Проектирование щита питания зарядной станции электромобилей
щит питания зарядной станции: В щите питания зарядной станции электромобилей каждая точка зарядки должна иметь собственную цепь, защита от токов утечки типа A как минимум должна дополняться средством обнаружения 6 мА сглаженного постоянного тока, кабели рассчитываются на 100-процентную длительную нагрузку, а суммарная мощность приводится к лимиту присоединения средствами динамического управления нагрузкой.
Содержание
Зарядная станция имеет профиль нагрузки, сильно отличающийся от обычной розетки: она потребляет ток, близкий к номинальному, непрерывно в течение часов. Поэтому и тепловой расчёт, и подход к защите от токов утечки в зарядном щите отличаются от обычного распределительного щита. В статье изложены правила проектирования щита питания зарядной станции в рамках МЭК 61851 и МЭК 60364-7-722.
Профиль нагрузки и влияние длительного режима
При выборе кабелей и аппаратов точка зарядки рассматривается как длительная нагрузка: цепь должна нести номинальный ток часами. Коэффициенты одновременности, применяемые в обычном распределении, сами по себе к зарядным цепям неприменимы, хотя суммарная мощность может ограничиваться при динамическом управлении несколькими точками. Поскольку длительный ток повышает температуру клемм и аппаратов, необходимо выполнить внутренний тепловой расчёт и при необходимости добавить вентиляцию. Следует также проверить таблицу снижения характеристик выключателя в зависимости от температуры окружающей среды.
Защита на каждую цепь: выключатель и УЗО
Как правило, каждая точка зарядки должна иметь собственную цепь и собственные защитные аппараты, чтобы повреждение в одной точке не влияло на остальные. Для защиты от токов утечки требуется как минимум аппарат 30 мА типа A, но поскольку силовая электроника автомобиля может создавать сглаженный постоянный ток утечки свыше 6 мА, обязательна специальная мера: либо применяется аппарат типа B, либо документально подтверждается наличие детекции 6 мА постоянного тока внутри зарядного устройства. Для защиты от сверхтоков типичным выбором является выключатель с характеристикой C, согласованный с максимальным током короткого замыкания, допускаемым зарядным устройством.
Заземление, обрыв PEN и защита от импульсных перенапряжений
В системах TN-C-S обрыв проводника PEN способен оставить корпус автомобиля под опасным потенциалом, поэтому обнаружение повреждения PEN должно обеспечиваться либо в зарядном устройстве, либо реле контроля напряжения внутри щита. В некоторых странах допускается альтернатива в виде отдельного заземлителя у точки зарядки. Поскольку наружные точки зарядки подвержены грозовым и коммутационным импульсам, в главном щите следует предусмотреть УЗИП типа 1 или 2, а у точки зарядки — типа 2. Для линий связи и платёжной системы стоит рассмотреть отдельное сигнальное УЗИП.
Сечение кабеля, потеря напряжения и кабельные трассы
| Предмет защиты | Требование | Примечание по применению |
|---|---|---|
| Сверхток | Выключатель на каждую цепь | Характеристика C — типовой выбор |
| Ток утечки | Минимум 30 мА тип A | Отдельный аппарат на каждую точку |
| Постоянная составляющая утечки | Детекция 6 мА | УЗО типа B или функция в зарядном устройстве |
| Обрыв PEN | Контроль напряжения или отдельный заземлитель | Критично в системах TN-C-S |
| Импульсные перенапряжения | УЗИП типа 2 | На улице может понадобиться и тип 1 |
| Длительный режим | 100-процентная длительная нагрузка | Коэффициенты одновременности не применяются отдельно |
Точки зарядки обычно расположены далеко от щита, в разных углах парковки, поэтому определяющим ограничением становится потеря напряжения; целевой предел при длительной полной нагрузке — от 3 до 5 процентов. Для подземных участков тип кабеля и глубина прокладки оцениваются вместе с поправочными коэффициентами способа прокладки на пропускную способность. Кабельный отсек следует проектировать с запасом труб и клеммной ёмкости для будущих точек зарядки. При использовании алюминиевого кабеля особого внимания требуют совместимость наконечников и клемм, а также моменты затяжки.
Управление нагрузкой, учёт и расширяемость
Одновременная работа десяти точек зарядки на полной мощности на парковке встречается редко: динамическое управление нагрузкой измеряет мгновенное потребление здания и автоматически снижает мощность зарядки, что позволяет обойтись без увеличения мощности присоединения. Для этого на вводе устанавливается анализатор электроэнергии, а в щите — контроллер, обменивающийся данными с зарядными устройствами. Если требуется выставление счётов, необходимы счётчики с одобрением MID, а данные счётчиков и анализатора передаются в систему управления по Modbus или OCPP. Если щит спроектирован с резервом модульного места минимум на удвоенное число исходных точек, стоимость второй очереди заметно снижается.
Главное: щит питания зарядной станции
- Выделяйте отдельную цепь каждой точке — Повреждение в одной точке не должно прерывать зарядку остальных автомобилей.
- Подтверждайте детекцию 6 мА постоянного тока — Применяйте УЗО типа B либо документируйте наличие функции в зарядном устройстве.
- Рассчитывайте цепи как длительную нагрузку — Зарядный ток длится часами, поэтому коэффициенты одновременности сами по себе неприменимы.
- Сохраняйте мощность присоединения управлением нагрузкой — Измерение мгновенного потребления и снижение мощности зарядки исключают модернизацию ввода.
- Источник стандарта — каталог публикаций IEC: iec.ch.
Частые вопросы
Почему для зарядных станций обсуждают УЗО типа B?
Зарядная электроника внутри автомобиля способна при повреждении создавать утечку со сглаженной постоянной составляющей. Эта составляющая может насытить и ослепить аппарат типа A, полностью устранив защитную функцию. Поэтому стандарт требует меры против сглаженной утечки постоянного тока свыше 6 мА, которой может быть либо аппарат типа B, либо модуль детекции, встроенный в зарядное устройство.
Какая мощность присоединения нужна для заданного числа точек?
При статическом подходе итог равен числу точек, умноженному на мощность каждой, и растёт быстро: десять точек по 22 киловатта дают 220 киловатт. При динамическом управлении нагрузкой мощность присоединения ограничивается тем, что уже есть у здания, а мощность зарядки распределяется автоматически. На большинстве парковок это позволяет установить в два-три раза больше точек без усиления ввода.
Можно ли устанавливать зарядный щит на улице?
Можно при условии соответствующего выбора степени защиты и механической прочности: для наружной установки обычно требуется не менее IP54 и IK08 или выше в зависимости от риска удара. Оболочки под прямым солнечным светом быстро нагреваются, поэтому нужны затенение или вентиляция. Из-за риска конденсации нагреватель с гигростатом является ценной мерой для срока службы электронных плат в зимний период.
Похожие статьи
- Типы УЗО: чем отличаются AC, A, F и B
- Выбор сечения кабеля и расчёт потери напряжения
- Выбор УЗИП (SPD): отличия типов 1, 2 и 3
- Щит для зарядных станций электромобилей: защита и управление нагрузкой
- Все технические статьи
Devpan проектирует щиты питания для вашей зарядной инфраструктуры с защитой на каждую цепь, динамическим управлением нагрузкой и запасом на расширение и поставляет их проверенными. Спланируем электрическую инфраструктуру вашего зарядного проекта вместе. Связанное решение Devpan: распределительный щит DevBox.
