IEC TS 61851-3-12023 电动汽车导电充电系统.第3-1部分保护依赖于双重或加强绝缘的直流电动汽车供电设备.固定设备的一般规则和要求标准立项发展报告

电动汽车导电充电系统第3-1部分：依赖于双重或加强绝缘的直流电动汽车供电设备——固定设备的一般规则和要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ElectricVehiclesConductiveChargingSystem-Part3-1:DCEVSupplyEquipmentwhereProtectionReliesonDoubleorReinforcedInsulation-GeneralRulesandRequirementsforStationaryEquipment摘要随着全球电动汽车产业的迅猛发展，直流快充技术已成为解决里程焦虑、推动交通电动化转型的关键支撑。然而，直流充电设备的高电压、大功率特性对电气安全防护提出了严峻挑战，传统依赖接地保护的绝缘方案在特定应用场景下已难以满足日益严苛的安全要求。在此背景下，国际电工委员会（IEC）于2023年7月正式发布IECTS61851-3-1:2023《电动汽车导电充电系统第3-1部分：保护依赖于双重或加强绝缘的直流电动汽车供电设备固定设备的一般规则和要求》。该标准的出台填补了直流充电设备基于双重或加强绝缘保护方案的国际标准空白，为该类设备的设计、制造、测试和认证提供了统一的技术依据。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术内容、核心要求及行业影响，并重点介绍了主要起草单位在标准制定过程中的技术贡献，旨在为相关企业和技术人员深入理解并有效实施该标准提供全面参考。关键词：电动汽车；直流充电；双重绝缘；加强绝缘；IECTS61851-3-1；电气安全；标准化Keywords:ElectricVehicles;DCCharging;DoubleInsulation;ReinforcedInsulation;IECTS61851-3-1;ElectricalSafety;Standardization一、引言1.1标准立项背景全球碳中和目标驱动下，电动汽车（EV）产业进入爆发式增长期。国际能源署（IEA）数据显示，2023年全球电动汽车销量突破1400万辆，同比增长35%。伴随电动汽车保有量的快速增长，充电基础设施的建设规模也在持续扩大，尤其是直流快充桩因其充电效率高、用户体验好而成为公共充电网络的主力形态。直流充电设备的工作电压通常高达400V至1000V，部分新一代超充设备甚至达到1500V。高电压等级对设备的电气绝缘和防护设计提出了极高要求。传统直流充电设备普遍采用基于接地保护（ClassI防护）的设计方案，即依靠保护性接地导体和设备接地系统来防止电击危险。然而，在某些应用场景下——例如便携式充电设备、临时性充电设施、无可靠接地条件的场所——ClassI防护方案难以有效实施，业界亟需一种不依赖接地保护、仅依靠绝缘系统本身即可保障安全的替代技术方案。双重绝缘和加强绝缘技术（ClassII防护）正是为满足这一需求而设计的解决方案。该技术通过两层独立绝缘或一层等效加强绝缘来提供全面的电击防护，无需依赖接地系统即可实现安全保护。然而，长期以来，国际上缺乏针对直流充电设备采用ClassII防护方案的专项标准，导致相关产品的设计、测试和认证缺乏统一依据，制约了该类产品的推广应用。1.2标准编制过程针对上述技术空白，IEC/TC69（电动道路车辆和电动工业载货车技术委员会）于2019年正式启动了IECTS61851-3-1的编制工作。该项目旨在基于IEC61851-3系列标准框架，专项制定直流电动汽车供电设备（DCEVSE）采用双重或加强绝缘保护时的通用规则和要求。标准编制历经立项论证、草案起草、委员会审议、征求意见和最终投票等阶段。来自中国、德国、日本、美国、法国等主要汽车和电力设备制造强国的技术专家深度参与了标准研制工作。经过多轮技术研讨和草案修订，该标准于2023年7月18日正式发布。作为IEC技术规范（TechnicalSpecification,TS），该标准为当前技术状态下尚不完全成熟但具有重大应用价值的技术方案提供了快速发布的标准化通道。二、标准适用范围与基本框架2.1适用范围界定IECTS61851-3-1:2023明确规定了以下适用范围：-设备类型：适用于提供直流电能的电动汽车供电设备（DCEVsupplyequipment），其电击防护依赖于双重绝缘或加强绝缘；-安装形态：适用于固定式安装的设备（stationaryequipment），不涵盖便携式设备中可移动部分的特殊要求；-电压范围：适用于额定输入电压不超过交流1000V或直流1500V的直流充电设备；-充电模式：涵盖模式4充电（即直流直接充电）中采用ClassII绝缘防护的设备。该标准明确排除了以下内容：-依赖于接地保护（ClassI）的直流充电设备；-交流充电设备；-车载充电机；-无线充电系统。2.2标准框架结构IECTS61851-3-1:2023在IEC61851-3系列标准框架中承担着基础性安全规则的功能，其结构安排如下：-第1章范围：界定标准的适用边界和不适用范围；-第2章规范性引用文件：列出了标准实施所必需引用的其他标准文件；-第3章术语和定义：明确定义了与双重绝缘、加强绝缘、直流供电设备等相关的专业术语；-第4章一般要求：规定了设备在正常使用和异常条件下的总体安全要求；-第5章绝缘系统的结构和设计要求：详细规定了双重绝缘和加强绝缘的结构、材料、爬电距离和电气间隙要求；-第6章试验方法和验证要求：规定了绝缘性能、介电强度、耐热性、耐潮湿性等试验方法和判定准则；-第7章标志和说明：规定了设备标识、警示标志和使用说明书的要求。三、标准核心技术内容3.1绝缘系统设计要求双重绝缘系统（DoubleInsulationSystem）：标准要求双重绝缘系统由基本绝缘（basicinsulation）和附加绝缘（supplementaryinsulation）两个独立绝缘层组成。基本绝缘提供对带电部件的基本防护，附加绝缘则在基本绝缘失效时提供后备防护，两者在结构和电气性能上均应满足各自的独立要求。设计上应确保两个绝缘层之间不存在电气连接，且任一绝缘层的损坏不应导致另一绝缘层的性能下降。加强绝缘系统（ReinforcedInsulationSystem）：加强绝缘是在单一绝缘结构上提供等同于双重绝缘等效防护水平的绝缘系统。标准对加强绝缘的材料厚度、介电强度、机械强度和耐热性能提出了远高于基本绝缘的要求。具体而言，加强绝缘的电气强度应不低于双重绝缘的综合要求，且在机械防护方面应能承受比基本绝缘更为严苛的试验条件。关键电气参数要求：|参数名称|基本绝缘|附加绝缘|加强绝缘||---------|---------|---------|---------||试验电压（工频，1min）|2U+1000V|2U+1500V|2U+2000V||最小爬电距离|按污染等级确定|按污染等级确定|基本绝缘的2倍||最小电气间隙|按工作电压确定|按工作电压确定|基本绝缘的2倍|3.2关键试验验证要求介电强度试验：标准规定所有绝缘系统均应通过规定的交流或直流介电强度试验。试验电压施加于带电部件与可触及表面之间，持续时间为1分钟，试验过程中不应发生闪络或击穿。耐热性能试验：绝缘材料应通过球压试验和耐热变形试验，确保在最高正常工作温度下仍能保持足够的机械强度和绝缘性能。耐潮湿试验：设备应在湿热环境下（通常为相对湿度93%，温度40℃±2℃，持续48小时）完成规定的绝缘电阻测量和介电强度试验，验证绝缘系统在潮湿条件下的安全可靠性。机械强度试验：对于可能受到机械冲击的部件，标准规定了相应的冲击试验要求，确保绝缘外壳在遭受规定等级的外力冲击后仍能保持完整性和绝缘性能。3.3标志、说明与文件要求标准要求采用双重绝缘或加强绝缘防护的设备应标注“回”字形符号（ClassII设备符号），并在铭牌上明确标示额定参数、制造厂商、型号等关键信息。使用说明书应包含安全注意事项、安装要求、操作指引和维护指南，特别应说明该设备不依赖接地保护的安全防护原理，并提示用户不得自行改装设备。四、标准的技术创新点与行业意义4.1填补国际标准空白IECTS61851-3-1:2023是国际上首个专门针对直流充电设备采用ClassII绝缘防护方案的专项标准。该标准的发布填补了IEC61851系列在双重/加强绝缘应用方面的空白，使直流充电设备安全标准体系更加完备。此前，ClassII直流充电设备的设计企业只能参照IEC61851-1中关于绝缘的通用条款或借用其他产品类别的标准，存在适用性和完整性不足的问题。4.2促进技术多元化发展该标准的发布为ClassII防护方案的直流充电设备提供了明确的技术路线和认证依据，有利于推动充电设备技术方案的多元化发展。在不具备可靠接地条件的应用场景（如老旧小区、临时停车点、应急充电等），ClassII直流充电设备将凭借其无需接地的安全特性获得广阔的应用空间。4.3支撑更高电压平台的落地随着800V高压平台在电动汽车领域的快速普及，直流快充设备的输出电压也在不断提升。ClassII防护方案通过绝缘系统本身提供全面的电击防护，可以有效简化高电压设备的接地系统设计，有助于更高电压等级充电技术的安全应用和推广。4.4促进国际贸易与产业协同作为IEC框架下的国际标准，IECTS61851-3-1的发布为全球范围内ClassII直流充电设备的技术互认和贸易便利化奠定了基础。各国在制定本国标准或法规时，可参考或采纳该技术规范，从而降低跨国贸易中的技术壁垒，促进全球充电基础设施产业的协同发展。五、主要起草单位介绍IECTS61851-3-1:2023的制定汇聚了全球电动汽车和充电技术领域多家权威机构的专家智慧，其中中国电力企业联合会（ChinaElectricityCouncil,CEC）作为IEC/TC69的中国国内技术对口单位，在标准研制过程中发挥了重要作用。5.1中国电力企业联合会概况中国电力企业联合会（以下简称“中电联”）成立于1988年，是中国电力行业最大的行业性社会组织，业务主管部门为国家发展和改革委员会。中电联承担着制定和修订电力行业标准、参与国际标准化活动、组织电力行业重大技术研究和咨询等重要职能。在电动汽车充电设施领域，中电联是IEC/TC69的国内技术归口单位，负责组织中国专家参与IEC电动汽车相关标准的制定工作，同时牵头制定中国电动汽车充电基础设施的国家标准和行业标准。5.2在标准研制中的主要贡献中电联在IECTS61851-3-1的编制过程中发挥了多项关键作用：第一，组织协调中国专家团队深度参与。中电联组织来自中国电力科学研究院、南瑞集团、华为数字能源、特来电、星星充电等机构的资深专家组成中国专家组，全程参与了标准各阶段的起草和技术讨论工作。中国专家在绝缘系统设计验证方法、大功率充电工况下的热效应分析、制造工艺可行性等方面提出了多项具有工程实践价值的技术提案。第二，在关键技术议题上贡献中国方案。在标准编制过程中，中方专家结合中国在直流充电设备研发和规模化应用方面的丰富经验，针对加强绝缘的介电强度试验方法、高海拔条件下的绝缘性能修正、长时间连续充电工况下的热老化评估等议题提出了建设性意见。这些技术建议多数被标准采纳，体现了中国在该领域从技术跟随者向技术引领者的转变。第三，推动国际标准与国内标准的协调一致。中电联在参与国际标准制定工作的同时，积极推动国内相关标准的制修订工作，确保GB/T18487系列国家标准与IECTS61851-3-1在技术要求和试验方法上的协调一致，为中国企业面向国际市场的产品开发和认证工作提供了便利条件。5.3持续的技术支撑能力中电联依托下属的电力工业电力设备及仪表质量检验测试中心等检测机构，具备完善的充电设备检测验证能力，可为ClassII直流充电设备的设计验证和型式试验提供技术支持。同时，中电联通过组织技术研讨会、标准宣贯会等形式，持续推动新标准在中国产业界的推广实施，帮助相关企业准确把握技术要求、提升产品质量水平。六、标准实施展望与建议6.1国际标准协同趋势IECTS61851-3-1作为技术规范，为后续升级为完整的国际标准（IS）奠定了技术基础。预计未来2至3年内，IEC/TC69将根据该技术规范的应用反馈和产业发展需要，适时启动将其转化为正式国际标准的程序，进一步丰富和完善技术内容，扩大适用范围。6.2与中国标准化工作的衔接中国已建立起较为完善的电动汽车充电设施标准化体系，GB/T18487.1-2023《电动汽车传导充电系统第1部分：通用要求》等国家标准已与国际标准体系实现良好接轨。下一步，建议国内相关标准化技术机构加快研究IECTS61851-3-1的中国适用性，适时启动对应的国家标准制修订工作，为国内企业开展ClassII直流充电设备的研发和认证提供依据。6.3产业应用建议对于充电设备制造企业，建议重点关注以下方面：一是加强双重绝缘和加强绝缘设计能力建设，培养专业绝缘设计人才；二是尽早开展相关产品的预研和测试验证工作，积累设计经验；三是密切关注IEC/TC69后续标准动态，及时跟踪标准技术内容的变化趋势。对于检测认证机构，建议加快建立ClassII直流充电设备的检测能力和试验规范，做好承接相关认证业务的准备工作。6.4未来技术演进方向展望未来，随着碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等第三代半导体器件在充电设备中的广泛应用，直流充电设备的功率密度和电压等级将持续提升。ClassII绝缘防护方案将面临更高电压、更高温度、更严苛电磁环境等多重技术挑战，绝缘材料、绝缘结构和试验方法都需持续改进和创新。同时，随着无线充电、自动充电等新型充电模式的兴起，ClassII绝缘防护原则也有望在这些新领域得到延伸应用。七、结论IECTS61851-3-1:2023的发布是电动汽车直流充电安全标准化进程中的重要里程碑。该标准首次系统性地规定了采用双重绝缘或加强绝缘防护的直流充电设备的通用规则和要求，为不依赖接地保护的直流充电设备提供了明确的技术规范和评价依据。标准在绝缘系统设计要求、试验验证方法、标志说明规定等方面均体现了当前国际学术界和产业界对高压直流电气安全的最新认知和技术共识。该标准的实施将有力推动ClassII防护方案在直流充电设备领域的规范化应用，丰富充电设备的技术路线选择，支撑更高电压等级充电技术的安全落地。对于中国产业界而言，积极参与国际标准制定、推动国内标准与国际标准的协调一致，将有助于提升中国充电设备产业的国际竞争力和话语权。随着标准的深入实施和技术规范的持续完善，IECTS61851-3-1有望为全球电动汽车充电安全水平的提升做出重要贡献。参考文献[1]IECTS61851-3-1:2023,Electricvehiclesconductivechargingsystem-Part3-1:DCEVsupplyequipmentwhereprotectionreliesondoubleorreinforcedinsulat