Релейная защита электроснабжения паркинга для 12 электромобилей

Активное развитие электрического транспорта является одним из ключевых направлений модернизации энергетической и транспортной инфраструктуры в Российской Федерации и в мире. Рост количества электромобилей приводит к интенсивному внедрению зарядной инфраструктуры, в том числе на объектах общественного и полупромышленного назначения, таких как крытые и открытые паркинги.

Релейная защита является неотъемлемой частью системы электроснабжения и выполняет функцию предотвращения развития аварий, минимизации ущерба оборудованию, а также обеспечения электробезопасности обслуживающего персонала и пользователей. Для объектов с зарядной инфраструктурой электромобилей релейная защита должна учитывать особенности режимов нагрузки, параметры силового трансформатора, характеристики кабельных линий и специфику распределения токов короткого замыкания. Отсутствие корректно разработанной системы релейной защиты может привести к снижению надежности электроснабжения, повреждению оборудования и нарушению нормативных требований.

Целью данного научного исследования является разработка технически обоснованных решений по релейной защите системы электроснабжения паркинга для электромобилей, обеспечивающих надежную и безопасную работу объекта в нормальных и аварийных режимах. Для достижения поставленной цели в работе решаются задачи анализа нагрузок зарядных станций, расчета параметров трансформатора, моделирования схемы замещения и расчета токов короткого замыкания, а также выбора и проверки уставок релейной защиты в соответствии с действующими нормативными документами и современными требованиями электроэнергетики.

Введение 1

1. Общая характеристика объекта электроснабжения 3

1.1 Назначение и описание паркинга для электромобилей 3

1.2 Категория надежности электроснабжения 5

1.3 Характеристика электроприемников зарядных станций 7

2. Расчет электрических нагрузок паркинга 10

2.1 Исходные данные зарядных станций 10

2.2 Определение расчетной мощности 12

2.3 Выбор расчетных режимов работы 14

3. Выбор и расчет силового трансформатора 17

3.1 Выбор трансформатора ТМ-630/10 17

3.2 Расчет параметров трансформатора 18

3.3 Проверка трансформатора по условиям нагрева и перегрузки 22

4. Проектирование электрических сетей паркинга 26

4.1 Выбор схемы электроснабжения 26

4.2 Выбор и расчет кабельных линий 27

4.3 Выбор коммутационных и защитных аппаратов 28

5. Расчет токов короткого замыкания 31

5.1 Составление схемы замещения системы электроснабжения 31

5.2 Определение параметров элементов схемы замещения 32

5.3 Расчет токов короткого замыкания в расчетных точках 34

6. Релейная защита системы электроснабжения паркинга 37

6.1 Требования к релейной защите 37

6.2 Выбор трансформаторов тока и напряжения 39

6.3 Расчет и выбор уставок релейной защиты 40

6.4 Проверка селективности и чувствительности защиты 41

Заключение 43

Список используемых источников 44

1. ГОСТ IEC 62196-1–2024. Вилки, штепсельные розетки, соединительные устройства и вводы транспортных средств. Проводная зарядка электромобилей. Часть 1. Общие требования. - М.: Стандартинформ, 2024.

2. ГОСТ IEC TS 62196-3-1–2024. Вилки, штепсельные розетки, соединительные устройства и вводы транспортных средств. Проводная зарядка электромобилей. Часть 3-1. - М.: Стандартинформ, 2024.

3. ГОСТ 34695.21-1–2020 (IEC 61851-21-1:2017). Система проводной зарядки электромобилей. Требования электромагнитной совместимости. - М.: Стандартинформ, 2020.

4. ГОСТ Р 50571.52–2021. Электроустановки низковольтные. Выбор и монтаж электрооборудования. Электропроводки. - М.: Стандартинформ, 2021.

5. СП 256.1325800.2016. Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа (с изм. № 4). - М.: Минстрой России, 2021.

6. IEC 62196-1:2022. Plugs, socket-outlets, vehicle connectors and vehicle inlets for electric vehicles - Part 1. - Geneva: IEC, 2022.

7. IEC 62196-2:2022. Plugs, socket-outlets, vehicle connectors and vehicle inlets for electric vehicles - Part 2. - Geneva: IEC, 2022.

8. IEC 61851-23:2023. Electric vehicle conductive charging system - DC electric vehicle supply equipment. - Geneva: IEC, 2023.

9. IEC 61851-24:2023. Electric vehicle conductive charging system - Digital communication for DC charging. - Geneva: IEC, 2023.

10. ISO 15118-20:2022. Road vehicles - Vehicle to grid communication interface. - Geneva: ISO, 2022.

11. ISO 17409:2020. Electrically propelled road vehicles - Conductive power transfer - Safety requirements. - Geneva: ISO, 2020.

12. IEC 60364-5-54:2011/Amd.1:2021. Low-voltage electrical installations - Earthing arrangements. - Geneva: IEC, 2021.

13. Методические рекомендации по развитию зарядной инфраструктуры электрического транспорта. - М.: Минтранс РФ, 2022.

14. Решение Коллегии Евразийской экономической комиссии № 181 от 22.11.2022 «О разработке и пересмотре стандартов в области электротранспорта».

15. Перечень стандартов в сфере электрического транспорта ЕАЭС. - М.: ЕЭК, 2023.

16. Агафонов А. И., Бростилова Т. Ю., Джазовский Н. Б. Современная релейная защита и автоматика электроэнергетических систем: учебное пособие. - СПб.: Инфра-Инженерия, 2025.

17. Хакимзянов Э. Ф., Писковацкий Ю. В. Расчет токов короткого замыкания в электрических сетях: учебное пособие. - Казань: КГЭУ, 2022.

18. Суслов К. В. Релейная защита распределительных сетей 6–10 кВ: теория и практика. - М.: Энергоатомиздат, 2021.

19. Волчков Ю. Д. Расчет трехфазных коротких замыканий в сетях 6–10 кВ // Электрические станции. - 2021. - № 9. - С. 45–50.

20. Амангалиев Е. З. Электромобильный транспорт и зарядная инфраструктура // Электротехника. - 2022. - № 7. - С. 18–24.