Aus dem Facharchiv: Elektropraxis
Fehlerstromschutz in Ladeeinrichtungen
Die Elektromobilität nimmt Fahrt auf: Im gewerblichen, aber auch im privaten Bereich fällt immer häufiger die Entscheidung für ein Elektrofahrzeug. Elektrofachbetrieben eröffnet sich hier ein lukrativer Zukunftsmarkt, denn jedes dieser Fahrzeuge braucht einen Ladepunkt. Ob dies eine Ladesäule beim Stellplatz am Haus oder eine Wand-Ladestation – eine sogenannte Wallbox – in der Garage ist: Die Elektrofachkraft ist für die Installation vom Anschluss ans Stromnetz bis zur Inbetriebnahme verantwortlich.
In puncto Installation sind dabei besondere Vorschriften zu beachten, da beim Laden eines Elektroautos glatte Gleichfehlerströme auftreten können. Zudem sollen die Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge von jedem, also auch von Laien im Bereich der Elektrotechnik, bedienbar sein. Deshalb müssen sie höchsten Sicherheitsstandards genügen.
Ladebetriebsarten
Um hier lückenlose Sicherheit zu schaffen, hat die IEC (International Electrotechnical Commision) auf internationaler Ebene die Vorgaben für Geräte zum Fehlerstromschutz in Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge in der DIN EN IEC 61851-1 (VDE 0122-1) [1] festgelegt. Hier wird zwischen vier verschiedenen Ladebetriebsarten unterschieden. Die Ladebetriebsarten 1 und 2 beschreiben das Laden durch mobile Ladeeinrichtungen an üblichen Normsteckdosen eines Wechselstromnetzes. Ladebetriebsart 3 beschreibt das Laden von Elektrofahrzeugen an einer ortsgebundenen Ladeeinrichtung, die fest mit einem Wechselstromnetz verbunden ist, beispielsweise einer Ladesäule oder einer Wallbox. Hier sind die Einrichtungen zum Fehlerstromschutz fester Bestandteil der Festinstallation, entweder in der vorhandenen Elektroinstallation eines Wohnhauses, oder aber in der Ladeeinrichtung selbst. Ladebetriebsart 4 beschreibt das Laden von Fahrzeugen mit Gleichstrom. Am weitesten verbreitet sind jedoch derzeit wechselspannungsbasierte Lade-Modi. Im Weiteren geht es in diesem Fachbeitrag um die Installation von Ladeeinrichtungen der Ladebetriebsart 3 – Laden in der Festinstallation.
Fehlerstromschutz
Sicherheitsstandards für Ladesäulen und Wallboxen für Elektrofahrzeuge sind normativ in der Errichtungsbestimmung für Ladeeinrichtungen der Elektromobilität DIN VDE 0100-722 (VDE 0100-722) [2] geregelt. Der Abschnitt 722.411 zur Schutzmaßnahme „Automatische Abschaltung der Stromversorgung“ schreibt vor, dass jeder Anschlusspunkt, also jede Steckvorrichtung, zum Laden eines Elektrofahrzeugs mit einer eigenen Fehlerstromschutzeinrichtung (RCD) ≤ 30 mA geschützt werden muss. Der Abschnitt 722.531 grenzt die Schutzmaßnahme weiter ein: Erforderlich ist eine Fehlerstromschutzeinrichtung mindestens vom Typ A. Ermöglicht eine Steckvorrichtung auch das mehrphasige Laden von Fahrzeugen, können im Fehlerfall jedoch auch glatte Gleichfehlerströme entstehen. Da Fehlerstromschutzschalter der Typen A oder F hilfsspannungsunabhängig funktionieren, können glatte Gleichfehlerströme von ihnen jedoch nicht erfasst und bewertet werden. Wenn der Anteil des glatten Gleichfehlerstroms 6 mA übersteigt, führt dies zu einer magnetischen Sättigung des Summenstromwandlers wodurch die Funktion einer RCD des Typs A oder F zumindest beeinträchtigt, wenn nicht sogar verhindert wird. Ein Schutz vor glatten Gleichfehlerströmen muss also zusätzlich sichergestellt sein. Deshalb ist normativ entweder die Verwendung einer RCD des Typs B, oder die Verwendung einer RCD vom Typ A oder F in Verbindung mit einer Fehlergleichstrom-Überwachungseinrichtung nach IEC 62955 [3] vorgeschrieben. Diese Schutzeinrichtungen können dabei Bestandteil der Festinstallation, beispielsweise in der Elektroverteilung eines Wohnhauses, oder auch Bestandteil einer fest angeschlossenen Ladestation sein.