E-Ladestationen: Sicher geprüft

Die schnell wachsende Anzahl neu zugelassener Elektrofahrzeuge stellt die Elektroinstallateure vor neue Herausforderungen. Zum einen müssen Wallboxen nach der Installation zwingend geprüft werden, zum anderen verfügen viele Installationsbetriebe noch nicht über geeignete Ausrüstung, die zur Prüfung von Wallboxen erforderlich wäre.

Smarte Steckdose mit Besonderheiten

Die E-Mobilität boomt – und während einige grundsätzliche Fragen der Elektromobilität noch offenbleiben, wie zum Beispiel Fahrzeuge sinnvoll geladen werden können, die über keinen eigenen Parkplatz verfügen, haben sich schon viele Eigenheimbesitzer dazu entschlossen eine Wallbox installieren zu lassen. Dies ist in den allermeisten Fällen auch unkompliziert möglich, da ein Ladepunkt mit 11 kW / 16 A ausreichend für den alltäglichen Gebrauch ist. Solch eine Wallbox lädt mit Wechselstrom (Mode 3, gängigster Lademodus, die NIN 7.22.2 erläutert alle 4 Lademodi) und ist daher eigentlich lediglich eine «smarte» Steckdose. Allerdings mit der Besonderheit, dass sie über einen speziellen Anschluss (in der Schweiz heute ein Typ-2-Stecker) und einen etwas speziellen RCD zur DC-Fehlerstromüberwachung verfügt, der auch als elektronische Einheit in der Wallbox verbaut sein kann (RDC-DD). Somit muss die Wallbox nach der Installation auch zwingend geprüft werden.

Da bei Ladestationen ein Schutz gegen Gleichfehlerströme vorgesehen werden muss, kann wahlweise ein allstromsensitiver RCD Typ B oder ein preislich attraktiverer und speziell dafür vorgesehener RCD A-EV eingesetzt werden. Ist in der Wallbox bereits eine RDC-DD-Überwachung für DC verbaut, reicht ein vorgeschalteter RCD Typ A.

Ein RCD A-EV überwacht neben den bekannten 30 mA pulsstromsensitiven Fehlerströmen des Typs A zum Personenschutz auch die glatten Gleichfehlerströme und schaltet den Strom bei Erreichen eines kritischen Werts ab 6 mA DC ab. Genauso wie die RDC-DD in der Wallbox verhindert diese DC-Überwachung eine Beeinflussung anderer in der Anlage installierter RCD A, welche bei Gleichfehlerströmen aufgrund von Sättigungseffekten nicht mehr auslösen würden.

Das Fahrzeug wird simuliert

Zur einfachen und normgerechten Prüfung von Ladepunkten sind spezielle Prüfadapter erhältlich, die direkt an den Typ-2-Anschluss angesteckt werden können und dem Ladepunkt ein E-Fahrzeug vorgaukeln. Die Ladestation kommuniziert mit dem Fahrzeug über einen Steuerkontakt (Control Pilot), der ein 12-V-Signal zur Verfügung stellt. Das Fahrzeug, respektive hier der Prüfadapter, belastet das Signal mit Widerständen und teilt der Station so die verschiedenen Zustände mit. Am Prüfadapter können diese an einem Wahlschalter eingestellt werden, wobei die Abfolge eingehalten werden muss.

Aus der Stellung A (für Stand-by) wechselt man die Stellung B. Der Ladepunkt erhält dann die Information, dass ein Fahrzeug angeschlossen wurde. Bei Ladepunkten ohne fest

angeschlossenes Ladekabel wird das eingesteckte Kabel an der Buchse verriegelt, damit es nicht mehr ausgesteckt werden kann.

In Stellung C wird dann die Ladeanforderung mitgeteilt und der Schütz in der Wallbox schaltet den Strom ein. Über den PP-Anschluss (Proximity Pilot) kann die Wallbox das angeschlossene Ladekabel erkennen und teilt dem Fahrzeug den maximal zur Verfügung stehenden Ladestrom aufgrund von Anschlussleistung und Ladekabelquerschnitt über ein PWM-Signal am CP-Kontakt mit. Das Fahrzeug stellt den passenden Ladestrom am On-Board-Charger ein. Am Prüfadapter liegt jetzt die Netzspannung an und alle Messungen unter Spannung können mit einem geeigneten Installationstester durchgeführt werden.

So läuft die Prüfung ab

Die Prüfungen erfolgen analog zu einer Steckdose und beginnen mit der Sichtprüfung. Geeignete Messprotokolle mit spezifischen Sichtprüfungen stellt beispielsweise der VSEK kostenlos im Internet zur Verfügung.

Anschliessend kann mit der Messung der Niederohmigkeit des Schutzleiters begonnen werden. Der Wert zur Bezugserde soll dabei 1 Ohm nicht überschreiten. Einige Prüfadapter bieten zudem die Möglichkeit eines Fingerkontakts zur Anzeige von gefährlichen Spannungen am Schutzleiter. Falls der Ladepunkt bereits in Betrieb war, muss die Anlage spannungsfrei geschaltet und auf Spannungsfreiheit kontrolliert werden. Anschliessend kann mit der Isolationswiderstandsmessung begonnen werden. Bei Anlagen mit RCD Typ B muss vorher die Eignung der Isolationsmessung gemäss den Herstellerangaben überprüft werden; nicht alle RCD-Typen sind dafür geeignet. Die Isolationsmessung der Zuleitung zur Wallbox wird in der Regel an den Anschlussklemmen vorgenommen. Die Isolationsmessung vom Ladeanschluss zur Wallbox kann am Prüfadapter durchgeführt werden.

Messungen unter Spannung

Nachdem die Anlage in Betrieb genommen und die Netzspannung eingeschaltet wurde, kann am Prüfadapter die Ladeanforderung eingestellt und mit den Messungen unter Spannung begonnen werden. Dazu gehören die Spannungs-/Frequenzmessung und die Überprüfung des Drehfelds sowie die Kurzschlusstrommessung gegen den Neutralleiter und die Prüfung des RCDs/RDC-DD.

Die Prüfung des Fehlerstromschutzes erfolgt dabei wie folgt: Die Auslösezeit wird bei einfachem Nennfehlerstrom 30mA mit dem pulsförmigen Fehlerstrom geprüft. Bei einem klassischen RCD sollte zudem die Prüftaste betätigt werden.

Bei den RCD A-EV und RDC-DD muss nun die Überwachung der 6-mA-DC-Fehlerströme geprüft werden. Dazu kann an älteren Installationstestern die Funktion zur Prüfung des Auslösestroms ausgewählt werden. Der Tester wird dann auf DC-Fehlerstrom und 10 mA eingestellt und startet die Messung mit ansteigendem Gleichfehlerstrom. Die Auslösung erfolgt typischerweise zwischen 6 bis 8 mA. Die Auslöseverzögerung muss dabei innerhalb von 10 Sekunden erfolgen. Obschon ältere Messgeräte in dieser Messfunktion keine Anzeige der Auslösezeit anbieten, erfolgt die Messung deutlich innerhalb von 10 Sekunden. Neuere Messgeräte bieten hier die Messung der Auslösezeit bei 6, 60 und 200 mA Nennfehlerstrom sowie die Überprüfung des Auslösestroms zwischen 2 und 6 mA DC bei einer langsam ansteigenden Rampe von 30 Sekunden, wie es in der IEC 62955 (Fehlergleichstrom-Über-wachungseinrichtung zur Verwendung mit der Ladebetriebsart 3 von Elektrofahrzeugen) definiert wurde.

Mit der Funktionskontrolle wird die Prüfung abgeschlossen. Am Prüfadapter kann mittels Taste der Fehler «E» (Störung CP-Signal) und die Schutzleiterunterbrechung geprüft werden. In beiden Fällen sollte die Ladung abgebrochen und ein Fehler signalisiert werden. Zudem kann am Adapter eine Last zur Prüfung von Zählern angeschlossen oder das CP-Signal zur Beurteilung mit einem Multimeter abgegriffen werden.

Die Überprüfung einer E-Ladestation ist kein Hexenwerk, dennoch bleibt die eigentliche Herausforderung wie so oft die korrekte Bedienung der unterschiedlichen Ladepunkte. Jeder Hersteller hat seine Eigenheiten, die bei der Prüfung zu berücksichtigen sind, ansonsten verweigern die Geräte gerne auch mal die Funktion oder Ladestecker lassen sich plötzlich nicht mehr ausziehen. Für noch weitergehende und tiefere Informationen über die Prüfung einer Ladestation für Elektroautos bietet sich das Taschenbuch «EV-Ladestationen prüfen» (siehe Box) an.

Link: recom.ch