Что такое защита от перенапряжения для зарядных устройств EV?
В современном обществе, с стремительной популяризацией электромобилей (EV), количество Зарядные устройства для электромобилей, необходимая вспомогательная инфраструктура, продолжает расти. Однако во время работы зарядные устройства для электромобилей сталкиваются со многими потенциальными электрическими рисками, среди которых особенно заметны импульсные волны. Скачки, также известные как переходное перенапряжение и перегрузки по току, могут быть вызваны молниеносной индукцией, операциями переключения электросетей или событиями запуска / остановки нагрузки, что представляет серьезную угрозу для Зарядные устройства для электромобилей и подключенное к ним оборудование. Поэтому установка и применение устройств защиты от скачков напряжения (SPD) имеют жизненно важное значение для обеспечения безопасной и стабильной работы систем зарядки электромобилей.
Будь то бытовое зарядное устройство переменного тока или коммерческое быстрое зарядное устройство постоянного тока, зарядные устройства EV обычно устанавливаются на открытом воздухе и должны оставаться постоянно подключенными к электросети во время работы. Это делает их особенно уязвимыми для всплесков напряжения. Когда происходит всплеск напряжения, переходное перенапряжение может значительно превышать проектные пределы зарядного устройства EV, что вызывает ряд проблем.
Незначительные скачки могут привести к снижению производительности или ускоренному старению компонентов. Например, эффективность зарядки может снизиться, время зарядки может увеличиться, а функции связи могут нарушаться, что препятствует нормальному обмену информацией между зарядным устройством для электромобиля и электромобилем или другими устройствами. Однако сильные скачки могут привести к полному отказу оборудования и даже повреждению других подключенных цепей и устройств. Например, печатные платы (PCB) внутри зарядного устройства для электромобиля могут перегореть, могут быть проколоты изоляционные материалы, могут произойти короткие замыкания или возгорания. Это не только повреждает само зарядное устройство для электромобиля, но также может поставить под угрозу окружающие объекты и персонал. Кроме того, ток от сбоев может возвращаться через выход постоянного тока к аккумуляторному блоку электромобиля, вызывая отказ аккумулятора и влияя на нормальную работу и безопасность автомобиля.
Учитывая серьезные риски, которые представляют для зарядных устройств электромобилей, соответствующая защита от перенапряжений для зарядных устройств электромобилей имеет решающее значение не только для предотвращения повреждения оборудования и продления срока службы, но и является ключевой мерой для обеспечения общей безопасности и стабильности системы зарядки. С точки зрения отраслевых стандартов и правил защита от перенапряжений зарядных устройств для электромобилей получила широкое мировое признание и стала обязательным требованием во многих регионах.
Например, IEC 61643-11 является принятым во всем мире стандартом для СПД в низковольтных распределительных системах. В нем указаны характеристики и методы испытаний устройств защиты от перенапряжений, используемых в оборудовании питания электромобилей (EVSE). UL 1449 (5-е издание) является стандартом для североамериканского рынка, определяющим соответствующие требования к СПД, используемым в зарядных устройствах для электромобилей. В Китае GB / T 34120-2017 в качестве национального стандарта для зарядного оборудования требует, чтобы зарядные устройства для электромобилей были оснащены как минимум защитой от перенапряжений типа II. Кроме того, Регламент R10 Европейской экономической комиссии Организации Объединенных Наций (ЕЭК ООН) (редакция 4) является международным автомобильным регламентом, требующим, чтобы бортовые зарядные устройства (OBC) проходили испытания на молнии и электрические быстрые переходные / импульсные импульсы для обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) и защиты от перенапряжения. Эти стандарты постоянно подчеркивают, что защита от перенапряжений является основным элементом конструкции безопасности зарядного устройства EV и фундаментальной предпосылкой для соответствующей установки и безопасности пользователей.
На практике не все модели зарядных устройств для электромобилей оснащены встроенными модулями защиты от перенапряжений. Многие чувствительные к затратам пользователи при выборе бытовых зарядных устройств для электромобилей могут столкнуться с продуктами на рынке, которые предоставляют только базовые схемы без специальных устройств защиты от перенапряжений (SPD) или четко определенных механизмов защиты от перенапряжения. Некоторые высококлассные бренды могут интегрировать базовые компоненты подавления перенапряжений внутри зарядного устройства для электромобилей, но их производительность часто ограничивается ограничениями по стоимости и внутренним пространством.
Поэтому и потребители, и инженеры должны заранее проверять, имеют ли продукты эффективные сертификаты защиты от перенапряжений (такие как IEC или UL), и отдавать предпочтение брендам, прошедшим международные стандарты тестирования. Даже когда зарядное устройство для электромобилей включает встроенную защиту от перенапряжений, его возможности обычно довольно просты. Встроенные SPD в зарядных устройствах для электромобилей обычно имеют небольшую емкость и могут справиться только с незначительными скачками напряжения. Они более эффективно функционируют как часть многоуровневой системы защиты от перенапряжений при координации с более сильными мерами внешней защиты. Без внешней защиты встроенные SPD, скорее всего, выйдут из строя при воздействии сильных ударов молнии или значительных колебаний электросети.
Чтобы эффективно защитить зарядные устройства для электромобилей и подключенное оборудование от перенапряжений, в отрасли широко рекомендуется многоуровневая конструкция защиты от перенапряжений. Этот подход включает в себя установку цельного устройства защиты от перенапряжений на главном распределительном щите в качестве основного барьера, а также встроенных SPD в зарядном устройстве для электромобилей в качестве конечной линии защиты на уровне оборудования. Благодаря скоординированной внутренней и внешней защите от перенапряжений можно эффективно рассеивать скачки различной интенсивности, можно достичь правильной координации напряжения между уровнями защиты, а также значительно улучшить общую надежность и срок службы.
Настоятельно рекомендуется установить защитное устройство от перенапряжений типа 1 или типа 1 + 2 (SPD) на главной распределительной панели. Этот внешний SPD может обрабатывать более высокие токи молнии и энергию от перенапряжений электросети, выступая в качестве первой линии защиты. Он эффективно поглощает большинство импульсов высокой энергии, тем самым защищая всю электрическую систему и все подключенное оборудование. При выборе внешнего SPD необходимо учитывать такие параметры, как номинальное напряжение, номинальный ток и уровень защиты, чтобы обеспечить совместимость с электрическими характеристиками зарядного устройства для электромобиля и его пригодность для условий локальной сети.
Специальные устройства защиты от молнии и перенапряжений для зарядных устройств для электромобилей в основном используются для защиты как зарядного оборудования, так и электромобилей от ударов молнии и скачков напряжения в электросети. При выборе таких устройств важно сначала понять номинальное напряжение, номинальный ток и рабочую частоту зарядного устройства для электромобилей, чтобы выбрать защиту от перенапряжений, соответствующую требованиям зарядного устройства. Зарядные устройства для электромобилей обычно делятся на зарядные устройства для электромобилей постоянного тока и зарядные устройства для электромобилей переменного тока, и для разных типов могут потребоваться разные устройства защиты от перенапряжений.
Для зарядных устройств постоянного тока EV из-за их более высокого рабочего напряжения, обычно в диапазоне от 200 В до 1000 В постоянного тока, следует выбирать защитные устройства постоянного тока, способные выдерживать высокое напряжение. Рекомендуется использовать высококачественные SPD постоянного тока с уровнем защиты 60 кА или выше, обеспечивающие эффективную защиту от ударов молнии во время быстрой зарядки и предотвращающие повреждение как зарядного устройства для электромобилей, так и электромобиля. Для зарядных устройств переменного тока EV, которые работают при более низких напряжениях, как правило, 220 В или 380 В переменного тока, следует выбирать SPD, подходящие для систем питания переменного тока. SPD переменного тока более низкого уровня с уровнем защиты 20 кА или 30 кА обычно достаточно для удовлетворения требований молниезащиты.
Во время установки специальных предохранителей от перенапряжений для зарядных устройств для электромобилей уровень защиты следует выбирать в зависимости от окружающей среды зарядного устройства для электромобилей и окружающих условий молнии. Как правило, для критически важного оборудования, такого как зарядные устройства для электромобилей, рекомендуются более высокие уровни защиты для обеспечения безопасной работы. Правильная компоновка предохранителей от перенапряжений также необходима для обеспечения покрытия критически важного оборудования и цепей при минимизации длины электрических соединений для уменьшения воздействия грозовых волн. Кроме того, выбор надежных брендов защиты от перенапряжений имеет решающее значение для обеспечения качества продукции и производительности в соответствии с соответствующими стандартами.
При возникновении молниеносной индукции или колебаний в электросети в линиях электропитания могут возникать переходные перенапряжения, значительно превышающие допустимые отклонения оборудования, часто достигающие нескольких киловольт. Устройства защиты от перенапряжений зарядных устройств для электромобилей, оснащенные функциональностью SPD, которые обычно остаются в состоянии высокого импеданса, немедленно становятся проводящими и безопасно отводят избыточный ток на землю через специальные заземляющие проводники, тем самым защищая оборудование. Без защиты SPD вся энергия от перенапряжений будет подаваться непосредственно во внутренние силовые компоненты зарядного устройства для электромобиля (такие как IGBT-модули и платы управления), что приведет к необратимому повреждению.
С широким распространением электромобилей безопасность и надежность зарядных устройств для электромобилей стали в центре внимания. Защита от скачков напряжения, как критическая мера для обеспечения безопасной работы зарядных устройств для электромобилей, несомненно, важна. Понимая, какие скачки напряжения представляют для зарядных устройств для электромобилей, важность и признание в отрасли защиты от скачков напряжения, текущий статус и выбор решений для защиты от скачков напряжения, стратегии реализации защиты от скачков напряжения и принципы работы SPD, мы можем лучше оценить необходимость установки соответствующих устройств защиты от скачков напряжения в зарядных устройствах для электромобилей.
Независимо от того, с точки зрения безопасности оборудования, увеличенного срока службы, общей стабильности системы или безопасности пользователя, защита от перенапряжений играет незаменимую роль. Поэтому производители, установщики и пользователи зарядных устройств должны уделять особое внимание защите от перенапряжений, выбирать соответствующие устройства защиты от перенапряжений.
