Nabíjecí stanice pro elektromobily – Diagnostika a bezpečnostní měření

Toto je však jen začátek cesty vývoje nového segmentu, který by měl v budoucnu ve většině zemí světa nahradit vozidla se spalovacími motory. Bez ohledu na použitou technologii byla bezpečnost vždy klíčovým tématem silniční dopravy. Pro použití elektrických vozidel existují kromě samotné bezpečnosti silničního provozu také faktory týkající se vhodného využití elektrické energie potřebné k jejich pohonu. Proces nabíjení elektromobilů začíná od výroby energie v elektrárně nebo z OZE přes její přenos a distribuci do nabíjecích stanic. Teprve odtud probíhá nabíjení akumulátorů ve vozidle. Bezpečnost by měla být zajištěna v každé z těchto fází procesu. Jedním z prvků jejího zabezpečení jsou elektrické testy a měření prováděné během uvádění do provozu a také následně pravidelně prováděné revize v souladu s aktuálními elektrotechnickými normami.

Nabíjecí stanice mohou být instalovány na různých místech, jako jsou čerpací stanice, parkoviště, podzemní garáže nebo jednoduše vedle rodinných domů. Obecně lze říci, že nabíjecí stanice dělíme na typ AC a DC. Střídavé stanice mívají nižší výkon, a to v rozsahu 3,7 kW – 22 kW. Stejnosměrné nabíjecí stanice (často označované jako rychlonabíjecí stanice) disponují výkonem až 350 kW. Budou se proto lišit podle potřeb a podmínek připojení, které bohužel často představují hlavní omezení. Bez ohledu na stanici, pro kterou je připojení připraveno, by však již v této fázi měla být provedena příslušná elektrická měření, která zaručí bezpečnost uživatele a také zařízení připojených ke stanici. Typ měření na samotných nabíjecích stanicích se bude poněkud lišit v závislosti na jejich způsobu provozu a konstrukci. Zaměříme se především na AC stanice, i když řada z těchto měření bude vhodná i pro DC stanice.
Základem pro řádně provedené zkoušky a zkoušky by měly být platné normy a právní předpisy. Jsou zárukou uplatnění prověřených a aktuálních technických znalostí v konkrétní oblasti, v našem případě v oblasti elektromobility a elektroinstalací. Hlavní standardy, na které se v současnosti můžeme spolehnout, jsou:

• EN 61851 – Systém nabíjení elektrických vozidel vodivým propojením;
• HD 60364 – Elektrické instalace nízkého napětí – zvláště: Část 6: Kontrola, část 4-41 Ochrana bezpečnosti – Ochrana proti úrazu elektrickým proudem; část 7- 722: Požadavky na speciální instalace nebo umístění

Skvěle doplňují tyto standardy:

• EN ISO 15118 – Silniční vozidla - Komunikační rozhraní vozidla s rozvodnou sítí
• EN 62196 – Vidlice, zásuvky, vozidlová zásuvková spojení a vozidlové přívodky - Nabíjení elektrických vozidel vodivým připojením
• EN 62752 Zařízení pro ovládání a ochranu umístěné v kabelu pro režim nabíjení 2 elektrických silničních vozidel (IC-CPD)
• EN 50620 – Elektrické kabely - Nabíjecí kabely pro elektrická vozidla
• IEC 62955 – Zařízení pro detekci zbytkového stejnosměrného proudu (RDC-DD) pro nabíjení elektromobilů v režimu 3

Mezi nejdůležitější měření a kontroly, které je třeba provádět na nabíjecí stanici pro elektromobily, proto patří:

1. Inspekce

V tomto případě se ještě nejedná o měření, ale o soubor činností a věcí ke kontrole, které bychom měli udělat před samotným měření. Mezi ně patří mimo jiné ověření:

• ochranná opatření proti úrazu elektrickým proudem;
• protipožární opatření;
• přítomnost diagramů, výstražných upozornění nebo jiných podobných informací;
• výběr vodičů s ohledem na proudovou zatížitelnost a úbytek napětí;
• výběr a seřízení bezpečnostních a signalizačních zařízení;
• správné označení nulových a ochranných vodičů;
• označení obvodů, nadproudových ochran, spínačů, svorek, apod;
• správnost připojení kabelů;
• přítomnost a kontinuita ochranných vodičů;
• dostupnost zařízení umožňující pohodlnou obsluhu, identifikaci a údržbu;
• stav a kompletnost krytu nabíjecí stanice

2. Měření odporu ochranných a vyrovnávacích vodičů (kontinuita)

Aby byla zajištěna správná ochrana před úrazem elektrickým proudem a bezpečnost uživatelů a zařízení, je třeba zkontrolovat správnost ochranných připojení k přístupným vodivým částem a jejich správné uzemnění. Toto je jeden z nejdůležitějších testů. V praxi měříme odpor mezi PE lištou a jednotlivými přístupnými vodivými částmi stanice.

3. Měření uzemnění

Kvalita uzemnění má přímý vliv na bezpečné používání zařízení, a především na účinnost ochrany před úrazem elektrickým proudem a bleskem. Naměřený odpor nám umožňuje určit hodnotu dotykového napětí, které může vzniknout mezi různými vodivými částmi na ochranném vodiči. V dnešní době výrobci měřicí techniky nabízejí možnost měření různými metodami, ale stále je nejoblíbenější metoda technická. V případě typicky „městských“ podmínek a nemožnosti zaražení měřicích sond do země můžeme využít klešťové metody.

4. Měření izolačního odporu

Izolací aktivních částí obvodu je realizována základní ochrana proti přímému dotyku. To nejen zabraňuje zásahu elektrickým proudem uživatele instalace při dotyku vodivé části, ale také chrání samotnou instalaci před zkratem mezi vodiči nebo mezi fází a krytem zařízení připojeného k elektrické síti. V případě nabíjecích stanic je důležité pamatovat na to, že při měření izolačního odporu na straně nabíjecího kabelu měříme pouze krátký úsek – do „vnitřku stanice“. Je důležité si uvědomit, že v závislosti na konstrukci a použitých komponentech může přivedení napětí do obvodů stanice v krajním případě vést k poškození nebo aktivaci ochranných zařízení. Je tedy nutné mít odpovídající technické znalosti a obeznámenost se zkoumaným objektem. Prozkoumat bychom samozřejmě měli i kabely napájející samotný nabíjecí bod. Dle standardu jmenovité napětí stanice určuje testovací napětí.

5. Měření impedance zkratové smyčky

Jedním z prvků ochrany proti nepřímému dotyku je použití nadproudové ochrany v elektrických obvodech. Dostatečně nízká hodnota impedance zkratové smyčky je předpokladem jejich správné činnosti v normou požadované době. Tato hodnota zase přímo ovlivňuje očekávaný zkratový proud. Výsledek měření tedy musíme vztáhnout k ochranám aplikovaným na obvod. Poměrně mnoho měřicích přístrojů na trhu již má vestavěnou bezpečnostní databázi připravenou k použití. Výběrem ochrany přítomné v našem obvodu měřič automaticky vypočítá a vyhodnotí správnost impedance zkratové smyčky.
Pro provedení zkoušky musíme nabíjecí stanici uvést do režimu C nebo D, což je režim nabíjení vozidla, aby se na konektoru objevilo jmenovité napětí. Proto potřebujeme mít správné měřicí vybavení, abychom mohli změnit režim provozu stanice.

6. Měření parametrů proudových chráničů

Zkoumání parametrů RCD prvků má za cíl zjistit, zda jsou schopny vypnout obvod ve správný čas v případě chybového proudu v obvodu. Zkouška zahrnuje především měření proudu a doby vypnutí chrániče. Podle typu proudového chrániče a jeho reziduálního proudu porovnáváme tyto hodnoty s limity obsaženými v normách. V případě nabíjecích stanic je proudový chránič nezbytnou součástí ochrany, kterou normy bezpodmínečně vyžadují. Navíc, pokud má stanice více než jedno nabíjecí místo, pak by měl být každý jednotlivý bod chráněn tímto typem chrániče. Kromě toho je kvůli přítomnosti stejnosměrného proudu v systému automatického nabíjení vyžadována ochrana s detekcí zbytkového stejnosměrného proudu větším než 6 mA. V praxi tuto podmínku splňuje buď proudový chránič typu B nebo vyhrazená verze proudového chrániče typu A s doplňkovým označením EV. Alternativním řešením, se kterým se u stanic můžeme setkat, je modul monitorování zbytkového stejnosměrného proudu, tzv. RCM (Residual Current Monitoring).

Měřicí přístroje

Nezbytností pro úspěšné provedení všech zkoušek jsou samozřejmě vhodné měřicí přístroje. Přístroje musí splňovat podmínky vícedílné standardu EN 61557. Proto se doporučuje používat měřidla od uznávaných světových výrobců profesionálních měřicích a kontrolních přístrojů. Není pochyb o tom, že Sonel může být klasifikován jako jeden z nich. Již více než 25 let vyrábí profesionální zařízení určená ke sledování bezpečnosti, technického stavu, parametrů a kvality elektrické sítě. Pro výše uvedená měření má výrobce v nabídce buď řadu jednorázových přístrojů, případně pak oblíbenější variantu v podobě multifunkčních měřičů parametrů elektrické sítě řady MPI.

Tech Aid Czech Branch s.r.o.
Na Brankách 442/2, 678 01 Blansko
Tel.: +420 606 319 143
E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
www.tacb.cz