Laden ohne Risiko

Gebäudetechnik

Phoenix Contact. Zuverlässige Fahrzeugladestationen sind für alle Installateure, Betreiber und Nutzer gleichermaßen von Bedeutung. Ladestationen enthalten nämlich eine Vielzahl von hochempfindlichen elektronischen Komponenten. Deshalb müssen sie gegen transiente Überspannungen und Blitzeinwirkungen geschützt werden.

08. Mai 2018
© Phoenix Contact
Bild 1: Laden ohne Risiko (© Phoenix Contact )

Elektromobilität ist ein großes Thema der Gegenwart und Zukunft. Installateure, Betreiber und Nutzer, die auf diese Technik setzen, sehen sich mit einem raschen Wandel, neuen Anforderungen und Bestimmungen konfrontiert. Die Zahl der Fahrzeuge, die diese innovative Antriebsart nutzen, steigt von Jahr zu Jahr. Parallel zur Weiterentwicklung der Technik, steigen die Anforderungen an die dafür erforderliche Infrastruktur. Sie stellt aufgrund der verschiedenen klimatischen Bedingungen und den jeweils vorhandenen Stromversorgungskonzepten ebenfalls spezifische Anforderungen an Hard- und Softwarekonzepte. Ein ausgesprochen wichtiger Aspekt in der Diskussion des Themas „Elektromobilität ist die Sicherheit. Ladeparks und Ladestationen müssen hoch verfügbar sein – zu jeder Tages- und Nachtzeit sowie bei Wind und Wetter. Die in Deutschland verbreitetste Ladeart ist das Laden mit Wechselstrom (AC). Typische Ladeleistungen sind 3,7 kW, 11 kW oder 22 kW. Für einzelne Fahrzeugtypen ist auch AC-Laden mit bis zu 44 kW möglich. Höhere Ladeleistungen sind mit Gleichstrom (DC) möglich. Derartige Ladeeinrichtungen sowie die Elektrofahrzeuge selbst enthalten eine Vielzahl empfindlicher elektronischer Komponenten. Alle diese Komponenten reagieren empfindlich gegenüber transienten Überspannungen und müssen davor geschützt werden. Die meisten Ladeeinrichtungen mit hoher Ladeleistung befinden sich außerhalb von Gebäuden – häufig an Orten, an denen mit direkten Blitzeinschlägen oder mit Blitzeinschlägen in der Nähe gerechnet werden muss. Eine umfassende Schutzwirkung gegen direkte Blitzeinschläge kann nur mithilfe eines äußeren Blitzschutzsystems erreicht werden – zusammen mit Überspannungsschutzgeräten (Surge Protective Device, SPD), einem engmaschigen Potenzialausgleichssystem sowie einem blitzstromtragfähigen Erdungssystem.

Schäden an Ladeeinrichtungen werden in Kauf genommen

Bei den meisten Ladeparks sowie bei einzelnen Ladesäulen wird häufig auf die Errichtung eines äußeren Blitzschutzsystems verzichtet, und direkte Blitzeinschläge in Ladeeinrichtungen werden in Kauf genommen. Dennoch sollten Ladeeinrichtungen und Elektrofahrzeuge so geschützt werden, dass sie Blitzeinschläge in der Nähe schadlos überstehen. Bei der Planung von Ladeeinrichtungen müssen nicht nur durch Blitzeinwirkungen hervorgerufene energiereiche Störungen berücksichtigt werden, sondern auch relativ energiearme Schaltüberspannungen. Schaltüberspannungen sind ein in Stromnetzen häufig auftretendes Phänomen – sie führen jedoch nicht zwangsläufig zu einer sofortigen Beschädigung von Betriebsmitteln. Treten Schaltüberspannungen häufiger auf, können elektrische und elektronische Betriebsmittel auch vorzeitig altern.

Hocheffizienter Schutz durch Überspannungsschutzgeräte

Überspannungsschutzgeräte schützen wirkungsvoll gegen kurzzeitige transiente Ereignisse. Dabei handelt es sich um blitzbedingte Überspannungen (Blitz-Stoßspannungen), blitzbedingte Überströme (Blitz-Stoßströme) und Schaltüberspannungen. Der räumliche Aufbau sowie die Anordnung der elektrischen Betriebsmittel in einem Ladepark haben einen großen Einfluss auf die jeweils zu erwartende Belastung durch Stoßspannungen und Stoßströme. Deswegen sollte für jeden Ladepark eine Gefährdungsbewertung durchgeführt werden. Nur so können geeignete Überspannungsschutzgeräte ausgewählt und die bestmöglichen Einbauorte gefunden werden. Die Schutzwirkung von Überspannungsschutzgeräten kann durch eine geeignete Verlegung von Leitungen optimiert werden. Für den Schutz von energietechnischen Leitungen werden vorrangig Typ-1- oder Typ-2-Überspannungsschutzgeräte eingesetzt. Muss mit direkten Blitzeinschlägen und energiereichen Blitzströmen gerechnet werden, sollten leistungsstarke Typ-1-Überspannungsschutzgeräte – sogenannte Blitzstromableiter – zum Einsatz kommen. Ist kein äußeres Blitzschutzsystem vorhanden oder erforderlich, so kann mit kostengünstigen Typ-2-Überspannungsschutzgeräten – sogenannten Überspannungsableitern – ein gutes Schutzniveau erreicht werden. Typ-2-Überspannungsschutzgeräte sollten in allen Unterverteilungen, Ladesäulen und Wallboxen eingesetzt werden. In den Ladesäulen werden außerdem zahlreiche Komponenten mit 24 V DC versorgt.

Der Schutz der 24-V-Hilfsspannung kann zum Beispiel mit einem Typ-3-Überspannungsschutzgerät erfolgen. In Ladeparks und bei Ladesäulen im öffentlichen Raum sind im Regelfall auch Komponenten für die Kommunikation mit einem Abrechnungs- oder Lastmanagementsystem vorhanden. Zu diesem Zweck wird zum Beispiel eine Ethernet-Verbindung eingesetzt – zum Schutz dieser Verbindung wird dann ein Überspannungsschutz vom Typ D1 empfohlen.

g+h KOMPAKT

Kontakt: www.phoenixcontact.de/sec

• Empfindliche Komponenten erfordern ein effizientes Sicherheitskonzept.

• Schaltüberspannungen lassen Betriebsmittel vorzeitig altern.

• Sicherheit durch Überspannungsschutz.

Erschienen in Ausgabe: 03/2018