전 세계적으로 전기 이동성으로의 전환이 가속화됨에 따라 관심은 개별 가정용 충전기에서 대규모 상업용 EV 충전 인프라로 이동하고 있습니다. 차량, 공공 주차장 및 쇼핑몰에 충전기를 배치하는 것은 간단한 주거용 설치보다 훨씬 복잡합니다. 이러한 환경에서는 강력할 뿐만 아니라 매우 안전하고 신뢰할 수 있으며 지능적인 전기 시스템이 필요합니다.
과제는 상당합니다. 몇 시간 동안 지속적으로 흐르는 고전류 부하, 고조파 왜곡 가능성, 혹독한 실외 조건에 대한 노출, 그리고 가장 중요한 것은 공공 및 운영자 안전에 대한 타협할 수 없는 요구 사항입니다. 부분적인 보호 접근 방식은 가동 중지 시간, 장비 고장 및 용납할 수 없는 안전 위험을 초래할 수 있습니다.
VIOX는 체계적인 다층 보호 아키텍처를 옹호합니다. 이 접근 방식은 그리드 연결에서 개별 충전 포트에 이르기까지 전기 체인의 모든 지점이 올바른 보호 장치로 강화되도록 보장합니다. 이 가이드는 에어 회로 차단기(ACB)를 통합하는 5계층 전략에 대해 자세히 설명합니다., 몰드 케이스 회로 차단기(MCCB), 과전류 보호 기능이 있는 누전 차단기(RCBO)를 사용하여 진정으로 강력한 EV 충전 생태계를 구축합니다.
1단계: 그리드 연결(주 유입 피더)
모든 상업용 충전소의 기초는 일반적으로 전용 변압기의 저전압 측에 있는 주 유입 피더입니다. 이것은 전체 사이트의 단일 공급 지점으로, 400A에서 2000A 이상의 상당한 전류를 처리합니다. 이 중요한 진입점을 보호하는 것은 협상의 여지가 없습니다.
핵심 구성 요소: 에어 회로 차단기(ACB)
주 회로 차단기의 역할은 전체 설치에 대한 주요 과전류 보호 및 높은 수준의 고장 차단을 제공하는 것입니다. 이 작업에는 에어 회로 차단기(ACB)가 업계 표준입니다. 주요 기능은 주요 단락 또는 지속적인 과부하 발생 시 전체 스테이션을 안전하게 분리하여 치명적인 고장을 방지하고 유틸리티 그리드를 보호하는 것입니다.
ACB는 높은 정격 전류(In)와 중요한 궁극 차단 용량(Icu)에 대해 지정되며, 대규모 EV 인프라의 경우 공급 변압기의 잠재적 단락 전류를 처리하기 위해 65kA ~ 100kA 범위에 있어야 합니다.
VIOX 인사이트: 충전소에 인출식 ACB가 필수적인 이유
가동 시간이 수익과 직접적으로 연결되는 상업 운영의 경우 유지 관리가 주요 과제가 될 수 있습니다. 여기서 고정식 ACB와 인출식 ACB 간의 선택이 중요해집니다. 고정식 ACB는 버스바에 직접 볼트로 고정되는 반면, 인출식 ACB는 슬라이딩 섀시에 장착됩니다.
이 설계를 통해 운영자는 주 패널보드의 전원을 차단하지 않고도 전체 차단기를 안전하게 빼내어 검사, 테스트 또는 교체할 수 있습니다. 24/7 충전소에서는 고장난 ACB를 몇 시간이 아닌 몇 분 안에 교체할 수 있어 시스템 가용성이 크게 향상됩니다. 자세한 내용은 다음 가이드를 참조하십시오. 고정식 대 인출식 ACB.
| 기능 | 고정형 ACB | 인출식 ACB | EV 스테이션에 대한 VIOX 권장 사항 |
|---|---|---|---|
| 유지 관리 | 전체 패널 종료가 필요합니다. | 패널이 작동 중인 동안 교체할 수 있습니다. | 인출식 |
| 가동 중지 시간 | 높음(시간). | 최소(분). | 인출식 |
| 초기 비용 | 낮음. | 높음. | 가동 시간 투자가 비용을 정당화합니다. |
| 안전 | 유지 관리 중 더 높은 위험. | 격리를 통한 향상된 안전. | 인출식 |
| 설치 공간 | 더 작음. | 섀시로 인해 더 큼. | 신뢰성을 위한 필요한 절충. |
2단계: 전력 분배(하위 분배 패널)
전력이 ACB를 통해 시설에 들어오면 다양한 충전 영역 또는 “섬”으로 분할하여 보내야 합니다. 하위 분배 패널은 4~8개의 충전기 그룹에 전원을 공급하는 이 목적을 수행합니다. 이 계층의 보호는 선택성에 매우 중요합니다. 단일 충전기 그룹의 고장으로 인해 주 ACB가 트립되어 전체 스테이션이 정전되지 않도록 합니다.
핵심 구성 요소: 몰드 케이스 회로 차단기(MCCB)
MCCB는 상업용 전력 분배의 주력 제품입니다. EV 충전 환경에서 각 충전기 그룹에 대한 피더 보호 역할을 합니다. IEC 60947-2를 준수하며 ACB보다 더 작은 프레임 내에서 과부하 및 단락에 대한 강력한 보호 기능을 제공합니다.
VIOX 인사이트: 전자 트립 장치(ETU)의 중요한 역할
기본 열 자기 MCCB를 사용할 수 있지만 상업용 EV 충전 부하는 더 많은 지능을 요구합니다. EV 충전기는 단순한 저항 부하가 아닙니다. 복잡한 시작 시퀀스 및 부하 프로필을 가질 수 있는 정교한 전력 전자 장치입니다.
이것이 VIOX가 전자 트립 장치(ETU)가 있는 MCCB를 강력히 권장하는 이유입니다. ETU는 마이크로프로세서를 사용하여 고도로 조정 가능하고 정확한 보호 설정(장시간, 단시간, 순간)을 제공합니다. 이를 통해 엔지니어는 다음을 수행할 수 있습니다.
- 과부하 보호 미세 조정 성가신 트립 없이 충전기의 연속 부하와 일치시킵니다.
- 단시간 지연 설정 업스트림 ACB 및 다운스트림 최종 회로 차단기와의 적절한 조정(선택성)을 달성합니다.
- 전력 품질 모니터링 더 쉬운 진단을 위해 고장 이벤트를 기록합니다.
이러한 차단기를 전력 분배 시스템에 올바르게 연결하는 것도 안전과 신뢰성에 매우 중요합니다. 자세한 내용은 다음 가이드를 참조하십시오. MCCB 선택 그리고 버스바 연결 보호.
| 충전기 전력(파일당) | 그룹당 충전기 수 | 총 그룹 부하(암페어) | 권장 VIOX MCCB 정격(암페어) |
|---|---|---|---|
| 7.4kW(1상) | 6 | ~192A | 250A 프레임, 200A로 설정 |
| 11kW(3상) | 4 | ~64A | 100A 프레임, 80A로 설정 |
| 22kW(3상) | 4 | ~128A | 160A 프레임, 140A로 설정 |
| 22kW(3상) | 8 | ~256A | 300A 프레임, 275A로 설정 |
참고: 크기 조정은 연속 부하 계수(예: NEC당 125%) 및 현지 코드 요구 사항을 고려해야 합니다.
3단계: 충전 파일 입력 (최종 회로 보호)
이는 인적 안전을 위한 가장 중요한 단계입니다. 최종 회로는 단일 EV 충전 포트에 직접 전원을 공급하며, 과전류 및 가장 중요한 생명을 위협하는 전기 누출로부터 완벽한 보호를 제공해야 합니다.
핵심 구성 요소: RCBO (과전류 보호 기능이 있는 누전 차단기)
RCBO는 소형 회로 차단기(MCB)의 과부하 및 단락 보호 기능과 누전 차단 장치(RCD)의 접지 누출 보호 기능을 하나의 컴팩트한 장치에 결합하므로 이 단계에 이상적인 장치입니다. 그러나 모든 RCD가 동일하게 만들어지는 것은 아니며 EV 충전의 경우, 유형 RCD의 유형이 가장 중요합니다.
VIOX 인사이트: B형 RCD 보호의 필수적인 필요성
전기 자동차의 온보드 충전기는 벽면의 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 배터리를 충전합니다. 차량 내부의 특정 결함 조건에서 이 프로세스는 부드러운 DC 누설 전류가 AC 회로로 다시 흐르게 할 수 있습니다.
이는 EV 충전기 및 태양광 인버터와 같은 전력 전자 장치에 고유한 위험입니다. 표준 A형 RCD, 는 일반적으로 주거 환경에서 발견되며 AC 및 맥동 DC 누출만 감지하도록 설계되었습니다. 그것은 완전히 맹인입니다 부드러운 DC 누설 전류에 대해. 더 나쁜 것은 6mA 이상의 DC 누설이 존재하면 A형 RCD의 자기 코어가 포화되어 보호하도록 설계된 AC 결함에 대해서도 트립할 수 없게 됩니다.
이것이 IEC 61851-1 및 기타 글로벌 표준에서 DC 잔류 전류에 대한 보호를 의무화하는 이유입니다. 이는 B형 RCD B형 RCD를 사용하여 달성됩니다 (또는 A형 RCD와 별도의 6mA DC 감지 장치가 있는 동등한 시스템). B형 RCD는 사인파 AC, 맥동 DC, 그리고 부드러운 DC 누설 전류를 감지하도록 특별히 설계되어 포괄적인 보호를 제공합니다.
상업용 EV 충전소에서 B형 보호 미만의 것을 사용하는 것은 심각한 규정 준수 및 안전 실패입니다. 이 중요한 주제에 대한 자세한 내용은 다음의 필수 가이드를 참조하십시오. EV 충전을 위한 RCCB 유형. 최종 회로에 대한 특정 크기 계산은 다음을 참조하십시오. 7kW-22kW 충전기 차단기 크기 조정 가이드.
| RCD 유형 | 사인파 AC 결함 | 맥동 DC 결함 | 부드러운 DC 결함 | EV 충전에 적합합니까? |
|---|---|---|---|---|
| AC 유형 | ✅ | ❌ | ❌ | 아니요. 안전하지 않습니다. |
| 유형 A | ✅ | ✅ | ❌ | 충전기에 통합된 6mA DC 보호 기능이 있는 경우에만 해당됩니다. |
| 유형 F | ✅ | ✅ | ❌ | 아니요. 고주파 보호 기능을 제공하지만 부드러운 DC는 제공하지 않습니다. |
| 유형 B | ✅ | ✅ | ✅ | 예. 가장 안전하고 규정을 준수하는 선택입니다. |
4단계: 제어 및 스위칭 (충전기 내부)
충전소 깊숙한 곳에는 매일 작업을 수행하는 구성 요소인 접촉기가 있습니다. 이 장치는 스테이션 컨트롤러(OCPP와 같은 프로토콜을 통해 통신)의 명령에 따라 차량에 대한 출력을 활성화 및 비활성화하는 고강도 스위치 역할을 합니다.
핵심 구성 요소: AC 접촉기 (모듈형 또는 산업용)
안전 장치인 회로 차단기와 달리 접촉기는 빈번한 작동 스위칭을 위해 설계되었습니다. 분주한 공공 충전소에서 단일 접촉기는 하루에 수십 번 또는 수백 번 작동할 수 있습니다.
VIOX 인사이트: 전기적 수명 및 무소음 작동 우선 순위 지정
주거용 주차장이나 사무실 건물과 같이 소음에 민감한 지역에 자주 설치되는 AC 레벨 2 충전소의 경우, 모듈형 접촉기 모듈형 접촉기가 더 나은 선택입니다. DIN 레일 장착용으로 설계되었으며 매우 컴팩트하고 조용하고 “험 없는” 작동을 위해 설계되었습니다. 윙윙거리거나 덜거덕거리는 접촉기, 를 다룬 적이 있다면 조용한 디자인의 가치를 이해할 것입니다.
가장 중요한 것은 이 애플리케이션의 경우 높은 전기적 수명. 을 가진 접촉기를 지정해야 합니다. 접촉기의 기계적 수명(부하 없이 열고 닫을 수 있는 횟수)은 항상 전기적 수명(정격 부하를 전환할 수 있는 횟수)보다 훨씬 높습니다. EV 충전기의 끊임없는 듀티 사이클의 경우 AC-1 활용 범주 등급이 높고 수십만 사이클의 입증된 전기적 내구성을 갖춘 접촉기가 장기적인 안정성에 필수적입니다. 모듈형 접촉기와 기존 접촉기의 장점을 비교하십시오. 설계를 위해 올바른 선택을 하십시오.
5단계: 과도 안전 (서지 보호)
EV 충전기와 차량 자체 내부의 정교한 전자 장치는 전압 서지에 매우 취약합니다. 이러한 과도 현상은 시설 근처의 낙뢰 또는 유틸리티 그리드의 스위칭 작업으로 인해 발생할 수 있습니다. 단일 강력한 서지는 제어 보드와 차량의 온보드 충전기(OBC)를 파괴하여 비용이 많이 드는 수리 및 불만족스러운 고객으로 이어질 수 있습니다.
핵심 구성 요소: 서지 보호 장치 (SPD)
SPD의 역할은 과도 과전압을 감지하고 민감한 장비에 도달하기 전에 유해한 서지 전류를 안전하게 접지로 전환하는 것입니다. 서지 보호에 대한 계층화된 접근 방식이 가장 효과적입니다.
VIOX 인사이트: 조정된 SPD 전략 (1+2형 및 2형)
- 메인 패널 (1단계): A 1+2형 SPD 메인 ACB 바로 뒤에 있는 메인 스위치보드에 설치해야 합니다. 1형 장치는 부분적인 낙뢰 전류를 처리할 수 있을 만큼 강력하여 첫 번째이자 가장 강력한 방어선을 제공합니다.
- 하위 배전 (2단계): A 유형 2 SPD 충전기 그룹에 전원을 공급하는 하위 배전 패널에 설치해야 합니다. 이 보조 SPD는 기본 SPD에서 통과하는 잔류 전압을 고정하고 내부적으로 생성된 서지로부터 보호합니다.
이 조정된 접근 방식은 전압이 최종 부하로 이동함에 따라 점진적으로 더 낮고 안전한 수준으로 고정되도록 보장합니다. 이는 AC 충전과 고전력 DC 급속 충전기 보호. 에 훨씬 더 중요한 요소입니다. 이러한 중요한 구성 요소의 소싱에 대한 전체 개요는 다음을 참조하십시오. 궁극적인 SPD 구매 가이드.
큰 그림: 상업용 대 주거용 보호
상업용 충전 허브의 전기적 요구 사항 및 안전 요구 사항은 단일 가정용 충전기보다 훨씬 큽니다. 이 표는 보호 철학의 주요 차이점을 요약합니다. 자세한 비교는 다음을 참조하십시오. 상업용 대 주거용 보호 가이드.
| 보호 측면 | 주거용 EV 충전기 | 상업용 EV 충전소 |
|---|---|---|
| 메인 차단기 | 100-200A 메인 패널 차단기 | 400A – 2000A+ 공기 회로 차단기 (ACB) |
| 피더 보호 | 해당 없음 (직접 회로) | 그룹용 배선용 차단기 (MCCB) |
| 최종 회로 | 32A-40A MCB 또는 RCBO | 포트당 32A-63A RCBO |
| 누전 보호 | A형 (충전기에 6mA DC 감지 기능이 있는 경우) 또는 B형 | B형 RCBO (필수) |
| 서지 보호 | 2형 (전체 주택) 권장 | 1+2형 (주 인입구) + 2형 (하위 패널) |
| 가동 시간 집중 | 편의 | 중요 업무 (수익 창출) |
| 유지 관리 | 반응형 (트립/고장) | 사전 예방형 (인출형 차단기, 모니터링) |
자주 묻는 질문(FAQ)
1. 상업용 EV 충전에 표준 MCB를 사용할 수 없는 이유는 무엇입니까?
표준 소형 회로 차단기(MCB)는 MCCB와 같은 조정 가능한 트립 설정이 없어 대규모 시스템에서 협조 및 선택성을 확보하기 어렵습니다. 더욱 중요한 것은 MCB는 누전 보호 기능을 제공하지 않아 전기차 충전 시 매우 중요한 안전 요구 사항을 충족하지 못한다는 것입니다. 최종 회로에는 RCBO가 최소한으로 필요합니다.
2. EV 충전기용 A형 및 B형 RCD의 실제 차이점은 무엇입니까?
A형 RCD는 EV 충전기가 야기하는 특정 위험인 평활 DC 누설 전류를 감지할 수 없습니다. 이로 인해 위험한 결함이 발생했을 때 장치가 트립되지 않을 수 있습니다. B형 RCD는 AC, 맥동 DC 및 평활 DC 누설을 감지하도록 설계되어 IEC 61851-1과 같은 안전 표준에서 요구하는 완전한 보호를 제공합니다.
3. 20개 충전기 상업 스테이션용 ACB의 크기를 어떻게 결정합니까?
주 ACB 용량 선정은 총 최대 수요 계산, 부등률 적용(상업 시설의 경우 모든 충전기가 동시에 사용될 수 있다고 가정하여 1.0일 수 있음), 미래 확장을 고려하는 것을 포함합니다. 22kW(32A) 충전기 20대가 있는 충전소의 경우 총 부하는 640A입니다. 부등률 0.8을 적용하면 512A가 될 수 있습니다. 다음으로 큰 표준 ACB 크기(예: 800A 프레임 ACB)를 선택하고 전자 트립 장치를 적절하게 설정합니다. 항상 자격을 갖춘 엔지니어와 상담하십시오.
4. 모든 충전 파일에 SPD가 필요합니까?
가장 효과적인 전략은 계층화된 방식입니다. 주 유입 서비스 입구에 메인 Type 1+2 SPD를 설치하여 1차 보호를 제공합니다. 2차 Type 2 SPD는 충전기 그룹에 전원을 공급하는 분전반에 배치해야 합니다. 서브 패널과의 거리가 짧은 경우(예: <10미터) 모든 충전 파일에 SPD를 설치하는 것은 일반적으로 필요하지 않으며 비용 효율적이지 않을 수 있습니다.
5. EV 충전 시 MCCB의 일반적인 차단 용량(kA 등급)은 얼마입니까?
이는 설치 지점에서의 예상 단락 전류(PSCC)에 따라 달라집니다. 대형 변압기로부터 전원을 공급받는 하위 분전반의 경우, PSCC가 상당히 클 수 있습니다. 이러한 애플리케이션에서 MCCB의 일반적인 차단 용량은 25kA에서 50kA 범위이며, 이는 고장 발생 시 안전하게 차단하고 고장을 방지하기 위함입니다.
결론: E-모빌리티를 위한 전기적 기반 구축
성공적인 상업용 EV 충전소는 충전기 조립품 그 이상입니다. 안전과 신뢰성이 그리드에 대한 최초 연결부터 설계된 응집력 있는 전기 생태계입니다. 지능형 트립 장치가 있는 올바르게 지정된 ACB, MCCB, 필수 B형 RCBO 및 조정된 서지 보호의 계층화된 아키텍처를 기반으로 구축된 강력한 전기 “신경계”는 높은 가동 시간, 수익성 및 무엇보다 안전한 충전 네트워크의 진정한 기반입니다.
개발자와 운영자는 이 5계층 보호 전략을 구현함으로써 단순히 전력을 공급하는 것을 넘어 미래의 e-모빌리티가 요구하는 신뢰와 안정성을 제공할 수 있습니다.
다음 상업용 충전소를 설계하고 계십니까? 프로젝트의 특정 요구 사항에 맞는 포괄적인 자재 명세서(BOM) 검토 및 선택 조언을 받으려면 VIOX 엔지니어링 팀에 문의하십시오.
