Ansvar SFS6002 ja S3, sähkötyöturvallisuus

Ansvar SFS6002 ja S3, sähkötyöturvallisuus Ansvar-hankkeen Koulutusesite

Sisällysluettelo Johdanto 3 1 Työturvallisuus sähkö- ja hybridiautossa 4 1.1 Mikä on SFS6002? 5 1.2 Mikä on sähköautopätevyys 3? 6 3 Taustaa 7 3.1 Henkilöstön osaamis- ja koulutusvaatimukset 7 3.2 Jännitetasojen nimitykset 8 3.3 Työmenetelmät ja jännitteettömyystarve 8 3 Hybridiauto 9 4 Täyssähköauto 10 5 Täyssähköauton ja hybridiauton erot 10 6 Sähköauton lataaminen 11 6.2 Pikalataus ja sen toiminnot 12 6.3 Kennojännitteiden tasaus ladattaessa 13 6.4 Vaarat autoa ladattaessa 13 7 Akkujen kemiaa ja kemiaan liittyviä vaaroja 14 8 Sähköauton turvallisuusrakenteet asiakkaan kannalta 15 Tekijät ja Oulun ammattikorkeakoulu. Julkaisu on tekijänoikeussäädösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty. Julkaisija: Taitto: Kansikuva: Kuvat: Oulun ammattikorkeakoulu, Ansvar-hanke oulu 2015 Miia Törmänen Pekka Kallasaari Janne Ilomäki/Ansvar-hanke

Johdanto Hankkeen taustalla on ollut tarve ennakointitiedon hankkimiselle muutoksiin, joita ajoneuvojen muuttuvat energialähteet aiheuttavat huolto- ja korjaustoiminnassa, palo- ja pelastustoiminnassa sekä näihin liittyvissä koulutustarpeissa. Ajoneuvoteollisuus on siirtymässä enenevässä määrin hybridi- ja sähköajoneuvoihin. Tämä edellyttää ajoneuvoasentajilta ja insinööreiltä nykyistä enemmän ajoneuvojen sähköisten järjestelmien tuntemusta. Perinteisellä koulutuksella ei voida vastata tähän tarpeeseen. Projektin tarkoituksena on parantaa ajoneuvoja koskevaa koulutusta Pohjois-Pohjanmaan alueella vastaamaan alan nopeaa kehitystä. Hankkeen tavoitteena on tuottaa Oulun alueelle valmiudet antaa standardin SFS6002 mukaista sähköturvallisuuskoulutusta sekä autoalan sähköpätevyysluokan 3 (autoalan S3) tuottavaa koulutusta. Standardissa SFS6002:2015 on huomioitu myös autoala, ja se koskee kaikkia korjaamoja, joissa huolletaan ja korjataan sähkö- ja hybridiajoneuvoja. Sähkötyöturvallisuuskoulutusta autoalalle Pohjois-Suomen alueella tarjoavat Oamk, OSAO ja NAO. Hankkeen yhteistyökumppaneina ovat toimineet Oulu-Koillismaan pelastuslaitos ja HMV-systems Oy. Hankkeen rahoittajana on toiminut Pohjois-Suomen Ely-keskus. 3

1 Työturvallisuus sähkö- ja hybridiautossa On olemassa työtä itse sähkölaitteistossa tai sähköautossa tai muuta työtä sähkölaitteiston tai sähköauton läheisyydessä. Työturvallisuus riippuu siitä, tehdäänkö työtä jännitteisessä vai jännitteettömässä laitteistossa vai sähköautossa. On huomioitava, tehdäänkö lähityötä vai voidaanko olla riittävän kaukana vaarallisista, jännitteisistä osista. Lisäksi tulee huomioida, tekevätkö työn sähköalan ammattilaiset, työhön opastetut henkilöt vai maallikot. 4

1.1 Mikä on SFS6002? Standardi SFS 6002 perustuu eurooppalaisen sähköalan standardisointijärjestön CENELECin standardiin EN 50110-1 Operation of electrical installations. Sähkölaitteistojen käyttö ja työturvallisuus ovat kuitenkin aihepiirejä, joista ei ole olemassa yhteistä eurooppalaista käytäntöä. Siksi on olemassa myös standardi EN 50110-2, johon on kerätty eri maiden kansallisia vaatimuksia viittauksina viranomaismääräyksiin, standardeihin ja ohjeisiin. Standardi SFS 6002 on saatettu ajan tasalle ja pohjautuu eurooppalaiseen standardiin EN 50110-1 täydennettynä kansallisilla lisäyksillä standardilla EN 50110-2. Sähköturvallisuusstandardi SFS 6002 on alun perin luotu sähköalalle ilman, että autoalaa tai sähköautoja on huomioitu. Vuodesta 2015 lähtien standardissa on huomioitu myös autoala ja sähkö- sekä hybridiautot. Miksi SFS6002-koulutus? Standardi itse määrittelee koulutusvelvoitteen seuraavasti (lähde: ST-kortisto, Sähköturvallisuus, SFS 6002): Kaikille sähköalan töitä tekeville henkilöille, mukaan luettuna työjohto-, käyttö- ja asiantuntijatehtävissä toimivat henkilöt, on annettava yleinen sähkötyöturvallisuutta koskeva koulutus, joka sisältää vähintään seuraavat asiat: sähkön aiheuttamat vaarat ja sähköstä johtuvat tapaturmat sähkötyöturvallisuutta koskevien keskeisten säädösten ja tämän standardin sisältö. Koulutusvaatimus ei koske pelkästään konkreettisen työn tekijöitä, vaan myös esimiesten ja asiantuntijoiden pitää tuntea turvallisuusperiaatteet. Yleinen sähkötyöturvallisuuskoulutus pitää uusia enintään viiden vuoden välein. Koulutus uusitaan myös silloin, kun vaatimuksissa tapahtuu olennaisia muutoksia. Muuta huomioitavaa Kaikille hybridi- ja sähköajoneuvojen huollon ja korjauksen parissa työskenteleville on annettava SFS 6002:n mukainen sähkötyöturvallisuuskoulutus, jonka lopuksi on pidettävä kuulustelu. Hyväksytystä suorituksesta on annettava todistus. Lisäksi on annettava tarvittava merkki- ja mallikohtainen koulutus. SFS 6002-sähkötyöturvallisuuskoulutus loppukokeineen on eri asia kuin autoalan rajoitettu S3-sähköturvallisuustutkinto, eikä sen perusteella myönnetä sähköpätevyystodistusta. 5

1.2 Mikä on sähköautopätevyys 3? Hybridi- ja sähköajoneuvojen korjaus- ja huoltotoimintaan rajoitetun sähköpätevyys 3 -todistuksen myöntämisperusteet ovat seuraavat. Seti Oy myöntää sähkö- ja hybridiajoneuvoihin rajoitetun S3-pätevyystodistuksen henkilölle, joka täyttää seuraavat kriteerit: 1. Henkilö on suorittanut koulutuksen, jossa käsitellään autoalan sähköturvallisuustutkinnossa vaadittava asiasisältö ja 2. henkilö on suorittanut hyväksytysti autoalan rajoitetun S3-sähköturvallisuustutkinnon ja 3. henkilöllä on riittävä ammattitaito sähkö- ja hybridiautojen korjaus- ja huoltotöihin. Ammattitaito muodostuu joko soveltuvasta autosähköalan koulutuksesta ja vuoden pituisesta työkokemuksesta tai kahden vuoden pituisesta autosähkötöiden työkokemuksesta. Kohdassa 1 mainitun koulutuksen tulee sisältää seuraavat asiat: Sähköturvallisuuslaki (410/1996) myöhempine muutoksineen Sähköturvallisuusasetus (498/1996) myöhempine muutoksineen KTM:n päätös sähköalan töistä (516/1996) myöhempine muutoksineen (mm. 351/2010) Tukes-ohje S7-98 Sähkötöitä koskeva toimintailmoitus, olennaiset turvallisuusvaatimukset ja sähkövirran vaikutus ihmiseen (korvattu uudemmalla S7-2012- ohjeella) UNECE R100 eli EU:n virallisessa lehdessä 14.2.2009 (L45/17) julkaistu YK:n Euroopan talouskomission sääntö nro 100 Akkukäyttöisten sähköajoneuvojen vaatimukset rakenteen ja toimintaturvallisuuden osalta SFS-EN 50272-3 Akkujen ja akkuasennusten turvallisuusvaatimukset, osa 3: ajovoima-akut (sähköturvallisuuden osalta) Yleinen sähkö- ja hybridiautojen tekniikka SFS 6000-7-706 Ahtaat johtavat tilat Edellä vaadittavaksi soveltuvaksi koulutukseksi hyväksytään seuraavat koulutukset/tutkinnot: autoalan perustutkinto (suuntautumisvaihtoehto: autosähkö) henkilöautomekaanikon ammattitutkinto, autosähkö raskaskalustomekaanikon ammattitutkinto, autosähkö autosähkömekaanikon ammattitutkinto automekaanikon erikoisammattitutkinto opisto- tai korkeakouluasteen tutkinto autoalalta Kohdassa 1 mainitun koulutuksen tulee olla AKL-Sertifiointi Oy:n hyväksymän koulutuksen järjestäjän toteuttama.

3 Taustaa Sähköturvallisuuslaki edellyttää korkeajännitejärjestelmällä (yli 120 volttia tasajännitettä) varustettujen sähköja hybridiautojen korjaus- ja huoltotoimintaa harjoittavien yritysten rekisteröitymisen Tukesin (Turvallisuus- ja kemikaalivirasto) sähköurakoitsijarekisteriin. Rekisteröidyttäessä toiminnanharjoittajan on nimettävä sähkötöiden johtaja, jolla on hybridi- ja sähköajoneuvoihin rajoitettu S3-sähköpätevyystodistus. Tavallisesti Seti Oy edellyttää pätevyystodistuksen myöntämisen yhteydessä sitä, että vaadittava työkokemus on saatu Tukesin urakoitsijarekisteriin merkityn toiminnanharjoittajan palveluksessa. Koska autoalan yrityksille ei ole ennen vuotta 2012 ollut vaatimusta rekisteröityä Tukesin sähköurakoitsijarekisteriin, hyväksytään työkokemukseksi myös tavallisten autojen 12- tai 24-volttisten sähköjärjestelmien korjaus- ja huoltotyöt. Tämä linjaus on voimassa, kunnes sähkö- ja hybridiajoneuvot yleistyvät siinä määrin, että on kohtuullista edellyttää sähköalan töistä annetun Kauppa- ja teollisuusministeriön päätöksen (516/1996) 18 :ssä esitetty työkokemus sähköautojen korjaustöistä Tukesin rekisteröimän korjaamon palveluksessa. 3.1 Henkilöstön osaamis- ja koulutusvaatimukset 7

3.2 Jännitetasojen nimitykset Jännitetasojen kansainväliset nimitykset verrattuina autoalalla käytettäviin jännitetasojen nimityksiin 3.3 Työmenetelmät ja jännitteettömyystarve Sähköauto sisältää kaksi eri toimintajärjestelmää, joista toinen on ns. normaaliauto ja toinen sähköauto. Normaaliautopuolella voidaan työskennellä kuten tavallisen auton tapauksessa, kunhan tunnistetaan, milloin työ siirtyy sähköautojärjestelmän puolelle ja toimitaan sen mukaisesti. 8

3 Hybridiauto Hybridiauton korkeajännitejärjestelmän periaatekaavio Matalajänniteakku Invertteri + DC/DC-muunnin + ohjaustoiminnot Ajomoottori 3-vaihevaihtovirta Latausgeneraattori Korkeajänniteakku A/C-kompressori TÄRKEIMMÄT OSAT Korkeajänniteakku energiavarasto Invertteri muuttaa korkeajänniteakun jännitteen vaihtosähköksi ajomoottorille DC/DC-muunnin tuottaa korkeajänniteakun korkeajännitteestä matalajännitejärjestelmän tarvitseman matalajännitteen (12V) Ajomoottori voimansiirto-ominaisuudella tuottaa mekaanista voimaa vetäviin pyöriin Matalajänniteakku varastoi matalajännitteen. Voi toimia myös käynnistysakkuna, jos polttomoottorissa on perinteinen käynnistysmoottori. Invertterin luona oleva ohjainyksikkö on auton tärkein osa. Esim. hybridiauton polttomoottorin ECU:lla ei ole samanlaista itsenäistä roolia kuin tavallisessa autossa. Latausgeneraattori (hybridiauto) lataa korkeajänniteakkua polttomoottorin energialla 9

4 Täyssähköauto Täyssähköauton korkeajännitejärjestelmän periaatekaavio Autossa olevat komponentit Latauslaite 230V ECU (tai ECUT) Invertteri + DC/DC-muunnin + ohjaustoiminnot Ajomoottori 3-vaihevaihtovirta Matalajänniteakku Pikalatausasema AC-DC DC/DC-muunnin Korkeajänniteakku TÄRKEIMMÄT OSAT Korkeajänniteakku energiavarasto Invertteri muuttaa korkeajänniteakun jännitteen vaihtosähköksi ajomoottorille DC/DC-muunnin tuottaa korkeajänniteakun korkeajännitteestä matalajännitejärjestelmän tarvitseman matalajännitteen (12V) Ajomoottori voimansiirtoineen tuottaa mekaanista voimaa vetäviin pyöriin Matalajänniteakku varastoi matalajännitteen 5 Täyssähköauton ja hybridiauton erot Hybridiauton kevyehkö akku (50 100 kg) on yleensä sijoitettu tavaratilaan. Sähköauton painava akku (240 300 kg) on sijoitettu auton alustaan akselivälille, missä se on huonosti suojattu alta tulevilta kolhuilta. Täyssähköautossa ei ole polttomoottoria eikä polttomoottorilla käyvää latausgeneraattoria. Täyssähköauton korkeajänniteakun lataus suoritetaan auton ulkopuolelta. 10

6 Sähköauton lataaminen LATAUSLAITE 230V HIDASLATAUS ELI NK. KOTILATAUS Autossa mukana kulkee tilapäislataukseen tarkoitettu latausjohto yksivaihevirralla tapahtuvaan lataukseen (max. 230V, 10A). Kotilatausta varten voi myös olla rakennukseen tai pysäköintipaikalle kiinteästi asennettu latausasema, joka teknisesti on sama kuin latausjohto mutta kiinteänä asennuksena sallii isomman virran, yleensä max. 16A. Autossa oleva latauslaite tasasuuntaa verkosta otettavan vaihtosähkön auton korkeajänniteakulle sopivalle jännitetasolle. Autoon siis johdetaan 230 V:n verkkosähkö, ja auton kori liitetään latauksen ajaksi suojamaahan. Auton mukana kulkeva latausjohto ja autoon kiinteästi asennettu latauslaite. Seinään kiinteästi asennettava latauslaite sekä latausjohto kiinnitettynä autoon.! Johtoliitos seinästä autoon syöttää siis vain vaihtosähköä autolle, vaikka johdossa on ohjainyksikön näköinen relerasia. 11

6.1 Hidaslatauksen ehdot Jotta korkeajänniteakku latautuisi, on matalajänniteakussa oltava sen verran virtaa, että auton ohjainyksiköt toimivat. Auto ei lataannu latausjohto kiinnittämällä, jos matalajänniteakku on täysin tyhjä. Kun korkeajänniteakkua ladataan, latautuu matalajänniteakku samalla. 6.2 Pikalataus ja sen toiminnot Autossa olevat komponentit 400V ECU (tai ECUT) Matalajänniteakku Pikalatausasema AC-DC DC/DC-muunnin Korkeajänniteakku Pikalataus tapahtuu tasasähköllä. Autossa on erillinen pikalatauspistoke. Latauslaite muodostaa keskusteluyhteyden auton kanssa, jolloin auto ilmoittaa tarvittavat virta- ja jännitetiedot. Auton on voitava kommunikoida latausaseman kanssa, jotta auto kytkee latausyhteydessä tarvittavat korkeajännitereleet. Latauksen aikana auto valvoo latausta. Lataus voidaan aina katkaista avaamalla akun korkeajännitereleet. Pikalatauksella saadaan yleensä n. 80%:n lataustila 30 minuutin latausajalla. 12

6.3 Kennojännitteiden tasaus ladattaessa Hidaslatauksen aikana akun kennojen välisiä latauseroja tasataan ohjaamalla latausvirtaa kennoille yksilöllisesti. Parempien kennojen latausta viivästetään, jotta heikompi kenno ehtii latautua samalle tasolle. Näin saadaan hieman lisää ajomatkaa yhdellä latauksella. Pikalatauksessa tätä tasausta ei tehdä. Tästä johtuen akun kestoiän parantamiseksi on vältettävä jatkuvaa ja pelkkää pikavarausta. 6.4 Vaarat autoa ladattaessa Ladattaessa sähköautoa on korkeajännite autossa kytkettynä. Kaikki oranssit korkeajännitekaapelit ovat jännitteisiä. Älä lataa sähköautoa tehdessäsi muita töitä.! Ladattaessa sähköautoa on korkeajännite autossa kytkettynä. Kaikki oranssit korkeajännitekaapelit ovat jännitteisiä. Älä lataa sähköautoa tehdessäsi muita töitä. 13

7 Akkujen kemiaa ja kemiaan liittyviä vaaroja Taulukossa on eriteltynä tuotannossa olevien autojen kaksi yleisintä akkutyyppiä. Kolhiintuneen akun turvallisuuteen ei voi luottaa. Itsestään syttyminen l. tulipalo Jännitevuoto kuoreen Huom! Tyhjän akun jännite on tappavaa tasoa.! Suhtaudu korkeajänniteakkuun aina varovaisuudella, olipa sellainen autossa, varaosavarastossa tai autopurkaamon hyllyssä. Jos auto tai sen akun rakenne on tuntematon, varovaisuus on viisautta. Varovaisuus voi säästää vammautumiselta tai pelastaa hengen. 14

8 Sähköauton turvallisuusrakenteet asiakkaan kannalta Korkeajännitesyötön plus- ja miinusnavat on täysin eristetty auton korista Akun sisäinen vikavirtasuoja huomaa, jos akku vuotaa virtaa koriin Kaikki korkeajännitejärjestelmän ohjainyksiköiden kotelot on maadoitettu auton koriin. Näin koteloiden kuoriin ei pääse syntymään jännitteitä. Päävirtareleet avataan onnettomuus- ja vikatilanteissa (suora komento turvatyynyjen ohjainyksiköltä) Kun auto tulee vianetsintään korjaamolle, korjaamo ei voi rakentaa työturvallisuutta näiden toimintojen varaan. Jos autossa on vikaa, vian vakavuutta ei voida tietää, ennen kuin se löydetään. Sähköisten mittausten sijaan silmämääräiset tarkistukset osien kiinnityksen ja eristyksen kunnon suhteen ovat kaikkein tärkeimpiä toimenpiteitä sähköturvallisuuden kannalta sekä jännitteitä kytkettäessä että otettaessa autoa huollettavaksi. 15

Nivalan ammattiopisto