Bảo vệ Chống sét cho Trạm Sạc Ô Tô Điện và Xe Máy

Vì sao cần chống sét cho cơ sở hạ tầng xe điện

Cơ sở hạ tầng xe điện và xung điện áp lan truyền

Phương tiện giao thông Xe Điện (EV - Electrical Vehicles) được sử dụng ngày càng phổ biến ở nhiều quốc gia hiện nay, và sẽ trở thành thị phần chính của thị trường ô tô trong tương lai sau này, thế nên sự an toàn của cơ sở hạ tầng sạc điện cho phương tiện giao thông hiện là một vấn đề lớn cần xem xét.

Ở Việt nam chúng ta cũng đã bắt đầu phát triển ứng dụng tiên tiến này, người dân bắt đầu làm quen với phương tiện di chuyển bằng điện ngày càng nhiều hơn.

Tiên phong trong lãnh vực phát triển xe điện ở VN là tập đoàn Vinfast, họ không chỉ sản xuất các xe máy, ô tô điện mà còn đột phá trong việc xây dựng các cơ sở hạ tầng cho xe điện như các trạm sạc, trụ sạc. Đến nay Vinfast đã có 150.000 cổng sạc phủ rộng khắp 63 tỉnh thành khắp cả nước.

Không chỉ sạc điện cho xe máy, xe hơi (ô tô) với các các cổng sạc cố định (ở trạm, cây xăng, siêu thị, chung cư, ở nhà), người đi xe còn trang bị thêm thiết bị sạc di động dạng cầm tay để sử dụng cho bắt kỳ nơi nào có ổ cắm.

Tính khả dụng và sự an toàn của các xe điện và các trạm sạc liên quan đã được công nhận là một trong những yếu tố chính cần phải quan tâm.

Phần lớn các trạm được kết nối với lưới điện và nguy cơ điện áp tăng đột biến - do sét đánh hoặc các hoạt động chuyển mạch, lan truyền đi qua phải được xem xét nghiêm túc.

Ngoài ra, các loại quá áp lan truyền khác đều phải được xét đến - như quá áp chuyển mạch (đến từ hoạt động chuyển mạch trên mạng AC) và xả tĩnh điện ESD (electrostatic discharge).

Xe điện được coi là nơi trú ẩn an toàn khi có giông bão vì thân xe bằng kim loại (nguyên tắc của lồng Faraday), các thiết bị điện tử cách ly với lưới điện cũng tương đối an toàn hơn so với hư hỏng phần cứng bên ngoài.

Nhưng khi các phương tiện này sạc thì cần phải thận trọng, vì các thiết bị điện tử của xe đang được kết nối với lưới điện nên xung quá áp sẽ thâm nhập thông qua liên kết này, từ đó có thể trở thành mối nguy hiểm lớn cho xe của Bạn.

Nguy cơ thiệt hại tài sản do xung điện

Các trạm và bộ sạc gắn tường thường chịu được quá áp 4 đến 6kV (Quá điện áp loại III và IV) tùy thuộc vào vị trí của chúng; trong khi xe điện, do các linh kiện điện tử tích hợp của chúng, được định mức ở mức 2,5 kV (Quá điện áp loại II) - mức này thường không đảm bảo an toàn trong các trường hợp liên quan đến điện áp tăng đột biến xảy ra.

Như có thể thấy trong hình bên dưới, xung điện tăng đột biến vượt quá các mức này, điều đó có nghĩa là các sự cố về điện có thể gây ra nhiều hậu quả không lường trước cho linh kiện điện tử của xe khi đang sạc.

các dạng xung điện áp tác động đến trạm sạc xe điện

Bảo vệ phương tiện giao thông và thiết bị sạc

Ưu điểm chính của các thiết bị chống sét (SPD) khi được kết nối phía trước các thiết bị EV, là chúng hoạt động gần như độc lập với mức độ quá áp: chúng sẽ hạn chế đáng kể xung quá áp cao hơn so với khả năng chịu đựng của linh kiện điện tử trong xe, từ đó sẽ tránh được các lỗi hoặc hư hỏng cho xe điện.

Triệt tiêu xung điện áp không chỉ bảo vệ cho các trạm và thiết bị sạc mà điều quan trọng nhất chính là bảo vệ cho các xe điện như ô tô, xe đạp trong quá trình sạc.

Lựa chọn SPD: Yếu tố quan trọng đối với việc lựa chọn SPD là khả năng giảm xung quá áp của nó. Do đó, khi chọn sản phẩm cần chú ý đến Type bảo vệ và vị trí lắp đặt của nó. Các tiêu chí này được xác định trong các tiêu chuẩn và hướng dẫn khác nhau.

Yêu cầu bảo vệ chống quá điện áp theo các tiêu chuẩn quốc tế

Tiêu chuẩn IEC 61851-1

“Electric vehicle conductive charging system - Part 1: General requirements » tạm dịch “Hệ thống sạc dẫn điện trên xe điện - Phần 1: Yêu cầu chung »

Tiêu chuẩn này được áp dụng để sạc các phương tiện giao thông chạy điện có điện áp lên tới 1000 Vac hoặc 1500 Vdc. Nó chỉ dẫn tất cả các yêu cầu về bảo mật và thiết lập các điều kiện hoạt động của hệ thống sạc (Chế độ sạc 1 đến 4). Nó cũng xác định các loại quá điện áp (III và IV).

Tiêu chuẩn ISO 17409

"Electrically propelled road vehicles» tạm dịch “Phương tiện giao thông đường bộ chạy bằng điện»

Cùng với tiêu chuẩn IEC 61851, tài liệu này xác định các nghĩa vụ đảm bảo an toàn cho các phương tiện chạy bằng điện, những phương tiện này được xếp hạng Quá điện áp loại II.

Tiêu chuẩn IEC 60364-7-722

“Requirements for special installations or locations - Supplies for electric vehicles” tạm dịch “Yêu cầu đối với lắp đặt hay vị trí đặc thù – cung cấp cho xe điện »

Phần này của tiêu chuẩn IEC đề cập đến các khía cạnh cụ thể đối với việc cung cấp điện cho xe điện trên lưới điện hạ thế. Phần 722.443 đề cập đến nhu cầu bảo vệ chống quá điện áp đột biến thoáng qua do ảnh hưởng của khí quyển hoặc trong quá trình vận hành đóng ngắt. Điều này được yêu cầu rõ ràng đối với các điểm sạc chung trong các cơ sở công cộng.

Tiêu chuẩn IEC 60364-4-443

“Protection against transient overvoltages of atmospheric origin or due to switching” tạm dịch “Bảo vệ chống quá áp lan truyền từ các yếu tố có nguồn gốc khí quyển hoặc do chuyển mạch điện”

Phần 4-443 của IEC 60364 là cơ sở để xác định sự cần thiết của SPD cho hệ thống điện hạ thế trong các trường hợp tăng điện áp đột biến do ảnh hưởng của khí quyển truyền qua mạng cấp điện và do thao tác đóng mở mạch điện.

Tiêu chuẩn IEC 60364-5-534

“Electrical Installations of Building Part 5: Selection and erection of electrical equipment - Section 534: Devices for protection against overvoltages” tạm dịch “Lắp đặt điện trong Tòa nhà Phần 5: Lựa chọn và lắp đặt thiết bị điện - Mục 534: Thiết bị chống quá áp lan truyền”

Phần 5-534 của IEC 60364 cung cấp thông tin cần thiết để chọn và lắp đặt đúng SPD, liên quan đến loại mạng AC, điều kiện bên ngoài và vị trí. Nó xác định xếp hạng tối thiểu của các tham số chính của SPD, như Mức bảo vệ (Up) và Dòng phóng điện (In hoặc Iimp).

Các phương thức sạc điện cho ô tô và xe máy

Thông thường, có sự phân biệt giữa 4 phương thức sạc (hay gọi là cách sạc, chế độ sạc) khác nhau dựa trên tiêu chuẩn IEC 61851-1. Các cách thức sạc khác nhau này sẽ có mô hình trang bị và đấu nối liên kết khác nhau, tùy thuộc vào các chế độ này mà giải pháp bảo vệ có thể thay đổi theo.

Cách thứ 1: Sạc trực tiếp từ ổ cắm điện gia đình

Phương tiện điện được sạc trực tiếp từ nguồn điện xoay chiều thông qua ổ cắm một pha thông thường ở nhà.

Cách thứ 2: Sạc với thiết bị cầm tay từ ổ cắm điện gia đình

Tại đây, xe điện được sạc qua ổ cắm một pha gia đình thông thường. Sự khác biệt so với chế độ sạc 1 là cáp sạc, trong đó có một thiết bị điều khiển và bảo vệ, được gọi là Thiết Bị Bảo Vệ và Điều Khiển Trong Cáp (ICCPD).

Trường hợp lắp đặt mới, sửa đổi và mở rộng hệ thống điện, bắt buộc phải có thiết bị bảo vệ dòng điện dư trong cơ sở hạ tầng. Qua sự tiếp xúc này cũng cho phép kiểm tra trạng thái sạc.

Cách thứ 3: Nạp điện qua các tủ sạc treo tường

Xe điện được sạc thông qua một trạm sạc được lắp đặt cố định. Công suất sạc thường nằm trong khoảng từ 11 kW (230/400V 3 pha 16A) đến 43 kW (230/400V 3 pha 63A).

Các trạm sạc này được thiết kế kiểu dạng tủ treo tường hoặc trụ sạc. Trạm sạc có công suất định mức > 4,6 kVA phải được kết nối với hệ thống điện AC 3 pha

Cách thứ 4: Nạp điện qua các trụ sạc ở các trạm

Xe điện được sạc trực tiếp bằng dòng điện một chiều DC. Cáp sạc được cố định vào trạm sạc. Công suất sạc bắt đầu ở mức 24 kW, nhưng thường cao hơn đáng kể (lên đến 350 kW) và được kết nối với nguồn điện AC 3 pha.

Chọn thiết bị chống sét theo phương thức sạc điện

Các cách thức sạc khác nhau này sẽ có mô hình trang bị và đấu nối liên kết khác nhau, tùy thuộc vào các chế độ này mà giải pháp bảo vệ có thể thay đổi theo. Nên phải lựa chọn và lắp đặt các SPD theo các yêu cầu khác nhau.

SPD cho cách sạc 1 và 2

kiểu sạc ở nguồn điện gia đình

Chế độ sạc 1 và 2 được kết nối với mạng AC một pha. Vì xe điện là một thiết bị quan trọng và đắt tiền nên cần phải đặc biệt chú ý để đảm bảo mức độ an toàn cao nhất. Vì vậy, ngoài SPD hiện có bên trong bảng điều khiển AC chính (ví dụ: DAC50VG-11-275), một SPD một pha chuyên dụng phải được sử dụng gần ổ cắm sạc => DAC15CS-11-275

SPD cho cách sạc 3

kiểu sạc ở trạm

Các trạm sạc như Chế độ 3 chủ yếu được kết nối với mạng AC 3 pha. Các tuyến cáp dài đến nhà để xe / hộp treo tường, yêu cầu bổ sung SPD, ngoài SPD chính nằm trong bảng điều khiển AC chính. SPD này có thể được lắp đặt cùng với hộp treo tường hoặc bên trong nếu có chỗ trống => DAC15CS-31-275

Lưu ý: một số hộp sạc có thể đã được trang bị SPD bên trong (xem dòng CITEL PAC)

SPD cho cách sạc 4

kiểu sạc điện ở trụ sạc

Trong trường hợp này, các trạm sạc Chế độ 4 chủ yếu được đặt bên ngoài kết nối với hệ thống AC ở bên trong, phần lớn nên sử dụng bộ SPD và phải được xếp hạng ở mức độ chịu rủi ro cao hơn.

Do rủi ro quá điện áp cao và khoảng cách rất ngắn giữa SPD và xe điện nhạy cảm, nên phải chọn một giải pháp cực kỳ hiệu quả: Công nghệ VG của CITEL được thiết kế đặc biệt cho mục đích này và cung cấp giải pháp SPD Type 1+2+3. SPD 3 pha nên được lắp đặt bên trong trụ sạc hoặc trong tủ điều khiển riêng nếu không có chỗ => DAC1-13VGS-31-275

Bảo vệ chống xung quá áp cho các trạm sạc điện xe hơi oto và xe máy

Bảo vệ chống xung quá áp ở các cột đèn sạc điện xe ô tô và xe máy

Chọn thiết bị chống sét bảo vệ ở các tủ điện hệ thống

Bảo vệ ở tủ điện phân phối chính

Thiệt bị bảo vệ nguồn điện 1 và 3 pha DAC1-13VG-20-275, DAC1-40GS-10-275, DAC50VG-31-275

DAC1-13VGS là thiết bị cắt sét AC Type 1+2+3 được thiết kế để bảo vệ hệ thống lắp đặt điện nằm trong khu vực có mật độ sét cao, nơi có nguy cơ có xung quá áp lớn hoặc thậm chí là nơi có khả năng sét đánh trực tiếp cao.

DAC50VGS là thiết bị chống sét lan truyền Type 2+3 được thiết kế để bảo vệ đường AC tại tủ điện chính chính của hệ thống của trạm sạc công cộng hoặc tủ điện điều khiển chính trong nhà.

Được trang bị công nghệ VG độc quyền của CITEL, các dòng này đạt được mức hiệu suất hoạt động rất cao và hoàn toàn không có dòng điện rò rỉ, đảm bảo hiệu quả bảo vệ tối đa, đơn giản hóa việc sử dụng (không yêu cầu SPD bổ sung) và tuổi thọ sản phẩm cao.

Bảo vệ ở các bộ sạc treo tường kiểu gắn Din-ray

thiết bi bảo vệ 3 pha DAC15CS-31-275

DAC15CS là thế hệ chống sét AC mới nhất của CITEL, nó bao gồm 3 pha cực kỳ nhỏ gọn và có thể cắm rút được.

Các dòng DAC15CS phù hợp với phần lớn các mạng điện TN và TT; loại SPD AC Type 2 tiết kiệm không gian này thường được lắp đặt trong các hộp điện treo tường.

Trong một số trường hợp vì vấn đề bảo hành của bộ sạc, nên để tránh can thiệp vào phần cứng của chúng thì có thể lắp đặt các SPD này trong một hộp phân phối nhỏ ngay bên cạnh.

Bảo vệ cho bộ sạc treo tường – kiểu gắn trong bo mạch

PAC40S-10-275 và PAC40GS-10-275 là các module được thiết kế đặc biệt cho các hộp điện treo tường nhỏ gọn, các SPD Type 2 này phù hợp gắn trực tiếp trên các bo mạch điện tử.

Bảo vệ các bộ sạc ở trụ đèn chiếu sáng

DACN10-L21YG-275 và DACN10S-L21YG-275

DACN10 là dòng thiết bị cắt sét đầu cuối AC liền khối nhỏ gọn mới của CITEL. Với thiết kế cực kì gọn, nó có thể được lắp trong những không gian hạn chế như hộp nối, trong trụ đèn...

DACN10 được trang bị an toàn nhiệt bên trong; nó sẽ tự động ngắt kết nối thiết bị khỏi mạng AC trong trường hợp hết tuổi thọ. Không giống như DACN10, DACN10-L kết hợp ngắt kết nối an toàn nội tuyến và kết nối đầu ra kép.

Sản phẩm rất dễ lắp đặt, tiết kiệm không gian và được trang bị tín hiệu từ xa cùng với đèn LED ở trên mặt phía trước; sản phẩm vừa dễ được lắp đặt, vừa dễ bảo trì.

Xem video giới thiệu giải pháp