Нужна ли молниезащита зарядной станции для электромобилей?

Переход на транспорт с электрической тягой стал реальностью во всем мире, в том числе и в нашей стране. Важно не только обеспечить выпуск электромобилей, электробусов и электрических грузовиков, но еще и создать для них инфраструктуру. А, именно, разместить вдоль дорог зарядные станции. В связи с этим встает вопрос о молниезащите для них. Ведь разряды молнии могут привести к повреждению оборудования электрозаправки, заряжаемого автомобиля и даже к травмированию (а то и гибели) людей, находящихся поблизости. Когда нужна молниезащита для зарядной станции и как ее реализовать - об этом пойдет речь в данной статье.

Чем опасна молния применительно к зарядным станциям?

Возможны следующие варианты развития ситуации:

• Прямой удар молнии в зарядную станцию, который сопровождается ее частичным разрушением, а также возможными травмами для оказавшихся неподалеку людей и повреждениями для заряжаемого электротранспорта.
• Занос высокого потенциала и электромагнитные влияния от молнии, что может привести к выходу из строя электроники заправки, а также заряжающегося на ней электромобиля.
• Прямой удар молнии в заряжающийся электромобиль - может привести к выходу из строя его электроники.

Сначала разберем ситуации, связанные с прямым ударом молнии, применительно к различным вариантам размещения зарядной станции.

Внешняя молниезащита для электрозаправки внутри здания

В России электромобили пока рассматриваются в основном как транспортное средство для поездок по городу. Кроме этого, наличие зарядных станций зачастую рассматривается как дополнительный способ привлечь посетителей. Так же, установленная зарядная станция повышает имидж организации демонстрируя прогрессивность взглядов и заботу об окружающей среде. Вот почему нередко заправки для электромобилей размещаются внутри бизнес-центров, торгово-развлекательных центров и других общественных зданий. В том случае, если зарядная станция располагается внутри здания, где обеспечен весь комплекс мероприятий по молниезащите, дополнительные меры по защите ее от прямых ударов молнии не требуются.

Для зарядной станции в непосредственной близости от здания молниеотвод не нужен?

Наиболее распространенный вариант для крупных городов - размещение зарядной станции в непосредственной близости от здания, оснащенного системой молниезащиты. Для этого случая следует провести расчеты согласно п. 3.3.3 «Инструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций», чтобы понять, входит ли данная электрозаправка в зону действия системы. В том случае, если входит, смело ставьте станцию без дополнительных средств внешней молниезащиты, желательно, обеспечив соединение контуров заземления зарядной станции и самого здания.

А какая ситуация складывается, если зарядная станция расположена недалеко от здания, но за пределами зоны действия его молниезащиты? В таком случае, риск удара молнии хоть и снижен за счет близ расположенного здания, но все же должен заставить проектировщика задуматься об организации защиты от прямого удара молнии электрозаправки.

В составе обычной АЗС

С 2016 г. вновь строящиеся АЗС в России должны иметь в своем составе и оборудование для зарядки электромобилей (правда, это постановление до сих пор не всегда выполняется). Требования к молниезащите АЗС намного выше, чем к молниезащите зарядных станций. Поэтому следует руководствоваться действующими нормами по молниезащите АЗС. В частности, необходимо обеспечить надежную защиту от прямого попадания молнии.

Защита от прямых ударов молнии отдельно стоящей зарядной станции

Замечательным свойством зарядной станции по сравнению с традиционной АЗС является возможность работы без обслуживающего персонала, обычно для него и не предусмотрены какие-либо помещения. Такая конструкция имеет степень огнестойкости IIIa (металлический каркас, металлическое ограждение, используется незащищенная от действия огня сталь). Следует различать зарядные станции подобной конструкции в городской и сельской местности. Согласно РД 34.21.122-87, п. 1.1, в городской черте такие сооружения не требуют молниезащиты. А вот в сельской местности те же нормы требуют организации молниезащиты по нормам для объекта III категории.

Однако, следует иметь в виду, что нормы РД 34.21.122-87 относятся к реалиям советского времени, когда понятия городской и сельской местности были четко разделены. В середине 2000-х годов в нашей стране была проведена реформа местного самоуправления, в результате чего появилось такое понятие как «городской округ», включающий в себя город с прилегающими деревнями и не имеющий муниципального деления. Формально вся его территория может быть классифицирована как городская, но, с точки зрения молниезащиты, определенная ее часть обладает свойствами, характерными для сельской местности. В 2012 г. в состав Москвы были включены новые территории — так называемая «Новая Москва». По степени урбанизации они проигрывают многим прилегающим районам Московской области, тем не менее, формально это — город. Отказ от молниезащиты зарядной станции, стоящей «в чистом поле», где нет никакой застройки поблизости на основании того, что данная территория формально является городской, таит в себе определенные опасности.

Наиболее распространенный вариант молниезащиты отдельно стоящей необслуживаемой зарядной станции, опробованный в мировой практике — использование в качестве молниеотвода мачты освещения, расположенной поблизости (а она в любом случае должна быть, ведь без дополнительного освещения в темное время суток сложно подключиться к зарядке). Контур заземления мачты соединяют с заземлением оборудования для зарядки.

По мере развития электротранспорта на автономном ходу можно ожидать появления станций зарядки электромобилей в формате, характерном сейчас для АЗС: с магазином и кафе при заправке. В таком случае проектирование системы молниезащиты таких станций следует осуществлять по нормам для здания, где располагаются общественные пространства, а оборудование для зарядки разместить в зоне действия этой защиты.

Занос высокого потенциала и электромагнитные влияния

Удар молнии в непосредственной близости от электрического кабеля может вызвать в нем наведенные импульсные перенапряжения. Так же опасность таит занесенный импульс молнии по заземляющему устройству. Занос потенциала может произойти как впрямую - по металлической связи заземления станции и внешней молниезащиты, так и косвенно - в результате растекания тока молнии в земле от заземлителя системы молниезащиты. От перенапряжений в первую очередь страдает электроника зарядных станций. Она осуществляет идентификацию клиента по смарт-карте, биллинг, определение типа подключаемого электромобиля и т. п.. По электрическому кабелю губительный импульс может попасть в электромобиль во время зарядки, что с высокой долей вероятности выведет из строя как минимум электронный блок, отвечающий за заряд аккумуляторных батарей транспортного средства.

Для снижения опасности повреждения электроники как зарядной станции, так и электрического автомобиля на линии питания зарядного оборудования устанавливаются устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). В зарядных станциях имеются встроенные УЗИП, но зачастую их производители ограничиваются установкой встроенных устройств только класса III. Поэтому, крайне желательно оснащать зарядные станции дополнительными устройствами защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) классов I и II, либо комбинированного типа, особенно если они расположены вне зданий. О том, как правильно выбрать УЗИП, написано здесь.

Современной тенденцией является выпуск некоторыми фирмами УЗИП, специально предназначенных для станций зарядки электромобилей.

Дополнительную защиту от наведенных перенапряжений даст экранирование питающих станцию кабелей (например, их укладка в металлический лоток, когда кабель проходит над землей). По соображениям повышения устойчивости к электромагнитным влияниям лучше использовать для обмена информацией с такой станцией оптоволоконный кабель без металлических элементов.

Может ли молния испортить электромобиль?

При попадании молнии непосредственно в электромобиль его кузов, проявляет свойства клетки Фарадея. Но все же повреждения электроники автомобиля вполне вероятны. Причиной того жет служить большие размеры ячеек этой “самодвижущейся клетки фарадея”.

Рецепт борьбы с этим довольно прост - необходимо обеспечить надежную молниезащиту того места, где стоит электромобиль во время заправки. Этот момент следует учесть при проектировании. Движение на автомобиле (не только электрическом) в грозу лучше осуществлять на сниженной скорости.

Выводы

Зарядные станции для электромобилей - относительно новый вид объектов инфраструктуры. При расчете их молниезащиты пока приходится пользоваться прежними нормативными документами, приспосабливая их к нынешним реалиям. Поэтому при вынесении решения, нужна ли молниезащита зарядной станции, а также при проектировании такой защиты верным решением будет обращение за консультацией или бесплатным расчетом к опытным специалистам из технического центра Zandz.com.

УЗИП и его плавкая вставка Молниезащита объектов в районах вечной мерзлоты Молниезащита и заземление для базовых станций стандарта 5G Анализ нормативного документа ФЕДЕРАЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА В ОБЛАСТИ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ "ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ"