電力一直是我們生活的重要組成部分，對于此類新型 電力系統(tǒng)和負載，如果不重視、電氣安裝沒有正確設計、 建造和驗證，沒有適當合適的保護設備，它可能會對人員 人身安全和財產(chǎn)帶來風險，現(xiàn)有的電力裝置也應按相關(guān)標 準要求進行改進和更新。

　　電動汽車充電(EV)、太陽能光伏發(fā)電(PV)、光儲 充一體化等應用正在逐漸

電源系統(tǒng)》.jpg" style="margin:0 auto;" alt="圖 12 《GBT 16895.32-2021 部分 – 太陽能光伏(PV)電源系統(tǒng)》.jpg">

添加到現(xiàn)有的電力結(jié)構(gòu)中去，到 2035年，預計將使相關(guān)電力應用需求成倍數(shù)增長。

　　1 構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)

　　如圖1，在此類相關(guān)應用中，大量使用了升壓降壓電路，由于開關(guān)模式電源 (SMPS)具有緊湊性和能源效率的 優(yōu)勢，導致其使用數(shù)量激增，然而，這些和其他類型的開 關(guān)模式轉(zhuǎn)換器會產(chǎn)生大量的高頻“電容性漏地電流”。

　　開關(guān)電源 —— 將交流轉(zhuǎn)換為直流供電給電子設備， 包括如圖2：

　　圖 1 構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)

　　圖 2 基本的 SMPS 拓撲：Buck、Boost 和 Buck-boost

　　? 太陽能光伏發(fā)電;

　　? 電動汽車充電;

　　? 各種變頻家用電器;

　　? LED 照明;

　　? USB插座;

　　? 智能家居和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡等等。

　　以上應用共同特點就是會導致脈動直流或高頻諧波進 入電源側(cè)，這些都不可避免的影響交流側(cè)回路里不再那么 “干凈”。

　　在新能源汽車充電、光儲充一體化、光伏發(fā)電應用 中， 還存在大量交直流變換(整流/逆變)電路(如圖3)。

　　在這些AC - DC轉(zhuǎn)換電路中不單只有工頻的AC正弦波 剩余電流， 電路中還存在兩相/三相整流濾波產(chǎn)生的直流剩 余電流、 平滑直流剩余電流等，以及一些電容對地產(chǎn)生的 剩余電流等，圖4是一些典型的復雜剩余電流波形。

　　圖 3 光儲充一體化

　　圖 4 剩余電流波形

　　因此， 在安全性上帶來的問題就是以前使用在純粹交 流回路的RCD(剩余電流保護裝置)不再那么可靠(如圖5) 。

　　圖 5 《IEC 60479-1 電流對人和家畜的影響》 中人體對電流的反應

　　在圖5中，交流電流的影響分為四個區(qū)域：

　�、俑兄摚和ㄟ^人體能夠引起任何接觸電流的最小值;

　�、诜磻摚和ㄟ^人體能夠引起肌肉不自覺收縮的接觸 電流最小值;

　�、蹟[脫閾：人可以主動擺脫電極的接觸電流最大值;

　　④心室顫動閾：通過人體引起心室纖維性顫動的接觸 電流最小值。

　　(注：曲線c1以上就會發(fā)生燒傷/心博停止/呼吸停止。

　　注：RCD 的動作閾值需要低于該閾值以確保對人體 的保護，同時高于容性漏地電流以避免任何意外跳閘。)

　　RCD關(guān)鍵技術(shù)是具有檢測剩余電流的高靈敏度磁感應 線圈和磁芯， 如果被檢測回路里有直流成分，直流成分使 得高靈敏度磁感應線圈的磁感應迅速進入磁滯曲線的飽和 區(qū)，這時磁感應線圈對剩余電流不再敏感、甚至沒有反應， 因此存在RCD的致盲性，危及人身安全和設備安全(如圖6) 。 

　　圖 6 普通 AC 型 RCD 存在致盲性

　　電氣設備中的一個重要挑戰(zhàn)就是對上面這些技術(shù)應用 進行適當和充分的保護，以提供其應用的安全性。

　　RCD(剩余電流保護裝置)根據(jù)剩余電流含有直流分 量的動作特性分，可分為下圖幾種類型，依次是包含遞增 的關(guān)系。

　　? AC 型

　　這是一直以來我們最常用的RCD，適合交流回路里沒有直流成分，符號為：

　　? A 型

　　適用于AC類 + 脈動直流或具有疊加在6mA平滑直流 上的脈動直流，符號為：

　　? F 型

　　適用于A類 + 伴有高達1KHz的高頻電流，符號為：

　　? B 型

　　適用于F類 + 伴有高達1kHz的高頻電流或兩相三相 整流以及純平滑直流剩余電流，符號為：

　　RCD(剩余電流保護裝置)根據(jù)不同電路選用漏電檢 測類型大致如圖7所示。

　　圖 7 漏電檢測

　　因此，在使用高比例新能源和多元負荷時，應根據(jù)存 在直流分量和相應頻率來正確選擇不同類型的剩余電流動作保護裝置。

　　2 應用場景電動汽車充電

　　未來汽車電動化趨勢不可避免，在電動汽車充電時， 充電站需要為所有用戶提供適當?shù)谋Ｗo，電動汽車充電點

　　經(jīng) 常 由 非 技 術(shù) 用 戶 進 行 密 集 的 插 拔， 許 多 充 電 點 位 于 室外，觸電的風險可能會大于室內(nèi)。

　　在標準IEC60364 - 7 - 722 部分 - 電動車供電里要求： 應選擇B型或A型30mA 動作的RCD作為直流接地故障防 護措施(722. 531.2條)(如圖8)。

　　(注：特別注明了如使用 A 型，還需要使用符合 IEC 62955 的 RDC-DD

　　(直流剩余電流檢測裝置)來進行配套檢測純平滑直流剩余電流。注：在IEC 61851/IEC62752 中也提到了相關(guān)要求。)

　　圖 8 IEC 60364-7-722 是低壓電氣裝置 - 電動車供電的標準

　　在2021年實行的上海地標DB31/T 1296 - 2021《電 動汽車智能充電樁智能充電及互動響應技術(shù)要求》中也更 新了相關(guān)要求，相關(guān)的國標也正在更新中(如圖9)。

　　圖 9 DB31/T 1296-2021

　　《電動汽車智能充電樁智能充電及互動響應技術(shù)要求》

　　3 應用場景光伏發(fā)電

　　光伏(PV) 發(fā)電是一種可再生能源，是應對全球氣 候惡化挑戰(zhàn)和滿足可持續(xù)發(fā)展迫切需求的最有前途的技術(shù) 之一。光伏發(fā)電有幾個好處：

　　太陽能是無限量的，可以在全球范圍內(nèi)使用。

　　在運行過程中不排放溫室氣體 (G HG ) 或其他污染 物，并且消耗很少，也不產(chǎn)生廢水。

　　光伏面板發(fā)電時不會產(chǎn)生噪音，此外維護也方便。

　　同時，光伏發(fā)電減少了對能源進口的依賴，從長遠來看，能夠提高能源供應的安全性，穩(wěn)定發(fā)電成本。在國家 參與、可持續(xù)能源發(fā)展政策、技術(shù)開發(fā)和成本降低的推動 下，今天的光伏裝機容量正在快速增長(如圖10)。

　　圖 10 中國 1990-2025 年光伏容量趨勢

　　(來源：IEA 國際能源機構(gòu))

　　根據(jù)IEC 62109 - 2：2011規(guī)定，為了保證人身安全 和 建 筑 物 不 起 火， 直 接 并 網(wǎng) 的 逆 變 器 必 須 自 帶 剩 余 電 流 (漏電流)保護功能。

　　在標準IEC60364 - 7 - 712 部分 – 太陽能光伏電源系 統(tǒng)里要求：應選擇B型RCD用于PV裝置交流供電回路的保 護(712. 530. 3. 101條)(如圖11)。

　　圖 11 《IEC60364-7-712 部分 – 太陽能光伏電源系統(tǒng)里要求》

　　國內(nèi)根據(jù)IEC標準,剛在1 1 月1 號實行了相應標準， GB/T 16895.32-2021 《低壓電氣裝置 第7-712部分：特殊裝 置或場所的要求 太陽能光伏(PV) 電源系統(tǒng)》(如圖12) 。

　　圖 12 《GB/T 16895.32-2021 部分 – 太陽能光伏(PV)電源系統(tǒng)》

傳感器.jpg" style="margin:0 auto;" alt="圖 13 交、直流漏電流傳感器.jpg">

　　圖 13 交、直流漏電流傳感器

　　圖 14 可提供多種安裝方式

　　綜合上述，如果類似環(huán)境使用了大量直流負荷或變頻 負荷，選用AC類型的RCD就不再是安全之策。

　　與此同時，一種B型漏電流傳感器檢測方案正在普 及，在電動汽車充電中，模式二便攜式充電槍和模式三充 電樁(墻盒)中，已經(jīng)有集成A+6mA檢測或者符合B型 漏電流檢測的傳感器應用。

　　同樣，在光伏并網(wǎng)逆變器中，具備符合B型漏電流檢 測的傳感器也已經(jīng)規(guī)�；�，可符合B型相關(guān)剩余電流保護。

　　4 Magtron公司交、直流漏電流檢測方案

　　浙江巨磁智能技術(shù)有限公司是一家致力于從IC開始一 直到模塊及應用都自主研發(fā)生產(chǎn)的高科技公司。自2014 年開始基于mSafe漏電專用檢測芯片的交、直流漏電保護 模塊已經(jīng)被廣泛的應用在新能源光伏逆變器(戶用型)、 電動汽車充電保護領域，產(chǎn)品市場占有率名列前茅。交、 直流型漏電流檢測方案如圖13、圖14示所。