Строительные стандарты для молниезащиты и заземления зарядных станций

Оборудование для зарядки электромобилей включает в себя настенные зарядные станции переменного тока, интегрированные быстрозарядные устройства постоянного тока, модульные зарядные станции и мощные 350-киловаттные суперзарядные станции с жидкостным охлаждением. Все эти устройства используют высоковольтные цепи постоянного тока, связь PLC/4G/Ethernet и прецизионные микросхемы, соответствующие стандартам ISO 15118, — все они подвержены воздействию скачков напряжения, вызванных молнией.

GB 50057-2010 Кодекс проектирования зданий с учетом молниезащиты

GB 50054 Кодекс проектирования низковольтных электросетей

SZDB/Z 29.2-2015 Кодекс проектирования зарядных станций для электромобилей

T/HNMS 0002-2024 Технические условия молниезащиты зарядных и преобразовательных устройств

IEC 61851-1 / IEC 61851-23: Проводящие системы зарядки электромобилей (заземление и защита от перенапряжений для зарядных устройств переменного и постоянного тока обязательны)

IEC 61643-11: Стандарты испытаний устройств защиты от перенапряжений (SPD)

BS 7671 (Великобритания), EN 62305 (серия стандартов ЕС по молниезащите)

Национальный электротехнический кодекс США, пункт 625 (Кодекс США по заземлению и защите от перенапряжений для зарядных устройств электромобилей)

Все коммерческие зарядные станции должны использовать полную трехфазную пятипроводную систему TN-S; для мощных зарядных станций постоянного тока запрещено использовать системы TN-C или TN-CS.

3 фазных провода L1/L2/L3 + нейтральный провод N + независимый защитный заземляющий провод PE. Провод PE никогда не должен быть соединен с проводом N, и проводник PE не должен быть общим.

Проводник PE не должен быть установлен с предохранителями, автоматическими выключателями или контактами выключателей; цепь PE всегда должна оставаться непрерывной.

Main Cable Cross Section (mm²)	Minimum PE Wire Cross Section (mm²)
≤16	Same as main cable
25–95	16
≥120	70

Всё оборудование подключено к единой интегрированной сети заземления (молниезащита, защита оборудования, статическое электричество и общее заземление сигнала):

Металлический корпус зарядного шкафа, рама силового модуля, серый металлический корпус зарядного пистолета, клемма SPD PE, стальная верхняя крышка, металлический кабельный лоток и корпус трансформатора — все они эквипотенциально соединены с сетью заземления.

Независимые небольшие распределенные зарядные устройства (≤3 единиц) должны располагаться в пределах сферической зоны молниезащиты близлежащего здания; независимые зарядные станции должны поддерживать безопасное расстояние ≥3 метров от других молниеотводов, если требуемое расстояние эквипотенциального замыкания составляет менее 3 метров.

Общественные коммерческие зарядные станции: интегрированное сопротивление заземления ≤1 Ом (наивысший стандарт для быстрой зарядки постоянным током)
Настенные коробки для бытовых кондиционеров (общий заземляющий провод здания): ≤4 Ом
Независимые изолированные зарядные станции (без экранирования здания): ≤10 Ом
Прибрежные районы с высокой концентрацией соли и высоким сопротивлением грунта: добавить средство для снижения сопротивления заземления, расширить горизонтальную зону заземления и увеличить количество вертикальных заземляющих электродов для соответствия требованию ≤1 Ом.

Вертикальный заземляющий электрод: уголковый профиль из горячеоцинкованной стали 50×50×5 мм, длиной 2,5 м, заглубленный на глубину ≥0,8 м (ниже уровня земли)

Горизонтальное заземление: плоский лист из горячеоцинкованной стали 40×4 мм, уложенный в виде сетки по периметру зарядной станции (сетка ≤5 м × 5 м для крупных суперзарядных станций)

Способ соединения: Все сварные соединения выполнены методом сварки внахлест, длина нахлеста ≥6 раз превышает ширину плоского листа стали; После сварки удалите ржавчину и нанесите два слоя антикоррозийной краски + асфальтовое антикоррозионное покрытие.

Мощная суперзарядная станция 350 кВт: использует сетчатую заземляющую пластину для исключения риска шагового и контактного напряжения.

Этапы строительства на месте:

Выкопайте траншеи глубиной 0,8–1,0 метра вокруг зоны зарядки.

Установите вертикальные угловые стальные заземляющие электроды каждые 5–8 метров.

Приварите горизонтальные плоские стальные элементы ко всем заземляющим электродам, чтобы сформировать замкнутую сетчатую заземляющую сетку.

Проложите несколько основных медных заземляющих полос из полиэтилена к распределительному щиту, фундаменту каждой зарядной станции и стальным колоннам крыши.

Каждая зарядная станция имеет отдельный клеммный разъем заземления (медный болт 10 мм), подключенный к полиэтилену шкафа с помощью медного провода сечением ≥6 мм².

Все металлические кабельные лотки и стальные трубы подключаются к заземляющей сетке с обоих концов с помощью медных мостовых соединителей сечением 4 мм².

Перед заливкой бетонного фундамента необходимо провести испытание на сопротивление заземления; на участках, не прошедших испытание, необходимо установить дополнительные заземляющие электроды или понижающие сопротивление.

Основная эквипотенциальная выравнивающая полоса в распределительном помещении — это место, где сходятся все полиэтиленовые линии.

Каждый зарядный шкаф содержит: корпус, радиатор, кронштейн модуля и отрицательную шину постоянного тока, подключенную к местной эквипотенциальной выравнивающей полосе. Для металлических соединений труб с жидкостным охлаждением и металлического корпуса зарядного устройства требуется отдельный полиэтиленовый клей.

Стальная конструкция крыши, опоры освещения и защитные ограждения подключены к заземляющей сетке станции, чтобы избежать разницы напряжений при обратном ударе молнии.

Крыша из стальной металлической конструкции: стальной каркас служит естественным ограничителем перенапряжения и токоотводчиком; все соединения стальных балок сварены для обеспечения непрерывности проводимости.

Крыша из неметаллической конструкции: вдоль края крыши установлены оцинкованные стальные молниезащитные полосы (круглые стальные трубы диаметром 12 мм) с отдельными токоотводчиками каждые 10-15 метров.

Характеристики токоотводчиков: горячеоцинкованная круглая сталь ≥10 мм или плоская сталь 40×4 мм, уложенные вертикально вдоль колонн крыши и напрямую подключенные к заземляющей сетке.

Токоотводчики на высоте менее 2,7 метров обернуты изоляционными оболочками для предотвращения опасности контактного напряжения.

Здание с молниезащитой класса III: радиус вращающегося шара 60 метров; если радиус действия молниеотвода превышает зону защиты здания, необходимо установить отдельный молниеотвод.

Высота молниеотвода должна покрывать все места для зарядки; Оборотный проводник громоотвода от защитной линии зарядного устройства расположен на расстоянии не менее 1 метра.

Нет, поскольку во время удара молнии повышается потенциал земли, что создает риск поражения электрическим током; необходимо установить отдельную пятипроводную релейную систему PE.

Нет, огромная разница потенциалов приведет к отказу заземления из-за обратного разряда молнии; мера по устранению проблемы: объединить все заземляющие сетки в одну общую заземляющую сетку.

Подземная коррозия может привести к отказу заземления, ожидаемому в течение 2-3 лет; меры по устранению проблемы: удалить сварочный шлак, нанести двухслойную антикоррозийную краску и покрыть асфальтом.

Конструкция зарядных станций должна строго соответствовать стандартам IEC 61851/IEC 61643. Сопротивление заземления коммерческих зарядных станций постоянного тока должно контролироваться до ≤1 Ом с использованием антикоррозионных заземляющих материалов, полученных методом горячего цинкования. Устройства защиты от перенапряжений (SPD) на расстоянии до 0,5 м должны использовать V-образные закорачивающие провода для исключения риска наведенных перенапряжений. Для высокомощных модульных зарядных станций и жидкостно-охлаждаемых суперзарядных станций мощностью 350 кВт требуется специальная защита от перенапряжений постоянного тока и выравнивание потенциалов по всей магистрали.