เหนือกว่าพื้นฐาน: การป้องกันกระแสเกินและแรงดันไฟฟ้าเกินที่จำเป็นสำหรับเครื่องชาร์จเร็ว DC

เหตุใดการป้องกันเครื่องชาร์จเร็ว DC จึงเหนือกว่าเซอร์กิตเบรกเกอร์พื้นฐาน

เมื่อรถยนต์ไฟฟ้า $50,000 คันเชื่อมต่อกับสถานีชาร์จของคุณ คุณมีความรับผิดชอบมากกว่าแค่การส่งมอบพลังงาน คุณกำลังปกป้องการลงทุนที่สำคัญจากภัยคุกคามทางไฟฟ้าที่สามารถเกิดขึ้นได้ในไมโครวินาที ในอุตสาหกรรมโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จ EV การป้องกันที่ไม่เพียงพอไม่ใช่แค่การละเลยทางเทคนิค แต่เป็นความรับผิดที่อาจส่งผลให้เกิดความล้มเหลวของอุปกรณ์ ความเสียหายของยานพาหนะ และการหยุดทำงานที่มีค่าใช้จ่ายสูง.

เครื่องชาร์จเร็ว DC เผชิญกับความท้าทายทางไฟฟ้าที่ไม่เหมือนใคร ซึ่งอุปกรณ์ป้องกันมาตรฐานไม่สามารถแก้ไขได้ ต่างจากวงจรที่อยู่อาศัย ระบบเหล่านี้จัดการการแปลง DC กำลังสูง (50kW ถึง 350kW+) ทำให้มีความเสี่ยงต่อโหมดความล้มเหลวที่สำคัญสองประการ: เหตุการณ์กระแสเกินร้ายแรงที่ทำลายเซมิคอนดักเตอร์กำลัง และแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะจากฟ้าผ่าหรือการรบกวนของกริด บทความนี้ตรวจสอบข้อกำหนดการป้องกันเฉพาะที่ได้รับมอบอำนาจจากมาตรฐานสากล และอธิบายว่าเหตุใดการเลือก สป.ด. และฟิวส์ที่เหมาะสมจึงไม่สามารถต่อรองได้สำหรับการดำเนินงานชาร์จ EV เชิงพาณิชย์.

ทำความเข้าใจภัยคุกคามคู่: กระแสเกิน vs. แรงดันไฟฟ้าเกิน

การป้องกันกระแสเกิน: การปกป้องเซมิคอนดักเตอร์กำลัง

ในเครื่องชาร์จเร็ว DC การป้องกันกระแสเกินมีจุดประสงค์ที่ซับซ้อนกว่าการป้องกันไฟไหม้สายไฟ หัวใจสำคัญของสถานีชาร์จ DC ทุกแห่งคือโมดูลแปลงกำลังที่มี IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistors) หรือ SiC MOSFET ซึ่งเป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่แปลงไฟ AC จากกริดเป็นเอาต์พุต DC ที่ควบคุม ส่วนประกอบเหล่านี้มีความเสี่ยงต่อกระแสไฟผิดปกติอย่างมาก โดยความล้มเหลวทางความร้อนเกิดขึ้นในหน่วยมิลลิวินาที.

เซอร์กิตเบรกเกอร์มาตรฐาน ตอบสนองช้าเกินไปสำหรับการป้องกันเซมิคอนดักเตอร์ เมื่อเกิดไฟฟ้าลัดวงจรภายในหรือความผิดปกติ “shoot-through” กระแสไฟผิดปกติสามารถสูงถึง 10-50 เท่าของกระแสไฟที่กำหนดภายในไมโครวินาที ในช่วงเวลาที่เบรกเกอร์ทั่วไปตัดวงจร (โดยทั่วไป 20-100ms) IGBT จะถูกทำลายไปแล้ว นี่คือจุดที่ฟิวส์เซมิคอนดักเตอร์ที่รวดเร็วเป็นพิเศษมีความสำคัญ.

โซนป้องกันหลักในเครื่องชาร์จเร็ว DC:

โซนป้องกัน	ประเภทอุปกรณ์	การตอบสนองเวลา	หน้าที่หลัก
อินพุต AC (ฝั่งกริด)	ฟิวส์ HBC หรือ MCCB	10-50ms	ป้องกันการรบกวนของกริด การป้องกันอาคาร
วงจรเรียงกระแส AC-DC	ฟิวส์เซมิคอนดักเตอร์ aR	<5ms	การป้องกันบริดจ์ IGBT/ไดโอด
บัส/ลิงก์ DC	ฟิวส์ DC ที่รวดเร็วเป็นพิเศษ	<3ms	การป้องกันแบงค์ตัวเก็บประจุและอินเวอร์เตอร์
เอาต์พุต DC (ฝั่งรถยนต์)	ฟิวส์พิกัด DC + คอนแทคเตอร์	<10ms	การป้องกันสายเคเบิลและ BMS ของรถยนต์

การป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน: ความท้าทายในการติดตั้งกลางแจ้ง

โดยทั่วไปเครื่องชาร์จเร็ว DC จะถูกติดตั้งในสถานที่กลางแจ้งที่เปิดโล่ง เช่น จุดพักรถบนทางหลวง โครงสร้างที่จอดรถ และพื้นที่เชิงพาณิชย์ ซึ่งต้องเผชิญกับการสัมผัสกับแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะอย่างต่อเนื่อง ต่างจากสภาพแวดล้อมในร่มที่มีการควบคุม โครงสร้างพื้นฐานการชาร์จกลางแจ้งประสบกับแหล่งกำเนิดไฟกระชากหลายแหล่ง:

• สายฟ้า-induced surges: แม้แต่การโจมตีโดยอ้อมที่อยู่ห่างออกไปถึง 1 กม. ก็สามารถเหนี่ยวนำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าที่สูงเกิน 6,000V บนสายไฟและสายสื่อสาร.
• แรงดันไฟฟ้าชั่วขณะจากการสวิตชิ่ง: การสลับการทำงานของกริดยูทิลิตี้ การสตาร์ทมอเตอร์ขนาดใหญ่ และการสลับแบงค์ตัวเก็บประจุสร้างแรงดันไฟฟ้าที่สูงตั้งแต่ 800V ถึง 2,000V.
• การปล่อยประจุไฟฟ้าสถิต: ในสภาพอากาศแห้ง การสะสมของไฟฟ้าสถิตบนอุปกรณ์หุ้มฉนวนสามารถปล่อยประจุเข้าสู่วงจรควบคุม ทำลายโมดูลการสื่อสารและระบบแสดงผล.

แม้ว่าระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ของรถยนต์ไฟฟ้าจะรวมการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินไว้บ้าง แต่ได้รับการออกแบบมาเพื่อปกป้องชุดแบตเตอรี่ ไม่ใช่เพื่อดูดซับพลังงานทั้งหมดของไฟกระชาก สถานีชาร์จต้องให้การป้องกันไฟกระชากขั้นต้นก่อนที่แรงดันไฟฟ้าจะถึงขั้วต่อรถยนต์.

มาตรฐานสากล: ข้อกำหนดการป้องกันที่ไม่สามารถต่อรองได้

IEC 61851 และ UL 2202: กรอบการกำกับดูแล

อุตสาหกรรมการชาร์จ EV ทั่วโลกดำเนินการภายใต้มาตรฐานความปลอดภัยที่เข้มงวด ซึ่งกำหนดอุปกรณ์ป้องกันอย่างชัดเจน IEC 61851 (ระบบชาร์จนำไฟฟ้าสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า) กำหนดข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับอุปกรณ์ชาร์จ EV ทั้งหมด รวมถึงข้อกำหนดเฉพาะสำหรับการป้องกันกระแสเกิน การตรวจจับข้อผิดพลาดของกราวด์ และภูมิคุ้มกันต่อไฟกระชาก.

สำหรับตลาดอเมริกาเหนือ UL 2202 (อุปกรณ์ระบบชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า) ให้ข้อกำหนดเพิ่มเติมที่สอดคล้องกับ National Electrical Code (NEC) Article 625 มาตรฐานเหล่านี้กำหนด:

• อุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินโดยเฉพาะซึ่งมีขนาดตามพิกัดอุปกรณ์ชาร์จ
• การป้องกันข้อผิดพลาดของกราวด์ที่เป็นไปตามข้อกำหนด UL 2231 เพื่อความปลอดภัยของบุคลากร
• การป้องกันไฟกระชากสำหรับการติดตั้งกลางแจ้ง (ตามการอัปเดต NEC 2020)
• ความสามารถในการตรวจจับและขัดขวางอาร์ก
• การป้องกันที่ประสานกันเพื่อแยกข้อผิดพลาดโดยไม่ต้องปิดระบบทั้งหมด

การปฏิบัติตามข้อกำหนดไม่ใช่ทางเลือก การรับรองเหล่านี้เป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการอนุมัติการเชื่อมต่อยูทิลิตี้ ใบอนุญาตการติดตั้ง และความคุ้มครองประกันภัย การติดตั้งที่ไม่เป็นไปตามข้อกำหนดต้องเผชิญกับความเสี่ยงด้านความรับผิดและอาจถูกกีดกันจากข้อตกลงการเข้าร่วมเครือข่ายการชาร์จ.

การเลือก SPD ที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานชาร์จ EV

การจำแนกประเภทและการประสานงาน

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากสำหรับการชาร์จ EV เป็นไปตามการจำแนกประเภท IEC 61643-11 โดยมีการเลือกตามสถานที่ติดตั้งและระดับภัยคุกคาม:

SPD ประเภท 1 (Class I): ติดตั้งที่ทางเข้าบริการ อุปกรณ์เหล่านี้จัดการกับฟ้าผ่าโดยตรงและไฟกระชากระดับยูทิลิตี้ ได้รับการออกแบบมาสำหรับกระแสไฟดิสชาร์จสูงถึง 25kA ต่อเฟส (รูปคลื่น 10/350μs) และเป็นข้อบังคับสำหรับสถานีชาร์จที่มีสายไฟเหนือศีรษะหรือระบบป้องกันฟ้าผ่าในตัว.

SPD ประเภท 2 (Class II): ติดตั้งที่แผงจ่ายไฟหรือโดยตรงที่อุปกรณ์ชาร์จ สิ่งเหล่านี้ให้การป้องกันไฟกระชากที่เหนี่ยวนำและแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะจากการสวิตชิ่ง โดยมีความสามารถในการดิสชาร์จ 20-40kA (รูปคลื่น 8/20μs) เป็นข้อกำหนดขั้นต่ำสำหรับการติดตั้งชาร์จ EV เชิงพาณิชย์ทั้งหมด.

SPD แบบรวมประเภท 1+2: กำลังเกิดขึ้นในฐานะโซลูชันที่ต้องการสำหรับเครื่องชาร์จเร็ว DC อุปกรณ์ไฮบริดเหล่านี้ให้ทั้งการป้องกันระดับฟ้าผ่าและการป้องกันไฟกระชากที่เหนี่ยวนำในหน่วยขนาดกะทัดรัดเดียว ทำให้การติดตั้งง่ายขึ้นและรับประกันการตอบสนองที่ประสานกัน.

ข้อกำหนด SPD ที่สำคัญสำหรับการชาร์จ DC

เมื่อระบุ SPDs สำหรับเครื่องชาร์จเร็ว DC ให้เน้นที่พารามิเตอร์หลักเหล่านี้:

การเปรียบเทียบประสิทธิภาพ SPD สำหรับสถานีชาร์จ EV:

Specification	SPD ประเภท 1	SPD ประเภท 2	ไฮบริดประเภท 1+2	พื้นฐานข้อกำหนด
กระแสไฟปล่อยประจุสูงสุด (Imax)	25kA (10/350μs)	40kA (8/20μs)	25kA+40kA	มอก.61643-11
ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า (Up)	≤1,500V	≤1,200V	≤1,200V	IEC 61851-23
การตอบสนองเวลา	<100ns	<25ns	<25ns	สำคัญสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
แรงดันไฟฟ้าใช้งานปกติ (Uc)	275V AC	275V AC	275V AC	ระบบ 240V
การขัดจังหวะกระแสไฟตาม	ใช่แล้ว	ใช่แล้ว	ใช่แล้ว	IEC 62305-4
สัญญาณบ่งชี้สถานะระยะไกล	จำเป็น	จำเป็น	จำเป็น	การบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์
ช่วงอุณหภูมิในการทำงาน	-40°C ถึง +85°C	-40°C ถึง +85°C	-40°C ถึง +85°C	การติดตั้งภายนอกอาคาร

สำหรับการป้องกันด้าน DC (ระหว่างวงจรเรียงกระแสและเอาต์พุตของยานพาหนะ) จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก DC (SPD) ที่ได้รับการจัดอันดับสำหรับ 1,000V DC พร้อมโหมดการป้องกันแบบสองทิศทาง (+PE, -PE, +-).

ฟิวส์เซมิคอนดักเตอร์ความเร็วสูงพิเศษ: ปกป้องการลงทุน

เหตุใดฟิวส์มาตรฐานจึงล้มเหลวในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง

โมดูลแปลงกำลังในเครื่องชาร์จเร็ว DC คิดเป็น 40-60% ของต้นทุนระบบทั้งหมด โดยโมดูล IGBT แต่ละโมดูลมีราคาตั้งแต่ ฿500 ถึง ฿3,000 เซมิคอนดักเตอร์เหล่านี้มีมวลความร้อนต่ำมาก ซึ่งสามารถเปลี่ยนจากสภาวะการทำงานปกติไปสู่ความล้มเหลวอย่างร้ายแรงได้ภายในเวลาไม่ถึง 5 มิลลิวินาทีระหว่างเหตุการณ์ไฟฟ้าลัดวงจร.

ฟิวส์มาตรฐาน “gG” หรือ “gL” ที่ออกแบบมาสำหรับการป้องกันสายเคเบิล มีเวลาหลอมละลาย 50-200ms ที่กระแสไฟผิดพลาด การตอบสนองนี้ช้าเกินไปสำหรับการป้องกันเซมิคอนดักเตอร์ ในช่วงเวลาที่ฟิวส์มาตรฐานเริ่มหลอมละลาย อุณหภูมิรอยต่อของ IGBT ได้เกิน 175°C แล้ว ทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปและการทำลายอุปกรณ์.

ฟิวส์คลาส aR: สร้างขึ้นเพื่อเซมิคอนดักเตอร์โดยเฉพาะ

การป้องกันเซมิคอนดักเตอร์ต้องใช้ฟิวส์คลาส aR (การจำแนกประเภท IEC 60269-4) โดยที่ “a” หมายถึงความสามารถในการทำลายช่วงบางส่วน (ไฟฟ้าลัดวงจรเท่านั้น) และ “R” หมายถึงการทำงานที่รวดเร็วซึ่งปรับให้เหมาะสมสำหรับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์.

ฟิวส์เฉพาะทางเหล่านี้มีคุณสมบัติดังนี้:

• ส่วนประกอบฟิวส์โลหะผสมเงิน: ส่วนประกอบขนานหลายส่วนที่มีหน้าตัดที่ปรับเทียบอย่างระมัดระวังช่วยให้มั่นใจได้ถึงลักษณะการหลอมละลายที่สม่ำเสมอและทำซ้ำได้.
• การเติมทรายควอทซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูง: ทำหน้าที่เป็นตัวกลางดับอาร์ค ช่วยให้กระแสไฟฟ้าขัดจังหวะได้อย่างรวดเร็วและป้องกันการเกิดประกายไฟซ้ำ.
• โครงสร้างตัวเครื่องเซรามิก: ให้ความแข็งแรงเชิงกลและความเสถียรทางความร้อนสำหรับความสามารถในการทำลายสูงถึง 100kA.
• พิกัด I²t ที่ต่ำมาก: นี่คือพารามิเตอร์ที่สำคัญ ซึ่งก็คือ พลังงานที่ปล่อยผ่านทั้งหมดระหว่างการเคลียร์ข้อผิดพลาดต้องต่ำกว่าความสามารถในการทนความร้อนของเซมิคอนดักเตอร์ (โดยทั่วไปวัดเป็น A²s).

การเลือกและการประสานงานฟิวส์

การเลือกฟิวส์ที่เหมาะสมต้องมีการประสานงานอย่างรอบคอบกับข้อกำหนด IGBT:

เกณฑ์การเลือกฟิวส์เซมิคอนดักเตอร์:

พารามิเตอร์	กฎการเลือก	ค่าทั่วไป (เครื่องชาร์จ 120kW)	วิธีการตรวจสอบ
กระแสไฟฟ้าที่กำหนด (นิ้ว)	1.2-1.5 เท่าของโหลดต่อเนื่อง	250A-400A	การคำนวณทางความร้อน
แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด (Un)	≥1.4 เท่าของแรงดันไฟฟ้าบัส DC	1,000V DC	แรงดันไฟฟ้าในการออกแบบระบบ
I²t Let-through		<50,000 A²s	เอกสารข้อมูลของผู้ผลิต
ความสามารถในการตัดขาด (Icn)	≥ข้อผิดพลาดที่คาดหวังสูงสุด	50-100kA	การศึกษาไฟฟ้าลัดวงจร
คลาสการทำงาน	aR (เซมิคอนดักเตอร์)	aR ตามมาตรฐาน IEC 60269-4	การปฏิบัติตามมาตรฐาน
การตอบสนองเวลา	<5ms @ 10×In	<3ms โดยทั่วไป	เส้นโค้งเวลา-กระแส

สำหรับเครื่องชาร์จเร็ว DC ขนาด 150kW ทั่วไปที่มีเอาต์พุตต่อเนื่อง 400A โครงการป้องกันจะรวมถึง:

• อินพุต AC: ฟิวส์คลาส gG 3× 630A (การป้องกันกริด)
• อินพุตวงจรเรียงกระแส: ฟิวส์คลาส aR 3× 500A (การป้องกันบริดจ์ IGBT)
• ลิงค์ DC: ฟิวส์ DC คลาส aR 2× 400A (การป้องกันบัส)
• สเตจเอาต์พุต: ฟิวส์ DC 2× 500A พร้อมวงจรชาร์จล่วงหน้าแบบอิเล็กทรอนิกส์

ข้อได้เปรียบของ VIOX: โซลูชันการป้องกันแบบบูรณาการ

ในฐานะผู้ผลิตอุปกรณ์ป้องกันทางไฟฟ้าระดับ B2B ชั้นนำ VIOX Electric นำเสนอโซลูชันการป้องกันที่ครอบคลุมซึ่งได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จเร็ว DC กลุ่มผลิตภัณฑ์ของเราตอบสนองทุกความต้องการในการป้องกันในสถานีชาร์จ EV ที่ทันสมัย:

กลุ่มผลิตภัณฑ์ป้องกันเครื่องชาร์จเร็ว VIOX DC:

• VSP-T1+T2 Series: อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแบบรวม Type 1+2 พิกัด 20-40kA, ได้รับการรับรองตามมาตรฐาน UL 1449 ฉบับที่ 5 และ IEC 61643-11
• VF-AR Series: ฟิวส์เซมิคอนดักเตอร์ aR ความเร็วสูงพิเศษ, ความสามารถในการตัดกระแส 100kA, เป็นไปตามมาตรฐาน IEC 60269-4
• VF-DC Series: ฟิวส์พิกัด DC สำหรับระบบ 1,000V/1,500V พร้อมการขัดจังหวะกระแสแบบสองทิศทาง
• VDC-SPD Series: อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก DC ที่เป็นไปตามมาตรฐาน IEC 61643-31 สำหรับการป้องกันหลังวงจรเรียงกระแส

อุปกรณ์ป้องกัน VIOX แต่ละชิ้นได้รับการออกแบบมาสำหรับสภาพแวดล้อมการทำงานที่รุนแรงของสถานีชาร์จเชิงพาณิชย์: ช่วงอุณหภูมิ -40°C ถึง +85°C, การป้องกันสภาพอากาศ IP65 และอายุการใช้งาน 20 ปีภายใต้สภาวะปกติ.

ทีมวิศวกรของเราให้การศึกษาการประสานงานการป้องกันที่สมบูรณ์ เพื่อให้มั่นใจว่า SPDs และฟิวส์ทำงานร่วมกันเป็นระบบบูรณาการ แทนที่จะเป็นส่วนประกอบอิสระ การประสานงานนี้ป้องกันการทริปที่ไม่พึงประสงค์ ในขณะเดียวกันก็รับประกันว่ากระแสไฟผิดพร่องจะถูกขัดจังหวะก่อนที่อุปกรณ์จะเสียหาย.

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการนำไปใช้

ข้อควรพิจารณาในการติดตั้ง

การติดตั้งที่เหมาะสมมีความสำคัญเช่นเดียวกับการเลือกส่วนประกอบ:

การติดตั้ง SPD:

• ติดตั้งให้ใกล้กับอุปกรณ์ที่ได้รับการป้องกันมากที่สุด (ลดความยาวสายไฟให้เหลือน้อยที่สุด)
• ใช้ขนาดสายไฟตามข้อกำหนดของผู้ผลิต (โดยทั่วไปคือ 6-10 AWG)
• ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการเชื่อมต่อสายดินที่มั่นคงโดยมีความต้านทาน <10Ω
• ติดตั้งหน้าสัมผัสการตรวจสอบระยะไกลสำหรับการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์

การติดตั้งฟิวส์:

• ใช้ตัวยึดฟิวส์ที่ผู้ผลิตกำหนดซึ่งได้รับการจัดอันดับสำหรับกระแสไฟผิดพร่องเต็มที่
• ตรวจสอบการไหลเวียนของอากาศเย็นรอบๆ ฟิวส์ให้เพียงพอ
• ดำเนินการตรวจสอบสถานะฟิวส์ (การบ่งชี้ฟิวส์ขาด)
• เก็บสต็อกฟิวส์สำรองไว้สำหรับการเปลี่ยนอย่างรวดเร็ว

การบำรุงรักษาและการทดสอบ

อุปกรณ์ป้องกันต้องมีการตรวจสอบเป็นระยะ:

การบำรุงรักษา SPD:

• ตรวจสอบด้วยสายตาเป็นรายไตรมาสเพื่อหาร่องรอยความเสียหายหรือการเปลี่ยนสี
• ตรวจสอบการทำงานของตัวบ่งชี้สถานะระยะไกลเป็นรายเดือน
• ทดสอบกระแสไฟรั่วเป็นประจำทุกปี (ควร <1mA)
• เปลี่ยนหลังจากเหตุการณ์ไฟกระชากครั้งใหญ่ (แม้ว่าจะไม่มีความเสียหายที่มองเห็นได้)

การบำรุงรักษาฟิวส์:

• ตรวจสอบด้วยภาพความร้อนปีละสองครั้ง
• ตรวจสอบความต้านทานการสัมผัสของตัวยึดฟิวส์ (<50µΩ)
• เปลี่ยนฟิวส์ที่แสดงการเปลี่ยนสีหรือสัญญาณของความร้อนสูงเกินไป
• บันทึกการเปลี่ยนทั้งหมดสำหรับการวิเคราะห์แนวโน้ม

คำถามที่พบบ่อย: การป้องกันเครื่องชาร์จเร็ว DC

ถาม: ฉันสามารถใช้เซอร์กิตเบรกเกอร์มาตรฐานแทนฟิวส์เซมิคอนดักเตอร์สำหรับสถานีชาร์จ DC ของฉันได้หรือไม่

ตอบ: ไม่ได้ เซอร์กิตเบรกเกอร์มาตรฐานมีเวลาตอบสนอง 20-100ms ซึ่งช้าเกินไปที่จะป้องกัน IGBT และเซมิคอนดักเตอร์กำลังอื่นๆ ที่ล้มเหลวในเวลาน้อยกว่า 5ms ในระหว่างสภาวะผิดพร่อง ฟิวส์คลาส aR เฉพาะเซมิคอนดักเตอร์ที่มีเวลาเคลียร์ <5ms เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการปกป้องโมดูลแปลงกำลัง ควรใช้เบรกเกอร์มาตรฐานสำหรับการป้องกันอินพุตและการสลับโหลด ไม่ใช่การป้องกันเซมิคอนดักเตอร์.

ถาม: อะไรคือความแตกต่างระหว่าง SPDs Type 1 และ Type 2 และฉันต้องการแบบไหน

ตอบ: SPDs Type 1 จัดการกับการโจมตีโดยตรงจากฟ้าผ่า (25kA, รูปคลื่น 10/350μs) และติดตั้งที่ทางเข้าบริการ SPDs Type 2 ป้องกันไฟกระชากที่เหนี่ยวนำ (40kA, รูปคลื่น 8/20μs) และติดตั้งที่ระดับอุปกรณ์ เครื่องชาร์จเร็ว DC เชิงพาณิชย์โดยทั่วไปต้องการทั้งสองอย่าง หรืออุปกรณ์ไฮบริด Type 1+2 แบบรวม การติดตั้งกลางแจ้งที่มีสายไฟเหนือศีรษะจำเป็นต้องมีการป้องกัน Type 1 ตามข้อกำหนด NEC Article 625 และ IEC 61851-23.

ถาม: ฉันจะกำหนดพิกัดฟิวส์ที่ถูกต้องสำหรับโมดูลพลังงานของสถานีชาร์จของฉันได้อย่างไร

ตอบ: เลือกพิกัดฟิวส์ที่ 1.2-1.5 เท่าของกระแสโหลดต่อเนื่อง ตรวจสอบว่าพลังงาน let-through I²t ของฟิวส์น้อยกว่า I²t ที่ได้รับการจัดอันดับของ IGBT (พบในเอกสารข้อมูลของผู้ผลิต) และตรวจสอบให้แน่ใจว่าความสามารถในการตัดกระแสเกินกระแสไฟผิดพร่องที่คาดหวังสูงสุดจากการศึกษาการลัดวงจร ประสานงานกับข้อกำหนดของผู้ผลิตโมดูลเสมอ การใช้ฟิวส์ขนาดใหญ่เกินไปจะขจัดการป้องกัน ในขณะที่ฟิวส์ขนาดเล็กเกินไปจะทำให้เกิดการทริปที่ไม่พึงประสงค์.

ถาม: สถานีชาร์จ EV ต้องการการป้องกันไฟกระชากทั้งด้าน AC และ DC หรือไม่

ตอบ: ใช่ SPDs ด้าน AC (ก่อนวงจรเรียงกระแส) ป้องกันไฟกระชากจากแหล่งจ่ายไฟและฟ้าผ่า SPDs ด้าน DC (หลังวงจรเรียงกระแส) มีความสำคัญเท่าเทียมกันเนื่องจากไฟกระชากสามารถเกิดขึ้นได้ภายในจากการสลับการทำงาน หรือสามารถแพร่กระจายจากด้านรถยนต์ผ่านสายชาร์จ IEC 61851-23 กำหนดให้มีการป้องกันไฟกระชากด้าน DC ที่ได้รับการจัดอันดับสำหรับแรงดันไฟของระบบโดยเฉพาะ (โดยทั่วไปคือ 1,000V DC).

ถาม: ควรเปลี่ยนอุปกรณ์ป้องกันบ่อยแค่ไหน และค่าใช้จ่ายตลอดอายุการใช้งานคือเท่าไร

ตอบ: ควรเปลี่ยน SPDs หลังจากเหตุการณ์ไฟกระชากครั้งใหญ่ (>80% ของความจุที่ได้รับการจัดอันดับ) หรือเมื่อการตรวจสอบระยะไกลบ่งชี้ถึงการเสื่อมสภาพ อายุการใช้งานโดยทั่วไปคือ 10-20 ปีในสภาวะปกติ ควรเปลี่ยนฟิวส์เซมิคอนดักเตอร์ทันทีหลังจากเคลียร์ความผิดพร่อง เป็นอุปกรณ์ป้องกันแบบใช้ครั้งเดียว อย่างไรก็ตาม ค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนฟิวส์ (50-200 บาทต่อฟิวส์) นั้นเล็กน้อยเมื่อเทียบกับการเปลี่ยนโมดูล IGBT (500-3,000 บาท) หรือการหยุดทำงานของสถานีชาร์จ (200-500 บาทต่อชั่วโมงในรายได้ที่สูญเสียไป).

ถาม: มีข้อกำหนดพิเศษสำหรับเครื่องชาร์จเร็ว DC ที่สูงกว่า 150kW หรือไม่

ตอบ: เครื่องชาร์จกำลังสูง (150-350kW) ต้องการการป้องกันที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากขนาดกระแสไฟผิดพร่องที่สูงขึ้น ซึ่งรวมถึง: ฟิวส์ที่มีความสามารถในการตัดกระแสสูงกว่า (ขั้นต่ำ 100kA), การจัดเรียงฟิวส์แบบขนานพร้อมการแบ่งกระแสที่เหมาะสม, ระบบระบายความร้อนที่ได้รับการปรับปรุง และเส้นทางการป้องกันที่ซ้ำซ้อน นอกจากนี้ เครื่องชาร์จกำลังสูงพิเศษโดยทั่วไปใช้สถาปัตยกรรมบัส DC 1,500V ซึ่งต้องใช้อุปกรณ์ป้องกันที่ได้รับการจัดอันดับอย่างเหมาะสม ปรึกษา IEC 61851-23 และ UL 2202 เสมอสำหรับข้อกำหนดระดับพลังงานเฉพาะ.

บทสรุป: การป้องกันเป็นการลงทุน ไม่ใช่ค่าใช้จ่าย

ในโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จเร็ว DC อุปกรณ์ป้องกันไม่ใช่ส่วนประกอบเสริม แต่เป็นส่วนสำคัญต่อความน่าเชื่อถือของระบบและความอยู่รอดทางการเงิน เหตุการณ์ไฟกระชากที่ไม่ได้รับการป้องกันเพียงครั้งเดียวสามารถทำลายอุปกรณ์มูลค่า 10,000-30,000 บาท และทำให้เกิดการหยุดทำงานเป็นเวลาหลายวัน SPDs และฟิวส์เซมิคอนดักเตอร์ที่ระบุไว้อย่างเหมาะสม ซึ่งคิดเป็นเพียง 3-5% ของต้นทุนเครื่องชาร์จทั้งหมด ให้การประกันภัยต่อความล้มเหลวร้ายแรงเหล่านี้.

ภูมิทัศน์ด้านกฎระเบียบกำหนดให้มีการป้องกันที่ครอบคลุมมากขึ้น IEC 61851-23:2023 และข้อกำหนด UL 2202 ที่อัปเดตได้เสริมสร้างข้อกำหนดเฉพาะสำหรับการป้องกันไฟกระชาก ทำให้การปฏิบัติตามข้อกำหนดเป็นสิ่งที่ไม่สามารถเลือกได้สำหรับการติดตั้งใหม่ ในขณะที่เครือข่ายการชาร์จ EV ขยายไปสู่แอปพลิเคชันกำลังสูง (เครื่องชาร์จ 350kW+ สำหรับยานพาหนะเชิงพาณิชย์) ข้อกำหนดในการป้องกันจะเข้มงวดมากขึ้นเท่านั้น.

ทีมวิศวกรของ VIOX Electric ให้บริการโซลูชันการป้องกันที่สมบูรณ์ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากประสบการณ์กว่า 25 ปีในด้านการกระจายกำลังและระบบป้องกัน ผลิตภัณฑ์ของเราเป็นไปตามมาตรฐานสากลที่เกี่ยวข้องทั้งหมดและได้รับการพิสูจน์แล้วในการติดตั้งการชาร์จเชิงพาณิชย์หลายพันแห่งทั่วโลก ติดต่อทีมขายด้านเทคนิคของเราเพื่อขอการศึกษาการประสานงานการป้องกันเฉพาะไซต์และคำแนะนำผลิตภัณฑ์.

---

สำหรับข้อกำหนดทางเทคนิค คู่มือการติดตั้ง และการศึกษาการประสานงานการป้องกัน โปรดเยี่ยมชม viox.com หรือติดต่อทีมวิศวกรแอปพลิเคชันของเรา VIOX Electric ปกป้องโครงสร้างพื้นฐานที่ขับเคลื่อนการเคลื่อนที่แห่งอนาคต.