電動汽車，電動汽車充電器和電動汽車的電湧保護
電動汽車：可靠地保護充電基礎設施
隨著電動汽車的日益普及以及新的“快速充電”技術，對可靠，安全的充電基礎設施的需求也在增加。 實際的充電設備和所連接的車輛本身都需要防止過電壓，因為它們都具有敏感的電子組件。
必須保護設備免受雷擊以及網絡側的電源波動。 雷擊直接造成的破壞是很難防止的，但是各種電子設備的真正危險來自於由此產生的電湧。 此外，所有連接到電網的電網側電氣開關操作都是電動汽車和充電站中電子設備的潛在危險源。 短路和接地故障也可以算作此設備損壞的可能原因之一。
為了防範這些電氣風險，絕對有必要採取適當的防護措施。 必須保護昂貴的投資，並且相應的電氣標準規定了適當的保護方法和手段。 有很多要考慮的問題，因為不能用一種解決方案來解決所有危險源。 本文可幫助您識別交流和直流端的風險情況和相關的保護解決方案。
正確評估方案
例如，由直接或間接雷擊進入交流（AC）網絡引起的過電壓必須減小到EV充電設備主分配器的輸入。 因此，建議直接在主斷路器之後安裝電湧保護設備（SPD），該設備將衝擊電湧電流傳導到地面。 全面的雷電防護標準IEC 62305-1至4及其應用示例為它提供了很好的基礎。 在那裡，討論了風險評估以及內部和外部的雷電防護。
在這種情況下，描述各種關鍵任務應用的防雷等級（LPL）是決定性的。 例如，LPL I包括飛機塔，即使在直接雷擊（S1）之後，該塔也必須仍在運行。 我還考慮了LPL醫院； 在雷暴天氣下設備還必須能夠充分發揮功能並保護其免受火災危害，以便人們始終盡可能地安全。
為了評估相應的情況，有必要評估雷擊的風險及其影響。 為此，可以使用各種特性，從直接衝擊（S1）到間接耦合（S4）。 結合各自的影響場景（S1-S4）和已確定的應用程序類型（LPL I- / IV），可以確定用於雷電和電湧保護的相應產品。
內部雷電防護的雷電防護等級分為四類：LPL I是最高等級，對於應用程序內部的最大脈衝負載，預期為100 kA。 這意味著在相應應用程序外部有200 kA的雷擊。 其中，有50％排入地下，“剩餘” 100 kA耦合到建築物內部。 因此，在有直接雷擊風險S1和應用雷電防護等級I（LPL I）的情況下，必須考慮相應的網絡。 右側的概述提供了每個導體所需的值：
充電基礎設施的正確電湧保護
類似的考慮需要應用於充電基礎設施。 除了交流側，對於某些充電塔技術，還必須考慮直流側。 因此，有必要採用為電動汽車的充電基礎設施提供的方案和值。 該簡化的示意圖示出了充電站的結構。 需要防雷等級LPL III / IV。 下圖說明了場景S1至S4：
這些情況可能會導致多種形式的耦合。
這些情況必須通過防雷和浪湧保護來解決。 在這方面可以提供以下建議：
- 對於沒有外部雷電保護（感應電流或互感；每個導體的值）的充電基礎設施：此處僅發生間接耦合，並且僅需採取過壓保護措施。 這也在表2中以8/20μs的脈衝形狀顯示，代表過電壓脈衝。
在這種情況下，顯示出通過架空線連接的直接和間接耦合，充電基礎設施沒有外部防雷保護。 在這裡，通過架空線可以發現增加的雷擊風險。 因此，有必要在交流側安裝防雷裝置。 三相連接每條導體至少需要5 kA（10/350μs）的保護，請參閱表3。
- 對於帶有外部避雷裝置的充電基礎設施：第4頁上的插圖顯示名稱LPZ，代表所謂的避雷區-即定義保護質量的避雷區。 LPZ0是沒有保護的外部區域； LPZ0B表示該區域在外部雷電保護的“陰影中”。 LPZ1是指建築物的入口，例如AC側的入口。 LPZ2將代表建築物內的另一個子分佈。
在我們的場景中，我們可以假設需要LPZ0 / LPZ1防雷產品，因此將其指定為T1產品（類型1）（根據IEC或I等級為I級）。 在從LPZ1到LPZ2的過渡中，還提到過電壓保護T2（類型2），根據IEC或中等保護等級為II級。
在表4的示例中，這對應於交流連接4 x 12.5 kA的避雷器，即總雷電載流能力為50 kA（10/350μs）。 對於AC / DC轉換器，必須選擇適當的過壓產品。 注意：在交流和直流側，必須相應地執行此操作。
外部防雷的含義
對於充電站本身，正確解決方案的選擇取決於充電站是否在外部防雷系統的保護區內。 在這種情況下，一個T2避雷器就足夠了。 在室外區域，必鬚根據風險使用T1避雷器。 參見表4。
重要提示：其他干擾源也可能導致過壓損壞，因此需要適當的保護。 例如，這些可以是在發出過電壓的電氣系統上的開關操作，也可以是通過插入建築物的線路（電話，總線數據線）發生的操作。
一條有用的經驗法則：引入或引出建築物的所有金屬電纜線，例如天然氣，水或電，都是電湧電壓的潛在傳輸元件。 因此，在進行風險評估時，應檢查建築物的可能性，並應考慮適當的雷電/電湧保護，使其盡可能靠近干擾源或建築物入口點。 下表5概述了可用的不同類型的電湧保護：
正確的類型和SPD可供選擇
最小的箝位電壓應施加到要保護的應用上。 因此，選擇正確的設計和合適的SPD非常重要。
與傳統的避雷器技術相比，LSP的混合技術可確保要保護的設備上的過電壓負載最低。 通過最佳的過壓保護，要保護的設備的電流大小可以忽略不計，只有安全尺寸和低能量含量（I2t）-上游剩餘電流開關不會跳閘。
返回到電動汽車充電站的特定應用：如果充電設備距離主電湧保護器所在的主配電板超過十米，則必須在交流電的交流側端子上直接安裝一個額外的SPD。符合IEC 61643-12的站。
主配電板輸入端的浪湧保護器必須能夠在不具有主電源頻率的交流網絡中，在符合IEC 12.5-61643的表11的規定下，產生部分雷電流（每相1 kA），屬於I類。雷擊事件。 此外，它們必須沒有洩漏電流（在預計量應用中），並且對由於低壓網絡故障而可能出現的短期電壓峰值不敏感。 這是保證使用壽命長和SPD可靠性高的唯一方法。 UL認證，理想的是根據UL 1-2th的1449CA或4CA型，確保了全球適用性。
根據這些要求，LSP的混合技術非常適合在主配電板的輸入端進行交流保護。 由於無洩漏設計，這些設備也可以安裝在儀表前區域。
特點：直流應用
電動移動性還利用了諸如快速充電和電池存儲系統之類的技術。 DC應用在這裡專門使用。 這要求專用避雷器具有相應擴展的安全要求，例如更大的空氣和爬電距離。 與交流電壓相比，由於直流電壓沒有過零，因此產生的電弧不能自動熄滅。 結果，容易發生火災，這就是為什麼必須使用適當的電湧保護裝置的原因。
由於這些組件對過電壓的反應非常敏感（抗干擾能力低），因此還必須使用適當的保護裝置對其進行保護。 否則，它們可能會受到預損壞，從而大大縮短組件的使用壽命。
LSP通過其產品FLP-PV1000，提供了設計用於DC範圍的解決方案。 它的主要特點包括緊湊的設計和特殊的高性能斷開裝置，可用於安全地熄滅開關電弧。 由於具有高的自熄能力，因此可以分離出25 kA的預期短路電流，例如由電池存儲引起的短路電流。
因為FLP-PV1000是1型和2型避雷器，所以它可以普遍用於直流側的電動汽車應用，作為避雷或電湧保護。 每個導體的標稱放電電流為20 kA。 為確保絕緣監控不受干擾，建議使用無洩漏電流的避雷器-FLP-PV1000也可保證這一點。
另一個重要方面是發生過壓（Uc）時的保護功能。 FLP-PV1000在此可提供高達1000伏直流電的安全性。 當保護等級<4.0 kV時，可同時確保電動汽車的保護。 這些汽車必須保證4.0 kV的額定脈衝電壓。 因此，如果接線正確，則SPD還可保護正在充電的電動汽車。 （圖3）
FLP-PV1000提供相應的彩色顯示屏，該顯示屏提供有關產品生存能力的便捷狀態信息。 通過集成的電信聯繫方式，還可以從遠程位置進行評估。
普遍保護計劃
LSP提供了市場上最全面的產品組合，可提供適用於任何情況的設備，並且數量不只一種。 對於上述所有情況，LSP產品都可以可靠地保護整個充電基礎設施，包括通用的IEC＆EN解決方案和產品。
確保機動性
根據IEC 60364-4-44第443條，IEC 60364-7-722和VDE AR-N-4100的要求，保護充電基礎設施和電動汽車免受雷擊和電湧損壞。
清潔，快速，安靜的電動汽車越來越受歡迎
快速增長的電動汽車市場引起了業界，公用事業，社區以及市民的極大興趣。 運營商的目標是盡快盈利，因此防止停機至關重要。 這是通過在設計階段加入全面的雷電和電湧保護概念來實現的。
安全–競爭優勢
雷電影響和電湧危害充電系統中敏感電子設備的完整性。 不僅是危險的收費站，而且是客戶的車輛。 停機或損壞很快就會變得昂貴。 除了維修費用外，您還冒失去客戶信任的風險。 在這個新興的技術市場中，可靠性是重中之重。
電動出行的重要標準
電動汽車充電基礎設施必須考慮哪些標準？
IEC 60364標準系列包含安裝標準，因此必須用於固定安裝。 如果充電站不能移動並通過固定電纜連接，則該充電站屬於IEC 60364的範圍。
IEC 60364-4-44，條款443（2007）提供了有關何時要安裝電湧保護的信息。 例如，電湧會影響公共服務或商業和工業活動，以及是否安裝了I + II…類過電壓的敏感設備。
IEC 60364-5-53第534（2001）條涉及應選擇WHICH電湧保護器以及如何安裝的問題。
什麼是新的
IEC 60364-7-722 –特殊安裝或位置的要求–電動汽車的電源
自2019年60364月起，新的IEC 7-722-XNUMX標準對於規劃和安裝連接點的電湧保護解決方案是強制性的，公眾可以使用這些連接點。
722.443防止大氣引起的瞬態過電壓或由於開關引起的過電壓
722.443.4過壓控制
公眾可訪問的連接點被認為是公共設施的一部分，因此必須加以保護以防止瞬態過電壓。 與以前一樣，根據IEC 60364-4-44第443條和IEC 60364-5-53第534條選擇並安裝電湧保護器。
VDE-AR-N 4100 –將客戶設備連接到低壓系統的基本規則
在德國，對於直接連接到低壓系統的充電樁，還必須遵守VDE-AR-N-4100。
除其他事項外，VDE-AR-N-4100還描述了在主電源系統中使用的1型避雷器的其他要求，例如：
- 1型浪湧保護器必須符合DIN EN 61643 11（VDE 0675 6 11）產品標準
- 只能使用電壓開關類型1 SPD（帶有火花隙）。 禁止使用帶有一個或多個壓敏電阻或火花隙與壓敏電阻並聯的SPD。
- 1型浪湧保護器不得因狀態顯示（例如LED）而導致工作電流
停機時間-不要讓它停機
保護您的投資
保護充電系統 和 電動汽車遭受高額損失
- 到充電控制器和電池
- 到充電系統的控制，計數器和通信電子設備。
保護充電基礎設施
電動汽車充電站的雷電和電湧保護
在長時間停放電動汽車的地方，需要充電站：在工作中，在家中，在停車場+乘車地點，多層停車場，地下停車場，公交車站（電動巴士）等。因此，目前在私人，半公共和公共區域中安裝了越來越多的充電站（AC和DC）–因此，人們對綜合保護概念的興趣日益濃厚。 這些車輛太昂貴，投資也太高，無法承受雷擊和電湧損壞的風險。
雷擊–電子電路的風險
在雷暴天氣下，控制器，計數器和通信系統的靈敏電子電路特別危險。
充電點相互連接的衛星系統僅需一次雷擊就可以立即將其摧毀。
浪湧也會造成損壞
附近的雷擊經常引起電湧，從而損壞基礎設施。 如果在充電過程中發生這種電湧，則很可能還會損壞車輛。 電動汽車的電氣強度通常高達2,500 V –但雷擊產生的電壓可能比該高20倍。
保護您的投資–防止損失
根據威脅的位置和類型，需要單獨適應的防雷和電湧保護概念。
電動汽車的電湧保護
電動汽車市場正在發展。 替代驅動系統的註冊量正在穩步增長，並且還特別關注全國充電點的需求。 例如，根據德國BDEW協會的計算，一百萬輛電動汽車（在德國）需要70.000個正常充電點和7.000個快速充電點。 市場上可以找到三種不同的充電原理。 除了基於感應原理的無線充電（目前在歐洲尚不常見）之外，電池更換站已被開發為對用戶而言最方便的充電方法，作為進一步的選擇。 然而，最普遍的充電方法是有線導電充電……這正是必須確保可靠且精心設計的雷電和電湧保護的地方。 如果由於汽車的金屬車身而使汽車在雷暴天氣中是安全的地方，並且遵循法拉第籠的原理，並且如果電子設備也相對安全，不會受到硬件損壞，則在導電充電過程中情況會發生變化。 在傳導充電期間，車輛電子設備現在連接到由電源系統供電的充電電子設備。 現在，過電壓也可以通過與電源網絡的電流連接而耦合到車輛中。 由於這種星座，極有可能造成雷擊和過電壓損壞，並且電子設備的過電壓保護也變得越來越重要。 充電基礎設施中的電湧保護設備（SPD）提供了一種簡單有效的方法來保護充電站的電子設備，尤其是汽車電子設備免受成本高昂的損害。
有線充電
這種裝載設備的典型安裝位置是在私人住宅車庫或地下停車場的私人環境中。 充電站是大樓的一部分。 在此，每個充電點的典型充電容量高達22 kW，即所謂的常規充電，根據德國現行應用規則VDE-AR-N 4100，必須向額定功率≥3.6 kVA的電動汽車註冊充電設備如果要安裝的總額定功率> 12 kVA，甚至需要事先獲得批准。 此處應特別提及IEC 60364-4-44，作為確定要提供的電湧保護要求的基礎。 它描述了“針對因大氣影響或開關操作而引起的瞬態過電壓的保護”。 對於此處要安裝的組件的選擇，請參考IEC 60364-5-53。 LSP創建的選擇輔助工具有助於選擇相關的避雷器。 請看這裡
充電模式4
最後但並非最不重要的一點是，充電模式4描述了所謂的> 22 kW的快速充電過程，大多數情況下使用的直流電目前最高可達350kW（可能高達400kW或更高）。 這種充電站主要位於公共區域。 IEC 60364-7-722“特殊操作設施，房間和系統的要求–電動汽車的電源”就在這裡發揮作用。 明確要求在公共場所使用充電點時，要有過壓保護措施，以防止由於大氣影響或開關操作而產生的瞬態過電壓。 如果充電站以充電點的形式安裝在建築物外部，則根據所選的安裝地點選擇所需的防雷和電湧保護。 符合IEC 62305-4：2006的防雷區（LPZ）概念的應用提供了有關正確設計避雷針和電湧放電器的更多重要信息。
同時，必須考慮通信接口的保護，尤其是對於壁裝箱和充電站。 不僅應根據IEC 60364-4-44的建議考慮這一非常重要的接口，因為它代表了車輛，充電基礎設施和能源系統之間的鏈接。 在此，為應用量身定制的保護模塊也可確保電動汽車的可靠和安全運行。
浪湧保護系統對可持續交通的影響
為了高效，安全地為電動汽車充電，《低壓法規》中針對該目的的設備製定了特定的說明：ITC-BT52。該說明強調必須在瞬態和永久電湧保護中使用特定的材料。 LSP量身定制了符合此標準的解決方案。
儘管目前西班牙可持續性汽車產業的比例不到1％，但據估計，到2050年，將有大約24萬輛電動汽車，並且在十年內，這一數字將增加到2,4萬輛。
汽車數量的這種變化減緩了氣候變化。 但是，這種演變也意味著將提供這種新的清潔技術的基礎設施也將進行調整。
防止電動汽車充電中的過電壓
電動汽車的高效和安全充電是新系統可持續性的關鍵問題。
該充電應安全進行，以確保車輛和電氣系統得到保護，並配備所有需要的保護裝置，包括與過電壓有關的保護裝置。
在這方面，電動汽車的充電裝置必須符合ITC-BT 52的規定，以保護所有電路免受瞬態和永久性浪湧保護的影響，這種瞬態和永久性浪湧保護會在裝載過程中損壞汽車。
該規定是根據皇家法令在西班牙官方公報（真正的Decreto 1053/2014，京東方），其中批准了新的補充技術指令ITC-BT 52：“用於相關目的的設施。 電動汽車充電的基礎設施»。
電工低壓調節指令ITC-BT 52
該指令要求具有新的設施，用於為充電站供電，以及對從配電網向以下區域提供的現有設施進行改造：
- 在新建築物或停車場中，必須包括特定的電氣設施，以對電動汽車充電，該電動設施按照上述ITC-BT 52中的規定執行：
- a）在具有水平特性的建築物的停車場中，必須通過社區區域（通過管道，通道，托盤等）進行主傳導，以便可以將分支連接到位於停車場的充電站，如ITC-BT 3.2第52節所述。
- b）在合作社，企業或辦公室的私人停車場中，為員工或同事或本地車輛倉庫提供的必要設施必須為每40個停車位提供一個充電站。
- c）在永久性公共停車場中，將保證為每40個座位提供一個充電站的必要設施。
在將建築項目提交第1053/2014號皇家法令後的某個日期提交給相應的公共管理部門進行處理時，可以認為建築物或停車場是新建的。
皇家法令發布之前的建築物或停車場有三年的時間來適應新法規。
- 在街道上，必須考慮必要的設施，以向位於區域或地方可持續交通計劃中規劃的電動汽車的充電站提供電力。
安裝充電點的可能方案是什麼？
該說明中已預見了電動汽車充電的安裝圖，如下所示：
集合或分支方案，在安裝源中帶有一個主計數器。
帶有公用計數器的獨立方案，用於房屋和充電站。
每個充電站都有計數器的個性化方案。
帶有電路或附加電路的電動汽車充電方案。
ITC-BT 52的電湧保護器
必須保護所有電路免受暫時（永久）和瞬態過電壓的影響。
瞬變電湧保護設備必須安裝在設施起點附近或主板上。
2017年52月，發布了ITC-BT XNUMX的應用技術指南，建議採取以下措施：
–在計數器中央位置的入口處，在主計數器的上游或主開關旁邊安裝1型瞬態電湧保護。
–當充電站與上游的瞬變電湧保護裝置之間的距離大於或等於10米時，建議在充電站旁邊或內部安裝一個附加的類型2瞬變電湧保護裝置。
解決瞬態和永久性過電壓的方法
在LSP中，我們擁有正確的解決方案，可有效保護瞬態和永久性電湧：
為了防止類型1的瞬態過電壓，LSP提供了FLP25系列。 該元件可為建築物入口處的電源線（包括直接雷電放電所產生的電源線）的瞬態過電壓提供高度保護。
根據IEC / EN 1-2標準，它是61643型和11型保護器。 其主要特點是：
- 每極脈衝電流（邊緣）為25 kA，保護等級為1,5 kV。
- 它由排氣裝置形成。
- 它具有保護狀態的標誌。
為了防止2型瞬態過電壓和永久過電壓，LSP建議使用SLP40系列。
保護您的電動車
電動汽車可以承受2.500V的衝擊電壓。 如果發生雷雨天氣，可能傳輸到車輛的電壓甚至比其可以承受的電壓高20倍，即使在撞擊時，也會對所有系統（控制器，計數器，通信系統，車輛）造成不可挽回的損害。光束髮生在一定距離處。
LSP為您提供必要的產品，以保護充電點免受瞬態和永久性電湧的影響，從而確保車輛的安全。 如果您有興趣獲得過電壓保護，可以在此問題上依靠我們專家的幫助 点击這裡.
總結
通用解決方案無法全面涵蓋特殊情況-就像瑞士軍刀無法替代功能齊全的工具集一樣。 這也適用於EV充電站和電動汽車的環境，特別是因為理想情況下還應在保護解決方案中包括適當的測量，控制和調節儀器。 重要的是擁有合適的設備並根據情況做出正確的選擇。 如果考慮到這一點，您將在電動汽車領域找到一個高可靠性的業務部門，並在LSP中找到合適的合作夥伴。
電動汽車是當今和未來的熱門話題。 其進一步的發展取決於及時構建適當的網絡充電站的必要性，這些充電站必須安全且運行中無差錯。 這可以通過使用安裝在電源線和檢查線中的LSP SPD來實現，它們在其中保護充電站的電子組件。
電源保護
可以通過電源線以多種方式將過電壓拖入充電站技術中。 通過使用LSP高性能雷擊電流避雷器和FLP系列的SPD，可以可靠地將因通過配電網而引起的過電壓問題最小化。
保護測控系統
如果我們要正確地操作上述系統，就必須防止修改或刪除控製或數據電路中包含的數據的可能性。 上面提到的數據損壞可能是由過電壓引起的。
關於LSP
LSP是AC＆DC電湧保護設備（SPD）的技術追隨者。 自2010年成立以來，公司一直穩定增長。擁有25多名員工，擁有自己的測試實驗室，LSP產品質量，可靠性和創新性得到保證。 大多數電湧保護產品均根據IEC和EN獨立於國際標準（類型1至3）進行測試和認證。 客戶來自廣泛的行業，包括建築/建築，電信，能源（光伏，風能，一般發電和儲能），電動汽車和鐵路。 有關更多信息，請訪問https://www.LSP-international.com.com。
