Solidarni z UKRAINĄ!

Lawinowy wzrost pojazdów elektrycznych na naszych drogach wymusił równie gwałtowny rozwój infrastruktury ich ładowania. Jest to dopiero początek drogi rozwoju nowego segmentu, który w większości krajów na świecie ma zastąpić potężny do tej pory sektor pojazdów spalinowych.

Zdjęcie 1. Pomiary bezpieczeństwa stacji ładowania pojazdów.Zdjęcie 1. Pomiary bezpieczeństwa stacji ładowania pojazdów.

Niezależnie od używanej technologii w transporcie drogowym od zawsze kluczową sprawą było bezpieczeństwo. W przypadku użytkowania pojazdów elektrycznych oprócz samego bezpieczeństwa na drodze dochodzą również czynniki związane z odpowiednim wykorzystaniem energii elektrycznej niezbędnej do ich napędu. Proces ładowania pojazdu EV to droga od wytworzenia energii w elektrowni lub z OZE poprzez transmisję jej i dystrybucję do punktów ładowania EVSE. Stamtąd dopiero odbywa się ładowanie baterii w pojeździe. Bezpieczeństwo powinno być zapewnione na każdym z tych etapów procesu. Jednym z elementów jego gwarancji są testy i pomiary elektryczne wykonywane podczas odbiorów jak i te wykonywane okresowo zgodnie z obowiązującymi normami elektrycznymi.

Stacje ładowania mogą być montowane w różnych miejscach takich jak stacje benzynowe, parkingi, podziemne garaże, lub po prostu przy domach jednorodzinnych. Bardzo ogólnie można podzielić je na stacje typu AC i DC. Stacje AC są zwykle mniejszej mocy, w przedziale 3,7 kW – 22 kW. Stacje ładujące prądem stałym DC, często określane jako szybkie potrafią już ładować nawet z mocą 350 kW. Będą się one więc różnić w zależności od potrzeb i warunków przyłączeniowych, które niestety często są poważnym ograniczeniem. Niezależnie jednak pod jaką stacje przyłącze jest przygotowane już na tym etapie powinny być wykonane odpowiednie pomiary elektryczne. Samo bowiem przyłącze także determinuje bezpieczeństwo użytkownika, oraz urządzeń do niego podłączonych.

Rodzaj pomiarów w samych stacjach ładowania będzie się nieco różnił ze względu na ich sposób działania i konstrukcję. My głównie skupimy się na stacjach typu AC, choć wiele z tych pomiarów będzie odpowiednie również dla stacji DC.

Zdjęcie 2. Testy stacji można przeprowadzić miernikiem wielofunkcyjnym Sonel MPI-540 wraz z adapterem Sonel EVSE-01.Zdjęcie 2. Testy stacji można przeprowadzić miernikiem wielofunkcyjnym Sonel MPI-540 wraz z adapterem Sonel EVSE-01.

Normy i akty prawne

Bazą do prawidłowo wykonanych badań i testów powinno być oparcie się na obowiązujących normach i aktach prawnych. Są one gwarantem zastosowania sprawdzonej i najaktualniejszej wiedzy technicznej w danym obszarze, w naszym przypadku w obszarze elektromobilności i instalacji elektrycznych. Głównymi normami na których obecnie możemy bazować są:

  • PN-EN 61851 - System przewodowego ładowania pojazdów elektrycznych.
  • PN-HD 60364 - Instalacje elektryczne niskiego napięcia.

W szczególności:

  • Część 6: Sprawdzanie.
  • Część 4-41: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa - Ochrona przed porażeniem elektrycznym.
  • Część 7-722: Wymagania dotyczące specjalnych instalacji lub lokalizacji - Zasilanie pojazdów elektrycznych.

Świetne uzupełnienie do nich stanowią normy:

  • PN-EN 62196 - Wtyczki, gniazda wtyczkowe, złącza pojazdowe i wtyki pojazdowe -- Przewodowe ładowanie pojazdów elektrycznych.
  • PN-EN 62752 - Zintegrowane z przewodem urządzenia sterownicze i zabezpieczające do ładowania w trybie 2 pojazdów elektrycznych (IC-CPD).
  • PN-EN 50620 - Przewody elektryczne - Przewody do ładowania pojazdów elektrycznych.
  • IEC 62955 – Urządzenie do wykrywania prądu stałego upływu (RDC-DD) przeznaczone do trybu 3 ładowania pojazdów elektrycznych.
  • PN-EN ISO 15118 - Pojazdy drogowe - Interfejs komunikacji pomiędzy pojazdem a siecią.

Pomiary w stacjach ładowania pojazdów elektrycznych

Do najważniejszych zatem pomiarów, oraz czynności sprawdzających wykonywanych na stacji ładowania pojazdów elektrycznych należą poniższe czynności.

  1. Oględziny
    Nie są to jeszcze pomiary, lecz zbiór czynności i rzeczy do sprawdzenia, które powinniśmy wykonać jeszcze przed próbami. Należy do nich między innymi weryfikacja:
    • sposobu ochrony przed porażeniem prądem elektrycznym;
    • sposobu ochrony przeciwpożarowej;
    • doboru przewodów z uwagi na obciążalność prądową i spadek napięcia;
    • doboru i nastawienie urządzeń zabezpieczających i sygnalizacyjnych;
    • prawidłowego oznaczenie przewodów neutralnych i ochronnych;
    • obecności schematów, napisów ostrzegawczych lub innych podobnych informacji;
    • oznaczenia obwodów, urządzeń zabezpieczających przed prądem przetężeniowym, łączników, zacisków itp.;
    • poprawności połączeń przewodów;
    • występowania i ciągłości przewodów ochronnych,
    • dostępności urządzeń, umożliwiająca wygodną obsługę, identyfikację i konserwację
    • stanu i kompletności obudowy stacji
  2. Pomiar rezystancji przewodów ochronnych i wyrównawczych (ciągłość)
    Dla zapewnienia prawidłowej ochrony przeciwporażeniowej, oraz bezpieczeństwa użytkowników i urządzeń należy sprawdzić poprawność połączeń ochronnych z dostępnymi elementami przewodzącymi, oraz prawidłowe ich uziemienie. Jest to jeden z najważniejszych testów. W praktyce dokonujemy pomiaru rezystancji pomiędzy szyną PE a poszczególnymi dostępnymi częściami przewodzącymi stacji.
  3. Pomiar uziemień
    Pomiary rezystancji uziemień roboczych powinny być wykonane, o ile są one zastosowane. Jakość uziemień ma bezpośredni wpływ na bezpieczeństwo użytkowania urządzenia, a przede wszystkim na skuteczność ochrony przed porażeniem prądem elektrycznym i ochrony odgromowej. Zmierzona rezystancja pozwala nam określić wartość napięcia dotykowego, jakie może powstać między różnymi częściami przewodzącymi na przewodzie ochronnym. Obecnie producenci sprzętu pomiarowego oferują możliwość pomiaru różnymi metodami, jednak wciąż najpopularniejszą z nich jest metoda techniczna. W przypadku warunków typowo „miejskich” i braku możliwości wbicia sond pomiarowych w grunt możemy zastosować metody cęgowe.
  4. Pomiar rezystancji izolacji
    Poprzez izolację części czynnych obwodu realizowana jest ochrona podstawowa przed dotykiem bezpośrednim. Zapobiega to nie tylko porażeniu prądem użytkownika instalacji w przypadku dotknięcia części przewodzącej, ale również zabezpiecza samą instalację przed zwarciem pomiędzy przewodami lub pomiędzy fazą a obudową urządzenia przyłączonego do sieci. W przypadku stacji ładowania należy pamiętać że mierząc rezystancję izolacji od strony przewodu ładującego mierzymy tylko krótki odcinek - do „wnętrza stacji”. Trzeba być świadomym że w zależności od konstrukcji i użytych elementów podanie napięcia na obwody stacji może w skrajnych przypadkach spowodować uszkodzenie, lub zadziałanie zabezpieczeń. Należy zatem dysponować odpowiednią wiedzą techniczną i znajomością badanego obiektu. Powinniśmy oczywiście również przebadać kable zasilające sam punkt ładowania. Zgodnie z normami napięcie znamionowe stacji determinuje napięcie probiercze.
  5. Pomiar impedancji pętli zwarcia
    Jednym z elementów ochrony przeciwporażeniowej przed dotykiem pośrednim jest stosowanie zabezpieczeń nadmiarowo-prądowych w obwodach elektrycznych. Odpowiednio niska wartość impedancji pętli zwarcia jest warunkiem koniecznym do prawidłowego ich zadziałania w czasie wymaganym przez normę. Wartość ta z kolei bezpośrednio ma wpływ na spodziewany prąd zwarcia. Wynik pomiaru musimy więc odnieść do zabezpieczeń zastosowanych w obwodzie. Sporo przyrządów pomiarowych na rynku ma już gotową wbudowaną bazę zabezpieczeń. Wybranie zabezpieczenia występującego w naszym obwodzie powoduje że miernik automatycznie przeliczy i oceni prawidłowość impedancji pętli zwarcia. Aby wykonać badanie musimy wprowadzić stacje ładowania w tryb C, lub D, czyli tryb ładowania pojazdu, tak aby na złączu pojawiło się napięcie znamionowe. Dlatego też musimy dysponować odpowiednim sprzętem pomiarowym, który umożliwi zmianę trybu pracy stacji.
  6. Pomiar parametrów wyłączników różnicowo-prądowych
    Badanie parametrów wyłączników RCD ma na celu określenie czy są one w stanie wyłączyć obwód w odpowiednim czasie w przypadku pojawienia się w nim prądu upływu. Badanie polega głównie na zmierzeniu prądu zadziałania oraz czasu zadziałania wyłącznika. W zależności od typu RCD i jego prądu różnicowego wartości te porównujemy z granicznymi zawartymi w normach. W przypadku stacji ładowania wyłącznik różnicowo-prądowy jest istotnym elementem ochrony bezwzględnie wymaganym przez normy. Dodatkowo jeśli stacja posiada więcej niż jeden punkt ładowania to każdy z osobna powinien być zabezpieczony przez tego typu wyłącznik. Co więcej ze względu na obecność prądu stałego w układzie auto-stacja ładowania konieczne jest zabezpieczenie z detekcją prądu upływu DC większego niż 6mA. W praktyce warunek ten spełniają RCD typu B, lub wersja dedykowana RCD typu A z dodatkowym oznaczeniem EV. Alternatywnym rozwiązaniem, które możemy napotkać w stacji jest moduł monitorujący prąd upływu DC tzw. RCM (Residual Current Monitoring).

Przyrządy pomiarowe

Niezbędnym do wykonania kompletu badań są oczywiście odpowiednie przyrządy pomiarowe. Muszą one spełniać wymogi wieloczęściowej normy PN-EN 61557. W związku z tym zalecane jest używanie mierników uznanych światowych producentów profesjonalnej aparatury kontrolno-pomiarowej. Bez wątpienia do tego grona można zaliczyć firmę Sonel. Od ponad 25 lat produkuje profesjonalne urządzenia przeznaczone do kontroli bezpieczeństwa, stanu technicznego, parametrów oraz jakości sieci zasilających.

W ofercie firmy znajdują się mierniki, które z powodzeniem możemy zastosować do powyższych pomiarów na stacji ładowania. Są to mierniki z serii:

  • Sonel MRU – pomiary rezystancji uziemień.
  • Sonel MIC – pomiary rezystancji izolacji.
  • Sonel MZC - pomiary pętli zwarcia.
  • Sonel MPI – wielofunkcyjnie mierniki parametrów instalacji elektrycznych.
  • Sonel EVSE-01 – adapter do pomiaru stacji ładowania typu AC współpracujący z wybranymi miernikami serii Sonel MPI.
  • Sonel LXP – pomiary natężenia oświetlenia.
  • Sonel PQM – pomiary jakości energii.

Autor: Tomasz Gorzelańczyk, Menedżer Produktu SONEL S.A.



x