一、漏電流的產(chǎn)生分類
 

　　一般漏電流分為四種，分別為:半導(dǎo)體元件漏電流、電源漏電流、電容漏電流和濾波器漏電流
 

　　1、半導(dǎo)體原件漏電流
 

　　PN結(jié)在截止時(shí)流過的很微小的電流。D-S正向偏置，G-S反向偏置，導(dǎo)電溝道打開后，D到S才會有電流流過。但實(shí)際上由于自由電子的存在，自由電子的附著在SIO2和N+、導(dǎo)致D-S有漏電流。

 

　　圖1.1.1  帶IGBT開關(guān)逆變中的漏電流

 

　　2、電源漏電流
 

　　開關(guān)電源中為了減少干擾，按照國標(biāo)，必須設(shè)有EMI濾波器電路。由于EMI電路的關(guān)系，使得在開關(guān)電源在接上市電后對地有一個(gè)微小的電流，這就是漏電流。如果不接地，計(jì)算機(jī)的外殼會對地帶有110伏電壓，用手摸會有麻的感覺，同時(shí)對計(jì)算機(jī)工作也會造成影響。
 

　　3、電容漏電流
 

　　電容介質(zhì)不可能不導(dǎo)電，當(dāng)電容加上直流電壓時(shí)，電容器會有漏電流產(chǎn)生。若漏電流太大，電容器就會發(fā)熱損壞。除電解電容外，其他電容器的漏電流是極小的，故用絕緣電阻參數(shù)來表示其絕緣性能;而電解電容因漏電較大，故用漏電流表示其絕緣性能(與容量成正比)。
 

　　對電容器施加額定直流工作電壓將觀察到充電電流的變化開始很大，隨著時(shí)間而下降，到某一終值時(shí)達(dá)到較穩(wěn)定狀態(tài)這一終值電流稱為漏電流。i=kcu(μa);其中k值為漏電流常數(shù)，單位為μa(v·μf)

　　圖1.3.1 電源Y電容、EMI及漏電流之間的三角關(guān)系

 

　　4、濾波器漏電流
 

　　電源濾波器漏電流定義為:在額定交流電壓下濾波器外殼到交流進(jìn)線任意端的電流。
 

　　如果濾波器的所有端口與外殼之間是*絕緣的，則漏電流的值主要取決于共模電容CY的漏電流，即主要取決于CY的容量。
 

　　由于濾波器漏電流的大小，涉及到人身安全，上各國對它都有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對于是220V/50Hz交流電網(wǎng)供電，一般要求噪聲濾波器的漏電流小于1mA。

 

　　圖1.4.1 電磁兼容濾波器中的漏電流

 

　　二、系統(tǒng)漏電檢測原理
 

　　大多數(shù)技術(shù)人員對接地故障電流檢測的GFCI傳感器非常熟悉，其檢測原理如下圖：

　　圖2.1.1

 

　　一個(gè)三相系統(tǒng)，芯片式RCMU(漏電流監(jiān)控單元)被放置在母線上，重要的是三根母線都隨機(jī)穿過RCMU的中間線孔。圖示系統(tǒng)沒有中線，是三相三線交流系統(tǒng)。如果是三相四線的系統(tǒng)，若中線上不走電流，中線也可不必穿過RCMU。假設(shè)一個(gè)連接到一個(gè)480 / 277vac系統(tǒng)10A負(fù)載，RCMU將同時(shí)測量它。根據(jù)基爾霍夫定律，傳入和傳出的電流會互相抵消。三根母線的電流矢量和應(yīng)該為零。從圖中可知，不考慮方向的情況下：10A - - 4A = 1A，也就是此事該系統(tǒng)線路上的漏電流值為1A。RCMU基于芯片式的設(shè)計(jì)原理，與無源的互感器區(qū)別是：對于不同的漏電成分都能夠檢測，屬于Type-B RCMU。說到這里，簡單的回顧下漏電流類型。
 

　　1)AC 型漏電保護(hù)器：
 

　　AC 型漏電保護(hù)器是針對工頻正弦漏電電流研發(fā)設(shè)計(jì)的，對突然施加及緩慢上升的正弦漏電電流都能可靠保護(hù)。
 

　　2)A 型漏電保護(hù)器：
 

　　A 型漏電保護(hù)器除對正弦漏電信號能夠可靠保護(hù)外，還能對含有脈動直流分量的漏電信號進(jìn)行可靠保護(hù)。
 

　　3)B 型漏電保護(hù)器：
 

　　B型漏電保護(hù)器對正弦交流信號、脈動直流信號和平滑信號都能可靠保護(hù)
 

　　三、電動汽車充電樁中的漏電流保護(hù)應(yīng)用
 

　　1、電動汽車充電樁一共有4種模式：
 

　　1)模式一：

　　圖 3.1.1

 

　　•充電不受控制
 

　　•電源接口：普通電源插座
 

　　•充電接口：充電接口
 

　　•In≤8A；Un:AC 230，400V
 

　　•電源側(cè)提供相線、中性線和接地保護(hù)的導(dǎo)體
 

　　電氣安全依賴供電電網(wǎng)的安全保護(hù)，安全性差，GB/T 18487.1-2標(biāo)準(zhǔn)中予以淘汰
 

　　2)模式二：

 

　　圖 3.1.2

 

　　•充電不受控制
 

　　•電源接口：普通電源插座
 

　　•充電接口：充電接口
 

　　•In<16A；Un:AC 230
 

　　•功率與電流：2Kw(1.8Kw)8A 1Ph；3.3Kw(2.8Kw)13A 1Ph
 

　　•接地保護(hù)，過流(超溫)
 

　　•電源側(cè)提供相線、中性線和接地保護(hù)的導(dǎo)體
 

　　•帶保護(hù)裝置/控制的功能
 

　　電氣安全依靠供電電網(wǎng)的安全基本保護(hù)和IC-CPD的保護(hù)
 

　　3)模式三：

 

　　圖 3.1.3 連接方式B

 

　　圖 3.1.4 連接方式C

 

　　•輸入電源：低壓交流電
 

　　•充電接口：充電接口
 

　　•In<63A；Un:AC 230,400V
 

　　•功率與電流3.3Kw 16A 1Ph；7Kw 32A 1Ph；40Kw 63A 3Ph
 

　　•接地保護(hù)過流
 

　　•電源側(cè)提供相線、中性線和接地保護(hù)的導(dǎo)體
 

　　•帶保護(hù)裝置/控制的功能，插頭集成在充電樁上
 

　　電氣安全基于充電樁及樁-車之間的引導(dǎo)檢測
 

　　4)模式四：

　　圖 3.1.5

　　圖 3.1.6

 

　　控制充電
 

　　•站樁式充電機(jī)
 

　　•功率15KW,30KW,45KW,180KW,240KW,360KW(充電電壓和電流依賴于模塊大小)
 

　　•帶監(jiān)測保護(hù)裝置/控制的功能集成到樁上
 

　　•內(nèi)置的充電站充電電纜
 

　　如圖3.1.7四種充電模式中的漏電流保護(hù)點(diǎn)：

　　圖3.1.7

 

　　2、針對充電樁中的結(jié)構(gòu)區(qū)分為：
 

　　1)模塊式的漏電保護(hù)設(shè)計(jì)方法
 

　　舉例討論模式二的充電樁，也稱之為IC-CPD(線上充電引導(dǎo)盒)和模式三的漏電保護(hù)應(yīng)用，實(shí)物如圖3.2.1

 

　　圖3.2.1

 

　　根據(jù)目前IEC62752的漏電保護(hù)要求，其可設(shè)采用Type A模塊+直流6mA的模塊來或者直接Type B漏電流傳感器進(jìn)行保護(hù)。對于模式二IC-CPD的設(shè)計(jì)體積要求，目前基本上都采用Type B的RCMU進(jìn)行設(shè)計(jì)。如圖3.2.2 MAGTRON Type B的RCMU設(shè)計(jì)應(yīng)用方案

 

　　圖3.2.2

 

　　對于模式三交流樁，針對功率小的單相樁，同樣可以采用模塊式Type B型的漏電流傳感器進(jìn)行保護(hù)，其效果等同于B型RCCB。如圖3.2.3

 

　　圖3.2.3

 

　　2)RCD斷路器保護(hù)設(shè)計(jì)方法
 

　　對于功率較大的充電樁，模塊式的漏電流傳感器滿足不了原邊母線上的大電流電通過，由于大功率樁內(nèi)體積相比要求不高，可以直接選用B型的RCCB進(jìn)行保護(hù)如圖3.2.4。但是，目前普遍的B型RCCB成本相對較高，也可以暫時(shí)選用Type A/Type F+DC 6mA的模式如圖3.2.5進(jìn)行保護(hù)。

 

　　圖3.2.4

　　圖3.2.5
 

　　這里借鑒本人之前的文章重新回顧RCD的分類和選型
 

　　四、RCD的分類
 

　　1、根據(jù)級數(shù)和電流回路數(shù)分
 

　　單級兩個(gè)電流回路、二級、三級、三級四個(gè)電流回路、四級RCD
 

　　2、RCD按防誤動作性能有如下分類
 

　　正常耐誤脫扣能力的RCD(一般型)
 

　　增強(qiáng)耐誤脫扣能力的RCD(S型)
 

　　3、根據(jù)(出現(xiàn)剩余電流時(shí))延時(shí)分
 

　　無延時(shí)的RCD
 

　　有延時(shí)的RCD
 

　　4、根據(jù)有直流分量的工作狀況分
 

　　AC型RCD
 

　　A型RCD
 

　　5、單相220V電路，選用2P或1P+N型

　　圖 5.1.1

 

　　6、三相三線制380V電源供電的電氣設(shè)備，選用三級三線制(3P)RCD

 

　　圖 6.1.1

 

　　3P型RCD只能用于無中性線的三相三線配電系統(tǒng)中
 

　　7、三相四線制380V電電源的電氣設(shè)備，或單項(xiàng)設(shè)備和三相設(shè)備公用的電路，應(yīng)選用三極四線制(3P+N)，或四極四線制(4P)的RCD
 

　　總而言之，電動汽車充電樁中終的保護(hù)方式都將嚴(yán)格執(zhí)行Type B型的保護(hù)要求。
 

　　本文系浙江巨磁智能技術(shù)有限公司市場部 Donna投稿