أي من هذه الوظائف، إلا أنها لا تزال تتطلب دائرة نهائية مصممة بشكل صحيح واستراتيجية للتيار المتبقي متوافقة مع EVSE.

يخلق شحن DC العام حدوداً مختلفة للمعدات. يقوم الشاحن بإجراء التحويل خارج المركبة وقد يحتوي على وحدات طاقة، وتبريد، وتبديل، ومراقبة العزل، وعناصر تحكم في المخرج، ووظائف حماية DC ضمن هيكله المعتمد. يجب على مصمم الموقع تنسيق نظام AC في المنبع مع تلك المعدات بدلاً من توسيع نطاق دائرة صندوق شحن AC الجداري.

بالنسبة لعائلات الموصلات، وأنماط الشحن، والمصطلحات الأساسية، استخدم أنواع شواحن السيارات الكهربائية الدليل كمرجع توجيهي. هذه الصفحة مخصصة لمقارنة البنية التحتية، وليس لتصنيف الموصلات.

شحن AC السكني: ابدأ بالسعة المتاحة

في تركيبات AC السكنية النموذجية، يتحكم جهاز EVSE الثابت في توصيل المركبة بينما يقوم الشاحن الموجود على متنها بتحويل AC إلى DC. يتم تزويد EVSE عادةً من دائرة نهائية مخصصة في لوحة التوزيع السكنية.

يبدأ التصميم من المسكن، وليس من الطاقة الرئيسية للشاحن. تحقق من:

• سعة الخدمة ولوحة التوزيع؛;
• الطلب الأقصى الحالي وأي طريقة معتمدة للتحكم في الطلب؛;
• تيار الدخل الأقصى لمعدات تزويد المركبات الكهربائية (EVSE) ومتطلبات المنبع المحددة من قبل الشركة المصنعة؛;
• سعة حمل الموصل، وطريقة التركيب، والتجميع، والظروف المحيطة، وهبوط الجهد، وحدود طرف التوصيل؛;
• تيار القصر الكهربائي المتوقع وقدرة القطع لجهاز الحماية؛;
• ترتيب التأريض وظروف فصل الأعطال؛;
• وظائف الحماية المتكاملة في معدات تزويد المركبات الكهربائية (EVSE) وأي حماية خارجية مطلوبة بموجب القواعد المعتمدة؛;
• تشغيل وسلوك الفشل لإدارة الحمل الثابتة أو الديناميكية.

يمكن للشحن المجدول نقل الطلب إلى وقت آخر، ولكن المؤقت وحده لا يثبت وجود سعة إمداد كافية. إذا كان نظام إدارة الطاقة يتحكم في تيار الشحن، فيجب توثيق نقطة القياس الخاصة به، والحد القابل للتنفيذ، وسلوك الاستجابة، وحالة فقدان الاتصال، واختبار التشغيل.

حسابات قاطع الدائرة التفصيلية بقدرة 7 kW و 22 kW تندرج ضمن دليل تحجيم قاطع دائرة شاحن المركبات الكهربائية. لا تقم بنسخ حجم قاطع الدائرة من تركيب آخر دون التحقق من التغذية الفعلية، والموصل، والظروف المحيطة، ومستوى القصر الكهربائي، وتعليمات EVSE، والكود المحلي.

شحن AC العام: صمم الدوائر النهائية والنظام الكلي

تحتفظ محطات الشحن العامة AC بمسار الطاقة من AC إلى الشاحن المدمج، لكن طبيعة عمل الموقع تختلف. فقد يتم توصيل عدة مركبات في وقت واحد، وتكون ساعات التشغيل أطول، وقد يخدم نظام توزيع واحد العديد من نقاط الشحن.

لذلك يحتوي المشروع على مستويين تصميميين مترابطين:

1. نقطة التوصيل الفردية: الحماية من التيار الزائد للدائرة النهائية، واستراتيجية التيار المتبقي، ووظائف العزل والتبديل، ومسار الكابل، ومتطلبات EVSE.
2. نظام توزيع الشحن: سعة المغذي وقضبان التوزيع، والطلب المتنوع، ومستوى القصر الكهربائي، والانتقائية، والقياس، والاتصالات، والتعرض البيئي، والصيانة، والتوسع.

قد تقوم إدارة الأحمال بتوزيع سعة ثابتة للموقع بين المركبات المتصلة. وهي لا تلغي تصنيفات الدائرة النهائية أو تسمح بحدوث حالة حمل زائد غير موثقة. يجب تحديد الحد الأقصى لتخصيص الموقع، والحد الأدنى والأقصى لتخصيص الشاحن، وسلوك النظام عند فقدان الاتصال، والتحكم اليدوي، والطريقة المستخدمة للتحقق من الحد أثناء التشغيل التجريبي.

تحتاج مواقع AC العامة أيضاً إلى استراتيجية للتعامل مع الأعطال التشغيلية. في حال تعطل الشبكة أو وحدة التحكم، يجب أن توضح المواصفات ما إذا كان الشحن سيتوقف، أو يستمر عند حد آمن موثق، أو يدخل في حالة أخرى معتمدة من الشركة المصنعة.

شحن DC العام: التنسيق مع بنية الشاحن المعتمدة

يعمل الشحن السريع DC على نقل عملية تحويل AC إلى DC إلى خارج المركبة. قد يجمع الشاحن بين وظائف التقويم، وتحويل الطاقة، والتحكم في مخرج DC، والتبريد، والمراقبة، والاتصالات، ووظائف الحماية في كابينة أو نظام طاقة معياري.

تشمل مدخلات المشروع النموذجية ما يلي:

• خدمة المرافق وسعة المحول؛;
• حسابات تيار القصر الكهربائي للوحة الرئيسية والمغذيات؛;
• تصنيفات قصر كهربائي لمفاتيح التبديل والتنسيق الموثق؛;
• بيانات الحد الأقصى لدخل الشاحن، ومعامل القدرة، والكفاءة، والتوافقيات، وبيانات الأعطال؛;
• الحدود الحرارية للمغذي والكابل؛;
• متطلبات تبريد وحدة الطاقة وكابل الشحن؛;
• حدود التحكم في الطوارئ والعزل والصيانة المحددة من قبل الشركة المصنعة؛;
• إجراءات التشغيل، والوصول للتشخيص، وقطع الغيار، ودعم الخدمة المؤهل.

تحدد الشركة المصنعة للشاحن بنية الحماية والتحكم الداخلية المعتمدة للتيار المستمر DC. يظل مصمم الموقع مسؤولاً عن إمداد التيار المتردد AC في المنبع، والتبديل والحماية الخارجية، وبيئة التركيب، والتنسيق المطلوب بموجب تعليمات المعدات والقواعد المحلية.

يجب أن تستمر المشاريع التجارية الكبيرة مع بنية حماية شحن المركبات الكهربائية التجارية الدليل، الذي يحدد مهام ACB و MCCB و MCB/RCBO و RCD/RDC-DD و SPD والعزل والتحكم عبر تسلسل التوزيع.

كيف تتغير حدود الحماية

يجب تحديد الحماية بناءً على الوظيفة والأدلة، وليس بافتراض أن كل مشروع سكني يستخدم نوعاً واحداً من الأجهزة وأن كل مشروع عام يستخدم نوعاً آخر.

الحماية من الحمل الزائد والقصر الكهربائي

يجب أن يتناسب جهاز الحماية مع الموصل، والحمل المعلن، وطريقة التركيب، وتيار العطل المحتمل، والتنسيق المطلوب، وتعليمات EVSE. لا تحدد عائلة الجهاز وحدها مدى الملاءمة. قد يستخدم مشروع ما MCB أو RCBO في دائرة نهائية؛ بينما قد يتطلب مشروع آخر MCCB أو تجميعة مختلفة بسبب التيار، أو مستوى العطل، أو القابلية للضبط، أو الانتقائية، أو بنية التوزيع.

الكشف عن التيار المتبقي والتيار المتبقي المستمر DC

يمكن أن يؤدي الشحن بالتيار المتردد AC إلى حالات تيار متبقي تؤثر على استراتيجية الحماية. يعتمد الجهاز الخارجي جزئياً على وظائف الحماية المدمجة في EVSE.

IEC 62955:2018 يغطي أجهزة الكشف عن التيار المستمر المتبقي (RDC-DDs) لمحطات الشحن بالتيار المتردد AC من النمط 3 المتصلة بشكل دائم ضمن نطاق الجهد والتيار والتردد المحدد لها. لا يفرض هذا نوعاً واحداً من RCD الخارجي لكل تركيب. تحقق من وثائق EVSE، ونظام التأريض، وقواعد التركيب المعتمدة، والتنسيق بين الكشف عن التيار المستمر المدمج وحماية التيار المتبقي في المنبع.

استخدم دليل اختيار RCD لشاحن المركبات الكهربائية للحصول على تفاصيل القرار بشأن النوع A، والنوع F، والنوع B، وRDC-DD. يجب على أفراد التشغيل اتباع الإجراءات المعتمدة وتعليمات المعدات الدقيقة بدلاً من استنتاج طريقة اختبار من عبارة “6 mA DC”؛ راجع القسم المنفصل دليل التحقق من RDC-DD.

العزل، والتبديل، والتحكم في حالات الطوارئ

تعتمد وسائل العزل المطلوبة، والتبديل الوظيفي، والتحكم في حالات الطوارئ على البنية الهندسية، وتصميم المعدات، والموقع، وفئة الاستخدام، والقواعد المعتمدة محلياً. إن كلمة عام لا تحدد موقعاً عالمياً للفصل الخارجي.

يجب أن يحدد المخطط أحادي الخط الوسيلة التي تعزل كل نقطة توصيل، ومغذي، وقسم توزيع، ووحدة طاقة الشاحن حيثما ينطبق ذلك. تحقق من تكوين الأقطاب، وتصنيف AC أو DC، وحالة القفل، وإمكانية الوصول، وحدود الصيانة المحددة من قبل الشركة المصنعة.

حماية من زيادة التيار الكهربائي

يعتمد الحماية من زيادة التيار على ترتيب إمداد التركيبات، وسياق الحماية من الصواعق، والتعرض، وقدرة تحمل المعدات، ومراحل SPD الأولية، وتوجيه الكابلات، والقواعد المعتمدة. لا يتم تعيين نوع Type 1 أو Type 2 من SPD للشاحن لمجرد كونه سكنياً أو عاماً.

إن دليل الحماية من زيادة التيار لشاحن EV يغطي نوع SPD، والموضع، والتنسيق، والحماية الاحتياطية، وتوجيه الموصلات، ومراقبة الحالة دون الاعتماد على قاعدة تعسفية لمسافة الكابل.

إدارة الأحمال

إدارة الأحمال هي وظيفة تصميمية، وليست مجرد ميزة برمجية:

• التيار المتردد AC السكني: الحفاظ على إجمالي الطلب للمسكن ضمن حد الخدمة المعتمد.
• التيار المتردد AC العام: تخصيص سعة الموقع بين عدة نقاط توصيل مع الحفاظ على حدود الدائرة الموثقة.
• التيار المستمر DC العام: تنسيق أجهزة الشحن عالية القدرة، ووحدات الطاقة، والتخزين، والأحمال الكبيرة الأخرى مقابل قيود المرافق أو المحولات.

توثيق نقطة القياس، وزمن الاستجابة، وحدود التخصيص، وحالة فقدان الاتصال، والتجاوز اليدوي، وأدلة التشغيل. حدد ما إذا كان النظام يُستخدم فقط للتحسين أو يشكل جزءاً من طريقة التحكم في السعة المعتمدة.

خريطة المعايير والقبول

شهادة المعدات لا تعتمد التركيب بالكامل. تنطبق المعايير على مستويات مختلفة من المشروع.

مستوى المشروع	مرجع موجه نحو معايير IEC	مرجع أمريكي شمالي
تركيب دائرة تزويد طاقة المركبات الكهربائية (EV)	IEC 60364-7-722:2018 بالإضافة إلى قواعد التمديدات المعتمدة وطنياً	الكود الكهربائي المعتمد، وأحكام شحن المركبات الكهربائية (EV) السارية، ومتطلبات السلطة المختصة
معدات تزويد المركبات الكهربائية (EVSE) الموصلة العامة	IEC 61851-1:2017, ، بما في ذلك التصحيح المنشور لعام 2023	UL 2594 لمعدات تزويد المركبات الكهربائية (EVSE) ضمن نطاقها
معدات الشحن بالتيار المستمر (DC)	أجزاء IEC 61851 القابلة للتطبيق على المعدات ونظام الشحن	UL 2202
نظام حماية الأفراد	قواعد التركيب بالإضافة إلى وظائف المعدات المعتمدة والمصرح بها	سلسلة UL 2231 ضمن نظام EVSE المعمول به
كشف التيار المتبقي DC للوضع 3	معيار IEC 62955 ضمن نطاقه المحدد	تحقق من نظام EVSE المدرج ومتطلبات الكود المعتمدة

نظرة عامة على البنية التحتية لشحن المركبات الكهربائية من UL Solutions تحدد الأدوار المميزة لكل من UL 2594 و UL 2202 وسلسلة UL 2231. يجب التأكد من الإصدارات المعمول بها، والانحرافات الوطنية، وإدراج المعدات أو اعتمادها، وتعليمات التركيب، ومسار القبول المحلي الخاص بنطاق اختصاص المشروع.

قائمة التحقق من مواصفات المشروع

قبل اختيار قواطع الدائرة، أو RCDs، أو مفاتيح الفصل، أو SPDs، اجمع هذه المعلومات:

مجموعة الدخل	معلومات المشروع المطلوبة
مسار الطاقة	تيار AC أو DC الموصل للمركبة؛ حدود التحويل داخل المركبة أو خارجها
طبيعة الموقع	سكن خاص، سكن مشترك، مكان عمل، وجهة عامة، أسطول، مستودع، أو مركز شحن سريع
التغذية	الجهد، الأطوار، التردد، ترتيب التأريض، القدرة المتاحة، وتيار القصر الكهربائي المتوقع
EVSE	أقصى تيار دخل، أوضاع التشغيل، الحماية المدمجة، بيانات القصر الكهربائي، الشهادات/القوائم، وتعليمات الشركة المصنعة
الاستخدام	عدد نقاط التوصيل، التزامن المتوقع، زمن التوقف، هدف التوافر، وخطة التوسع
الموصلات	المواد، والمسار، وطريقة التركيب، وسعة التيار، والتجميع، والظروف المحيطة، وهبوط الجهد، وحدود طرف التوصيل
الحماية	متطلبات التيار الزائد، والتيار المتبقي، والعزل، والاندفاع الكهربائي، والتحكم في الطوارئ، والتنسيق
عناصر التحكم	طريقة إدارة الحمل، ونقطة القياس، والحد القابل للتنفيذ، وحالة فقدان الاتصال، واختبار التشغيل
البيئة	التعرض الداخلي/الخارجي، ودرجة الحرارة، والماء، والغبار، والتآكل، والصدمات، وسهولة الوصول، ومساحة الصيانة
الأدلة	القواعد المعتمدة، وقرارات السلطة، والشهادات، والتعليمات، والمخطط أحادي الخط، والحسابات، والإعدادات، وسجلات الاختبار

إذا كانت هذه المدخلات غير مكتملة، فإن اختيار جهاز حماية بناءً على طاقة الشاحن أو نوع الموقع فقط يعد سابقاً لأوانه.

إعداد مقترح الحماية

للحصول على مقترح VIOX على مستوى الطراز، يرجى تقديم جهد التغذية والأطوار، وترتيب التأريض، وبيانات دخل EVSE، وجدول نقطة التوصيل، وتيار القصر المحتمل المحسوب، ومعلومات الموصل، وطريقة إدارة الحمل، والسوق المستهدف، ومفهوم المخطط أحادي الخط، ووثائق الاعتماد المطلوبة. اعتماداً على المهام المحسوبة، قد يتم توجيه المشروع إلى VIOX مركبات MCBs, مركبات MCCBs, منظمات RCBOsأو وثائق الخدمة الخاصة.

لا يغني مقترح المورد عن حسابات مصمم المشروع، أو تعليمات الشركة المصنعة لـ EVSE، أو أدلة تنسيق الأجهزة المختبرة، أو موافقة السلطة المختصة. للمراجعة الموثقة، يرجى التواصل مع [email protected] مع حزمة مدخلات المشروع المذكورة أعلاه.

المصادر التقنية

• IEC 60364-7-722:2018 — التركيبات الكهربائية ذات الجهد المنخفض: إمدادات الطاقة للمركبات الكهربائية
• IEC 61851-1:2017 — نظام الشحن التوصيلي للمركبات الكهربائية: المتطلبات العامة
• IEC 61851-1:2017/COR1:2023 — تصويب 1
• IEC 62955:2018 — جهاز RDC-DD لشحن المركبات الكهربائية بالنمط Mode 3
• UL Solutions — خدمات البنية التحتية لشحن المركبات الكهربائية
• مركز بيانات الوقود البديل التابع لوزارة الطاقة الأمريكية — شحن المركبات الكهربائية في المنزل
• وكالة حماية البيئة الأمريكية — أساسيات شحن المركبات الكهربائية القابلة للشحن

يجب ألا يقوم بتصميم وتركيب واختبار وصيانة الأنظمة الكهربائية لشحن المركبات الكهربائية إلا الموظفون المؤهلون. يجب أن يتبع اختيار المعدات النهائي وتركيبها القواعد المعتمدة محلياً، ومتطلبات السلطات المختصة، وحسابات المشروع، وتعليمات الشركة المصنعة الحالية.