|
作者：John Fang（Magtron Marketing） 一、漏電流的產生分類 一般漏電流分為四種，分別為:半導體元件漏電流、電源漏電流、電容漏電流和濾波器漏電流 1、半導體原件漏電流 PN結在截止時流過的很微小的電流。D-S正向偏置，G-S反向偏置，導電溝道打開后，D到S才會有電流流過。但實際上由于自由電子的存在，自由電子的附著在SIO2和N+、導致D-S有漏電流。 
圖1.1.1 帶IGBT開關逆變中的漏電流 2、電源漏電流 開關電源中為了減少干擾，按照國標，必須設有EMI濾波器電路。由于EMI電路的關系，使得在開關電源在接上市電后對地有一個微小的電流，這就是漏電流。如果不接地，計算機的外殼會對地帶有110伏電壓，用手摸會有麻的感覺，同時對計算機工作也會造成影響。 3、電容漏電流 電容介質不可能絕對不導電，當電容加上直流電壓時，電容器會有漏電流產生。若漏電流太大，電容器就會發熱損壞。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，隨著時間而下降，到某一終值時達到較穩定狀態這一終值電流稱為漏電流。i=kcu(μa);其中k值為漏電流常數，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線任意端的電流。 如果濾波器的所有端口與外殼之間是完全絕緣的，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，國際上各國對它都有嚴格的標準規定，對于是220V/50Hz交流電網供電，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、系統漏電檢測原理 大多數技術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 一個三相系統，芯片式RCMU（漏電流監控單元）被放置在母線上，最重要的是三根母線都隨機穿過RCMU的中間線孔。圖示系統沒有中線，是三相三線交流系統。如果是三相四線的系統，若中線上不走電流，中線也可不必穿過RCMU。假設一個連接到一個480 / 277vac系統10A負載，RCMU將同時測量它。根據基爾霍夫定律，傳入和傳出的電流會互相抵消。三根母線的電流矢量和應該為零。從圖中可知，不考慮方向的情況下：10A - 5A - 4A = 1A，也就是此事該系統線路上的漏電流值為1A。RCMU基于芯片式的設計原理，與無源的互感器區別是：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 型漏電保護器： AC 型漏電保護器是針對工頻正弦漏電電流研發設計的，對突然施加及緩慢上升的正弦漏電電流都能可靠保護。 2）A 型漏電保護器： A 型漏電保護器除對正弦漏電信號能夠可靠保護外，還能對含有脈動直流分量的漏電信號進行可靠保護。 3）B 型漏電保護器： B型漏電保護器對正弦交流信號、脈動直流信號和平滑信號都能可靠保護 三、電動汽車充電樁中的漏電流保護應用 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：專用充電接口 •In≤8A；Un:AC 230，400V •電源側提供相線、中性線和接地保護的導體 電氣安全依賴供電電網的安全保護，安全性差，GB/T 18487.1-2標準中予以淘汰 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：專用充電接口 •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，過流（超溫） •電源側提供相線、中性線和接地保護的導體 •帶保護裝置/控制的功能 電氣安全依靠供電電網的安全基本保護和IC-CPD的保護 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：專用充電接口 •In<63A；Un:AC 230,400V •功率與電流3.3Kw 16A 1Ph；7Kw 32A 1Ph；40Kw 63A 3Ph •接地保護過流 •電源側提供相線、中性線和接地保護的導體 •帶保護裝置/控制的功能，插頭集成在充電樁上 電氣安全基于專用充電樁及樁-車之間的引導檢測 4）模式四：
圖 3.1.5
圖 3.1.6 控制充電 •站樁式充電機 •功率15KW,30KW,45KW,180KW,240KW,360KW（充電電壓和電流依賴于模塊大小） •帶監測保護裝置/控制的功能集成到樁上 •內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點：
圖3.1.7 2、針對充電樁中的結構區分為： 1）模塊式的漏電保護設計方法 舉例討論模式二的充電樁，也稱之為IC-CPD（線上充電引導盒）和模式三的漏電保護應用，實物如圖3.2.1
圖3.2.1 根據目前IEC62752的漏電保護要求，其可設采用Type A模塊+直流6mA的模塊來或者直接Type B漏電流傳感器進行保護。對于模式二IC-CPD的設計體積要求，目前基本上都采用Type B的RCMU進行設計。如圖3.2.2 MAGTRON Type B的RCMU設計應用方案
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行保護，其效果等同于B型RCCB。如圖3.2.3
圖3.2.3 2）RCD斷路器保護設計方法 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，由于大功率樁內體積相比要求不高，可以直接選用B型的RCCB進行保護如圖3.2.4。但是，目前普遍的B型RCCB成本相對較高，也可以暫時選用Type A/Type F＋DC 6mA的模式如圖3.2.5進行保護。
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、根據級數和電流回路數分 單級兩個電流回路、二級、三級、三級四個電流回路、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） 增強耐誤脫扣能力的RCD（S型） 3、根據（出現剩余電流時）延時分 無延時的RCD 有延時的RCD 4、根據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中 7、三相四線制380V電電源的電氣設備，或單項設備和三相設備公用的電路，應選用三極四線制（3P+N），或四極四線制（4P）的RCD 總而言之，電動汽車充電樁中最終的保護方式都將嚴格執行Type B型的保護要求。 |
