สำหรับวิศวกรไฟฟ้าและผู้ติดตั้ง การขยายตัวอย่างรวดเร็วของโครงสร้างพื้นฐานยานยนต์ไฟฟ้า (EV) นำเสนอความท้าทายด้านการป้องกันที่เฉพาะเจาะจง: กระแสไฟฟ้ารั่ว DC. แตกต่างจากโหลดในครัวเรือนทั่วไป วงจรเรียงกระแสภายในเครื่องชาร์จในตัวรถยนต์ไฟฟ้า (OBC) สามารถสร้างกระแสไฟฟ้ารั่ว DC ที่ราบเรียบได้ในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาด.
หากไม่ได้แยกอย่างเหมาะสม กระแสไฟฟ้ารั่ว DC เหล่านี้สามารถทำให้ Residual Current Devices (RCDs) ประเภท A ที่อยู่ต้นทาง "บอด" ทำให้การติดตั้งระบบไฟฟ้าทั้งหมดไม่ปลอดภัย.
คู่มือทางวิศวกรรมนี้วิเคราะห์กลยุทธ์การป้องกันที่สอดคล้องตามข้อกำหนดสามประการที่กำหนดโดย IEC 60364-7-722 แล้ว IEC 61851-1: การใช้ RCD ประเภท B, RCD ประเภท F (พร้อมเงื่อนไขเฉพาะ) หรือแนวทาง “ประเภท EV” (RDC-DD) ที่ใหม่กว่า เราจะตรวจสอบความแตกต่างทางเทคนิคระหว่าง IEC 62423 แล้ว IEC 62955 เพื่อกำหนดตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดเพื่อความปลอดภัย การปฏิบัติตามข้อกำหนด และความคุ้มค่า.
ผลกระทบ “การบอด”: เหตุใดประเภท A จึงไม่เพียงพอ
ปัญหาพื้นฐานในการป้องกัน EV คือการอิ่มตัวของแม่เหล็กของแกนตรวจจับใน RCD มาตรฐาน มาตรฐาน RCD Type A (ที่ใช้กันทั่วไปในวงจรที่อยู่อาศัยและเชิงพาณิชย์) ใช้หม้อแปลงไฟฟ้า toroidal ที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับ AC 50/60Hz และ DC แบบเป็นจังหวะ.
เมื่อไร กระแสไฟฟ้ารั่ว DC ที่ราบเรียบ (กระแสไฟฟ้ารั่ว DC ที่มีระลอกคลื่นน้อยกว่า 10%) ไหลผ่าน toroid นี้ จะสร้างฟลักซ์แม่เหล็กคงที่ หากการรั่วไหลของ DC นี้เกิน 6mA, จะสามารถเลื่อนจุดปฏิบัติการของแกนแม่เหล็กไปสู่การอิ่มตัวได้ เมื่ออิ่มตัวแล้ว แกนจะไม่สามารถตรวจจับสนามแม่เหล็กสลับที่เกิดจากข้อผิดพลาดของสายดิน AC ที่เป็นอันตรายถึงชีวิตได้ RCD จะ “บอด” และจะไม่ตัดวงจร ทำให้ผู้ใช้ไม่ได้รับการป้องกันจากไฟฟ้าช็อต.
ดังนั้น มาตรฐานสากลจึงกำหนดว่าจุดชาร์จ EV ใดๆ จะต้องได้รับการป้องกันโดยอุปกรณ์ที่ตัดการจ่ายไฟในกรณีที่กระแสไฟฟ้ารั่ว DC ≥ 6mA.
การกำหนดผู้เข้าแข่งขัน: ประเภท B เทียบกับประเภท F เทียบกับประเภท EV
1. RCD ประเภท B (IEC 62423)
การ Type B RCD เป็นโซลูชันที่แข็งแกร่งที่สุด ประกอบด้วยระบบตรวจจับสองระบบ: fluxgate มาตรฐานสำหรับ AC/DC แบบเป็นจังหวะ และวงจรตรวจจับอิเล็กทรอนิกส์ความถี่สูงแยกต่างหากสำหรับ DC ที่ราบเรียบ.
- ความสามารถ: ตรวจจับ AC ไซน์, DC แบบเป็นจังหวะ และ DC ที่ราบเรียบ กระแสไฟฟ้ารั่ว นอกจากนี้ยังตรวจจับกระแสที่ความถี่สูงถึง 1000Hz (สำคัญสำหรับการตรวจจับการรั่วไหลของความถี่สวิตชิ่งจากอินเวอร์เตอร์).
- เกณฑ์การตัดวงจร: โดยทั่วไป 30mA AC แล้ว 60mA DC. (หมายเหตุ: ในขณะที่มาตรฐานอนุญาตให้สูงถึง 2x IΔn สำหรับ DC เบรกเกอร์ VIOX Type B มักจะตัดวงจรก่อนหน้านี้เพื่อเพิ่มความปลอดภัย).
- โปรแกรม: จำเป็นสำหรับเครื่องชาร์จสามเฟสที่การรั่วไหลของ DC สามารถราบเรียบ และสำหรับการติดตั้งที่ต้องการเวลาทำงานสูงสุดและการเลือก.
2. RCD ประเภท F (IEC 62423)
การ RCD ประเภท F เป็นประเภท A ที่ได้รับการปรับปรุง ให้ภูมิคุ้มกันที่ดีกว่าต่อการตัดวงจรที่น่ารำคาญจากกระแสไฟกระชาก และสามารถตรวจจับกระแสไฟฟ้ารั่วที่มีความถี่ผสม (สูงถึง 1kHz).
- ข้อจำกัด: ที่สำคัญคือ, ประเภท F ไม่ตรวจจับ DC ที่ราบเรียบ.
- การใช้งาน EV: คุณ ไม่สามารถ ใช้ RCD ประเภท F เพียงอย่างเดียวสำหรับการชาร์จ EV จะต้องจับคู่กับ RDC-DD (Residual Direct Current Detecting Device) ที่จัดการการตรวจจับ DC 6mA.
3. ประเภท EV / RDC-DD (IEC 62955)
มักทำการตลาดในชื่อ “ประเภท EV” ในทางเทคนิคแล้วนี่คือ Residual Direct Current Detecting Device (RDC-DD). ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อป้องกันไม่ให้ RCD ประเภท A ที่อยู่ต้นทางบอด.
- ฟังก์ชัน: ตรวจสอบวงจรสำหรับการรั่วไหลของ DC ที่ราบเรียบ.
- เกณฑ์: "ข้อแม้": ต้องตัดวงจรที่ 6mA DC.
- มาตรฐาน: ควบคุมโดย IEC 62955.
- ตัวแปร:
- RDC-MD (Monitoring Device): ตรวจจับการรั่วไหลและส่งสัญญาณให้คอนแทคเตอร์ของเครื่องชาร์จ EV เปิด หากหน้าสัมผัสของคอนแทคเตอร์เชื่อมติดกัน การป้องกันจะล้มเหลว.
- RDC-PD (Protective Device): รวมกลไกการตัดการเชื่อมต่อของตัวเอง (คล้ายกับเซอร์กิตเบรกเกอร์).
เพื่อความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นว่าอุปกรณ์เหล่านี้เหมาะสมกับระบบเชิงพาณิชย์ที่กว้างขึ้นอย่างไร โปรดดูคู่มือของเราเกี่ยวกับ การป้องกันการชาร์จ EV เชิงพาณิชย์.
เมทริกซ์การเปรียบเทียบทางเทคนิค
ตารางต่อไปนี้สรุปความสามารถในการตรวจจับและการปฏิบัติตามมาตรฐานสำหรับอุปกรณ์แต่ละประเภท.
| คุณสมบัติ | RCD Type A | RCD ประเภท F | Type B RCD | RDC-DD (ประเภท EV) |
|---|---|---|---|---|
| มาตรฐาน | IEC 61008 / 61009 | IEC 62423 | IEC 62423 | IEC 62955 |
| กระแสไฟฟ้ารั่ว AC | ✅ | ✅ | ✅ | (ขึ้นอยู่กับประเภท A ที่รวมอยู่) |
| DC แบบเป็นจังหวะ | ✅ | ✅ | ✅ | (ขึ้นอยู่กับประเภท A ที่รวมอยู่) |
| ความถี่ผสม (1kHz) | ❌ | ✅ | ✅ | ❌ |
| การตรวจจับ DC แบบราบเรียบ | ❌ | ❌ | ✅ (ใช่) | ✅ (ใช่) |
| เกณฑ์การตัดวงจร DC | ไม่มีข้อมูล | ไม่มีข้อมูล | ≤ 60mA* | 6mA |
| ป้องกันการบอดหรือไม่? | ไม่ | ไม่ | ใช่ (มีภูมิคุ้มกัน) | ใช่ (โดยการตัดการเชื่อมต่อ) |
| ค่าใช้จ่าย | ต่ำ | ปานกลาง | สูง | ปานกลาง (แบบบูรณาการ) |
*IEC 62423 อนุญาตให้กระแสไฟทริป DC สูงสุด 2 เท่าของกระแสไฟรั่ว AC ที่กำหนด (IΔn) สำหรับอุปกรณ์ 30mA คือ 60mA DC อย่างไรก็ตาม ตัวอุปกรณ์ได้รับการออกแบบมาให้ทนต่อระดับ DC นี้ได้โดยไม่ทำให้เกิดการบอด.
IEC 62955 เทียบกับ IEC 62423: ใช้มาตรฐานใด?
การเลือกระหว่างอุปกรณ์ที่สอดคล้องกับ IEC 62423 (Type B) และอุปกรณ์ IEC 62955 (RDC-DD) มักขึ้นอยู่กับฮาร์ดแวร์การชาร์จและสภาพแวดล้อมในการติดตั้ง.
สถานการณ์ที่ 1: แนวทาง “บูรณาการ” (IEC 62955)
ตู้ติดผนัง AC สมัยใหม่จำนวนมาก (7kW – เครื่องชาร์จ 22kW) มาพร้อมกับการตรวจจับ DC 6mA ในตัว นี่คือ RDC-DD เป็นไปตามมาตรฐาน IEC 62955.
- ความต้องการ: คุณต้องติดตั้ง RCD Type A อุปกรณ์ป้องกันกระแสไฟฟ้ารั่ว (RCD) ต้นทางในแผงจ่ายไฟเพื่อจัดการกับข้อผิดพลาด AC.
- ข้อดี: ต้นทุนส่วนประกอบที่ต่ำกว่าในแผง.
- ข้อเสีย: หากการตรวจจับภายในของเครื่องชาร์จล้มเหลว RCD Type A ต้นทางมีความเสี่ยงที่จะเกิดการบอด การบำรุงรักษาเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยน PCB ของเครื่องชาร์จทั้งหมด แทนที่จะเป็นส่วนประกอบ DIN-rail.
สถานการณ์ที่ 2: แนวทาง “การป้องกันภายนอก” (IEC 62423)
การใช้ Type B RCD RCD Type B (Residual Current Device Type B) ที่ติดตั้งบน DIN-rail RCBO ชนิด Bหรือ RCBO Type B (Residual Current Breaker with Overcurrent protection Type B) ในแผงจ่ายไฟ.
- ความต้องการ: ไม่จำเป็นต้องมี RDC-DD เพิ่มเติมภายในเครื่องชาร์จ RCD Type B จัดการกับข้อผิดพลาด AC, DC ที่เป็นจังหวะ และ DC ที่ราบรื่น.
- ข้อดี: การบำรุงรักษาแบบรวมศูนย์ ความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้น ภูมิคุ้มกันต่อการรบกวน DC ภายนอก การบ่งชี้ประเภทข้อผิดพลาดที่ชัดเจน (ในรุ่นขั้นสูง).
- ข้อเสีย: ต้นทุนส่วนประกอบเริ่มต้นที่สูงขึ้น.
กรอบการตัดสินใจในการเลือก
เมื่อระบุการป้องกันสำหรับโครงการ ให้ทำตามตรรกะนี้เพื่อให้แน่ใจว่าเป็นไปตาม IEC 60364-7-722:
- ตรวจสอบเอกสารข้อมูลเครื่องชาร์จ: EVSE (อุปกรณ์จ่ายไฟสำหรับยานยนต์ไฟฟ้า) ประกาศว่ามี RDC-DD ในตัวที่สอดคล้องกับ IEC 62955 หรือไม่
- ใช่: คุณอาจใช้ ประเภทเอ RCD Type A (หรือ Type F) / RCBO ในแผง.
- ไม่: คุณ ต้อง ใช้ ประเภท บี RCD Type B ในแผง.
- ตรวจสอบการเลือกต้นทาง:
- หากคุณติดตั้ง RCD Type B สำหรับเครื่องชาร์จ ตรวจสอบให้แน่ใจว่า ต้นทาง RCD หลักไม่ใช่ Type A ข้อผิดพลาด DC ที่ผ่าน RCD Type B อาจทำให้ Type A ต้นทางบอดได้ ในอุดมคติ วงจร EV ควรเชื่อมต่อขนานกับวงจรอื่นๆ ไม่ใช่ปลายทางของ Type A ทั่วไป RCCB, หรือสวิตช์หลักควรเป็น Type B (หายาก/ราคาแพง) หรือไม่ใช่ RCD (หาก TN-C-S/TN-S อนุญาต).
- พิจารณาสภาพแวดล้อมเชิงพาณิชย์:
- ในสภาพแวดล้อมเชิงพาณิชย์ที่มีเครื่องชาร์จหลายเครื่อง การรั่วไหลสะสม (แม้ต่ำกว่า 6mA ต่อเครื่องชาร์จ) อาจเป็นปัญหาได้. Type B RCDs RCD Type B เป็นที่ต้องการสำหรับความทนทานและเพื่อหลีกเลี่ยงการพึ่งพาคุณภาพที่หลากหลายของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ภายในเครื่องชาร์จ.
การวิเคราะห์ต้นทุนเทียบกับความปลอดภัย
| กลยุทธ์ส่วนประกอบ | ค่าอุปกรณ์ | แรงงานติดตั้ง | ความน่าเชื่อถือ | การซ่อมบำรุง |
|---|---|---|---|---|
| RCD Type A + 6mA RDC-DD (ในตัว) | ต่ำ | มาตรฐาน | ขึ้นอยู่กับคุณภาพของ EVSE | ซับซ้อน (การซ่อมเครื่องชาร์จ) |
| RCD Type B (ภายนอก) | สูง | มาตรฐาน | สูงมาก (เกรดอุตสาหกรรม) | ง่าย (สลับเบรกเกอร์) |
| RCD Type F + RDC-DD | ปานกลาง | มาตรฐาน | ปานกลาง | ซับซ้อน |
สำหรับสินทรัพย์ที่มีมูลค่าสูงและโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญ Type B RCD RCD Type B ยังคงเป็นที่ต้องการทางวิศวกรรมเนื่องจากความเป็นอิสระจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ภายในเครื่องชาร์จ สำหรับการเปิดตัวที่อยู่อาศัยจำนวนมาก RCD Type A + RDC-DD รุ่นนี้เป็นมาตรฐานทางเศรษฐกิจ.
คำถามที่พบบ่อย
ถาม: ฉันสามารถใช้ RCD Type AC สำหรับการชาร์จ EV ได้หรือไม่
ก: เลขที่ RCD Type AC ถูกห้ามใช้สำหรับการชาร์จ EV ในเขตอำนาจศาลส่วนใหญ่ (รวมถึงภายใต้ IEC 60364-7-722) เนื่องจากไม่สามารถตรวจจับ DC ที่เป็นจังหวะ ซึ่งเป็นเรื่องปกติในวงจรเรียงกระแส EV.
ถาม: หากฉันมี RCD Type B ฉันต้องมีแท่งกราวด์หรือไม่
ตอบ: ประเภท RCD กำหนดการตรวจจับการรั่วไหล ไม่ใช่การจัดเรียงสายดิน อย่างไรก็ตาม สำหรับแหล่งจ่ายไฟ PME (TN-C-S) คุณอาจยังคงต้องมีอุปกรณ์ตรวจจับ Open-PEN หรือแท่งกราวด์ โดยไม่คำนึงว่าคุณจะใช้ RCD Type B หรือ Type A.
ถาม: อะไรคือความแตกต่างระหว่าง RDC-MD และ RDC-PD
ตอบ: ทั้งสองถูกกำหนดไว้ใน IEC 62955 RDC-MD ตรวจสอบ ตรวจจับการรั่วไหลและสั่งให้คอนแทคเตอร์เปิดวงจร (ราคาถูกกว่า, แบบรวมในตัว) RDC-PD มี (กลไก) ของตัวเอง การป้องกัน (กลไกการสวิตชิ่ง) ทำให้ปลอดภัยกว่าหากคอนแทคเตอร์ติดค้าง.
ถาม: ฉันสามารถใช้ RCD Type B ที่ด้านท้ายน้ำของ RCD Type A ได้หรือไม่?
ตอบ: โดยทั่วไป ไม่ได้ ตามหลักการแล้ว RCD ควรมีการประสานงานกัน หากเกิดข้อผิดพลาด DC กระแสจะไหลผ่านทั้งสองตัว RCD Type B ที่ด้านท้ายน้ำจะตัดวงจร แต่กระแส DC อาจทำให้ RCD Type A ที่ด้านต้นน้ำ "บอด" ไปแล้ว ทำให้ไม่สามารถใช้งานได้กับวงจรอื่น แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดคือการเชื่อมต่อวงจร EV แบบขนาน หรือตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ที่ด้านต้นน้ำเป็น Type B ด้วย (หรือ Type S ที่หน่วงเวลา หากเหมาะสมกับระบบสายดิน).
สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเลือกอุปกรณ์ป้องกันวงจรที่เหมาะสมสำหรับโครงการของคุณ โปรดสำรวจคำแนะนำของเราเกี่ยวกับ ปัจจัยลดพิกัดทางไฟฟ้า (Electrical Derating Factors) แล้ว ประเภทของเบรกเกอร์.
