Wraz z przyspieszeniem globalnego przejścia na mobilność elektryczną, uwaga przenosi się z indywidualnych ładowarek domowych na infrastrukturę ładowania pojazdów elektrycznych na dużą skalę. Wdrażanie ładowarek dla flot, publicznych garaży parkingowych i centrów handlowych jest znacznie bardziej złożone niż prosta instalacja domowa. Te środowiska wymagają systemu elektrycznego, który jest nie tylko wydajny, ale wyjątkowo bezpieczny, niezawodny i inteligentny.
Wyzwania są znaczące: ciągłe obciążenia wysokoprądowe działające przez wiele godzin, potencjał zniekształceń harmonicznych, narażenie na trudne warunki zewnętrzne, a przede wszystkim bezkompromisowe wymagania dotyczące bezpieczeństwa publicznego i operatora. Fragmentaryczne podejście do ochrony to przepis na przestoje, awarie sprzętu i niedopuszczalne zagrożenia dla bezpieczeństwa.
W VIOX opowiadamy się za systematyczną, wielowarstwową architekturą ochrony. Takie podejście zapewnia, że każdy punkt w łańcuchu elektrycznym — od przyłącza sieciowego aż po pojedynczy port ładowania — jest wzmocniony odpowiednim urządzeniem zabezpieczającym. Ten przewodnik szczegółowo opisuje naszą pięciowarstwową strategię, integrującą wyłączniki powietrzne (ACB), Wyłączniki kompaktowe (MCCB), i wyłączniki różnicowoprądowe z zabezpieczeniem nadprądowym (RCBO), aby zbudować naprawdę solidny ekosystem ładowania pojazdów elektrycznych.
Warstwa 1: Przyłącze sieciowe (główny zasilacz)
Podstawą każdej komercyjnej stacji ładowania jest główny zasilacz, zazwyczaj po stronie niskiego napięcia dedykowanego transformatora. Jest to pojedynczy punkt zasilania dla całego obiektu, obsługujący znaczne prądy od 400A do ponad 2000A. Ochrona tego krytycznego punktu wejścia jest bezdyskusyjna.
Kluczowy komponent: Wyłącznik powietrzny (ACB)
Rolą głównego wyłącznika jest zapewnienie podstawowej ochrony nadprądowej i wysokiego poziomu przerywania zwarć dla całej instalacji. Do tego zadania wyłącznik powietrzny (ACB) jest standardem branżowym. Jego podstawową funkcją jest bezpieczne odłączenie całej stacji w przypadku poważnego zwarcia lub trwałego przeciążenia, zapobiegając katastrofalnej awarii i chroniąc sieć energetyczną.
Wyłączniki ACB są określane ze względu na ich wysoki prąd znamionowy (In) i, co najważniejsze, ich zdolność wyłączania zwarciowego (Icu), która w przypadku infrastruktury ładowania pojazdów elektrycznych na dużą skalę powinna wynosić od 65kA do 100kA, aby poradzić sobie z potencjalnym prądem zwarciowym z transformatora zasilającego.
VIOX Insight: Dlaczego wyłączniki ACB typu wysuwnego są niezbędne dla stacji ładowania
W przypadku działalności komercyjnej, gdzie czas sprawności jest bezpośrednio związany z przychodami, konserwacja może być poważnym wyzwaniem. W tym miejscu wybór między stałym a wysuwanym wyłącznikiem ACB staje się krytyczny. Podczas gdy stały wyłącznik ACB jest przykręcony bezpośrednio do szyn zbiorczych, wysuwany wyłącznik ACB jest zamontowany na przesuwnej obudowie.
Ta konstrukcja pozwala operatorowi bezpiecznie wysunąć, sprawdzić, przetestować lub wymienić cały wyłącznik bez odłączania zasilania głównej tablicy rozdzielczej. W całodobowym punkcie ładowania oznacza to, że uszkodzony wyłącznik ACB można wymienić w ciągu kilku minut, a nie godzin, co radykalnie poprawia dostępność systemu. Więcej szczegółów na ten temat można znaleźć w naszym kompletnym przewodniku na temat wyłączników ACB typu stałego i wysuwnego.
| Cecha | Wyłącznik ACB typu stałego | Wyłącznik ACB typu wysuwnego | Rekomendacja VIOX dla stacji ładowania pojazdów elektrycznych |
|---|---|---|---|
| Konserwacja | Wymaga całkowitego wyłączenia panelu. | Można go wymienić, gdy panel jest pod napięciem. | Typ wysuwny |
| Przestoje | Wysokie (godziny). | Minimalne (minuty). | Typ wysuwny |
| Koszt początkowy | Niższe. | Wyższe. | Inwestycja w czas sprawności uzasadnia koszty. |
| Bezpieczeństwo | Wyższe ryzyko podczas konserwacji. | Zwiększone bezpieczeństwo dzięki izolacji. | Typ wysuwny |
| Powierzchnia | Mniejsza. | Większa ze względu na obudowę. | Konieczny kompromis dla niezawodności. |
Warstwa 2: Dystrybucja energii (podrozdzielnica)
Po wejściu zasilania do obiektu przez wyłącznik ACB, musi ono zostać podzielone i wysłane do różnych stref ładowania lub “wysp”. Podrozdzielnica służy do tego celu, zasilając grupy od 4 do 8 ładowarek. Ochrona na tej warstwie ma kluczowe znaczenie dla selektywności — zapewniając, że awaria w jednej grupie ładowarek nie spowoduje zadziałania głównego wyłącznika ACB i wyłączenia zasilania całej stacji.
Kluczowy komponent: Wyłącznik kompaktowy (MCCB)
Wyłączniki MCCB są końmi roboczymi komercyjnej dystrybucji energii. W kontekście ładowania pojazdów elektrycznych służą jako zabezpieczenie zasilania dla każdej grupy ładowarek. Zgodne z normą IEC 60947-2, zapewniają solidną ochronę przed przeciążeniami i zwarciami w bardziej zwartej obudowie niż wyłącznik ACB.
VIOX Insight: Krytyczna rola elektronicznych wyzwalaczy (ETU)
Chociaż dostępne są podstawowe termomagnetyczne wyłączniki MCCB, komercyjne obciążenia ładowania pojazdów elektrycznych wymagają większej inteligencji. Ładowarki do pojazdów elektrycznych nie są prostymi obciążeniami rezystancyjnymi; są to zaawansowane urządzenia energoelektroniczne, które mogą mieć złożone sekwencje uruchamiania i profile obciążenia.
Dlatego VIOX zdecydowanie zaleca wyłączniki MCCB z elektronicznymi wyzwalaczami (ETU). ETU wykorzystuje mikroprocesor do oferowania wysoce regulowanych i precyzyjnych ustawień ochrony (długotrwałe, krótkotrwałe, natychmiastowe). Pozwala to inżynierom na:
- Precyzyjne dostrojenie ochrony przed przeciążeniem aby dopasować się do ciągłego obciążenia ładowarek bez niepotrzebnego wyzwalania.
- Ustawienie krótkich opóźnień aby osiągnąć właściwą koordynację (selektywność) z nadrzędnym wyłącznikiem ACB i podrzędnymi wyłącznikami końcowymi.
- Monitorowanie jakości energii i rejestrowanie zdarzeń awaryjnych w celu łatwiejszej diagnostyki.
Prawidłowe podłączenie tych wyłączników do systemu dystrybucji energii jest również najważniejsze dla bezpieczeństwa i niezawodności. Więcej informacji można znaleźć w naszych przewodnikach na temat wyboru wyłączników MCCB oraz ochrony połączeń szyn zbiorczych.
| Moc ładowarki (na słupek) | Liczba ładowarek na grupę | Całkowite obciążenie grupy (Ampery) | Zalecana wartość znamionowa wyłącznika MCCB VIOX (Ampery) |
|---|---|---|---|
| 7,4 kW (1-faz.) | 6 | ~192A | Rama 250A, ustawiona na 200A |
| 11 kW (3-faz.) | 4 | ~64A | Rama 100A, ustawiona na 80A |
| 22 kW (3-faz.) | 4 | ~128A | Rama 160A, ustawiona na 140A |
| 22 kW (3-faz.) | 8 | ~256A | Rama 300A, ustawiona na 275A |
Uwaga: Dobór musi uwzględniać współczynniki obciążenia ciągłego (np. 125% zgodnie z NEC) i lokalne wymagania kodeksowe.
Warstwa 3: Wejście ładowarki (Ochrona obwodu końcowego)
Jest to najważniejsza warstwa dla bezpieczeństwa personelu. Obwód końcowy zasila bezpośrednio pojedynczy port ładowania EV i musi zapewniać bezbłędną ochronę zarówno przed przeciążeniem, jak i, co najważniejsze, przed zagrażającym życiu upływem prądu.
Kluczowy komponent: RCBO (Wyłącznik różnicowoprądowy z zabezpieczeniem nadprądowym)
RCBO jest idealnym urządzeniem dla tej warstwy, ponieważ łączy w sobie ochronę przed przeciążeniem i zwarciem wyłącznika instalacyjnego (MCB) z ochroną przed upływem prądu urządzenia różnicowoprądowego (RCD) w jednym, kompaktowym urządzeniu. Jednak nie wszystkie RCD są sobie równe, a dla ładowania EV, typem typ RCD ma zasadnicze znaczenie.
VIOX Insight: Bezwzględna potrzeba ochrony RCD typu B
Ładowarka pokładowa pojazdu elektrycznego przekształca prąd przemienny (AC) z sieci w prąd stały (DC) w celu naładowania akumulatora. W pewnych warunkach awaryjnych w pojeździe proces ten może powodować przepływ gładkiego prądu upływowego DC z powrotem do obwodu AC.
Jest to ryzyko unikalne dla energoelektroniki, takiej jak ładowarki EV i falowniki solarne. Standardowy RCD typu A, powszechnie spotykany w budynkach mieszkalnych, jest przeznaczony do wykrywania tylko upływów AC i pulsujących DC. Jest on całkowicie ślepy na gładki prąd upływowy DC. Co gorsza, obecność ponad 6mA upływu DC może nasycić rdzeń magnetyczny RCD typu A, uniemożliwiając mu zadziałanie nawet w przypadku zwarć AC, przed którymi ma chronić.
Dlatego norma IEC 61851-1 i inne globalne standardy nakazują ochronę przed prądami resztkowymi DC. Osiąga się to za pomocą RCD typu B RCD typu B, oraz (lub równoważnego systemu z RCD typu A plus oddzielne urządzenie do wykrywania 6mA DC). RCD typu B jest specjalnie zaprojektowany do wykrywania sinusoidalnych prądów AC, pulsujących prądów DC,.
gładkich prądów upływowych DC, zapewniając kompleksową ochronę. Używanie czegokolwiek gorszego niż ochrona typu B w komercyjnej stacji ładowania EV jest poważnym naruszeniem zgodności i bezpieczeństwa. Aby dogłębnie zapoznać się z tym kluczowym tematem, przeczytaj nasz niezbędny przewodnik na temat. typów RCCB do ładowania EV . Aby uzyskać szczegółowe obliczenia wymiarowania obwodu końcowego, zapoznaj się z naszym.
| Typ RCD | Rysunek 3: Architektura ochrony VIOX 5-warstwowa. Zwróć uwagę na hierarchię od głównego wyłącznika ACB (Warstwa 1) do poszczególnych RCBO typu B (Warstwa 3) i SPD w punkcie ładowania. | Sinusoidalne zwarcie AC | Pulsujące zwarcie DC | Gładkie zwarcie DC |
|---|---|---|---|---|
| Typ AC | ✅ | ❌ | ❌ | Odpowiednie do ładowania EV?. |
| Typ A | ✅ | ✅ | ❌ | Nie. Niebezpieczne. |
| Typ F | ✅ | ✅ | ❌ | Tylko jeśli ładowarka ma zintegrowaną ochronę 6mA DC. |
| Typ B | ✅ | ✅ | ✅ | Nie. Oferuje ochronę wysokoczęstotliwościową, ale nie gładkie DC. |
Tak. Najbezpieczniejszy i najbardziej zgodny wybór.
Warstwa 4: Sterowanie i przełączanie (Wewnątrz ładowarki).
Głęboko wewnątrz stacji ładowania znajduje się komponent, który wykonuje codzienną pracę: stycznik. Urządzenie to działa jak wytrzymały przełącznik, włączając i wyłączając zasilanie do pojazdu na polecenie sterownika stacji (który komunikuje się za pomocą protokołów takich jak OCPP).
Kluczowy komponent: Stycznik AC (Modułowy lub Przemysłowy).
W przeciwieństwie do wyłącznika, który jest urządzeniem zabezpieczającym, stycznik jest przeznaczony do częstego, operacyjnego przełączania. W ruchliwej publicznej stacji ładowania pojedynczy stycznik może działać dziesiątki, a nawet setki razy dziennie.
VIOX Insight: Priorytetowe traktowanie żywotności elektrycznej i cichej pracy, styczniki modułowe W przypadku stacji ładowania AC Level 2, które są często instalowane w miejscach wrażliwych na hałas, takich jak garaże parkingowe w budynkach mieszkalnych lub biurowych, są lepszym wyborem. Są one przeznaczone do montażu na szynie DIN, są niezwykle kompaktowe i zaprojektowane do cichej pracy, bez "buczenia". Jeśli kiedykolwiek miałeś do czynienia z, buczącym lub brzęczącym stycznikiem.
, rozumiesz wartość cichej konstrukcji. Co najważniejsze, w tym zastosowaniu należy określić stycznik o wysokiej. żywotności elektrycznej . Żywotność mechaniczna stycznika (ile razy może się otworzyć i zamknąć bez obciążenia) jest zawsze znacznie wyższa niż jego żywotność elektryczna (ile razy może przełączyć swoje obciążenie znamionowe). W przypadku nieustannego cyklu pracy ładowarki EV, stycznik o wysokiej kategorii użytkowania AC-1 i udowodnionej wytrzymałości elektrycznej wynoszącej setki tysięcy cykli jest niezbędny dla długoterminowej niezawodności. Porównaj zalety styczników modułowych i tradycyjnych.
, aby dokonać właściwego wyboru dla swojego projektu.
Warstwa 5: Bezpieczeństwo przed stanami przejściowymi (Ochrona przeciwprzepięciowa).
Zaawansowana elektronika wewnątrz ładowarki EV i samego pojazdu jest bardzo podatna na przepięcia. Te stany przejściowe mogą być spowodowane uderzeniami piorunów w pobliżu obiektu lub operacjami łączeniowymi w sieci energetycznej. Pojedyncze silne przepięcie może zniszczyć płyty sterujące i ładowarkę pokładową (OBC) samochodu, prowadząc do kosztownych napraw i niezadowolonych klientów.
Kluczowy komponent: Ogranicznik przepięć (SPD).
Zadaniem SPD jest wykrycie przepięcia i bezpieczne skierowanie szkodliwego prądu udarowego do ziemi, zanim dotrze on do wrażliwego sprzętu. Najskuteczniejsze jest warstwowe podejście do ochrony przeciwprzepięciowej.
- VIOX Insight: Skoordynowana strategia SPD (Typ 1+2 i Typ 2) A Ogranicznik przepięć Typu 1+2 Panel główny (Warstwa 1):.
- powinien być zainstalowany w głównej rozdzielnicy, zaraz za głównym wyłącznikiem ACB. Urządzenie typu 1 jest wystarczająco wytrzymałe, aby poradzić sobie z częściowymi prądami piorunowymi, zapewniając pierwszą i najpotężniejszą linię obrony. A SPD typu 2 Podrozdzielnica (Warstwa 2):.
powinna być zainstalowana w podrozdzielnicach zasilających grupy ładowarek. Ten wtórny SPD ogranicza wszelkie resztkowe napięcie przepuszczone przez pierwotny SPD i chroni przed przepięciami generowanymi wewnętrznie. To skoordynowane podejście zapewnia, że napięcie jest ograniczane do stopniowo niższych, bezpieczniejszych poziomów, gdy przesuwa się w kierunku obciążenia końcowego. Jest to kluczowy element zarówno dla ładowania AC, jak i jeszcze bardziej dla. ochrony szybkich ładowarek DC dużej mocy . Aby uzyskać pełny przegląd pozyskiwania tych krytycznych komponentów, zapoznaj się z naszym.
Rysunek 4: RCBO typu B zamontowany na szynie DIN. Zwróć uwagę na specyfikację '30mA AC + 6mA DC', wskazującą na kompleksową ochronę przed prądami upływowymi AC i DC.
Ogólny obraz: Ochrona komercyjna a mieszkaniowa Wymagania elektryczne i wymagania bezpieczeństwa komercyjnego centrum ładowania są o rząd wielkości większe niż w przypadku pojedynczej ładowarki domowej. Ta tabela podsumowuje kluczowe różnice w filozofii ochrony. Aby uzyskać bardziej szczegółowe porównanie, zobacz nasz.
| przewodnik po ochronie komercyjnej i mieszkaniowej | Aspekt ochrony | Ładowarka EV w domu |
|---|---|---|
| Wyłącznik główny | Komercyjna stacja ładowania EV | Wyłącznik panelu głównego 100-200A |
| Ochrona podajnika | N/A (obwód bezpośredni) | Wyłączniki kompaktowe (MCCB) dla grup |
| Obwód końcowy | MCB lub RCBO 32A-40A | RCBO 32A-63A na port |
| Ochrona przed upływem prądu | Typ A (jeśli ładowarka ma detekcję prądu stałego 6mA) lub Typ B | RCBO Typ B (obowiązkowy) |
| Ochrona przeciwprzepięciowa | Zalecany Typ 2 (cały dom) | Typ 1+2 (główne zasilanie) + Typ 2 (panele podrzędne) |
| Skupienie na ciągłości działania | Wygoda | Krytyczne dla misji (generujące przychód) |
| Konserwacja | Reaktywne (wyłączenie/awaria) | Proaktywne (wyłączniki wysuwne, monitorowanie) |
Często zadawane pytania (FAQ)
1. Dlaczego nie mogę po prostu użyć standardowych wyłączników MCB do komercyjnego ładowania EV?
Standardowe miniaturowe wyłączniki nadprądowe (MCB) nie posiadają regulowanych nastaw wyzwalania, jak to ma miejsce w przypadku MCCB, co utrudnia koordynację i selektywność w dużym systemie. Co ważniejsze, MCB nie zapewnia ochrony przed upływem prądu do ziemi, co jest krytycznym wymogiem bezpieczeństwa dla ładowania pojazdów elektrycznych. RCBO jest minimum dla obwodu końcowego.
2. Jaka jest rzeczywista różnica między wyłącznikiem RCD Typu A i Typu B dla ładowarki EV?
Wyłącznik RCD typu A nie jest w stanie wykryć gładkiego prądu upływowego DC, co stanowi specyficzne ryzyko związane z ładowarkami EV. Może to prowadzić do sytuacji, w której urządzenie nie zadziała w przypadku wystąpienia niebezpiecznego zwarcia. Wyłącznik RCD typu B jest zaprojektowany do wykrywania prądu przemiennego AC, pulsującego prądu stałego DC oraz gładkiego prądu upływowego DC, zapewniając pełną ochronę, zgodnie z wymogami norm bezpieczeństwa, takich jak IEC 61851-1.
3. Jak dobrać wyłącznik ACB dla komercyjnej stacji ładowania z 20 ładowarkami?
Dobór głównego wyłącznika ACB obejmuje obliczenie całkowitego maksymalnego zapotrzebowania, zastosowanie współczynnika różnorodności (który może wynosić 1,0 dla stacji komercyjnych, zakładając, że wszystkie ładowarki mogą być używane jednocześnie) oraz uwzględnienie przyszłej rozbudowy. Dla stacji z dwudziestoma ładowarkami o mocy 22 kW (32 A) całkowite obciążenie wynosi 640 A. Współczynnik różnorodności 0,8 może dać 512 A. Należy wybrać następny standardowy rozmiar ACB, na przykład ACB o ramie 800 A, i odpowiednio ustawić elektroniczny wyzwalacz. Zawsze należy skonsultować się z wykwalifikowanym inżynierem.
4. Czy potrzebuję ograniczników przepięć (SPD) na każdym stanowisku ładowania?
Najskuteczniejszą strategią jest podejście warstwowe. Podstawową ochronę zapewnia ogranicznik przepięć typu 1+2 zainstalowany na wejściu zasilania. Dodatkowe ograniczniki przepięć typu 2 powinny być umieszczone w rozdzielnicach zasilających grupy ładowarek. Umieszczanie ogranicznika przepięć w każdej pojedynczej ładowarce zasadniczo nie jest konieczne, jeśli odległość od podrozdzielnicy jest krótka (np. <10 metrów) i może być nieopłacalne.
5. Jaka jest typowa zdolność wyłączania (kA) dla wyłączników MCCB w ładowaniu EV?
To zależy od spodziewanego prądu zwarciowego (PSCC) w miejscu instalacji. W przypadku paneli rozdzielczych zasilanych z dużego transformatora, PSCC może być znaczny. Typowe zdolności wyłączania dla wyłączników MCCB w tej aplikacji wahają się od 25kA do 50kA, aby zapewnić, że mogą bezpiecznie przerwać zwarcie bez uszkodzenia.
Wniosek: Budowanie Elektrycznego Kręgosłupa dla E-Mobilności
Udana komercyjna stacja ładowania EV to więcej niż tylko zespół ładowarek. To spójny ekosystem elektryczny, w którym bezpieczeństwo i niezawodność są projektowane od pierwszego podłączenia do sieci. Solidny elektryczny “układ nerwowy” — zbudowany na warstwowej architekturze prawidłowo dobranych wyłączników ACB, MCCB z inteligentnymi wyzwalaczami, obowiązkowych RCBO Typu B i skoordynowanej ochronie przeciwprzepięciowej — jest prawdziwym fundamentem sieci ładowania o wysokiej dostępności, rentowności i, przede wszystkim, bezpieczeństwie.
Wdrażając tę pięciowarstwową strategię ochrony, deweloperzy i operatorzy mogą wyjść poza zwykłe dostarczanie energii i zapewnić pewność i niezawodność, których wymaga przyszłość e-mobilności.
Projektujesz swoją następną komercyjną stację ładowania? Skontaktuj się z zespołem inżynierów VIOX, aby uzyskać kompleksowy przegląd zestawienia materiałów (BOM) i porady dotyczące doboru, dostosowane do konkretnych potrzeb Twojego projektu.
