Heimahleðsla rafbíla
Heimahleðsla rafbíla
Heimahleðsla rafbíla
Heimahleðsla rafbíla
Virkni bilunarstraumsvarna rafbíla
Virkni bilunarstraumsvarna rafbíla
Hleðslustöðvar fyrir rafbíla eru tiltölulega ný gerð af staðalbúnaði neysluveitna, um þær fer mikill straumur, meiri en um flest ef ekki öll neyslutæki í íbúðum. Það er því afar mikilvægt að hægt sé að prófa varbúnaðinn í þeim á reglubundinn hátt með stöðluðum aðferðum.
HMS hafa borist ábendingar frá skoðunarstofum og rafverktökum um að við mælingar á virkni jafnstraumsbilunarstraumsvarnar (DC-bilunarstraumsvarnar) í hleðslustöðvum komi fram mismunandi niðurstöður, jafnvel við mælingar á sömu stöðinni. HMS skoðaði þessar ábendingar og framkvæmdi mælingar á nokkrum tegundum hleðslustöðva, uppsettum í prófunaraðstöðu, með nokkrum tegundum vinsælla úttektarmæla.
Tilgangur
HMS hafa borist ábendingar frá skoðunarstofum og rafverktökum um að við mælingar á virkni jafnstraumsbilunarstraumsvarnar (DC-bilunarstraumsvarnar) í hleðslustöðvum komi fram mismunandi niðurstöður eftir því hvernig úttektarmælirinn sem notaður er er útbúinn, ýmist leiddu mælingar í ljós að búnaðurinn uppfyllti kröfur eða ekki.
HMS tók málið til skoðunar og framkvæmdi mælingar á nokkrum tegundum hleðslustöðva, uppsettum í prófunaraðstöðu, með nokkrum tegundum vinsælla úttektarmæla.
Vandamálið
Hleðslustöðvar fyrir rafbíla eru tiltölulega ný gerð af staðalbúnaði neysluveitna, hægt þarf að vera að prófa varbúnaðinn í þeim á reglubundinn hátt með einsleitum niðurstöðum. Þeim ábendingum sem borist höfðu HMS varðandi tilteknar hleðslustöðvar bar ekki saman og var því byrjað á að skoða aðstæður á hverjum stað og hvaða mælitæki voru notuð.
Raflagnir á stöðum þar sem hleðsla rafbíla fer fram
Samkvæmt staðlinum ÍST EN HD 60364-7-722:2018, gr. 722.531.2.101, skal hver tengipunktur rafknúins ökutækis við raflögn vera varinn með yfirstraumsvörn og bilunarstraumsvörn. Bilunarstraumsvörnin skal hæfa þeim bilunarstraumi sem vænta má.
Kröfur staðalsins til bilunarstraumsvarnar eru að notaður sé:
- RCD af gerð B; eða
- RCD af gerð A með RDC-DD sem uppfyllir IEC 62955; eða
- RCD af gerð F með RDC-DD sem uppfyllir IEC 62955.
Bilunarstraumsvörnin (RCD) skal uppfylla einn af eftirfarandi stöðlum: IEC 61008-1, IEC 61009-1, IEC 60947-2 eða IEC 62423.
Framleiðslustaðall hleðslustöðva
Samkvæmt ÍST EN 61851-1:2019, gr. 8.5, skal hver tengipunktur rafknúins ökutækis við raflögn vera varinn fyrir DC-bilunarstraum.
Kröfur staðalsins til DC-bilunarstraumsvarnar eru að notaður sé:
- RCD af gerð B; eða
- RCD af gerð A með viðeigandi búnaði sem tryggir aftengingu frá aflgjafa þegar jafnstraums-bilunarstraumur er hærri en 6 mA.
Framleiðslustaðall búnaðar til skynjunar DC-bilunarstraums
Staðallinn IEC 62955 tilgreinir nokkrar mælingar til að staðfesta virkni RDC-DD búnaðarins.
Þær helstu eru:
- Virkni við vaxandi DC-bilunarstraum, frá 2mA í 6mA á 30 sek.
- Virkni við tilraun til hleðslu þegar 6mA DC-bilunarstraumur er til staðar.
- Virkni við skyndilegan 6mA DC-bilunarstraum þegar hleðsla er í gangi.
Af þessum þremur prófunaraðferðum tilgreinir staðalinn eina sem venjubundna (routine) prófun. Það er prófunaraðferð nr. 3 þar sem verður skyndileg bilun og DC-bilunarstraumur fer í eða yfir 6mA. Tafla 2 í IEC 62955 segir til um hvernig búnaðurinn skuli bregðast við og er viðmiðið 10 sek. fyrir 6mA DC-bilunarstraum.
Aðferðir við mælingar í hleðslustöðvum
Þær mæliaðferðir sem tilgreindar hafa verið til prófunar á virkni bilunarstraumsvarbúnaðar í hleðslustöðvum rafbíla eru ekki án áskorana.
Aðferð nr.1
Sú mæling sem mestum erfiðleikum hefur valdið er kölluð „RAMP-test,“ Sú aðferð er notuð til að sjá við hvaða bilunarstraum bilunarstraumsrofar rjúfa, sem dæmi er algengt er að 30mA riðstraumsbilunarstraumsrofar rjúfi við 22-25mA.
Hið lága gildi DC-bilunarstraums (6mA) í hleðslustöðvum veldur ákveðnum vandamálum við mælingar með sumum mælum. Flestir úttektarmælar eru fyrst og fremst hannaðir fyrir riðstraumsmælingar og því hærri bilunarstrauma. Ekki hefur í öllum tilfellum tekist að heimfæra þá virkni á jafnstraumsmælingar. Straumhækkunin sem mæld er í riðstraumsmælingum, sem er nokkur mA á sek., er of hröð fyrir búnaðinn í hleðslustöðvum sem hafa alla jafna 10 sek. útleysitíma.
Mælingar með úttektarmælum framleiddum fyrir árið 2023 sýna það vandamál nokkuð vel. Mælarnir fara á um 2 sek. frá 1-2mA í byrjun upp í 10mA, sem er ekki í samræmi við mæliaðferðina sem tilgreind er í IEC 62955, þar sem kveðið er á um að straumurinn nái 6mA eftir 30 sek. Mælingar á hærri gildum en 6mA eru því marklausar, þar sem ekki er tekið tillit til viðbragðstíma búnaðarins.
Aðferð nr. 2
Prófunin, sem er lýst í gr. 9.2.2.2 í IEC 62955, kveður á um að 6mA DC-bilunarstraumur sé til staðar þegar hefja á hleðslu. Af þeim úttektarmælum sem HMS prófaði bauð enginn upp á þennan möguleika og því nær ómögulegt að framkvæma þessa tilteknu mælingu á uppsettum hleðslustöðvum í neysluveitum. Gera má ráð fyrir að þessi mæling sé nær eingöngu framkvæmd á rannsóknarstofum.
Aðferð nr. 3
Prófunin, sem er lýst í gr. 9.2.2.3 í IEC 62955 er líkust hefðbundnum prófunum á bilunarstraumsrofum. Nafnbilunarstraumur búnaðarins er settur á hleðslustöð í gangi og útleysitími hans mældur. Prófa skal fyrir öll gildin í töflu 2, þ.e.a.s. 6mA, 60mA og 200mA, þar sem hámarks útleysitími er, eftir atvikum, 10 sek., 0,3 sek. og 0,1 sek.
Samantekt um aðferðirnar
Í flestum nýrri úttektarmælum sem bjóða upp á „RAMP-test“ fyrir DC-bilunarstraum, sem og mælum sem hafa fengið kerfisuppfærslu (firmware update), hefur það verið aðlagað að IEC 62955, þar sem miðað er við hámörkin 6mA bilunarstraum og 30 sek. prófunartíma. Þegar uppfærðir úttektarmælar eru notaðir standast flestar algengar hleðslustöðvar prófanir skv. aðferðum nr. 1 og 3.
Einu frávikin eru stöðvar sem virðast vera með truflunarsíu þar sem bilunarástandið þarf að vara ákveðinn tíma áður en varbúnaður leysir út. Sá tími getur verið á bilinu 1 - 4 sek. skv. mælingum HMS. Í slíkum tilfellum standast sumar stöðvar ekki prófun skv. aðferð nr. 1.
Einhverjir framleiðendur úttektarmæla hafa brugðist við þessu og bjóða upp á annarskonar mælingu, t.d. bjóða Metrel og Megger mælingar þar er 6mA DC-bilunarstraum náð fyrr en við 30 sek. og haldið í ákveðinn tíma, til að gefa truflunarsíum færi á að bregðast við.
Niðurstaða
Skv. rafmagnsöryggisreglum, rur, vlr og staðlaröðinni ÍST HD 60364, skal prófa virkni bilunarstraumsvarnar í neysluveitum, það er m.a. gert með mælingum.
Ekki er raunhæft að allar prófanir og mælingar sem lýst er í viðkomandi framleiðslustöðlum séu einnig gerðar af uppsetningaraðilum hleðslustöðva, enda má gera ráð fyrir að margar þeirra sé nær eingöngu hægt að framkvæma á rannsóknarstofum.
Því þarf að beita prófunaraðferð sem raunhæft er að nota í neysluveitum. Í viðauka D í IEC 62955 er lýst prófunaraðferð sem raunhæft er að nota í neysluveitum, þar sem beitt er sömu aðferð og hingað til hefur verið notuð við almennar prófanir á bilunarstraumsrofum, útleysitími bilunarstraumsvarnar mældur við nafnbilunarstraum.
Fullnægjandi er að DC-bilunarstraumsvörn hleðslustöðva standist prófun í samræmi við aðferð nr. 3, þó beita megi aðferð nr. 1.
Þegar fleiri en ein bilunarstraumsvörn er til staðar á þeirri kvísl/grein sem ver tiltekinn tengipunkt, t.d. bilunarstraumsvörn í hleðslustöð og önnur í viðkomandi rafmagnstöflu, er ekki gerð athugasemd leysi DC-bilunarstraumsvörnin í töflunni út á undan þeirri sem í hleðslustöðinni er.