【導讀】同樣，在直流充電樁中，市電通過(guò)非車(chē)載充電機轉換為高精度直流電，為電池充電。直流充電樁漏電保護分為交流側和直流側。理論上交流側應加B型RCD保護，直流側加裝直流絕緣監測裝置檢測CD正負絕緣檢測。在可預見(jiàn)的未來(lái)，隨著(zhù)新能源汽車(chē)走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)，充電樁將成為人們生活中不可或缺的一部分。因此，有必要對充電樁中的剩余電流保護裝置進(jìn)行升級。
剩余電流動(dòng)作保護裝置(RCD)作為漏電保護器廣泛應用于低壓配電系統中，以防止觸電事故、電氣設備漏電損壞和電氣火災。同樣在電動(dòng)汽車(chē)充電領(lǐng)域，RCD作為基本的電氣保護器件被廣泛使用。2012年至2016年，新能源乘用車(chē)保有量從11.6萬(wàn)輛增長(cháng)至75.1萬(wàn)輛，近5年保持75%的年均增速。中國新能源汽車(chē)市場(chǎng)自2014年開(kāi)始高速增長(cháng)，2014-2015年增速超過(guò)200%。2016年中國新能源汽車(chē)市場(chǎng)在補貼欺詐和政策沖擊下仍保持63%的增速.新能源汽車(chē)市場(chǎng)的增長(cháng)離不開(kāi)基礎充電設施的建設。如何保證充電過(guò)程中的用電安全，尤其是防止漏電對生命財產(chǎn)造成危害，是需要關(guān)注的問(wèn)題。
二、電動(dòng)汽車(chē)的四種充電模式
GB/T 18487.1-2015《電動(dòng)汽車(chē)傳導充電系統第1部分：通用要求》中電動(dòng)汽車(chē)充電方式有四種： 方式一： 剩余電流保護主要依靠樓宇配電箱中的剩余電流保護裝置（RCD）。由于不能保證所有現有的建筑設備都裝有RCD，這種方法非常危險，已被禁止。 方式二：充電連接線(xiàn)上安裝線(xiàn)控保護裝置（ic-cpd）。IC-CPD 具有檢測剩余電流的功能。 方式三：采用專(zhuān)用供電設備將電動(dòng)汽車(chē)直接接入交流電網(wǎng)，控制引導裝置安裝在專(zhuān)用供電設備上。專(zhuān)用供電設備為交流充電樁。方式四：電動(dòng)汽車(chē)接入交流或直流電網(wǎng)時(shí)，采用具有控制引導功能的直流供電設備，即直流充電樁。這里主要討論模式3和模式4充電樁剩余電流保護器的選擇。根據GB/T 18487.1-2015的要求，交流供電設備的剩余電流保護器應為A型或B型，滿(mǎn)足GB 14084.2-2008、GB 16916.1-2014和GB 22794-2008的相關(guān)要求什么是A型或B型剩余電流保護器？標準GB/Z 6829-2008（IEC/TR 60755:2008,MOD），剩余電流動(dòng)作保護器的通用要求，分為產(chǎn)品的基本結構、剩余電流類(lèi)型和脫扣方式。根據剩余電流類(lèi)型，RCD可分為AC型、A型和B型。交流型剩余電流保護器：保證在突然或緩慢上升的剩余正弦交流電流下脫扣的RCD。A型剩余電流保護器：具有交流型特性并疊加6mA平滑剩余電流以確保脫扣的RCD。B型剩余電流保護器：包含A型的保護功能，此外，還適用于1000赫茲的剩余電流和正弦波交流，剩余電流的交流疊加平滑直流剩余電流，脈沖直流剩余電流疊加平滑剩余電流，脈動(dòng)直流剩余電流的兩相或多相整流電路，平滑直流剩余電流確保RCD跳閘。目前，由于B型RCD價(jià)格較高，國內大部分交流充電樁都安裝了A型剩余電流保護器。下圖為交流充電樁內部結構，采用A型剩余電流保護裝置。A型剩余電流保護器能否滿(mǎn)足充電樁的漏電保護要求？讓我們分析一下充電過(guò)程中可能產(chǎn)生的剩余電流的類(lèi)型。
交流充電樁內部結構
A型剩余電流保護器能否滿(mǎn)足充電樁的漏電保護要求？讓我們分析一下充電過(guò)程中可能產(chǎn)生的剩余電流的類(lèi)型。 使用交流充電樁充電時(shí)，交流充電樁和車(chē)輛耦合器接入公共電網(wǎng)。如果電樁發(fā)生絕緣失效，可能會(huì )產(chǎn)生工頻交流漏電流。在電動(dòng)車(chē)部分，可能的漏電流主要來(lái)自車(chē)載充電機的漏電流，而充電機的一般拓撲結構主要是AC/DC和DC/DC。
下圖為常見(jiàn)車(chē)載充電機的主電路圖。
車(chē)載充電器主電路示意圖
AC/DC單相輸入的交流電先經(jīng)過(guò)EMI濾波，然后在Boost APFC電路的作用下將85~265V的交流電整流成穩定輸出的DC 400V電壓，為后臺。DC/DC部分采用移相全橋LLC主電路，將400V的直流電壓轉換為電池可接受的電壓。當電路板與設備外殼之間的絕緣損壞時(shí)，整流部分可能會(huì )產(chǎn)生脈動(dòng)直流剩余電流，Boost APFC電路中可能會(huì )產(chǎn)生紋波系數很小的直流剩余電流。
這里借用Bender的圖來(lái)詳細說(shuō)明直流剩余電流的產(chǎn)生和危害。
隔離式充電機直流漏電的產(chǎn)生
由此可見(jiàn)，DC/DC部分推挽全橋變換器可能會(huì )出現直流漏電。我國低壓配電系統一般采用TN供電。設備金屬外殼接工作零線(xiàn)。通過(guò)等效電路的仿真，發(fā)現整個(gè)系統的電流波形會(huì )發(fā)生變化，如下圖所示。
充電機直流故障系統電流波形
可見(jiàn)，后端發(fā)生直流漏電后，前端電路也會(huì )受到影響。整流后的紋波直流波形會(huì )發(fā)生畸變，產(chǎn)生尖刺，一步步干擾后端電路，影響充電效果，甚至影響電池壽命。另一方面，由于TN系統的存在，這種故障不會(huì )在車(chē)體形成較大的電壓，對人體的危害較小。但是，如果連接系統的地線(xiàn)缺失或PE線(xiàn)斷開(kāi)，這部分電壓會(huì )對人體造成傷害。事實(shí)上，中國很多地方，特別是農村地區，PE線(xiàn)的連接都存在問(wèn)題?，F有的A型RCD只能在6ma直流電流干擾下檢測脈動(dòng)直流漏電，不能檢測DCD漏電和斷路保護，當直流漏電大于6ma時(shí)，由于直流剩余電流會(huì )引起鐵心磁化超前，使跳閘值增大，導致A型RCD不能正常動(dòng)作，因此必須使用B型RCD保護！
三、結語(yǔ)
同樣，在直流充電樁中，市電通過(guò)非車(chē)載充電機轉換為高精度直流電，為電池充電。直流充電樁漏電保護分為交流側和直流側。理論上交流側應加B型RCD保護，直流側加裝直流絕緣監測裝置檢測CD正負絕緣檢測。在可預見(jiàn)的未來(lái)，隨著(zhù)新能源汽車(chē)走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)，充電樁將成為人們生活中不可或缺的一部分。因此，有必要對充電樁中的剩余電流保護裝置進(jìn)行升級。
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