Для инженеров-электриков и установщиков, быстрое расширение инфраструктуры электромобилей (EV) представляет собой особую задачу защиты: Токи короткого замыкания постоянного тока. В отличие от стандартных бытовых нагрузок, схемы выпрямления внутри бортовых зарядных устройств (OBC) электромобилей могут генерировать сглаженные токи утечки постоянного тока в случае неисправности.
Если они не изолированы должным образом, эти токи постоянного тока могут "ослепить" вышестоящие устройства защитного отключения (УЗО) типа A, что сделает всю электрическую установку небезопасной.
В этом техническом руководстве анализируются три совместимые стратегии защиты, определенные стандартом IEC 60364-7-722 и IEC 61851-1: использование УЗО типа B, УЗО типа F (с определенными условиями) или более новый подход “Тип EV” (RDC-DD). Мы рассмотрим технические различия между IEC 62423 и IEC 62955 , чтобы определить оптимальный выбор для безопасности, соответствия требованиям и экономической эффективности.
Эффект “ослепления”: почему типа A недостаточно
Фундаментальная проблема в защите электромобилей - это магнитное насыщение чувствительного сердечника в стандартных УЗО. Стандартный УЗО типа A (обычно используемый в жилых и коммерческих цепях) использует тороидальный трансформатор, оптимизированный для переменного тока 50/60 Гц и пульсирующего постоянного тока.
Когда сглаженный ток постоянного тока (ток постоянного тока с пульсацией менее 10%) протекает через этот тороид, он создает постоянный магнитный поток. Если эта утечка постоянного тока превышает 6 мА, это может сместить рабочую точку магнитного сердечника в состояние насыщения. После насыщения сердечник не может обнаружить переменное магнитное поле, генерируемое опасным для жизни замыканием на землю переменного тока. УЗО становится “слепым” и не сработает, оставляя пользователей незащищенными от поражения электрическим током.
Поэтому международные стандарты требуют, чтобы любая точка зарядки электромобилей была защищена устройством, которое отключает питание в случае тока короткого замыкания постоянного тока ≥ 6 мА.
Определение претендентов: Тип B против Типа F против Типа EV
1. УЗО типа B (IEC 62423)
Сайт УЗО типа B является наиболее надежным решением. Он содержит две системы обнаружения: стандартный магнитопровод для переменного тока/пульсирующего постоянного тока и отдельную высокочастотную электронную схему обнаружения для сглаженного постоянного тока.
- Возможности: Обнаруживает синусоидальный переменный ток, пульсирующий постоянный ток и сглаженный постоянный ток остаточные токи. Также обнаруживает токи на частотах до 1000 Гц (критично для обнаружения утечек частоты переключения от инверторов).
- Порог срабатывания: Обычно 30 мА переменного тока и 60 мА постоянного тока. (Примечание: хотя стандарт допускает до 2x IΔn для постоянного тока, выключатели VIOX типа B часто срабатывают раньше для повышения безопасности).
- Применение: Требуется для трехфазных зарядных устройств, где утечка постоянного тока может быть сглаженной, и для установок, требующих максимального времени безотказной работы и селективности.
2. УЗО типа F (IEC 62423)
Сайт УЗО типа F является улучшенным типом A. Он обеспечивает лучшую устойчивость к ложным срабатываниям от импульсных токов и может обнаруживать остаточные токи со смешанными частотами (до 1 кГц).
- Ограничение: Важно отметить, что, Тип F не обнаруживает сглаженный постоянный ток.
- Применение в электромобилях: Ты не могу использовать УЗО типа F отдельно для зарядки электромобилей. Он должен быть соединен с RDC-DD (Устройство обнаружения остаточного постоянного тока), которое обрабатывает обнаружение постоянного тока 6 мА.
3. Тип EV / RDC-DD (IEC 62955)
Часто продается как “Тип EV”, это технически Устройство обнаружения остаточного постоянного тока (RDC-DD). Он специально разработан для предотвращения "ослепления" вышестоящих УЗО типа A.
- Функция: Он контролирует цепь на предмет сглаженной утечки постоянного тока.
- Порог: Ему должен срабатывать при 6 мА постоянного тока.
- Стандарты: Регулируется IEC 62955.
- Варианты:
- RDC-MD (Устройство мониторинга): Обнаруживает утечку и сигнализирует контактору зарядного устройства электромобиля об открытии. Если контакты контактора сварятся, защита не сработает.
- RDC-PD (Защитное устройство): Включает в себя собственный механизм отключения (аналогичный автоматическому выключателю).
Для более глубокого понимания того, как эти устройства вписываются в более широкие коммерческие системы, обратитесь к нашему руководству по Защита коммерческой зарядки электромобилей.
Матрица технического сравнения
В следующей таблице суммируются возможности обнаружения и соответствие стандартам для каждого типа устройства.
| Характеристика | УЗО типа A | УЗО типа F | УЗО типа B | RDC-DD (Тип EV) |
|---|---|---|---|---|
| Стандарт | IEC 61008 / 61009 | IEC 62423 | IEC 62423 | IEC 62955 |
| Остаточный ток переменного тока | ✅ | ✅ | ✅ | (Зависит от интегрированного типа A) |
| Пульсирующий постоянный ток | ✅ | ✅ | ✅ | (Зависит от интегрированного типа A) |
| Смешанные частоты (1 кГц) | ❌ | ✅ | ✅ | ❌ |
| Обнаружение сглаженного постоянного тока | ❌ | ❌ | ✅ (Да) | ✅ (Да) |
| Порог срабатывания постоянного тока | Н/Д | Н/Д | ≤ 60 мА* | 6 мА |
| Предотвращает ослепление? | НЕТ | НЕТ | Да (Иммунен) | Да (путем отключения) |
| Стоимость | Низкий | Средний | Высокий | Средний (Интегрированный) |
*IEC 62423 допускает, чтобы ток отключения постоянного тока был до 2 раз больше номинального переменного тока утечки (IΔn). Для устройства на 30 мА это 60 мА постоянного тока. Однако само устройство рассчитано на то, чтобы выдерживать этот уровень постоянного тока без ослепления.
IEC 62955 против IEC 62423: Какой стандарт применяется?
Выбор между устройством, соответствующим IEC 62423 (Тип B), и устройством IEC 62955 (RDC-DD), часто зависит от зарядного оборудования и условий установки.
Сценарий 1: “Интегрированный” подход (IEC 62955)
Многие современные настенные зарядные устройства переменного тока (7 кВт – 22 кВт зарядные устройства) поставляются со встроенным обнаружением постоянного тока 6 мА. Это соответствует RDC-DD требованиям IEC 62955.
- Требование: Необходимо установить УЗО типа A выше по потоку в распределительном щите для обработки неисправностей переменного тока.
- Плюсы: Более низкая стоимость компонентов в панели.
- Минусы: Если внутренняя система обнаружения зарядного устройства выходит из строя, УЗО типа A выше по потоку подвергается риску ослепления. Техническое обслуживание включает замену всей печатной платы зарядного устройства, а не компонента на DIN-рейке.
Сценарий 2: Подход “Внешняя защита” (IEC 62423)
Использование установленного на DIN-рейке УЗО типа B (или АВДТ типа B) в распределительном щите.
- Требование: Никакой дополнительный RDC-DD не требуется внутри зарядного устройства. УЗО типа B обрабатывает неисправности переменного тока, пульсирующего постоянного тока и сглаженного постоянного тока.
- Плюсы: Централизованное обслуживание, более высокая надежность, невосприимчивость к внешним помехам постоянного тока, четкая индикация типа неисправности (на продвинутых моделях).
- Минусы: Более высокая начальная стоимость компонентов.
Структура принятия решений по выбору
При определении защиты для проекта следуйте этой логике, чтобы обеспечить соответствие стандарту IEC 60364-7-722:
- Проверьте техническое описание зарядного устройства: Заявляет ли EVSE (оборудование для электроснабжения электромобилей) встроенный RDC-DD, соответствующий IEC 62955?
- ДА: Вы можете использовать Тип A УЗО (или Тип F) / RCBO в панели.
- НЕТ: Ты должен используйте Тип B УЗО типа B в панели.
- Проверьте селективность выше по потоку:
- Если вы устанавливаете УЗО типа B для зарядного устройства, убедитесь, что вышестоящий главное УЗО не типа A. Неисправность постоянного тока, проходящая через тип B, может ослепить УЗО типа A выше по потоку. В идеале цепь электромобиля должна быть подключена параллельно другим цепям, а не ниже по потоку от общего типа A RCCB, или главный выключатель должен быть типа B (редко / дорого) или без УЗО (если это разрешено TN-C-S / TN-S).
- Учитывайте коммерческие условия:
- В коммерческих условиях с несколькими зарядными устройствами совокупная утечка (даже ниже 6 мА на зарядное устройство) может быть проблематичной. УЗО типа B предпочтительнее для долговечности и во избежание зависимости от различного качества внутренней электроники зарядного устройства.
Анализ затрат и безопасности
| Компонентная стратегия | Стоимость оборудования | Монтажные работы | Надежность | Техническое обслуживание |
|---|---|---|---|---|
| УЗО типа A + 6 мА RDC-DD (встроенный) | Низкий | Стандарт | Зависит от качества EVSE | Сложный (ремонт зарядного устройства) |
| УЗО типа B (внешний) | Высокий | Стандарт | Очень высокий (промышленный класс) | Простой (замена выключателя) |
| УЗО типа F + RDC-DD | Средний | Стандарт | Средний | Комплекс |
Для ценных активов и критически важной инфраструктуры УЗО типа B остается инженерным предпочтением из-за его независимости от внутренней электроники зарядного устройства. Для массового развертывания в жилых домах Тип A + RDC-DD модель является экономическим стандартом.
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
В: Могу ли я использовать УЗО типа AC для зарядки электромобилей?
A: Нет. УЗО типа AC запрещены для зарядки электромобилей в большинстве юрисдикций (в том числе в соответствии с IEC 60364-7-722), поскольку они не могут обнаруживать пульсирующий постоянный ток, который является обычным явлением в схемах выпрямления электромобилей.
В: Если у меня есть УЗО типа B, нужна ли мне заземляющая штанга?
О: Тип УЗО определяет обнаружение утечки, а не схемы заземления. Однако для источников питания PME (TN-C-S) вам все равно может потребоваться устройство обнаружения разомкнутого PEN или заземляющая штанга, независимо от того, используете ли вы УЗО типа B или типа A.
В: В чем разница между RDC-MD и RDC-PD?
О: Оба определены в IEC 62955. RDC-MD контролирует утечка и дает команду контактору разомкнуться (дешевле, интегрировано). RDC-PD имеет свой собственный защита (коммутационный) механизм, что делает его более безопасным, если контактор залипнет в замкнутом состоянии.
В: Могу ли я использовать УЗО типа B после УЗО типа A?
О: Как правило, нет. В идеале УЗО должны быть скоординированы. Если возникает утечка постоянного тока, она протекает через оба устройства. УЗО типа B, расположенное ниже по потоку, сработает, но постоянный ток, возможно, уже "ослепил" УЗО типа A, расположенное выше по потоку, сделав его неработоспособным для других цепей. Рекомендуется подключать цепь EV параллельно или убедиться, что устройство, расположенное выше по потоку, также имеет тип B (или тип S с выдержкой времени, если это подходит для заземления системы).
Для получения дополнительной информации о выборе правильной защиты цепи для ваших проектов ознакомьтесь с нашими руководствами по: Факторы снижения номинальных характеристик электрооборудования и Типы автоматических выключателей.
