Die NIN-Normen verlangen das Prüfen der Ladestationen für Elektroautos. Worauf ist zu achten und wie geht man in der Praxis dabei vor?

Der technische Fortschritt im Bereich E-Mobility und die wachsende Attraktivität von Elektrofahrzeugen führen zu stark steigenden Verkaufszahlen und zu einer hohen Nachfrage nach Ladestationen für Elektroautos. Diese werden in Wohnbauten, auf Firmengeländen und öffentlichen Anlagen eingerichtet. Um ihre Sicherheit zu garantieren, müssen sie geprüft werden.

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«eTrends Messprotokoll E-Ladestationen»

Zusammen mit Fachleuten aus der Praxis hat eTrends die Checkliste bzw. das «eTrends Messprotokoll E-Ladestationen» entwickelt und ausgearbeitet. Das Dokument soll Installateuren helfen, ihre Installationsarbeiten und die Prüfung der Ladestationen, natürlich nach NIV, in einem einfachen, aber funktionellen Messprotokoll durchzuführen und zu dokumentieren. Zudem lassen sich auch die Funktionskontrolle bzw. die Erprobung auf der zweiten Seite entsprechend dokumentieren.

>> ZUM MESSPROTOKOLL E-LADESTATIONEN [PDF] <<

Welche Ladebetriebsarten gibt es?

In die Elektroautos sind verschiedene Ladesysteme und Stecker eingebaut. In der Schweiz haben sich mehrheitlich die Stecker des Typs 1 und 2 etabliert. In den Niederspannungs-Installations-Normen (NIN 2020) wurde ein neues Kapitel eingefügt, in dem die Stromversorgung für Elektrofahrzeuge beschrieben wird. In diesem Kapitel werden zuerst die vier Ladebetriebsarten definiert:

• Bei der Ladebetriebsart 1 (Mode 1) werden die Fahrzeuge, insbesondere E-Roller und E-Bikes, an den genormten Steckdosen geladen. Der maximale Ladestrom von 16 A darf bei 250 V bei einphasigem und 480 V bei dreiphasigem Wechselstrom nicht überschritten werden.
• Auch bei der Ladebetriebsart 2 (Mode 2) wird das Fahrzeug an eine Standardsteckdose angeschlossen. In die Ladeleitung ist jedoch ein Steuergerät (ICCB) mit Pilotfunktion und Schutzeinrichtung gegen elektrischen Schlag eingebaut. Diese Ladebetriebsart wird bei Elektroautos als Notfallladung verwendet. Hierbei werden die Fahrzeuge an Steckdosen bis 32 A an einer Spannung von 250 V bei einphasigem und 480 V bei dreiphasigem Wechselstrom angeschlossen.
• Die Ladebetriebsart 3 (Mode 3) ist ein Anschluss an das Wechselstromnetz über eine fest installierte Elektrofahrzeugladestation (EVSE) mit Steuerungs- und Schutzfunktionen. Diese Betriebsart ist heute europäischer Standard.
• Bei Ladebetriebsart 4 (Mode 4) erfolgt der Anschluss an ein AC- oder DC-Netz über eine fest installierte Elektrofahrzeugladestation inklusive Steuerungs- und Schutzfunktionen. Diese Anlagen dienen vielfach als Schnellladestationen (CHAdeMO, Tesla usw.)

Die NIN 2020 verlangt, dass jeder Stromkreis, der einen Anschlusspunkt versorgt, über eine eigene Überstrom-Schutzeinrichtung geschützt wird. Steckdosen, die für den Hausgebrauch oder Ähnliches wie T13 oder T23 genutzt werden, sind für das Laden der Elektroautos nicht geeignet, weil die Ladeströme grösser als 8 A sein können.

Prüfen von Ladestationen ist Pflicht

Die Installationen für die Ladung von Elektrofahrzeugen müssen wie andere Installationen geprüft werden. Die Erstprüfung besteht aus der Sichtprüfung, den Messungen und Überprüfungen der Schutzmassnahmen und der Funktionskontrolle. Bei den Ladebetriebsarten 1 und 2 werden Steckdosen für Haushaltsanwendungen, zum Beispiel T12 oder T23, oder Industriesteckdosen bis 32A montiert und angeschlossen. Diese Steckdosen werden wie alle anderen Steckdosen in den Gebäuden geprüft und in Betrieb genommen. Bei diesen Installationen ist mindestens ein Fehlerstromschutzschalter (RCD) vom Typ A mit einem Bemessungsdifferenzstrom von 30 mA einzubauen. Die ausgeführten Messungen und Prüfungen sind mit dem Mess- und Prüfprotokoll und mit dem Sicherheitsnachweis zu dokumentieren.

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Die Erstinbetriebnahme und das Prüfen der Ladestationen für Mode 3 und 4 müssen gemäss den Herstellerangaben ausgeführt werden.

Welche Kriterien zu überprüfen sind

Sichtprüfung

Bei der Sichtprüfung müssen der Berührungsschutz, die Schutzarten und die Umgebungseinflüsse beachtet werden. Bei den Wiederholungsprüfungen ist es infolge der starken mechanischen Belastungen besonders wichtig, die Kabel und Stecksysteme auf Schürfstellen und Beschädigungen zu kontrollieren.

Durchgangsprüfung

Die Durchgängigkeit des Schutzleiters kann mit Hilfe des Installationstesters geprüft werden. Bei der Durchgangsprüfung dürfen die Kontrolle des Gehäuses und der Schutzleiter an der Steckvorrichtung nicht vergessen werden. Die Widerstandswerte müssen möglichst niedrig sein.

Isolationswiderstand

Der Isolationswiderstand wird zwischen den aktiven Leitern und dem Schutzleiter gemessen. Die Vorgehenswiese bei der Isolationsmessung ist gleich wie bei anderen Endstromkreisen. Die Überstromunterbrecher müssen ausgeschaltet und der Neutralleiter getrennt werden. Es muss auf der Eingangs- und Ausgangsseite der Ladestation gemessen werden. Die geforderten Isolationswiderstandswerte sind analog zur übrigen Installation.

Automatische Abschaltung der Ladestation

Bei der Überprüfung der automatischen Abschaltung muss an der Ladestation ein Elektrofahrzeug simuliert werden. Dies wird mit einem Adapter gemacht, an dem der entsprechende Fahrzeugstatus simuliert werden kann. Der minimale Kurzschlussstrom kann mit dem eingesetzten Adapter wie gewohnt gemessen werden. Die Messung der Netzimpedanz wird dringend empfohlen. Die Netzimpedanz kann vielfach nicht gemessen werden, weil die Ladestation mit einem Fehlerstromschutzschalter (RCD) ausgerüstet ist. Um die Abschaltzeit zu kontrollieren, muss der RCD überprüft werden. Diese Messung kann mit Hilfe des Adapters und des Messgerätes ausgeführt werden. Bei der Messung ist es wichtig, das Messgerät richtig einzustellen. Gemäss den Normen muss die Ladestation mit einem Fehlerstromschutzschalter Typ A oder F mit einer geeigneten Abschalteinrichtung für Gleichfehlerströme > 6 mA oder mit einem Fehlerstromschutzschalter des Typs B ausgerüstet sein. Dazu sind Messungen mit verschiedenen Messgeräteeinstellungen notwendig. Die Auslösung der Schutzeinrichtung muss mittels Wechselspannung mit einem Bemessungsdifferenzstrom von 30 mA geprüft werden. Zusätzlich muss kontrolliert werden, ob Gleichfehlerströme > 6 mA abgeschaltet werden. Dazu wird ein Messgerät benötigt, das auch Fehlerstromschutzschalter des Typ B prüfen kann.

Drehfeld und Funktionsprüfung

Bei der Funktionsprüfung werden die Spannungen gemessen. Die Überprüfung des Drehfeldes ist sinnvoll. Anschliessend wird mit dem Adapter simuliert, ob das Fahrzeug eingesteckt ist und/oder ob es für die Ladung bereit ist. Zusätzlich können auch Fehler simuliert werden.

Die Ladeleitungen werden wie Betriebsmittel nach SNR 462638 (Wiederholungsprüfung und Prüfung nach Instandsetzung elektrischer Geräte) geprüft. Zusätzlich wird durch einen Widerstand zwischen den Kontakten PP (Proximity-Pilot) und PE die Strombelastbarkeit der Ladeleitung definiert. Dieser Widerstand muss dem Querschnitt des Ladekabels entsprechen. Der Kontakt CP (Control-Pilot) wird wie der Schutzleiter auf Durchgängigkeit überprüft. Bei der Isolationsmessung wird neben allen aktiven Leitern auch der CP gegen PE gemessen.

Prüfen von Ladestation muss dokumentiert werden

Viele Lieferanten von Ladestationen verlangen bei der Inbetriebnahme ein eigenes Messprotokoll, in dem auch die Funktionskontrolle und die normenkonforme Installation bestätigt werden müssen. Erst bei Erhalt der Dokumente kann auf die Garantieleistungen der Gerätelieferanten gezählt werden.
Um die elektrische Sicherheit der Ladestationen zu gewährleisten, sind nicht nur die Erstinbetriebnahme, sondern auch eine dauernde Sichtprüfung durch den Anlagebesitzer notwendig. Die Erfahrung zeigt, dass gerade bei den öffentlichen und halböffentlichen Ladestationen der Verschleiss und die Abnutzung gross sind. Für Ladestationen wird in der Niederspannungsinstallations-Verordnung (NIV) deshalb auch die periodische Kontrolle verlangt. Die elektrischen Installationen von Ladestationen für die Elektromobilität im öffentlichen Raum unterliegen einer Kontrollperiode von fünf Jahren.