Guia de proteção de carregamento comercial de VE

Nesta página

Um local comercial de carregamento de VE precisa não de ACBs, MCCBs, RCBOs, RCDs, SPDs, contatores e seccionadoras empilhados em uma sequência universal. Cada dispositivo tem uma função diferente. A arquitetura deve ser selecionada a partir da capacidade de fornecimento, carga de carregamento diversificada, corrente de curto-circuito prospectiva, condutor e método de instalação, esquema de aterramento, seletividade necessária, projeto do EVSE, risco de surto, meta de continuidade de serviço e código local.

Em um pequeno local de carregamento AC, um quadro de distribuição principal existente pode alimentar circuitos individuais de pontos de carga através de MCBs ou RCBOs. Um hub de carregamento maior pode justificar um quadro de distribuição dedicado com um disjuntor de entrada MCCB e proteção de saída coordenada. Um ACB torna-se relevante apenas onde o serviço ou a função de distribuição principal, o tamanho da carcaça, o nível de falha, as funções de proteção, a manutenibilidade e o projeto do quadro de distribuição o justifiquem. Carregadores rápidos DC seguem a arquitetura certificada do carregador e as instruções do fabricante; eles não podem ser projetados escalando um circuito de wallbox AC.

Arquitetura de proteção em resumo

Nível	Questão de projeto	Dispositivos que podem realizar a função	O que o dispositivo não comprova
Serviço / quadro principal	Como o fornecimento do local é comutado e protegido na carga calculada e no nível de falta?	Disjuntor principal existente, MCCB ou ACB, dependendo da instalação	Que um ACB é necessário apenas porque o carregamento é comercial
Quadro de distribuição de carregamento	Como o quadro dedicado é isolado e seu barramento/alimentador é protegido?	Seccionadora, MCCB, MCB, fusível, medição, controle	Que uma classificação nominal é adequada para todos os locais
Alimentador do carregador	Como o cabo e o alimentador do carregador são protegidos contra sobrecarga e curto-circuito?	MCCB, MCB, fusível ou dispositivo especificado pelo fabricante	Proteção contra corrente residual, a menos que essa função esteja explicitamente incluída
Ponto de conexão AC individual	Como as funções de sobrecorrente e corrente residual são providas para essa tomada/conector?	MCB mais RCD, ou RCBO, com a solução de corrente residual DC necessária	Que qualquer RCBO Tipo A isolado seja adequado para todo EVSE
Corrente DC residual	O EVSE inclui detecção de corrente residual DC em conformidade, ou é necessária uma solução externa?	RCD Tipo B, ou RCD Tipo A/F com RDC-DD apropriado, sujeito às normas locais e às instruções do EVSE	Que um RDC-DD substitui o RCD que o acompanha
Sobretensão transitória	Onde a proteção contra surtos é necessária e como os estágios são coordenados?	Arranjos de SPD Tipo 1, Tipo 2 ou combinados, conforme determinado pela instalação	Que um SPD ao lado do carregador protege todos os caminhos de energia/dados
Comutação funcional	Como o carregamento será habilitado, reduzido, interrompido remotamente ou intertravado?	Controles de EVSE, contator, bobina de disparo, bobina de mínima tensão, sistema de gerenciamento de energia	Proteção contra curto-circuito, sobrecarga ou corrente residual, a menos que fornecida separadamente
Seccionamento local	Como o equipamento pode ser isolado com segurança para manutenção e procedimentos de emergência?	Chave seccionadora bloqueável ou meio de isolamento definido pelo fabricante	Permissão para trabalhar com o sistema energizado ou contornar procedimentos de bloqueio/etiquetagem (lockout/tagout)

O fabricante do dispositivo de proteção, o fabricante do EVSE, o montador do quadro de distribuição e o projetista devem concordar com os limites. Um símbolo rotulado como “RCBO” ou “MCCB” em um desenho conceitual não estabelece classificações, coordenação ou conformidade.

Comece pelas entradas, não pela carcaça do disjuntor

Antes de selecionar um ACB, MCCB, MCB, RCBO, RCD ou SPD, colete as seguintes informações:

tensão de alimentação, fases, frequência, esquema de aterramento, capacidade do transformador/serviço e restrições da concessionária;
demanda máxima existente, potência de carregamento, diversidade de carregamento ou estratégia de gerenciamento de carga, fator de potência, eficiência, harmônicos e expansão futura;
corrente de curto-circuito prospectiva no serviço, no quadro de carregamento e nos terminais do ponto de carga;
comprimento do alimentador, material e seção do condutor, método de instalação, agrupamento, temperatura ambiente, queda de tensão admissível e limites de terminação;
topologia do EVSE, número de conectores, corrente máxima por ponto de conexão, funções de proteção incorporadas, dispositivo a montante especificado pelo fabricante e certificação/homologação;
tempo de atividade necessário, perda aceitável de múltiplos carregadores após uma falha, metas de seletividade, acesso para manutenção, monitoramento remoto e estratégia de peças sobressalentes;
exposição a descargas atmosféricas, tipo de alimentação, SPDs a montante, roteamento de cabos, interfaces de dados/comunicação e normas locais de sobretensão;
código de instalação aplicável, normas de equipamentos, requisitos das autoridades e as edições adotadas na jurisdição do projeto.

Estas entradas determinam a arquitetura. O guia de proteção de VE comercial versus residencial explica por que a escala, a diversidade, o acesso público, o tempo de atividade e a estrutura do quadro de distribuição alteram a tarefa de projeto comercial.

Para que serve cada dispositivo de proteção

ACB: função de distribuição principal, não um padrão para locais comerciais

Um disjuntor aberto (ACB) pode ser apropriado em um quadro de distribuição principal de alta corrente onde sua tensão/corrente operacional nominal, capacidade de interrupção, capacidade de fechamento, corrente suportável de curta duração, funções da unidade de disparo, ajustes de seletividade, comunicações e manutenibilidade atendam à função calculada. Ele pode servir como entrada de serviço ou de distribuição principal em uma instalação de grande porte.

Um ACB não é exigido automaticamente pela contagem de carregadores, pela palavra “comercial” ou por um limite de corrente genérico. Muitos locais comerciais são adequadamente atendidos por um dispositivo principal existente ou por um MCCB. Uma construção extraível pode melhorar a estratégia de isolamento e manutenção planejada, mas não autoriza a remoção, inserção ou substituição enquanto energizado. Os procedimentos do fabricante do quadro de distribuição e as regras de segurança elétrica do local regem esse trabalho.

MCCB: proteção de entrada ou derivação de quadro onde sua faixa e ajustabilidade se adequam

Os MCCBs protegem comumente entradas de quadros de carregamento, sub-redes e alimentadores de carregadores maiores. Dependendo do produto exato, eles podem fornecer funções ajustáveis de longa duração, curta duração, instantânea e de falta à terra. Essas funções, suas faixas de ajuste e qualquer capacidade de comunicação são específicas do modelo.

Selecione um MCCB apenas após verificar a corrente de carga, a capacidade do condutor, a redução de potência por temperatura ambiente, a corrente de falta presumida, a capacidade de interrupção necessária, a coordenação com dispositivos a montante/a jusante e os limites do fabricante do equipamento. O tamanho da carcaça não é o mesmo que a corrente nominal de disparo selecionada.

MCB ou RCBO: proteção contra sobrecorrente em circuitos finais com diferentes coberturas funcionais

Um MCB fornece proteção contra sobrecorrente. Um RCBO combina proteção contra sobrecorrente e corrente residual dentro do escopo e das características do dispositivo específico. Qualquer um dos arranjos pode ser usado em um ponto de carga AC individual quando satisfizer as instruções do EVSE, as regras de instalação e a estratégia de corrente residual.

Um RCBO pode reduzir o espaço no quadro e fazer com que uma falta afete apenas um circuito em vez de um grupo compartilhado, mas “RCBO” por si só é incompleto. O projetista deve especificar a corrente nominal, a curva de disparo, a capacidade de curto-circuito, a corrente residual de operação, o tipo de corrente residual, o arranjo de polos e neutro, a dependência de tensão e a compatibilidade com o quadro. Cálculos detalhados de 7 kW e 22 kW pertencem ao Guia de dimensionamento de disjuntores para carregadores de VE.

RCD e RDC-DD: separe a função de proteção contra choque AC da detecção de DC

A norma IEC 60364-7-722 cobre circuitos destinados a fornecer energia a veículos elétricos e circuitos destinados a fornecer energia de volta a partir de veículos. Para carregamento AC modo 3, a solução de corrente residual depende fortemente do que o EVSE incorpora.

A norma IEC 62955 aplica-se a dispositivos de detecção de corrente residual contínua (RDC-DDs) para estações de carregamento AC modo 3 conectadas permanentemente dentro do escopo dessa norma. Um RDC-DD detecta a condição relevante de corrente residual DC suave e inicia a desconexão através de seu arranjo definido; ele não é, por si só, o RCD fornecendo a função completa de proteção contra corrente residual.

Um arranjo comumente documentado orientado pela IEC para cada ponto de conexão AC é:

um RCD Tipo B com a corrente residual de operação nominal necessária; ou
um RCD Tipo A ou Tipo F com um RDC-DD apropriado, quando permitido pelas normas adotadas e suportado pela documentação do fabricante do EVSE.

Não selecione um RCBO Tipo A isoladamente até que a detecção de 6 mA DC incorporada ao EVSE e sua conformidade tenham sido verificadas. Por outro lado, não especifique automaticamente um dispositivo Tipo B externo se a arquitetura do EVSE certificada e a norma local suportarem outro arranjo. A decisão completa pertence ao guia de seleção de RCD para carregadores de VE, enquanto o limite de comissionamento é abordado no guia de teste de proteção contra fuga de 6 mA DC.

SPD: a proteção é baseada em risco e coordenada em toda a instalação

Carregadores comerciais contêm eletrônica de potência, controles, comunicações e interfaces de rede que podem ser vulneráveis a sobretensões transitórias. O tipo e o posicionamento do SPD necessários dependem do sistema de proteção contra descargas atmosféricas do edifício, arranjo de alimentação, avaliação de risco, norma adotada, proteção a montante, comprimento e roteamento de cabos, níveis de suportabilidade e instruções do fabricante do carregador.

Um SPD na origem pode precisar de coordenação com outro estágio próximo a um quadro de carregamento remoto ou carregador. A decisão não pode ser reduzida a uma regra de distância universal, e a proteção do circuito de potência não protege automaticamente interfaces Ethernet, de sinalização ou outras interfaces condutoras. Utilize o guia de proteção contra surtos para carregadores de VE para tipo de SPD, coordenação, proteção de retaguarda, roteamento de condutores e monitoramento de status.

Contator, bobina de abertura, bobina de mínima tensão e gerenciamento de energia: controle não é proteção por si só

Locais comerciais frequentemente precisam de habilitação/desabilitação de carregamento, limitação de demanda, desligamento de emergência, controle remoto ou intertravamento. Um contator ou bobina de disparo pode atuar quando comandado pelo EVSE, sistema de gerenciamento de energia, estratégia de incêndio ou relé de proteção. Sua categoria de utilização, corrente nominal, durabilidade, alimentação da bobina/controle, estado de falha e coordenação devem corresponder à aplicação.

Estes componentes não substituem inerentemente um dispositivo de proteção contra sobrecorrente, RCD, seccionador ou função de segurança certificada do EVSE. Trate o “disparo remoto” como um resultado de controle cuja fonte, alimentação de energia, comportamento em caso de falha, procedimento de rearme e verificação devem ser documentados.

Três padrões de arquitetura para carregamento de VE comercial

Padrão 1: Local de carregamento AC de pequeno porte

Uma loja, escritório ou local de hospitalidade que adicione alguns carregadores AC pode utilizar a capacidade ociosa em um quadro de distribuição existente. Cada ponto de conexão ainda necessita da solução de sobrecorrente e corrente residual exigida pelo EVSE e pelas normas adotadas. Um quadro local dedicado pode ser preferível quando as rotas de cabos, gerenciamento de carga, medição, seccionamento, expansão ou seletividade não puderem ser tratados adequadamente no quadro existente.

Decisão típica: dispositivo principal existente → circuito de distribuição de carregamento, se necessário → MCB individual mais RCD ou RCBO → EVSE incorporando ou pareado com a solução de corrente residual DC correta.

Padrão 2: Hub de carregamento AC de maior porte

Um estacionamento com muitos conectores AC geralmente necessita de um quadro de distribuição de carregamento dedicado, cálculo de carga diversificada, gerenciamento dinâmico de carga, segregação de circuitos de saída, medição, comunicações e proteção coordenada. Um MCCB pode servir como dispositivo de entrada do quadro ou dispositivo de proteção do sub-ramal. Os pontos de conexão individuais devem ser organizados de modo que uma falha no carregador não desconecte desnecessariamente um grande grupo.

Decisão típica: proteção de serviço/distribuição principal → entrada do quadro de carregamento dedicado → proteção coordenada de barramento/saída → proteção individual do ponto de conexão → EVSE. O uso exato de MCCB, MCB, RCBO, RCD e SPD segue os regimes calculados.

Padrão 3: Local de carregamento rápido DC

Carregadores rápidos DC podem impor cargas de eletrônica de potência muito maiores e são frequentemente fornecidos como equipamento integrado com proteção de entrada AC definida pelo fabricante, estágios de conversão internos, proteção de saída DC, monitoramento de isolamento, funções de emergência, resfriamento e comunicações. A instalação a montante deve ser projetada em torno da especificação de entrada, contribuição e suportabilidade de falha, harmônicos, restrições do transformador ou serviço e instruções certificadas do carregador.

Decisão típica: concessionária/transformador e proteção do quadro principal → proteção e isolamento do alimentador do carregador → arquitetura interna certificada do fabricante do carregador. Um RCBO a montante não é um substituto genérico para o sistema de proteção especificado do carregador.

Verificações de coordenação que evitam disparos incômodos e lacunas inseguras

Capacidade de interrupção e corrente de falha

A classificação de curto-circuito aplicável do dispositivo de proteção deve ser adequada no seu ponto de instalação. Calcule ou verifique a corrente de falha prospectiva em vez de inferi-la a partir do tamanho do edifício. Se for utilizada uma combinação de cascateamento ou backup, ela deve ser suportada pelas tabelas testadas pelos fabricantes para os dispositivos exatos a montante e a jusante.

Proteção contra sobrecarga e capacidade do condutor

Coordene o ajuste/classificação do dispositivo com a corrente de projeto, capacidade corrigida do condutor, limites do terminal, queda de tensão e instruções do EVSE. Nos Estados Unidos, o Artigo 625 do NEC trata as cargas de carregamento de VE relevantes como contínuas e utiliza regras de dimensionamento específicas da jurisdição; não exporte a regra familiar de 125% para projetos IEC sem verificar o código adotado.

Seletividade e continuidade de serviço

Revise as curvas tempo-corrente, limiares instantâneos, atraso de curta duração, funções de falta à terra, comportamento de limitação de corrente e tabelas de seletividade do fabricante. A seletividade absoluta pode não ser alcançável em todos os níveis de falha, mas o resultado escolhido deve ser conhecido. Uma falha no carregador a jusante não deve desconectar todo o hub se uma solução de coordenação suportada puder isolá-la localmente.

Discriminação de corrente residual

Múltiplos carregadores eletrônicos podem contribuir com corrente de fuga permanente e componentes de alta frequência. Verifique os dados do EVSE, o tipo de RCD, a corrente residual nominal, o atraso de tempo onde permitido, o agrupamento e a coordenação a montante/a jusante. Nunca aumente os valores de sensibilidade ou adicione atraso apenas para suprimir disparos sem demonstrar a proteção contra choque elétrico e a conformidade com as normas locais.

Coordenação de SPD

Verifique a tensão do sistema, o sistema de aterramento, o tipo de SPD, a tensão de operação contínua máxima, o nível de proteção de tensão, a corrente nominal/de descarga, a suportabilidade a curto-circuito, a proteção de retaguarda necessária, o comprimento/roteamento dos condutores e a indicação de status. Coordene os estágios em cascata e proteja os caminhos de comunicação relevantes onde a avaliação de risco o exigir.

Neutro, harmônicas e seccionamento tetrapolar

Carregadores monofásicos distribuídos em um sistema trifásico podem produzir corrente no neutro e desequilíbrio; equipamentos não lineares podem adicionar preocupações com harmônicas. Estude a alocação de fases, o dimensionamento do neutro, as harmônicas triplen, os requisitos de seccionamento tetrapolar e as regras do sistema de aterramento. Uma etiqueta 3P+N ou 4P não descreve por si só quais polos são protegidos ou como o neutro opera.

Exemplo de arquitetura ilustrativa

Considere um estacionamento comercial planejando doze pontos de carga AC trifásicos de 22 kW com gerenciamento dinâmico de carga. A carga conectada aritmética não é a corrente de projeto final, e este exemplo não é um projeto de construção.

O projetista registra a capacidade do serviço/transformador, a demanda de pico existente, a margem para expansão do local, o arranjo de aterramento, os dados de entrada do carregador e o código local.
A estratégia de gerenciamento de carregamento define uma demanda máxima de carregamento do local que pode ser aplicada. Os modos de falha são definidos para que uma falha de comunicação não possa criar silenciosamente uma sobrecarga.
A corrente de falta prospectiva é calculada no quadro principal, no quadro de carregamento dedicado e nos pontos de carga remotos.
O disjuntor de entrada do quadro dedicado é selecionado como um MCCB ou outro dispositivo adequado somente após serem conhecidas as funções de condutor, barramento, capacidade de interrupção, seletividade e isolamento.
Cada ponto de carga recebe proteção individual contra sobrecorrente no alimentador e um arranjo de corrente residual aceito, com base em se aquele EVSE inclui um RDC-DD compatível.
Os requisitos de SPD são determinados a partir da avaliação de raios/alimentação do local, estágios a montante existentes, rotas de cabos e suportabilidade do equipamento — não apenas da potência do carregador.
O projeto é verificado em relação às tabelas de coordenação do fabricante, cálculos de cabos, limites térmicos, instruções do EVSE, requisitos de inspeção local e um plano de comissionamento documentado.

O exemplo omite deliberadamente os tamanhos nominais dos disjuntores. Sem o limite de corrente real, a instalação do cabo, os fatores ambientais/de agrupamento, o nível de falta, a meta de queda de tensão e os requisitos do fabricante, uma classificação publicada seria uma precisão falsa.

Lista de verificação de projeto e comissionamento

Estágio	Evidências a completar antes da energização
Base do projeto	Conceito unifilar, códigos/normas e edições, dados de alimentação, arranjo de aterramento, método de carga/diversidade e caso de expansão
Cálculos	Demanda máxima, dimensionamento/derating de condutores, queda de tensão, corrente de curto-circuito, seccionamento, avaliação de arco elétrico quando necessário e verificações térmicas
Seleção de dispositivos	Códigos de pedido exatos, classificações/ajustes, capacidade de interrupção, comportamento de polo/neutro, solução RCD/RDC-DD, coordenação de SPD e instruções do fabricante
Coordenação	Tabelas de seletividade ou backup a montante/a jusante, estudo de ajustes, discriminação de corrente residual e revisão de modo de falha
Quadro de distribuição (Switchboard)	Montagem nominal, barramento e limites de temperatura, adequação de entrada/ambiental, separação interna, acesso, etiquetas, medição e capacidade de reserva
Segurança funcional	Lógica de emergência e parada remota, estado de falha de gerenciamento de carga, comportamento do contator/liberação, autoridade de reinicialização, perda de comunicação e interface do sistema de incêndio
Testes	Continuidade, isolamento, polaridade/sequência de fase, ajustes de dispositivos de proteção, testes de RCD/RDC-DD usando procedimentos aprovados, testes de terra/loop conforme aplicável, status de SPD e disparos funcionais
Entrega	Diagrama unifilar como construído, registro de ajustes, resultados de testes, manuais, arquivo de certificados, intervalos de manutenção, lista de peças sobressalentes e responsável pelo controle de alterações

Apenas pessoal qualificado deve projetar, instalar, testar e manter sistemas comerciais de carregamento de VE. Isole, bloqueie, comprove a ausência de tensão e siga os procedimentos de segurança dos fabricantes do quadro de distribuição e do EVSE; este guia é uma estrutura de arquitetura, não uma aprovação de engenharia específica para o local.

Selecionando componentes de proteção VIOX

A VIOX fornece ACBs, MCCBs, RCBOs, dispositivos de corrente residual, SPDs, seccionadores e componentes de controle para distribuição de baixa tensão. A seleção do produto deve começar apenas após a definição das funções de proteção e dos dados de entrada do projeto acima. Envie o conceito unifilar, tensão/frequência, cronograma de carga, níveis de falta calculados, dados dos condutores, ajustes/funções necessários, estratégia de corrente residual, estudo de SPD, mercado de destino e requisitos de documentação para uma proposta em nível de modelo.

Nenhuma proposta de fornecedor deve substituir os cálculos do projetista, as instruções do fabricante do EVSE, os dados de coordenação de dispositivos testados ou a aprovação da autoridade responsável.

Arquitetura de proteção para carregamento de VE comercial: ACB, MCCB, RCBO, RCD e SPD