Introdução: A revolução da eletrificação e as suas vulnerabilidades
A mudança global para veículos eléctricos (VEs) está a acelerar, com a infraestrutura de carregamento a expandir-se rapidamente nos sectores residencial, comercial e público. Os equipamentos de abastecimento de veículos eléctricos (EVSE), normalmente conhecidos como carregadores de EV, são sistemas electrónicos sofisticados concebidos para fornecer energia eléctrica significativa às baterias dos EV.
No entanto, os carregadores de veículos eléctricos são altamente vulneráveis a sobretensões transitórias (picos eléctricos) causados por descargas atmosféricas, eventos de comutação da rede ou perturbações eléctricas internas.
Um único surto pode levar a:
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Danos graves nos carregadores de veículos eléctricos
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Danos nos veículos eléctricos conectados
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Custos de reparação dispendiosos
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Tempo de inatividade operacional das redes de carregamento
Este documento técnico abrangente explica os papel crítico dos Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS) na proteção da infraestrutura de carregamento de VE e fornece orientações técnicas para distribuidores, instaladores e engenheiros de projeto.
Porque é que os carregadores de veículos eléctricos necessitam de uma proteção robusta contra sobretensões
A infraestrutura de carregamento de veículos eléctricos enfrenta riscos eléctricos únicos em comparação com as instalações convencionais.
1. Fornecimento de alta potência
Os carregadores de veículos eléctricos funcionam a níveis de potência elevados que vão desde:
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Carregadores residenciais de 3,7 kW
-
até Carregadores CC ultra-rápidos de 350 kW
Isto torna-os altamente vulneráveis a eventos de pico de alta energia.
2. Exposição à instalação no exterior
Muitas estações de carregamento de veículos eléctricos estão instaladas no exterior:
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parques de estacionamento
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auto-estradas
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postos de carregamento públicos
As instalações no exterior aumentam significativamente a exposição a descargas atmosféricas diretas e indirectas.
3. Eletrónica de potência sensível
Os carregadores modernos de veículos eléctricos contêm componentes electrónicos complexos, incluindo:
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módulos de conversão de energia
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microcontroladores
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sistemas de comunicação
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sistemas de faturação e autenticação
Estes componentes são extremamente sensíveis a picos de tensão.
4. Ligação a activos de valor
O carregador está diretamente ligado ao veículos eléctricos de elevado valor.
As sobretensões podem causar danos:
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Sistema de gestão da bateria (BMS)
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eletrónica de bordo do veículo
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módulos de interface de carregamento
5. Requisitos de funcionamento contínuo
As estações de carregamento comerciais devem funcionar continuamente.
Os danos provocados por sobretensões podem causar:
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interrupção do serviço
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perda de receitas
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insatisfação dos clientes
6. Integração da comunicação de dados
Os carregadores de veículos eléctricos modernos incluem caraterísticas inteligentes, tais como:
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Comunicação OCPP
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Rede Ethernet
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monitorização da nuvem
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sistemas de faturação
Estas linhas de comunicação requerem igualmente proteção contra sobretensões dedicada.
Compreender as vias de ameaça de sobretensão nos carregadores de veículos eléctricos
As sobretensões podem entrar nos sistemas de carregamento de veículos eléctricos através de várias vias.
Linhas de alimentação AC
A alimentação principal de CA é o ponto de entrada de sobretensão mais comum causado por:
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queda de raios
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perturbações na rede
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operações de comutação
Linhas de saída DC
Os carregadores rápidos DC fornecem energia DC de alta tensão diretamente às baterias dos VE.
Estes circuitos de corrente contínua também requerem proteção contra sobretensões.
Linhas de comunicação de dados
As linhas de comunicação comuns incluem:
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Ethernet (RJ45)
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RS485
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Comunicação CAN
As sobretensões nestas linhas podem interromper o funcionamento da rede.
Ligações de antena e sem fios
Os carregadores com conetividade celular ou Wi-Fi podem receber energia de pico através de sistemas de antena.
Normas internacionais para a proteção contra sobretensões dos carregadores de veículos eléctricos
Várias normas internacionais regulam a proteção contra sobretensões para a infraestrutura de carregamento de veículos eléctricos.
IEC 61851-1 - Norma para sistemas de carregamento de veículos eléctricos
Define os requisitos gerais de segurança para os sistemas de carregamento condutivo de veículos eléctricos.
IEC 60364-7-722 - Requisitos para a instalação eléctrica
Esta norma abrange as instalações eléctricas que fornecem carregadores de veículos eléctricos e exige frequentemente a utilização de SPD.
Série IEC 61643 - Normas SPD
Esta série de normas define os requisitos de desempenho dos dispositivos de proteção contra sobretensões.
Classifica os DPS em:
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DUP tipo 1
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DUP tipo 2
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DUP tipo 3
Configuração recomendada de SPD para carregadores de EV
A arquitetura de proteção típica inclui:
-
DPS tipo 1+2 no quadro de distribuição principal
-
DPS de tipo 2 nos painéis de subdistribuição
-
DPS de tipo 3 integrado no carregador
Os SPDs de linha de dados também devem ser instalados para interfaces de comunicação.
Principais considerações técnicas ao selecionar SPDs de carregadores EV
A escolha do DPS correto requer a avaliação de vários parâmetros eléctricos.
Tensão nominal (Un) e tensão contínua máxima (Uc)
Estes devem corresponder à tensão do sistema.
Exemplos típicos:
-
Sistemas monofásicos de 230 V
-
Sistemas trifásicos de 400 V
Corrente de impulso (Iimp)
Medido com Forma de onda de 10/350 µs.
Representa a capacidade do DOCUP para resistir correntes diretas de raios.
Corrente de descarga nominal (In)
Medido com Forma de onda 8/20 µs.
Representa a capacidade do SPD para lidar com descargas atmosféricas indirectas e sobretensões de comutação.
Nível de proteção da tensão (para cima)
Isto indica que o tensão residual autorizados a passar para o equipamento.
Os valores Lower Up fornecem melhor proteção para a eletrónica sensível.
Modos de proteção
Os DOCUP devem proteger ambos:
-
Modo comum (L-PE / N-PE)
-
Modo diferencial (L-N / L-L)
Índice de proteção IP
Os carregadores para o exterior requerem elevados índices de proteção da caixa.
Requisitos típicos:
-
IP65
-
IP66
Gama de temperaturas de funcionamento
As instalações no exterior exigem uma ampla tolerância à temperatura.
Gama típica:
-40°C a +80°C
Monitorização remota do estado
As caraterísticas importantes incluem:
-
indicadores visuais de estado
-
contactos de alarme remoto
-
integração de sistemas de gestão de edifícios
Compatibilidade PoE
Os DPS de linha de dados devem suportar Power over Ethernet (PoE) quando utilizado com carregadores inteligentes.
Tempo de resposta
A resposta rápida é essencial para proteger os componentes electrónicos sensíveis.
Tempo de resposta típico do DPS:
nanossegundos
Tabela: Parâmetros essenciais do SPD para aplicações de carregador de EV
| Caraterística | Descrição | Requisitos típicos para carregadores de veículos eléctricos |
|---|---|---|
| Tipo de DPS (IEC) | Classificação por capacidade de descarga e local de instalação | Tipo 1+2 no painel principal, Tipo 2 no sub-painel |
| Iimp (10/350 µs) | Capacidade de corrente de impulso de relâmpagos | ≥ 12,5 kA por pólo |
| Entrada (8/20 µs) | Corrente nominal de descarga para relâmpagos indirectos | ≥ 20 kA por pólo |
| Para cima | Nível de proteção da tensão | ≤ 1,5 kV |
| Uc | Tensão máxima de funcionamento contínuo | Corresponde à tensão do sistema |
| Modo de proteção | Modo comum e modo diferencial | Ambos necessários |
| Classificação IP | Proteção do ambiente | IP65 ou IP66 |
| Temperatura de funcionamento | Gama de temperatura ambiente | -40°C a +80°C |
| Sinalização remota | Contactos de monitorização remota do estado | Recomendado |
| Compatibilidade PoE | Compatibilidade com SPD de linha de dados | Necessário para carregadores inteligentes |
LEEYEE Electrics: Soluções fiáveis de proteção contra sobretensões para carregadores de veículos eléctricos
LEEYEE Eléctricos é especializada em tecnologia de proteção contra sobretensões com mais de 15 anos de experiência de fabrico.
A nossa fábrica inclui:
-
Instalação de fabrico de 8.000㎡
-
8 linhas de produção automatizadas
Isto permite um abastecimento global estável e em grande escala.
Vantagens dos SPDs do carregador LEEYEE EV
Fabrico de alta qualidade
Os produtos são fabricados com componentes de elevado desempenho, incluindo:
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MOVs de primeira qualidade
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tubos de descarga de gás
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circuitos de proteção avançados
Certificações globais
Os DPS LEEYEE são certificados com:
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TUV
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CB
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CE
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SAA
Assegurar a conformidade com os mercados eléctricos mundiais.
Seguro global de produtos PICC
Todos os produtos LEEYEE são garantidos por Seguro de responsabilidade civil global pelo produto PICC, A Comissão Europeia está a preparar um plano de ação para o futuro, que proporciona uma segurança financeira adicional aos distribuidores.
Designs preparados para o exterior
Os nossos SPDs para carregadores de veículos eléctricos incluem:
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elevados níveis de proteção IP
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ampla tolerância à temperatura
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armários industriais robustos
Suporte de monitorização remota
Muitos modelos incluem:
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indicadores visuais de estado
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saídas de sinal remotas
Isto permite a manutenção preventiva.
Personalização OEM e ODM
Apoiamos os distribuidores com:
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personalização gratuita do logótipo
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conceção de embalagens
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produção de marcas próprias
Guia do comprador: Escolhendo o carregador de EV SPD certo
Factores-chave a considerar
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Fiabilidade e experiência do fabricante
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Certificações internacionais verificadas
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Elevadas classificações de corrente de pico
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Nível de proteção de baixa tensão
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Índice de proteção IP adequado
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Capacidade de monitorização remota
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Cobertura do seguro de responsabilidade civil dos produtos
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Suporte de garantia fiável
5 sinais de alerta na compra de DPS
1. Certificações falsas
Verificar sempre os números de certificação junto dos organismos de certificação oficiais.
2. Falta de especificações técnicas
Fichas de dados incompletas ou vagas indicam má qualidade do produto.
3. Preços extremamente baixos
Os produtos irrealisticamente baratos utilizam frequentemente componentes de qualidade inferior.
4. Ausência de seguro de responsabilidade civil pelos produtos
Sem seguro, os distribuidores podem suportar riscos de responsabilidade.
5. Baixo índice de proteção ambiental
Os carregadores de veículos eléctricos para o exterior requerem classificações IP elevadas.
Os produtos com classificações baixas falharão rapidamente.
Perguntas frequentes (FAQ)
Todos os carregadores de veículos eléctricos necessitam de proteção contra sobretensões?
Sim. Os carregadores de veículos eléctricos funcionam a alta potência e são frequentemente instalados no exterior, tornando a proteção contra sobretensões essencial.
Que tipos de SPD são recomendados para estações de carregamento de veículos eléctricos?
Configuração típica:
-
DPS tipo 1+2 no painel principal
-
DUP de tipo 2 na subdistribuição
-
SPD de linha de dados para sistemas de comunicação
Em que é que a proteção contra sobretensões do carregador de veículos eléctricos é diferente da proteção contra sobretensões residencial?
Os carregadores de veículos eléctricos são necessários:
-
maior capacidade de pico
-
proteção para o exterior
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proteção da linha de comunicação
Os protectores contra sobretensões podem danificar as baterias dos veículos eléctricos?
Não. Os DPS corretamente instalados protegem as baterias e os componentes electrónicos dos veículos eléctricos, desviando a energia de pico com segurança para a terra.
Qual é a compatibilidade PoE para SPDs de carregadores EV?
A compatibilidade PoE garante que os dispositivos de proteção contra sobretensões não interferem com o fornecimento de energia Ethernet utilizado em sistemas de carregamento inteligentes.
Com que frequência devem ser inspeccionados os SPD dos carregadores de veículos eléctricos?
Os DUP devem ser verificados periodicamente.
Se o indicador de estado mudar de verde para vermelho, O módulo deve ser substituído.
Porque é que a classificação IP é importante para os SPDs exteriores?
As classificações IP elevadas protegem o dispositivo contra:
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entrada de água
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pó
-
danos ambientais
Os SPDs LEEYEE podem ser integrados em carregadores de veículos eléctricos?
Sim. A LEEYEE oferece módulos SPD compactos que podem ser integrados diretamente em projectos de carregadores EV.
Qual é a função de um seccionador térmico?
Um seccionador térmico previne o sobreaquecimento desligando os componentes MOV degradados, evitando o risco de incêndio.
Como é que a LEEYEE garante a qualidade dos produtos?
O nosso processo de controlo de qualidade inclui:
-
inspeção de matérias-primas
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controlos de qualidade durante o processo
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testes laboratoriais
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verificação final do desempenho
Conclusão
A rápida expansão da infraestrutura de carregamento de veículos eléctricos exige soluções de proteção eléctrica fiáveis.
Os dispositivos de proteção contra sobretensões são componentes críticos que protegem:
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Carregadores de veículos eléctricos
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veículos eléctricos conectados
-
investimentos em infra-estruturas de tarifação
Com 15 anos de experiência, capacidade de fabrico avançadae certificações globais, LEEYEE Eléctricos fornece soluções fiáveis de proteção contra sobretensões para a crescente indústria de carregamento de veículos eléctricos.
Estabelecer uma parceria com a LEEYEE para garantir sistemas de carregamento de veículos eléctricos seguros, fiáveis e preparados para o futuro.