Inloggen / Registreren
Bel ons op +32 9 381 85 00

Categorie: e-Mobility

Hoe laadpunten voor elektrische wagens beveiligen?

Het voorzien van laadpunten voor elektrische wagens wordt steeds couranter voor zowel installateurs, studiediensten, groothandels als bouwheren. Ieder laadpunt dient voorzien te worden van een personenbeveiliging. Omdat laadstations in hun foutstroom ook een gelijkstroomcomponent kunnen hebben dient hiermee in de personenbeveiliging rekening te worden gehouden.

In het AREI zijn er geen expliciete regels neergeschreven voor het beveiliging van laadpunten. De regels van goed vakmanschap zijn terug te vinden in de geldende internationale normering ter zake, zijnde:

IEC 61851-1:2017 "Electric vehicle conductive charging system - Part 1: General requirements"

IEC 60364-7-722 "Low-voltage electrical installations - Part 7-722: Requirements for special installations or locations - supplies for electric vehicles".

In onderstaand overzicht verduidelijken we even de belangrijkste punten.

 Een laadstation kan één of meerdere laadpunten bevatten.

Ieder laadpunt wordt afzonderlijk beveiligd met een automaat en aardlekschakelaar. Als een laadstation meerdere laadpunten bevat die gelijktijdig gebruikt kunnen worden en die een gemeenschappelijke aansluiting hebben, moeten de beveiligingen in het laadstation ingebouwd worden. Laadpunten die niet gelijktijdig gebruikt kunnen worden, mogen uitgerust worden met een gemeenschappelijke beveiliging.

Met ingang van de nieuwe editie van IEC 61851-1 (februari 2017) moeten zowel enkelfasige als driefasige laadpunten beveiligd worden tegen DC-componenten in de foutstroom. De geschikte oplossingen hiervoor zijn de plaatsing stroomopwaarts van een:

  • Aardlekschakelaar type B of
  • Aardlekschakelaar type A met bijkomende apparatuur die uitschakeling van de voeding garandeert in geval van DC-componenten met meer dan 6mA in de foutstroom

Verder moet de aardlekschakelaar aan volgende voorwaarden voldoen:

  • Mag niet meer dan 30mA lekstroom toelaten
  • Is conform aan één van de volgende standaarden: IEC 61008-1, IEC 61009-1, IEC 60947-2 en IEC 62423
  • Onderbreekt alle actieve geleiders

 

Waarom voldoet een verliesstroomschakelaar van het Type A niet voor de beveiliging van een laadstation?

Het type verliesstroomschakelaar hangt af van de toestellen die er op aangesloten worden. Elektrische voertuigen bevatten een gelijkrichter. Wanneer deze aangesloten is op een laadstation bestaat de kans dat in geval van fout de foutstroom een gelijkstroomcomponent bevat.

Een gelijkstroomcomponent van 6mA zorgt ervoor dat een type A aardlekschakelaar blind wordt. Hierdoor is de goede werking van de type A aardlekschakelaar niet gegarandeerd, zelfs al is de foutstroom groter dan de uitschakelwaarde. Een aardlekschakelaar type B daarentegen blijft correct functioneren, ook bij DC foutstromen hoger dan 6mA.

Een overzicht van mogelijke foutstromen en de geschikte aardlekbeveiliging vindt u in volgende tabel (figuur 1). Laadpunten kunnen situatie 7 t.e.m. 10 veroorzaken.

Figuur 1: mogelijke foutstroom (Bron: Siemens AG)

Wat met een huishoudelijke installatie?

Hier is het AREI van toepassing. Het AREI legt geen expliciete regels vast voor het aansluiten van laadpunten voor elektrische wagens. In het AREI staat wel dat aardlekschakelaars in elektrische installaties van huishoudelijke lokalen van het type A moeten zijn (AREI art. 85.02). Recent heeft de Federale Overheidsdienst FOD Economie hierover nota 75 aan de erkende organismen gestuurd.

Hierin staat: “aangezien een aardlekschakelaar type B om te beginnen moet voldoen aan de norm voor een aardlekschakelaar type A, is een aardlekschakelaar type B ten minste gelijkwaardig te beschouwen aan een aardlekschakelaar type A en kan dusdanig ook worden geplaatst in elektrische installaties van huishoudelijke lokalen, dit op voorwaarde dat eveneens is voldaan aan de andere voorschriften van het AREI die van toepassing zijn op een aardlekschakelaar type A (zie verder).”

In elektrische installaties van huishoudelijke lokalen moeten alle verliesstroomschakelaars stroomopwaarts van een verliesstroomschakelaar type B ook van het type B zijn.

Bij de “andere voorschriften van het AREI die van toepassing zijn op een aardlekschakelaar type A” horen onder meer deze:

  • De aardlekschakelaar aan het begin van een elektrische installatie van huishoudelijke lokalen moet een nominale stroomsterkte hebben van ten minste 40 A (AREI art. 85.02)
  • In huishoudelijke lokalen of plaatsen, stroomopwaarts van de eerste reeks beschermingsinrichtingen tegen overstroom, weerstaan de differentieelstroominrichtingen en schakelinrichtingen aan een I²t-waarde van minimum 22,5 kA²s bij een stroom van 3000 A; een specifieke markering van de aardlekschakelaar zonder overstroombeveiliging, met nominale stroomsterkte ≤ 40 A, verzekert de identificatie van de naleving van deze karakteristieken, namelijk minimum de volgende aanduiding : “3000 A, 22,5 kA²s”, deze karakteristieken zijnde samen aangebracht op eenzelfde vlak, zichtbaar na installatie, zo nodig, na verwijdering van de beschermingsplaten geplaatst in het kader van de bescherming tegen directe aanraking (AREI art. 251.05)

 

Besluit

Elk laadpunt moet afzonderlijk beveiligd worden met een automaat, aangepast aan het type toestel en bekabeling, en met een aardlekschakelaar 30mA. Deze aardlekschakelaar is van het type B. Het AREI verplicht vooraan de installatie een aardlekschakelaar type A. Dankzij nota 75 van de FOD economie kan de keurder echter een uitzondering op het AREI toelaten.

Er zijn volgende mogelijkheden:

  • De aardlekschakelaar 30mA type B voor het laadpunt parallel aftakken na de kWh teller, parallel op de 300mA type A voor de rest van de woning (zie figuur 2).
  • Hoofdbeveiliging 300mA type A vervangen door een 300mA type B en dan in de installatie de 30mA type B specifiek voor het laadpunt.
  • Wanneer het gaat om een aardlekschakelaar zonder ingebouwde automaat met nominale stroom ≤ 40 A, dan moet de hierboven beschreven markering erop staan.
  • De oplossing met een element dat afschakelt bij 6 mA DC foutstroom (zie hierboven op blz. 3) wordt niet toegestaan in huishoudelijke installaties, omdat voor dit element (nog) geen norm bestaat.

 

Figuur 2: laadpunt aansluiten in TT-net (Bron: Siemens AG)

Meer informatie over de toepassing van differentieelschakelaars Type B in huishoudelijke installaties vindt u in deze nota van VOLTA.

 

Wat zegt het AREI omtrent de wijziging normering laadpunten voor elektrische wagens?

Het AREI legt geen specifieke regels op voor het aansluiten van laadpunten voor elektrische wagens. Een installateur dient hierbij rekening te houden met de regels van goed vakmanschap. Deze regels zijn terug te vinden in de geldende normering ter zake, zijnde

IEC 61851-1 "Electric vehicle conductive charging system - Part 1: General requirements"

IEC 60364-7-722 "Low-voltage electrical installations - Part 7-722: Requirements for special installations or locations - supplies for electric vehicles".

Welke voorschriften inzake beveiliging worden opgelegd in IEC 61851-1 en IEC 60364-7-722?

Een laadstation kan één of meerdere laadpunten bevatten.

Elk laadpunt wordt afzonderlijk beveiligd met een automaat en aardlekschakelaar. Als een laadstation meerdere laadpunten bevat die gelijktijdig gebruikt kunnen worden en die een gemeenschappelijke aansluiting hebben, moeten de beveiligingen in het laadstation ingebouwd worden. Laadpunten die niet gelijktijdig gebruikt kunnen worden, mogen uitgerust worden met een gemeenschappelijke beveiliging.

De aardlekbeveiliging:

  • Mag niet meer dan 30mA lekstroom toelaten
  • Is minimum een type A
  • Is conform aan één van de volgende standaarden: IEC 61008-1, IEC 61009-1, IEC 60947-2 en IEC 62423
  • Onderbreekt alle actieve geleiders

Welke aanpassing is er sinds 7 februari 2017?

Zowel bij enkelfasige als bij driefasige laadpunten moet men beveiligingsmaatregelen nemen tegen DC-componenten in de foutstroom. De geschikte oplossingen hiervoor zijn de montage van een:

  • Aardlekschakelaar type B of
  • Aardlekschakelaar type A met bijkomende apparatuur die uitschakeling van de voeding garandeert in geval van DC-componenten met meer dan 6mA in de foutstroom.

Welk probleem veroorzaakt 6mA DC en waar komt ze vandaan?

Een DC-component van 6mA zorgt ervoor dat een type A aardlekschakelaar gemagnetiseerd wordt. Hierdoor is de goede werking van de type A aardlekschakelaar niet gegarandeerd, zelfs al is de foutstroom groter dan de uitschakelwaarde. Een aardlekschakelaar type B daarentegen blijft correct functioneren, ook bij DC foutstromen hoger dan 6mA.

Een DC foutstroom kan ontstaan in de gelijkrichters in de wagens. Een overzicht van foutstromen vindt u in volgende tabel. Wat de laadpunten betreft, kan dit betrekking hebben op gebruikers die situatie 7 t.e.m. 10 in figuur 1 veroorzaken.

Figuur: mogelijke foutstroom (Bron: Siemens AG)


Waarom toch voor een aardlekschakelaar type B kiezen?

De aardlekschakelaar type B heeft enkele nadelen:

  • Het is een duur component.
  • Het mag nooit na een type A geplaatst worden (zie volgend punt i.v.m. plaatsing) en is bijgevolg moeilijk in te passen in het TT-net.

Het alternatief "aardlekschakelaar type A + 6mA DC beveiliging" mag wel na een andere aardlekschakelaar type A geplaatst worden. Toch zijn er enkele argumenten om toch voor een type B te kiezen:

  • Bij de "beveiliging type A + 6mA DC" is het belangrijk dat men kan uitsluiten dat er in normale omstandigheden een DC-component van meer dan 6mA ontstaat. Sommige wagens veroorzaken bij het opstarten echter DC-componenten die naargelang de batterijstatus de 6mA kunnen overschrijden. Hierdoor zal de aardlekschakelaar ‘ongewenst' uitschakelen.
  • Bij het gebruik van meerdere "beveiliging type A + 6mA DC" moet men er rekening mee houden dat de DC foutstromen zich optellen. Hierdoor kan stroomopwaarts toch een DC foutstroom optreden hoger dan 6mA waardoor de voorliggende aardlekschakelaar van een type B moet zijn. In installaties met meerdere laadpunten of installaties waarin naast een laadpunt ook andere toestellen aanwezig zijn die DC foutstroom kunnen genereren zoals een thuisbatterij, een lift enz. dient de aardlekschakelaar vooraan de installatie al zeker een type B te zijn. Door onmiddellijk een type B voor het laadpunt te gebruiken, is de veiligheid onder alle omstandigheden gegarandeerd.
  • Aardlekschakelaars type B zijn genormeerde oplossingen.

Plaatsing in Belgisch TT-net?

Technisch gezien mag men een aardlekschakelaar type B nooit na een type A plaatsen. Op dat moment is de werking van de differentieel type A niet meer gegarandeerd. Als de DC-component vanuit de wagen tussen 6 en 30mA bedraagt, is dit geen fout voor de aardlekschakelaar 30mA type B. De hoofdbeveiliging 300mA type A is door deze DC foutstroom echter gemagnetiseerd waardoor voor een deel van de woning de personenbeveiliging niet langer gegarandeerd wordt.

Het AREI verplicht echter om vooraan de installatie met een aardlekschakelaar type A te werken. Dankzij nota 75 van de FOD economie kan de keurder echter een uitzondering op het AREI toelaten.

  • De aardlekschakelaar 30mA type B voor het laadpunt parallel aftakken na de kWh teller, parallel op de 300mA type A voor de rest van de woning (zie figuur 2).
  • Hoofdbeveiliging 300mA type A vervangen door een 300mA type B en dan in de installatie de 30mA type B specifiek voor het laadpunt.

Figuur: laadpunt aansluiten in TT-net (Bron: Siemens AG)