Krav til vern i ladeinstallasjoner

Hvilke vern kreves egentlig for et ladepunkt enten det står alene eller er en del av et ladeanlegg? Dette er et spørsmål som stilles ofte. Ikke alle er enige om hva som kreves og det er mange misforståelser og feiltolkninger av normer og standarder. Når feil vern installeres, eller vern mangler, påvirker det både drifts- og personsikkerheten til ladepunktet. Med denne artikkelen ønsker jeg å gi en oversikt over hva som kreves for å få et sikkert ladeanlegg som er i samsvar med NEK 400.

Denne artikkelen er skrevet for elektrofagfolk og forutsetter grunnleggende kjennskap til hvordan norsk lovverk samspiller med bransjens normer og standarder.

I installasjonensnormen er det delen «NEK 400‑7‑722 Forsyning av elektriske kjøretøy» som beskriver de spesielle kravene som stilles til tilkoblingspunkter for lading, og det er selvsagt viktig å se denne delen i sammenheng med resten av NEK 400. Det vi finner i 722 er kun de spesielle tilleggskravene eller endringene det er behov for når vi skal installere at ladepunkt for et elektrisk kjøretøy.

En annen ting som er viktig når ladepunkt skal installeres er samsvar med utstyrsstandardene som normteksten peker på. I NEK 400‑7‑722 er ordet «samsvar» brukt 27 ganger, og det kreves samsvar med 18 forskjellige utstyrsstandarder. Installatøren må selvsagt påse at ladestasjon og annet utstyr som benyttes er i samsvar med de standardene normen peker på. Hvis installatøren ikke kan dokumentere samsvar for utstyret som benyttes, kan heller ikke installatøren utstede en samsvarserklæring med NEK 400 på installasjonen. Etter min mening bør installatøren også være kritisk til påstander om samsvar og sjekke både dokumentasjon og utstyr før det installeres. Det er ikke alltid det er samsvar selv om salgsteksten for en ladestasjon prøver å gi uttrykk for det.

Viktigheten av samsvar med NEK 400 og standardene normen peker på kan du lese mer om mot slutten av min oppsummering etter diskusjonene rundt 3-fas lading på det norske IT-strømnettet.

Hvilke vern kreves?

NEK 400‑7‑722 krever at hver enkelt AC tilkoblingspunkt beskyttes mot overstrøm, samt AC og DC feilstrømmer. Med begrepet "overstrøm" menes både overlast og kortslutning. Vernene som benyttes for å oppnå beskyttelsen skal være i samsvar med de relevante utstyrsstandardene både installasjonsnormen og utstyrsstandarden for ladestasjoner peker på. Videre så åpner 722 for at vernene kan plasseres i installasjonen eller i ladestasjonen.

Før vi begynner å se nærmere på vernene så skal vi rakt se på hvor kravene står. Når det gjelder vern som plasseres i installasjonen så er dette beskrevet i installasjonsnormen vår, NEK 400. NEK 400 er den norske utgaven av den internasjonale standard-serien IEC 60364, så når vi i normkomiteen NEK/NK64 utarbeider NEK 400 så bygger vi vårt arbeid på den internasjonale standarden.

Kravene til vern som plasseres inne i selve ladestasjonen beskrives i utstyrsstandarden for ladestasjoner, NEK EN 61851-1. Vernene som beskrives i utstyrsstandarden er, ikke overraskende, de samme vernene som beskrives i installasjonsnormen. Vern må ha de samme egenskapene uansett om de plasseres i sikringsskapet eller ute i selve ladestasjonen, derfor er det naturlig at de følger de sammen standardene. Eneste beskyttelsen som vi normalt kun finner i ladestasjonen er DC-overvåkingen, RDC-DD.

Det at installasjonsnormen og utstyrsstandarden er samkjørt når det gjelder vern, gjør det også enklere for en installatør å være kritisk med tanke på vern i ladestasjoner. Hvis ladestasjonsprodusenten påstår at ladestasjonen inneholder beskyttelse mot jordfeil, kan installatøren åpne ladestasjonen og sjekke om de vernene som NEK 400‑7‑722 peker på er montert i ladestasjonen. Jeg anbefaler videoen fra Schneider nederst i denne artikkelen for mer informasjon om hva du skal se etter hvis du vil kontrollere en ladestasjon.

Overstrømsvern

Et overstrømsvern skal beskytte mot to typer feil, overlast og kortslutning. I installasjonsnormen er det 722.533.101 som beskriver hvilke vern som skal brukes for beskyttelse mot overstrømmer. I 2018 versjonen av NEK 400 er teksten riktignok «kronglete» å forstå, men enkelt forklart så skal hvert enkelt tilkoblingspunkt, altså hver enkelt ladekontakt, være beskytte av et overstrømsvern som må være i samsvar med en av standardene som er beskrevet i slutten av punktet. Hvis ladestasjonsprodusenten påstår at ladestasjonen har disse vernene innebygd i ladestasjonen så skal de også kunne framlegge samsvarserklæring for dette.

Bilde hentet fra et av mine kurs som du kan lese mer om under menyvalget kurs.

I utstyrsstandarden for ladestasjoner NEK EN 61851-1 er krav til vern beskrevet i kapittel 13.1, og i siste avsnitt av kapitelet kreves det samsvar med de samme vernene som vi finner i 722.533.101. Imidlertid finner vi et unntak for kravet om at hvert enkelt tilkoblingspunkt skal ha sitt eget vern. Ladestasjoner med flere uttak kan ha felles overstrømsvern for tilkoblingspunktene.

NEK EN 61851-1 er skrevet på engelsk og benytter begrepet «EV supply equipment» (EVSE) for det jeg her kaller ladestasjon. I definisjonene i utstyrsstandarden, punkt 3.3.1, er EVSE beskrevet som ladestasjon pluss ladekabel. En misforståelse, eller feiltolkning, som jeg ofte hører er at EVSE tolkes som en installasjon av flere ladestasjoner, dette er imidlertid helt feil. Denne feiltolkningen er dessverre også brukt for å unngå å sikre hver enkelt ladestasjon i en større installasjon med et skikkelig overstrømsvern som beskrevet i 722.533.101. Hvis ikke hver ladestasjon har sitt eget overstrømsvern, altså beskyttelse mot både kortslutning og overlast, er ikke installasjonen i samsvar med NEK 400.

En annen vanlig misforståelse i tolkningen av utstyrsstandarden for ladestasjoner er at kravet om overlastbeskyttelse kan forenkles ved at ladestasjonen har en funksjon som måler ladestrømmen som går til kjøretøyet og som avslutter ladingen hvis bilen trekker for mye strøm. For mye strøm er 1,3 ganger merkestrømmen og kravet er at strømmen brytes i løpet av et minutt. Denne misforståelsen bygger på teksten i NEK EN 61851-1 kapittel 13.2 hvor det er beskrevet en forenklet måte å beskytte ladekabler som tilkobler en ladestasjon med ladekontakt mot overlast.

Mode 3 ladekabler har forskjellig strømføringevne, normalt benyttes 32 A eller 20 A ladekabler. I utgangspunktet måtte en ladestasjon inneholde både 20 A og 32 A overstrømsvern for å kunne beskytte begge typer ladekabler, og veksle mellom vernene avhengig av størrelsen på ladekabelen som er tilkoblet. Dette ble imidlertid ansett som en unødig komplisert og fordyrende metode for beskyttelse av ladekabler av forskjellige størrelse. Derfor ble det åpnet for en forenklet beskyttelse av selve ladekabelen hvis denne ikke er fast montert på ladestasjonen.

Misforståelse ser ut til å komme fra en feiltolkning av begrepet «cable assembly» som av noen feiltolkes som kabler i den faste installasjonen. «Cable assembly» er ladekabelen, altså kabelen mellom ladestasjonen og kjøretøyet. Ladestasjonens innstilte maksimale ladestrøm kan ikke brukes for overlastbeskyttelse av ladekabelen, noe som egentlig sier seg selv.

Så for å oppsummere krav til overstrømsbeskyttelse:

• Hver enkelt ladestasjon, også kalt ladeboks, veggboks, laderobot og så videre, skal ha sin egen kurs og sitt eget overstrømsvern dersom dette ikke er bygget inn i ladestasjonen.

• Uansett om overstrømsvernet plasseres i installasjonen eller i ladestasjonen skal vernet være i samsvar med en av standardene som både er beskrevet i NEK 400-7-722 punkt 722.533.101 og i NEK EN 61851-1 kapittel 13.1.

• Kravet om individuell beskyttelse av hvert enkelt tilkoblingspunkt gjelder både overlast og kortslutning.

• Flere ladestasjoner i et ladeanlegg er ikke «ett ladeutstyr», det er en installasjon og kan derfor ikke ha ett felles overstrømsvern. Hver ladestasjon må ha sitt eget overstrømsvern.

Les NEK/NK64s tolkning av kravet.

Jordfeilbeskyttelse

Som for overstrømsvern kan også jordfeilbeskyttelsen plasseres i både installasjonen og i selve ladestasjonen. Imidlertid vil vi kunne dele denne beskyttelsen i to, og for eksempel ha beskyttelsen mot AC feilstrømmer i installasjonen som et Type A jordfeilvern og beskyttelsen mot virkningen av DC feilstrømmer i ladestasjonen som en RDC-DD. For overstrøm vil jo beskyttelse mot overlast og kortslutning i de aller fleste tilfeller være i det samme vernet.

Kravet for beskyttelse mot jordfeil i NEK 400-7-722 finner vi i to punkter.

1. 722.411.3.3 beskriver at hvert AC tilkoblingspunkt skal være individuelt beskyttet av et strømstyrt jordfeilvern med merkeutløsestrøm ≤ 30 mA.

2. 722.531.2.3.101 beskriver at hvert AC tilkoblingspunkt skal være individuelt beskyttet mot virkningene av DC feilstrømmer.

Beskyttelse mot virkningen av DC feilstrømmer kan enten gjøres ved å benytte et jordfeilvern Type B, eller ved å benytte et utstyr for detektering av DC sumstrømmer (RDC-DD) i samsvar med NEK IEC 62955 i tillegg til et jordfeilvern Type A eller F. Hvis metoden med RDC-DD benyttes skal beskyttelsen være minst like god som den vi får ved å benytte jordfeilvern Type B.

Tilsvarende krav finner vi i kapittel 8.5 i NEK EN 61851-1. Både installasjonsnormen og ladestasjonsstandarden krever samsvar med utstyrsstandarder for tradisjonelle jordfeilvern som NEK EN 61008‑1 (jordfeilvern Type A), NEK EN 61009‑1 (kombiautomat) eller NEK EN 62423 (jordfeilvern Type B).

Hvis ladestasjonsprodusenten hevder at ladestasjonen har innebygget beskyttelse mot både AC og DC feilstrømmer kan dette enkelt kontrolleres ved å åpne ladestasjonen og se etter de vernene som er beskrevet i siste avsnitt av NEK 400-7-722 punkt 722.531.2.3.101.

For mer informasjon er videoen fra Schneider nederst og dokumentet Safety measures for electric vehicle charging nyttig.

Det er også viktig å være kritisk når ladestasjonsprodusenten hevder at ladestasjonen har DC overvåking innebygd slik at det holder med et tradisjonelt Type A jordfeilvern på tilførselen til ladestasjonen. For å oppnå samsvar med NEK 400 må denne DC overvåkingen være et utstyr for detektering av DC sumstrømmer (RDC-DD) i samsvar med NEK IEC 62955. Jeg har sett flere «samsvarserklæringer» for RDC-DD hvor produsenten beskriver at detektering og utløsertider er i samsvar med standarden, men hvor brytemekanismen ikke nevnt og dermed antagelig ikke i samsvar. Dette er selvsagt ikke en samsvarserklæring.

Les NEK 400 FAQ og søk på 722.531.2.3.101 for mer informasjon

Det er lov å være kritisk til samsvarserklæringen

Er du elinstallatør må være kritisk når du leser samsvarserklæringer eller dokumenter som utgir seg for å være det. Du skal spesielt være kritisk når du leser en samsvarserklæring med mye tekst som beskriver funksjon, du skal også være kritisk til samsvarserklæringer med ordlyd som «samsvar med intensjonen i» eller «i samsvar med sikkerhetsmålene i», samt samsvarserklæringer som oppdateres eller blir endret etter at produktet er levert i markedet. Enkelt forklart så er det samsvar eller så er det ikke samsvar med en standard, det finnes ikke noe i mellom. En bekreftelse på samsvar kan i de aller fleste tilfeller enkelt gis ved å skrive en setning og det vil selvsagt ikke være endringer i en samsvarserklæring etter at produktet er lansert såfremt ikke standarden endres.

Hvis kunden selv har kjøpt en ladestasjon som du skal installere er du uansett forpliktet til å sjekke at ladestasjonen er i samsvar med de standardene som er beskrevet i NEK 400. Du plikter å få en oversikt over dette, og det tar litt tid som du må forberede kunden på at du må ta betalt for. Min erfaring er at nødvendige samsvarserklæringer sjelden ligger i esken med ladestasjonen, og du må kanskje kontakte leverandør for å få all dokumentasjon på plass.

Er bryteren egnet til formålet?

Som elektrofagfolk vet vi at brytere har forskjellige funksjoner og dermed forskjellige egenskaper. Det er stor forskjell på brytemekanismen i en lysbryter og en sikring. En god inndeling av utstyr for frakobling og bryting finner vi i NEK 400-5-53 Tillegg 53 D hvor brytere beskrives som egnet for

• Frakobling

• Funksjons­bryting

• Nødbryting

Ved å bruke denne tabellen er det relativt enkelt å resonere seg fram til hvorvidt en ladestasjon egentlig inneholder beskyttelsesfunksjonalitet eller vern.

La oss ta et eksempel. Alle ladestasjoner inneholder en kontaktor eller reléer for å legge inn og ut ladestrømmen. Hvis vi ser i tabellen i Tillegg 53 D finner vi at kontaktorer kun er egnet for funksjonsbryting, De er IKKE egnet for frakobling og nødbryting. Hvis en ladestasjon kun har innebygget en kontaktor eller reléer kan den for eksempel ikke beskyttelse mot overlast i samsvar med NEK 400.

Nyttig film som identifisering av jordfeilvern

Her finner du dokumentet som henvises til i videoen.