Villamosmérnökök és szerelők számára az elektromos jármű (EV) infrastruktúra gyors terjeszkedése egy speciális védelmi kihívást jelent: DC hibaáramok. A szokásos háztartási fogyasztókkal ellentétben az EV fedélzeti töltőinek (OBC) egyenirányító áramkörei hiba esetén sima DC szivárgó áramokat generálhatnak.
Ha nincsenek megfelelően leválasztva, ezek a DC áramok "megvakíthatják" a felsőbb szintű A típusú áramvédő kapcsolókat (RCD), ezáltal a teljes elektromos berendezést biztonságossá téve.
Ez a műszaki útmutató elemzi az általa meghatározott három megfelelő védelmi stratégiát IEC 60364-7-722 és IEC 61851-1: B típusú RCD, F típusú RCD (speciális feltételekkel) vagy az újabb “EV típusú” (RDC-DD) megközelítés használatával. Megvizsgáljuk a technikai különbségeket IEC 62423 és IEC 62955 a biztonság, a megfelelőség és a költséghatékonyság szempontjából optimális választás meghatározása érdekében.
A “Megvakító” Hatás: Miért Nem Elegendő az A Típus
Az EV védelem alapvető problémája a szabványos RCD-k érzékelő magjának mágneses telítettsége. Egy szabványos A típusú RCD (általában lakossági és kereskedelmi áramkörökben használt) toroid transzformátort használ, amelyet 50/60 Hz AC és lüktető DC áramra optimalizáltak.
Amikor sima DC áram (10%-nél kisebb hullámossággal rendelkező DC áram) áthalad ezen a toroidon, állandó mágneses fluxust hoz létre. Ha ez a DC szivárgás meghaladja a 6mA, értéket, eltolhatja a mágneses mag működési pontját a telítettségbe. A telítettség után a mag nem képes érzékelni az életveszélyes AC földzárlat által generált váltakozó mágneses teret. Az RCD “megvakul”, és nem old le, így a felhasználók védtelenek maradnak az áramütés ellen.
Ezért a nemzetközi szabványok előírják, hogy minden EV töltőpontot olyan eszközzel kell védeni, amely leválasztja a tápellátást DC hibaáram ≥ 6mA esetén.
A Versenyzők Meghatározása: B Típus vs. F Típus vs. EV Típus
1. B Típusú RCD (IEC 62423)
A A B típusú RCD a legrobusztusabb megoldás. Két érzékelő rendszert tartalmaz: egy szabványos fluxgate-et AC/lüktető DC áramhoz és egy külön nagyfrekvenciás elektronikus érzékelő áramkört a sima DC áramhoz.
- Képességek: Szinuszos AC, lüktető DC és sima DC maradékáramokat érzékel. Ezenkívül érzékeli az áramokat akár 1000 Hz-es frekvencián is (kritikus az inverterek kapcsolási frekvenciájának szivárgásának érzékeléséhez).
- Kioldási Küszöb: Általában 30mA AC és 60mA DC. (Megjegyzés: Bár a szabvány akár 2x IΔn-t is megenged a DC áramhoz, a VIOX B típusú megszakítók gyakran korábban oldanak le a fokozott biztonság érdekében).
- Alkalmazás: Szükséges háromfázisú töltőkhöz, ahol a DC szivárgás sima lehet, és olyan berendezésekhez, amelyek maximális üzemidőt és szelektivitást igényelnek.
2. F Típusú RCD (IEC 62423)
A F Típusú RCD egy továbbfejlesztett A típus. Jobb immunitást kínál a túlfeszültségből származó zavaró kioldásokkal szemben, és képes érzékelni a vegyes frekvenciájú (akár 1 kHz-es) maradékáramokat.
- Korlátozás: Lényeges, hogy, az F típus nem érzékeli a sima DC áramot.
- EV Alkalmazás: Önnek nem tud használjon önmagában F típusú RCD-t EV töltéshez. Ehhez párosítani kell egy RDC-DD (Maradék Egyenáram Érzékelő Eszköz) eszközzel, amely kezeli a 6mA DC érzékelést.
3. EV Típus / RDC-DD (IEC 62955)
Gyakran “EV típusúként” forgalmazzák, ez technikailag egy Maradék Egyenáram Érzékelő Eszköz (RDC-DD). Kifejezetten arra tervezték, hogy megakadályozza az A típusú felsőbb szintű RCD-k "megvakítását".
- Funkció: Figyeli az áramkört a sima DC szivárgás szempontjából.
- Küszöbérték: Szükséges, 6mA DC-nél kell kioldania.
- Szabványok: Szabályozza: IEC 62955.
- Változatok:
- RDC-MD (Felügyeleti Eszköz): Érzékeli a szivárgást, és jelzi az EV töltő kontaktorának, hogy nyisson. Ha a kontaktor érintkezői összehegednek, a védelem meghibásodik.
- RDC-PD (Védelmi Eszköz): Saját leválasztó mechanizmust tartalmaz (hasonlóan egy megszakítóhoz).
Ha mélyebben szeretné megérteni, hogyan illeszkednek ezek az eszközök a szélesebb körű kereskedelmi rendszerekbe, tekintse meg a következő útmutatónkat: Kereskedelmi EV Töltésvédelem.
Műszaki Összehasonlító Mátrix
A következő táblázat összefoglalja az egyes eszköztípusok érzékelési képességeit és szabványos megfelelőségét.
| Jellemző | A típusú RCD | F Típusú RCD | A B típusú RCD | RDC-DD (EV Típus) |
|---|---|---|---|---|
| Standard | IEC 61008 / 61009 | IEC 62423 | IEC 62423 | IEC 62955 |
| AC Maradékáram | ✅ | ✅ | ✅ | (A beépített A típustól függ) |
| Lüktető DC | ✅ | ✅ | ✅ | (A beépített A típustól függ) |
| Vegyes Frekvenciák (1kHz) | ❌ | ✅ | ✅ | ❌ |
| Sima DC érzékelés | ❌ | ❌ | ✅ (Igen) | ✅ (Igen) |
| DC Kioldási Küszöb | N/A | N/A | ≤ 60mA* | 6mA |
| Megakadályozza a vakságot? | Nem | Nem | Igen (Immunis) | Igen (leválasztással) |
| Költségek | Alacsony | Közepes | Magas | Közepes (Integrált) |
*Az IEC 62423 szabvány lehetővé teszi, hogy az egyenáramú kioldóáram a névleges váltakozó áramú maradékáram (IΔn) akár kétszerese is legyen. Egy 30 mA-es eszköz esetében ez 60 mA egyenáram. Azonban maga az eszköz úgy van tervezve, hogy elviselje ezt az egyenáramú szintet anélkül, hogy "megvakulna".
IEC 62955 vs. IEC 62423: Melyik szabvány alkalmazandó?
Az IEC 62423 szabványnak megfelelő eszköz (B típus) és az IEC 62955 szabványnak megfelelő eszköz (RDC-DD) közötti választás gyakran a töltő hardverétől és a telepítési környezettől függ.
1. forgatókönyv: Az “Integrált” megközelítés (IEC 62955)
Sok modern AC fali töltő (7kW – 22kW töltők) beépített 6mA DC érzékeléssel rendelkezik. Ez megfelel az RDC-DD IEC 62955 szabványnak.
- Követelmény: Telepítenie kell egy A típusú RCD áramvédőt a táblában a váltakozó áramú hibák kezelésére.
- Előnyök: Alacsonyabb alkatrészköltség a panelben.
- Hátrányok: Ha a töltő belső érzékelése meghibásodik, a felső oldali A típusú áramvédő veszélyben van a "megvakulás" szempontjából. A karbantartás a teljes töltő NYÁK cseréjét jelenti, nem pedig egy DIN-sínre szerelt alkatrészét.
2. forgatókönyv: A “Külső védelem” megközelítés (IEC 62423)
DIN-sínre szerelt A B típusú RCD (vagy B típusú RCBO) használata az elosztótáblában.
- Követelmény: Nincs szükség további RDC-DD-re a töltő belsejében. A B típusú áramvédő kezeli a váltakozó áramú, pulzáló egyenáramú és sima egyenáramú hibákat.
- Előnyök: Központosított karbantartás, nagyobb megbízhatóság, immunis a külső egyenáramú interferenciára, a hibatípus egyértelmű jelzése (a fejlett modelleken).
- Hátrányok: Magasabb kezdeti alkatrészköltség.
Kiválasztási döntési keretrendszer
Amikor egy projekthez védelmet határoz meg, kövesse ezt a logikát az IEC 60364-7-722 szabványnak való megfelelés biztosítása érdekében:
- Ellenőrizze a töltő adatlapját: Az EVSE (Electric Vehicle Supply Equipment - Elektromos Jármű Töltőberendezés) bejelent egy beépített, az IEC 62955 szabványnak megfelelő RDC-DD-t?
- IGEN: Használhat egy A típus (vagy F típusú) áramvédőt/áramvédő megszakítót a panelben.
- NEM: Önnek kötelező használjon egy B típus B típusú áramvédőt a panelben.
- Ellenőrizze a felső oldali szelektivitást:
- Ha B típusú áramvédőt telepít a töltőhöz, győződjön meg arról, hogy a A közmű fő áramvédő nem A típusú. A B típusú áramvédőn áthaladó egyenáramú hiba "megvakíthat" egy felső oldali A típusú áramvédőt. Ideális esetben az EV áramkör párhuzamosan legyen csatlakoztatva más áramkörökhöz, ne egy általános A típusú áramvédő után, RCCB, vagy a főkapcsolónak B típusúnak (ritka/drága) vagy nem áramvédősnek kell lennie (ha a TN-C-S/TN-S megengedi).
- Vegye figyelembe a kereskedelmi környezeteket:
- Kereskedelmi környezetben, ahol több töltő van, a kumulatív szivárgás (még a töltőnkénti 6 mA alatt is) problémás lehet. B típusú RCD-k A B típusú áramvédők előnyben részesítettek a tartósságuk miatt, és azért, hogy ne kelljen a belső töltőelektronika változó minőségére támaszkodni.
Költség vs. Biztonsági elemzés
| Alkatrész stratégia | Berendezés költsége | Telepítési munkadíj | Megbízhatóság | Karbantartás |
|---|---|---|---|---|
| A típusú áramvédő + 6mA RDC-DD (Beépített) | Alacsony | Standard | Az EVSE minőségétől függ | Összetett (Töltő javítás) |
| B típusú áramvédő (Külső) | Magas | Standard | Nagyon magas (Ipari minőségű) | Egyszerű (Megszakító csere) |
| F típusú áramvédő + RDC-DD | Közepes | Standard | Közepes | Komplex |
A nagy értékű eszközök és a kritikus infrastruktúra esetében a A B típusú RCD B típusú áramvédő továbbra is a mérnöki preferenciák közé tartozik, mivel független a töltő belső elektronikájától. A tömeges lakossági bevezetésekhez az A típusú + RDC-DD modell a gazdaságos szabvány.
GYIK
K: Használhatok AC típusú áramvédőt EV töltéshez?
A: Nem. Az AC típusú áramvédők az EV töltéshez a legtöbb joghatóságban (beleértve az IEC 60364-7-722 szabványt is) tiltottak, mert nem képesek érzékelni a pulzáló egyenáramot, ami gyakori az EV egyenirányító áramköreiben.
K: Ha van B típusú áramvédőm, szükségem van földelőszondára?
V: Az áramvédő típusa a szivárgásérzékelést határozza meg, nem a földelési elrendezéseket. Azonban PME (TN-C-S) táplálások esetén szükség lehet nyitott PEN érzékelő eszközre vagy földelőszondára, függetlenül attól, hogy B vagy A típusú áramvédőt használ.
K: Mi a különbség az RDC-MD és az RDC-PD között?
V: Mindkettőt az IEC 62955 határozza meg. Egy RDC-MD figyeli szivárgást és utasítja a kontaktort a nyitásra (olcsóbb, integrált). RDC-PD saját védelem (kapcsoló) mechanizmussal rendelkezik, ami biztonságosabbá teszi, ha a kontaktor összeheged.
K: Használhatok B típusú áramvédő kapcsolót (RCD) egy A típusú áramvédő kapcsoló után?
V: Általánosságban nem. Ideális esetben az áramvédő kapcsolókat koordinálni kell. Ha egyenáramú hiba lép fel, az mindkettőn átfolyik. A downstream B típus leold, de az egyenáram már megvakíthatta az upstream A típust, ami más áramkörök számára is használhatatlanná teszi. A legjobb gyakorlat az EV áramkör párhuzamos bekötése, vagy annak biztosítása, hogy az upstream eszköz is B típusú legyen (vagy időzített S típusú, ha az megfelelő a rendszer földeléséhez).
Ha többet szeretne megtudni a projektekhez megfelelő áramköri védelem kiválasztásáról, tekintse meg útmutatóinkat a következő témákban: Elektromos teljesítménycsökkentési tényezők és A megszakítók típusai.
