Dobór SPD do stacji ładowania pojazdów elektrycznych powinien uwzględniać nie tylko napięcie znamionowe. Należy brać pod uwagę także sposób zasilania stacji, rodzaj sieci, obecność instalacji odgromowej, odporność urządzeń w stacji na przepięcia oraz szereg innych czynników.
O skuteczności ochrony decyduje nie tylko dobranie ogranicznika przepięć (SPD) do napięcia znamionowego, ale też typ ogranicznika, jego parametry udarowe, poziom ochrony napięciowej oraz sposób wykonania połączeń. SPD powinny wytrzymywać bez uszkodzenia spodziewaną część płynącego przez nie prądu pioruna oraz spełniać następujące warunki:
SPD typu 1 (T1) stosuje się w instalacjach, gdzie spodziewany jest przepływ częściowego prądu piorunowego. Główny zakres zastosowań to instalacje narażone na skutki bezpośrednich wyładowań atmosferycznych. Ograniczniki te są badane prądem udarowym o przebiegu 10/350 µs. Ważnym parametrem tego typu ograniczników jest udarowy Iimp.
SPD typu 2 (T2) służą do ograniczania przepięć indukowanych lub łączeniowych. Są badane prądem udarowym o przebiegu 8/20 µs. Parametrami pracy są znamionowy prąd wyładowczy In oraz maksymalny prąd wyładowczy Inmax.
SPD typu 3 (T3) zapewniają dodatkową ochronę wrażliwych urządzeń końcowych (nie zastępują wymaganych ograniczników typu 1 i 2). Stosuje się je w odpowiednio skoordynowanych układach ochrony, zazwyczaj blisko zabezpieczanego urządzenia. Natomiast w stacjach ładowania pojazdów stosuje się je rzadko.
Rynek oferuje również ograniczniki kombinowane typu 1+2 oraz 2+3, które łączą właściwości kilku typów urządzeń.
Nie każda instalacja ładowania samochodu elektrycznego wymaga zastosowania ogranicznika typu 1 bezpośrednio przy ściennym punkcie ładowania.
Jeżeli punkt ładowania znajduje się w budynku wyposażonym w instalację odgromową, może być konieczny SPD typu 1 lub 1+2. Powinien się on znaleźć na granicy właściwych stref ochrony odgromowej. Wallbox w tej sytuacji jest narażony na część prądu piorunowego, wprowadzanego przez instalacje do obiektu. W budynkach bez instalacji odgromowej, w których nie przewiduje się przepływu części prądu piorunowego przez dany punkt instalacji, ochronę często realizuje się za pomocą SPD typu 2.
Ostateczny dobór zależy jednak od oceny zagrożenia, sposobu przyłączenia budynku do sieci i przyjętej koncepcji ochrony.
Ograniczniki przepięcia zalecane do ładowarek ściennych stacji pojazdów elektrycznych: a) kompaktowy ogranicznik T2 do sieci o układzie TT i TNS, b) ogranicznik kombinowany T1 + T2. Fot: Dehn
Poziom ochrony napięciowej Up określa wartość napięcia na zaciskach SPD w warunkach badawczych. Przykładowo w instalacji 230/400 V urządzenia odpowiadające kategorii przepięciowej II mają znamionowe napięcie udarowe 2,5 kV. Na rzeczywisty poziom ochrony wpływają jednak także spadki napięcia na przewodach przyłączeniowych SPD, ich długość, sposób prowadzenia oraz parametry instalacji.
Dlatego należy uwzględnić nie tylko dane katalogowe ogranicznika, ale również warunki jego montażu.
Maksymalne napięcie trwałej pracy Uc należy dobrać do napięcia instalacji oraz konfiguracji połączeń ogranicznika. Znaczenie dla sposobu podłączenia SPD i doboru odpowiedniej konfiguracji ochrony ma także rodzaj i układ sieci, sposób uziemienia oraz wymagania producenta ogranicznika. Do każdej instalacji konfigurację należy dobierać odrębnie.
Podczas wyboru SPD trzeba sprawdzić również jego zdolność do odprowadzania prądów udarowych.
W przypadku ograniczników T1 uwzględnia się prąd udarowy Iimp. Jego wartość powinna wynikać z przyjętej koncepcji ochrony odgromowej i spodziewanego podziału prądu piorunowego.
Dla ograniczników T2 istotne są prądy wyładowcze In i Imax. Sama wartość Imax nie wystarcza do doboru ogranicznika, uwzględnia się także jego poziom ochrony Up, odporność na warunki pracy oraz koordynację z pozostałymi elementami instalacji.
Ważna jest również zdolność SPD do współpracy z zabezpieczeniami nadprądowymi i wytrzymywania spodziewanych prądów zwarciowych w miejscu montażu.
Lokalizacja ograniczników ma istotny wpływ na skuteczność ochrony.
Jeżeli wallbox jest zasilany z rozdzielnicy budynku, w której znajduje się SPD, istotnym czynnikiem jest długość przewodu pomiędzy SPD w rozdzielnicy a punktem ładowania. Jeśli długość ta przekracza około 10 m, należy przeanalizować potrzebę dodatkowych środków ochrony.
W przypadku wolnostojących stacji ładowania, szczególnie zasilanych długimi liniami kablowymi, warto rozpatrzyć montaż ogranicznika w rozdzielnicy zasilającej stację lub bezpośrednio w jej obudowie, jeżeli konstrukcja urządzenia i dokumentacja producenta przewidują taką możliwość.
Oczekiwany poziom ochrony zależy także od podłączenia SPD. Przewody łączące SPD z torami prądowymi i układem ochronnym powinny być jak najkrótsze. Należy je także prowadzić bez pętli. W pętlach podczas przepływu prądu udarowego może zostać zaindukowany dodatkowe napięcie, pogarszające skuteczność ochrony.
Łączna długość przewodów przyłączeniowych SPD typowo nie powinna przekraczać 0,5 m. Przekrój przewodów przyłączeniowych należy dostosować do typu SPD, spodziewanych prądów udarowych i wymagań producenta.
Jeżeli w instalacji stosuje się kilka stopni ochrony przeciwprzepięciowej, ograniczniki powinny być ze sobą skoordynowane energetycznie. Dowolne połączenie SPD T1 w rozdzielnicy głównej i SPD T2 niekoniecznie musi zapewnić prawidłową współpracę. Należy uwzględnić zalecenia producentów dotyczące koordynacji poszczególnych urządzeń.
W zależności od konstrukcji ogranicznika i parametrów instalacji może być konieczne zastosowanie dodatkowego zabezpieczenia nadprądowego. Należy tu uwzględnić m.in. maksymalną dopuszczalną wartość zabezpieczenia poprzedzającego SPD oraz spodziewany prąd zwarciowy w miejscu instalacji.
Stacja ładowania może mieć wbudowaną ochronę przeciwprzepięciową. W takim wypadku należy uwzględnić zasady współpracy tego zabezpieczenia z ogranicznikami znajdującymi się w rozdzielnicy zasilającej.
