一、漏電流的產(chǎn)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(jié)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(zhì)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(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，隨著時間而下降，到某一終值時達到較穩(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(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(tǒng)，芯片式RCMU（漏電流監(jiān)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(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。假設一個連接到一個480 / 277vac系統(tǒng)10A負載，RCMU將同時測量它。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(tǒng)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(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 型漏電保護器：

AC 型漏電保護器是針對工頻正弦漏電電流研發(fā)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(cè)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(wǎng)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(cè)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(wǎng)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(cè)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(jiān)測保護裝置/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點：

圖3.1.7

2、針對充電樁中的結(jié)構區(qū)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(jù)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(nèi)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(jù)級數(shù)和電流回路數(shù)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(jù)（出現(xiàn)剩余電流時）延時分

無延時的RCD

有延時的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(zhí)行Type B型的保護要求。